لامپ LED

منابع نوری هر چه کوچکتر، کاراتر و با طول عمر بالاتر باشند بهترند. دیودهای ساطع کننده نور یا لامپ LED تنها منابع نوری هستند که این ویژگی را دارند.
 
ابعاد آنها کوچکتر از تمام سایر انواع لامپ های موجود است، طول عمر آنها بسیار بالا است و راندمان آنها نیز بسیار خوب است. به همین دلیل در سال های اخیر توجه ویژه ای نسبت به استفاده از لامپ LED برای تامین روشنایی شده است و تحقیقات بسیاری نیز در این زمینه صورت گرفته است.



ساختمان لامپ LED

نور می تواند توسط ملتهب شدن یک رشته فيلامان و یا تخلیه الکتریکی در گاز منتشر گردد. یک روش دیگر برای تولید نور تشعشع کریستال ها است. در LED نور توسط تحریک کریستال ها که از عناصر نیمه هادی هستند، تولید می شود که به این روش الكترولومینانس (Elecctroluminance) نیز می گویند.

ساختمان لامپ LED شامل دو ناحیه P و N می باشد. در ناحیه N اتم های کریستال الکترونهای مازاد دارند و در ناحیه P کمبود الکترون وجود دارد. با اعمال ولتاژ دو سر LED، بین این دو ناحیه، یک ناحیه PN تشکیل می شود که به آن ناحیه تخلیه (Light Emiting Diodes) نیز می گویند.

در اثر عبور جریان الکتریکی، الکترون ها با اتم هایی که کمبود الکترون داشتند ترکیب می شوند و به این ترتیب نور تولید می شود. طیف نور منتشر شده توسط لامپ LED بسیار باریک است و اشعه ماوراء بنفش و مادون قرمز در آن وجود ندارد و رنگ نور بستگی به جنس کریستال دارد.

برای محافظت نیمه هادی ها، یک لایه محافظ بر روی نیمه هادی قرار می گیرد. از آنجا که معمولاً نیمه هادی ها بر روی یک صفحه قرار می گیرند، لذا نور تنها در نیم صفحه بالایی منتشر می شود، در نتیجه هدایت نور در LED آسانتر از سایر انواع لامپ است که به طور معمول در تمامی جهات نور را منتشر می کنند.

جریان عبوری از لامپ LED باید مستقیم (DC) باشد. همچنین پلاریته ولتاژ اعمالی به دو سر LED ها اهمیت زیادی دارد. چنانچه پلاریته به صورت معکوس باشد LED روشن نمی شوند، ضمن اینکه اگر دامنه ولتاژ اعمالی بالا باشد، ممکن است باعث آسیب رسیدن به LED و از بین رفتن ساختار کریستال ها گردد.

مقدار و رنگ نور منتشر شده از LED به میزان زیادی به جریان عبوری از آنها بستگی دارد، در نتیجه به طور معمول از منابع جریان برای تغذیه LED استفاده می شود.

رنگ نور لامپ LED

رنگ نور منتشر شده از LED بستگی به نوع کریستال به کار رفته و ترکیبات آن دارد (جدول ۱)، نوع مواد به کار رفته در ساختمان LED و رنگ نور ناشی از این مواد را به همراه علايم اختصاری آنها نشان می دهد.


کاربرد لامپ LED

لامپ LED برای اولین بار در سال ۱۹۶۲ در مقیاس صنعتی تولید و به بازار عرضه شد. در آن سال LED تنها به رنگ قرمز و با ترکیب آلومینیوم، گالیم آرسناید بود.

اوایل دهه هفتاد میلادی، LED در رنگ های دیگر (سبز، آبی، زرد، نارنجی) تولید شدند. در این سال ها کارایی LED و بهره نوری آنها مرتب در حال افزایش بود. در سال های دهه ۸۰ و اوایل دهه نود میلادی، کارایی LED به میزان قابل توجهی افزایش یافت و به صورت گروهی ماجولار (Modular) به بازار عرضه شدند.

در سال ۱۹۹۷ LED هایی که نور سفید را به روش الکترولومینانس تولید می کردند به بازار معرفی شدند. در سال های اولیه بهره نور LED ها پایین بود و تنها در مدارات الکترونیکی مورد استفاده قرار می گرفتند.

امروزه بهره نوری LED های سفید در حدود ۳۰ لومن بر وات بوده و بهره نوری LED های رنگی تا ۵۰ لومن بر وات نیز می رسد و پیش بینی می شود بهره نوری آنها تا ۱۰۰ لومن بر وات نیز برسد.

با توجه به طول عمر بسیار بالای LED پیش بینی می شود از آن در روشنایی عمومی به میزان گسترده ای استفاده شود. برخی از کاربردهای LED ها عبارتند از:

١- روشنایی دکوراتیو 

با توجه به اینکه لامپ های LED رنگ نورهای مختلفی را تولید می کنند، می توان از آنها برای خلق فضای دکوراتیو و نورپردازی تزیینی استفاده نمود. همچنین با قرار دادن ماجول های LED در فضاهایی نظیر زیر پله ها، روی دیوار راهرو، کف اتاق و … می توان فضاهای زیبایی ایجاد نمود.



۲- روشنایی موزه ها 

با توجه به اینکه در نور منتشر شده از LED اثری از امواج مخرب ماوراء بنفش و مادون قرمز نیست، از آنها برای روشنایی اشیا قیمتی در موزه ها استفاده می کنند تا اثر مخرب اشعه های یاد شده بر اشیا قدیمی و قیمتی آسیب نرساند.



۳- روشنایی اضطراری و علایم نجات 

با توجه به توان مصرفی بسیار پایین لامپ LED، از آنها می توان به عنوان روشنایی اضطراری و علایم نجات استفاده کرد.



۴- چراغ های راهنمایی و رانندگی 

با توجه به اینکه در چراغ های راهنمایی و رانندگی طول عمر منبع نور اهمیت بسیاری دارد، امروزه از LED ها در چراغ های راهنمایی و رانندگی استفاده می شود. در مورد چراغ های راهنمایی و رانندگی، طول عمر بالای LED باعث می شود قابلیت اطمینان افزایش یابد ضمن اینکه به دلیل درخشندگی بالاتر لامپ LED، امکان دید در روز بهتر می شود و در مصرف انرژی نیز به میزان زیادی صرفه جویی می گردد



۵- چراغ های اتومبیل

در حال حاضر اغلب شرکت های معتبر خودرو سازی دنیا در چراغ های راهنما و چراغ های خطر عقب و برخی چراغ های داخلی خودروها از لامپ LED استفاده می کنند و پیش بینی می شود تا سال ۲۰۱۰ راندمان LED تا اندازه ای افزایش یابد که در چراغ های جلو (Head Lights) اتومبیل نیز از LED استفاده شود.