افق جدید نور -روشنایی LED و کاربردها
توسعه نور-دیودهای ساطع کننده
از زمان ظهور لامپ های رشته ای در قرن نوزدهم، نورپردازی سبک زندگی انسان مدرن را متحول کرده است. در قرن بیست و یکم، نور سبز توجه فزاینده ای را به دنبال توسعه پایدار برای سیاره به خود جلب کرده است. از آنجایی که لامپ های رشته ای منسوخ می شوند، دیودهای{4}} نورانی (LED) به امیدبخش ترین جانشین صنعت روشنایی تبدیل شده اند و فرصت های جدیدی را برای کاربردها در صنعت روشنایی ایجاد می کنند.
LED ها نوعی نورپردازی حالت جامد هستند که دارای مزایایی مانند اندازه جمع و جور، عملکرد بدون جیوه-، عمر طولانی، راندمان نوری بالا، مقاومت در برابر ضربه و پاسخ سریع هستند. ساختار هسته یک LED از تراشه ای متشکل از نیمه هادی های نوع p-و{4}}نوع n تشکیل شده است. هنگامی که یک ولتاژ رو به جلو به اتصال pn اعمال می شود، انرژی برای غلبه بر شکاف نواری بین مواد تولید می شود و باعث ایجاد نوترکیبی حفره های الکترونی می شود. این فرآیند نوترکیبی را می توان به عنوان تابشی یا غیر تابشی طبقه بندی کرد. در طی این فرآیند نوترکیبی، انرژی به صورت نور و گرما آزاد می شود که اصل انتشار نور LED است.
اکثر رنگ های رایج از دو یا چند رنگ اصلی سنتز می شوند. سه رنگ اصلی نور قرمز (R)، سبز (G) و آبی (B) هستند. ترکیب این سه رنگ اصلی باعث ایجاد نور سفید و رنگ های دیگر می شود. الایدیهای اولیه به دلیل بازده نوری کم و نبود LEDهای آبی، کاربردهای محدودی داشتند.
تا اواسط-1990 بود که دکتر شوجی ناکامورا، دانشمند شرکت شیمیایی نیچیا در ژاپن، اولین LED آبی با روشنایی بالا را با رشد نیترید گالیوم ایندیم (InGaN) بر روی یک بستر یاقوت کبود ساخت. اختراع ال ای دی آبی، تولید ال ای دی های سفید را از طریق ترکیب رنگ ها امکان پذیر کرد و باعث شد دکتر ناکامورا به عنوان "پدر LED های آبی" تجلیل شود. ظهور LED های سفید باعث توسعه سریع صنعت LED شد و LED ها را به یکی از رقابتی ترین محصولات در صنعت اپتوالکترونیک تبدیل کرد.
در آوریل 2012، کری، یک تولید کننده بزرگ آمریکایی، اعلام کرد که ال ای دی سفید با قدرت بالا-ش رکورد جدیدی را به ثبت رسانده است و به بازده نوری 254 lm/W در جریان درایو 350 میلی آمپر دست یافته است. این بازده نوری از سایر منابع نور فعلی فراتر می رود و LED ها را به نسل جدیدی از منابع روشنایی با پتانسیل زیادی برای جایگزینی منابع نور سنتی تبدیل می کند.
ال ای دی و دید انسانی
نورپردازی بر اساس ادراک انسان است. بنابراین، برای توسعه برنامه های کاربردی برای منابع نور LED، ابتدا باید ساختار اساسی چشم انسان و واکنش آن به نور را درک کرد. شبکیه چشم انسان از سلول های گیرنده نوری متعددی تشکیل شده است که از نظر شکل به میله ها و مخروط ها طبقه بندی می شوند. هنگامی که نور وارد چشم می شود، میله ها و مخروط ها به ترتیب روشنایی و رنگ را به مغز منتقل می کنند تا تصویری بسازند.
مخروطها و دید فتوپیک: مخروطها عمدتاً رنگ را حس میکنند و در ساعات روشنایی روز حساسیت بیشتری دارند. آنها بیشتر به مخروط های L، M و S تقسیم می شوند. مخروط های L در درجه اول قرمز رنگ هستند، با طول موج اوج تقریباً 564-580 نانومتر. مخروط های M در درجه اول رنگ سبز را حس می کنند، با طول موج اوج تقریباً 534-545 نانومتر. مخروط های S و در درجه اول رنگ آبی را حس می کنند، با طول موج اوج تقریباً 420-440 نانومتر.
از آنجایی که سلول های مختلف در شدت های مختلف نور حساسیت های متفاوتی دارند، کمیسیون بین المللی روشنایی (CIE) منحنی های عملکرد بصری استاندارد را ایجاد کرده است. اگر فردی بدون سلول های مخروطی L، M یا S متولد شود، کوررنگی مادرزادی محسوب می شود. این یک اختلال ژنتیکی{2}}جنسی است که در مردان شایع تر است. آنها نمی توانند رنگ های خاصی را ببینند و به طور کلی دید ضعیفی دارند.
سلول های میله ای و دید اسکوتوپی: سلول های میله ای فقط نور را دریافت می کنند و نمی توانند رنگ را تشخیص دهند. آنها تصاویر سیاه و سفید را درک می کنند و عمدتاً در شرایط کم نور، مانند شب،- عمل می کنند. در شدت نور بسیار کم، چشم انسان در درجه اول به سلول های میله ای متکی است، از این رو اصطلاح "دید اسکوتوپی" نامیده می شود. در نور کم، چشم به شدت به نور حساس است و حساسیت به نور حتی بیشتر است.
پارامترهای LED
یک ویژگی کلیدی برای محصولات LED، شار نورانی است. شار نوری ساطع شده توسط یک LED بر حسب لومن (lm) بیان می شود. نسبت شار نوری منبع نور به توان مصرفی آن نشان دهنده بازده نوری آن (lm/W) است. بازده نوری بالاتر نشاندهنده انرژی{3}}منبع نور کارآمدتر است. یکی دیگر از پارامترهای مهم دمای رنگ است که بر ویژگی های رنگ نمایش داده شده توسط محصولات نورپردازی LED تأثیر می گذارد.
دمای رنگ به عنوان دمایی تعریف می شود که در آن یک جسم سیاه، گرم شده تا نقطه ای که همان رنگ منبع نور را ساطع می کند، با درجه کلوین (K) بیان می شود. دمای رنگ های مختلف تجربیات بصری متفاوتی را ایجاد می کند. به عنوان مثال، زمانی که دمای رنگ زیر 3000 کلوین باشد، رنگ روشن به قرمز متمایل می شود و احساس گرم و صمیمی ایجاد می کند. هنگامی که دمای رنگ از 5000 کلوین فراتر می رود، رنگ به آبی متمایل می شود و یک احساس خنک و آرام ایجاد می کند. تغییرات در دمای رنگ منبع نور می تواند بر فضای داخل خانه تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، یک لامپ رشته ای دارای دمای رنگ 2700 کلوین است که آن را برای روشنایی داخلی ایده آل می کند. دمای رنگ منبع نور نیز بر ویژگی های جسم نورانی تأثیر می گذارد. بنابراین، محصولات روشنایی موجود در بازار به طور کلی دمای رنگ را برای پاسخگویی به نیازهای مختلف مصرف کننده نشان می دهند.
علاوه بر دمای رنگ، روشنایی نیز یک ویژگی کلیدی است. روشنایی به عنوان شار نوری توزیع شده در واحد سطح در یک فاصله معین تعریف می شود که بر حسب لوکس بیان می شود. ادراک انسان رابطه ظریفی با دمای رنگ و روشنایی نشان می دهد. به عنوان مثال، در دمای رنگ پایین و نور زیاد، بدن انسان احساس گرفتگی می کند. در دمای رنگ پایین و نور کم، بدن انسان احساس گرما می کند. رایج ترین کاربردهای روشنایی چراغ های جلو، نورافکن و نورافکن های LED هستند.
درخشندگی (همچنین به عنوان روشنایی شناخته می شود) به عنوان مقدار نور ساطع شده توسط یک منبع نور سطحی در یک جهت خاص نسبت به منطقه پیش بینی شده آن تعریف می شود. Luminance طیف وسیعی از کاربردها از جمله بیلبوردهای LED، پنل های تلفن همراه، چراغ های راهنمایی و رانندگی و چراغ های عقب خودرو را دارد.
مشخصات LED و مدارهای درایور
به عنوان یک منبع نور جدید، مدارهای راه انداز LED به طور قابل توجهی با بالاست های مورد استفاده در لامپ های فلورسنت سنتی متفاوت است. وظیفه اصلی مدارهای درایور LED تبدیل ولتاژ AC به ولتاژ DC و مطابقت همزمان با ولتاژ و جریان LED است. بنابراین، لامپ های LED به طور معمول از دو جزء تشکیل شده اند: مدار راننده و منبع نور. هنگام بحث در مورد مدارهای درایور LED، بهتر است ابتدا ویژگی های الکتریکی LED ها را درک کنید.
منحنی مشخصه ولتاژ-جریان LED ها رفتار غیرخطی از خود نشان می دهد. هنگامی که ولتاژ دو سوی LED از ولتاژ روشن-بیشتر شود، جریان وضعیت روشن به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. این مشخصه نشان میدهد که وقتی یک LED روشن میشود، حتی نوسانات ولتاژ کوچک میتواند باعث تغییر چشمگیری در جریان عبوری از آن شود. منحنی مشخصه جریان خروجی LED{6}}نشان می دهد که خروجی نور LED تقریباً به طور خطی با جریان متناسب است. بر اساس این ویژگی های بار، مدارهای درایور LED معمولی در درجه اول از کنترل جریان ثابت برای اطمینان از عملکرد دقیق LED در شرایط عملیاتی مناسب استفاده می کنند.
مشخصات LED
صنعت جهانی روشنایی LED به سرعت در حال توسعه است. با محبوبیت روزافزون وسایل روشنایی LED، استانداردهای جهانی به تدریج در حال نهایی شدن هستند. Energy Star یک استاندارد و برنامه بینالمللی برای محصولات مصرفی{2}}کارآمد در انرژی است که طیفی از دستهها، از جمله لوازم خانگی بزرگ، تجهیزات اداری، روشنایی، و لوازم الکترونیکی خانگی را پوشش میدهد. آزمایش محصولات نورپردازی LED شامل تست دمای محیط، آزمایش عمر، ادغام اندازهگیریهای کره و منحنیهای توزیع نور است. علاوه بر این، پارامترهای کلیدی روشنایی LED مانند رندر رنگ، ضریب توان، دمای رنگ و کارایی نوری تنظیم می شوند. با توجه به کیفیت متفاوت محصولات LED در بازار، مصرف کنندگان می توانند از علائم گواهی برای اطمینان از کیفیت و اطمینان محصولات نورپردازی LED استفاده کنند.
برنامه های کاربردی LED
تکنولوژی LED به سرعت پیشرفت کرده است و کاربردهای آن متنوع است. رایج ترین کاربردها در روشنایی مسکونی، تجاری و صنعتی از جمله دیوارکوب، چراغ خواب، چراغ مطالعه، نورافکن، نوار نور، چراغ های پایین و نشانگرهای اضطراری است.
نورپردازی LED نیز می تواند با هنر و معماری ادغام شود. خلاقیتهای با مضمون سبک{1}}موضوع رایجی در زمینه هنر فناوری هستند. برای هنرمندان، ویژگیهای منحصر به فرد منابع نور سرد LED، فرصتهای خلاقانه جدیدی را در مقایسه با منابع نور سنتی ایجاد میکند.
علاوه بر کاربردهای ذکر شده، چراغ های رشد LED برای تولیدکنندگان محصولات کشاورزی یک موهبت است. طیف نور مصنوعی بهینه شده آنها محیط و شرایط مطلوبی را برای گیاهان ایجاد می کند. نور قرمز و آبی که معمولاً در چراغهای رشد استفاده میشود، با منحنی بازده مورد نیاز برای فتوسنتز مطابقت دارد و آنها را به منبع نور بهینه برای رشد گیاه تبدیل میکند. اگر بتوانیم کاربردهای نوآورانه تری از LED ها را تقویت کنیم و اعتماد مصرف کنندگان را به کیفیت محصولات LED ایجاد کنیم، معتقدیم LED ها در بازار روشنایی شکوفا خواهند شد!
در دنیایی که انرژی رو به کاهش است، نورپردازی با راندمان بالا-یکی از بهترین راه ها برای صرفه جویی در انرژی است. در یک ساختار معمولی مصرف برق، روشنایی می تواند 19٪ از کل مصرف برق را تشکیل دهد. راندمان نوری بالای LEDها آنها را به جایگزینی امیدوارکننده برای منابع نور سنتی تبدیل میکند و آنها را به گزینهای امیدوارکننده برای روشنایی{4}}کارآمد تبدیل میکند. علاوه بر این، کاربردهای LED میتوانند از منابع نقطهای به خطوط و حتی سطوح گسترش پیدا کنند و کاربردهای نورپردازی نوآورانه و انقلابی در روشنایی ایجاد کنند. روشنایی دیگر صرفاً برای روشن کردن محیط ما نیست. می توان آن را با هنر، خلاقیت، سرگرمی، مراقبت های بهداشتی و بیوتکنولوژی ادغام کرد و دیدگاه های جدیدی را به زندگی بصری و روزمره ما ارائه کرد.
https://www.benweilight.com/lighting-tube-bulb/6000k-led-tube-120cm.html
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co.,Ltd
تلفن: +86 0755 27186329
تلفن همراه (+86)18673599565
واتساپ:19113306783
ایمیل:bwzm15@benweilighting.com
اسکایپ:benweilight88
وب:www.benweilight.com
