دیود نورگسیل سفید (White LED)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود نورگسیل سفید (White LED) :
دیود نورگسیل سفید (White LED) نوعی LED است که نور سفید تولید می کند. از آنجایی که LEDها ذاتا نور تک رنگ (Monochromatic) تولید می کنند، برای تولید نور سفید باید از تکنیک های خاصی استفاده کرد. رایج ترین روش، استفاده از یک LED آبی (Blue LED) به همراه یک فسفر (Phosphor) است که بخشی از نور آبی را به نور زرد تبدیل کرده و ترکیب نور آبی و زرد، نور سفید ایجاد می کند.
اختراع LED آبی در دهه ۱۹۹۰ توسط دانشمندان ژاپنی (که بعدها جایزه نوبل گرفتند) امکان ساخت LED سفید را فراهم کرد. ماده اصلی LED آبی، نیترید گالیوم (GaN) است. با پوشاندن LED آبی با فسفر YAG:Ce (Yttrium Aluminum Garnet doped with Cerium)، نوری سفید با دمای رنگ (Color Temperature) مناسب تولید می شود.
روش دیگر برای تولید نور سفید، ترکیب سه LED (قرمز، سبز، آبی) در یک بسته (RGB LED) است. با تنظیم شدت هر کدام، می توان هر رنگی از جمله سفید را تولید کرد. این روش کنترل دقیق تری روی رنگ دارد و در نمایشگرها و نورپردازی دکوراتیو استفاده می شود، اما پیچیدگی مدار بیشتری نیاز دارد.
پارامترهای مهم White LED عبارتند از: شار نوری (Luminous Flux) بر حسب لومن (lm)، دمای رنگ (Color Temperature) بر حسب کلوین (K) که نشان دهنده گرمی (زرد) یا سردی (آبی) نور است، شاخص نمود رنگ (Color Rendering Index - CRI) که نشان می دهد رنگ ها زیر این نور چقدر طبیعی دیده می شوند (CRI بالای ۸۰ برای مصارف عمومی خوب است)، و ولتاژ آستانه (معمولا ۳-۳.۶ ولت).
کاربرد اصلی White LED در روشنایی (Lighting) است. LEDهای سفید به دلیل بازده بسیار بالا (تا ۲۰۰ لومن بر وات)، طول عمر طولانی (بیش از ۵۰۰۰۰ ساعت)، و ابعاد کوچک، انقلابی در صنعت روشنایی ایجاد کرده اند. آنها در لامپ های LED (جایگزین لامپ های رشته ای و فلورسنت)، چراغ قوه ها، نورپردازی داخلی و خارجی ساختمان ها، چراغ های خیابانی، و چراغ های خودرو استفاده می شوند.
کاربرد دیگر در نور پس زمینه (Backlighting) نمایشگرهای LCD است. در تلویزیون ها، مانیتورها، و لپ تاپ ها، از LEDهای سفید (یا ترکیبی از RGB) به عنوان منبع نور پس زمینه استفاده می شود. این روش نسبت به لامپ های CCFL قدیمی، مصرف انرژی کمتر و ضخامت کمتری دارد. نمایشگرهای LED امروزی در واقع LCD با نور پس زمینه LED هستند.
سری معروف White LEDها شامل محصولات شرکت هایی مانند Cree، Nichia، OSRAM، Lumileds، و Seoul Semiconductor است. به عنوان مثال، سری XP-G از Cree برای روشنایی عمومی با شار نوری بالا، سری 3030 و 5050 SMD برای نوارهای LED، و LEDهای پرقدرت COB (Chip-on-Board) برای نورپردازی متمرکز کاربرد دارند.
یکی از چالش های White LEDها، مدیریت حرارتی است. اگرچه LEDها بازده بالایی دارند، اما بخشی از انرژی (به ویژه در LEDهای پرقدرت) به گرما تبدیل می شود. اگر این گرما به خوبی دفع نشود، دمای اتصال (Junction Temperature) افزایش یافته و باعث کاهش شار نوری، تغییر رنگ، و کاهش طول عمر LED می شود. بنابراین، LEDهای پرقدرت باید بر روی هیت سینک مناسب نصب شوند.
کیفیت نور (CRI و دمای رنگ) برای کاربردهای مختلف اهمیت دارد. برای مصارف خانگی، CRI بالای ۸۰ و دمای رنگ ۲۷۰۰-۳۰۰۰K (نور گرم) ترجیح داده می شود. برای مصارف اداری و صنعتی، دمای رنگ ۴۰۰۰-۵۰۰۰K (نور خنثی) مناسب است. برای کاربردهای تخصصی مانند موزه ها یا عکاسی، به CRI بسیار بالا (بیش از ۹۵) نیاز است.
در نهایت، White LEDها یک فناوری تحول آفرین در روشنایی و نمایشگرها هستند. آنها مصرف انرژی را کاهش داده، طول عمر را افزایش داده، و امکانات جدیدی در نورپردازی (مانند نورپردازی هوشمند و قابل تنظیم) فراهم کرده اند. با پیشرفت فناوری، بازده و کیفیت نور White LEDها همچنان در حال بهبود است.
