دیود نوری (LED) چیست؟

دیود نوری یکی از دستاوردهای بسیار مهم در دنیای امروز است. این فناوری کیفیت نور را گسترش داده است و سبب رشد صنعت نور شده است. این قطعه الکترونیکی با ابعاد کوچکی که دارد، انرژی الکتریکی را مستقیم به نور تبدیل می کند. همچنین لامپ LED انرژی کمتری را نسبت به لامپ های قدیمی مصرف می کند. طول عمر و راندمان بالا و تولید حرارت کمتر از ویژگی های مثبت این قطعه است. این مزایای LED باعث شده دیود نوری در روشنایی خانگی و شهری جایگاه ویژه ای پیدا کند. کشف LED ها، مسیر دستیابی به فناوری های پیشرفته تر مثل OLED را هموار ساخته است. لامپ کم‌ مصرف LED یکی از کاربردهای اصلی دیود نوری است که با مصرف انرژی پایین روشنایی پایدار ایجاد می کند.

معرفی دیود نوری

دیود نوری ساده ترین وسیله ی الکترونیکی نیمه رسانا است. دیود نوری یا همان LED مخفف عبارت Light-emitting diode به معنای دیود ساطع کننده نور می باشد. دیودها را از نیمه هادی هایی از جنس سیلیسیم یا ژرمانیوم یا مانند آن ها می سازند . هر لامپ LED از یک نیمه هادی نوع N و یک نیمه هادی نوع P در کنار هم تشکیل می شود. مهم‌ترین کاربرد دیود، عبور جریان در یک جهت (diode’s forward direction) و ممانعت از گذر جریان در جهت دیگر (reverse direction) است (یکسو سازی). در نتیجه می‌توان به دیود مثل یک شیر الکتریکی یک‌ طرفه نگاه کرد. این ویژگی دیود برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم استفاده می‌شود.

Light-emitting diode به معنای دیود ساطع کننده نور می باشد. دیودها را از نیمه هادی هایی از جنس سیلیسیم یا ژرمانیوم یا مانند آن ها می سازند . هر دیود از قرار گرفتن دو نیمه هادی که از نوع P و N هستند تشکیل می شود. مهم‌ترین کاربرد دیود، عبور جریان در یک جهت (diode’s forward direction) و ممانعت از گذر جریان در جهت دیگر (reverse direction) است (یکسو سازی). در نتیجه می‌توان به دیود مثل یک شیر الکتریکی یک‌طرفه نگاه کرد.

LED چیست و چگونه کار می‌کند؟

دیود نوری یا LED نوعی دیود خاص است که وقتی جریان الکتریکی از آن عبور می کند، نور از خود ایجاد می کند. LED ها مانند دیگر دیودهای معمولی دو پایه منفی و مثبت دارند که به آنها به ترتیب آند و کاتد هم می گویند. جریان برق از پایه مثبت وارد و از پایه منفی یا کاتد خارج می شود. در واقع در این فرایند ذرات الکتریکی موجود در LED با هم ترکیب می شوند و انرژی در قالب نور آزاد می شود. بهن این فرایند الکترولومینسانس می گویند. LED ها ترکیبات خاصی از مواد نیمه رسانا هستند. دیود های نوری بدون نیاز به تعمیر بوده و عمر بسیار طولانی تا 50000 ساعت دارند. اندازه آنها بسیار کوچک بوده و شدت نور زیاد با ولتاژ پایین و جریان بسیار کم دارند. دارای مقاومت در برابر ضربه بالا بوده و پرتو ماوراء بنفش و یا مادون قرمز منتشر نمی کنند.

LEDها می توانند نورهای مختلفی تولید کنند. رنگ نور ال‌ ئی‌ دی‌ ها بستگی به جنس کریستال تشکیل‌دهندهٔ آن‌ها دارد. مقدار و رنگ نور ال‌ ئی‌ دی‌ ها تا حد زیادی به جریان آن‌ها نیز بستگی دارد، به همین دلیل استفاده از منبع جریان برای تغذیه آن‌ها معمول است. دیودهای نور افشان برتری‌ های بسیاری بر منابع نور سنتی دارند. مصرف کمتر، عمر بیشتر، استحکام بیشتر، اندازهٔ کوچکتر و سرعت بیشتر در خاموش و روشن شدن از آن جمله اند. با این ویژگی ها طراحی و توسعه این لامپ ها در حال حاضر رو به رشد است. در آینده هزینه سیستم کاهش و بهره نوری افزایش می یابد. لامپ‌ های LED در واقع مجموعه‌ ای از یک یا چند LED می‌باشند که برای شدت نور و رنگ مورد نیاز با یکدیگر در یک گروه قرار می‌ گیرند. این قطعات به منظور تامین روشنایی و یا تزئینات مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مزایای استفاده از دیود نوری

• راندمان بالا و بهینه سازی در مصرف انرژی

  دیود نوری برق بسیار کمتری را نسبت به لامپ‌های سنتی مصرف می کند و نور بیشتری را تولید می کند. بخش عمده‌ی انرژی الکتریکی را مستقیماً به نور تبدیل می‌کند که این ویژگی باعث کاهش هزینه‌های برق و بهره‌وری انرژی در کاربرد صنعتی و خانگی را تضمین می کند.

• دوام طولانی و مراقبت کم

  LEDها به‌طور متوسط بین 25 تا50 هزار ساعت عمر مفید دارند، در برابر نوسان برق و ضربه مقاوم‌اند و نیاز چندانی به تعویض یا تعمیر مکرر ندارند، بنابراین هزینه‌های نگهداری به حداقل می‌رسد.

• تنوع و کنترل نور

یکی از مزایای مهمی که دیودهای نوری دارند، قابلیت کنترل نور در بخش طراحی و برنامه ریزی نور است. بر خلاف لامپ های قدیمی این قطعات در اندازه ها، رنگ ها و شکل های مختلف متنوع هستند. به همین دلیل با استفاده از مدارهای هوشمند شدت نور و رنگ آنها قابل تنظیم است. این ویژگی مثبت دیود نوری باعث شده در مراکز و مکان های مختلفی مثل بیمارستان ها، کارخانه ها، محیط های کاری و برای کاربردهای صنعتی و تزئینی استفاده شود.

مقایسه دیود نوری با فناوری های روشنایی

وقتی دیود نوری را با دیگر فناوری های نور و روشنایی مقایسه می کنیم، به این می رسیم که این قطعه کوچک تحول عجیبی در دنیای قطعات الکترونیک و تولید نور مصنوعی ایجاد کرده است. لامپ های معمولی یا رشته ای نور گرم و طبیعی را از خود انتشار می دهند. اما انرژی بسیار کمی را مصرف می کنند و اتلاف گرمای بالایی دارند زیرا بخش زیادی از جریان برق را به گرما تبدیل می کنند. این نوع فناوری طول عمر پایین تری نسبت به دیود نوری دارد و در اثر روشن خاموش کردن مکرر زودتر معیوب می شود. دیود نوری برای روشنایی به یک منبع تغذیه پایدار نیاز دارد و منبع تغذیه 60 ولت یونیتی مدل UDP6720 جریان و ولتاژ مناسب را برای عملکرد پایدار LED ها تأمین می‌کند. همچنین LED ها با سرعت بیشتری روشن می شوند و مقاومت بالاتری در برابر ضربه دارند.

LED ها عمر مفید تر و طولانی تری نسبت به لامپ های فلورسنت دارند. همچنین در برابر ضربه و نوسانات ناشی از برق مقاومت بیشتری دارند. لامپ های فلورسنت محتوای جیوه یا سرب دارند که برای محیط زیست مضر است. به طور کلی دیود نوری امروزه جایگزینی ایمن تر و مدرن تر برای لامپ های فلورسنت است. LED ها می‌توانند 80 تا 90 درصد کمتر از لامپ‌های رشته‌ای و تا 30 درصد کمتر از لامپ‌های فلورسنت فشرده، انرژی مصرف کنند تا نور یکسانی تولید کنند.

آینده LED

همانطور که پیش تر پرداختیم تکنولوژی LED رو به رشد و پیشرفت نزولی است. Micro-LED ،Mini-LED و OLED نوآوری های جدیدی از LED ها هستند. OLED ها، LEDهای ارگانیک هستند که از مواد آلی نیمه هادی تشکیل شدند و از طریق این مواد انعطاف پذیر در نورپردازی های هنری کاربرد دارند. به طور کلی از طریق نسل های جدید LED دستیابی به نور با کیفیت و کنتراست بیشتر امکان پذیر می شود و مصرف انرژی کاهش می یابد. LEDها فراتر از روشنایی و نمایشگرها عمل می‌کنند و با اتصال به حسگرها و سیستم‌های مدیریت انرژی و ساختمان‌ها را بهینه کرده و مصرف انرژی را کاهش می‌ دهند. دیودهای نوری آینده‌ ای هوشمند، کارآمد و پایدار برای زندگی پیشرفته امروزی دارند.