مصادر ضوء LED

3 أسباب استخدام مصابيح LED كمصدر للضوء مقارنة بمصابيح HID

• لا تحتوي مصابيح LED على خيوط تحترق أو تنكسر ، وبالتالي فهي تدوم لفترة أطول بكثير من المصابيح التقليدية. بالنظر إلى أن شريحة أشباه الموصلات الصغيرة جدًا تعمل بمصباح LED ، فهي متينة للغاية وتميل إلى أن تدوم عدة آلاف من الساعات.
• مصابيح LED 'تعمل بشكل فوري' ، مثل مصابيح الهالوجين إلى حد كبير ، وبالتالي فهي ملائمة للاستخدام في التطبيقات التي تخضع لدورات متكررة أو محتملة. على العكس من ذلك ، فإن مصابيح التفريغ عالي الكثافة أكثر هشاشة ويجب أن تسخن (15-25 ثانية) أثناء الاشتعال
• تتغير تقنية LED بسرعة ومن المتوقع أن تتفوق مصابيح LED في النهاية على أداء إضاءة HID.

كيف يتم استخدام LED كمصدر للضوء؟

الثنائيات الباعثة للضوء (LED) هي مصادر الضوء التي تستخدم الثنائيات التي تنبعث منها الضوء عند التوصيل في دائرة. التأثير هو شكل من أشكال اللمعان الكهربائي حيث تطلق مصابيح LED عددًا كبيرًا من الفوتونات إلى الخارج ، يتم وضع LED في مصباح بلاستيكي ، والذي يركز على مصدر الضوء ، والجزء الأكثر أهمية من LED هو شريحة أشباه الموصلات الموجودة في وسط مصدر الضوء. وتتكون من مناطق p و n مع تقاطع بينهما ، وتسيطر الشحنات الكهربائية الموجبة على المنطقة p وتسيطر الشحنات الكهربائية السالبة على المنطقة n. التقاطع هو نوع من الجدار بين المنطقتين ، يمنع مرور ناقلات الشحن بين المنطقتين.

عندما يتم تطبيق جهد كافي على رقاقة أشباه الموصلات ، يمكن للإلكترونات أن تتحرك بسهولة عبر التقاطع حيث تنجذب على الفور إلى القوى الإيجابية في المنطقة p. عندما يتحرك الإلكترون بشكل كافٍ بالقرب من شحنة موجبة في المنطقة p ، فإن الشحنتين 'تتحدان'.

عندما يتحد الإلكترون مع أيون موجب ، تتحول طاقة الوضع الكهربي إلى طاقة كهرومغناطيسية وهذا يحدث في شكل انبعاث فوتون من الضوء.

هذا الفوتون له تردد تحدده خصائص مادة أشباه الموصلات (عادة ما تكون عبارة عن مزيج من العناصر الكيميائية الغاليوم والزرنيخ والفوسفور).

المصابيح التي تنبعث منها ألوان مختلفة مصنوعة من مواد أشباه موصلات مختلفة. بكلمات بسيطة ، مصابيح LED هي مكونات دائرة كهربائية صغيرة تعمل كمصباح بدون أي خيوط ، وتضاء المصابيح فقط من خلال حركة الإلكترونات في مادة شبه موصلة ، مما يجعلها موفرة للطاقة ومرنة للغاية على مدى فترات طويلة من الزمن.

ما هو نوع LED المستخدم في تطبيقات الإضاءة؟

يعد White LED أكثر تقنيات الإضاءة الجديدة إثارة منذ إدخال مصابيح الفلورسنت. أصبحت مصابيح LED عالية الكثافة شائعة الآن بسبب متطلباتها الحالية المنخفضة العالية. تُستخدم مصابيح LED البيضاء عالية السطوع بشكل متزايد في تطبيقات الإضاءة كإجراء للحفاظ على الطاقة. تشمل تطبيقات LED البيضاء إضاءة الخلفية في الهواتف المحمولة ، والإضاءة الخلفية لشاشات الكريستال السائل ، وإضاءة المنزل والمركبة ، ولوحات العرض وما إلى ذلك. المصابيح صغيرة للغاية في الحجم وتستهلك القليل من الطاقة وتحول الكهرباء بكفاءة إلى ضوء.

لماذا يُفضل المصباح الأبيض؟

عادةً ما ينتج مصباح LED عالي الواط حوالي 75-100 لومن لكل واط على حساب تيار 350 ملي أمبير. فقدان الطاقة من خلال الحرارة لا شيء عمليًا في مصابيح LED ولديها عمر طويل جدًا لآلاف الساعات. المصابيح هي أجهزة صديقة للبيئة لأنها لا تحتوي على الرصاص أو الزئبق. على عكس مصابيح الفلوريسنت ، لا تصدر مصابيح LED أشعة فوق البنفسجية.

A1 وات أبيض LED يعطي تدفق ضوئي حوالي 100 لومن وهو ما يكفي لإضاءة منطقة محصورة. يتم قياس كمية الضوء المنبعث من مصدر الضوء من حيث اللومن. على سبيل المثال ، تنبعث لمبة 60 وات 730 لومن وهذا المصباح الهالوجين 50 وات هو 900 لومن لكل رقاقة LED مساحة واحدة مليمتر مربع ، مما يجعل الإضاءة الكلية مركزة للغاية

انخفاض الجهد الأمامي لمصباح LED الأبيض 1 وات هو 3.3 فولت ويستهلك تيار 350 ملي أمبير. وبالتالي يتطلب LED الأبيض العادي 3 فولت وحوالي 40 مللي أمبير لإعطاء أقصى سطوع.

يمكن تشغيل مصابيح LED البيضاء عالية الطاقة بتيار عالٍ يصل مئات الملي أمبير إلى أمبير لإنتاج ضوء عالي الكثافة. يمكن لبعض الماركات أن تنتج أكثر من ألف لومن. يجب تركيب مصابيح HPLED على المشتت الحراري للسماح بتبديد الحرارة وإلا سيتلف الجهاز بسهولة.

طريقتان لبناء LED أبيض

• تتضمن الطريقة طلاء رقاقة LED (معظمها أزرق مصنوع من Indium Gallium Nitride ، InGaN) بفوسفور بألوان مختلفة لإنتاج الضوء الأبيض. يتم نقل جزء طيف الضوء المقابل للضوء الأزرق إلى الطول الموجي الأطول ، من خلال عملية تعرف باسم تحول ستوكس. يأتي الضوء الأبيض لمصابيح LED البيضاء من اللون الأزرق الضيق المنبعث بشكل طبيعي من مصابيح GaN LED ، بالإضافة إلى طيف واسع أصفر ناتج عن طلاء الفوسفور على القالب الذي يمتص نسبة من اللون الأزرق ويحوله إلى اللون الأصفر. يمكن لـ InGaN إنتاج أطوال موجية تشغيلية من الأخضر إلى فوق البنفسجي عن طريق تغيير الكميات النسبية من الإنديوم والغاليوم أثناء الإنتاج. مادة الفوسفور شائعة الاستخدام هي السيريوم المشبع بألمنيوم الإيتريوم أو Ce3 + YAG
• يمكن أيضًا تصنيع مصابيح LED البيضاء عن طريق طلاء بالقرب من مصابيح LED الباعثة للأشعة فوق البنفسجية بمزيج من الفوسفور الباعث للأحمر والأزرق عالي الكفاءة المستند إلى اليوروبيوم بالإضافة إلى النحاس الأخضر الباعث للألمنيوم وكبريتيد الزنك المخدر. هذه طريقة مشابهة لعمل مصابيح الفلورسنت. هذه الطريقة أقل كفاءة من LED الأزرق مع الفوسفور ، نظرًا لأن تحول Stokes أكبر وبالتالي يتم تحويل المزيد من الطاقة إلى حرارة. عيب آخر هو أن ضوء الأشعة فوق البنفسجية قد يتسرب من ضوء LED معطل ويسبب ضررًا للعين البشرية أو الجلد.

3 تطبيقات تتضمن LED كمصدر للضوء

• مصباح الطوارئ القائم على LED

يمكن توصيله بمقبس التيار المتردد ويضيء في لحظة انقطاع التيار الكهربائي. ينبعث منها ضوء أبيض بارد في الغرفة وهو ما يكفي لغرض القراءة أيضًا. يتم تشغيله بواسطة بطارية هاتف لاسلكي 4.5 فولت ويستخدم مصباح LED أبيض 1 وات.

عمل النظام

تستخدم الدائرة محول تنحى صغير بقوة 4.5 فولت 300 مللي أمبير ، ومقوم جسر يتألف من D1 إلى D4 ومكثف التنعيم C1 كمصدر طاقة لشحن بطارية 4.5 فولت قابلة لإعادة الشحن. محول 4.5 فولت متاح بسهولة ويستخدم بشكل عام في مصابيح طوارئ LED . يسقط 230 فولت تيار متردد إلى تيار متردد منخفض يتم تصحيحه بعد ذلك بواسطة مقوم الموجة الكاملة. يجعل Capacitor C1 تموج DC مجانيًا للشحن. يوفر المقاوم R1 حوالي 80 ملي أمبير من التيار للشحن. نظرًا لأن الدائرة متصلة دائمًا ، فإن التيار المنخفض مثالي للشحن. البطارية القابلة لإعادة الشحن المستخدمة في الدائرة هي بطارية هاتف لاسلكي بقوة 4.5 فولت.
عند توفر الطاقة الكهربائية ، يتم شحن البطارية عبر R1 و D5. في الوقت نفسه ، يحصل ترانزستور PNP على تحيز إيجابي خلال R1 ويظل متوقفًا. عندما تنقطع الطاقة ، ستصبح انحيازات D5 العكسية وقاعدة T1 سالبة. ثم تقوم بتوصيل وإضاءة LED. عند استئناف الطاقة ، ينطفئ LED تلقائيًا.

1W-LED- مصباح الطوارئ

كيف تحدد؟

يمكن تجميع الدائرة على قطعة صغيرة من لوحة الأداء. أرفق الدائرة والمحول والبطارية في صندوق محول نوع المكونات. يفضل إصلاح LED خارج الصندوق مع أرضية خلفية عاكسة. يمكنك لصق ورق فويل لهذا الغرض ، كما أنه سيكون بمثابة المشتت الحراري لمصباح LED. نظرًا لأن التيار العالي يتدفق عبر T1 عندما تكون مصابيح LED ، يتطلب T1 المشتت الحراري. تكلفة 1 وات أبيض LED حوالي 50 روبية والبطارية 150 روبية.

• مصباح أوتوماتيكي باستخدام 1 W LED

هنا ملف مصباح آلي بإستخدام طاقة عالية مصباح LED أبيض يضيء في المساء ويستمر حتى الصباح. يتم استخدام مصابيح LED البيضاء هذه الأيام لأنها تحتاج إلى مصدر طاقة بسيط للتيار المستمر لتشغيلها والتحكم فيها ، على عكس مصابيح تفريغ الغاز المتوهجة. يبلغ تصنيف مؤشر LED المستخدم 1 وات ويتم استخدام مصدر طاقة منظم بدون محول لتشغيل الجهاز.

عمل النظام

تقوم المكثفات c1 و c2 بإسقاط جهد التيار المتردد إلى قيمة أقل. عادةً ما يتم استخدام المكثفات عالية القيمة. ينتج قسم مقوم الجسر خرج تيار مستمر نابض من إشارة التيار المتردد. يزيل المكثف تموجات التيار المتردد الموجودة في إشارة التيار المستمر. يتم تطبيق هذه الإشارة المفلترة عبر الصمام الثنائي zener ، والذي يوفر خرجًا منظمًا للتيار المستمر عبر طرفه. يسمح المكثف c3 عمومًا لإشارة التيار المتردد بالمرور عبره ويمنع إشارة التيار المستمر. يعمل كعنصر تجاوز. يشكل LDR و T1 مفتاحًا حساسًا للضوء لتشغيل / إيقاف تشغيل LED. يوفر LDR مقاومة عالية في الظلام ومقاومة منخفضة في الضوء. لذلك خلال النهار ، تجري LDR وسيتم سحب قاعدة T1 إلى الأرض المحتملة ويظل إيقاف تشغيل مؤشر LED الأبيض. أثناء الليل ، عندما يتوقف ضوء النهار ، تزداد مقاومة LDR ويحصل T1 على تحيز أساسي كاف وسلوكيات. ثم يضيء المصباح المتصل بالمجمع T1. BD 139 هو ترانزستور NPN متوسط ​​الطاقة وتوصيلات المسامير الخاصة به هي القاعدة - المجمع - الباعث من الجانب الأمامي. يعد المشتت الحراري ضروريًا لـ T1 نظرًا لأن LED يمر حول تيار 100milliamperes. LED المستخدم في الدائرة هو مصباح LED أبيض 1 واط به انخفاض في الجهد الأمامي يبلغ 3.3 فولت ويتطلب تيار 350 مللي أمبير للحصول على سطوع كامل.

• مصباح طوارئ محمول مع شاحن متنقل

هنا شاحن محمول مصباح الطوارئ مع شاحن متنقل. يستخدم مصباح LED أبيض شديد السطوع يمكن أن يعطي إضاءة كافية في الغرفة عند انقطاع التيار الكهربائي. يمكن أن يكون مصباح LED الأبيض هو مصباح إنديوم غاليوم نيتريد LED الذي ينبعث منه ضوء أبيض مزرق ، والذي يمكن ترشيحه باستخدام مرشح الفوسفور في العدسة أو باستخدام مزيج من مصابيح LED متعددة الألوان. يمكن استخدامه أيضًا كشاحن متنقل في وضع التوصيل وكذلك أثناء الرحلة.

عمل النظام

مصدر الطاقة للدائرة مشتق من محولات تنحى من 0 إلى 6 فولت 300 مللي أمبير ، مقوم موجة كاملة يشتمل على D1 إلى D4 ومكثف التنعيم C1. تتكون دائرة ضوء الطوارئ من الصمام الثنائي D5 والمقاوم R2 والترانزستور T1 ، عندما تتوفر الطاقة الرئيسية ، فإن التحيزات الأمامية للديود D5 والبطارية 6 فولت من خلال المقاوم R2 ، وفي نفس الوقت ، سيكون ترانزستور PNP T1 خارج التوصيل حيث أن قاعدته تظل مرتفعة خلال R1. يظل مؤشر LED الأبيض المتصل بمجمع T1 مطفأ. عندما تفشل طاقة التيار الكهربائي ، فإن التحيزات العكسية D5 وقاعدة T1 تحصل على تحيز سلبي وتجري. ثم يتم تشغيل LED الأبيض باستخدام الطاقة من البطارية ، ويتكون قسم شاحن الهاتف المحمول في الدائرة من مصدر طاقة منظم يعتمد على زينر. يمكن استغلال تيار الشحن من النقطتين A و B باستخدام موصل مناسب.

شاحن محمول للطوارئ مع شاحن متنقل

الآن أتمنى أن تكون قد حصلت على فكرة حول مفهوم مصادر ضوء LED وإذا كان لديك أي استفسارات من المقالة ومن المشاريع الإلكترونية الكهربائية ، فاترك قسم التعليقات أدناه.