باز کردن منو اصلی

دیود نورافشان (به انگلیسی: Light-Emitting Diode) یا ال‌ای‌دی (به انگلیسی: LED) که دیود نورانی، دیود نور گسیل، دیود نور دهنده نیز نامیده شده‌است، یک قطعهٔ الکترونیک از خانوادهٔ دیودها است. در زبان محاورهٔ الکترونیک، گاهی به آن لِد (به انگلیسی: Led) نیز می‌گویند. ال‌ای‌دی‌های تک‌رنگ، همانند بقیهٔ دیودها، دارای دو پایهٔ آنُد و کاتُد هستند. ال‌ای‌دی‌های دورنگ (یا بیشتر) دارای یک پایهٔ مشترک (معمولاً کاتد، معروف به «کاتُد-مشترک») و به‌ازای هر رنگ یک پایهٔ دیگر (معمولاً آند) دارند.

ال‌ئی‌دی
RBG-LED.jpg
سه ال‌ئی‌دی ۵ میلیمتری به رنگ‌های آبی، سبز و قرمز
نوعPassive, optoelectronic
اصول کارکردبرق‌درخشی
اختراع شدهاولگ لسف (۱۹۲۷)
James R. Biard (1961)
Nick Holonyak (1962)
اولین تولیدOctober 1962
تنظیمات پینآند (شیمی) و کاتد
نمادهای الکترونیک
LED symbol.svg
اجزای یک لامپ ای ئی دی معمولی. سطوح مورب دو قسمت post و anvil مانند یک قلاب عمل کرده و از بیرون آمدن آنها از درون قاب اپوکسی توسط نیروی خارجی جلوگیری می‌کنند

دیودهای نورافشان برتری‌های بسیاری بر منابع نور سنتی دارند که مصرف کمتر، عمر بیشتر،[۱] استحکام بیشتر، اندازهٔ کوچکتر و سرعت بیشتر در خاموش و روشن شدن[۲] از آن جمله‌اند.

محتویات

تاریخچهویرایش

اولین ال‌ای‌دی‌های تولید صنعتی در ۱۹۶۲ میلادی و تنها با رنگ قرمز (ترکیب آلومینیم، گالیم و آرسناید) وارد بازار شدند. ال‌ای‌دی‌های سبز، آبی، زرد و نارنجی در دههٔ ۷۰ میلادی تولید شدند. بهرهٔ نوری ال‌ای‌دی‌ها رفته‌رفته افزایش یافت تا اینکه در دههٔ ۸۰ و اوایل دههٔ ۹۰ میلادی ال‌ای‌دی‌ها به صورت گروهی و با کارایی بسیار بالا وارد بازار شدند. ال‌ای‌دی‌های اولیه به علت بهرهٔ پایینشان تنها در مدارات الکترونیکی استفاده می‌شدند. اثرگذاری نوری ال‌ای‌دی‌های سفید امروزی تا ۷۰ لومن بر وات و ال‌ای‌دی‌های رنگی تا ۵۰ لومن بر وات است و پیش‌بینی می‌شود تا ۱۴۰ لومن بر وات نیز برسد.[۳]

طرز کارویرایش

ال‌ای‌دی‌ها از پدیدهٔ الکترولومینانس برای تولید نور بهره می‌برند.[۴]

طیف نورویرایش

وابستگی رنگ نور ال‌ای‌دی به جنس کریستال[۵]
نوع نیمه‌هادی رنگ نور ال‌ای‌دی
آلومینیم، گالیوم، آرسنیک قرمز
آلومینیم، ایندیوم، گالیوم، فسفر قرمز، نارنجی، زرد
گالیوم، آرسناید، فسفر قرمز، نارنجی، زرد
ایندیوم، گالیوم، نیتروژن سبز، آبی

طیف نور لامپ‌های ال‌ای‌دی شامل تمام طیف‌های مرئی و پرتوهای فرابنفش و مادون قرمز می‌شود و بسیار باریک است. رنگ نور ال‌ای‌دی‌ها بستگی به جنس کریستال تشکیل‌دهندهٔ آن‌ها دارد.[۶] مقدار و رنگ نور ال‌ای‌دی‌ها تا حد زیادی به جریان آن‌ها نیز بستگی دارد، به همین دلیل استفاده از منبع جریان برای تغذیهٔ آن‌ها معمول است.[۷]

کاربردهاویرایش

دیودهای نورافشان مصارف متفاوتی در نورپردازی شهری، علائم عبور و مرور و چراغ‌های امروزی خودرو دارند.[۸] همچنین اندازهٔ بسیار کوچک آن‌ها باعث شده‌است تا در نمایشگرهای گرافیکی نسل جدید بکار روند.[۹] سرعت بسیار بالای آن‌ها در خاموش و روشن شدن کاربردهای ویژه‌ای در فناوری مخابرات برای آن‌ها به ارمغان آورده‌است.

با توجه به اینکه ال‌ای‌دی‌ها می‌توانند نورهای رنگی مختلفی تولید کنند، در نورپردازی‌های تزئینی کاربر دارند. از سوی دیگر این لامپ‌ها نور مخرب ماورای بنفش تولید نمی‌کنند و به همین سبب در موزه‌ها برای روشنایی اشیاء قیمتی به کار می‌روند. به علت توان مصرفی پایینشان می‌توان از آن‌ها در روشنایی اضطراری استفاده کرد. در چراغ‌های راهنمایی و رانندگی، طول عمر، ضریب اطمینان روشنایی، درخشندگی بالا و دید در روز اهمیت زیادی دارند و به همین علت ال‌ای‌دی‌ها برای این منظور بسیار مناسبند. بسیاری از شرکت‌های معتبر خودروسازی، در چراغ راهنما، خطر و برخی چراغ‌های داخلی خودروهایشان از لامپ ال‌ای‌دی استفاده می‌کنند.[۱۰]

دیودهای نورگسیل ارگانیک (OLED)ویرایش

لایهٔ الکترولومینسانس در دیودهای نورگسیل ارگانیک (OLED)، یک لایهٔ بسیار نازک (Film) از ترکیبی آلی است که در واکنش به جریان الکتریکی، از خود نور منتشر می‌کند. از مزایای بالقوه OLEDها می‌توان به نمایشگرهای نازک کم هزینه با ولتاژ محرک پایین، زاویه دید وسیع، کنتراست بالا و وسعت رنگ زیاد اشاره کرد.[۱۱] مزیت اضافی ال‌ای‌دی‌های پلیمری، ساخت نمایشگرهای قابل پرینت و نمایشگرهای انعطاف‌پذیر است.[۱۲][۱۳][۱۴] از OLEDها برای ساخت صفحه نمایش‌های دستگاه‌های قابل حمل از قبیل گوشی‌های همراه، دوربین‌های دیجیتال و MP3 پلیرها استفاده می‌شود و هم چنین در آینده ممکن است برای ساخت تلویزیون یا روشنایی ساختمان از آنها استفاده کرد.[۱۵][۱۶]

دیود نورگسیل آبیویرایش

ال‌ای‌دی آبی رنگ آخرین پیشرفت مورد نیاز (و هم چنین سخت‌ترین) برای ساخت ال‌ای‌دی سفید بود.[۱۷] به کمک ال‌ای‌دی سفید صفحه نمایش گوشی‌ها و رایانه‌ها و لامپ‌های کم مصرف و… شکل گرفتند. ساخت یک ال‌ای‌دی سفید از ال‌ای‌دی آبی بسیار ساده است. دانشمندان برای ساخت ال‌ای‌دی سفید از نور آبی برای تحریک یک ماده شیمیایی فلئورسان و ساخت نور سفید استفاده می‌کنند.[۱۷] در سال ۲۰۱۴ سه دانشمند ژاپنی به نام‌های ایسامو آکاساکی، هیروشی آمانو و شوجی ناکامورا به دلیل کارهایی که در اوایل دهه ۱۹۹۰ در ساخت گالیم نیترید با کیفیت و ساخت ال‌ای‌دی آبی انجام داده بودند موفق به دریافت جایزه نوبل فیزیک شدند.[۱۸]

دیود نورگسیل سفید (WLED)ویرایش

نوع سفید آن دیود نورگسیل سفید (به انگلیسی: White LED) (به اختصار دبلیو ال‌ای‌دی (به انگلیسی: WLED)) که در سال‌های اخیر تکمیل شده و به بهره‌برداری رسیده‌است، رفته رفته کاربردهای زیادی در شاخه‌های مختلف پیدا کرده‌است.[۱۹]

اندازه لامپ‌های LEDویرایش

لامپ ال ای دی در سایزهای مختلف موجود می‌باشد از ۲ تا ۸ میلی‌متر و از ۱ تا ۲۰ میلی‌آمپر است و بر اساس تراکم پانل لامپ، نیاز به خنک کردن پیدا می‌کنند. معمولاً از هیت سینک‌های آلومینیومی برای خنک کردن استفاده می‌شود. انواع حباب لامپ شامل گرد با رویه مسطح یا گرد، مستطیلی با با رویه مسطح یا مثلثی یا مربعی با رویه مسطح هستند. همچنین کپسول حباب می‌تواند شفاف یا رنگی باشد تا بتواند کنتراست بهتر یا زاویه دید مناسب‌تر ایجاد کرد.

محققان در دانشگاه واشینگتن نازکترین LED را ساخته‌اند که دوبعدی است و از مواد انعطاف‌پذیر ساخته شده‌است که در حد ۳ اتم ضخامت دارد که ۱۰۰۰۰ برابر کوچکتر از تار موی انسان است که علم را به سمت ساخت وسایل نوری عمومی و نانو لیزرهای کوچکتر با بهینه تر شدن نور-انرژی سوق می‌دهد.

سه نوع دسته‌بندی لامپ‌های LED وجود دارد:

خروجی کمویرایش

معمولاً حدود ۲ mA و 2V هستند که در حدود ۴ mW می‌شود.

خروجی استانداردویرایش

حدود ۲۰ mA با ولتاژهای:

قرمز، نارنجی، زرد و سبز پررنگ با ولتاژی حدود ۱٫۹–۲/۱ V

سبز کمرنگ و آبی با ولتاژ حدودی ۳–۳/۴ V

بنفش، صورتی و سفید با ولتاژ حدودی ۲٫۹–۴/۲ V

خروجی بالاویرایش

لامپ‌های با ۲۰ mA و حدود ۲–۵ V که بیشتر برای لامپ‌های خورشیدی مستقیم استفاده می‌شود.

دسته‌های لامپ LED پر قدرتویرایش

این دسته‌های پر قدرت می‌تواند شامل تعداد زیادی از لامپ‌های کم مصرف یا تعداد کمی از لامپ‌های پرمصرف باشند که معروف به قدرت بالا (HP-LEDs) یا خروجی بالا (HO-LEDs) می‌شون که می‌تواند تا هزاران لومن ایجاد کنند. خنک نگه‌داشتن این لامپ‌ها بسیار مهم است، زیرا داغ شدن باعث خرابی آن‌ها می‌شود.

انواعویرایش

 
ال‌ای‌دی‌ها در سایزها و شکل‌های متنوعی ساخته می‌شوند. در بیشتر موارد، اما نه همیشه، رنگ عدسی با نوری که ال‌ای‌دی منتشر می‌کند یکسان است. ال‌ای‌دی‌های مدرن و توان‌بالا، مانند آنهایی که برای روشن کردن یا بک‌لایتینگ استفاده می‌شود معمولاً در پکیج‌های «فناوری نصب سطحی» یا SMT یافت می‌شوند.

ال‌ای‌دی‌ها در پکیج‌های و برای کاربردهای مختلفی ساخته می‌شوند.

جستارهای وابستهویرایش

پانویسویرایش

  1. "مقایسهٔ ال‌ای‌دی و منابع نور سنتی". وزارت نیروی ایالات متحده. Retrieved 10 Mayٔ 2009.
  2. "جدول داده‌های ال‌ای‌دی‌های ریز نصب سطحی سری ۵۹۸" (PDF). دایالایت. Retrieved 10 Mayٔ 2009.
  3. اسلامی، خدادادی و حجرگشت، «لامپ‌های خاص»، روشنایی فنی و نقشه‌کشی رایانه، ۱۲۰.
  4. اسلامی، خدادادی و حجرگشت، «لامپ‌های خاص»، روشنایی فنی و نقشه‌کشی رایانه، ۱۲۰.
  5. اسلامی، خدادادی و حجرگشت، «لامپ‌های خاص»، روشنایی فنی و نقشه‌کشی رایانه، ۱۲۰.
  6. اسلامی، خدادادی و حجرگشت، «لامپ‌های خاص»، روشنایی فنی و نقشه‌کشی رایانه، ۱۲۰.
  7. اسلامی، خدادادی و حجرگشت، «لامپ‌های خاص»، روشنایی فنی و نقشه‌کشی رایانه، ۱۲۰.
  8. "انقلاب نورپردازی با ال‌ای‌دی". فوربز. Retrieved 10 Mayٔ 2009.
  9. "لپ‌تاپ‌های ال‌ای‌دی: نازکتر، سبکتر، پر عمرتر، بهتر". سی‌نت. Retrieved 10 Mayٔ 2009.
  10. اسلامی، خدادادی و حجرگشت، «لامپ‌های خاص»، روشنایی فنی و نقشه‌کشی رایانه، ۱۲۱ و ۱۲۲.
  11. Bardsley, J. N. (2004). "International OLED Technology Roadmap". IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 10 (1): 3–4. Bibcode:2004IJSTQ..10....3B. doi:10.1109/JSTQE.2004.824077.
  12. Hebner, T. R.; Wu, C. C.; Marcy, D.; Lu, M. H.; Sturm, J. C. (1998). "Ink-jet printing of doped polymers for organic light emitting devices". Applied Physics Letters. 72 (5): 519. Bibcode:1998ApPhL..72..519H. doi:10.1063/1.120807.
  13. Bharathan, J.; Yang, Y. (1998). "Polymer electroluminescent devices processed by inkjet printing: I. Polymer light-emitting logo". Applied Physics Letters. 72 (21): 2660. Bibcode:1998ApPhL..72.2660B. doi:10.1063/1.121090.
  14. Gustafsson, G.; Cao, Y.; Treacy, G. M.; Klavetter, F.; Colaneri, N.; Heeger, A. J. (1992). "Flexible light-emitting diodes made from soluble conducting polymers". Nature. 357 (6378): 477–479. Bibcode:1992Natur.357..477G. doi:10.1038/357477a0.
  15. Kho, Mu-Jeong; Javed, T.; Mark, R.; Maier, E.; David, C (March 4, 2008). Final Report: OLED Solid State Lighting. Kodak European Research. Cambridge Science Park, Cambridge, UK.
  16. Bardsley, J. N. (2004). "International OLED Technology Roadmap". IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 10 (1): 3–4. Bibcode:2004IJSTQ..10....3B. doi:10.1109/JSTQE.2004.824077.
  17. ۱۷٫۰ ۱۷٫۱ "Why A Blue LED Is Worth A Nobel Prize". Popular Science. Retrieved 2019-06-09.
  18. Overbye, Dennis (7 October 2014). "Nobel Prize in Physics". The New York Times.
  19. "ال‌ای‌دی‌های سفید چیستند؟". دیو ایروین هلیدی. Retrieved 10 Mayٔ 2009.

منابعویرایش

  • مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Light-emitting diode». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۱۰ مهٔ ۲۰۰۹.
  • اسلامی، محمدحسن؛ خدادادی، شهرام؛ حجرگشت، علیرضا (۱۳۹۰). روشنایی فنی و نقشه‌کشی رایانه. گویش نو. شابک ۹۷۸-۶۰۰-۸۴۵۰-۷۰-۲.

نگارخانهویرایش