في حياتنا اليومية، تعد الإضاءة أمرًا بالغ الأهمية لأنها تضيء منازلنا وأماكن العمل والطرق والمناطق العامة الأخرى. أصبحت إضاءة LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) خيارًا شائعًا في العقود الأخيرة نظرًا لتأثيرها البيئي البسيط وعمرها الطويل والاقتصاد في استخدام الطاقة. ومع ذلك، فإن ما إذا كانت مصابيح LED تولد الحرارة، وإذا كان الأمر كذلك، فكيف تتنافس مع تقنيات الإضاءة التقليدية هو مصدر قلق سائد بين المستهلكين والشركات على حد سواء. سيتم تناول تشغيل مصابيح LED وتوليدها للحرارة ومقارنتها بأنواع الإضاءة الأخرى مثل المصابيح المتوهجة والفلورسنت والهالوجين في هذه المقالة. بالإضافة إلى ذلك، سنناقش مزايا التحكم في الحرارة في مصابيح LED.
1. كيف يتم تشغيل مصابيح LED؟
من المهم أن نفهم كيفأضواء LEDالعمل قبل الخوض في تعقيدات توليد الحرارة.
علوم الصمام
LED هو شبه موصل، عندما يتدفق تيار كهربائي عبره، يولد الضوء. التألق الكهربي، وهو العملية التي تنتقل من خلالها الإلكترونات عبر المواد شبه الموصلة وتتحد مع "الثقوب"، تطلق الطاقة على شكل فوتونات أو ضوء. على النقيض من المصابيح المتوهجة، التي تولد الضوء عن طريق تسخين الفتيل، تستخدم مصابيح LED طريقة أكثر فعالية لتحويل الطاقة الكهربائية مباشرة إلى ضوء مع إنتاج القليل جدًا من الحرارة.
ولا تتحول كل الطاقة الكهربائية إلى ضوء، حتى مع هذه الكفاءة المتزايدة. نظرًا لأن نسبة مئوية صغيرة فقط من الطاقة-حوالي 20–30%-يتم تحويلها إلى حرارة، يصبح التحكم في الحرارة أمرًا بالغ الأهمية في أنظمة إضاءة LED.
2. توليد الحرارة ضوء LED
طبيعة الحرارة من المصابيح
تبعث مصابيح LED بعض الحرارة، معظمها في شريحة أشباه الموصلات ودوائر التشغيل، ولكن ليس بنفس القدر الذي تنبعث منه خيارات الإضاءة البديلة. يتم تحفيز الإلكترونات الموجودة في الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) أثناء تدفق الطاقة من خلاله، مما يؤدي إلى إنتاج الضوء، ولكن جزءًا من الطاقة يُفقد أيضًا على شكل حرارة. قاعدة لمبة LED أو وحدة الإضاءة هي المكان الذي تتركز فيه غالبية هذه الحرارة.
ومع ذلك، بالمقارنة مع المصابيح المتوهجة أو الهالوجين، التي تطلق الحرارة إلى الخارج كجزء من عملية الضوء المرئي، فإن الحرارة الناتجة عن مصابيح LED أقل وضوحًا. بدلاً من السخونة الزائدة،ضوء LEDتم تصنيعها لنقل الحرارة إلى الخلف من خلال زعانف التبريد وأحواض الحرارة، حيث يتم تشتيتها بشكل أكثر كفاءة.
ببساطة، على عكس مصابيح الإضاءة التقليدية، فإن مصابيح LED لا تنبعث منها حرارة. إنها أكثر أمانًا وأكثر متعة للاستخدام في الأماكن الضيقة لأنها توجه الضوء بعيدًا عن المصدر.
3. تقييم حرارة LED وعلاقتها بابتكارات الإضاءة الأخرى
حرق المصابيح الكهربائية
كثير من الناس على دراية بتكنولوجيا الإضاءة التقليدية التي عفا عليها الزمن والمعروفة باسم المصابيح المتوهجة. تتكون هذه المصابيح من خيط رفيع يتوهج عند تسخينه بالكهرباء. ومع ذلك، بما أن معظم الطاقة تُفقد على شكل حرارة، فإن هذه الطريقة لإنتاج الضوء غير فعالة على الإطلاق. في الواقع، بدلاً من إنتاج الضوء، تقوم المصابيح المتوهجة بتحويل حوالي 90٪ من طاقتها إلى حرارة.
نظرًا لأن المصابيح المتوهجة قد تنبعث منها حرارة تصل إلى 200-250 درجة (392-482 درجة فهرنهايت)، فهي خطيرة عند التعامل معها ويمكن أن تشتعل فيها النيران، خاصة إذا كانت بالقرب من أشياء قابلة للاحتراق. بالمقارنة مع مصابيح LED، فإن درجة إخراج الحرارة هذه أعلى بكثير.
لمبات الهالوجين
على الرغم من أنها تعمل على نفس مفهوم المصابيح المتوهجة، إلا أن مصابيح الهالوجين تستخدم غاز الهالوجين بداخلها لتعزيز الكفاءة. على الرغم من كونها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة-من المصابيح المتوهجة التقليدية، إلا أن مصابيح الهالوجين ما زالت تهدر قدرًا كبيرًا من الطاقة على شكل حرارة. مصابيح الهالوجين أكثر سخونة بكثير من المصابيح المتوهجة التقليدية، حيث تصل درجة حرارة سطحها إلى 300 درجة (572 درجة فهرنهايت).
على الرغم من أن مصابيح الهالوجين تستخدم بشكل متكرر في المصابيح الأمامية والأضواء الموجهة للسيارات، إلا أن ناتجها الحراري العالي يمكن أن يكون غير مريح في المناطق سيئة التهوية. تعتبر مصابيح الهالوجين أقل فعالية بكثير في إدارة الحرارة من إضاءة LED.
مصابيح الفلورسنت، بما في ذلك المصابيح الفلورية المتضامة والأنابيب
بالمقارنة مع المصابيح المتوهجة، تستخدم مصابيح الفلورسنت المدمجة (CFLs) ومصابيح الفلورسنت ذات الشكل الأنبوبي- طاقة أقل وتوفر المزيد من الضوء. على الرغم من أنها لا تولد الحرارة بقدر مصابيح الهالوجين أو المصابيح المتوهجة، إلا أنها تولد الحرارة. على الرغم من أن مصابيح الفلورسنت عادة ما تنتج حرارة أقل قوة، إلا أنها تنبعث منها بعض الأشعة تحت الحمراء، مما يجعل المساحة تبدو أكثر راحة.
على الرغم من أنها ليست فعالة في الحرارة{{0}مثل مصابيح LED، إلا أن مصابيح الفلورسنت غالبًا ما تكون أكثر برودة عند اللمس من مصابيح الهالوجين والمصابيح المتوهجة. تتراوح درجات حرارة سطح مصابيح الفلورسنت بين 60 و100 درجة (140 و212 درجة فهرنهايت)، وهي أقل من مصابيح الهالوجين والمصابيح المتوهجة ولكنها لا تزال أعلى من مصابيح LED.
إضاءة LED
ومن ناحية أخرى، تشتهر مصابيح LED بكونها موفرة للطاقة-. عادة، يتم إهدار ما يقرب من 10-30٪ فقط من الطاقة على شكل حرارة؛ ويتم تحويل نسبة 70-90% المتبقية إلى ضوء مرئي. بالمقارنة مع المصابيح المتوهجة أو الهالوجين أو حتى الفلورسنت، تنتج مصابيح LED حرارة قليلة جدًا. على حسب قوتها ونوعيتهالمبات LEDعادة ما تتراوح درجة حرارة السطح بين 40 و60 درجة (104 و140 درجة فهرنهايت).
تعد مصابيح LED أكثر أمانًا وراحة للاستخدام في عدد من الإعدادات، بما في ذلك الأماكن التي قد تكون فيها مستويات الحرارة المرتفعة مشكلة، مثل المطابخ أو الثلاجات أو الغرف الصغيرة، لأنها أكثر برودة بكثير من مصادر الإضاءة التقليدية.
4. أهمية إدارة الحرارة في إضاءة LED
على الرغم من أن مصابيح LED تنتج بعض الحرارة، إلا أن أحد الأسباب التي تجعلها متينة للغاية وفعالة في استخدام الطاقة-هو قدرتها على التحكم في هذه الحرارة وتوزيعها بفعالية. لتجنب ارتفاع درجة الحرارة وضمان أن يعمل مصباح LED بأقصى كفاءته طوال مدة حياته، فإن الإدارة المناسبة للحرارة أمر بالغ الأهمية.
حماية
يمكن أن تشكل الحرارة المفرطة للمصابيح الكهربائية التقليدية خطر نشوب حريق، خاصة في المناطق ذات التهوية القليلة. من غير المرجح أن تسبب مصابيح LED حريقًا لأنها تنتج حرارة أقل ولديها أنظمة تبريد ومشتتات حرارية فعالة. ولهذا السبب، يعد استخدامها أكثر أمانًا، خاصة في المؤسسات التي يمكن للكلاب أو الصغار أن يتلامسوا فيها مع الأضواء.
الأداء وطول العمر
الحرارة هي أحد المحددات الرئيسية لطول عمر كل مصباح كهربائي. بسبب درجات الحرارة المرتفعة التي تولدها، تميل مصابيح الإضاءة التقليدية إلى التدهور بسرعة أكبر بمرور الوقت مع تدهور مكوناتها الداخلية. في المقابل، تعتبر مصابيح LED أكثر مهارة في إدارة الحرارة، مما يمكنها من الاستمرار في العمل والتألق لفترة أطول.
في حين أن مصابيح LED لا تعاني من هذه المشكلات، إلا أن الحرارة الزائدة للمصابيح المتوهجة ومصابيح الهالوجين يمكن أن تلحق الضرر بالأسطح والتركيبات القريبة. إن تبديد الحرارة الفائق لمصابيح LED ودرجة الحرارة المنخفضة يعزز بشكل كبير طول عمرها وفعاليتها.
كفاءة الطاقة
تساهم كفاءة الطاقة الفائقة لمصابيح LED بشكل مباشر في انخفاض انبعاث الحرارة. تعمل مصابيح LED على تحسين تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء مرئي، في حين تهدر مصابيح الإضاءة التقليدية كمية كبيرة من الكهرباء التي تستخدمها كحرارة. ونتيجة لذلك، يتم استخدام طاقة أقل وتنخفض تكاليف الطاقة.
بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن مصابيح LED تنتج حرارة أقل، فإنها لا تساعد في رفع درجة حرارة الغرفة، مما يقلل من الحاجة إلى تكييف الهواء في الطقس الحار.
5. التحكم في حرارة LED للحصول على أفضل النتائج
تعد الإدارة الفعالة للحرارة أمرًا ضروريًا لضمان استمرار تشغيل مصابيح LED بفعالية واستمرارها لأطول فترة ممكنة. ستساعدك النصائح التالية في الحفاظ على أضواء LED الخاصة بك باردة وقابلة للتشغيل:
المصارف للحرارة
المشتتات الحرارية عبارة عن أجزاء معدنية، عادة ما تكون مصنوعة من الألومنيوم، ويتم تضمينها في العديد من مصابيح LED{0}}عالية الجودة للمساعدة في تشتيت الحرارة في الهواء المحيط. تعتبر المشتتات الحرارية ضرورية لتجنب ارتفاع درجة الحرارة والحفاظ على أعلى كفاءة.
تدفق الهواء المناسب
من الممكن ضمان إزالة أي حرارة ينتجها الضوء من الوحدة عن طريق وضع مصابيح LED في مناطق جيدة التهوية. لا ينبغي استخدام مصابيح LED في التركيبات المغلقة بدون تهوية لأن ذلك يمكن أن يحبس الحرارة ويقلل من عمر الضوء.
الابتعاد عن مزدحمة
تأكد من أن مصابيح LED متباعدة بشكل مناسب للسماح بتدفق الهواء عند إضافة أكثر من واحد. قد تتأثر فعالية إضاءة LED بالاكتظاظ، مما قد يؤدي إلى رفع درجة الحرارة المحيطة.
https://www.benweilight.com/lighting-أنبوب-مصباح/led-مصباح-ضوء/led-مصباح-e27-light.html
