لامپ های LED چگونه کار می کنند

مقدمه:

لامپ های LED که موضوع مورد بحث ما هستند نوعی دیود هستند. شاید این موضوع که با عبور جریان از یک قطعه الکتریکی، آن هم دیود، آن قطعه از خود نور ساطع کند باور نکردنی باشد. اما تمام انواع دیود ها، حتی همان دیودهای یکسو ساز مدارا ت رایانه شما نیز از خود نور ساطع می کنند.

 اما نور آن ها خروجی مورد نظر را ندارد. در حقیقت دیودهای غیر نورانی مورد استفاده در صنعت الکترونیک ، در یکی از موارد “فرکانس نور خروجی” ، “انتقال نور از جانکشن دیود به بیرون” و یا “پکیج مورد استفاده جهت آماده سازی دیود” نقص دارند، و اینجا است که دیود های LED برجستگی پیدا می کنند. در تولید LED ها سعی می شود از کریستال ها و نیمه رساناهای شفاف، دارای فرکانس تولید نورمناسب و یک پکیج مناسب استفاده شود.

LED چگونه نور تولید می کند؟

همانطور که می دانیم، عناصر شیمیایی دارای لایه های از انرژی به نام مدار هستند ،که هر مدار دارای تعدادی الکترون است. هر یک از این مدار ها با مدارات دیگر اختلاف انرژی دارد والکترون برای رفت و برگشت به مدارات بالاتر نیاز به دریافت و از دست دادن این اختلاف انرژی دارد.

 مثلا اگر الکترونی از بالاترین مدار طبیعی خود بخواهد یک یا چند مدار بالاتر رود ، باید انرژی از نوع الکتریکی یا گرمایی یا نور یا امثال آن دریافت نماید و پس از دریافت آن می تواند با از دست دادن انرژی خود (که این انرژی میتواند از نوع نور باشد) به مدارات پایین تر سقوط نماید.

البته این سقوط برای رسیدن به حالت پایدار حتمی است. در LEDها و لامپ های فلورسنت ، الکترون ها با دریافت انرژی الکتریکی به سطوح بالاتر می روند و سپس با از دست دادن انرژی خود ،اقدام به تولید نور می نمایند.

پدیده فلورسنس نیز همانند پدیده فوق الذکر ، بر مبنای ارتقاء و تقلیل سطح انرژی الکترون های ماده صورت می گیرد. این بار الکترون با دریافت نور به تراز بالاتر رفته و با از دست دادن انرژی به صورت نور (این انرژی کمتر از انرژی دریافتی است) به مدار پایین تر نزول می کند.

نور سفید چگونه بوسیله LED تولید می شود؟

ور در LED های تک رنگ نوری با همان رنگ است ، ولی در لامپ های فلورسنت یا LED های سفید می تواند نور ماوراء بنفش یا آبی باشد. در LED های سفید می توان به چند روش اقدام به تولید نور سفید کرد.

 ۱-تولید نور سفید به صورت ترکیبی از چند LED با رنگ های مختلف.۲- تولید نور سفید به صورت ترکیب نور آبی LED و اضافه کردن نور زرد (یا زرد ترکیبی) با استفاده از خاصیت فلورسنس. ۳-  تولید نور سفید به صورت اعمال یک نور ماوراء بنفش به مخلوط چند ماده فلورسنس و بدست آوردن نورترکیبی سفید از این مواد.

در عمل بیشتر دو مورد آخر در این فرآیند مورد استفاده قرار می گیرند، چرا که هزینه تولید پایین تری دارند، اما روش های فوق به ترتیب از بالا به پایین بازده بیشتری دارند. زیرا که مواد فلورسنس به صورت ناخواسته مقداری از انرژی را در هنگام تقلیل انرژی الکترون از دست می دهند. لازم به ذکر است که هر چقدر تعداد رنگ های بکار رفته در تولید نور سفید بیشتر باشد، نور سفید بهتری خواهیم داشت.

مزیت های لامپ های LED:

اولین و مهم‌ترین ویژگی، طول عمر لامپ‌های LED است. لامپ‌های LED طول عمری بین ۵۰ هزار تا ۶۰ هزار ساعت دارند. این طول عمر اینقدر زیاد است که قابل مقایسه با طول عمر لامپهای دیگر نیست.

از دیگر مزیتهای لامپهای LED می توان به بازده نوری بالای این لامپها اشاره کرد. 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.

لامپ‌های LED به محض رسیدن ولتاژ به آنها روشن می‌شوند (کمتر از۲۰πs) 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 حدودا 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.

از دیگر ویژگی های این لامپ ها می توان به این موضوع اشاره کرد که 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.

کلیه لامپ‌های بجز LED با گذشت زمان دچار افت شدید شدت نور می‌گردند.

 LEDها قابلیت تغذیه هم با جریان AC و هم جریان DC با مصرف کم را دارد، لذا می‌توانند از منابع انرژی خورشیدی و یا باطری نیز جهت تامین نیروی خود استفاده کنند.

طریقه کارکردن لامپ LED و تشریح فناوری آن در مبحث گسیل القایی و گسیل خود به خودی مربوط به بحث لیزر پایان فصل هفتم فیزیک سال چهارم است.

منبع: سایت های مختلف اینترنت

پژوهشگر : آقای مهدی علیزاده

یک نظر

  1. بسیار بسیار مختصر و مفید، ساده و قابل فهم و کاملا علمی و آموزنده . بهتون تبریک میگم . واقعا لذت بردم
    .

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *