با نحوه کار لامپ ال ای دی آشنا شوید

امروزه از لامپ های ال ای دی در زمینه های مختلفی استفاده می شود و طول عمر این لامپ ها زیادتر می باش. در این لامپ ها دیودهای نور افشان تعبیه شده و عامل ایجاد روشنایی هستند. اگر مایلید تا با نحوه کار لامپ ال ای دی آشنا شوید با ادامه مطلب همراه  اسکیمو، باشید

آشنایی با نحوه کار لامپ ال ای دی

لامپ های ال ای دی شبیه لامپ های قدیمی نبوده از این رو نحوه کار آن ها هم با لامپ های قدیمی تفاوت دارد. لامپ ال ای دی دارای طول عمر طولانی تر و قیمت بیشتری نسبت به سایر لامپ ها است. در لامپ های قدیمی از رشته هایی برای ایجاد روشنایی استفاده می شد ولی در لامپ های ال ای دی این رشته ها جای خود را به دیودهای نورافشان داده و با فناوری این دیودها روشن می شوند.

لامپ ال ای ای دارای مزیت های زیادی نسبت به سایر لامپ ها می باشد و مهمترین آن مصرف انرژی کمتر و طول عمر بیشتر است. تولید نور در لامپ رشته ای توسط عبور جریان الکتریکی از سیم یا فیلامنت انجام می شود. در این شرایط گرما و حرارت ناشی از مقاومت الکتریکی رشته ها سبب تولید نور و روشنایی می شود.

این در حالی است که لامپ ال ای دی بدون نیاز به وجود رشته و توسط اعمال ولتاژ به ماده نیمه رسانا و آزادسازی فوتون ها در اثر حرکت الکترون ها و ترکیب آن ها در ناحیه حفره ها یا ناحیه پی ماده نیمه رسانا به تولید نور می پردازد. این دیودهای نوری به سادگی در مدارهای الکتریکی قرار می گیرند.

البته بایستی بدانید همه دیودها به طور موثری نور انتشار نمی دهند. زیرا فوتون هایی که در نتیجه حرکت الکترون ها از لایه بالایی ماده با سطح انرژی بیشتر به لایه پایین تر با سطح انرژی کمتر آزاد می شوند، فقط در مواردی از مواد و آلیاژهای قابل رویت می باشند.

اولین بار لامپ ال ای دی در سال ۱۹۶۲ در مقیاس صنعتی تولید و روانه بازار شد. ابتدا تنها در رنگ قرمز با ترکیب آلومینیوم، گالیم و آرسناید بود. اوایل دهه ۱۹۷۰ میلادی، این لامپ با رنگ های سبز، آبی، نارنجی و زرد نیز به تولید رسید. در ادامه در دهه ۹۰ میلادی کارایی لامپ های ال ای دی به صورت قابل توجهی افزایش یافت و به طور گروهی روانه بازار شد.

گفتنی است هر چه منابع نوری کوچکتر، کاراتر و با طول عمر بیشتر باشند، بهتر خواهند بود. دیودهای ساطع کننده نور یا لامپ الی دی تنها منابع نوری می باشند که دارای این ویژگی ها هستند. ابعاد آن ها کوچکتر از دیگر انواع لامپ های موجود بوده و طول عمر بسیار بالاتر با راندمان خیلی خوب را به همراه دارند.

از این رو لامپ های ال ای دی در سال های اخیر بیشتر برای تامین روشنایی مورد استفاده قرار می گیرد و پژوهش های زیادی در این زمینه صورت گرفته است. در ادامه بیشتر با لامپ ال ای دی و نحوه کار آن آشنا می شوید.

انواع لامپ ال ای دی

در حالت کلی انواع لامپ ال ای دی به دو گروه توان بالا و توان پایین تقسیم می شوند. لامپ ال ای دی توان بالا (بیشتر از ۱۰ وات) استفاده از چند چیپ ال ای دی و اتصال آن ها به یکدیگر است. ولتاژ کارکرد این ال ای دی ۳-۳۳ ولت مستقیم و جریان های راه اندازی از ۳۵۰-۳۰۰۰ میلی آمپر در طراحی ها در نظر گرفته می شود.

لامپ ال ای دی توان پایین با جریان هایی حدود چند ده میلی آمپر راه اندازی شده و بیشتر در وسایل برقی و الکترونیکی به عنوان چراغ های چشمک زن و نمایشگرها استفاده می شوند. لامپ های ال ای دی نسل جدید با هدف استفاده در صنایع روشنایی روانه بازار می شوند که در توان های ۱-۳-۵-۱۰-۳۰-۵۰-۶۰ و ۱۰۰ به تولید می رسند.

ساختار لامپ ال ای دی

لامپ ال ای دی از اجزای مختلفی تشکیل شده که عبارت است از:

• سرپیچ یا پایه
• سرامیک
• خنک کننده
• درایور
• برد
• حباب

در واقع هر یک از این اجزا وظیفه خاص خود را دارد. به طور مثال سرپیچ برق را به لامپ و درایو وارد می کند. درایو جریان برق را کاهش داده و تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم با توجه به نیاز برد لامپ ال ای دی صورت می گیرد. بعد از تنظیم انرژی الکتریکی به برد منتقل شده و لامپ روشن می شود. وظیفه محافظت و افزایش طول عمر لامپ ال ای دی نیز بر عهده سرامیک، حباب و خنک کننده می باشد.

به طور کلی ساختار داخلی لامپ ال ای دی دارای دو ناحیه n وp  می باشد. در ناحیه n اتم های کریستال های الکترون های مازاد قرار دارند و در ناحیه p کمبود الکترون هست. با اعمال رفتار ولتاژ دو سر ال ای دی بین این دو ناحیه یک ناحیه pn ایجاد شده که به آن ناحیه تخلیه اطلاق می شود.

در اثر عبور جریان الکتریکی، الکترون ها با اتم هایی که دارای کمبود الکترون شدید بودند، ترکیب شده و بدین صورت نور تولید می گردد. طیف نور منتشره توسط لامپ ال ای دی خیلی باریک بوده و فاقد اشعه ماوراء بنفش و مادون قرمز می باشد و رنگ نور به جنس کریستال بستگی دارد.

در ضمن جریان عبوری از ال ای دی، مستقیم است و پلاریته ولتاژ اعمال شده به آن ها بایستی متناسب باشد. طول عمر این لامپ ها بر حسب نور از ۴۰ هزار تا ۱۰۰ هزار ساعت متفاوت می باشد. همانطور که ذکر شد ال ای دی نور را در باند باریکی از طول موج ها انتشار می دهند ولی به جهت استفاده از این لامپ ها در روشنایی، تولید نور سفید ضروری شده است.

از آنجا که نور سفید طیف وسیعی از نورها را شامل می شود از دو روش برای ایجاد این نور استفاده می شود. اولی استفاده از ترکیب سه رنگ سبز، آبی و قرمز می باشد و روش دوم استفاده از فسفر برای تبدیل قسمتی از نور به رنگ های دیگر می باشد. البته روش دوم کم هزینه بوده و بیشتر استفاده می شود.

برای محافظت از عناصر نیمه هادی، یک لایه محافظ روی نیمه هادی تعبیه می شود. از آنجا که معمولا نیمه هادی ها روی یک صفحه واقع می شوند از این رو نور فقط در نیم صفحه بالایی انتشار می یابد. از این رو هدایت نور ال ای دی ساده تر از دیگر انواع لامپ می باشد که به طور معمول در همه جهات نور را منتشر می سازند.

جریان عبوری از لامپ ال ای دی بایستی مستقیم باشد. در ضمن پلاریته ولتاژ اعمال به دو سر ال ای دی اهمیت بسیاری دارد. اگر پلاریته به شکل معکوس است ال ای دی روشن نمی شود. در ضمن اگر دامنه ولتاژ اعمالی زیاد است ممکن است به ال ای دی صدمه زده و ساختار کریستال ها از بین برود.

میزان و رنگ نور ساطع شده از ال ای دی به جریان عبوری از آن بسیار بستگی دارد. از این رو معمولا از منابع جریان برای تغذیه ال ای دی ها استفاده می شود.

طرز کار لامپ ال ای دی

نور می تواند از طریق ملتهب شدن یک رشته فیلامان یا تخلیه الکتریکی در گاز ایجاد شود. روش دیگر برای تولید نور تشعشع کریستال ها می باشد. در ال ای دی نور از طریق تحریک کریستال ها که از عناصر نیمه هادی می باشند، تولید می گردد. به این روش Elecctroluminance گفته می شود که در سال ۱۹۷۷ اختراع شد.

نحوه کار لامپ ال ای دی حتی شبیه مهتابی و لامپ های کم مصرف نیست. زیرا برای روشن شدن به استارتر و مدار راه انداز نیاز ندارد. به محض ورود جربان برق روشن می شود. از مزیت های این لامپ عدم خروج انرژی به صورت گرما از آن است. این مزیت سبب شده امروزه لامپ ال ای دی پرفروش ترین لامپ ها به شمار رود.

اگر شما نیز به خرید لامپ ال ای دی علاقمند هستید در بازار طیف وسیعی از آن ها با رنگ های مختلف وجود دارد. همانطور که اشاره شد لامپ ال ای دی برای روشن شدن به رشته هایی که در لامپ های قدیمی بود، نیاز ندارد. در این لامپ نیمه رسانا یا نیمه هادی جایگزین این رشته ها شده اند.

نحوه کار لامپ ال ای دی به این صورت است که ابتدا جریان از نیمه رسانا عبور و سپس سبب تولید نور می گردد. این نور تولیدی توسط پوشش فسفری درون حباب لامپ جذب شده و درخشندگی را موجب می شود. این لامپ ها حاوی دو نیمه رسانای مثبت و منفی می باشند.

در جریانی که به سوی نیمه رساناها می رود یک اختلاف پتانسیل ایجاد می شود که نیمه هادی سمت چپ را برانگیخته می سازد. برای این که الکترون خود را از این شرایط خارج نماید به سوی نیمه هادی مثبت رفته و با تلاقی نیمه رساناهای مثبت و منفی نور تولید می شود. این نور تولیدی موجب روشن شدن لامپ ال ای دی می گردد.

لامپ ال ای دی چه مزایا و معایبی دارد؟

از مهمترین مزیت لامپ ال ای دی طول عمر طولانی آن است. در حالت عادی یک لامپ ال ای دی می تواند حدود هزار ساعت عمر نماید. کاهش مصرف انرژی برق از مزیت های دیگر این لامپ ها بوده به طوری که مصرف برق این لامپ ها یک دهم لامپ های دیگر می باشد.

ضمنا لامپ های ال ای دی دوستدار محیط زیست بوده و با آن سازگار می باشند. این لامپ ها برخلاف لامپ های فلورسنت یعنی مهتابی و لامپ های کم مصرف، مواد سمی که برای محیط زیست خطرناک بوده را ندارند. بازدهی این لامپ ها از دیگر لامپ ها بیشتر بوده زیرا بیشترین میزان انرژی الکتریکی را به روشنایی تبدیل و هدر رفت انرژی گرمایی در آن ها تقریبا صفر می باشد.

مزیت دیگر این لامپ ها قابلیت تعمیر آن ها بوده به این ترتیب بعد از خرابی لامپ ال ای دی می توان آن را تعمیر کرد. هزینه تعمیر پایین هم مزیت این لامپ به شمار می رود. از سایر مزایای لامپ ال ای دی خلوص و تنوع در رنگ های تولیدی بدون نیاز به هیچ گونه فیلتر رنگی، درخشندگی چند برابری نسبت به لامپ معمولی، عدم لرزش نور، ایمنی عمومی بالا به دلیل استفاده از ولتاژ خیلی پایین، گریز حشرات از نور ال ای دی، قابلیت استفاده در دماهای متغیر از دمای -۴۰ تا ۸۵+ و طول عمر بسیار زیاد( ۵۰ برابر لامپ های رشته ای و ده برابر لامپ کم مصرف) می باشند.

داشتن قیمت بالا نسبت به دیگر لامپ ها از معایب این لامپ ها محسوب می شود که در کنار عمر طولانی و مصرف انرژی کمتر قابل چشم پوشی است.

مشخصات لامپ های ال ای دی

حال که با نحوه کار لامپ ال ای دی آشنا شدید بد نیست که با مشخصات لامپ های ال ای دی یا دیودی هم آشنا شوید:

• سایز کوچک
•  توان مصرفی کم
•  دوام و قابلیت زیاد
•  عدم وابستگی طول عمر به تعداد دفعات روشنی و خاموشی لامپ
•  ضریب وضوح رنگ بالا: وضوح و تشخیص رنگ بالا در لامپ های ال ای دی نسبت به لامپ های اچ پی اس بیشتر است.
• تایم پاسخگویی خیلی سریع: این لامپ به محض رسیدن ولتاژ آن حدود ۲۰ میکروثانیه روشن می شوند. در حالی که لامپ گازی برای روشن شدن به زمانی حدود ۴ دقیقه نیاز دارند.
• کنترل نور و زاویه تابش: توسط لنزهای طراحی شده در لامپ ال ای دی پخش نورهای متفاوتی از آن حاصل می شود. این قابلیت برای سایر لامپ ها به سختی امکان پذیر است.
• بهره نوری: بهره نوری ال ای دی ها در حال حاضر ۱۱۰ لومن بر وات بوده که با توجه به رشد فناوری ساخت ال ای دی در حال افزایش می باشد.

• سازگاری با محیط زیست: این نوع لامپ نسبت به دیگر منابع روشنایی با محیط زیست سازگاری بیشتری دارد. لامپ ال ای دی ده درصد لامپ رشته گاز دی اکسید کربن تولید می کند و در ساختش جیوه به کار نمی رود. ضمنا این نوع لامپ اشعه مادون قرمز و فرانبفش که هر دو مضر هستند را تولید نمی کند.
• سازگار بودن با سیستم های تغذیه خورشیدی: توسط این لامپ ها به استفاده از مبدل اینورتر نیاز نیست.

در این مطلب با نحوه کار لامپ ال ای دی آشنا شدید. از همراهی شما سپاسگزاریم.

منبع : آرگا