كيف تعمل أضواء الشريط LED؟

تُعرف مصابيح الشريط LED بشكل أفضل ببنيتها المسطحة وإخراج الإضاءة الحديث. ولكن هل فكرت يومًا في كيفية عمل تركيبات الإضاءة الرفيعة هذه؟ 

تحتوي مصابيح الشريط LED على العديد من شرائح LED مرتبة في جميع أنحاء لوحة الدائرة. عندما يمر التيار الكهربائي عبر شرائح LED، فإنها تنتج الطاقة على شكل ضوء من خلال عملية التألق الكهربائي. يرتبط الكثير من العلوم بلون الأضواء المنبعثة. بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من العوامل مثل الجهد الكهربي، وجودة رقاقة LED، وتدفق التيار، وما إلى ذلك، تؤثر على مخرجات الضوء النهائية. 

لذا، اربط حزام الأمان الخاص بك للغوص في عالم العلوم واستكشاف كيفية عمل أضواء الشريط LED- 

ما هو شريط ضوء LED؟

مصابيح الشريط LED عبارة عن لوحات دوائر مطبوعة مرنة مملوءة بثنائيات باعثة للضوء. تحتوي على هياكل على شكل حبل أو شريط يمكن تركيبها على أي منطقة - السقف أو الجدران أو الزوايا أو المساحات الضيقة. الميزة الأكثر بروزًا لشرائط LED هي أنه يمكنك قصها بالطول المطلوب. علاوة على ذلك، فهي تتمتع بميزات متقدمة تفتقر إليها مصابيح LED العادية. 

التصميم النحيف لمصابيح الشريط LED يجعلها مناسبة للإضاءة الداخلية والخارجية. هذه الأضواء متوفرة في أشكال مختلفة من الألوان. يمكنك أيضًا التحكم بشكل أكبر في الأضواء من خلال دمجها بجهاز التحكم عن بعد. 

مكونات شريط LED 

يتضمن المكون الأساسي لشرائط LED ما يلي: 

1. رقائق الصمام: رقائق LED هي المكون الباعث للضوء لشرائط LED. يتم ترتيبها في جميع أنحاء شرائط LED. تنبعث رقائق LED هذه من الضوء عند تمرير الكهرباء عبر الشريط. يعتمد لون الضوء المنبعث على لون شريحة LED. تحتوي شرائط LED أحادية اللون على شريحة لون واحدة فقط، بينما تحتوي شرائط RGB LED على شرائح LED باللون الأحمر والأخضر والأزرق. تعتمد جودة شريط LED بشكل كبير على الرقاقة الخاصة به. تحقق من هذه المقالة للتعرف على أفضل الشركات المصنعة لشرائح LED- قائمة أشهر الشركات المصنعة لشرائح LED (2023). 
   

2. لوحة دائرة كهربائية: يحتوي شريط LED على لوحة دائرة مطبوعة تعمل كجسم هيكلي للتركيب. هذا يحدد شكل الحبل لشريط LED. يتم ترتيب رقائق LED والمكونات الأخرى داخل هذه اللوحة. لمعرفة المزيد عن FPCB، تحقق من هذا – كل ما يجب أن تعرفه عن FPCB.
   

3. السائق: منخفض أو شرائط LED ذات الجهد المستمر تتطلب سائق لتنظيم إمدادات التيار والجهد. إنه يضمن توفير الطاقة المناسبة لشرائط LED للحصول على الأداء الأمثل. ومع ذلك، فإن شرائط LED ذات الجهد العالي لا تحتاج إلى سائق. لمعرفة المزيد عن برنامج تشغيل LED، تحقق من هذا دليل كامل لسائقي LED.
   

4. المراقب: A مراقب يستخدم لضبط سطوع ولون شريط LED. يمكن أن تكون من أنواع مختلفة: وحدة تحكم IR، وحدة تحكم Bluetooth/Wi-Fi، وحدة تحكم DMX LED، وحدة تحكم Zigbee، إلخ. لمعرفة المزيد حول وحدات تحكم شريط LED، تحقق من هذا- وحدة تحكم LED: دليل شامل.
   

5. المقاومات: يتم دمج المقاومات في دائرة شرائط LED للحد من تدفق التيار. يمنع الشرائط من فيضان التيار بسبب الجهد الزائد، مما قد يؤدي إلى تلف التركيب. 
   

6. نقاط القطع والموصلات: يتم تمييز العلامة المنقطة النحاسية (عادةً ثلاث نقاط) الموجودة في PCB لشرائط LED كنقاط قطع وموصلات. تشير هذه النقاط إلى علامة القطع حيث يمكنك قطع الشريط بأمان دون الإضرار بدائرته. مرة أخرى، يمكنك توصيل القطع المقطوعة أو شريط آخر بالنقاط إذا كنت ترغب في ذلك. لمعرفة المزيد حول نقاط القطع والموصلات، تحقق من هذا- هل يمكنك قطع أضواء شريط LED وكيفية التوصيل: الدليل الكامل.
   

7. التغليف: يحمي تغليف شريط LED شرائح LED والمكونات الأخرى الموجودة على لوحة الدائرة من الدخول. عادة ما يكون هذا مصنوعًا من طبقة إيبوكسي أو سيليكون تمنع الاتصال المباشر لمصابيح LED بالماء أو الرطوبة أو الغبار. 
   

8. تقليل الحرارة: تم دمج المشتتات الحرارية داخل التركيبات لمنع ارتفاع درجة حرارة شرائط LED. ومع ذلك، لا تتعرض شرائط LED للسخونة الزائدة بسهولة، لكن الشرائط ذات الجهد العالي يمكن أن تواجه هذه المشكلات. في هذه الحالة، يقوم المشتت الحراري بإبعاد الحرارة عن مصدر الضوء، مما يبقيه باردًا. لمعرفة المزيد، راجع هذا المقال- المشتت الحراري LED: ما هو ولماذا هو مهم؟
   

9. دعم لاصق: من السهل تركيب شرائط LED بظهر لاصق. كل ما عليك فعله هو إزالة الشريط والضغط عليه على سطح التثبيت؛ هذا هو! تحقق من ذلك للحصول على إرشادات شاملة حول شريط لاصق LED- كيفية اختيار الأشرطة اللاصقة المناسبة لشريط LED. 
   

أنواع شرائط LED على أساس مبدأ العمل   

استناداً إلى مبدأ عمل شرائط LED، يمكن تقسيمها إلى فئتين – تناظرية ورقمية. وتناقش هذه أدناه- 

شريط LED التناظري

تُعرف شرائط LED التناظرية بشرائط LED القياسية أو غير القابلة للعنونة. أنها تأتي في طيف أحادي اللون أو كامل الألوان (RGB). يمكنك قطع شرائط LED هذه إلى الطول المطلوب. عادةً ما تكون هناك نقاط أو علامات مقصية بعد كل 5 سم أو 10 سم للإشارة إلى نقاط القطع. (قد يختلف الأمر من علامة تجارية لأخرى؛ كما تقدم بعض العلامات التجارية أيضًا خيارات تخصيص لطول القطع). شرائط LED التناظرية أرخص من تلك الرقمية. أنها تأتي في بكرات، عادة 5 أمتار / بكرة. ستجد أيضًا خيارات في اختيار كثافة LED أو عدد مصابيح LED لكل متر. مثال على شريط LED التناظري- شريط LED بلون واحد. الميزات الأساسية لشريط LED التناظري هي كما يلي- 

• غير قابلة للعنونة
• ليس لديك أي رقائق IC
• قابل للقطع 

• مبدأ العمل

تنقسم شرائط LED إلى أجزاء صغيرة؛ تسمى نقطة البداية والنهاية لكل طول علامة القطع بالقطعة. عادة، يحتوي كل مقطع على ثلاثة مصابيح LED أو ستة مصابيح LED. يتم توصيل كل من مصابيح LED هذه في دائرة متسلسلة. يؤدي هذا إلى إضافة جهد التشغيل لكل شريحة ويوفر جهدًا أعلى لشريط LED. بعد ذلك، يقوم شريط LED بتوصيل جميع الأجزاء في سلسلة متوازية. وهذا يسمح بتوزيع الجهد المستمر. ولهذا السبب يزداد الاستهلاك الحالي مع زيادة طول شريط LED. 

• طريقة التحكم

تستخدم شرائط LED التناظرية طريقة تحكم أساسية أحادية القناة تتضمن تعديل مستويات الجهد وتعديل عرض النبض (PWM). مع زيادة الجهد، يبدو الضوء أكثر سطوعًا، ومع انخفاضه، يخفت التوهج. من ناحية أخرى، يعمل PWM عن طريق تشغيل وإيقاف مصابيح LED فجأة بتردد محدد مسبقًا. يتم تحديد السطوع المدرك عن طريق تقسيم دورة العمل (أو وقت تشغيل مصابيح LED) على الوقت بأكمله. ونتيجة لذلك، يتم إنتاج الإضاءة الأكثر سطوعًا من خلال دورات عمل أكبر، في حين يتم إنتاج الإضاءة الخافتة من خلال دورات عمل أقل. يمكنك التحكم في مصابيح الشريط LED هذه باستخدام المخفتات أو أجهزة التحكم عن بعد. 

• التحكم في اللون

يمكن أن تكون شرائط LED التناظرية إما بلون واحد أو RGB. تأتي شرائط LED أحادية اللون بلون معين مثل - الأبيض، والأبيض الدافئ، والأحمر، والأخضر، وما إلى ذلك. تستخدم شرائط LED التناظرية طريقة PWM للتحكم في لون هذه الشرائط. ولكن بالنسبة لشرائط RGB LED، يتم التحكم في لون الضوء عن طريق مزج ألوان الإضاءة المختلفة. على سبيل المثال، إذا كنت تريد جلب ضوء أصفر اللون، فإنه يمزج الضوء الأصفر والأحمر ليجلب اللون الأصفر.

• الاستخدامات

تعتبر شرائط LED التناظرية مثالية للمساحات التي تحتوي على تغييرات ألوان متزامنة كافية أو إضاءة أحادية اللون. على سبيل المثال، يمكنك استخدامها للإضاءة المميزة وإضاءة المهام والإضاءة الزخرفية الأخرى في منزلك أو مكتبك.

شريط LED رقمي

ربما تكون قد شاهدت تدفق الألوان الذي يشبه قوس قزح في شريط LED واحد؛ هؤلاء هم شرائط LED الرقمية. يحتوي شريط LED هذا على شريحة تشغيل وشريحة IC تسمح بالتحكم الفردي في كل جزء من شريط LED. لهذا السبب، يطلق عليها شرائط LED القابلة للعنونة. إلى جانب مظهر الإضاءة السحري، يُشار إلى شرائط LED الرقمية أيضًا باسم شرائط LED السحرية أو شرائط LED ذات لون الأحلام. تنقسم شرائط LED الرقمية إلى فئتين رئيسيتين: شرائط LED الرقمية DMX512 و شرائط LED الرقمية SPI. الميزات الأساسية لشرائط LED الرقمية هي- 

• عنونة
• لديك شريحة السائق ورقاقة IC
• قابل للقطع 

• مبدأ العمل

يحتوي كل LED على شريط LED الرقمي على وحدة تحكم دقيقة خاصة به، مما يسمح بالتحكم المستقل (IC) لكل LED. ترتبط وحدات التحكم الدقيقة هذه في سلسلة على طول الشريط وتتواصل باستخدام بروتوكول البيانات الرقمية. تقوم وحدة التحكم المركزية بإرسال إشارات التحكم إلى شريط LED، لتوجيه اللون والسطوع لكل LED. أثناء انتقال إشارات التحكم عبر الشريط، يقرأ كل متحكم دقيق الجزء الخاص به من البيانات ويعالج التعليمات. يقوم المتحكم الدقيق بعد ذلك بضبط شدة مكونات LED الحمراء والخضراء والزرقاء الخاصة به، مما يؤدي إلى اللون والسطوع المطلوبين. تتكرر هذه العملية لكل مؤشر LED على طول الشريط. وبالتالي، فهو يسمح بتأثيرات الإضاءة الديناميكية، والرسوم المتحركة، والأنماط، حيث يمكن لكل LED عرض ألوان مختلفة ومستويات سطوع مختلفة بشكل مستقل. لمعرفة المزيد، راجع هذا المقال- الدليل النهائي لشريط LED القابل للعنونة. 

• طريقة التحكم

تستخدم شرائط LED الرقمية طريقة تحكم فردية. أي أنه يمكن التحكم في كل جزء على حدة. تقوم وحدة التحكم المركزية، مثل Arduino أو Raspberry Pi، بإرسال الأوامر إلى كل مقطع LED. باتباع الأمر، يغير مؤشر LED ألوانه وفقًا لذلك. وبالتالي، فهو يوفر تحكمًا دقيقًا ومخصصًا على الشريط، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب شاشات إضاءة ديناميكية.

• التحكم في اللون

يمكنك الحصول على تحكم شامل في الألوان عبر شريط LED الرقمي. يسمح لك بتحديد إخراج اللون لكل جزء من الشرائط. وبالتالي، يمكنك إنشاء ألوان متعددة في شريط LED واحد في المرة الواحدة.

• الاستخدامات

تعد شرائط LED الرقمية ممتازة للأحداث مثل الحفلات الموسيقية والحفلات والمهرجانات وما إلى ذلك. يمكنك أيضًا استخدام هذه الأضواء لتزيين المساحات التجارية مثل الحانات والموتيلات والحانات وصالات الألعاب الرياضية وKTV وما إلى ذلك. 

شريط LED التناظري مقابل. شريط LED الرقمي

المعايير	شريط LED التناظري	شريط LED الرقمي
عنونة	لا	نعم
رقاقة IC	غير موجود	حاضر
طريقة التحكم	التحكم في قناة واحدة	التحكم الفردي
التحكم في اللون	محدود: لون واحد لشريط LED بأكمله في المرة الواحدة	ديناميكي: ألوان مختلفة لكل قسم من مصابيح LED
التكلفة	المجموعة الأساسية	غالية

آلية عمل أضواء الشريط LED

يتم تنفيذ آلية عمل ضوء الشريط LED من خلال عملية التألق الكهربائي. تتكون مصابيح LED الموجودة على شريط LED من مواد شبه موصلة. عندما يتم تمرير الكهرباء من خلال هذه المواد، فإنها تنبعث الضوء. تُعرف هذه العملية باسم التألق الكهربائي، وهي الطريقة التي تنتج بها شرائط LED الضوء. تتم مناقشة آلية العمل أدناه بالتفصيل- 

آلية انبعاث الضوء 

شريحة LED التي تظل مرتبة عبر شرائط LED مصنوعة من طبقتين من مادة أشباه الموصلات. هذه هي - أشباه الموصلات من النوع p وأشباه الموصلات من النوع n. لقد قام أشباه الموصلات من النوع P بتغيير الثقوب بشكل إيجابي. في المقابل، يحتوي أشباه الموصلات من النوع n على إلكترونات زائدة وشحنة سالبة. تُعرف النقطة التي يلتقي فيها هذين أشباه الموصلات باسم تقاطع pn. 

عندما يتم تطبيق الجهد على شريط LED، تتحرك الإلكترونات من النوع n نحو فتحات النوع p والعكس صحيح. عندما تلتقي الثقوب والإلكترونات بموصل pn، فإنها تتحد وتطلق الطاقة على شكل فوتونات (ضوء). عندما يتم توفير الجهد إلى الشريط بأكمله، تضيء جميع مصابيح LED في وقت واحد، مما يؤدي إلى مصدر ضوء مستمر وموحد. هذه هي الطريقة التي يتم بها إنتاج الضوء في شريط LED. يمكنك التحكم في سطوع الضوء المنبعث عن طريق ضبط كمية التيار المتدفق عبر مصابيح LED باستخدام المقاومات أو المخفتات الإلكترونية.

لون الضوء المنبعث 

يعتمد لون الضوء المنبعث على فجوة طاقة النطاق لأشباه الموصلات. أي أن مادة أشباه الموصلات تلعب الدور الرئيسي في تحديد لون الضوء لشريط LED. يوضح الرسم البياني أدناه ألوانًا ضوئية مختلفة تم إنتاجها نتيجة للتغيرات في المواد شبه الموصلة- 

مادة أشباه الموصلات	انبعاث لون فاتح
زرنيخيد الغاليوم (GaAs)	الأشعة تحت الحمراء (IR)
فوسفيد الغاليوم (GaP)	أحمر
نيتريد الغاليوم (GaN)	الأزرق والأخضر والأبيض
نيتريد إنديوم جاليوم (InGaN)	الأزرق والأخضر والأشعة فوق البنفسجية
كربيد السيليكون (SiC)	أزرق أخضر
كبريتيد الزنك (ZnS)	اصفر برتقالي
ألومنيوم جاليوم إنديوم فوسفيد (AlGaInP)	أحمر ، برتقالي ، أصفر

خلط الألوان 

بالنسبة للأضواء الشريطية RGB LED، فإن خلط الألوان يخلق السحر الحقيقي. من خلال الجمع بين الألوان الأساسية الثلاثة - الأحمر والأخضر والأزرق، يمكن لشرائط RGB LED أن توفر أكثر من 16 مليون لون! على سبيل المثال، إذا كنت تريد إنشاء ضوء أصفر، فإن الصمام الثنائي الأحمر والأصفر في شريحة LED يضيء بنفس الشدة، مما يحافظ على الضوء الأزرق مغلقًا. وهكذا يتم إنشاء اللون الأصفر. مع هذا المبدأ، تجمع شرائط RGB LED بين الألوان وتخلق ملايين الألوان. لمعرفة المزيد عن أضواء RGB، تحقق من هذا- ما هي إضاءة RGB؟

انعكاس وانكسار الضوء المنبعث 

يمر الضوء المنبعث من رقائق LED عبر مادة التغليف (الإيبوكسي أو السيليكون) لشريط LED. يؤدي هذا إلى نشر الضوء وتوزيعه بالتساوي بشكل موحد في المنطقة المحيطة. لذلك، هذه هي الطريقة التي تعمل بها أضواء الشريط LED. 

العوامل المؤثرة على انبعاث الضوء لشرائط LED 

يتأثر خرج الضوء لشرائط LED بعدة أسباب. العوامل الرئيسية هي كما يلي- 

• رقاقة LED وجودة السائق

يمكن أن تؤثر جودة شريحة LED ومحركها بشكل كبير على مخرجات الإضاءة لشرائط LED. على سبيل المثال- إذا binning LED لم يتم تنفيذه بشكل صحيح، فلن تتمكن شرائط LED من توفير سطوع لون الضوء المطلوب أو إظهار مشكلات أخرى. علاوة على ذلك، يمكن أن تؤدي العيوب في برنامج التشغيل إلى زيادة تدفق التيار مما قد يؤدي إلى تلف شرائط LED. 

• القوة الكهربائية لرقاقة LED

يحدد معدل القوة الكهربائية الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة لشريحة LED. القوة الكهربائية الأعلى تعني ضوءًا أكثر سطوعًا. ولكن مع زيادة القوة الكهربائية، يزيد إنتاج الحرارة أيضًا. يؤدي هذا في النهاية إلى ارتفاع درجة حرارة شرائح LED، مما قد يتسبب في تلف دائم. 

• الحالية والجهد

تتمتع شرائط LED بمتطلبات معينة للتيار والجهد لتحقيق الأداء الأمثل. على سبيل المثال، إذا قمت بإدخال 24 فولت إلى شريط LED 12 فولت، فمن المحتمل أن يؤدي ذلك إلى تلف شريط LED أو يتسبب في عطله. سيؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة الشريط ويمكن أن يؤدي إلى الإرهاق أو التلف الدائم. 

• درجة الحرارة

المصابيح حساسة لدرجة الحرارة. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى إتلاف التركيب. ولهذا السبب تم دمج شرائط LED مع أ تقليل الحرارة الذي يعمل كمروحة. وهذا يحافظ على برودة وحدة الإضاءة، مما يقلل من فرص تلف LED بسبب ارتفاع درجة الحرارة.  

• CRI

يعنيCRI مؤشر تجسيد اللون. فهو يحدد دقة ضوء LED للإضاءة الطبيعية. يتم قياسه من 0 إلى 100 درجة؛ الدرجة الأعلى تعني دقة ألوان أفضل. سيؤثر تصنيف CRI الضعيف على ناتج الضوء. لذا، احرص دائمًا على إبقاء مؤشر CRI أعلى من 80؛ فوق 90 ​​سيكون الأفضل. لمعرفة المزيد، راجع هذه المقالة- ما هو CRI؟

• درجة حرارة اللون 

تؤثر درجة حرارة اللون على مظهر اللون الفاتح. توفر درجة حرارة اللون الأعلى إضاءة ممتازة، بينما توفر درجة الحرارة المنخفضة إضاءة دافئة. لذلك، عند شراء أضواء الشريط LED، يجب عليك التحقق من درجة حرارة اللون. ومع ذلك، تعد شرائط LED البيضاء القابلة للضبط خيارًا ممتازًا لتخصيص درجة حرارة لون الضوء. لمعرفة المزيد عن هذا، راجع هذا المقال- كيفية اختيار درجة حرارة لون شريط LED؟

• شعاع زاوية 

توزيع الضوء يعتمد إلى حد كبير على شعاع زاوية من شرائط LED. توفر زاوية الشعاع الضيقة إضاءة أكثر تركيزًا. ومع ذلك، اختر زاوية شعاع واسعة لتغطية المنطقة الحدودية. 

• أخرى 

إلى جانب الحقائق المذكورة أعلاه، يتأثر ناتج الإضاءة لشرائط LED أيضًا بكثافة LED، وحجم الشريحة، والناشر، ونظافة الغطاء، وما إلى ذلك. يمكن أن تؤثر البيئة أو الرطوبة/الغبار أيضًا على مخرجات الضوء بمرور الوقت. 

نصائح لاختيار أفضل أضواء الشريط LED 

تختلف متطلبات شرائط LED باختلاف التطبيقات. أنها تأتي بألوان مختلفة ومرافق التخصيص. ومع ذلك، فإن جميع شرائط LED ليست مناسبة لكل أنواع الأقساط. لذا، اشتريت لك هنا مقطعًا من النصائح السريعة لمساعدتك في اختيار الأفضل- 

• ضع في اعتبارك منطقة التثبيت قبل شراء شريط LED لمشروعك. إذا كنت ترغب في الحصول على تركيبات للإضاءة الخارجية، فاختر تصنيف IP أعلى. سيؤدي ذلك إلى حماية شرائط LED الخاصة بك من الظروف الجوية السيئة مثل العواصف أو الرياح أو الغبار أو المطر.
  

• تحقق دائمًا من تصنيف الجهد للشرائط. إذا تجاوز جهد الإدخال الجهد المطلوب، فسيؤدي ذلك إلى إتلاف شرائط LED. 
  

• ضع في اعتبارك درجة حرارة اللون لخلق أجواء مباشرة مع الإضاءة الخاصة بك. تذكر أن الإضاءة الدافئة تخلق بيئة مريحة. إنها ممتازة لإضاءة غرفة النوم أو غرفة المعيشة أو غرفة الرسم. من ناحية أخرى، الإضاءة الباردة تخلق أجواء حيوية. أنها تعمل بشكل أفضل لإضاءة المهام. 

الأسئلة الشائعة

الخط السفلي

تعمل مصابيح الشريط LED بجهد منخفض، مما يجعلها مثالية لمختلف التطبيقات. سواء أكانت إضاءة داخلية أو خارجية للمنزل، فإن هذه التركيبات تعمل بشكل ممتاز لتوفر إضاءة أنيقة. ومع ذلك، الجودة مهمة للحصول على أفضل إخراج للإضاءة. ولكن لا تقلق، مع LEDYi، نحن نقدم أفضل جودة بأسعار تنافسية. إذا كنت بحاجة إلى حل مخصص، فيمكننا مساعدتك في ذلك أيضًا. علاوة على ذلك، لدينا كليهما التناظرية و أضواء الشريط LED الرقمية. لذلك، مهما كانت متطلباتك، فإن LEDYi هو الحل النهائي لك!