انواع منابع نوری قسمت سوم و پایانی

به آخرین قسمت سری مقاله انواع منابع نوری رسیدیم، در این قسمت لامپ های القایی با طول عمر عالی خود، لامپ های گوگردی با حجم نور بی نظیر و در آخر سری لامپ های LED پدیده قرن 21 را با یکدیگر بررسی می کنیم.

لامپ های القائی:

لامپ فلورسنت القایی بدون الکترود، که بیشتر به عنوان لامپ القایی شناخته می شود، بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی فارادی عمل می کند و ساختاری مشابه ترانس دارد. انرژی الکتریسیته از سیم پیچ های اولیه، به حلقه ثانویه تشکیل شده از پلاسما متصل می شود که منجر به ایجاد یک منبع روشنایی کارآمد با درخشندگی بالا و طول عمر شگفت انگیز می گردد.

نحوه کار لامپ های القایی

نوآوری در این منبع نور اینجاست که هیچ الکترودی در ساختار این لامپ وجود ندارد، ابتدا میدان مغناطیسی القایی فرکانس بالا توسط سیم پیچ ایجاد شده، سپس این میدان مغناطیسی گاز بافر داخل لامپ تحریک نموده و تبدیل به پلاسما می کند. هنگامی که اتم های پلاسما تحریک شده به حالت اولیه خودشان بر می گردند، شروع به تابش اشعه ماورا بنفش 254 نانومتری می کنند، این اشعه به پوشش فلورسنت فسفری سه گانه سطح داخلی لامپ برخورد کرده و تبدیل به نور مرئی می شود. تقریبا همان روش تولید نور در لامپ های فلورسنت،‌ ولی بدون حضور جیوه و سدیم. این لامپ طول عمر بالایی دارد: حدود 20000 تا 60000 ساعت. به خاطر ویژگی هایی از قبیل توانایی روشن بودن 24 ساعته بدون مشکل، مصرف انرژی پایین، دوستدار محیط زیست بودن و طول عمر بالای این لامپ های نو ظهور، به شدت خواهان استفاده از آن در مناطق صعب العبور، مکان های با دسترسی سخت و … شده اند.

لامپ القایی

مزایای لامپ القایی

• مصرف انرژی پایین
• مدت زمان طولانی روشن ماندن لامپ بدون ایجاد هیچ مشکلی
• طور عمر بالا
• دوستدار محیط زیست

معایب لامپ القایی

• کمیاب بودن (در ایران)
• نیازمند ترانس برای روشن شدن
• شکل و حجم نازیبا

لامپ های گوگردی:

لامپ گوگردی نیز یک سیستم روشنایی بدون الکترود است که نور آن توسط پلاسمای گوگردی تولید می شود که در اثر تابش مایکروویو تحریک شده است. لامپ گوگردی با اینکه در دهه 1990 اختراع شد ولی به تولید انبود نرسید و ایده آن کنار گذاشته شد، ‌تا سال 2005 که دوباره گروهی از محقق ها به پتانسیل های آن روی خوش نشان دادند و برنامه های تجاری سازی صنعتی آن از سر گرفته شد.

لامپ گوگردی از یک مخزن کوارتز ذوب شده به اندازه 3 سانتیمتر حاوی چندین میلی گرم پودر گوگرد و گاز آرگون تشکیل شده است. درون این لامپ با امواجی دقیقاً مانند اجاق های مایکروویو خانگی (موج 2.45 گیگاهرتز) بمباران می کنند. انرژی مایکروویو، گاز داخل محفظه را به التهاب کشانده و به واسطه آن گاز، گوگرد را تحریک و یک پلاسمای درخشان ایجاد می کند که قادر به روشن کردن یک منطقه واقعا بزرگ است. از آنجا که لامپ به طور قابل توجهی گرم می شود ، اجبارا لازم است خنک کننده در کنار آن قرار بگیرد تا از ذوب شدن محفظه جلوگیری شود. این لامپ را معمولاً در کانون یک بازتابنده سهمی شکل قرار می دهند تا تمام نور را در یک جهت هدایت کند. تحریک گوگرد با استفاده از الکترودهای سنتی غیرممکن است زیرا گوگرد به سرعت با هر الکترود فلزی واکنش نشان داده و آن را از بین می برد.

طول عمر این لامپ تقریباً 60،000 ساعت است. همانند برخی از لامپ ها نیاز به صرف زمان اولیه برای گرم شدن و نوردهی دارد ولی این مدت زمان حتی در دمای پایین محیط ، نسبت به سایر لامپ های تخلیه در گاز کمتر است و در عرض 20 ثانیه به 80 درصد تولید نوری نهایی خود می رسد. لامپ گوگردی اگر به خاطر وجود منبع ماکروویو آن نبود شاید تا به حال به صورت گسترده مورد استفاده قرار میگرفت، چراکه در واقع این منبع نور همانند یک خورشید درخشان عمل می کند که به راحتی دو، سه عدد ازآن می توانند استادیوم فوتبالی را غرق در نور کنند.

لامپ گوگردی

مزایای لامپ گوگردی

• روشنایی بسیار بالا
• نمود رنگ عالی

معایب لامپ گوگردی

• نیازمند زمان برای راه اندازی لامپ
• هزینه بسیار بالا
• نیازمند تجهیزات خاص
• نیازمند خنک کننده
• نیازمند فضای زیاد

لامپ های LED:

LED به عنوان پدیده قرن جدید شناخته می شود. انواع گسترده خانواده آن از صفحه نمایش تلویزیون و گوشی های همراه گرفته تا لامپ های خانگی و صنعتی، ‌همه و همه مدیون این سه کلمه هستند:‌ Light Emitting Diod به معنای دیود ساطع کننده نور.

دیود قطعه الکترونیکی نیمه رسانایی است که جریان الکتریسیته را در یک جهت از خود عبور می دهد. نور در LED  از تشعشع فوتون از کریستال های تشکیل دهنده دیود تشکیل می شود.LED های رنگی از سال ها پیش در صنایع مختلف از جمله ساعت سازی،‌ اسباب بازی،‌ تبلیغات و … وجود داشته اند، اوایل دهه 1990 با ترکیب کریستال هایی که نور قرمز، آبی و سبز تولید می کردند نور سفید ساخته شد و پس از آن بود که دوران عالم گیری آن شروع شد.

اندازه چیپ های LED از زیر یک میلیمتر تا چند میلیمتر متغیر است و از کنار هم قرار گرفتن چیپ ها در کنار یکدیگر LED های مختلف ساخته می شود. در حال حاضر پربازده ترین و مقرون به صرفه ترین روش ساخت LED این است که لایه نازکی از فسفر را بر روی یک LED به رنگ آبی (رنگ آبی بالاترین میزان انرژی در میان نور های رنگی دیگر را دارد)‌ قرار می دهند،‌ بخشی از نور آبی عبور کرده از فسفر به نور زرد تبدیل می شود، سپس از ترکیب افزایشی نور آبی و زرد، رنگ سفید حاصل می گردد. امروزه با این روش می توان نور سفیدی با نمود رنگ بالای 90 و دمای رنگی بین 2800 تا 8000 کلوین تولید کرد.

عمر استاندارد LED حدود 50000 ساعت است (17 سال روزی 8 ساعت) اما اکثر این منابع نوری معمولا به روش استاندارد ساخته نشده اند و لامپ ها پیش از موعد کاهش شدید نور و چشمک زدن را تجربه می کنند. دلیل دیگری مانند حرارت، که بزرگترین قاتل LED است نیز باعث افت طول عمر آن می شود. همچنین بعضی از تولید کنندگان لایه فسفر بی کیفیتی روی دیود می کشند که با گرما دیدن باعث تیره شدن آن و کاهش شدت نور می گردد و درو از چشم نماند که کیفیت درایور و قطعات استفاده شده در مدار نیز به شدت مهم است که تامین لامپ LED مرغوب را به انتخابی سخت تبدیل می کند. الکتروتک افتخار این را دارد که با کیفیت ترین LED های تولیدی موجود در کشور را تامین و در اختیار شما عزیزان قرار دهد.

مزایای لامپ LED

• بهره نوری مناسب
• طول عمر بسیار خوب 50000 ساعت
• نمود رنگ تا 95
• دمای رنگی بسیار متنوع
• روشن شدن آنی
• فاقد اشعه مادون قرمز و فرابنفش
• ابعاد بسیار کوچک
• قابلیت کنترل پرتو های نور
• تقریبا داغ نشدن سطح رویی لامپ
• افزایش میزان روشنایی با قوی تر شدن جریان (در حد مجاز)

معایب لامپ های LED

• نیاز به درایور
• فقط لامپ های دارای تکنولوژی PWM دیمر پذیر هستند
• ثابت بودن دمای رنگ در هنگام دیمر شدن
• تولید حرارت و نیاز به تخلیه توسط سینک حرارتی
• کاسته شدن بهره نوری در صورت افزایش حرارت

انواع LED:

• DIP:

مخفف Dual in-line Package می باشد و اولین نوع از LED است که تولید شده. ساختاری محدب شکل معروف به کلاهی دارد و به نام های اووال و 5 میلیمتری هم شناخته می شود. دو پایه دارد که بر روی برد لحیم و به مدار متصل می گردد. میزان روشنایی، بهره نوری و نمود رنگی نسبتا پایینی دارد و ولتاژ کاری پایین 5 تا 24 ولت را داراست. این LED در تک رنگ های متنوع عرضه می شود و امروزه بیشترین کاربرد آن برای نشانگر در تابلو های اطلاعاتی یا تابلو های تبلیغاتی و مدل های مرغوب تر در پروژکتور ها است.

 LED DIP

• SMD:

مخفف Surface Mounted Device و نوعی تکنولوژی ساخت LED است که برخلاف قطعات DIP بر پایه لحیم کاری بدون استفاده از سوراخ روی برد بنا شده. این LED دارای دو یا چند پایه برای لحیم کاری به اضافه یک پد مخصوص برای انتقال حرارت است که معمولا مسی و با کیفیت می باشد. اصولا در ساختار چیپ های SMD از سیم های طلایی (Golden Wire) استفاده می شود که وظیفه این سیم ها اتصال چیپ ها به همدیگر و به پایه های ورودی است. در مقایسه با DIP ها بسیار کوچکتر هستند و به دلیل قابلیت جاگذاری سه دیود روی یک چیپ پیشرفت بزرگی در صنعت LED بودند. وقتی هر سه رنگ آبی سبز و قرمز روی یک چیپ قرار بگیرند، هر رنگ دلخواهی (RGB) با تنظیم نور به دست خواهد آمد. این تکنولوژی از لحاظ ساختاری تخت است و نیازمند سیستم دفع حرارت می باشد، بهره نوری در آن بالاست و تنوع رنگ نور بسیار بالایی دارد. چیپ های این LED از روش نامگذاری عددی مثل 5050، 3528، 5630 و …(اعداد نمایانگر اندازه چیپ هستند) پیروی می کنند و به خوبی برای ساخت چراغ خطی یا ریسه نواری مورد استفاده قرار می گیرند ولی در تمام شکل های دیگر منابع نور از قبیل لامپ های حبابی،‌ لامپ های رفلکتور دار،‌ پروژکتور و به سادگی:‌ تمامی اشکال تولید نور به کار می روند و می توان آن را پر کاربردترین نوع از LED در صنعت روشنایی معرفی کرد.

SMD LED

• COB:

مخفف Chips on Board به معنای چیپ های الکترونیکی چسبیده روی بورد های الکتریکی است که به صورت واحد کنار هم قرار گرفته اند. در این تکنولوژی تعداد LED به صورت چیپ، روی یک برد فشرده سوار شده و در زمان روشن شدن یکپارچه دیده می شوند. در موقع نصب COB از یک چسب حرارتی دما بالا استفاده و آن را روی برد نصب می کنند. به خاطر تکنولوژی ساخت و ابعاد بزرگ خود، میزان روشنایی و بهره نوری خیلی بالاتری نسبت به SMD دارد ولی همانند آن ساختار تختی دارد و نیازمند سیستم دفع حرارت است. ازطول عمر بالایی برخوردار است و از ضعف های آن می توان به عدم امکان تعمیر و تعویض چیپ های معیوب و عدم توانایی استفاده در تولید نور RGB یا نورهای رنگی به صورت همزمان نام برد. این منبع نور در بیشتر فرم های تولید نور همانند پروژکتور، لامپ، چراغ و … استفاده می گردد.

COB LED

مقایسه ابعادی SMD با COB و چند نمونه از آن ها:

مقایسه ابعادی SMD یا COB

لامپ SMD، اکثرا از حباب مات برای نمایان نشدن SMD استفاده می شود

ریسه نواری SMD

چراغ COB

پایان سری مقاله.

منابع: www.fjjk.com – اصول و روش های طراحی نورپردازی – ساناز امیدوار