لامپ LED چیست؟
LED مخفف کلمات Diode Light Emitted است که معنی دیود ساطع کننده نور را می دهد. دیودهای ساطع کننده نور در واقع جزء خانواده‌ دیودها هستند که دیودها نیز زیر گروه نیمه هادی ها به شمار می‌آیند. خاصیتی که LEDها را از سایر نیمه‌‌هادیها متمایز می‌کند این است که با گذر جریان از آنها مقداری انرژی به صورت نور ازآنها ساطع می‌شود. کارشناسان معتقدند که گازهای گلخانه ای که مهمترین عامل تولید آنها، لامپ‌های معمولی یا همان لامپ‌های رشته‌ای است باعث بروز این معضل شده است.
به همین دلیل بسیاری از کشورها، برنامه چند ساله ای را برای جایگزینی مدل های دیگر لامپ به جای لامپهای رشته ای تدوین کرده‌اند تا شاید بتوانند در دراز مدت استفاده از لامپهای رشته‌ ی و به تبع آن حرارت زمین را کاهش داده و کره زمین و ساکنانش را نجات دهند. به همین دلیل استفاده از لامپهای کم مصرف، فلورسنت و... مرسوم شد و برخی کشورها مردم را ملزم به استفاده از این لامپ‌ها کرده و حتی برنامه‌ریزی کردند تا در تولیدات خود در برخی محصولات از جمله تلویزیون از لامپهای LED که عمر بیشتری دارد و به حفظ محیط زیست کمک می‌کند استفاده کنند. در مقاله دیگری در سایت ایران کالا در این مورد بحث شده است که علاقمندان می توانند به این مقاله در مورد تلویزیون های با تکنولوژی ال ای دی مراجعه کنند. البته ذکر این نکته لازم است که استفاده از لامپ‌های LED در تولید تلویزیون محدودیت‌هایی دارد که یکی ازآنها محدودیت استفاده از این تکنولوژی در سایزهای پایین است.
اما به هر حال شرکت‌های تولیدی با درک خطر گرمای زمین، تلاش‌های بسیاری برای دفع این خطر کرده که یکی از این تلاش‌ها، کاهش استفاده از لامپ‌های رشته‌ای است.
LEDها تا اواخر دهه گذشته فقط می‌توانستند سه نور آبی، سبز و قرمز تولید کنند که این موضوع باعث کاربرد محدود آنها بود، اما این اواخر LEDهایی با رنگ آبی وارد بازار شده‌اند که می‌توانند نور سفید با هاله‌ای از رنگ آبی تولید کنند. به همین دلیل درآینده نزدیک می‌توان شاهد استفاده از این تکنولوژی در تولید تلویزیون و مانیتور بود.
کاربردهای LED
LEDها که از دهه‌های گذشته در الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گرفتند، عموما برای نمایش خاموش یا روشن بودن نمایشگرها در لوازم مولتی مدیا مورد استفاده قرار گرفتند. اما در‌حال‌حاضر LEDها به نحوی ساخته می‌شوند که نور را در جهت خاصی متمرکز می‌کنند و به صورت چیپ های کوچکی هستند که معمولا داخل یک شیشه گنبدی شکل قرار می‌گیرند و دارای سایز چوب کبریت هستند و به سختی می‌شکنند.
بزرگ‌ترین مشکل لامپ‌های LED رنگ آن‌ها بود. اما اکنون به آسانی با تغییر در ساختار فیزیکی و مواد تشکیل‌دهنده LED، نور در رنگ‌ها و شدت‌های مختلف و با طول موج مشخص با رنگ کاملا خالص تولید می‌شود. به عبارتی LEDها فاقد پرتوهای مادون قرمز و فرابنفشی هستند که سایر صنایع روشنایی ایجاد می‌کنند و LEDها به سلامت چشم و محیط آسیب نمی‌رسانند. LEDهای سفید قابلیت تولید همه رنگ را داشته و علاوه بر آن از انرژی بسیار کمی در مقایسه با سایر لامپ‌ها و LEDهای قدیمی، برای تولید روشنایی استفاده می‌کنند. به همین دلیل روز به روز استفاده از آنها بیشتر شده است. با توجه به مزایای استفاده از لامپ‌های LED پپش‌بینی می‌شود تا کمتر از 5 سال آینده شاهد تحولات عمده‌ای در عرصه محصولات روشنایی و حتی تصویری باشیم.
لامپ های LED همچنین شماره‌ ا را روی ساعت‌های دیجیتالی نشان می‌دهند، اطلاعات را از کنترل تلویزیون می‌فرستند و نور آنها نشان می‌دهد که چه زمانی تلویزیون روشن است. LEDها همچنین تصاویر را روی تلویزیون‌های پلاسما نشان می‌دهد و با توجه به مصرف پایین و شدت نور بسیار عالی در رنگهای مختلف در روشنایی و چراغ های خودرو کاربرد وسیعی دارند.
فانوس‌های LED نیز که در چراغ‌های راهنمایی به منظور صرفه‌جویی در مصرف برق و کاهش خطای دید رانندگان قرار گرفته یکی دیگر از کابردهای لامپ های LED است. لامپ های LED امروزه در لپ‌تاپ‌ها نیز به کار برده می‌شوند و باعث روشنایی و وضوح بیشتر تصویر می‌شوند.
منبع :
http://www.irankala.org/articles/c13/led_lamp.html

 

برای نمونه ما یک LED یک وات که 100 لومن نور میدهد(EDEW-KLC8-F1) و متعلق به شرکت EDISON است  را با یک لامپ 400 وات متال هالاید شرکت EYE Multi-Metal مقایسه میکنیم. Datasheet مربوط به این دو در لینکهای زیر موجود است.
http://www.eyelighting.com/ss/EQS-N-52-84-00018.pdf
http://www.edison-opto.com.tw/products_detail.asp?category=1&cno=116
مقدمه :
میدانیم که هر تکنولوژی جدید راه بسیار طولانی را پشت سر میگذارد تا به بلوغ کامل برسد. برای نمونه همه ما مانیتورهای CRT  را به خاطر داریم. این مانیتورها در سالهای آخر تولید به درجه کیفیت بسیار بالایی دست یافتند چه از لحاظ کیفیت تصویر و چه Response Time . میتوان گفت Response Time  در مورد مانیتورهای CRT به هیچ وجه معنی پیدا نمیکند (کمتر از 900 میکرو ثانیه ). اما مانیتورهای LCD پس از سالها تحقیق به مانیتورهایی با سرعت پاسخگویی حداکثر 2 میلی ثانیه (البته در مقیاس تجاری) دست پیدا کرده اند. و البته CRTها از لحاظ کنتراست نیز چندین برابر بهتر عمل میکردند. چرا که سالها از تولیدشان میگذرد و تحقیقات و زمان زیادی صرف تولید و عیب یابی آنها شده است و به عبارت دیگر تولید انبوه شده اند.ولی چرا این مانیتورها دیگر تولید نمیشوند و جای آنها را مانیتورهای LCD  گرفته اند؟ دلایل زیادی وجود دارد که همه ی ما تا حدی از آن متلعیم. مثلاً LCD ها به چشم آسیب نمی رسانند، مصرف برق کمتری دارند، سبکترند ، به فضای کمتری نیاز دارند و ...
دلایل بالا باعث شد که با وجود معایبی چون سرعت پاسخ و کیفیت تصویر کمتر و حتی قیمت بیشتر مانیتورهای LCD جای خود را در جهان باز کنند و همانطور که میدانیم دیگر تمامی تلوزیونها و مانیتورها از نوع CRT  تولید نمیشوند.


  مزایای لامپهای متال هالاید:


 مزایای لامپهای متال هالاید:
با مقدمه بالا به سراغ مزایای لامپهای متال هالاید می رویم.
یکی از مزایای لامپهای متال هالاید در مقایسه با لامپهای LED مقدار لومن تولیدی به ازای وات مصرفی است.در مقایسه ای که ما انجام دادیم لامپ 400 وات شرکت  EYE Multi-Metal که یک شرکت آمریکاییست را در نظر گرفتیم.این لامپ طبق DATASHEET موجود توانایی تولید  36000 لومن تا 38000 لومن را دارد.(البته لامپهای 400واتی جدیداً تولید شده اند که تا 50000 لومن را نیز تولید میکنند). یعنی 90 تا 95 لومن بر وات .برای آنکه محاسباتمان را راحتتر انجام دهیم اجازه دهید این عدد را 100 لومن در نظر بگیریم. این مقدار نور، کمی کمتر از مقدار نوری است که از لامپ LED مورد بحث ما بدست می آید.
تابع بعدی که می خواهیم آن را مورد بررسی قرار دهیم بحث قیمت برای تولید نور  100لومن است.قیمت LED نمونه ما 3000 تومان است.اگر بخواهیم پروژکتوری تولید کنیم که به اندازه ی یک متال هالاید 400 واتی به ما نور بدهد نیاز به 400 عدد LED و 2 عدد منبع تغذیه که هر کدام 200 وات را تامین کنند داریم.قیمت این منابع از نوع مرغوب 150000 تومان می باشد.(اجازه دهید که مبلغ فریم و هیت سینک را دیگر لحاظ نکنیم !).با همین چند عدد به اینجا میرسیم که یک پروژکتور LED که نوری معادل یک لامپ 400 واتی متال هالید داشته باشد حداقل یک و نیم ملیون تومان هزینه در بر خواهد داشت. به عبارتی دیگر به ازای تولید هر 100 لومن با LED باید 3750 تومان هزینه کرد.در عوض لامپهای متال هالاید 400واتی حداکثر به قیمت 100000تومان (به همراه فریم و ترانس) قابل تهیه هستند.با یک تقسیم ساده در میابیم که تنها 250 تومان بابت 100 لومنی که از متال هالاید دریافت میکنیم باید هزینه کنیم. یعنی یک پانزدهم LED .
 معایب لامپهای متال هالاید:
و اما مواردی که باعث شده لامپهای LED کم کم خود را وارد بازار کنند.
1- طول عمر
اولین و مهمترین پارامتر بحث طول عمر لامپهای متال هالاید است. بهترین و مرغوبترین نوع از این لامپها طول عمری کمتر از 20000 ساعت دارند.(بین 16000 تا 20000). ولی لامپهای LED طول عمری بین 50000 تا 60000 ساعت دارند. استفاده از LED به جای متال هالاید هزینه های تعمیر و نگهداری را حداقل یک سوم خواهد کرد.
 
2- Response Time
مورد بعدی بحث زمان پاسخگویی است. لامپهای LED به محض رسیدن ولتاژ به آنها روشن میشوند (کمتر از 20  میکرو ثانیه) ولی لامپهای متال هالاید زمانی بالغ بر 5 دقیقه لازم دارند تا به حداکثر نور خود برسند.یعنی لامپهای LED  پانزده ملیون بار سریعتر روشن میشوند.
لامپهای متال هالاید یک ایراد دیگر نیز دارند و آن این است که اگر شما این لامپها را به مدت بیش از 5 دقیقه روشن بگذارید این لامپها گرم میشوند. مشکل تنها گرم شدن نیست. اگر بعد از 5 دقیقه شما این لامپ را خاموش کنید دیگر نمیتوانید فوراً روشنش کنید. چرا که لامپ گرم شده و سنسور داخل لامپ به شما اجازه ی روشن کردن مجدد لامپ را تا زمانی که لامپ سرد نشده نمیدهد(حدود 3 دقیقه طول میکشد تا سنسور اجازه ی ورود ولتاژ را بدهد و تازه از اینجا به بعد4 تا 5 دقیقه طول خواهد کشید تا به حداکثر نور خود برسد).
 3- On/Off
طول عمرلامپهای LED به هیچ وجه تابعی از تعداد روشن و خاموش شدن نیست.میتوان لامپهای LED را ملیونها بار روشن و خاموش کرد. در واقع طول عمر LEDها تنها به مدت زمان روشن ماندن بستگی دارد.ولی لامپهای متال هالاید به هیچ وجه اینگونه نیستند و طول عمر آنها با روشن و خاموش شدن کم میشود.
 4- مصرف بالا و هزینه های جانبی
از آنجا که لامپهای متال هالاید نیاز به جریان بالایی دارند (خصوصاً لامپهای 400 وات به بالا) اگر سیم کشی جریان بالا، در ساختمان یا محل نصب این لامپها موجود نباشد، باید مجدداً سیم کشی نمود و این یعنی زمان و  هزینه ی بیشتر. ولی پروژکتورهای LED به دلیل کم مصرف بودن از همان سیم کشی موجود می تواند استفاده کند.
 5- تغییر رنگ
   
برای تغییر رنگ در لامپهای متال هالاید معمولاً از فیلترهای رنگی استفاده میکنند.  البته اکثر مواقع برای تولید یک رنگ خاص از یک فیلتر ثابت استفاده می شود و در برخی موارد دیگر از لامپهای متال هالایدی که زاتاً نور خاصی تولید میکنند استفاده میشود.اما اگر نور بخواهد متناوباً تغییر کند به این صورت عمل میشود که یک محور میچرخد و فیلتر رنگی مناسب را جلوی لامپ قرار میدهد.این کار معایب بسیاری را در بر دارد.مثلاً نمیتوان رنگ را به دلخواه تنظیم کرد مگر اینکه کنترلر موجود موقعیت محور را دقیقاً بتواند تنظیم کند.معمولاً محور با سرعت مشخصی می چرخد و رنگها به ترتیب عوض میشوند.این کار در پروژکتورهای وات بالا استفاده ی کمتری دارد و تقریباً استفاده از این روش (استفاده از فیلتر رنگی) برای تغییر رنگ منسوخ شده است.در عوض تغییر رنگ درلامپهای LED  به راحتی قابل انجام است.و نیاز به هیچ وسیله ی مکانیکی از قبیل فیلتر یا محور دوار ندارد. و میتوان رنگ را به دلخواه و به سهولت تغییر داد.
 6- تنظیم شدت نور
امکان تنظیم نور با لامپهای متال هالاید مطلقاً وجود ندارد.یعنی یک پروژکتور 400 واتی که 38000 لومن نور میدهد نمیتواند مثلاً 10000 لومن بدهد.ولی این کار در لامپهای LED با استفاده از تکنولوژی PWM یا Pulse Width Modulation که کنترل سطح ولتاژ به کمک تغییر پهنای پالس است و در اکثر میکروکنترلرها موجود است به راحتی امکانپذیر است.
 
7- تنظیم زاویه تابش
 نکته ی بعدی در رابطه با جهت دادن به نور است.نور لامپهای متال هالاید در تمامی جهات منتشر میشود. این نور به سختی قابل کنترل است و نمیتوان آن را به راحتی متمرکز کرد.برای مثال اگر بخواهیم یک دیوار را به کمک این پروژکتورها روشن کنیم باید از رفلکتور استفاده کنیم که خواه ناخواه مقدار زیادی نور را از دست میدهیم(بیش از ۵٠% نور از دست خواهد رفت).ولی لامپهای LED به دلیل موجود بودن لنزهایی با زوایای دلخواه نوری کاملاً قابل کنترل دارند.اگر بخواهیم به نور عمق بدهیم مثلاً دیوار بلندی را روشن کنیم می توانیم از لنزهای Narrow استفاده کنیم و بلعکس اگر بخواهیم مساحت زیادی را روشن کنیم از لنزهای Wide استفاده میکنیم.اما این کار با پروژکتورهای متال هالاید به سختی و با اتلاف نور امکان پذیر است.
 8- وات واقعی
وات واقعی که لامپهای متال هالاید مصرف میکنند معمولاً 150% مقدار نامی است.در آزمایشی که خودم شخصاً انجام دادم یک لامپ 400 واتی متال هالاید 2.7 آمپر مصرف داشت . یعنی لامپی که باید 400 وات مصرف داشته باشد زمانی که به حداکثر نوردهی میرسید 594 وات مصرف میکرد.
 9- جریان راه اندازی
همانطور که در بالا ذکر شد لامپهای متال هالاید 5 دقیقه زمان نیاز دارند تا به حداکثر نور خود برسند. در این مدت زمان برای یونیزه کردن گاز داخل لامپ نیاز به آمپر بیشتری است. در آزمایشی که انجام دادم در ابتدای روشن شدن لامپ 400 وات متال هالاید جریان مصرفی 5 آمپر بود. این جریان رفته رفته کاهش یافت و پس از 5 دقیقه به 2.7 آمپر رسید.به عبارت دیگر یک لامپ 400 واتی متال هالید در مدت زمان راه اندازی 1100 وات مصرف خواهد داشت.یعنی تقریباً 3 برابر واتی که باید مصرف کند.این عملکرد نیاز به تجهیزاتی 3 برابر قویتر را ایجاد میکند که متعاقباً هزینه های تابلوبرق وتجهیزات را بسیار زیاد خواهد کرد.
 10- کاهش نور با گذشت زمان
اگر به PDFی که زمیمه ی این مقاله شده نگاه کنید ملاحضه میکنید که شدت نور لامپهای متال هالاید با گذشت زمان به شدت کاهش میابد.(به نموداری که در سمت چپ و پایین صفحه اول آمده توجه شود) نموداری که با رنگ قرمز مشخص شده لامپهای جدید این شرکت هستند که افت نور کمتری دارند و نمودار سفید رنگ نوع قدیمی تر این لامپها هستند.همانطور که ملاحظه میکنید لامپی که قرار بوده 38000 لومن نور بدهد اگر 20000 ساعت کار کند و نسوزد نور آن به کمتر از 25000 لومن خواهد رسید.یعنی کاهش 35 درصدی نور در طول مدت کارکرد(در بهترین حالت ممکن و با مرغوبترین لامپ).لامپهای LED هم در طول مدت عمرشان کاهش نور خواهند داشت ولی کمتر از 20%.در شکل زیر که توسط شرکت فیلیپس ارائه شده نمودار کاهش شدت نور برخی از لامپهای متداول نمایش داده شده است:
 نمودار قرمز رنگ که مربوط به یک نوع لامپ LED است کاملاً نشان می دهد که کاهش شدت نور دهی این لامپها کمتر از 20% است.نمودار سبز رنگ شدت کاهش نور لامپهای 5 میل معمولی را نشان میدهد. و نمودار مشکی رنگ مربوط به لامپهای التهابی معمولی است.

نتیجه گیری:
لامپهای متال هالاید از لحاظ میزان نوری که تولید میکنند در مقایسه با لامپهای LED ارزانترند.و این تنها مزیت این لامپهاست. البته باید هزینه های جانبی از قبیل سیم کشی قوی ، تهویه مناسب و تجهیزات قویتر تابلو برق را نیز لحاظ نمود. شاید اگر کسی بخواهد محیطی به اندازه ی ورزشگاه آزادی را روشن کند، بهترین انتخاب همین لامپهای متال هالاید باشد.ولی اگر بخواهیم بقیه موارد را نیز لحاظ کنیم مطمئناً استفاده از لامپهای LED را موجهتر خواهیم دید.همانطور که بسیاری از شرکتها، اماکن ، هتلها ، شهرداری ها و... همه روزه در حال جایگزین کردن لامپهای متال هالاید با پروژکتورهای LED هستند.

 

منابع:
سایت های اینترنتی:
www.edison-opto.com.tw
www.osram-os.com
http://mahdielc.persianblog.ir/post/11