چراغ های نوار LED چگونه کار می کنند؟

چراغ‌های نواری ال‌ای‌دی به دلیل ساختار مسطح و خروجی روشنایی مدرنشان بیشتر شناخته شده‌اند. اما آیا تا به حال به این فکر کرده اید که این چراغ های نازک چگونه کار می کنند؟ 

چراغ های نوار LED دارای تراشه های LED متعددی هستند که در سراسر برد مدار قرار گرفته اند. همانطور که جریان الکتریکی از تراشه های LED عبور می کند، آنها انرژی را به شکل نور از طریق فرآیند الکترولومینسانس تولید می کنند. علم بسیار بیشتری با رنگ نورهای ساطع شده مرتبط است. علاوه بر این، عوامل متعددی مانند ولتاژ، کیفیت تراشه LED، جریان جریان و غیره بر خروجی نور نهایی تأثیر می‌گذارند. 

بنابراین، کمربند ایمنی خود را ببندید تا به دنیای علم شیرجه بزنید تا نحوه عملکرد چراغ های LED نواری را بررسی کنید. 

چراغ نوار LED چیست؟

چراغ‌های نواری LED، بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر هستند که با دیودهای ساطع نور پر شده‌اند. آنها دارای ساختارهای طناب یا نواری هستند که می توانند در هر منطقه ای نصب شوند - سقف، دیوارها، گوشه ها یا فضاهای تنگ. قابل توجه ترین ویژگی نوارهای LED این است که می توانید آنها را به طول مورد نیاز خود برش دهید. علاوه بر این، آنها دارای ویژگی های پیشرفته ای هستند که چراغ های LED معمولی فاقد آن هستند. 

طراحی باریک چراغ های نواری LED، آنها را برای نورپردازی داخلی و خارجی مناسب می کند. این چراغ ها در رنگ های مختلف موجود هستند. همچنین می توانید با یکپارچه سازی چراغ ها با کنترل از راه دور، کنترل بیشتری روی چراغ ها داشته باشید. 

اجزای نوار LED 

جزء اصلی نوارهای LED شامل موارد زیر است: 

1. تراشه های LED: تراشه های ال ای دی جزء ساطع کننده نور نوارهای ال ای دی هستند. آنها در سراسر نوارهای LED مرتب شده اند. این تراشه های ال ای دی با عبور الکتریسیته از نوار، نور ساطع می کنند. رنگ نور ساطع شده به رنگ تراشه LED بستگی دارد. نوارهای LED تک رنگ فقط دارای یک تراشه رنگ هستند، در حالی که نوارهای LED RGB حاوی تراشه های LED قرمز، سبز و آبی هستند. کیفیت یک نوار LED تا حد زیادی به تراشه آن بستگی دارد. این مقاله را برای بهترین تولید کنندگان تراشه LED بررسی کنید- فهرست برترین تولیدکنندگان تراشه LED معروف (2023). 
   

2. تخته مدار: نوار LED دارای یک برد مدار چاپی است که به عنوان بدنه ساختار فیکسچر عمل می کند. این شکل طناب نوار LED را مشخص می کند. تراشه های LED و سایر اجزا در داخل این برد چیده شده اند. برای دانستن بیشتر در مورد FPCB، این را بررسی کنید - هر آنچه که باید در مورد FPCB بدانید.
   

3. راننده: کم یا نوارهای LED با ولتاژ ثابت نیاز به یک راننده برای تنظیم جریان و ولتاژ منبع تغذیه این تضمین می کند که برق مناسب برای عملکرد بهینه به نوارهای LED تامین می شود. با این حال، نوارهای LED ولتاژ بالا نیازی به درایور ندارند. برای اطلاعات بیشتر در مورد درایور LED، این را بررسی کنید راهنمای کامل درایورهای LED.
   

4. کنترل: A کنترل کننده برای تنظیم روشنایی و رنگ نوار LED استفاده می شود. آنها می توانند انواع مختلفی داشته باشند: کنترل کننده IR، کنترل کننده بلوتوث/Wi-Fi، کنترل کننده LED DMX، کنترلر Zigbee و غیره. برای اطلاعات بیشتر در مورد کنترل کننده های نوار LED، این را بررسی کنید- کنترلر LED: راهنمای جامع.
   

5. مقاومت: مقاومت ها در مدار نوارهای LED ادغام می شوند تا جریان جریان را محدود کنند. از سرریز شدن جریان نوارها به دلیل اضافه ولتاژ جلوگیری می کند که می تواند به فیکسچر آسیب برساند. 
   

6. نقاط برش و اتصال دهنده ها: علامت نقطه‌دار مسی (معمولاً سه نقطه) موجود در PCB نوارهای LED به‌عنوان نقاط برش و اتصال دهنده مشخص می‌شود. این نقاط نشان دهنده علامت برش است که در آن می توانید با خیال راحت نوار را بدون آسیب رساندن به مدار آن برش دهید. باز هم در صورت تمایل می توانید قطعات برش خورده یا نوار دیگری را به نقاط وصل کنید. برای دانستن بیشتر در مورد نقاط برش و کانکتورها، این را بررسی کنید- آیا می توانید چراغ های نوار LED را برش دهید و نحوه اتصال: راهنمای کامل.
   

7. کپسوله سازی: محصور شدن نوار LED از تراشه های LED و سایر اجزای روی برد مدار در برابر نفوذ محافظت می کند. این معمولا از یک لایه اپوکسی یا سیلیکونی ساخته شده است که از تماس مستقیم LED ها با آب، رطوبت یا گرد و غبار جلوگیری می کند. 
   

8. فرو رفتن حرارت: سینک های حرارتی در داخل لامپ ها تعبیه شده اند تا از گرم شدن بیش از حد نوارهای LED جلوگیری کنند. با این حال، نوارهای LED به راحتی بیش از حد گرم نمی شوند، اما نوارهای ولتاژ بالا می توانند با این مشکلات روبرو شوند. در این حالت، هیت سینک گرما را از منبع نور ناامید می کند و آن را خنک نگه می دارد. برای دانستن بیشتر، این مقاله را بررسی کنید- هیت سینک LED: چیست و چرا مهم است؟
   

9. پشتیبان چسب: نوارهای LED به راحتی با پشتی چسب نصب می شوند. شما فقط باید نوار را بردارید و آن را به سطح نصب فشار دهید. همین است! برای دریافت دستورالعمل کلی در مورد چسب نوار LED، این را بررسی کنید. نحوه انتخاب نوار چسب مناسب برای نوار LED. 
   

انواع نوارهای LED بر اساس اصل کار   

بر اساس اصل کار نوارهای LED می توان آنها را به دو دسته آنالوگ و دیجیتال تقسیم کرد. اینها در زیر مورد بحث قرار می گیرند - 

نوار ال ای دی آنالوگ

نوارهای LED آنالوگ به عنوان نوارهای LED استاندارد یا غیر آدرس پذیر شناخته می شوند. آنها در طیف تک رنگ یا تمام رنگ (RGB) هستند. شما می توانید این نوارهای LED را به طول مورد نیاز خود ببرید. معمولاً بعد از هر 5 سانتی متر یا 10 سانتی متر نقطه یا علامت قیچی برای نشان دادن نقاط برش وجود دارد. (ممکن است از برندی به برند دیگر متفاوت باشد؛ برخی از برندها گزینه های سفارشی سازی در طول برش را نیز ارائه می دهند). نوارهای ال ای دی آنالوگ ارزان تر از دیجیتال هستند. آنها در قرقره ها، معمولاً 5 متر / قرقره می آیند. همچنین گزینه هایی را در انتخاب تراکم LED یا تعداد LED در هر متر خواهید یافت. نمونه ای از نوار ال ای دی آنالوگ- نوار LED تک رنگ. ویژگی های اصلی نوار LED آنالوگ به شرح زیر است: 

• غیر آدرس پذیر
• هیچ چیپ آی سی ندارید
• میز برش 

• اصل کار

نوارهای LED به بخش های کوچک تقسیم می شوند. هر نقطه شروع و پایان طول علامت برش یک قطعه نامیده می شود. معمولاً هر بخش شامل سه LED یا شش LED است. هر یک از این ال ای دی ها در یک مدار سری متصل می شوند. این ولتاژ کاری هر چیپ را جمع می کند و ولتاژ بالاتری را برای نوار LED فراهم می کند. سپس، نوار LED تمام بخش ها را به صورت سری موازی به هم متصل می کند. این اجازه می دهد تا توزیع ولتاژ ثابت. به همین دلیل است که با افزایش طول نوار LED، مصرف جریان افزایش می یابد. 

• روش کنترل

نوارهای LED آنالوگ از یک روش کنترل پایه تک کانالی استفاده می کنند که شامل تنظیم سطوح ولتاژ و مدولاسیون عرض پالس (PWM) می شود. با افزایش ولتاژ، نور روشن تر به نظر می رسد و با کاهش آن، درخشش کم می شود. از طرف دیگر، PWM با روشن و خاموش کردن ناگهانی LED ها در یک فرکانس از پیش تعیین شده عمل می کند. روشنایی درک شده با تقسیم چرخه کار (یا زمان روشن بودن LED ها) بر کل زمان تعیین می شود. در نتیجه، روشنایی روشن‌تر با چرخه‌های کاری بیشتر تولید می‌شود، در حالی که روشنایی کم‌تر با چرخه‌های کاری کمتر تولید می‌شود. شما می توانید این چراغ های LED نواری را با استفاده از دیمر یا کنترل از راه دور کنترل کنید. 

• کنترل رنگ

نوارهای LED آنالوگ می توانند تک رنگ یا RGB باشند. نوارهای LED تک رنگ دارای رنگ خاصی مانند سفید، سفید گرم، قرمز، سبز و غیره هستند. نوارهای LED آنالوگ از روش PWM برای کنترل رنگ این نوارها استفاده می کنند. اما برای نوارهای LED RGB، رنگ روشن با مخلوط کردن رنگ های نور مختلف کنترل می شود. به عنوان مثال، اگر می خواهید نور رنگ زرد را بیاورید، نور زرد و قرمز را با هم ترکیب می کند تا رنگ زرد به ارمغان بیاورد.

• اپلیکیشن‌ها

نوارهای ال ای دی آنالوگ برای فضاهایی با تغییرات رنگ هماهنگ کافی یا نور تک رنگ ایده آل هستند. به عنوان مثال، می توانید از آنها برای نورپردازی برجسته، نورپردازی کاری و سایر نورپردازی های تزئینی در خانه یا محل کار خود استفاده کنید.

نوار LED دیجیتال

ممکن است جریان رنگ رنگین کمان مانند را در یک نوار LED دیده باشید. اینها هستند نوارهای LED دیجیتال. این نوار LED حاوی یک تراشه درایور و تراشه آی سی است که امکان کنترل فردی بر روی هر بخش از نوار LED را فراهم می کند. به همین دلیل به آنها نوارهای LED آدرس پذیر می گویند. علاوه بر ظاهر نورپردازی جادویی، نوارهای LED دیجیتال به عنوان نوارهای LED جادویی یا نوارهای LED رنگ رویایی نیز شناخته می شوند. نوارهای LED دیجیتال به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: نوارهای LED دیجیتال DMX512 و نوارهای LED دیجیتال SPI. ویژگی های اساسی نوارهای LED دیجیتال عبارتند از: 

• آدرس پذیر
• تراشه درایور و تراشه آی سی داشته باشید
• میز برش 

• اصل کار

هر LED روی نوار LED دیجیتال دارای میکروکنترلر است که امکان کنترل مستقل (IC) هر LED را فراهم می کند. این میکروکنترلرها به صورت سری در طول نوار متصل می شوند و با استفاده از یک پروتکل داده دیجیتال با هم ارتباط برقرار می کنند. یک کنترل کننده مرکزی سیگنال های کنترلی را به نوار LED می فرستد و رنگ و روشنایی هر LED را راهنمایی می کند. همانطور که سیگنال های کنترلی در نوار حرکت می کنند، هر میکروکنترلر بخشی از داده ها را می خواند و دستورالعمل ها را پردازش می کند. سپس میکروکنترلر شدت اجزای قرمز، سبز و آبی LED مربوطه را تنظیم می کند و در نتیجه رنگ و روشنایی مورد نظر را به دست می آورد. این فرآیند برای هر LED در طول نوار تکرار می شود. بنابراین، افکت‌ها، انیمیشن‌ها و الگوهای روشنایی پویا را امکان‌پذیر می‌کند، زیرا هر LED می‌تواند رنگ‌ها و سطوح روشنایی مختلف را به‌طور مستقل نمایش دهد. برای دانستن بیشتر، این مقاله را بررسی کنید- راهنمای نهایی برای نوار LED آدرس پذیر. 

• روش کنترل

نوارهای LED دیجیتال از روش کنترل فردی استفاده می کنند. یعنی هر یک از بخش ها را می توان به صورت جداگانه کنترل کرد. یک کنترلر مرکزی، مانند آردوینو یا رزبری پای، دستوراتی را به هر بخش LED ارسال می کند. به دنبال دستور، LED رنگ خود را مطابق با آن تغییر می دهد. بنابراین، کنترل دقیق و سفارشی بر روی نوار را می دهد، و آنها را برای برنامه هایی که نیاز به نمایشگرهای نور پویا دارند، ایده آل می کند.

• کنترل رنگ

شما می توانید کنترل رنگ گسترده ای بر روی نوار LED دیجیتال داشته باشید. این به شما امکان می دهد خروجی رنگ هر بخش از نوارها را انتخاب کنید. بنابراین، شما می توانید چندین رنگ را در یک نوار LED در یک زمان ایجاد کنید.

• اپلیکیشن‌ها

نوارهای LED دیجیتال برای رویدادهایی مانند کنسرت ها، مهمانی ها، جشنواره ها و غیره بسیار عالی هستند. همچنین می توانید از این چراغ ها برای تزئین فضاهای تجاری مانند بارها، متل ها، میخانه ها، سالن های ورزشی، KTV و غیره استفاده کنید. 

نوار LED آنالوگ در مقابل. نوار LED دیجیتال

ضوابط	نوار ال ای دی آنالوگ	نوار LED دیجیتال
آدرس پذیر	نه	بله
تراشه آی سی	غایب	در حال حاضر
روش کنترل	کنترل تک کاناله	کنترل فردی
کنترل رنگ	محدود: یک رنگ برای کل نوار LED در یک زمان	دینامیک: رنگ های مختلف برای هر بخش از LED
هزینه	استاندارد	گران

مکانیسم کار چراغ های نوار LED

مکانیسم کار نور نوار LED از طریق فرآیند الکترولومینسانس انجام می شود. ال ای دی های روی نوار LED از مواد نیمه هادی تشکیل شده اند. وقتی الکتریسیته از این مواد عبور می کند، نور ساطع می کنند. این فرآیند به عنوان الکترولومینسانس شناخته می شود، به این ترتیب نوارهای LED نور تولید می کنند. مکانیسم کار در زیر به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است- 

مکانیسم ساطع نور 

تراشه LED که در سراسر نوارهای LED مرتب شده است از دو لایه مواد نیمه هادی ساخته شده است. اینها نیمه هادی های نوع p و نیمه هادی های نوع n هستند. نیمه هادی نوع P به طور مثبت سوراخ ها را تغییر داده است. در مقابل، نیمه هادی نوع n دارای الکترون های اضافی است و بار منفی دارد. نقطه اتصال این دو نیمه هادی به نام اتصال pn شناخته می شود. 

هنگامی که ولتاژ به نوار LED اعمال می شود، الکترون های نوع n به سمت سوراخ های نوع p حرکت می کنند و بالعکس. هنگامی که حفره ها و الکترون ها با اتصال pn برخورد می کنند، دوباره ترکیب می شوند و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می کنند. همانطور که ولتاژ به کل نوار تامین می شود، همه LED ها به طور همزمان روشن می شوند و در نتیجه یک منبع نور پیوسته و یکنواخت ایجاد می شود. به این ترتیب نور در نوار LED تولید می شود. شما می توانید روشنایی نور ساطع شده را با تنظیم میزان جریان عبوری از LED ها با استفاده از مقاومت ها یا دیمرهای الکترونیکی کنترل کنید.

رنگ نور ساطع شده 

رنگ نور ساطع شده به شکاف انرژی نواری نیمه هادی بستگی دارد. یعنی مواد نیمه هادی نقش اصلی را در تعیین رنگ نور یک نوار LED ایفا می کند. نمودار زیر رنگ های مختلف نور تولید شده در اثر تغییرات مواد نیمه هادی را نشان می دهد. 

مواد نیمه هادی	رنگ نور ساطع شده
آرسنید گالیم (GaAs)	مادون قرمز (IR)
فسفید گالیم (GaP)	قرمز
نیترید گالیوم (GaN)	آبی ، سبز ، سفید
ایندیم گالیوم نیترید (InGaN)	آبی، سبز، فرابنفش
کاربید سیلیکون (SiC)	سبز آبی
سولفید روی (ZnS)	زرد ، نارنجی
آلومینیوم گالیم ایندیم فسفید (AlGaInP)	قرمز، نارنجی، زرد

اختلاط رنگ 

برای چراغ های نوار LED RGB، ترکیب رنگ جادوی واقعی را ایجاد می کند. با ترکیب سه رنگ اصلی - قرمز، سبز و آبی، نوارهای LED RGB می تواند بیش از 16 میلیون رنگ را به ارمغان بیاورد! به عنوان مثال، اگر می خواهید نور زرد ایجاد کنید، دیود قرمز و زرد در تراشه LED با شدت یکسان روشن می شود و نور آبی را خاموش نگه می دارد. بنابراین، رنگ زرد ایجاد می شود. با این اصل، نوارهای LED RGB رنگ را ترکیب کرده و میلیون ها رنگ ایجاد می کنند. برای دانستن بیشتر در مورد چراغ های RGB، این را بررسی کنید- نورپردازی RGB چیست؟

بازتاب و انکسار نور ساطع شده 

سپس نور ساطع شده از تراشه های LED از مواد محصور کننده (اپوکسی یا سیلیکون) نوار LED عبور می کند. این کار نور را به طور یکنواخت در اطراف پخش می کند و به طور یکنواخت پخش می کند. بنابراین، نحوه عملکرد چراغ های نواری LED است. 

عوامل مؤثر بر خروجی نور نوارهای LED 

نور خروجی نوارهای LED به دلایل مختلفی تحت تأثیر قرار می گیرد. عوامل اصلی به شرح زیر است - 

• تراشه LED و کیفیت درایور

کیفیت تراشه و درایور LED می تواند تأثیر زیادی بر خروجی روشنایی نوارهای LED داشته باشد. به عنوان مثال - اگر محفظه LED به درستی انجام نشده است، نوارهای LED نمی توانند روشنایی رنگ نور مورد نظر را ارائه دهند یا مسائل دیگر را نشان دهند. علاوه بر این، نقص در درایور می تواند باعث جریان اضافی شود که می تواند به نوارهای LED آسیب برساند. 

• وات تراشه LED

رتبه بندی وات حداکثر مصرف برق تراشه LED را تعیین می کند. وات بالاتر به معنای نور روشن تر است. اما با افزایش وات، تولید گرما نیز افزایش می یابد. این در نهایت باعث گرم شدن بیش از حد نوارهای LED می شود که می تواند باعث آسیب دائمی شود. 

• جریان و ولتاژ

نوارهای LED برای عملکرد بهینه نیاز به جریان و ولتاژ خاصی دارند. به عنوان مثال، اگر ولتاژ 24 ولت را به یک نوار LED 12 ولتی وارد کنید، به طور بالقوه به نوار LED آسیب می رساند یا باعث اختلال در عملکرد آن می شود. این باعث گرم شدن بیش از حد نوار می شود و می تواند منجر به فرسودگی یا آسیب دائمی شود. 

• درجه حرارت

ال ای دی ها به دما حساس هستند. دمای بالاتر می تواند به دستگاه آسیب برساند. به همین دلیل است که نوارهای LED با a یکپارچه شده اند سینک حرارتی که به عنوان یک هواکش عمل می کند. این چراغ را خنک نگه می دارد و احتمال آسیب دیدگی LED در اثر گرم شدن بیش از حد را کاهش می دهد.  

• CRI

CRI مخفف عبارت Color Rendering Index است. دقت نور LED نسبت به نور طبیعی را تعیین می کند. از 0 تا 100 درجه بندی شده است. درجه بالاتر به معنای دقت رنگ بهتر است. رتبه ضعیف CRI بر خروجی نور تأثیر می گذارد. بنابراین، همیشه CRI را بالای 80 نگه دارید. بالاتر از 90 بهترین خواهد بود. برای کسب اطلاعات بیشتر، این مقاله را بررسی کنید- CRI چیست؟

• درجه حرارت رنگ 

دمای رنگ بر ظاهر رنگ روشن تأثیر می گذارد. دمای رنگ بالاتر باعث روشنایی عالی می شود، در حالی که دمای پایین باعث روشنایی گرم می شود. بنابراین، هنگام خرید چراغ های نواری LED، باید دمای رنگ آنها را بررسی کنید. با این حال، نوارهای LED سفید قابل تنظیم یک انتخاب عالی برای سفارشی کردن دمای رنگ نور هستند. برای دانستن بیشتر در این مورد، این مقاله را بررسی کنید- چگونه دمای رنگ نوار LED را انتخاب کنیم؟

• زاویه پرتو 

توزیع نور تا حد زیادی به این بستگی دارد زاویه پرتو از نوارهای LED زاویه پرتو باریک نور تمرکز بیشتری را فراهم می کند. با این حال، برای پوشاندن ناحیه مرزی به سمت زاویه پرتو باز بروید. 

• دیگران 

علاوه بر حقایق ذکر شده در بالا، خروجی روشنایی نوارهای LED نیز تحت تأثیر چگالی LED، اندازه تراشه، دیفیوزر، تمیزی پوشش و غیره قرار می گیرد. محیط یا رطوبت/گرد و غبار نیز می تواند در طول زمان بر خروجی نور تأثیر بگذارد. 

نکاتی برای انتخاب بهترین چراغ های LED نواری 

الزامات نوارهای LED برای کاربردهای مختلف متفاوت است. آنها در رنگ های مختلف و امکانات سفارشی ارائه می شوند. با این حال، تمام نوارهای LED برای هر نوع قسطی مناسب نیستند. بنابراین، در اینجا من برای شما یک بخش نکات سریع خریدم تا به شما در انتخاب بهترین آن کمک کنم- 

• قبل از خرید نوار LED برای پروژه خود، منطقه نصب را در نظر بگیرید. اگر می خواهید وسایل روشنایی در فضای باز تهیه کنید، رتبه IP بالاتری را انتخاب کنید. این کار از نوارهای LED شما در برابر شرایط نامساعد جوی مانند طوفان، باد، گرد و غبار یا باران محافظت می کند.
  

• همیشه درجه ولتاژ نوارها را بررسی کنید. اگر ولتاژ ورودی شما از ولتاژ لازم بیشتر شود، به نوارهای LED آسیب می رساند. 
  

• دمای رنگ را در نظر بگیرید تا محیطی مستقیم با نور خود ایجاد کنید. به یاد داشته باشید، نور گرم محیطی دنج ایجاد می کند. اینها برای نورپردازی اتاق خواب، اتاق نشیمن یا اتاق نشیمن عالی هستند. از سوی دیگر، نورپردازی سرد محیطی پرانرژی ایجاد می کند. آنها برای روشنایی وظیفه بهترین کار را دارند. 

سوالات متداول

خط پایین

چراغ های نواری LED در ولتاژ پایین کار می کنند و آنها را برای کاربردهای مختلف ایده آل می کند. چه نورپردازی داخلی خانه باشد و چه در فضای باز، این وسایل به خوبی کار می کنند تا روشنایی منظمی داشته باشند. با این حال، کیفیت برای به دست آوردن بهترین خروجی روشنایی مهم است. اما نگران نباشید، با LEDYi، ما بهترین کیفیت را با قیمت رقابتی ارائه می دهیم. اگر به یک راه حل سفارشی نیاز دارید، ما نیز می توانیم در این مورد به شما کمک کنیم. علاوه بر این، ما هر دو را داریم مشابه و چراغ های نواری LED دیجیتال. بنابراین، نیازهای شما هر چه باشد، LEDYi راه حل نهایی شماست!