آموزش کاربردی و صفر تا صد مشخصات انواع LED

پیش گفتار

---

چرا باید درباره انواع LED بیشتر بدانیم؟

هر دو دسته فروشندگان و خریدان انواع LED اگر اطلاعات کامل و درست درباره این محصول داشته باشند به نتیجه بهتری در فروش یا خرید دست خواهند یافت. هدف ما از نگارش این مقاله بهینه سازی و افزایش اطلاعات شما است.

حتماً شما هم هنگام برخورد با برخی از چراغ‌ها و مشاهده بسته بندی آن‌ها، با اصطلاحات و عبارات خاصی مواجه شده‌اید که شاید کمی برایتان ناآشنا بوده است. اکنون ما در این مطلب آموزشی قصد داریم این عبارات را با هم، یک به یک مرور کنیم تا با معنا و مفهوم علمی آن‌ها بیشتر آشنا شوید.

برای شروع، با رایج‌ترین تکنولوژی روشنایی دنیا یعنی تکنولوژی LED کاملا آشنا شده و بعد به توضیح مشخصه‌ها و ویژگی‌های خاص آن می‌پردازیم.

LED چیست؟

LED مخفف واژه‌های Diode Light Emitted یا دیود ساطع کننده نور است.

دیودهای ساطع‌ کننده نور در اصل جزء خانواده‌ دیودها هستند که زیر گروه نیمه هادی‌ها قرار می‌گیرند.
خاصیتی که LED ها را از سایر نیمه‌‌ هادی‌‌ها متمایز می‌کند این است که با گذر جریان از آنها مقداری انرژی به صورت نور ساطع می‌شود.
LED ها تا اواخر دهه گذشته فقط می‌توانستند سه نور آبی، سبز و قرمز تولید کنند. این موضوع موجب کاربرد محدود آنها بود. اما امروز با رنگ‌های متنوعی از جمله فرابنفش، بنفش، آبی، آبی سبز، سبز، سبز زرد، زرد، نارنجی، قرمز، قرمز تیره، مادون قرمز و سفید (خنک، گرم، طبیعی و …) در بازار وجود دارند. همین امر باعث کاربرد فراوان آنها در نورپردازی مدرن شده است.

انواع led

پاور (Power LED)

مزایای پاور ال ای دی:

• نور بسیار بالا
• مونتاژ آسان با وجود پایه‌های نصب سطحی(SMD)
• حجم کم
• ولتاژ راه اندازی به مراتب پایین
• قیمت مناسب
• قابلیت مونتاژ با دستگاه Pick & Place و Oven (در برخی از ال ای دی‌ها)

معایب پاور ال ای دی:

از معایب این دسته از ال ای دی‌ها می‌توان به تولید حرارت بالا اشاره کرد که این موضوع نیازمند استفاده از Heat Sink یا خنک کننده است. خنک کننده در انواع مختلف برای مصارف گوناگون در بازار موجود است.

نکته بعدی که حتما باید در راه اندازی ال ای دی‌های پاور دقت کرد. استفاده از درایورهای ال ای دی جریان ثابت است. جریان ال ای دی جزو مهمترین پارامترهای آن است که باید به آن دقت کرد. چرا که جریان با نور و حرارت تولیدی رابطه مستقیم دارد لذا با کنترل درست جریان می‌توانید به نور مناسب و حرارت کنترل شده دست یابید.

دی آی پی (DIP LED)

DIP مخفف چیست؟

واژه DIP مخفف تکنولوژی dual in-line package است. این تکنولوژی مربوط به ساخت قطعات الکترونیکی است که دو ردیف پایه برای هر قطعه درنظر گرفته می‌شود. این پایه‌ها از درون بورد PCB عبور کرده و لحیم می‌شوند.

امروزه کمتر از این نوع ال ای دی‌ها در صنعت نورپردازی و روشنایی استفاده می‌شود. زیرا این ال ای دی‌ها نسبت به مدل‌های پاور ال ای دی Power LED، اس ام دی SMD و سی او بی COB بازده کمتر، افت نور بیشتر و نمود رنگ CRI کمتری دارند. هر چند که در برخی موارد هنوز از این تکنولوژی استفاده می‌شود.

چرا نور ال ای دی DIP افت می‌کند؟

علت اصلی کاهش نور این ال ای دی LED‌ ها وجود ساختار پلاستیکی عایق در اطراف ال ای دی DIP LED است که مانع از خروج گرمای تولید شده توسط چیپ ال ای دی LED Chip شده و دما را افزایش می‌دهد. این موضوع در طولانی مدت سبب کاهش نور می‌گردد.

در هر حال توصیه می‌شود چنانچه ناچار به استفاده از این نوع ال ای دی‌ها برای مصارف روشنایی و نورپردازی هستید، از مارک‌های معتبر استفاده نمایید. دقت کنید در انواع توان بالاتر پایه‌های ال ای دی در قسمت خروجی، دارای زائده هیت سینک Heat Sink مانندی برای انتقال دما باشند. همچنین در قسمت مسی بورد PCB زوائدی برای انتقال دما در نظر بگیرید و این بورد را در فضای غیر بسته استفاده کنید تا هوا تا حد ممکن با آن در تماس باشد.

اس ام دی (SMD LED)

مزایای استفاده از SMD در چراغ‌های روشنایی

همان طور که گفتیم، مشکل اصلی ال ای دی‌های DIP عدم امکان استفاده از هیت سینک‌های خارجی است. برای رفع این مشکل و در نتیجه امکان بالا بردن توان و طول عمر ال ای دی LED‌ ها و همچنین بهبود کیفیت لحیم کاری، تولید کنندگان به تولید SMD روی آوردند. این LED‌ ها دارای دو یا چند پایه برای لحیم کاری به اضافه یک پد مخصوص برای انتقال حرارت هستند. معمولا جنس این پد از جنس مس با کیفیت است. ال ای دی‌هایی که فاقد مس مرغوب یا فلزات مناسب‌تر هستند در انتقال حرارت به مشکل بر خواهند خورد و طول عمر آنها کاهش خواهد یافت.

نکاتی درباره SMD

همان طور که گفتیم در چیپ‌های اس ام دی از سیم طلا Golden Wire استفاده می‌شود. یکی از راه‌های تشخیص اس ام دی SMDها از سی او بی COBها همین است. چرا که سی او بی COBها به جای سیم‌های طلا از بوردهایی برای برقراری اتصالات بهره می‌برند.

سی او بی (COB LED)

مزایای مهم COB

همانطور که می‌دانید ال ای دی‌ها به عنوان یک محصول فناوری جدید دارای بازده نوری خوب و طول عمر فوق العاده هستند.  مشکل اصلی انواع led این است که در سایز کوچکی نور فوق العاده زیادی از خود منتشر می‌کنند. این باعث می‌شود که نور این آنها به نسبت منابع نوری گذشته همچون لامپ‌های فلورسنت، دارای درخشندگی بیشتری باشد. این باعث آزار بصری مخاطب می‌گردد. یک راه حل، قرار دادن ال ای دی درون یک پوشش پخش کننده نور است. ولی این پوشش باعث هدر رفت نور می‌شود.

لامپ‌های COB این مشکلات را ندارند. به این صورت که خود منبع نور در مساحت بیشتری نور تولید می‌کند و این باعث خیرگی کمتری نسبت به منابع ال ای دی دیگر می‌شود. در عین حال نیازی به پوشش خارجی نیز ندارد و این باعث جلوگیری از هدررفت نور می‌شود.

SMD یا COB کدام بهتر است؟

باید گفت که تولید کنندگان ال ای دی می‌توانند در سایز‌های کوچک، نوری با بازده بیشتر تولید کنند. مثلا در بهترین حالت یک منبع نور کوچک ال ای دی می‌تواند تا 249  لومن به ازای هر وات تولید کند (به ازای 20 میلی آمپر جریان). این در حالی است که یک منبع نور ال ای دی بزرگ‌تر نهایتا تا 161 لومن بر وات قادر به تولید نور است(به ازای 350 میلی آمپر جریان). این کاهش بازده نور به علت سایز بزرگ‌تر و جریان کشی بیشتر است. با این شرایط لامپ‌های COB می‌توانند مجموعه ای از لامپ‌های ال ای دی کوچک‌تر باشند و این یعنی بازده نور بیشتر نسبت به منابع مشابه SMD.

• ام سی او بی(Mcob LED)

مزایای لامپ MCOB

از مزایای لامپ‌های سی او بی COB گفته بودیم. لامپ‌های MCOB کم و بیش دارای مشخصات مشابه هستند. به جز این که در توان‌های پایین بهتر عمل می‌کنند و از بازده نوری بیشتری نسبت به لامپ‌های سی او بی برخوردار هستند. البته باید گفت این لامپ‌ها به دلیل مساحت زیاد برای استفاده در سیستم‌های نور اسپات Spotlight و حتی نور‌های ریزشی Floodlight که در نورپردازی فضای داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرند مناسب نیستند. لامپ‌های ام سی او بی MCOB بیشتر در لامپ‌های کوچک همچون لامپ‌های A19 مورد استفاده قرار می‌گیرند. باید منتظر باشید در آینده اکثر این لامپ‌ها از جنس ام سی او بی MCOB ساخته شوند.

شرح اصطلاحات فنی با مثال لامپ

بخش 1: لومن یا وات؟!

در قسمت 1 تصویر جدولی را می‌بینید که نشان دهنده دو عدد وات و لومن است. اما این دو به چه معنا هستند؟

لومن(Lumen) یا شار نوری چیست؟

اغلب ما عادت داریم به هنگام خرید لامپ برای پیش بینی میزان روشنایی آن در مورد میزان وات آن سوال کنیم. این امر (البته تا حدودی!) در رابطه با لامپ‌های رشته‌ای قدیمی درست بود و رابطه معناداری بین وات و میزان نوردهی آنها وجود داشت. اما در رابطه با انواع led موضوع متفاوت است.

به طور کلی وات بیانگر میزان انرژی مصرفی توسط یک لامپ است و نه شدت روشنایی آن! واحد اندازه گیری قدرت روشنایی یک چراغ “لومن” (Luminous Flux) است. در واقع لومِن واحد اندازه‌گیری شارژ نوری است و مقدار نوری است که از یک چشمه نور در هر ثانیه خارج می‌شود و یا توسط یک جسم در یک ثانیه دریافت می‌شود. به زبان ساده‌تر هرچه مقدار آن بیشتر باشد قدرت روشنایی لامپ بالاتر خواهد بود.

بنابراین بهترین معیار برای اندازه گیری روشنایی یک چراغ لومن است نه وات!

• ترفند:

 بیش‌تر بدانید!

ممکن است در رابطه با مبحث اندازه گیری میزان روشنایی، به کلمه” لوکس” هم برخورده باشید.

واحد استاندارد جهانی شدت روشنایی Lux یا FC است.

1  لوکس معادل چیست؟

تجربی:  1 لوکس، برابر با شدت روشنایی حاصل از یک شمع در فاصله یک متر است.

علمی:  1 لوکس برابر یک لومن نور تابیده شده از فاصله‌ی یک متری به سطحی با مساحت یک متر مربع است، یعنی: 1 لوکس = یک لومن در هر متر مربع است.

اگر فرضاً ۲۰۰۰ لومن نور بر روی یک متر مربع تابیده شود شدت روشنایی ۲۰۰۰ لوکس بدست می‌دهد. و اگر همان ۲۰۰۰ لومن بر روی ۱۰ متر مربع تابانده شود این شدت برابر ۲۰۰ لوکس خواهد شد.

* نور ماه کامل نیز در آسمان صاف تقریباً معادل یک لوکس است. این واحد در کشور ما واحد استاندارد اندازه گیری روشنایی محیط است.

بخش 2: نور گرم یا خنک؟!

CCT یا دمای رنگ نور

بخش3: لیست مشخصات

شار نوری یا لومن:

که پیش از این مفصل به توضیح آن پرداختیم.

زاویه تابش یا Beam Angle (بر حسب درجه):

طول عمر(Life):

ولتاژ(V):

این عدد همان ولتاژی است که لامپ با آن روشن می‌شود. با توجه به نوسانات برق، معمولا دستگاه‌ها و تجهیزات برقی را به صورتی می‌سازند که با یک محدوده ولتاژ بتواند کار کند. کمترین محدوده این ولتاژها معمولا 220 تا 240 ولت است. اما در میان لامپ‌های مختلف می‌توان لامپ‌هایی را هم یافت که محدوده ولتاژ آنها بین 100 تا 125 ولت است.

جریان(mA):

حداقل جریان برقی که لامپ برای روشن شدن باید دریافت کند که بر حسب آمپر(A) یا میلی آمپر(mA) درج می‌گردد.

نکته!

اگر ما یک وسیله برقی داشته باشیم که با ولتاژ ۱۱۰ ولت کار می‌کند و به اشتباه آن را به ولتاژ ۲۲۰ ولت وصل کنیم. مطمئنا آن وسیله آسیب می‌بیند. ولی در مورد جریان این طور نیست. یعنی اگر ما یک وسیله داشته باشیم که ۲ آمپر جریان مصرف می‌کند، در صورتی که آن را به یک منبع تغذیه ۳ آمپر وصل کنیم، آن دستگاه فقط به اندازه آن ۲ آمپری که نیاز دارد از منبع تغذیه برمی‌دارد و آسیبی به مدار آن وارد نمی‌شود.

انواع سرپیچ لامپ

سایز سرپیچ لامپ‌ها 6 دسته معروف دارد:

سرپیچ E14 یا SES

به سرپیچ شمعی معروف است و بیشتر در لوسترها و انواع آباژور و استند به کار می‌رود. قطر این سرپیچ‌ها 14 میلی متر است.

سرپیچ E27 یا ES

به سرپیچ معمولی معروف است و بیشترین مورد مصرف را در میان لامپ‌ها دارد. قطر این سرپیچ‌ها 27 میلیمتر است.

سرپیچ E40

به سرپیچ صنعتی معروف است و برای لامپ‌های وات بالا، در صنایع و کارخانجات استفاده می‌شود. قطر این سرپیچ‌ها 40 میلی متر است.

سرپیچ سوزنی یا MR16 یا GU5.3

قبل از ساخته شدن پایه  GU10، تنها پایه موجود برای استفاده از لامپ هالوژن برای روشنایی، استفاده کردن از پایه MR16 بود که چون لامپ‌ها با ولتاژ 12 ولت ac کار می‌کردند، نیاز به یک ترانس هم بود. این مدل پایه لامپ دارای دو پین باریک است که فاصله بین آنها 5.3 میلیمتر است.

سرپیچ استارتی یا GU10

این پایه در ابتدا برای لامپ هالوژن طراحی شد. اما امروزه پرکاربردترین پایه برای انواع لامپ LED است. این پایه دارای دو پین است که در هنگام نصب با گرداندن لامپ در سرپیچ خود جا می‌رود و اتصال برقرار می‌شود. علت نامگذاری این پایه به GU10 این است که بین مرکز دو پین فاصله 10 میلیمتری وجود دارد.

مزایای سرپیچ GU10

1. سهولت استفاده و بهره‌برداری نسبت به سوکت‌های سوزنی 3
2. ایمنی مطلوب به سبب افزایش فاصله بین پایه‌ها
3. دارای مکانیزم قفل‌شوندگی لامپ در سوکت
4. دوام و طول عمر بالاتر اتصال‌های سوکت GU10 نسبت به سوکت GU5.3
5. منطبق بر استانداردهای ملی و بین‌المللی و بهترین انتخاب برای لامپ‌های هالوژنی LED با ولتاژ 230 ولت برق شهر

سرپیچ B22 یا BC

لامپ‌های ال ای دی با سرپیچ‌های موجود کاملا سازگارند.

– سرپیچ معمولی (E27) برای ال ای دی‌های حبابی تا ۵۰ وات.
– ال ای دی‌های وات بالا سرپیچ بزرگ (E40).
– برای لوستر،ال ای دی‌های اشکی با سرپیچ شمعی (E14).
– ال ای دی‌های هالوژن SMD و COB سرپیچ استارتی یا سوزنی( MR16یا  GU10).

ضریب تشخیص رنگ(CRI):

• فرکانس (Frequency):

در تمامی دستگاه‌های برقی معمولا با شاخصی به اسم فرکانس برخورد می‌کنیم. به طور کلی منظور از فرکانس تعداد دفعاتی است که جریان برق در ثانیه کل مدار را طی می‌کند. واحد آن نیز هرتز است. اگر جریان برق یک بار مدار را طی کند، فرکانس آن 1 هرتز خواهد بود. مثلا در صورتی که 60 هرتز باشد، 60 بار در ثانیه مدار را طی می‌کند.

ابزارهای برقی علاوه بر اینکه در یک ولتاژ مشخص کار می‌کنند (120 یا 240 ولت)، در یک محدوده فرکانس مشخص نیز کار می‌کنند. اغلب ابزارهای برقی در فرکانس 50 هرتز کار می‌کنند. در کشور ایران نیز برق شهری فرکانس 50 هرتز دارد.

• کد فوتومتری:

1. شاخص نمود رنگ (CRI).
2. دمای رنگ (CCT).
3. مختصات كروماتیسیتی اوليه در محدوده بیضی 3 پله‌ای مک آدام
4. مختصات كروماتیسیتی حین بهره برداری (پس ازگذشت 25 % از طول عمر اسمی آن یا حداكثر تا 6000 ساعت) در محدوده بیضی 5 پله‌ای مک آدام.
5. گروه حفظ شار نوری در 25 %طول عمر اسمی (حداكثر 6000 ساعت).

درصد خرابی (Percentage of failure):

سازنده باید این مشخصه لامپ‌های LED با کلاهک  GU5 ،GU10 ،E14 و E27 را از طريق بروشور، برگه مشخصات فنی و يا وب سايت اظهار نماید. از آنجا كه طول عمر واقعی لامپ LED به شدت به دمای محیط کارکرد آن وابسته است سازنده با توجه حداکثر دمای کارکرد اظهار شده در اعلام این مشخصه باید دقت نماید.

اين مقدار به این مفهوم است كه پس از كاركرد در حداكثر دمای درج شده و به مدت زمان اظهار شده، شار نوری یک مجموعه n عددی از لامپ‌های LED با کلاهک GU5، GU10 ،E14 و E27 به 70‌٪ شار نوری اولیه خود می‌رسد. فقط 50٪ از لامپ‌های LED با کلاهک GU5، E27 و E14، می‌سوزد.

به زبان ساده‌تر، L70 طول مدتی است که نور لامپ از ۱۰۰ درصد به ۷۰درصد برسد. کم نور شدن یا چشمک زدن زودهنگام لامپ‌ها بدلیل مرغوب نبودن چیپ استفاده شده در لامپ است. و اغلب در لامپ‌های بی‌کیفیت رخ می‌دهد.

یادآوری: حفظ شار نوری لامپ LED در صورتیكه شامل بيش از يك LED باشد، تحت تأثیر كاهش شار خروجی LED ها و یا تركیبی از كاهش شار خروجی آنها با  LED های معیوب است.

دمای بهینه کارکرد لامپ:

حداقل گستره دمای كاركرد انواع لامپ LED با کلاهک  GU5 ،GU10 ،E14  و E27 از 20- تا 40 درجه سلسیوس است. این بدان معنی است که لامپ‌های فوق در بازه دمای ذکر شده بیشترین طول عمر و بهترین کارایی را خواهند داشت. سازنده بايد اين محدوده دما را از طريق بروشور، برگه مشخصات فنی و يا وب سایت اظهار نماید.

بخش 4: برچسب مصرف انرژی:

لامپ‌ها هم به مانند دیگر وسایل برقی دارای برچسب انرژی هستند. هنگامی که برای خرید لوازم برقی منزل‌مان به فروشگاه‌ها می‌رویم روی جعبه لامپ و چراغ برخی از آنها نوشته شده “سازگار با محیط زیست”. برچسب‌های رنگی یا همان برچسب‌های انرژی به ما کمک می‌کند تا برای خانه یا محل کار خود وسیله‌ای را خریداری کنیم که هم برای ما سودمند باشد و هم برای محیط زیست‌مان. این برچسب باید موارد زیر را شامل شود:

• رتبه بندی از سبز تا قرمز: هرچه رتبه درج شده سبزتر باشد محصول کارآمدتر است و مصرف بهینه‌تری دارد. (A to E)

• مقدار توان نور: که بر حسب وات مصرفی بیان می‌شود. (w)

• میزان مصرف برق: که معمولا بر حسب کیلووات ساعت درج می‌گردد. (kw/h)

• طول عمر مفید لامپ: که بر حسب ساعت لحاظ می‌گردد. (h)

اکنون با استفاده از مطالبی که در این بحث مطرح شد، می‌توانید با دید روشن‌تری نسبت به تکنولوژی LED، انواع led و کاربردهای آن در صنعت و منازل بنگرید. امیدواریم که این مقاله مورد پسند شما واقع شده باشد. مثل همیشه منتظر شنیدن نظرات، انتقادات و پیشنهادهای شما هستیم. ضمناً فراموش نکنید که بازار LED‌ ها همانند بازار دیگر کالاها پر از انواع مختلف با کیفیت‌های گوناگون است. پس حتما برای تهیه یک چراغ ال ای دی مناسب و باکیفیت، به خوبی درباره مشخصات فنی آن تحقیق کنید. یکی از راه‌های تشخیص این موضوع می‌تواند ضمانت نامه فروشنده این محصولات به خریداران باشد که تا حد زیادی تایید کننده کیفیت کالا است. برای کسب اطلاعات و راهنمایی‌های بیشتر با کارشناسان نوران تماس باشید.

---

از محصولات روشنایی نوران بازدید کنید.