تاثیرات روشنایی LED بر سلامت بدن

            روشنایی می تواند سلامت افراد را تحت تأثیر قرار دهد. این موضوع فراتر از  نور مناسب برای دیدن است؛ روشنایی بر روی ریتم های روزمره و خلق و خوی افراد تاثیر می گذارد، در حالی که نوردهی ضعیف می تواند باعث بروز خیرگی،سردرد، سرگیجه، یا در موارد شدید، مشکلات پوستی و یا انواع مختلف کم بینی گردد.

این جنبه ها باید توسط طراحان و صاحبان ساختمان ها به منظور بهبود روشنایی محیط و استفاده از کنترل های نور مطابق با توصیه های استانداردها ، مورد توجه قرار گیرند.

انواع مختلف چراغها تاثیرات مختلفی بر اساس ویژگی های طیفی، نوری و الکتریکی آنها دارند. این مقاله به بررسی اثرات بالقوه روشنایی LED  بر سلامت انسان می پردازد و بر پایه بررسی اخیر BRE از تحقیقات در مورد اثرات معمول از نور بر سلامت بدن استوار است.

       ۱. مقدمه

نورپردازی به طور مستقیم می تواند  بر عملکردهای بصری اثر می گذارد. روشنایی ضعیف می تواند باعث کاهش دید شود که گاه منجر به لغزش، سر خوردن و یا سقوط گردد. از سوی دیگر نور زیاد هم می تواند باعث خیرگی و یا پنهان شدن خطرات فیزیکی آشکار گردد. این مشکلات به نوبه خود به ناراحتی بصری منجر می شود که ممکن است به قرمزی ، خارش، سردرد و درد ناشی از وضع بدنی ، بدن منجر شود.  روشنایی با استفاده از دیودهای LED نسبت به سایر انواع نورپردازی نسبتا جدید است ؛ از این جهت تولیدکنندگان ، پایه تولیدات خود را از جمله پروژکتور و چراغ خیابانی ال ای دی را باید بر همین اساس بنا کنند .  بسیار مهم است که هرگاه روشنایی چراغ نصب می شود ، هرگونه تاثیر بالقوه بر سلامت کارکنان ساختمان در نظر گرفته شود.

ال ای دی ها دارای مزایایی نسبت به سایر انواع معمولی روشنایی می باشند، زیرا آنها جیوه ندارند و  دارای اشعه ماوراء بنفش بسیار کم و یا بدون اشعه UV می باشندو میدان های الکتریکی و مغناطیسی که می توانند به سلامت انسان آسیب برسانند ایجاد نمی کنند.

        ۲. کنترل خیرگی روشنایی در LED

چشم انسان می تواند به طیف گسترده ای از سطوح نور از تقریبا بسیار تاریک تا صحنه های بسیار روشن تطابق یابد. سطوح نورانی بیش از حد می تواند منجر به خیرگی شود. زمینه های روشن در حوزه بصری، به ویژه هنگامی که روشنایی آنها بسیار بالاتر از حد متوسط است، می تواند خیرگی ایجاد کند و خیرگی می تواند به عنوان یک ناراحتی ناخوشایند تجربه شود. خیرگی بر توانایی دیدن اثر گذاشته و می تواند  منجر به کاهش ناگهانی موقت چشم شود.

LED ها به طور معمول کوچک و با منابع نور مستقیم هستند که می توانند بسیار روشن و خیره کننده باشند مگر اینکه، به درستی در محل قرار گیرند و یا در چراغهای غیر مستقیم که حاوی المانهای پخش کننده یا محافظت کننده که برای کاهش خیرگی طراحی شده اند استفاده شوند . علیرغم ماهیت رهبری منابع نور LED، که آنها را بسیار روشن می کند، چراغهای LED در دسترس، دارای مقادیر UGR در محدوده توصیه شده برای برنامه های مختلف هستند.

       ۳. محافظت از  آسیبهای چشمی در LED  

در حالی که تابش خیره کننده به خودی خود لزوما باعث آسیب مستقیم به چشم نمی شود، قرار گرفتن در معرض نور بیش از حد روشن، علاوه بر خیرگی، ممکن است باعث آسیب خاصی به چشم شود. نوع و میزان آسیب بستگی به روشنایی منبع نور، اندازه زاویه آن، طیف آن و مدت زمان قرار گرفتن در معرض آن دارد.

به طور کلی، طول موج های کوتاه (UV و آبی) بیشترین آسیب پذیری را دارند. قرنیه، ملتحمه و عدسی بیشتر به اشعه ماوراء بنفش حساس هستند. LED ها اشعه ماوراء بنفش بسیار کم منتشر می کنند و یا فاقد اشعه ماوراء بنفش هستند، می توانند یک منبع نور را ایجاد کنند که کم ترین آسیب را به چشم ها وارد می کند .،

       ۴. کاهش سو سو زدن(Flicker)

سوسو زدن به طور کلی به عنوان یک تغییر سریع و تکراری در طول زمان در روشنایی نور تعریف می شود. چشم ها به خصوص در مورد سوسو زدن حساس هستند، که عمدتا در قسمت لبه های اجسام اثر گذار است. به طور کلی، بسته به حساسیت فردی، سوسو زدن می تواند اثراتی از ناراحتی بصری، خستگی و کاهش عملکرد بصری تا شروع برخی از اشکال تشنج های صرعی داشته باشد.

سوسوزدن در چراغهای خیابانی و پروژکتورهای LED به طور عمده به منبع تغدیه آن بستگی دارد و به طور کلی، با استفاده از ابزار کنترل الکترونیکی با فرکانس بالا که موجب کاهش مدولاسیون درصد ، در خروجی نور می شود، موج زدن می تواند به حداقل برسد.

        ۵. قرارگیری شبانه در معرض نور LED

یکی از نقاط قوت چراغ روشنایی و نورافکن های LED، این است که آنها می توانند برای تولید نور در مناطق خاصی از طیف ، تولید شوند حتی در نوری که به چشم غیرمسلح سفید به نظر می رسد. این بدان معنی است که نور ال ای دی همه توزیعات طیفی را دارد و بعنوان مثال نورآبی در نور سفید LED  در طول روز نیز می تواند مورد استفاده برای اصلاح اختلال خواب قرار گیرد  و امکان مقابله باکاهش هشیاری را فراهم می کند. به همین دلیل پرژکتور LED  در انواع مختلف نوردرمانی (Light Therapy) مورد استفاده قرار می گیرند.

        ۶. مواد شیمیایی سمی

LED های کنونی از انواع مواد نیمه هادی ساخته شده اند که گالیم، آلومینیوم و اندیم را با آرسنیک، فسفر و نیتروژن ترکیب می کنند. کاربید سیلیکون و یاقوت کبود می تواند به عنوان زیر ساخت مورد استفاده برای LED های آبی برای بهبود کارایی آنها استفاده شود. پرژکتور LED حاوی جیوه نیستند و این باعث می شود که آنها در مورد احتمال سرطان زایی  در مقایسه با سایر چراغها، و مطابق با قوانین اروپایی، امن تر باشند.

       ۷. قرار گیری پوست در برابر نور LED

اشعه ماوراء بنفش می تواند موجب آسیب پوست شود. قرار گرفتن در معرض اشعه می تواند مشکلات پوستی موجود مانند لوپوس را نیز بدتر کند اما چراغ های LED اشعه ماوراء بنفش کمی تولید می کنند و یا فاقد آن می باشند. بنابراین باعث ایجاد چنین آسیب های پوستی نمی شوند.

        ۸. میدان های الکتریکی تولید شده توسط نور LED

چندین پژوهش نشان داده اند که شدت میدان مغناطیسی تولید شده توسط لامپ های LED به طور قابل توجهی کمتر از حد توصیه شده توسط کمیته بین المللی حفاظت از اشعه غیر یونیزاسیون (ICNIRP) است. به همین دلیل روشنایی LED به تولید میدان های الکتریکی یا مغناطیسی که می تواند به سلامت انسان آسیب برساند، تولید نمی کنند .

          ۹. نتیجه گیری

LED ها نسبت به سایر چراغها دارای مزایای بسیاری هستند، زیرا آنها حاوی جیوه نیستند، اشعه ماوراء بنفش کم و یا بدون آن هستند و میدان های الکتریکی و مغناطیسی که می توانند به سلامت انسان آسیب برسانند تولید نمی کنند .

با اینحال، برای به حداقل رساندن خطرات بهداشتی و به حداکثر رساندن مزایای سلامت نورپردازی LED، تعدادی از اقدامات باید توسط سازندگان چراغهای LED ومهندسان و ساکنان فضا، مورد توجه قرار گیرد.

منابع:

[۱] Arendt Biological rhythms during residence in polar regions. Chronobiology International, May 2012, 29(4), 379-394.

[۲] BAG EMF Faktenblätter: Energiesparlampen. Bern: Bundesamt für Gesundheit2014. Available at www.bag.admin.ch/themen/strahlung/00053/00673/02326/index.html?lang=de

[۳] BSI.Assessment of lighting equipment related to human exposure to electromagnetic fields. PD IEC/TR 62493-1:2013. London, BSI.

[۴] Büchel J.Bei sechs Produkten ging bald einmal das Licht aus. K-Tipp, 14, 7 September 2011.

[۵] Bullough JD et al.Effects of flicker characteristics from solid-state lighting on detection, acceptability and comfort. Lighting Research and Technology,2011,43(3), 337–۳۴۸.

مزایا و معایب لامپ‌های ال ای دی(LED)

۱) طول عمر: اولین و مهم‌ترین پارامتر، طول عمر لامپ‌های LED می‌باشد لامپ‌های LED طول عمری بین ۵۰ هزار تا ۶۰ هزار ساعت دارند. این طول عمر قابل مقایسه با طول عمر لامپهای دیگر نمی‌باشد در زیر نمودار مقایسه طول عمر انواع لامپها نشان داده شده‌است.

۲) بازده نوری(lum/watt): از دیگر مزیتهای لامپهای LED می‌توان به بازده نوری بالای این لامپها اشاره نمود. در حال حاضر لامپ‌های led بازده‌ای بین ۷۴ تا ۱۲۰ لومن بر وات را دارا می‌باشند و این در حالی است که این مقدار برای لامپ‌های رشته‌ای ۱۰ تا ۱۵ لومن بر وات، برای لامپ‌های کم‌مصرف ۴۵ تا ۶۵، برای لامپ‌های بخار جیوه ۳۵ تا ۶۰، برای لامپ‌های بخار سدیم ۶۰تا ۱۱۰ و برای لامپ‌های متال هالید ۷۵ تا ۸۵ لومن بر وات می‌باشند. در زیر نمودار مقایسه بازده نوری انواع لامپها آورده شده‌است.

۳) Response Time: لامپ‌های LED به محض رسیدن ولتاژ به آنها روشن می‌شوند (کمتر از۲۰us) ولی به عنوان مثال لامپ‌های متال هالید زمانی بالغ بر ۵ دقیقه لازم دارند تا به حداکثر نور خود برسند، یعنی لامپ‌های LED (پانزده میلیون بار) سریع‌تر روشن می‌شوند. مشکل دیگر لامپ‌های متال هالید این است که اگر این لامپ‌ها بیش از ۵ دقیقه روشن باشند گرم می‌شوند و بعد از خاموشی دیگر فوراً روشن نمی‌شوند. چراکه لامپ گرم‌کننده و سنسور داخل لامپ اجازه روشن کردن مجدد لامپ را تا زمانی که لامپ سرد نشده نمی‌دهد که حدوداً ۳ دقیقه طول می‌کشد تا سنسور اجازه ورود ولتاژ را بدهد و بعد از آن ۴ تا ۵ دقیقه زمان لازم است تا به حداکثر نور خود برسد.

  1. On/off: طول عمر لامپ‌های led به هیچ وجه تابعی از تعداد روشن و خاموش شدن نیست، می‌توان لامپ‌های led را میلیون‌ها بار روشن و خاموش کرد. در واقع طول عمر ledها تنها به مدت زمان روشن مانده بستگی دارد.
  2. تنظیم شدت نور: امکان تنظیم نور در لامپهای led با استفاده از تکنولوژی PWM = Pulse Width Modulation که کنترل سطح ولتاژ به کمک تغییر پهنای پالس است و دراکثر میکرو کنترلرها موجود است به راحتی امکانپذیر است.
  3. تنظیم زاویه تابش: در لامپهای LEDنور در تمام جهات منتشر نمی‌شود و به دلیل موجود بودن لنزهایی با زوایای دلخواه نوری، کاملاً قابل کنترل است.

۷) جریان راه‌اندازی: همان‌طور که در بالا ذکر شد لامپ‌های متال هالید ۵ دقیقه زمان نیاز دارند تا به حداکثر نوردهی خود برسند. در این مدت زمان برای یونیزه کردن گاز داخل لامپ نیاز به آمپر بیشتری است. در آزمایش انجام شده مشاهده گردید که در ابتدای روشن شدن لامپ ۴۰۰ وات متال هالید، جریان مصرفی ۷/۲ آمپر بود که این جریان رفته کاهش یافته و پس از ۵ دقیقه به ۵ آمپر رسید. به عبارت دیگر یک لامپ ۴۰۰ واتی متال هالید در مدت زمان راه‌اندازی ۱۱۰۰ وات مصرف خواهد داشت یعنی تقریباً ۳ برابر واتی که باید مصرف کنند. (یعنی در مجموع به میزان ۸۴۱ Kwh در سال صرفه‌جویی در مصرف برق خواهید داشت) این عملکرد، تجهیزاتی ۳ برابر قوی‌تر را نیاز دارد که پیرو آن هزینه‌های تابلو برق و تجهیزات را افزایش خواهد داد.

  1. کاهش نور: کلیه لامپ‌های بجز led با گذشت زمان دچار افت شدید شدت نور می‌گردند.
  2. LEDها قابلیت تغذیه هم با جریان AC و هم جریان DC با مصرف کم را دارد، لذا می‌توانند از منابع انرژی خورشیدی یا باتری نیز جهت تأمین نیروی خود استفاده کنند.

منبع : ویکی پدیا

سیستم دفع حرارت

مهمترین مشخصه چراغ های روشنایی LED سیستم دفع حرارت ( HEAT SINK ) می باشد .

عملکرد چراغهای LED کاملا به دمای محیط کارکرد چراغ بستگی دارد. دمای کارکرد LED ها بر روی بهره نوری، رنگ و قابلیت اطمینان آن‌ها تأثیر زیادی می‌گذارند. روشن کردن LED بدون استفاده از سیستم دفع حرارت ( هیت سینک ) مناسب، باعث گرم شدن بیش از اندازه محفظه LED شده و در نتیجه منجر به کاهش شدید راندمان نوری و در نتیجه سوختن آن می گردد. به منظور دستیابی به یک طول عمر طولانی، می بایست مدیریت گرمایی LED ها با انجام بررسی‌های مهندسی از جمله استفاده از یک هیت سینک مناسب به نحو مطلوب انجام گردد.

حداقل مساحت موثر هیت سینک بیرونی چراغ با توجه به توان چراغ و سایر شرایط محیطی قابل محاسبه است. مثلا یک چراغ LEDبا توان ۱۵ وات مساحت هیت سینکی حداقل حدود ۱۳۰۰ سانتی متر مربع نیاز دارد .با توجه به این مشخصه مهم باید توجه داشت آن دسته از چراغ های LED که فاقد هیت سینک می باشند (متأسفانه بعضی ازسازندگان ، چراغ LED را در همان کیس های سابق مونتاژ می کنند) و یا از هیت سینک کوچکتر یا نا مناسبتری استفاده می کنند از  عمر به مراتب کمتری نسبت به چراغ های LEDبا هیت سینک استاندارد برخوردار هستند.

دفع حرارت تولیدی در لامپ های LED ال ای دی

تولید قطعات الکترونیکی در ابعاد کوچکتر مناسب ترین برنامه کاربردی در صنعت الکترونیک میباشد، با این حال کوچکتر شدن این قطعات باعث تولید دمای بیشتر در یک محیط کوچکتر میشود که دفع و انتقال این حرارت تولیدی توسط این قطعات بزرگترین مشکل فعلی تولید کنندگان میباشد.

در حال حاضر تولید کننده گان قطعات روشنایی (لامپ های LED ال ای دی ) در حال تلاش برای کوچکتر کردن ابعاد منبع نوری و هم یافتن روشی برای بهبود شیوه ی خنک کنندگی هستن .

LED ها در حال به دست گرفتن صنعت روشنایی با قابلیت ها فراوان خود هستن، با این حال مهترین عامل در طراحی و ساخت این محصولات روشنایی محبوب (LED ها ) حجم فیزیکی کمتر و شدت روشنایی بیشتر نسبت به جم منبع نوری از اهمیت بالایی برخوردار است .

LED ها به تازگی علاوه بر مصارف خانگی در روشنایی دریایی، چراغ های آسمان نما و … ورود پیدا کرده اند که این موضوع باعث ایجاد چالشی جدید در تولید  پارامترهای  جریان، ولتاژ، قدرت بهره وری و … مربوط به طراحی LED ها شده است
دفع حرارت LED ها

برای انتقال و دفع حرارت LED ال ای دی ها روشهای گوناگونی وجود دارد، مهمترین عامل در دفع این حرارت افزایش طول عمر لامپ، کیفیت بهره نور، عدم تغییر رنگ و در نهایت منجر به افزایش راندمان و بهره وری LED ال ای دی ها میشود.

یکی از روشهای معمول در انتقال حرارت لامپ های LED ال ای دی، استفاده از رادیاتور و یا هیتسینگ میباشد. چنانچه برای انتقال حرارت LED ال ای دی، هیتسینگ خاص و مناسب تولیدی استفاده میشود به این نکته باید توجه نمود که انتقال حرارت فقط به استفاده از رادیاتور و یا هیتسینگ LED ال ای دی خلاصه نمیشود و توجه به انتقال حرارت از یک فضا به فضای دیگر در طراحی،  اهمیت دوچندان نسبت به طراحی هیتسینگ LED ال ای دی دارد.

یکی دیگر از موارد مهم در انتقال حرارت لامپ های  LED ال ای دی، استفاده مناسب از سیلیکون ها برای اتقال مناسب دما در نقطه اتصال لامپ LED ال ای دی  و رادیاتور است.

سیلیکون های قابل استفاده در لامپ های LED ال ای دی، دارای ضریب انتقال گرمایی متفاوتی هستن که با در نظر گرفتن میزان دمای نقطه ای تولید شده توسط لامپ LED ال ای دی میتوان محصولی مناسب انتخاب کرد که به افزایش راندمان لامپ کمک به سزایی میکند.

مدولاسیون و تکنیکهای اتلاف حرارت

تکنیک های مدولاسیون و اتلاف حرارت برای ذخیره و حذف حرارت داخلی به عوامل گرمای طبیعی تکیه می کنند.نمونه هایی از عوامل طبیعی آسمان شب، خاک زمین، و جرم ساختمان. بنابراین تکنیک های خنک کننده غیر فعال که با استفاده از رد گرما می تواند عمل به یکی از دو زیر و بم افزایش حرارتی با جرم حرارتی یا دفع حرارت از طریق استراتژی های خنک کننده طبیعی است.

  • جرم حرارتی-افزایش حرارت مدلاسیون یک فضای داخلی را می توان با استفاده مناسب از جرم حرارتی در ساختمان به عنوان یک فرورفتن حرارت به دست آورد.جرم حرارتی گرمای روز را جذب و نگهداری خواهد کرد و بعداً آن را به فضا پس خواهد داد.[۱] جرم حرارتی و استراتژی خنک کننده تهویه طبیعی شبانه را می توان با هم استفاده کرد اگر گرمای ذخیره شده که قرار است در شب به محیط پس داده شود مطلوب نباشد.
  • خنک کننده طبیعی

خنک کننده طبیعی اشاره به استفاده از تهویه یا حرارت طبیعی برای اتلاف حرارت از فضاهای داخلی دارد. خنک کننده طبیعی را می توان به چهار دسته مختلف از هم جدا:خنک کننده و تهویه، خنک کننده تابشی، سرمایش تبخیری، و جفت زمین است.

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.

یکی از مشکلات اکثر لامپ های ال ای دی موجود در بازار، نور نقطه ای آنها است. آنها نور را به خوبی پخش نمی کنند و لامپ فقط زاویه به خصوصی را روشن می کند

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.