تنتج مصابيح LED بعض الحرارة، ولكنها أقل بكثير من المصابيح المتوهجة أو الهالوجين. وذلك لأن تقنية LED أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. يتم تحويل جزء أكبر من الطاقة الكهربائية إلى ضوء، بينما في المصابيح التقليدية، يتم فقدان كمية كبيرة من الطاقة على شكل حرارة.
ومع ذلك، ليس من الدقة القول أن مصابيح LED لا تنتج أي حرارة على الإطلاق. يتم توليد بعض الحرارة عند تقاطع LED (جزء من LED الذي ينبعث الضوء) ويجب إدارة هذه الحرارة لمنع LED من السمع، مما قد يؤدي إلى انخفاض في كل من ناتج الضوء ومتوسط العمر المتوقع.
ومع ذلك، عندما تلمس مصباح LED مضاء لفترة من الوقت، ستشعر بالبرودة أكثر من المصابيح التقليدية، لأن الحرارة يتم سحبها بكفاءة بعيدًا عن الجزء الباعث للضوء عن طريق المشتتات الحرارية الموجودة في قاعدة لمبة LED. إذا لم يتم تبديد الحرارة بشكل فعال، فيمكن تقليل عمر LED بشكل كبير. ولكن بشكل عام، يجب أن تكون درجة حرارة سطح LED المصممة بشكل صحيح آمنة للمس.
لماذا تسخن مصابيح LED؟
في حين أن مصابيح LED أكثر كفاءة بكثير من المصابيح المتوهجة أو مصابيح الهالوجين، إلا أنها ليست فعالة بنسبة 100٪، مما يعني أن جزءًا من الطاقة التي تستهلكها يتم تحويله إلى حرارة. يحدث هذا بسبب ظاهرة تعرف باسم "تسخين جول" أو التسخين المقاوم، حيث تولد المقاومة الموجودة في الدوائر الإلكترونية للـ LED حرارة مع مرور التيار.
الجزء الرئيسي من مصباح LED الذي ينبعث منه الضوء (الصمام الثنائي لأشباه الموصلات) صغير جدًا. عندما تمر الكهرباء عبر هذا الصمام الثنائي، يتم إطلاق الفوتونات، التي نراها كضوء. لكن خلال هذه العملية، لا تتحول كل الطاقة إلى ضوء؛ ويتحول بعضها حتما إلى حرارة. إذا لم تتم إدارة هذه الحرارة بشكل صحيح، فقد يؤدي ذلك إلى انخفاض أداء وطول عمر مصباح LED.
لإدارة هذه الحرارة، غالبًا ما يتم تصميم مصابيح LED مع أحواض حرارية، مما يساعد على سحب الحرارة بعيدًا عن الصمام الثنائي وتوزيعها في البيئة المحيطة. هذا هو السبب في أن تركيبات ومصابيح LED غالبًا ما تكون أكبر وأثقل من نظيراتها المتوهجة: فهي تحتاج إلى مساحة لمشتتات الحرارة هذه.
لذلك، باختصار، يمكن أن تصبح مصابيح LED ساخنة بسبب المقاومة الكهربائية في دوائرها وعدم الكفاءة في عملية انبعاث الضوء، لكنها عادةً ما تتعامل مع هذه الحرارة بشكل أكثر فعالية من الأنواع الأخرى من مصابيح الإضاءة. وهذا هو السبب أيضًا في أنها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، حيث يتم إهدار طاقة أقل على شكل حرارة.
هل المصابيح LED هي أفضل الأضواء؟
1. **كفاءة الطاقة:** تعمل مصابيح LED على تحويل نسبة أعلى بكثير من الطاقة الكهربائية إلى ضوء مقارنة بالمصابيح المتوهجة والهالوجين التقليدية، كما أنها أكثر كفاءة من مصابيح الفلورسنت المدمجة (CFLs). وهذا يجعل مصابيح LED خيار الإضاءة الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة متاحًا اعتبارًا من قطع معرفتي في سبتمبر 2021.
2. **طول العمر:** تتمتع مصابيح LED بعمر افتراضي أطول بكثير من أنواع المصابيح الأخرى. يمكن أن تدوم لعشرات الآلاف من الساعات، مقارنة بـ 1000 ساعة فقط للمصابيح المتوهجة وحوالي 10000 ساعة للمصابيح الفلورية المتضامة.
3. **صديقة للبيئة:** نظرًا لأنها تستهلك طاقة أقل وتتمتع بعمر افتراضي أطول، فإن مصابيح LED لها تأثير أقل على البيئة. علاوة على ذلك، وعلى عكس المصابيح الفلورية المتضامة، فهي لا تحتوي على الزئبق، وهو ضار بالبيئة.
4. **المتانة:** مصابيح LED هي مصابيح الحالة الصلبة. وهذا يعني أنها أكثر قوة ومقاومة للصدمات والاهتزازات من الأنواع الأخرى من الأضواء.
5. **نطاق الألوان والتحكم:** يمكن تصميم مصابيح LED لإصدار الضوء من أي لون دون استخدام مرشحات الألوان، كما أنها قابلة للتعتيم بسهولة.
6. **الإضاءة الفورية:** تضيء مصابيح LED على الفور ولا تحتاج إلى "الإحماء" مثل بعض أنواع المصابيح الأخرى.
ومع ذلك، هناك أيضًا بعض الجوانب السلبية لمصابيح LED:
1. **التكلفة:** يمكن أن تكون تكلفة مصابيح LED أعلى من تكلفة الأنواع الأخرى من المصابيح. ومع ذلك، فإن عمرها الطويل وكفاءتها في استخدام الطاقة يمكن أن تعوض هذه التكلفة الأولية بمرور الوقت.
2. **إدارة الحرارة:** تولد مصابيح LED حرارة تحتاج إلى إدارتها بشكل فعال. يمكن أن تعاني مصابيح LED ذات التصميم السيئ من انخفاض العمر والأداء بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
3. **تجسيد الألوان:** على الرغم من أن هذا قد تحسن بشكل ملحوظ، إلا أن بعض الأشخاص ما زالوا يشعرون أن مؤشر تجسيد اللون (CRI) الخاص بمصابيح LED، والذي يقيس دقة الألوان، ليس جيدًا مثل بعض المصابيح المتوهجة.
بشكل عام، بالنسبة للعديد من الاستخدامات، توفر مصابيح LED أفضل مزيج من كفاءة الطاقة وطول العمر وتعدد الاستخدامات. ولكن لا تزال هناك حالات يمكن فيها تفضيل أنواع أخرى من الإضاءة، اعتمادًا على المتطلبات المحددة.
يمكن أن تكون الحرارة المنخفضة LED مسرحًا لتطبيق LED
1. **المعارض الفنية والمتاحف:** الحرارة المنخفضة وانبعاثات الأشعة فوق البنفسجية لمصابيح LED تجعلها مثالية لإضاءة الأعمال الفنية والتحف الحساسة، والتي يمكن أن تتضرر بسبب الحرارة والأشعة فوق البنفسجية التي تنتجها أنواع أخرى من الأضواء.
2. **إضاءة المهام القريبة:** تُستخدم مصابيح LED في إضاءة المهام للمكاتب، ومصابيح القراءة، وإضاءة الخزانات في المطابخ، وفي الأماكن المماثلة الأخرى حيث تكون تجهيزات الإضاءة قريبة من المستخدم. إن إنتاج الحرارة المنخفضة يجعلها أكثر أمانًا للاستخدام في هذه الحالات.
3. **إضاءة التبريد:** تُستخدم مصابيح LED في علب العرض المبردة والمجمدات لأنها تنتج حرارة قليلة ولن تساهم في تدفئة البيئة التي يجب أن تبقى باردة.
4. **البستنة وإضاءة أحواض السمك:** في البستنة، بما في ذلك زراعة النباتات الداخلية وأحواض السمك، يمكن أن توفر إضاءة LED ضوءًا عالي الكثافة بدون الحرارة التي قد تضر النباتات أو الحياة البحرية.
5. **الإلكترونيات وأجهزة الكمبيوتر:** تُستخدم مصابيح LED في مجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية بما في ذلك شاشات الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون وأضواء المؤشر على الأجهزة والأجهزة المختلفة. يعد إنتاج الحرارة المنخفض مفيدًا في هذه التطبيقات، حيث يمكن للحرارة الزائدة أن تلحق الضرر بالمكونات الإلكترونية.
6. **إضاءة السيارات:** في المركبات، تُستخدم مصابيح LED للمصابيح الأمامية والمصابيح الداخلية وأضواء لوحة القيادة. إن إنتاجها الحراري المنخفض، وكفاءة الطاقة، والعمر الطويل يجعلها مثالية لهذه التطبيقات.
تمثل الأمثلة المذكورة أعلاه عددًا قليلاً فقط من التطبيقات العديدة لمصابيح LED التي أصبحت ممكنة أو معززة من خلال مخرجاتها الحرارية المنخفضة. يمكن أن تؤدي درجة الحرارة المنخفضة لمصابيح LED إلى زيادة السلامة وكفاءة الطاقة وحماية المواد أو البيئات الحساسة للحرارة.
خاتمة
في منشور المدونة هذا، سوف نتعمق في العالم الرائع لمصابيح LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء). سنناقش ماهية مصابيح LED وكيفية عملها ولماذا تولد حرارة أقل من حلول الإضاءة التقليدية. سوف نستكشف ما إذا كانت مصابيح LED هي الخيار الأفضل لتلبية احتياجات الإضاءة المختلفة، مع النظر في مزاياها وعيوبها المحتملة. وأخيرًا، سنقوم بفحص العديد من التطبيقات حيث يكون إنتاج الحرارة المنخفضة لمصابيح LED بمثابة فائدة كبيرة، مما يسلط الضوء على التنوع المثير للإعجاب لهذه المصابيح الموفرة للطاقة. انضم إلينا ونحن نلقي الضوء على سبب كون إضاءة LED خيارًا شائعًا بشكل متزايد للعديد من احتياجات الإضاءة.