أفق جديد من الضوء –إضاءة LED وتطبيقاتها
تطوير-الثنائيات الباعثة للضوء
منذ ظهور المصباح الكهربائي المتوهج في القرن التاسع عشر، أحدثت الإضاءة تحولًا في أنماط حياة الإنسان الحديث. في القرن الحادي والعشرين، اكتسبت الإضاءة الخضراء اهتمامًا متزايدًا في السعي لتحقيق التنمية المستدامة لكوكب الأرض. مع تلاشي المصابيح المتوهجة، أصبحت الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs)- هي الوريث الواعد لصناعة الإضاءة، مما يخلق فرصًا جديدة للتطبيقات في صناعة الإضاءة.
مصابيح LED هي نوع من أنواع الإضاءة -الصلبة، وتوفر مزايا مثل الحجم الصغير، والتشغيل الخالي من الزئبق-، والعمر الطويل، وكفاءة الإضاءة العالية، ومقاومة الصدمات، والاستجابة السريعة. يتكون الهيكل الأساسي لمصباح LED من شريحة مكونة من أشباه الموصلات من النوع p- والنوع n-. عندما يتم تطبيق جهد أمامي على الوصلة pn، يتم توليد الطاقة للتغلب على فجوة النطاق بين المواد، مما يتسبب في إعادة تركيب ثقب الإلكترون. يمكن تصنيف عملية إعادة التركيب هذه على أنها إشعاعية أو غير إشعاعية. خلال عملية إعادة التركيب هذه، يتم إطلاق الطاقة على شكل ضوء وحرارة، وهو مبدأ انبعاث ضوء LED.
يتم تصنيع معظم الألوان الشائعة من لونين أساسيين أو أكثر. الألوان الأساسية الثلاثة للضوء هي الأحمر (R)، والأخضر (G)، والأزرق (B). يؤدي مزج هذه الألوان الأساسية الثلاثة إلى إنشاء ضوء أبيض وألوان أخرى. كانت لمصابيح LED المبكرة تطبيقات محدودة نظرًا لانخفاض كفاءتها المضيئة ونقص مصابيح LED الزرقاء.
لم يكن الأمر كذلك حتى منتصف- التسعينيات عندما قام الدكتور شوجي ناكامورا، وهو عالم في شركة Nichia Chemical Corporation في اليابان، بتطوير أول مصباح LED أزرق عالي السطوع عن طريق زراعة نيتريد الإنديوم جاليوم (InGaN) على ركيزة من الياقوت. أدى اختراع مصابيح LED الزرقاء إلى تمكين إنتاج مصابيح LED بيضاء من خلال مزج الألوان، مما أدى إلى تكريم الدكتور ناكامورا باعتباره "أبو مصابيح LED الزرقاء". حفز ظهور مصابيح LED البيضاء التطور السريع لصناعة LED، مما جعل مصابيح LED واحدة من أكثر المنتجات تنافسية في صناعة الإلكترونيات الضوئية.
في أبريل 2012، أعلنت شركة Cree، إحدى الشركات المصنعة الأمريكية الكبرى، أن مصابيح LED البيضاء عالية الطاقة-قد سجلت رقمًا قياسيًا جديدًا، حيث حققت كفاءة إضاءة تبلغ 254 لومن/واط عند تيار محرك قدره 350 مللي أمبير. وتتفوق كفاءة الإضاءة هذه على مصادر الإضاءة الحالية الأخرى، مما يجعل مصابيح LED جيلًا جديدًا من مصادر الإضاءة ذات الإمكانات الكبيرة لتحل محل مصادر الإضاءة التقليدية.
المصابيح والرؤية البشرية
تعتمد الإضاءة على الإدراك البشري. لذلك، لتطوير تطبيقات مصادر ضوء LED، من الضروري أولاً فهم البنية الأساسية للعين البشرية واستجابتها للضوء. تتكون شبكية العين البشرية من العديد من الخلايا المستقبلة للضوء، والتي يتم تصنيفها حسب الشكل إلى قضبان ومخاريط. عندما يدخل الضوء إلى العين، تنقل العصي والمخاريط السطوع واللون، على التوالي، إلى الدماغ لبناء الصورة.
المخاريط والرؤية الضوئية: تستشعر المخاريط اللون في المقام الأول، ولها حساسية أعلى خلال ساعات النهار. وهي مقسمة أيضًا إلى مخاريط L وM وS. تشعر المخاريط L باللون الأحمر في المقام الأول، ويبلغ طول موجة الذروة حوالي 564-580 نانومتر؛ تشعر المخاريط M في المقام الأول باللون الأخضر، ويبلغ طول موجة الذروة حوالي 534-545 نانومتر؛ والمخاريط S تشعر في المقام الأول باللون الأزرق، مع ذروة الطول الموجي حوالي 420-440 نانومتر.
نظرًا لأن الخلايا المختلفة لها حساسيات مختلفة عند شدة الضوء المختلفة، فقد أنشأت اللجنة الدولية للإضاءة (CIE) منحنيات وظيفية بصرية قياسية. إذا ولد الشخص بدون الخلايا المخروطية L أو M أو S، فإنه يعتبر مصابًا بعمى الألوان الخلقي. هذا اضطراب وراثي-مرتبط بالجنس وهو أكثر شيوعًا عند الذكور. لا يمكنهم رؤية ألوان محددة ويكون لديهم ضعف في الرؤية بشكل عام.
الخلايا العصوية والرؤية المجردة: الخلايا العصوية تتلقى الضوء فقط ولا يمكنها تمييز اللون. فهم يرون الصور بالأبيض والأسود ويعملون بشكل أساسي في ظروف الإضاءة المنخفضة-، مثل الليل. عند شدة الضوء المنخفضة للغاية، تعتمد العين البشرية بشكل أساسي على الخلايا العصوية، ومن هنا جاء مصطلح "الرؤية السكوبية". في الضوء الخافت، تكون العين حساسة للغاية للضوء، وتكون حساسية الضوء أكبر.
معلمات الصمام
المواصفات الرئيسية لمنتجات LED هي التدفق الضوئي. يتم التعبير عن التدفق الضوئي المنبعث من LED باللومن (lm). تمثل نسبة التدفق الضوئي لمصدر الضوء إلى الطاقة التي يستهلكها كفاءة الإضاءة (lm/W). تشير كفاءة الإضاءة الأعلى إلى مصدر ضوء أكثر كفاءة في استخدام الطاقة-. معلمة أخرى مهمة هي درجة حرارة اللون، والتي تؤثر على خصائص اللون التي تعرضها منتجات الإضاءة LED.
يتم تعريف درجة حرارة اللون على أنها درجة الحرارة التي يتم عندها تسخين الجسم الأسود إلى النقطة التي ينبعث منه نفس لون مصدر الضوء، ويتم التعبير عنها بدرجات كلفن (K). تنتج درجات حرارة الألوان المختلفة تجارب بصرية مختلفة. على سبيل المثال، عندما تكون درجة حرارة اللون أقل من 3000 كلفن، يميل اللون الفاتح إلى أن يكون محمرًا، مما يخلق شعورًا دافئًا وحميميًا؛ عندما تتجاوز درجة حرارة اللون 5000 كلفن، يميل اللون إلى اللون الأزرق، مما يخلق انطباعًا رائعًا وهادئًا. يمكن أن تؤثر الاختلافات في درجة حرارة اللون لمصدر الضوء على الجو الداخلي. على سبيل المثال، تبلغ درجة حرارة اللون للمصباح المتوهج 2700 كلفن، مما يجعله مثاليًا للإضاءة الداخلية. تؤثر درجة حرارة اللون لمصدر الضوء أيضًا على خصائص الجسم المضيء. لذلك، تعرض منتجات الإضاءة في السوق بشكل عام درجة حرارة اللون لتلبية احتياجات المستهلكين المختلفة.
بالإضافة إلى درجة حرارة اللون، تعد الإضاءة أيضًا من المواصفات الرئيسية. يتم تعريف الإضاءة على أنها التدفق الضوئي الموزع لكل وحدة مساحة على مسافة معينة، معبرًا عنها باللوكس. يُظهر الإدراك البشري علاقة دقيقة مع درجة حرارة اللون والإضاءة. على سبيل المثال، عند درجة حرارة اللون المنخفضة والإضاءة العالية، يشعر جسم الإنسان بالاختناق؛ عند درجة حرارة اللون المنخفضة والإضاءة المنخفضة، يشعر جسم الإنسان بالدفء. التطبيقات الأكثر شيوعا للإضاءة هي المصابيح الأمامية LED، الأضواء الكاشفة، والكشافات.
يتم تعريف النصوع (المعروف أيضًا باسم السطوع) على أنه مقدار الضوء المنبعث من مصدر الضوء السطحي في اتجاه محدد بالنسبة إلى المنطقة المتوقعة. لدى Luminance مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك اللوحات الإعلانية LED ولوحات الهاتف المحمول وإشارات المرور والمصابيح الخلفية للسيارة.
خصائص LED ودوائر التشغيل
كمصدر جديد للضوء، تختلف دوائر تشغيل LED بشكل كبير عن الكوابح المستخدمة في مصابيح الفلورسنت التقليدية. تتمثل الوظيفة الأساسية لدوائر تشغيل LED في تحويل جهد التيار المتردد إلى جهد تيار مستمر ومطابقة جهد وتيار LED في نفس الوقت. لذلك، تتكون مصابيح LED عادة من مكونين: دائرة التشغيل ومصدر الضوء. عند مناقشة دوائر تشغيل LED، فمن الأفضل أن نفهم أولاً الخصائص الكهربائية لمصابيح LED.
يُظهر المنحنى المميز للجهد-التيار لمصابيح LED سلوكًا غير خطي. عندما يتجاوز الجهد الكهربي عبر مؤشر LED جهد حالة التشغيل-، يزداد تيار حالة التشغيل-بشكل ملحوظ. تكشف هذه الخاصية أنه عند تشغيل مصباح LED، حتى تقلبات الجهد الصغيرة يمكن أن تسبب تغييرًا جذريًا في التيار المتدفق عبره. يوضح منحنى خاصية خرج ضوء LED الحالي- أن خرج ضوء LED يتناسب خطيًا تقريبًا مع التيار. واستنادًا إلى خصائص الحمل هذه، تستخدم دوائر تشغيل LED النموذجية في المقام الأول التحكم المستمر في التيار لضمان تشغيل LED الدقيق في ظل ظروف التشغيل المناسبة.
مواصفات الصمام
تتطور صناعة الإضاءة LED العالمية بسرعة. مع تزايد شعبية تركيبات الإضاءة LED، يتم وضع اللمسات النهائية على المعايير العالمية تدريجيًا. يعد Energy Star معيارًا وبرنامجًا دوليًا -للمنتجات الاستهلاكية الموفرة للطاقة، ويغطي مجموعة من الفئات، بما في ذلك الأجهزة الكبيرة، والمعدات المكتبية، والإضاءة، والأجهزة الإلكترونية المنزلية. يتضمن اختبار منتجات الإضاءة LED اختبار درجة الحرارة المحيطة، واختبار الحياة، ودمج قياسات المجال، ومنحنيات توزيع الضوء. علاوة على ذلك، يتم تنظيم معلمات إضاءة LED الرئيسية، مثل تجسيد اللون، وعامل الطاقة، ودرجة حرارة اللون، وفعالية الإضاءة. نظرًا للجودة المتفاوتة لمنتجات LED في السوق، يمكن للمستهلكين استخدام علامات الاعتماد لضمان جودة وضمان منتجات الإضاءة LED.
تطبيقات الصمام
لقد تطورت تكنولوجيا LED بسرعة، وتنوعت تطبيقاتها. التطبيقات الأكثر شيوعًا هي في الإضاءة السكنية والتجارية والصناعية، بما في ذلك شمعدانات الجدران، والمصابيح الليلية، وأضواء القراءة، والأضواء الكاشفة، وشرائط الإضاءة، والإضاءة النازلة، ومؤشرات الطوارئ.
يمكن أيضًا دمج إضاءة LED مع الفن والهندسة المعمارية. تعتبر الإبداعات التي تحمل موضوع الضوء-موضوعًا شائعًا في مجال الفن التكنولوجي. بالنسبة للفنانين، تفتح الخصائص الفريدة لمصادر الإضاءة الباردة LED إمكانيات إبداعية جديدة مقارنة بمصادر الإضاءة التقليدية.
بالإضافة إلى التطبيقات المذكورة أعلاه، تعتبر مصابيح النمو LED بمثابة نعمة للمنتجين الزراعيين. يخلق طيف الضوء الاصطناعي الأمثل بيئة وظروف مثالية للنباتات. يتطابق الضوء الأحمر والأزرق المستخدم عادةً في مصابيح النمو بشكل وثيق مع منحنى الكفاءة المطلوب لعملية التمثيل الضوئي، مما يجعلها مصدر الضوء الأمثل لنمو النبات. إذا تمكنا من تعزيز المزيد من التطبيقات المبتكرة لمصابيح LED وبناء ثقة المستهلك في جودة منتجات LED، فإننا نعتقد أن مصابيح LED سوف تزدهر في سوق الإضاءة!
في عالم يتضاءل فيه استخدام الطاقة،-تعد الإضاءة ذات الكفاءة العالية إحدى أفضل الطرق للحفاظ على الطاقة. في هيكل استهلاك الكهرباء النموذجي، يمكن أن تمثل الإضاءة ما يصل إلى 19% من إجمالي استهلاك الكهرباء. كفاءة الإضاءة العالية لمصابيح LED تجعلها بديلاً واعدًا لمصادر الإضاءة التقليدية، مما يجعلها خيارًا واعدًا للإضاءة الموفرة للطاقة-. علاوة على ذلك، يمكن أن تتوسع تطبيقات LED من المصادر النقطية إلى الخطوط وحتى الأسطح، مما يؤدي إلى تطبيقات الإضاءة المبتكرة وثورة في الإضاءة. لم تعد الإضاءة تقتصر على إضاءة بيئتنا فحسب؛ ويمكن دمجها مع الفن والإبداع والترفيه والرعاية الصحية والتكنولوجيا الحيوية، مما يقدم وجهات نظر جديدة لحياتنا المرئية واليومية.
https://www.benweilight.com/lighting-tube-bulb/6000k-led-tube-120cm.html
شنتشن Benwei تكنولوجيا الإضاءة المحدودة
الهاتف: +86 0755 27186329
الجوال(+86)18673599565
واتس اب :19113306783
بريد إلكتروني:bwzm15@benweilighting.com
سكايب:benweilight88
الويب:www.benweilight.com
