فناوری LED

از معایب لامپهای فلورسنت و کم مصرف معمولی می توان به وجود اشعه ماوراء بنفش اشاره کرد. پرتوهای فرابنفش لامپ های کم مصرف معمولی و فلورسنتها موجب تسریع ابتلا به بیماری های پوستی و از جمله سرطان پوست و همچنین سرگیجه و میگرن درافراد مبتلا به صرع می شود. پرتوهای ماوراء بنفش موجب ایجاد کک و مک در پوست صورت و بدن افراد می شود و از سوی دیگر کسانی که در منزل و محل کار خود روزانه بیش از ۸ ساعت در معرض نور لامپ های فلورسنت قرار گرفته اند ۵ برابر بیشتر از افرد دیگر دچار بیماری آب مروارید می شوند.

لامپ های کم مصرف حاوی مقدار اندکی عنصر جیوه هستند که این میزان معمولاً درحدود ۵ میلی گرم است. از سوی دیگر قابلیت نور افشانی لامپ های فلورسنت مبتنی بر خواص جیوه موجود در آن است و در این مورد هیچ عنصر دیگری به اندازه جیوه کارایی ندارد.

علاوه بر تاثیر زیانبار جیوه موجود در این نوع لامپ ها بر روی بدن انسان اما مشکل اصلی زمانی پدید می‌آید که لامپی از این نوع می شکند و بخشی از جیوه موجود در لامپ به شکل بخار قابل استنشاق آزاد می شود و بخشی دیگر نیز به صورت پودر سفید رنگ بسیار نرمی در می‌آید که لمس کردن آن خطرناک است. مطالعات پزشکی نشان می دهد که استفاده طولانی از اینگونه لامپ ها علاوه بر عوارض جسمی ذکر شده باعث عوارض روانی نیز میشود که از آنجمله می توان به خستگی زودرس، افسردگی، ضعف و بی حالی، از دست دادن تمرکز، کاهش بازده کاری و افزایش تنش های روحی اشاره کرد در LED ها می توان نور را با طول موج مشخص با رنگ کاملاً خالص و فاقد هر گونه پرتوهای مضر مادون قرمز یا فرابنفش تولید کرد درحالیکه این امکان درمنابع قدیمیتر وجود ندارد و همواره با مشکل تولید محصول جانبی پرتوهای مادون قرمز و فرابنفش روبرو هستیم که علاوه بر اینکه تاثیری در تامین روشنایی محیط ندارند اثرات مخربی نیز بر سلامت انسان می گذارند.

LEDهای سفید (نسل جدید) قابلیت تولید همه رنگها را دارند و در مقایسه با سایر لامپهای کم مصرف معمولی و LEDهای قدیمی انرژی بسیار کمتری مصرف می کنند و استفاده از آنها روز بروز منطقی تر به نظر می رسد. اگر چه در ابتدا قیمت یک عدد چراغ LED از یک چراغ معادل رته ای یا فلورسنت بالاتر به نظر میرسد اما با توجه به هزینه بسیار کمتر مصرف برق، طول عمر بسیار بالا و هزینه های کابل کشی بمراتب ارزانتر آن در واقع از این دو رقیب به صرفه تر است. همچنین سایز کوچک LEDها به نسبت تولید نور آن در مقایسه با دیگر وسایل تولید روشنایی انعطاف پذیری بالایی را در اختیار طراحان و معماران می گذارد بطوریکه با قرارگیری چند عدد از آنها بر روی برد الکترونیک، نور کافی را تولید می‌کنند و مانند لامپها در فرورفتگی های سقف ساختمان، با اندازه دلخواه قرار می گیرد و به این ترتیب مهندسین طراح می‌توانند طراحی منازل و روشنایی آن را به صورت دلخواه انجام دهند، در حالیکه سایز بزرگ لامپهای تابان و به ویژه لامپهای فلورسنت و غیر قابل انعطاف بودن آنها فضای زیاد و همواری را برای نصب طلب می کند. اما بزرگترین برتری LED عمر مفید آن است.

LEDها ۵۰۰۰۰ ساعت عمر مفید دارند در حالیکه عمر مفید لامپهای تابان تنها هزار ساعت و در نهایت عمر مفید فلورسنت‌ها، ۱۰۰۰۰ ساعت است. این برتری LED باعث می شود که بسیاری از افراد آینده نگر استفاده از آن را در دستور کار خود قرار دهند. عدم احتیاج به تعویض در کوتاه مدت (حداقل ۵ برابر بیش از فلورسنت‌ها) باعث صرفه جویی بسیار در وقت مصرف کنندگان نیز می شود. به علت مصرف بسیار پایین انرژی و همچنین بازده نوری بالای LEDها گرمای آزاد شده در محیط بسیار کم می باشد که با توجه به دامنه کاربرد دمایی از -۴۰ تا ۸۵ درجه سلسیوس صنایع برودتی و به ویژه کارخانه های یخچال سازی یکی از مصرف کنندگان LED هستند و از آن در داخل دستگاههای خود استفاده می کنند، زیرا گرمای کم تولیدی آن، سرمای داخل دستگاه را از بین نمی برد. همچنین LEDها بر خلاف لامپهای تابان و فلورسنت ها زهر سمی و کشنده جیوه تولید نمی کنند. با توجه به موارد گفته شده بسیاری از مصرف کنندگان می‌توانند با پرداخت یک هزینه اولیه نسبتاً بالاتر، تا مدتها از نور LED استفاده کرده و زمانی را صرف تعویض یا تعمیر آن نکنند.

فناوری LED در لامپ‌های خانگی

احتمالا در خانه شما هم لامپ های کم مصرف (CFL) جایگزین لامپ های قدیمی رشته ای شده اند. اما زمان اش رسیده که به نسل بعدی لامپ ها فکر کنیم: لامپ های ال ای دی.

این لامپ ها چند سالی است که وارد بازار مصرف شده اند. در ابتدای ورود بسیار گران قیمت بودند. البته هنوز هم گران هستند اما قیمت آنها نسبت به سال های گذشته کاهش چشمگیری داشته و کیفیت آنها نیز بهتر شده است. در لامپ ال ای دی مصرف انرژی تقریبا یک پنجم لامپ های CFL است و شما کیفیت نور بسیار بهتری در اختیار دارید.

محققان آمریکایی تکنیک جدیدی را یافتند که به کمک آن می توان با استفاده از فناوری “دیودهای ساطع کننده نور” لامپهای موثر و مناسبی برای مصارف خانگی تولید کرد.

بی هیچ تردیدی دیودهای ساطع کننده نور (LED) روشنایی دنیای آینده را تامین خواهند کرد به طوری که در آینده ای نزدیک، لامپهای بر پایه فناوری LED می توانند جایگزین لامپهای کنونی شوند.

مزیت بزرگ این لامپها این است که قادرند تقریبا تمام انرژی را به نور تبدیل کرده و میزان کمی از انرژی را به صورت گرما تابش کنند. همچنین این لامپها محتوی جیوه نبوده و بنابراین آلودگی زیست محیطی آنها بسیار پایین است.

از دیگر مزایای این لامپها، مدت زمان استفاده از آنها است به طوری که این لامپها می توانند ۱۰۰ سال عمر کنند. به همین علت محققان معتقدند که ظرف ۱۰ سال آینده ۱۰۰ درصد از بازار به لامپهای LED اختصاص خواهد یافت.

تنها مشکل موجود در استفاده از LED در لامپ این است که این دیودها رنگی هستند و برای تابش نور سفید باید بتوانند به روشی مناسب نورهای آبی، قرمز و سبز را با هم ترکیب کنند. در این میان، نور سبز یک مانع بزرگ بر سر راه تولید نور سفید است چرا که تاکنون مکانیزمی که برای تولید آن استفاده می شد بسیار پیچیده بود و مقدار زیادی از انرژی را هدر می داد.

اکنون گروهی از دانشمندان “لابراتوار ملی انرژی تجدیدپذیر آمریکا” (NREL) موفق شدند تکنیک جدیدی را ارائه کنند که می تواند این مانع بزرگ را رفع کند.

این محققان با استفاده از فناوری که برای بهبود راندمان پیلهای فتوولتائیک استفاده می شود روشی را برای تولید نور سبز با بازده بالا پیدا کردند.

نتیجه این آزمایشات بسیار مطلوب بود اما این دانشمندان در برنامه آینده خود قصد دارند برای رسیدن به طیف نور سفید به جای استفاده از سه رنگ از چهار رنگ استفاده کنند. این رنگ چهارم “قرمز تیره” و یا “سبز لیمویی” خواهد بود.

براساس گزارش R & D Magazine، وزات انرژی آمریکا اعلام کرده است که ظرف چهار سال آینده لامپهای سنتی و ظرف ۱۰ سال آینده لامپهای فلورسانت را از بازار خارج خواهد کرد و بنابراین تنها در آمریکا تا سال ۲۰۳۰ در مصرف انرژی بیش از ۱۲۰ میلیارد دلار صرفه جویی و از انتشار میلیونها تن گاز گلخانه ای به اتمسفر جلوگیری خواهد شد.

شرکت فیلیپس یکی از شرکت های پیشرو در تولید لامپ های ال ای دی است و لامپ ۱۲.۵ واتی A19 این شرکت یکی از بهترین محصولات فعلی به شمار می رود که نوری معادل یک لامپ ۶۰ وات رشته ای در اختیار شما قرار می دهد.

در حال حاضر مدل های مختلفی از این لامپ ها وارد بازار شده اند. هر چند اکثر آنها در حال حاضر نور کمی تولید می کنند و نمی توانند جایگزین لامپ های مورد مصرف فعلی ما بشوند اما نسل بعدی روشنایی، تا چند سال دیگر در خانه هایمان فراگیر خواهد شد.

چرا لامپ LED

لامپ ال‌ای‌دی (به انگلیسی: LED lamp) نوعی از لامپ‌های حالت جامد یا یک محصول دیود است که از تکنولوژی دیود نورافشان برای استفاده در وسایل روشنایی مونتاژ شده‌است، استفاده می‌شود. این لامپ‌ها که در ابتدا بیشتر به عنوان یک چراغ قرمز رنگ در درون دستگاه‌های الکترونیکی کاربرد داشتند، با توجه به مصرف برق کم نسبت به سایر لامپ‌ها، عمر بسیار بالا و فناوری جدید ساخت به رنگ‌های دیگر توانسته‌اند جای خود را در صنعت روشنایی در دنیا باز کنند.

لامپ‌های LED کارایی طول عمر و الکتریکی دارند که چند برابر لامپ‌های رشته‌ای هستند و از دیگر لامپ‌های فلورسنت(به انگلیسی: Fluorescent lamp) قابل ملاحظه کارآمدتر هستند. با برخی از تراشه‌ها قادر به انتشار بیش از ۳۰۰ لومن در هر وات ادعا شده توسط کری و برخی از تولیدکنندگان LED دیگر پیش بینی می‌شود که بازار لامپ‌های LED در دهه آینده بیش از دوازده برابر رشد داشته‌است. از ۲ میلیارد دلار در آغاز سال ۲۰۱۴ تا ۲۵ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۳، میزان رشد سالیانه ۲۵٪ بوده‌است و از سال ۲۰۱۶، LEDها تنها از حدود ۱۰ درصد از انرژی مورد نیاز لامپ رشته‌ای استفاده می‌کنند.

LED مخفف کلمات Light emitting diode است معنی دایود ساطع کننده نور را می‌دهد. دیودهای ساطع کننده نور در واقع جزء خانواده دیودها هستند که دیودها نیز زیر گروه نیمه هادی‌ها به‌شمار می‌آیند. خاصیتی که LEDها را از سایر نیمه‌هادیها متمایز می‌کند این است که با گذر جریان از آنها مقداری انرژی به صورت نور ازآنها ساطع می‌شود.

کارشناسان معتقدند که لامپ‌های معمولی یا همان لامپ‌های رشته‌ای یکی از مهمترین دلایل افزایش مصرف انرژی و در نتیجه افزایش حجم تولید گازهای گلخانه‌ای در جهان می‌باشند؛ بنابراین بسیاری از کشورها، برنامه چند ساله‌ای را برای جایگزینی مدل‌های دیگر لامپ به جای لامپهای رشته‌ای تدوین کرده‌اند تا شاید بتوانند در دراز مدت استفاده از لامپهای رشتهٔ و به تبع آن حرارت زمین را کاهش داده و کره زمین و ساکنانش را نجات دهند. به همین دلیل استفاده از لامپهای کم مصرف، فلورسنت و… مرسوم شد و برخی کشورها مردم را ملزم به استفاده از این لامپ‌ها کرده‌اند. البته ذکر این نکته لازم است که استفاده از لامپ‌های LED در تولید تلویزیون محدودیت‌هایی دارد که یکی ازآنها محدودیت استفاده از این تکنولوژی در سایزهای پایین است.

کاربرد لامپ های LED

LEDها که از دهه‌های گذشته در الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گرفتند، عموماً برای نمایش خاموش یا روشن بودن نمایشگرها در لوازم مولتی مدیا و نشان‌دهنده لوازم الکتریکی و ماشین آلات مورد استفاده قرار گرفتند. اما در حال حاضر LEDها به نحوی ساخته می‌شوند که نور را در جهت خاصی متمرکز می‌کنند و به صورت چیپ‌های کوچکی هستند که معمولاً داخل یک شیشه گنبدی شکل قرار می‌گیرند و دارای سایز چوب کبریت هستند و به‌سختی می‌شکنند. بزرگ‌ترین مشکل لامپ‌های LED رنگ آن‌ها بود. اما اکنون به آسانی با تغییر در ساختار فیزیکی و مواد تشکیل‌دهنده LED، نور در رنگ‌ها و شدت‌های مختلف و با طول موج مشخص با رنگ کاملاً خالص تولید می‌شود. به عبارتی LEDها فاقد پرتوهای مادون قرمز و فرابنفشی هستند که سایر صنایع روشنایی ایجاد می‌کنند و LEDها به سلامت چشم و محیط آسیب نمی‌رسانند. LEDهای سفید قابلیت تولید همه رنگ را داشته و علاوه بر آن از انرژی بسیار کمی در مقایسه با سایر لامپ‌ها و LEDهای قدیمی، برای تولید روشنایی استفاده می‌کنند. به همین دلیل روز به روز استفاده از آنها بیشتر شده‌است. با توجه به مزایای استفاده از لامپ‌های LED پپش‌بینی می‌شود تا کمتر از ۵ سال آینده شاهد تحولات عمده‌ای در عرصه محصولات روشنایی و حتی تصویری باشیم. لامپ‌های LED همچنین شماره ا را روی ساعت‌های دیجیتالی نشان می‌دهند، اطلاعات را از کنترل تلویزیون می‌فرستند و نور آنها نشان می‌دهد که چه زمانی تلویزیون روشن است.

لامپ‌های ال‌ای‌دی ابتدا به عنوان لامپهای نشان‌گر و با نور کم، در وسایل الکتریکی به کار می‌رفتند، بعدها استفاده از آن‌ها به بخش روشنایی گسترش یافت و با نور سفید آن با روشنایی مطلوب و مصرف کم تولید شدند.[نیازمند منبع] قدم بعدی تولید تلویزیون‌ها و مانیتورهای نور ال‌ای‌دی در پشت بود که همان تکنولوژی ال‌سی‌دی می‌باشد که تنها نور پشت آن به جای فلورسنت با ال‌ای‌دی تولید می‌شود. احتمالاً در آینده دستگاه‌های ال‌ای‌دی جایگزینی برای تلویزیون‌های ال‌سی‌دی خواهند بود. لازم است ذکر شود روشنایی مناسب برای LED در انواع نشانگر کمتر از ۱۰۰cd/m۲ و در تلویزیون‌ها در حدود ۳۰۰cd/m۲ شناخته شده‌است.