LED چیست و چگونه کار میکند؟
دیود ساطعکننده نور یا LED یکی از مهمترین فناوریهای روشنایی در عصر جدید است. LED در اصل یک قطعه نیمهرسانا است که هنگام عبور جریان الکتریکی، نور تولید میکند. این فرآیند بهدلیل ترکیب الکترونها و حفرهها در ساختار نیمهرسانا اتفاق میافتد و انرژی به شکل فوتون آزاد میشود. عملکرد LED نهتنها بسیار بهینهتر از لامپهای رشتهای است، بلکه مصرف انرژی آن نیز بهطور چشمگیری کمتر بوده و گرمای کمی تولید میکند. این ویژگیها باعث شده LEDها در انواع تجهیزات الکترونیکی، سیستمهای روشنایی و حتی در خطوط مونتاژ برد نقش مهمی ایفا کنند و به یک فناوری فراگیر تبدیل شوند.
چیپ ال ای دی (LED) چیست؟
قلب هر LED، یک چیپ بسیار کوچک اما حیاتی است؛ همان جایی که نور تولید میشود. چیپ LED درواقع یک پیوند P-N است که از دو لایه نیمهرسانای متفاوت تشکیل شده است. در لایه P، حفرهها بیشترین تعداد را دارند و در لایه N، الکترونها غالب هستند. زمانی که این دو لایه در کنار هم قرار میگیرند، پیوند P-N تشکیل میشود.
با اعمال جریان، الکترونها از لایه N وارد لایه P شده و با حفرهها ترکیب میشوند. این برخورد باعث آزاد شدن انرژی بهصورت نور میشود. رنگ نور، بسته به نوع ماده بهکار رفته در چیپ، تعیین میگردد. بنابراین کیفیت چیپ LED نقشی مستقیم در میزان روشنایی، طول عمر و بازدهی لامپ دارد.
چرا LED چشمک میزند؟
چشمکزدن یا Flicker یک مشکل رایج در LEDهای بیکیفیت است. اصلیترین دلیل چشمکزدن، اختلال در فرآیند تبدیل جریان AC به DC است. اگر درایور LED نتواند جریان ثابت تولید کند، خروجی نور ناپایدار و متغیر میشود.
این چشمکها، حتی اگر با چشم دیده نشوند، میتوانند باعث سردرد، خستگی چشم، بیقراری و کاهش تمرکز شوند. بنابراین استفاده از درایور استاندارد و قطعات مرغوب، یک اصل بسیار مهم در ساخت و انتخاب چراغهای LED است.
انواع چیپهای LED
چیپهای LED در سه دسته اصلی قرار میگیرند:
۱. LEDهای DIP
LEDهای DIP اولین نسل LEDهای مدرن هستند. این مدلها در یک پوشش پلاستیکی سخت قرار دارند و دو پایه فلزی دارند. نوردهی آنها نسبت به نسلهای جدید کمتر است و بیشتر در تابلوهای تبلیغاتی قدیمی، تجهیزات پزشکی ساده، چراغهای نشانگر و کاربردهای تزئینی بهکار میروند.
۲. LEDهای SMD
SMDها نسل پیشرفتهتری از LEDها هستند که روی سطح برد نصب میشوند. این مدلها اندازه کوچکتری دارند، مصرف انرژی کمتری دارند و نور بسیار بیشتری نسبت به DIP تولید میکنند.
مزایا:
- نصب آسان روی PCB
- مصرف انرژی پایین
- نوردهی مناسب برای فضاهای داخلی
- تنوع رنگ بالا
- طول عمر زیاد
SMDها در نورپردازی دکوراتیو، نوارهای LED، پنلهای سقفی، لامپهای کممصرف و تجهیزات الکترونیکی خانگی استفاده میشوند.
۳. LEDهای COB
COB یا «چیپ روی برد» نوعی تکنولوژی است که چندین چیپ کوچک را روی یک زیرلایه آلومینیومی کنار هم قرار میدهد و یک منبع نور یکپارچه تولید میکند.
مزایا:
- شدت نور بالا
- یکنواختی روشنایی
- دفع حرارت بهتر
- قیمت مناسب
- مناسب برای پروژکتورها، نور خیابان، سولهها و فضاهای صنعتی
پکیج LED چیست؟
پکیج LED درواقع همان قاب یا محفظهای است که چیپ LED در آن قرار میگیرد. این پکیج معمولاً شامل چیپ، فسفر، سیمکشی داخلی و پوشش محافظ است. پکیجهای LED معمولاً با یک عدد ۴ رقمی شناخته میشوند که نشاندهنده ابعاد آن هستند:
- 3528 → 3.5 × 2.8 mm
- 5050 → 5 × 5 mm
- 2835 → 2.8 × 3.5 mm
ابعاد پکیج روی موارد زیر تأثیر دارد:
- مقدار توان قابل تحمل
- مقدار حرارت قابل دفع
- شدت نور
- نوع کاربرد
انواع پکیج LED و ویژگیهای آنها
SMD 3528
یکی از قدیمیترین و رایجترین چیپهای موجود در بازار است.
ویژگیها:
- نوردهی ۶ تا ۸ لومن
- مصرف ۰.۲۰ وات
- مناسب نوارهای LED ۱۲ ولت
- قیمت مناسب
این مدل بیشتر در نورهای تزئینی و دکوراتیو استفاده میشود.
SMD 5050
چیپی بزرگتر و پرنورتر نسبت به 3528 است و قابلیت قرار گرفتن چند چیپ درون خود را دارد.
ویژگیها:
- نوردهی ۱۶ تا ۲۲ لومن
- مناسب نورپردازی عمومی
- بهترین گزینه برای LEDهای RGB
- اندازه ۵ در ۵ میلیمتر
SMD 5730
یکی از قویترین چیپهای موجود در بازار:
- نور بسیار زیاد
- مصرف پایین
- مناسب روشنایی اصلی خانه و محیطهای اداری
SMD 2835
چیپی بسیار پربازده با طول عمر بالا:
- دفع حرارت عالی
- مصرف بسیار پایین
- مناسب نوار LED، پنل سقفی و لامپهای مدرن
SMD 3014
چیپی ریز و پرقدرت که امکان نصب تعداد زیادی از آن روی نوار LED وجود دارد.
مزایا:
- ابعاد کوچک
- نور یکنواخت در تعداد بالا
- قابلیت نصب با چگالی زیاد
جمعبندی
فناوری LED یکی از مهمترین پیشرفتهای صنعت روشنایی است. قلب این فناوری، چیپ LED است که با ترکیب الکترونها و حفرهها نور تولید میکند. انواع مختلف LED شامل DIP، SMD و COB هرکدام کاربرد متفاوتی دارند. همچنین پکیجهای استاندارد مثل 3528، 5050، 2835 و 5730 بسته به قدرت، مصرف انرژی و نوع استفاده انتخاب میشوند.
شناخت این موارد باعث میشود هنگام خرید یا طراحی یک سیستم روشنایی، گزینهای مناسب و اقتصادی انتخاب شود. در پایان باید اشاره کرد که استفاده از چیپها و قطعات استاندارد، مخصوصاً در فرآیندهایی مانند مونتاژ برد DIP اهمیت بسیار بالایی دارد، زیرا کیفیت مونتاژ و نوع قطعه مستقیماً بر عملکرد، عمر و کیفیت نور خروجی تأثیر میگذارد. LEDs بهدلیل مصرف کم، طول عمر زیاد و بازده بالا، همچنان یکی از بهترین و بهصرفهترین گزینههای روشنایی در تمام صنعتها هستند.
