يشهد سوق الإضاءة العالمي تحولًا جذريًا مدفوعًا بالاعتماد المتزايد على نطاق واسع لتقنية الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED).لقد غيرت ثورة إضاءة الحالة الصلبة (SSL) بشكل أساسي الاقتصاديات الأساسية للسوق وديناميكيات الصناعة.لم يتم تمكين أشكال مختلفة من الإنتاجية فقط من خلال تقنية SSL ، والانتقال من التقنيات التقليدية إلى الإنارة بالصمام المضيء يغير بشكل عميق الطريقة التي يفكر بها الناس بشأن الإضاءة أيضًا.تم تصميم تقنيات الإضاءة التقليدية في المقام الأول لتلبية الاحتياجات المرئية.مع إضاءة LED ، فإن التحفيز الإيجابي للتأثيرات البيولوجية للضوء على صحة الناس ورفاههم يلفت الانتباه بشكل متزايد.أدى ظهور تقنية LED أيضًا إلى تمهيد الطريق للتقارب بين الإضاءة و إنترنت الأشياء (IoT)، والتي تفتح عالمًا جديدًا بالكامل من الاحتمالات.في وقت مبكر ، كان هناك قدر كبير من الالتباس حول إضاءة LED.يخلق النمو المرتفع للسوق والاهتمام الهائل للمستهلكين حاجة ملحة لإزالة الشكوك المحيطة بالتكنولوجيا وإبلاغ الجمهور بمزاياها وعيوبها.

كيفes قادعمل؟

LED عبارة عن حزمة من أشباه الموصلات تشتمل على قالب LED (شريحة) ومكونات أخرى توفر الدعم الميكانيكي والتوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري والتنظيم البصري وتحويل الطول الموجي.رقاقة LED عبارة عن جهاز تقاطع pn يتكون من طبقات أشباه موصلات مركبة مخدرة بشكل معاكس.أشباه الموصلات المركبة شائعة الاستخدام هي نيتريد الغاليوم (GaN) التي لها فجوة نطاق مباشرة تسمح باحتمالية أعلى لإعادة التركيب الإشعاعي من أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق غير المباشرة.عندما يكون التقاطع pn متحيزًا في الاتجاه الأمامي ، تتحرك الإلكترونات من نطاق التوصيل لطبقة أشباه الموصلات من النوع n عبر الطبقة الحدودية إلى الموصل p وتعيد الاتحاد مع الثقوب من نطاق التكافؤ لطبقة أشباه الموصلات من النوع p في منطقة نشطة من الصمام الثنائي.يتسبب إعادة تركيب ثقب الإلكترون في سقوط الإلكترونات في حالة انخفاض الطاقة وإطلاق الطاقة الزائدة في شكل فوتونات (حزم من الضوء).هذا التأثير يسمى التألق الكهربائي.يمكن للفوتون نقل الإشعاع الكهرومغناطيسي من جميع الأطوال الموجية.يتم تحديد الأطوال الموجية الدقيقة للضوء المنبعث من الصمام الثنائي بواسطة فجوة نطاق الطاقة في أشباه الموصلات.

الضوء المتولد من خلال التلألؤ الكهربائي في رقاقة LEDلها توزيع ضيق بطول الموجة مع عرض نطاق نموذجي يبلغ بضع عشرات من النانومترات.ينتج عن انبعاثات النطاق الضيق للضوء لون واحد مثل الأحمر أو الأزرق أو الأخضر.من أجل توفير مصدر ضوء أبيض واسع الطيف ، يجب توسيع عرض توزيع الطاقة الطيفية (SPD) لشريحة LED.يتم تحويل اللمعان الكهربائي من رقاقة LED جزئيًا أو كليًا من خلال التلألؤ الضوئي في الفوسفور.تجمع معظم مصابيح LED البيضاء بين انبعاث الطول الموجي القصير من رقائق InGaN الزرقاء والضوء ذي الطول الموجي الأطول المعاد إرساله من الفوسفور.يتم تشتيت مسحوق الفوسفور في مصفوفة السيليكون أو الايبوكسي أو مصفوفة الراتنج الأخرى.يتم تغليف الفوسفور المحتوي على المصفوفة على رقاقة LED.يمكن أيضًا إنتاج الضوء الأبيض عن طريق ضخ الفوسفور الأحمر والأخضر والأزرق باستخدام الأشعة فوق البنفسجية (UV) أو رقاقة LED البنفسجية.في هذه الحالة ، يمكن أن يحقق اللون الأبيض الناتج أداءً فائقًا للون.لكن هذا النهج يعاني من كفاءة منخفضة لأن التحول الكبير في الطول الموجي الذي ينطوي عليه التحويل السفلي للأشعة فوق البنفسجية أو الضوء البنفسجي يترافق مع فقدان طاقة ستوكس مرتفع.

مزاياالإنارة بالصمام المضيء

أحدث اختراع المصابيح المتوهجة منذ أكثر من قرن ثورة في الإضاءة الاصطناعية.في الوقت الحاضر ، نشهد ثورة الإضاءة الرقمية التي تم تمكينها بواسطة SSL.لا توفر الإضاءة القائمة على أشباه الموصلات تصميمًا وأداءًا ومزايا اقتصادية غير مسبوقة فحسب ، بل تتيح أيضًا عددًا كبيرًا من التطبيقات الجديدة وعروض القيمة التي كان يُعتقد سابقًا أنها غير عملية.إن العائد من جني هذه المزايا سوف يفوق بشدة التكلفة الأولية العالية نسبيًا لتركيب نظام LED ، والتي لا يزال هناك بعض التردد في السوق بشأنها.

1. كفاءة الطاقة

أحد المبررات الرئيسية للانتقال إلى إضاءة LED هو كفاءة الطاقة.على مدى العقد الماضي ، زادت الكفاءات المضيئة لحزم LED البيضاء المحولة من الفوسفور من 85 لومن / وات إلى أكثر من 200 لومن / وات ، وهو ما يمثل كفاءة تحويل طاقة كهربائية إلى ضوئية (PCE) تزيد عن 60٪ ، في تيار تشغيل قياسي كثافة 35 أ / سم 2.على الرغم من التحسينات في كفاءة مصابيح LED الزرقاء من InGaN ، والفوسفور (الكفاءة وطول الموجة يتطابقان مع استجابة العين البشرية) والحزمة (التشتت / الامتصاص البصري) ، تقول وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) أنه لا يزال هناك المزيد من المساحة العلوية لـ PC-LED يجب أن تكون تحسينات الفعالية وكفاءة الإنارة بحوالي 255 lm / W ممكنة عمليًا لـ المصابيح الزرقاء المضخة.تعد كفاءات الإضاءة العالية بلا شك ميزة ساحقة لمصابيح LED مقارنة بمصادر الإضاءة التقليدية - المتوهجة (حتى 20 لومن / وات) ، والهالوجين (حتى 22 لومن / وات) ، وفلوريسنت خطي (65-104 لومن / وات) ، وفلوريسنت مضغوط (46) -87 لومن / وات) ، فلورسنت الحث (70-90 لومن / وات) ، بخار زئبق (60-60 لومن / وات) ، صوديوم عالي الضغط (70-140 لومن / وات) ، هاليد معدن الكوارتز (64-110 لومن / W) ، وهاليد معدن السيراميك (80-120 لومن / واط).

2. كفاءة التوصيل البصري

إلى جانب التحسينات الكبيرة في فعالية مصدر الضوء ، فإن القدرة على تحقيق كفاءة بصرية عالية في الإنارة باستخدام إضاءة LED أقل شهرة لدى المستهلكين عمومًا ولكنها مرغوبة بشدة من قبل مصممي الإضاءة.يمثل التسليم الفعال للضوء المنبعث من مصادر الضوء إلى الهدف تحديًا رئيسيًا للتصميم في الصناعة.تبعث المصابيح التقليدية على شكل لمبة الضوء في جميع الاتجاهات.يتسبب هذا في احتباس الكثير من التدفق الضوئي الناتج عن المصباح داخل المصباح (على سبيل المثال ، بواسطة العاكسات ، والناشر) ، أو الهروب من المصباح في اتجاه غير مفيد للتطبيق المقصود أو ببساطة مسيء للعين.عادةً ما تكون مصابيح HID مثل معدن هاليد وصوديوم عالي الضغط حوالي 60٪ إلى 85٪ فعالة في توجيه الضوء الناتج عن المصباح خارج المصباح.ليس من غير المألوف أن تتعرض الأضواء السفلية المعلقة والمغلفات التي تستخدم مصادر ضوء الفلوريسنت أو الهالوجين لتجربة فقدان بصري بنسبة 40-50٪.تسمح الطبيعة الاتجاهية لإضاءة LED بالتوصيل الفعال للضوء ، ويسمح عامل الشكل المضغوط لمصابيح LED بالتنظيم الفعال لتدفق الضوء باستخدام العدسات المركبة.يمكن أن توفر أنظمة الإضاءة LED جيدة التصميم كفاءة بصرية أكبر من 90٪.

3. توحيد الإضاءة

تعتبر الإضاءة الموحدة من أهم الأولويات في تصميمات إضاءة المناطق الداخلية والخارجية / إضاءة الطرق.التوحيد هو مقياس لعلاقات الإنارة فوق منطقة ما.يجب أن تضمن الإضاءة الجيدة توزيعًا موحدًا لحوادث اللومن على سطح أو منطقة مهمة.يمكن أن تؤدي اختلافات السطوع الشديدة الناتجة عن الإضاءة غير المنتظمة إلى إجهاد بصري ، وتؤثر على أداء المهمة ، بل وتشكل أيضًا مخاوف تتعلق بالسلامة حيث تحتاج العين إلى التكيف بين أسطح الإضاءة المختلفة.ستؤدي التحولات من منطقة مضاءة بشكل ساطع إلى منطقة ذات إضاءة مختلفة تمامًا إلى فقد انتقالي في حدة البصر ، وهو ما يكون له آثار كبيرة على السلامة في التطبيقات الخارجية حيث تكون حركة مرور المركبات متورطة.في المرافق الداخلية الكبيرة ، تساهم الإضاءة المنتظمة في توفير راحة بصرية عالية ، وتسمح بمرونة مواقع المهام وتلغي الحاجة إلى تغيير موضع المصابيح.يمكن أن يكون هذا مفيدًا بشكل خاص في المنشآت الصناعية والتجارية عالية الارتفاع حيث يتم تضمين تكلفة كبيرة وإزعاج في نقل المصابيح.تتمتع وحدات الإنارة التي تستخدم مصابيح HID بإضاءة أعلى بكثير أسفل المصباح مباشرة من المناطق البعيدة عن المصباح.ينتج عن هذا انتظام ضعيف (نسبة الحد الأقصى / الدقيقة النموذجية 6: 1).يتعين على مصممي الإضاءة زيادة كثافة التركيبات للتأكد من أن توحيد الإضاءة يلبي الحد الأدنى من متطلبات التصميم.في المقابل ، ينتج السطح الباعث للضوء الكبير (LES) الذي تم إنشاؤه من مجموعة من مصابيح LED صغيرة الحجم توزيعًا للضوء بتوحيد أقل من نسبة 3: 1 كحد أقصى / دقيقة ، مما يُترجم إلى ظروف بصرية أكبر بالإضافة إلى رقم مخفض بشكل ملحوظ من التركيبات فوق منطقة المهمة.

4. الإضاءة الاتجاهية

نظرًا لنمط الانبعاث الاتجاهي وكثافة التدفق العالي ، فإن مصابيح LED مناسبة بطبيعتها للإضاءة الاتجاهية.تركز وحدة الإنارة الاتجاهية الضوء المنبعث من مصدر الضوء في شعاع موجه ينتقل دون انقطاع من المصباح إلى المنطقة المستهدفة.تُستخدم حزم الضوء شديدة التركيز لإنشاء تسلسل هرمي للأهمية من خلال استخدام التباين ، ولجعل ميزات محددة تنبثق من الخلفية ، ولإضفاء الاهتمام والجاذبية العاطفية على شيء ما.تُستخدم المصابيح الموجهة ، بما في ذلك الأضواء الكاشفة والأضواء الكاشفة ، على نطاق واسع في تطبيقات الإضاءة المميزة لتعزيز البروز أو إبراز عنصر التصميم.يتم استخدام الإضاءة الاتجاهية أيضًا في التطبيقات التي تتطلب شعاعًا مكثفًا للمساعدة في إنجاز المهام المرئية الصعبة أو لتوفير إضاءة بعيدة المدى.المنتجات التي تخدم هذا الغرض تشمل المصابيح الكهربائية ،الكشافات، followspots،أضواء قيادة السيارة ، الأضواء الكاشفة للملعب، وما إلى ذلك ، يمكن لمصباح LED أن يحزم ما يكفي من لكمة في خرج الضوء ، سواء لإنشاء شعاع "صلب" محدد جيدًا للدراما العالية مع مصابيح COBأو رمي شعاع طويل بعيدًا في المسافةمصابيح LED عالية الطاقة.

5. الهندسة الطيفية

توفر تقنية LED إمكانية جديدة للتحكم في توزيع الطاقة الطيفية لمصدر الضوء (SPD) ، مما يعني أنه يمكن تخصيص تركيبة الضوء لتطبيقات مختلفة.تتيح إمكانية التحكم الطيفي تصميم الطيف من منتجات الإضاءة لإشراك استجابات بصرية أو فسيولوجية أو نفسية أو مستقبلات ضوئية نباتية محددة للإنسان ، أو حتى كاشف أشباه الموصلات (أي كاميرا عالية الدقة) ، أو مجموعة من هذه الاستجابات.يمكن تحقيق كفاءة طيفية عالية من خلال تعظيم أطوال الموجات المرغوبة وإزالة أو تقليل الأجزاء التالفة أو غير الضرورية من الطيف لتطبيق معين.في تطبيقات الضوء الأبيض ، يمكن تحسين SPD لمصابيح LED من أجل دقة الألوان المحددة ودرجة حرارة اللون المرتبطة (CCT).مع تصميم متعدد القنوات ، متعدد الباعث ، يمكن التحكم في اللون الذي تنتجه وحدة إنارة LED بشكل فعال ودقيق.تخلق أنظمة خلط الألوان RGB أو RGBA أو RGBW القادرة على إنتاج طيف كامل من الضوء إمكانيات جمالية لا حصر لها للمصممين والمهندسين المعماريين.تستخدم الأنظمة البيضاء الديناميكية مصابيح LED متعددة الدوائر التلفزيونية المغلقة لتوفير تعتيم دافئ يحاكي خصائص الألوان للمصابيح المتوهجة عند تعتيمها ، أو لتوفير إضاءة بيضاء قابلة للضبط تسمح بالتحكم المستقل في درجة حرارة اللون وكثافة الضوء.إضاءة تتمحور حول الإنسانمرتكز على تقنية LED بيضاء قابلة للضبطهو أحد الزخم وراء الكثير من أحدث تطورات تكنولوجيا الإضاءة.

6. تشغيل / إيقاف التبديل

تضيء مصابيح LED في سطوع كامل على الفور تقريبًا (من رقم واحد إلى عشرات النانو ثانية) ولها وقت إيقاف في عشرات النانوثانية.في المقابل ، يمكن أن يستمر وقت التسخين ، أو الوقت الذي تستغرقه اللمبة للوصول إلى ناتج الضوء الكامل ، لمصابيح الفلورسنت المدمجة حتى 3 دقائق.تتطلب مصابيح التفريغ عالي الكثافة فترة إحماء لعدة دقائق قبل توفير إضاءة قابلة للاستخدام.يعد إعادة الضبط الساخن مصدر قلق أكبر بكثير من بدء التشغيل الأولي لمصابيح الهاليد المعدنية التي كانت ذات يوم التكنولوجيا الرئيسية المستخدمة إضاءة عاليةو عالية الطاقة الكاشفةفي منشأت صناعية,الملاعب والساحات.يمكن أن يؤدي انقطاع التيار الكهربائي لمنشأة مزودة بإضاءة هاليد معدنية إلى تعريض السلامة والأمن للخطر لأن عملية إعادة الضبط الساخنة لمصابيح الهاليد المعدنية تستغرق ما يصل إلى 20 دقيقة.إن بدء التشغيل الفوري والراحة الساخنة يمنحان مصابيح LED في وضع فريد لتنفيذ العديد من المهام بشكل فعال.لا تستفيد تطبيقات الإضاءة العامة فقط بشكل كبير من وقت الاستجابة القصير لمصابيح LED ، بل إن مجموعة واسعة من التطبيقات المتخصصة تحصد هذه الإمكانية أيضًا.على سبيل المثال ، قد تعمل مصابيح LED بالتزامن مع كاميرات المرور لتوفير إضاءة متقطعة لالتقاط مركبة متحركة.تضيء مصابيح LED بسرعة 140 إلى 200 مللي ثانية أسرع من المصابيح المتوهجة.تشير ميزة وقت رد الفعل إلى أن مصابيح الفرامل LED أكثر فعالية من المصابيح المتوهجة في منع الاصطدامات الخلفية.ميزة أخرى لمصابيح LED في عملية التبديل هي دورة التبديل.لا يتأثر عمر مصابيح LED بالتبديل المتكرر.تم تصنيف محركات LED النموذجية لتطبيقات الإضاءة العامة بـ 50000 دورة تبديل ، ومن غير المألوف أن تتحمل برامج تشغيل LED عالية الأداء 100000 أو 200000 أو حتى مليون دورة تبديل.لا يتأثر عمر LED بالدوران السريع (تبديل التردد العالي).تجعل هذه الميزة مصابيح LED مناسبة تمامًا للإضاءة الديناميكية وللاستخدام مع أدوات التحكم في الإضاءة مثل الإشغال أو مستشعرات ضوء النهار.من ناحية أخرى ، قد يؤدي التبديل المتكرر للتشغيل / الإيقاف إلى تقصير عمر المصابيح المتوهجة ، ومصابيح التفريغ عالي الكثافة ، والمصابيح الفلورية.تحتوي مصادر الضوء هذه عمومًا على بضعة آلاف من دورات التبديل على مدار حياتها المقدرة.

7. القدرة يعتم

القدرة على إنتاج ناتج ضوئي بطريقة ديناميكية للغاية تضفي على مصابيح LED بشكل مثاليالتحكم في التعتيم، في حين أن مصابيح الفلورسنت و HID لا تستجيب بشكل جيد للتعتيم.يستلزم تعتيم مصابيح الفلورسنت استخدام دوائر باهظة الثمن وكبيرة ومعقدة من أجل الحفاظ على إثارة الغاز وظروف الجهد.سيؤدي تعتيم مصابيح التفريغ عالي الكثافة إلى عمر أقصر وفشل مبكر للمصباح.لا يمكن تخفيت مصابيح الهاليد المعدني ومصابيح الصوديوم عالية الضغط إلى أقل من 50٪ من الطاقة المقدرة.كما أنها تستجيب لإشارات التعتيم أبطأ بكثير من مصابيح LED.يمكن إجراء تعتيم LED إما من خلال تقليل التيار المستمر (CCR) ، والذي يُعرف باسم التعتيم التناظري ، أو عن طريق تطبيق تعديل عرض النبضة (PWM) على LED ، التعتيم الرقمي AKA.يتحكم التعتيم التناظري في تيار القيادة المتدفق عبر مصابيح LED.هذا هو حل التعتيم الأكثر استخدامًا لتطبيقات الإضاءة العامة ، على الرغم من أن مصابيح LED قد لا تعمل بشكل جيد في التيارات المنخفضة جدًا (أقل من 10٪).يعمل تعتيم PWM على تغيير دورة العمل لتعديل عرض النبضة لإنشاء قيمة متوسطة عند خرجها على مدى كامل من 100٪ إلى 0٪.يسمح التحكم في التعتيم في مصابيح LED بمواءمة الإضاءة مع احتياجات الإنسان ، وزيادة توفير الطاقة إلى أقصى حد ، وتمكين خلط الألوان وضبط CCT ، وإطالة عمر LED.

8. السيطرة

تسهل الطبيعة الرقمية لمصابيح LED التكامل السلس لـ مجساتوالمعالجات ووحدات التحكم وواجهات الشبكة في أنظمة الإضاءة لتنفيذ استراتيجيات الإضاءة الذكية المختلفة ، من الإضاءة الديناميكية والإضاءة التكيفية إلى أي شيء يجلبه إنترنت الأشياء بعد ذلك.يتراوح الجانب الديناميكي لإضاءة LED من تغيير اللون البسيط إلى عروض الإضاءة المعقدة عبر مئات أو آلاف عقد الإضاءة التي يمكن التحكم فيها بشكل فردي والترجمة المعقدة لمحتوى الفيديو للعرض على أنظمة مصفوفة LED.تعد تقنية SSL في قلب نظام بيئي كبير لـ حلول الإضاءة المتصلةوالتي يمكنها الاستفادة من حصاد ضوء النهار ، واستشعار الإشغال ، والتحكم في الوقت ، وقابلية البرمجة المضمنة ، والأجهزة المتصلة بالشبكة للتحكم في جوانب الإضاءة المختلفة وأتمتها وتحسينها.يسمح ترحيل التحكم في الإضاءة إلى الشبكات القائمة على بروتوكول الإنترنت لأنظمة الإضاءة الذكية المحملة بأجهزة الاستشعار بالتعامل مع الأجهزة الأخرى داخلها شبكات إنترنت الأشياء.يفتح هذا إمكانيات لإنشاء مجموعة واسعة من الخدمات والفوائد والوظائف الجديدة وتدفقات الإيرادات التي تعزز قيمة أنظمة إضاءة LED.يمكن تنفيذ التحكم في أنظمة إضاءة LED باستخدام مجموعة متنوعة من الأسلاك واتصالات لاسلكيةالبروتوكولات ، بما في ذلك بروتوكولات التحكم في الإضاءة مثل 0-10V و DALI و DMX512 و DMX-RDM ، وبروتوكولات أتمتة البناء مثل BACnet و LON و KNX و EnOcean والبروتوكولات المنتشرة على بنية الشبكة ذات الشعبية المتزايدة (مثل ZigBee و Z-Wave ، شبكة بلوتوث ، خيط).

9. مرونة التصميم

يسمح الحجم الصغير لمصابيح LED لمصممي التركيبات بتحويل مصادر الضوء إلى أشكال وأحجام مناسبة للعديد من التطبيقات.تمنح هذه الخاصية المادية المصممين مزيدًا من الحرية للتعبير عن فلسفتهم في التصميم أو تكوين هويات العلامة التجارية.توفر المرونة الناتجة عن التكامل المباشر لمصادر الضوء إمكانيات لإنشاء منتجات إضاءة تحمل اندماجًا مثاليًا بين الشكل والوظيفة.مصابيح LEDيمكن صياغتها لطمس الحدود بين التصميم والفن للتطبيقات التي يتم فيها طلب نقطة محورية زخرفية.يمكن أيضًا تصميمها لدعم مستوى عالٍ من التكامل المعماري والمزج في أي تركيبة تصميم.تقود إضاءة الحالة الصلبة اتجاهات التصميم الجديدة في القطاعات الأخرى أيضًا.تتيح إمكانيات التصميم الفريدة لمصنعي السيارات تصميم مصابيح أمامية وخلفية مميزة تمنح السيارات مظهرًا جذابًا.

10. المتانة

ينبعث ضوء LED من كتلة من أشباه الموصلات - وليس من مصباح زجاجي أو أنبوب ، كما هو الحال في المصابيح المتوهجة القديمة ، والهالوجين ، والفلوريسنت ، ومصابيح التفريغ عالي الكثافة التي تستخدم خيوطًا أو غازات لتوليد الضوء.يتم تثبيت الأجهزة ذات الحالة الصلبة بشكل عام على لوحة دائرة مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) ، مع التوصيل الذي يتم توفيره عادةً بواسطة خيوط ملحومة.لا يوجد زجاج هش ولا أجزاء متحركة ولا كسر خيوط ، وبالتالي فإن أنظمة الإضاءة LED مقاومة للغاية للصدمات والاهتزازات والتآكل.إن متانة الحالة الصلبة لأنظمة إضاءة LED لها قيم واضحة في مجموعة متنوعة من التطبيقات.داخل منشأة صناعية ، هناك مواقع تعاني فيها الأضواء من اهتزازات مفرطة من الآلات الكبيرة.يجب أن تتحمل المصابيح المثبتة بجانب الطرق والأنفاق الاهتزازات المتكررة التي تسببها المركبات الثقيلة التي تمر بها بسرعة عالية.يشكل الاهتزاز يوم العمل المعتاد لأضواء العمل المركبة على مركبات البناء والتعدين والزراعة والآلات والمعدات.غالبًا ما تتعرض المصابيح المحمولة مثل المصابيح الكاشفة وفوانيس التخييم لتأثير القطرات.هناك أيضًا العديد من التطبيقات حيث تشكل المصابيح المكسورة خطرًا على الركاب.تتطلب كل هذه التحديات حلاً للإضاءة القوية ، وهو بالضبط ما يمكن أن تقدمه إضاءة الحالة الصلبة.

11. عمر المنتج

يبرز العمر الطويل كواحد من أهم مزايا إضاءة LED ، لكن الادعاءات المتعلقة بعمر طويل تعتمد فقط على مقياس العمر لحزمة LED (مصدر الضوء) يمكن أن تكون مضللة.غالبًا ما يُشار إلى العمر الإنتاجي لحزمة LED أو مصباح LED أو مصباح LED (تركيبات الإضاءة) على أنها النقطة الزمنية التي انخفض فيها خرج التدفق الضوئي إلى 70 ٪ من ناتجه الأولي ، أو L70.عادةً ما يكون لمصابيح LED (حزم LED) عمر L70 يتراوح بين 30000 و 100000 ساعة (عند Ta = 85 درجة مئوية).ومع ذلك ، يتم أخذ قياسات LM-80 المستخدمة للتنبؤ بعمر L70 لحزم LED باستخدام طريقة TM-21 مع حزم LED التي تعمل باستمرار في ظل ظروف تشغيل يتم التحكم فيها جيدًا (على سبيل المثال في بيئة يتم التحكم في درجة حرارتها ويتم تزويدها بتيار مستمر ثابت محرك الأقراص الحالي).على النقيض من ذلك ، غالبًا ما تواجه أنظمة LED في تطبيقات العالم الحقيقي تحديًا مع زيادة الإجهاد الكهربائي ، وارتفاع درجات حرارة الوصلات ، والظروف البيئية الأكثر قسوة.قد تتعرض أنظمة LED إلى صيانة متسارعة للضوء أو عطل سابق لأوانه.على العموم،مصابيح LED (لمبات وأنابيب)تتمتع بعمر L70 بين 10000 و 25000 ساعة ، ومصابيح LED المدمجة (مثل مصابيح الإضاءة العالية ، وأضواء الشوارع ، وإضاءة السقف) لها عمر يتراوح بين 30.000 ساعة و 60.000 ساعة.مقارنة بمنتجات الإضاءة التقليدية - المتوهجة (750-2000 ساعة) ، الهالوجين (3000-4000 ساعة) ، الفلوريسنت المدمج (8000-10000 ساعة) ، والهاليد المعدني (7500-25000 ساعة) ، أنظمة LED ، ولا سيما المصابيح المدمجة ، توفر عمر خدمة أطول بكثير.نظرًا لأن مصابيح LED لا تتطلب أي صيانة تقريبًا ، فإن تكاليف الصيانة المنخفضة جنبًا إلى جنب مع توفير الطاقة العالي من استخدام مصابيح LED على مدى عمرها الطويل توفر أساسًا لعائد استثمار مرتفع (ROI).

12. السلامة البيولوجية الضوئية

المصابيح هي مصادر ضوء آمنة من الناحية البيولوجية.إنها لا تنتج أي انبعاث للأشعة تحت الحمراء (IR) وتنبعث منها كمية ضئيلة من الضوء فوق البنفسجي (أقل من 5 uW / lm).تحول المصابيح المتوهجة والفلورية والهاليد المعدنية 73٪ و 37٪ و 17٪ من الطاقة المستهلكة إلى طاقة الأشعة تحت الحمراء على التوالي.تنبعث أيضًا في منطقة الأشعة فوق البنفسجية للطيف الكهرومغناطيسي - المتوهج (70-80 uW / lm) ، الفلوريسنت المضغوط (30-100 uW / lm) ، والهاليد المعدني (160-700 uW / lm).عند شدة عالية بدرجة كافية ، قد تشكل مصادر الضوء التي تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة تحت الحمراء مخاطر بيولوجية ضوئية على الجلد والعينين.قد يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى إعتام عدسة العين (ضبابية في العدسة الشفافة عادة) أو التهاب القرنية الضوئي (التهاب القرنية).يمكن أن يؤدي التعرض قصير المدى لمستويات عالية من الأشعة تحت الحمراء إلى إصابة حرارية لشبكية العين.يمكن أن يؤدي التعرض طويل المدى لجرعات عالية من الأشعة تحت الحمراء إلى إعتام عدسة العين الناجم عن الزجاج.لطالما كان الانزعاج الحراري الناجم عن نظام الإضاءة المتوهجة مصدر إزعاج في صناعة الرعاية الصحية حيث تستخدم مصابيح العمليات الجراحية التقليدية وأضواء العمليات السنية مصادر الضوء المتوهجة لإنتاج ضوء بدقة عالية للألوان.توفر الحزمة عالية الكثافة التي تنتجها هذه المصابيح كمية كبيرة من الطاقة الحرارية التي يمكن أن تجعل المرضى غير مرتاحين للغاية.

حتما ، مناقشةالسلامة البيولوجية الضوئيةغالبًا ما يركز على خطر الضوء الأزرق ، والذي يشير إلى ضرر كيميائي ضوئي لشبكية العين ناتج عن التعرض للإشعاع بأطوال موجية تتراوح في المقام الأول بين 400 نانومتر و 500 نانومتر.من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن مصابيح LED قد تسبب خطر الضوء الأزرق لأن معظم مصابيح LED البيضاء المحولة من الفوسفور تستخدم مضخة LED زرقاء.أوضحت DOE و IES أن منتجات LED لا تختلف عن مصادر الضوء الأخرى التي لها نفس درجة حرارة اللون فيما يتعلق بخطر الضوء الأزرق.لا تشكل مصابيح LED المحولة من الفوسفور مثل هذا الخطر حتى في ظل معايير التقييم الصارمة.

13. تأثير الإشعاع

تنتج مصابيح LED طاقة مشعة فقط داخل الجزء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي من حوالي 400 نانومتر إلى 700 نانومتر.تمنح هذه الخاصية الطيفية أضواء LED ميزة تطبيقية قيّمة على مصادر الضوء التي تنتج طاقة مشعة خارج طيف الضوء المرئي.لا تشكل الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء من مصادر الضوء التقليدية مخاطر بيولوجية ضوئية فحسب ، بل تؤدي أيضًا إلى تدهور المواد.الأشعة فوق البنفسجية ضارة للغاية بالمواد العضوية حيث أن طاقة الفوتون للإشعاع في النطاق الطيفي للأشعة فوق البنفسجية عالية بما يكفي لإنتاج شق الرابطة المباشر ومسارات الأكسدة الضوئية.يمكن أن يؤدي الاضطراب الناتج أو تدمير الكروموفور إلى تدهور المواد وتغير اللون.تتطلب تطبيقات المتاحف جميع مصادر الضوء التي تولد الأشعة فوق البنفسجية التي تزيد عن 75 uW / lm ليتم ترشيحها لتقليل الضرر الذي لا يمكن إصلاحه للعمل الفني.لا تسبب الأشعة تحت الحمراء نفس النوع من الأضرار الكيميائية الضوئية التي تسببها الأشعة فوق البنفسجية ولكنها لا تزال تساهم في الضرر.قد تؤدي زيادة درجة حرارة سطح جسم ما إلى نشاط كيميائي متسارع وتغيرات فيزيائية.يمكن أن تؤدي الأشعة تحت الحمراء بكثافة عالية إلى تصلب السطح ، وتغير لون اللوحات وتشققها ، وتدهور منتجات التجميل ، وتجفيف الخضار والفواكه ، وذوبان الشوكولاتة والحلويات ، وما إلى ذلك.

14. السلامة من الحرائق والانفجارات

لا تعد مخاطر الحريق والتعرض من سمات أنظمة إضاءة LED حيث يقوم مصباح LED بتحويل الطاقة الكهربائية إلى إشعاع كهرومغناطيسي من خلال التلألؤ الكهربائي داخل حزمة أشباه الموصلات.هذا على عكس التقنيات القديمة التي تنتج الضوء عن طريق تسخين خيوط التنجستن أو عن طريق إثارة وسط غازي.قد يؤدي الفشل أو التشغيل غير السليم إلى نشوب حريق أو حدوث انفجار.مصابيح الهاليد المعدنية معرضة بشكل خاص لخطر الانفجار لأن أنبوب الكوارتز القوسي يعمل بضغط عالٍ (520 إلى 3100 كيلو باسكال) ودرجة حرارة عالية جدًا (900 إلى 1100 درجة مئوية).قد يتسبب فشل أنبوب القوس غير المنفعل الناتج عن ظروف نهاية عمر المصباح أو فشل الصابورة أو استخدام تركيبة غير مناسبة من المصباح-الصابورة في كسر المصباح الخارجي لمصباح الهاليد المعدني.قد تؤدي شظايا الكوارتز الساخنة إلى اشتعال مواد قابلة للاشتعال أو غبار قابل للاشتعال أو غازات / أبخرة متفجرة.

15. اتصالات الضوء المرئي (VLC)

يمكن تشغيل وإيقاف تشغيل مصابيح LED بتردد أسرع مما يمكن للعين البشرية اكتشافه.تفتح قدرة التبديل غير المرئية / الإيقاف هذه تطبيقًا جديدًا لمنتجات الإضاءة.LiFi (إخلاص خفيف) تلقت التكنولوجيا اهتمامًا كبيرًا في صناعة الاتصالات اللاسلكية.إنه يستفيد من تسلسل "ON" و "OFF" لمصابيح LED لنقل البيانات.مقارنة بتقنيات الاتصال اللاسلكي الحالية التي تستخدم موجات الراديو (على سبيل المثال ، Wi-Fi و IrDA و Bluetooth) ، تعد LiFi بعرض نطاق ترددي أوسع ألف مرة وسرعة إرسال أعلى بكثير.يعتبر LiFi تطبيق إنترنت الأشياء جذابًا نظرًا لوجود الإضاءة في كل مكان.يمكن استخدام كل مصباح LED كنقطة وصول بصرية لاتصالات البيانات اللاسلكية ، طالما أن سائقها قادر على تحويل المحتوى المتدفق إلى إشارات رقمية.

16. إضاءة DC

المصابيح هي أجهزة ذات جهد كهربي منخفض ، تعمل بالتيار.تسمح هذه الطبيعة لإضاءة LED بالاستفادة من شبكات توزيع التيار المباشر المنخفض الجهد (DC).هناك اهتمام متسارع بأنظمة DC microgrid التي يمكن أن تعمل إما بشكل مستقل أو بالاقتران مع شبكة مرافق قياسية.توفر شبكات الطاقة الصغيرة هذه واجهات محسنة مع مولدات الطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وخلية الوقود وما إلى ذلك).تلغي طاقة التيار المستمر المتوفرة محليًا الحاجة إلى تحويل طاقة التيار المتردد إلى تيار مستمر على مستوى المعدات والذي يتضمن فقدًا كبيرًا للطاقة وهو نقطة فشل شائعة في أنظمة LED التي تعمل بالتيار المتردد.تعمل إضاءة LED عالية الكفاءة بدورها على تحسين استقلالية البطاريات القابلة لإعادة الشحن أو أنظمة تخزين الطاقة.نظرًا لاكتساب اتصالات الشبكة القائمة على بروتوكول الإنترنت زخمًا ، ظهرت الطاقة عبر الإيثرنت (PoE) كخيار شبكة صغيرة منخفضة الطاقة لتوفير طاقة تيار مستمر منخفض الجهد عبر نفس الكابل الذي يوفر بيانات إيثرنت.تتمتع إضاءة LED بمزايا واضحة للاستفادة من نقاط القوة في تثبيت PoE.

17. عملية درجة حرارة باردة

تتفوق إضاءة LED في بيئات درجات الحرارة الباردة.يقوم LED بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية من خلال التلألؤ الكهربائي للحقن والذي يتم تنشيطه عندما يكون الصمام الثنائي أشباه الموصلات متحيزًا كهربائيًا.لا تعتمد عملية البدء هذه على درجة الحرارة.تسهل درجة الحرارة المحيطة المنخفضة تبديد الحرارة المهدرة الناتجة عن مصابيح LED وبالتالي تعفيها من التدلي الحراري (انخفاض الطاقة الضوئية عند درجات حرارة مرتفعة).في المقابل ، تعتبر عملية درجة الحرارة الباردة تحديًا كبيرًا لمصابيح الفلورسنت.لبدء تشغيل المصباح الفلوري في بيئة باردة ، يلزم وجود جهد كهربائي عالي لبدء القوس الكهربائي.تفقد مصابيح الفلورسنت أيضًا قدرًا كبيرًا من ناتج الضوء المقدر في درجات حرارة أقل من درجة التجمد ، بينما تعمل مصابيح LED في أفضل حالاتها في البيئات الباردة - حتى تصل إلى -50 درجة مئوية.لذلك فإن مصابيح LED مناسبة بشكل مثالي للاستخدام في المجمدات والثلاجات ومرافق التخزين البارد والتطبيقات الخارجية.

18. الأثر البيئي

تنتج مصابيح LED تأثيرات بيئية أقل بشكل ملحوظ من مصادر الإضاءة التقليدية.انخفاض استهلاك الطاقة يترجم إلى انبعاثات منخفضة الكربون.لا تحتوي مصابيح LED على الزئبق وبالتالي تخلق تعقيدات بيئية أقل في نهاية عمرها الافتراضي.وبالمقارنة ، فإن التخلص من مصابيح الفلورسنت المحتوية على الزئبق ومصابيح التفريغ عالي الشدة يشمل استخدام بروتوكولات صارمة للتخلص من النفايات.