LEDها انقلابی در صنعت روشنایی به پا کرده‌اند. این ذرات نیمه‌رسانای کوچک، با تبدیل انرژی الکتریکی به نور، دریچه‌ای نو به دنیای نورپردازی گشوده‌اند. مصرف انرژی کم، طول عمر بالا، تنوع رنگ بی‌نظیر و دوام فوق‌العاده، تنها بخشی از مزایای LEDها هستند. در این مقاله به LED ها پرداخته شده است و ساختار، عملکرد، مزایا و کاربردهای متنوع آنها بررسی شده است.
بیشتر بخوانید: دیود چیست؟
LED چیست؟
LED که مخفف عبارت Light Emitting Diode است، یک قطعه نیمه‌رسانا است که با عبور جریان الکتریکی از آن، نور ساطع می‌کند. برخلاف لامپ‌های رشته‌ای یا فلورسنت سنتی که برای تولید نور به گرم کردن یک رشته یا گاز متکی هستند، LEDها می‌توانند از طریق فرآیندی به نام الکترولومینسانس نور تولید کنند. این فرآیند شامل ترکیب مجدد الکترون‌ها و حفره‌های الکترونی در مواد نیمه‌رسانا است که انرژی را به شکل فوتون یا ذرات نور آزاد می‌کند.
در داخل LED، یک نیمه‌رسانا وجود دارد که معمولاً از موادی مانند آرسنید گالیم (GaAs)، فسفید گالیم (GaP) یا نیترید گالیم ایندیم (InGaN) ساخته می‌شود. مواد خاص مورد استفاده، رنگ LED را تعیین می‌کنند و با استفاده از مواد سازنده مختلف می‌توان نور را در طول‌موج‌های مختلف ساطع کرد.
LEDها نیز همانند دیودها، جریان را فقط در یک جهت از خود عبور می‌دهند و دارای دو ترمینال آند و کاتد می‌باشند. نماد مداری این قطعه الکترونیکی مشابه دیود است. در تصویر زیر یک نمونه LED و نماد آن را مشاهده می‌فرمایید:
مزایای LED
LEDها مزایای فراوانی نسبت به فناوری‌های روشنایی قدیمی دارند که موجب افزایش شدید استفاده از آنها شده است. در ادامه چندین مزیت مهم LEDها مورد بحث و بررسی قرار گرفته است:
1) بهره وری انرژی
LEDها بسیار کم‌مصرف هستند و درصد بیشتری از انرژی الکتریکی را در مقایسه با لامپ‌های رشته‌ای یا فلورسنت به نور تبدیل می‌کنند. این امر موجب صرفه‌جویی قابل‌توجه در مصرف انرژی و کاهش مصرف برق می‌شود.
2) طول عمر
LEDها طول عمر بسیار بالایی دارند و اغلب، ده‌ها هزار ساعت قبل از نیاز به تعویض دوام می‌آورند. این طول عمر نه تنها هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهد، بلکه با کاهش ضایعات الکترونیکی، اثرات زیست‌محیطی را نیز به حداقل می‌رساند.
3) مقاوم بودن
دیودهای نوری در برابر ضربه، لرزش و عوامل محیطی مانند نوسانات دما مقاوم و محکم هستند. ساختار جامد و عدم وجود اجزای شکننده، آنها را برای استفاده در محیط‌های با تنش بالا ایده‌آل می‌کند.
4) روشن شدن سریع
برخلاف برخی از لامپ‌های کم‌مصرف که نیاز به یک دوره گرم شدن دارند، LEDها فوراً روشن می‌شوند و برای کاربردهایی که به نور فوری نیاز دارند بسیار مناسب می‌باشند.
5) تنوع رنگ بالا
LEDها می‌توانند طیف وسیعی از رنگ‌ها را تولید کنند و برای کاربردهای نورپردازی یا نمایشگرها بسیار مناسب می‌باشند.
کاربرد LED
در این قسمت کاربردهای مهم LED ها بررسی شده است:
1) روشنایی عمومی
به دلیل بهره‌وری انرژی و طول عمر بالا، استفاده از LEDها در نورپردازی‌های مسکونی، تجاری و خیابان‌ها بسیار رایج شده است.
2) نمایشگرها و صفحه‌نمایش‌ها
فناوری LED در نمایشگرهای تلویزیون‌ها، رایانه و تلفن‌های هوشمند استفاده می‌شود و روشنایی و کنتراست بالایی را تولید می‌کند.
3) نورپردازی خودرو
به دلیل دوام و صرفه‌جویی در مصرف انرژی، از این المان‌های نوری در چراغ‌های جلو، چراغ‌های عقب و روشنایی داخلی خودرو استفاده می‌شود.
4) علائم و تبلیغات
ماهیت روشن شدن و جلب توجه LEDها برای بیلبوردهای دیجیتال، تابلوها و نمایشگرها بسیار مناسب و جذاب می‌باشد.
5) کاربردهای پزشکی و علمی
در تحقیقات علمی و فیزیکی و همچنین در ساخت سنسورهای مختلف، از LEDها با طول موج‌های مشخص برای تشخیص و اندازه‌گیری پارامترهای مختلف استفاده می‌شود.
جمع بندی
در این مقاله، ابتدا به ساختار و نحوه عملکرد LED پرداخته شد. سپس مزایای این قطعه و کاربردهای مختلف آن به طور کامل مورد بررسی قرار گرفت. تمامی موارد فوق را به صورت عملی همراه با نکات تجربی دیگر در مورد LEDها به طور کامل در دوره جامع آموزش الکترونیک بررسی کرده‌ایم.
در پایان، ممنون که همراه ما بودید. هر سوال یا ابهامی در مورد مطالب ارائه شده در این مقاله دارید حتما در کامنت ها بنویسید، به تمام سوالات پاسخ داده میشه. اگه انتقاد یا پیشنهادی هم داشتید ممنون میشم با ما در میان بزارید.
منابع: Britannica LEDs Magazine
