نسل سوم تکنولوژی روشنایی موسوم به الایدی مبتنی بر فنآوری نیمه هادی های الکترونیک بوده و در دهه اخیر دارای رشد پرشتابی بودهاند. این محصولات قابلیت جایگزینی لامپهای روشنایی متداول در کلیه بخشهای خانگی، اداری و تجاری را دارا میباشند. مزایای شاخص محصولات ال ای دی عبارتند از:

 

- صرفه جویی اقتصادی، راندمان بالا
- طول عمر بالا، 25 برابر لامپ های رشتهای و 3 برابر لامپهای کممصرف
- گستره وسیع ولتاژ ورودی از 100 تا 240 ولت
- استحکام مکانیکی و آسیب پذیری کم
- نور مناسب و کنترلپذیر برای نورپردازی متمرکز و موضعی
- حساسیت کم نسبت به نوسانات و تغییرات ولتاژ شبکه از طریق بهره گیری از راه انداز الکترونیک جریان ثابت مبتنی بر IC
- عدم حساسیت نسبت به قطع و وصل کردن مکرر و کلید زنی
- گستره وسیع رنگ نور و امکان ترکیب رنگها بدون نیاز به فیلترهای رنگی ثانویه
- دوستدار محیط زیست به دلیل فقدان جیوه، سرب و گازهای شیمیایی و کاهش انتشار گازهای گلخانهای
- برخورداری از مشخصه عملکرد بسیار مطلوب در گستره دمایی متفاوت
- روشن شدن آنی و پاسخ بسیار سریع
- نور ایمن، سالم و فاقد سوسو
- نور پاک و عاری از پرتوهای فرا بنفش و فروسرخ
- رتبه انرژی A++ ، A+ ، A
- زوایای تابش متنوع (30 درجه تا 330 درجه) و نفوذ و توزیع نور مختلف

 

جدول مقایسه ای لامپ های التهابی (IL)، کم مصرف (CFL) و ال ای دی (LED)

 

 

نسلهای تکنولوژیهای LED

انتخاب یک تکنولوژی ال ای دی همانند انتخاب یک لباس مناسب است. مدلهای مختلفی از الایدی وجود دارد که هر کدام دارای ویژگیهای مخصوص و مشخصاتی میباشند که بسته به نیاز میتوانند انتخاب شوند. تکنولوژی ال ای دی بر مبنای روش پیاده سازی چیپ ها و پکیج آن، به سه دسته کلی SMD ،DIP و COB تقسیم میشوند. تکنولوژی DIP جزء اولین تکنولوژیهایی بود که به تولید انبوه و تجاری رسید و در ادامه تکنولوژیهای SMD و COB به کاربری های تجاری صنعت روشنایی اضافه گردید . در ادامه به معرفی و بررسی مدل و تکنولوژی ال ای دی هایی میپردازیم که امروزه به صورت تجاری موجود میباشند.

 

DIP (Dual In-Line Package)

تکنولوژی ال ای دی DIP  که در برخی موارد تحت عنوان T-Type نیز شناخته میشود، سابقهای بیش از پنجاه سال دارد و احتمالاً اولین تصویری که از ال ای دی در ذهن متبادر میشود DIP است. ال ای دی DIPم5 میلیمتری، از قدیمیترین و شناخته شده ترین نوع ال ای دی هستند که در بازار ایران به نام ۵ میلیمتری، کلاهی و … شناخته میشوند و در سالهای ابتدائی کاربرد زیادی در تولیدات روشنایی و نورپردازی داشتند. این نوع از ال ای دی ها از یک پکیج پلاستیکی کپسول مانند تشکیل شده است که چیپ ال ای دی در داخل آن تعبیه شده و دو پایه بلند فلزی به عنوان اتصال از آن خارج شده است. برخی از این نوع ال ای دی ها دارای یک برجستگی پلاستیکی اضافه هستند که کار یک لنز ساده را انجام میدهد. پوشش پلاستیکی و اپوکسی رویه این نوع ال ای دی باعث تمرکز نور شده و همانند یک لنز عمل و نور ناشی از دیود را متمرکز میکند. پوشش بیرونی ال ای دی های DIP هم شامل یک لبه صاف میشود که معرف پایه کاتد ال ای دی های DIP میباشد.

اگرچه طول عمر این محصول نسبت به سایر تکنولوژیها کمتر میباشد، اما کماکان استفاده از آنها در نمایشگرهای بزرگ، تابلوها، علائم و کمابیش در تجهیزات الکترونیکی به عنوان نمایشگر مورد استفاده قرار میگیرند که دلیل اصلی آن هزینه پایین، درخشندگی بالا و سهولت در استفاده آنها در بِرد میباشد.

امروزه از این نوع ال ای دی ها کمتر در صنعت روشنایی استفاده میشود، چرا که محصولات ساخته شده با استفاده از این تکنولوژی نسبت به محصولات با تکنولوژیهای جدید SMD وCOB نور خروجی و بازده کمتر، افت شار نوری بیشتر و شاخص نمود رنگ کمتری دارند. علت اصلی کاهش نور این ال ای دی ها وجود ساختار پلاستیکی عایق در اطراف ال ای دی است که مانع از خروجی گرمای تولید شده توسط چیپ الایدی به بیرون و افزایش دمای آن میشود که در طولانی مدت باعث کاهش نور آنها میگردد.

 

DIPها شار نوری بین 3 الی 4 لومن برای هر ال ای دی تولید میکنند. محدوده عملکرد ولتاژ آنها بین 5 تا 24 ولت (بسته به ساخت هر کدام) میباشد که ولتاژ معمول در این نوع ال ای دی ها 12 ولت میباشد. هر کدام از ال ای دی های DIP دارای توان مصرفی بین 0/08 یا 0/05 وات میباشد.

 

SMD (Surface Mounted Device)

چیپهای تکنولوژی SMD یا "قطعه نصب شونده بر روی سطح" از طریق اتصال بر روی (Printed Circuit Board) PCB طراحی شدهاند. پکیجهای SMD بر خلاف DIP ها که دارای دو پایه اند و کاتد بر روی برد بودند، میتواند 2، 4 یا 6 اتصال بر روی برد داشته باشند که این بستگی به تعداد چیپ های داخل پکیج دارد. در طراحی SMD برای هر دیود یک مدار جداگانه وجود دارد.
 

چیپهای SMD به دلیل تنوع و کاربردشان بسیار محبوب شدهاند و تاثیر شگرفی در توسعه صنعت ال ای دی داشته اند که یکی از مهمترین دلایل آن توان بهره گیری از سه چیپ بر روی یک پکیج است. هنگامی که پکیج شامل سه چیپ قرمز، سبز و آبی باشد، قابلیت تولید تمامی رنگها را خواهد داشت. با تنظیم سطح خروجی هر چیپ بر روی پکیج میتوان نورهای مختلفی پدید آورد که مورد استقبال گسترده ای قرار گرفته است. این ال ای دی ها دارای دو یا چند پایه برای لحیم کاری به اضافه یک پد مخصوص برای انتقال حرارت هستند. تکنولوژی SMD با توجه به قابلیت انعطاف پذیری در پیاده سازی، جایگزین مناسبی برای لامپ های التهابی و فلورسنتی به شمار می آیند. این نوع چیپها در مقایسه با DIP بسیار کوچکتر هستند که باعث کاربریهای گسترده تر SMD میشود و طراحیهای مختلف را امکانپذیر میسازد. SMD توانایی بسیار زیادی در ترکیب رنگهای نوری دارد که از جمله ویژگیهای بارز این تکنولوژی به شمار می آید.
تکنولوژی ال ای دی SMD امکان تولید اتوماتیک، افزایش کنترل کیفیت ساخت، توزیع حرارتی بهتر، خروجی نور بالا و طول عمر بالاتر را میسر میسازد.

   

COB (Chips On Board)

تکنولوژی COB طی سالیان اخیر توسعه زیادی در صنعت ال ای دی داشته است. COB به معنی چیپ (تراشه) هایی بر روی برد میباشد. در این فناوری، تعدادی LED به صورت چیپ بر روی یک برد سوار شده و به صورت یک دیسک روشن دیده میشوند.
 

COB و SMD را میتوان به دلیل بهره گیری از دیودهای چندگانه بر روی برد مشابه هم تصور کرد. اما ساختار مداری سبب پدید آمدن تفاوت ها میشود. در واقع پکیج COB متشکل از چیپهای متعدد با تعداد 9 عدد یا بیشتر است. بر خلاف SMD که برای هر چیپ یک مدار در نظر گرفته شده بود، چیپهای COB دارای یک مدار و 2 نقطه اتصال بر روی بردها هستند. با وجود مزیتهای استفاده از یک مدار واحد نظیر مصرف پایین تر، استفاده از همین مدار واحد، یک ضعف بزرگ را پدید می آورد و آن عدم توانایی در ایجاد تغییر رنگ است. این بدان معناست که تکنولوژی COB علیرغم قدرت و کارایی در تامین یک نور، توانایی استفاده در مصارف تولید و تغییر نور رنگ های متفاوت را ندارد.
استفاده از مدار واحد و بهره گیری از چیپ های متعدد امکان تولید نور بیشتر و همگن توسط تکنولوژی COB را پدید می آورد. در واقع این روش امکان استفاده بیشتر از فضا را امکانپذیر میسازد که منجر به شدت و تراکم بیشتر نور میشود.

 

 

جدول زیر تفاوت بین تعداد ال ای دی های قابل نصب در فضای 10*10 میلیمتر مربع در سه تکنولوژی DIP ،SMD و COB را نمایش میدهد.

 

 

همانطور که از تصویر مشخص است، تعداد چیپ های بکار رفته در تکنولوژی COBی38 برابر DIP و 8.5 برابر SMD میباشد که منجر به روشنایی بیشتر در فضای یکسان (10 میلیمترمربع ) میگردد.
یکی از روشهای پیاده سازی تکنولوژی COB از طریق بکارگیری چندین بسته COB با عنوان MCOB (Multi-Chips On Board)  یا (Multiple Chips and Cups On Board) MCCOB میباشد. تکنیک پیاده سازی در این روش استفاده از تعداد زیاد چیپ های ال ای دی به صورت یکپارچه در قسمتهای جداگانه بزرگ است. این روش قابلیت دستیابی به وات های بالا را فراهم میسازد.

 

 

یکی دیگر از روش های پیاده سازی تکنولوژی COB به شکل رشتهای (Filament) است. این روش به منظور همراهی با الگوی مصرف مشتریان و  شبیه سازی لامپ های حبابی و شمعی ال ای دی با اشکال سنتی میباشد. نوارهای COB بر روی رشته ها پیاده سازی میشوند که هر چه تعداد این رشته ها بیشتر باشد، زاویه تابش و شار نوری لامپ فیلامنتی بیشتر خواهد بود.