ال‌ای‌دی‌ها را شاید از زمان مدرسه به یاد داشته باشید؛ قطعات الکترونیکی کوچک که قادر به تولید نور هستند. امروزه کاربرد LED به حدی بالاست که در بسیاری از لوازم ضروری زندگی انسان؛ از لامپ و روشنایی گرفته تا تلویزیون استفاده می‌شود.
شاید این سوال در ذهن شما نیز به‌وجود آمده باشد که لامپ‌های ال‌ای‌دی به عنوان یک منبع نور مصنوعی و پرکاربرد چطور ساخته می‌شود. بحث امروز ما در خصوص لامپ‌های LED است و قصد داریم تا با مکانیزم عمل این‌گونه لامپ‌ها و مراحل تولید لامپ ال‌ای‌دی بیشتر آشنا شویم.
در این مقاله علاوه بر بررسی مراحل ساخت لامپ‌های LED، به ابهامات شما هم پاسخ می‌دهیم. همراه ما باشید.
ال‌ای‌دی چیست؟
ال‌ای‌دی قطعه‌ای الکترونیکی است که از دو نیمه‌هادی یا نیمه‌رسانای متصل به‌‌هم ساخته شده است. در این قطعه یکی از نیمه‌هادی‌ها منفی و دیگری مثبت است. بعد از ورود انرژی به این قطعه، الکترون‌های موجود در نیمه‌هادی منفی برانگیخته شده و تلاش می‌کنند با حرکت به سمت مثبت، خود را از این وضعیت آزاد کنند.
در طول حرکت و با رسیدن الکترون‌های برانگیخته، به محل اتصال مثبت و منفی نور ایجاد می‌شود. مهم‌ترین و ساده‌ترین نیمه‌هادی که ما با آن آشنایی داریم، دیود است. در واقع ال‌ای‌دی‌ها نوعی دیود هستند که جریان و انرژی الکتریکی را به نور تبدیل می‌کنند. به این نوع از دیودها، دیودهای نورگسیل و یا Light-Emitting Diode گفته می‌شود.
ال ای دی ها در ابتدای ظهور فقط می‌توانستند نور مادون‌قرمز ضعیفی از خود تولید کنند که همین طیف نوری در تولید دستگاه‌هایی مثل کنترل تلویزیون و یا اینفرارد موبایل‌های قدیمی استفاده شده بود. با پیشرفت تکنولوژی، محققان و دانشمندان توانستند نور ساطع شده از این قطعات را بهبود بخشیده و تحولی در صنعت روشنایی ایجاد کنند.
اگر می‌خواهید در خصوص مادون‌قرمز و دیگر طیف‌های نور بیشتر بدانید، مقاله نور مرئی و نور نامرئی را مطالعه کنید.
لامپ ال‌ای‌دی چیست؟
همان‌طور که گفتیم بعد از گذشت زمان طولانی از اختراع ال‌ای‌دی، دانشمندان موفق به تقویت نور در این قطعات شدند و دستیابی به همین تکنولوژی آن‌ها را تحریک کرد تا لامپی بسازند که جایگزین لامپ‌های قدیمی شود. لامپ‌های رشته‌ای و لامپ‌های جیوه‌ای که پیش از LED استفاده می‌شدند، علاوه بر مصرف زیاد برق، هدررفت انرژی زیادی نیز از طریق تبدیل‌شدن انرژی الکتریکی به گرما داشتند. به همین دلیل لامپ‌های ال‌ای‌دی خیلی زود توانستند جای خود را در بازار رقابتی لامپ‌های روشنایی به‌دست آورند. استفاده از این تکنولوژی باعث شده بود تا مصرف برق به‌شدت کاهش یافته، هدررفت انرژی از بین رفته و طول عمر لامپ افزایش چشمگیری داشته باشد.
امروزه لامپ‌های ال‌ای‌دی در اشکال و رنگ‌های مختلفی روانه بازار شده و توانسته‌اند سهم بزرگی را در بازار به خود اختصاص دهند. در ایران نیز چند سالی است که این‌گونه از لامپ‌ها تولید می‌شوند و با آگاه‌تر شدن مردم نسبت به مزایای استفاده از آن‌ها، آهسته‌آهسته روند روبه‌رشدی را طی می‌کنند. یکی از دغدغه‌های همیشگی مصرف‌کنندگان در منازل، اماکن تجاری و اداری هزینه برق است. با مطالعه مقاله انواع کنتور در ایران می‌توانید اطلاعات کاملی در خصوص کنتورها و مدیریت مصرف به دست آورید.
ویژگی‌های لامپ ال‌ای‌دی
استفاده از لامپ‌های LED مزایای زیادی دارد،.در ادامه سعی می‌کنیم در کنار بیان محاسن استفاده از آن، ویژگی‌های دیگر و معایب آن را نیز بررسی کنیم.
میزان مصرف لامپ ال‌ای‌دی
این‌گونه از لامپ‌ها با جایگزین‌کردن نیمه‌هادی‌ها به‌جای رشته‌ها توانسته‌اند از هدررفت گرمایی انرژی جلوگیری کرده و انرژی بیشتری را به نور تبدیل کنند. میزان مصرف برق لامپ‌های ال‌ای‌دی به‌طورکلی حدود یک‌دهم مصرف سایر لامپ‌ها است.
طول عمر لامپ ال‌ای‌دی
سازندگان این تکنولوژی ادعا می‌کنند که در صورت فراهم بودن شرایط محیطی مناسب این لامپ‌ها قادر هستند صدهزار ساعت نور تولید کنند. این رقم نسبت به لامپ‌های عادی بسیار بالاتر است، ولی منظور از شرایط محیطی مناسب چیست؟ دمای بالا و گرما، دشمن قطعی لامپ‌های ال‌ای‌دی است. به یاد داشته باشید که استفاده از ال‌ای‌دی‌ها در محیط‌های خیلی گرم از عمر مفید لامپ می‌کاهد.
تعمیر لامپ ال‌ای‌دی
یکی از مزایای مهم لامپ‌های LED قابلیت تعمیر سریع آن است. خرابی‌های پیش‌آمده در این‌گونه از لامپ‌ها معمولاً در دو قطعه درایور و برد ال ای دی است. هر دو قطعه قابلیت تعویض داشته و انجام تعمیرات این‌گونه لامپ‌ها به‌سرعت انجام می‌شود.
عوارض لامپ ال‌ای‌دی
لامپ‌های LED با محیط‌زیست بسیار سازگار بوده و بر خلاف لامپ‌های فلورسنت (انواع مهتابی‌ها و لامپ‌های کم‌مصرف) هیچ‌گونه بخار سمی به محیط اطراف منتشر نمی‌کنند. در واقع از نظر زیست‌محیطی هیچ آسیبی به انسان نخواهند رساند، اما استفاده‌ی مداوم و اشتباه از این لامپ می‌تواند به‌سلامت شبکیه چشم آسیب رساند. نه‌تنها لامپ‌های ال‌ای‌دی بلکه هر منبع روشنایی در صورت استفاده‌ی ناصحیح می‌تواند مضراتی را برای چشم ایجاد کند. با مطالعه مقاله کدام لامپ برای چشم بهتر است؟ از جوانب مختلف انتخاب نور و لامپ مناسب برای کاهش آسیب به چشم مطلع شوید.
قیمت لامپ ال‌ای‌دی
قیمت تمام شده تولید لامپ‌های LED به نسبت سایر لامپ‌ها بالاتر است. البته باید در نظر داشته باشید که با توجه به مزایای عنوان شده از جمله عمر طولانی و مصرف کم این لامپ‌ها، در طولانی‌مدت خرید LED توجیه اقتصادی داشته و تمامی هزینه‌ها به جیب خریدار بازخواهد گشت. برای اطلاع از قیمت لامپ‌های ال‌ای‌دی می‌توانید به فروشگاه اینترنتی بروکس سر بزنید.
انواع لامپ ال‌ای‌دی
لامپ‌های LED در انواع و اشکال مختلفی تولید شده و مصرف‌کننده با توجه به نیازش قدرت انتخاب بیشتری دارد. در ادامه مهم‌ترین و پرفروش‌ترین لامپ‌های ال‌ای‌دی را معرفی خواهیم کرد.
لامپ ال‌ای‌دی سقفی
لامپ ال‌ای‌دی سقفی یا پنل‌های ال‌ای‌دی کاربرد بسیار زیادی در مصارف خانگی، اداری، هتل‌ها، بیمارستان‌ها و مراکز خرید دارند. این پنل‌ها با نوردهی زیاد و گسترده می‌تواند میزان نور موردنیاز را به‌راحتی تأمین کنند. لامپ‌های LED سقفی در رنگ‌های متنوع و اشکال مختلفی تولید و روانه بازار شده‌اند که باعث شده دست مصرف‌کننده در انتخاب بسیار باز باشد. البته در نظر داشته باشید که قیمت لامپ ال‌ای‌دی سقفی در مقایسه با کارایی بالای آن بسیار مناسب است. برای کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید مقاله روشنایی در بیمارستان‌ها را مطالعه کنید.
لامپ شمعی ال‌ای‌دی
لامپ‌های LED شمعی با ظاهری شبیه به نمونه‌های قدیمی تولید شده‌اند و در لوسترها و آباژورها استفاده می‌شوند. این لامپ‌ها با مصرف بسیار کم می‌توانند زیبایی منزل یا محل کار شما را دوچندان کرده و جلوه‌ی زیبایی به لوسترها دهند.
ریسه ال‌ای‌دی
نوارهای باریک و بلندی که از خود نور ساطع می‌کنند؛ این تعریف یک خطی برای ریسه‌های LED یا به‌اصطلاح دیگر شلنگی است. کاربرد این نوارها بیشتر در نورپردازی و دکوراسیون بوده و می‌توانند با مصرف بسیار کم، محدوده‌ی طولی یا عرضی گسترده‌ای را روشن کنند.
لامپ هالوژن ال‌ای‌دی
دلیل نام‌گذاری این لامپ‌ها به دلیل شباهت با هالوژن‌های قدیمی و پرمصرف است. این لامپ‌ها نور را به‌صورت متمرکز و نقطه‌ای ساطع کرده و در نورپردازی‌های آشپزخانه و کابینت‌ها و همچنین در فروشگاه‌هایی که نیاز به نور نقطه‌ای دارند، استفاده می‌شود.
تولید لامپ ال‌ای‌دی
در تولید لامپ‌های LED از قطعات مختلفی از جمله سرپیچ یا پایه، محافظ سرامیکی یا پلاستیکی، لایه خنک‌کننده، درایور، برد LED و حباب استفاده می‌شود. شیوه‌ی کار لامپ به این صورت است که جریان الکتریکی از طریق سرپیچ وارد لامپ شده و به درایور می‌رسد. درایور وظیفه‌ی تبدیل برق AC به DC و کاهش جریان را برعهده دارد. پس از تبدیل و کاهش جریان انرژی الکتریکی توسط درایور بین ال‌ای‌دی‌های مختلف که روی برد LED سوار شده‌اند، تقسیم شده و نور تولید می‌شود. نور ساطع شده از ال‌ای‌دی‌ها توسط لایه‌ی پوشیده از فسفر درون حباب جذب شده و باعث درخشندگی لامپ می‌شود. تمام مدارات، درایور و برد در لایه‌ی محافظتی سرامیکی و خنک‌کننده قرار دارند. این لایه وظیفه‌ی اتصال سرپیچ به حباب را نیز بر عهده دارد.
ساخت لامپ ال‌ای‌دی در خانه نیز امکان‌پذیر است و می‌تواند پروژه‌ی جذابی برای درس‌های عملی در مدرسه باشد. برای این کار نیاز به تعدادی قطعه الکترونیکی از جمله مقاومت، منبع تغذیه و ال‌ای‌دی‌های کوچک دارید. برای ساخت آن باید ال‌ای‌دی‌ها را به‌صورت سری و موازی به هم لحیم کرده و سر راه هر سری یک مقاومت الکتریکی قرار داده و مدار را به یک منبع تغذیه وصل کنید.
کلام آخر
در یکی دیگر از مقاله‌های مجله بروکس در خصوص چگونگی ساخت لامپ‌های ال‌ای‌دی، نحوه‌ی کار ال ای دی ها، انواع و ویژگی آن‌ها صحبت کردیم. لامپ ال‌ای‌دی با جایگزین‌کردن عناصر نیمه‌هادی به‌جای رشته در لامپ‌های قدیمی، توانست به تکنولوژی جدیدی دست یابد. کم کردن مصرف و هزینه برق، عمر بسیار طولانی، سازگاری با محیط‌زیست، قابل تعمیر بودن و عدم حساسیت به روشن و خاموش شدن‌های متوالی از دستاوردهای LED برای مصرف‌کنندگان است.
سؤالات متداول:
لامپ ال‌ای‌دی چطور باعث کاهش مصرف برق می‌شود؟
استفاده از تکنولوژی جدید در ساخت این لامپ‌ها باعث شده تا هدررفت انرژی به‌صورت گرما کاهش‌یافته و مقدار بیشتری از انرژی به نور تبدیل شود. همین تغییر باعث شده تا مصرف برق کاهش یابد.
متوسط عمر لامپ‌های ال ای دی چقدر است؟
به گفته سازندگان این تکنولوژی، لامپ‌های ال‌ای‌دی می‌توانند تا ۱۰۰ هزار ساعت نور تولید کنند. این میزان در مقایسه با لامپ‌های قدیمی بسیار بالا بوده و نشان می‌دهد که ال ای دی‌ها عمر طولانی‌تری دارند.
آیا خرید لامپ‌های ال ای دی توجیه اقتصادی دارد؟
بله، با درنظرگرفتن هزینه‌های مربوط به تعویض مکرر لامپ‌های قدیمی به دلیل عمر کم و با احتساب هزینه‌ی بیشتر قبوض برق با استفاده از لامپ‌های قدیمی، خرید و استفاده از ال ای دی ها کاملاً منطقی بوده و توجیه اقتصادی دارد.