More Related Content
Similar to الديود الباعث للضوء في إنارة الشوارع (20)
More from Dr. Munthear Alqaderi (20)
الديود الباعث للضوء في إنارة الشوارع
- 1. الشوارع إنارة في للضوء الباعث الديود
أكثر إنارة أجهزة عن البحث من بد ال كان الشوارع إنارة في الكهروضوئية النظم استخدام عند
لخفض للطاقة ًاتوفيرالطاقة تخزين في المستخدمة المدخرات استطاعة تقليل وبالتالي االستهالك
من المطلوبة الكهربائية االستطاعة تخفيض يتم وبذلك فقط الليل ساعات في المطلوبة اإلنارة كون
للنظم منافسة أكثر ويصبح الكهروضوئي النظام كلفة تقليل إلى يؤدي مما الكهروضوئية اللوحات
إلن التقليديةالشوارع ارة.
البيئة لمصلحة التقليدية الطاقة توليد تقنيات وتتحدى الشمسية األلواح تنافس فكما,الليد مصابيح فإن
والمصابيح الفلوريسنت كمصابيح األيام هذه في المضيئة التقنيات ستنافس التي البدائل تشكل
التقليدية المتوهجة.
مدير غرو روبرت قبل من أجريت لدراسة تبعاواشنطن في تجارة مجلس ألعظم الحكومية العالقات
أكسيد ثاني انبعاث تخفض أن يمكن المتحدة الواليات في األكبر العشرة الحضرية المناطق فإن
ب الكربون2,1متري طن مليون,ويوفر09بالسنة دوالر مليون,األكثر اإلضاءة إلى بالتحويل
الليد مثل كفاءة.
ع كيفية سنوضح يلي فيماالتقليدية المصابيح مع بالمقارنة وخصائصه الليد مل.
1-فكرةعملالديودباعثالضوءLightEmittingDiodes:
يختصراسمالديودالباعثللضوءبـLEDوهيأولحرفمنكلماتLightEmittingDiodes
والتيفكرة توضحهذهاألداةوهيإصدار،الضوءولهذهاألداةLED))تطبيقاتعديدةفيمجال
االلكترونياتوتدخلفيالعديد تركيبمناألجهزةالحديثةحيثتضيءالـLEDلتعلمالمستخدمأن
الجهازيعملمثلاللمبةالحمراءالتيتضيءيكونجهاز عندماالتلفازفيحالةاالستعدادأوفيأجهزة
الراديوعنداستقبالمحطةعليهوتدخلفيالساعاتالرقميةوأجهزةالتحكمعنبعدوالتلفزيونات
الكبيرةالتيتستخدمكشاشاتعرضكبيرةوفيإضاءةإشاراتالمرور.
- 2. باختصارالـLEDهوعبارةعنلمبةضوءالكترونية,أيالتحتويعلىفتيلةوالتسخنكمافي
الكهربائية المصابيح,فهيتصدرالضوءمنخاللحركةااللكتروناتفيداخلموادمنأنصاف
النواقل(semiconductor)
التيتتكونمنهاالترانزستورات.
2-: ؟ الديود هو ما
نصف مواد هي النواقل أنصاف أن حيث ،النواقل أنصاف مواد من مصنعة أداة أصغر هو الديود
الشوائب من بنسبة ومشابة الكهربائي للتيار التوصيل ضعيفة مواد من مصنعة وهي للكهرباء ناقلة
( االشابة عملية وتسمى أخرى مادة منDoping.)
الـ حالة فيLED( ارسانيد جاليوم الومنيوم هي الموصلة المادة فإنAlGaAsكل فيها تكون التي )
التيار لنقل حرة الكترونات توفر عدم عنه ينتج مما ,ًاتمام النقية الحالة في مرتبطة الذرات
المادة هذه إشابة عند ولكن ،الكهربائيالكهربائي التيار توصيل عدم من الحالة فإن محددة بنسبة
اإللكترون يتحرك أن يمكن )فجوات لترك ( الكترونات انتزاع أو الكترونات بإضافة حيث ,تتغير
.الكهربائي للتيار ناقلة شبه المادة وتصبح
النوع من مواد تسمى اإلشابة من اإلضافية االلكترونات ذات النواقل أنصافNا وهواألول لحرف
( كلمة منNegativeمن تتحرك التي االلكترونات هي الشحنة حامالت الن الشحنة سالبة أي )
.الشحنة الموجبة المناطق إلى الشحنة السالبة المناطق
من مواد تسمى بالفجوة يعرف ما أي أكثر أو إلكترون في نقص على تحتوي التي النواقل أنصاف أما
النوعPاألول الحرف وهو( كلمة منPositiveفجوة من االلكترون ينتقل حيث الشحنة موجبة أي )
التي الموجبة الشحنة تمثل والتي تنتقل التي هي الفجوة أن أخرى ناحية من يعتبر مما أخرى إلى
.السالبة المناطق إلى الموجبة المناطق من تنتقل
م إحداهما ناقلتين نصف مادتين اتصال عن عبارة هو الديود ًافإذالنوع نNالنوع من واألخرىP
.كهربائية دارة في الكهربائي الجهد بفرق الديود لتوصيل الخارجيين الطرفين على الكترود وجود مع
3-:الضوء الديود ينتج كيف
الفوتونات تسمى جسيمات أشباه صورة في الذرة من تنبعث أو تنتج طاقة عن عبارة هو الضوء
(Photonsوكتل حركة كمية لها )مزدوجة طبيعة له الضوء الن جسيمات أشباه وسميت ,صفر تها
جسيم يكون أن ويمكن موجة يكون أن فيمكن
مدارات في االلكترونات تتحرك الذرة ففي ،االلكترونات لحركة نتيجة الذرات من الفوتونات تنطلق
ا يمتلكها التي الطاقة كمية على المدار قطر نصف يعتمد حيث , النواة حول دائريةفكلما إللكترون
.النواة عن أبعد اإللكترون أي ,أكبر المدار قطر نصف كان كبيرة الطاقة كانت
,االنتقال ليتم خارجية طاقة يمتص فإنه أعلى مدار إلى الطاقة منخفض مدار من إلكترون ينتقل عندما
ا المدار إلى ) األعلى الطاقة ذو ( األعلى المدار من اإللكترون عودة حالة في أماالطاقة ذو ( ألدنى
,المدارين بين الطاقة فرق تساوي فوتون يحملها طاقة تتحرر فإنه ) األدنى
يدل وهذا اإللكترون بينهما انتقل الذين المدارين بين الطاقة بفارق تتحدد الفوتون طاقة فإن وبالتالي
اال بينها حدثت التي المدارات حسب متغيرة تكون أن يمكن الفوتون طاقة أن علىطاقة تغير ،نتقاالت
أو مرئي ضوء شكل على فوتون يكون أن فيمكن للفوتون الموجي الطول في تغير تعني الفوتون
.مرئي غير ضوء
- 3. يعني وهذا الفجوة اتجاه في الديود وصلة عبر تتحرك الحرة االلكترونات فإن الديود وصلة حالة في
انتقل أنه لو كما الفجوة مع يتحد عندما اإللكترون أنالطاقة منخفض مدار إلى الطاقة عالي مدار من
.فوتون شكل على الطاقة وتنطلق
في يتحقق ال وهذا المرئي الطيف في واقع موجي طول ذو كان إذا إال المنبعث الفوتون نرى ال ولكن
المنطقة في المنطلق الفوتون يكون السليكون مادة من المصنعة الديودات ففي الديود وصالت كل
الحمر تحتهامة تطبيقات له ولكن المجردة بالعين يرى وال للضوء الكهرومغناطيسي الطيف من اء
تحت الفوتونات من نبضات شكل على التلفاز إلى منه التعليمات تنتقل حيث بعد عن التحكم جهاز في
.التلفاز في االستقبال مجس يفهمها الحمراء
م يستخدم فإنه مرئي ضوء تعطي ديود وصلة على وللحصولمدار بين اكبر طاقة فارق ذات واد
المادة في اإللكترونNالمادة في والفجوةP,األدنى الطاقة ذو المدار تمثل التي
الفجوة مع اإللكترون اتحاد عند الديود من المنبعث الضوء لون يحدد الفارق هذا في التحكم أن حيث
.الديود وصلة خالل
إ ضوء تعطي الديودات أنواع كل أن حين فيشدة تحدد معينة كفاءة له المنبعث الضوء هذا أن ال
.الديود وصلة داخل امتصاصه يعاد الضوء هذا من جزء أن حيث , المنبعث الضوء
( للضوء الباعثة الديودات ولكنLEDاحتواء خالل من الخارج إلى الضوء توجيه يتم بحيث تصمم )
شبه مصباح شكل على بالستيكية مادة داخل الديود وصلةفي المنطلقة الفوتونات لتركيز كروي
.محدد اتجاه
6-الـ خصائصLED:
الـ تمتلكLEDعلى تحتوي ال البداية في فهي التقليدية الكهربائية المصابيح عن تميزها خصائص
حتى تصل بكثير أطول زمنية مدة فتعيش ,تحترق أن يمكن فتيلة05555صغيرة أنها كما ,ساعة
ا من تمكننا الحجمبالمقارنة العالية كفاءتها إلى باإلضافة هذا ،عديدة الكترونية تطبيقات في ستخدامها
كفاءة أكثر وهي ,مفقودة طاقة تعتبر التي حرارية طاقة أي منها تنبعث وال ,التقليدية المصابيح مع
,منخفضة صيانة تكاليف ذات وهي ,التقليدية الهالوجين ومصابيح المتوهجة المصابيح من طاقيةال
- 4. تحوي وال , خطورة أقل هي وبالتالي ,) الحمراء تحت أو بنفسجية فوق ( مرغوبة غير أشعة تصدر
البصري البالستيك أن إلى إضافة , التقليدية الضوء مصادر في كما الزئبق مثل خطيرة معادن
كفاءة وأكثر رخيص المستعمل
ال مصباح بين بسيطة مقارنة التالي الجدول يبينLEDوالمصايمتاز حيث ,األخرى التقليدية بيح
:عدة مجاالت في عليها يتفوق تجعله كثيرة بصفات عنها
LEDFCLHalogen
اللون ةرارح [K]2600~100004000~80002500~3000
االستجابة<1sec<60sec<150sec
يارنظ الناتج الضوءناقل نصفئبقزال بخارةرارالح
الضوء اتجاهالمحدد االتجاهاالتجاهات كلاالتجاهات كل
العمر
[]ساعة
5000060001000
الوثوقيةعاليةمتوسطةمنخفضة
اززاالهت مقاومةتفعةرممنخفضةمنخفضة
المساوئتفعرم سعر
الملوث ئبقزال
التحطم
ةرقصي حياة
الكسر سهلة هشة
بائيةركه ضياعات
الـ مصابيح تطور و الوقت مرور ومعLEDو ،بها التقليدية المصابيح معظم تستبدل أن يتوقع ،
كما الكهربائية للطاقة المنخفض استهالكها و الطويل عمرها و كفاءتها بزيادة بسب التطبيقات لجميع
:التالي الشكل يبين
- 5. ال عن الناتجة اإلنارة سوية أن كماLEDال وعدد ,الوقت مرور مع واضح بشكل تزداد واط لكل
LEDs:التالي الشكل يبين كما ,انخفاض في تقليدي مصباح الستبدال المطلوبة
ال لوصلة األمامي التيار قيمة ازدادت فكلما ،بالتيار مباشرة عالقة لها الضوئي لليد اإلنارة سوية إن
LEDزادت
تنخف حيث ،الحرارة لدرجة حساس الضوئي الديود ألن ،باإلضافة ،عنه الناتجة اإلنارة سويةض
ال بحدود كفاءته لخفض يؤدي وهذا الحرارة درجة زيادة عند عنه الناتجة اإلنارة سوية50%كما
ال حياة ُةفتر أنLEDحياة فترة عالقة يبين التالي والشكل ، الوصالت حرارة ِةدرج على ُدَعتمت
- 6. الـ عمر أن يبين و ،ِةمختلف حرارة درجات أجل من المصباحLEDالحر درجات عند ينقصارة
حياة ولضمان لذلك ،العالية05555تحت لتبقى بها يتحكم ْنَأ ُب ِجَي وصلته حرارة درجة فإن ،س
50.مئوية درجة
ال إنارة كفاءة ْزادتLEDْنِم األخيرة السنوات في كبير بشكل الضوئية50(Lm/Wالعام في )
5552إلى115(Lm/Wالعام )حتى5552كفاءة ةَدْاَيز مْكُحوب ,ال تجهيزاتLEDمن فإنه
ال بمصابيح التقليدية اإلضاءة مصابيح تستبدل أن المتوقعLEDطاقة تستهلك التي تلك ًاوخصوص
.عالية كهربائية
ال خصائص إنLEDِةكفاء زيادة المثال سبيل فعلى ,ِةالتقليدي ِالمصابيح خصائص عن مختلفة
الح ةَدْاَيز على ُةدَمَتعُم ِالهالوجين ِمصباحال لمصابيح مشكلة هي التسخين ةَدْاَيز لكن ،ِةرارLED.
ال إضاءة اتجاهLEDجميع في اإلضاءة تعطي التي التقليدية المصابيح عكس على وموجهة محددة
.االتجاهات
- 7. ال بمصابيح الشوارع إنارة َعموضو نوقشLEDبسبب ،األخيرتين السنتين في واسع نحو على
ال أدائه وجودة سوقه انتشاراالستطاعة ذو ِقزئب مصباح الستبدال ًاخصوص ،الكهربائية للطاقة رّفمو
505Wوَأ055W.
ال عدد يبين التالي الجدولLEDsال مصباح استطاعة وبالتالي المطلوبةLEDالستبدال المطلوب
ال مصباح أن نالحظ ومنه ,اإلنارة سوية نفس ليعطي تقليدي مصباحLEDسوية نفس إعطاء يمكنه
ميزاته إحدى وهذه ,بكثير أقل باستطاعة ولكن التقليدي المصباح يعطيها التي اإلنارة”توفير
الطاقة.“
ال مصابيح تستخدمLEDو األطول حياتها بسبب الشوارع إنارة تطبيقات في متزايد نحو على
أنواع عدة يوجد حيث , بها تتمتع التي الطاقة توفير خواصاالستطاعات ذات الضوئية الديودات من
ال مواصفات اختيار يتم حيث المختلفةLEDتزيينية (إنارة فيه سيعمل الذي للتطبيق ًاتبع المطلوب
الشوارع إنارة , الضوئية اإلشارات ,..…ال هذا يعطيها التي اإلنارة سوية وصلت , )الخLED
إلى115التقن هذه تطوير يتم و , واط لكل لومنالناتجة اإلنارة سوية زيادة والمتوقع دائم بشكل ية
.ًالمستقب عنها
للحل بحاجة التصميمية والصعوبات القضايا بعض هناك ،تطبيق ّيأ َعَم الَحال هو اَمَك ،حال أية على
مصابيح إنLEDsحد إلى حساسة المصابيح هذه فإن تصميمي منظور ومن المستمرة بالطاقة تعمل
الضوء أن كما مامصابيح من الناتجLEDsَنظام أن نيْعَي والذي ،بها رْمَي الذي ِالتيار مع يتناسب
.ّقيض ِتسامح مجال ضمن ثابت تيار إعطاء على ًاقادر َونُكَي ْنَأ ُب ِجَي والتحكم َةالسيطر
( المصابيح هذه في التوتر َطهبو تغيرَي أخرى ناحية منLEDsأن حيث الحرارة ِةدرج مع )
د ارتفاعوهذا ,المعطى التوتر عند التيار قيمة ازدياد إلى ,سيؤدي الترانزستور وصلة حرارة رجة
. ستدمر الوصلة فإن التيار قيمة يحدد ما هناك يكن لم وإذا ,أكثر الوصلة حرارة درجة لرفع يؤدي
- 8. الحرارة بدرجة ًانموذجي ًاإحساس يتطلب والذي مطلوب والجازم الحساس والتحكم السيطرة لذلك
إضاءة كانت طالما فوري بشكل المنبع توتر تعديلLEDsمنها الكثير جمع فيجب ،صغيرة الطبيعية
من سالسل تستعمل التقنيات معظم حيث ,واحد مصباح لصنعLEDs.التسلسل على
وبما ,ِالنظام كامل َلُّعطي ال كيِل ضوئي ديود لكل ِيالفرد ِلالتعط مع َلتعامَي ْنَأ ُب ِجَي التحكم نظامأن
ال مصابيحLEDوعملي فعال بشكل يندمج ْأن َالتحكم نظام على فيجب مستمر توتر لمنبع بحاجة
.متناوب منبع هو الموجود المنبع كان حال في مقوم مع
ال مصابيح بأن نجد سبق مماLEDتعمل ألنها ًانظر الشمسي النظام في لالستخدام األمثل الحل هي
للمعر حاجة ال أي مستمر بتياراستطاعات ذات ألنها باإلضافة النظام تكلفة من يوفر وهذا ج
.عالي ضوئي ومردود منخفضة
7-مصابيح استخدام مزاياLEDs:اإلنارة أنظمة في
1-7للطاقة معدومة شبه أو ضئيلة تكاليفLow or no energy running costs:
مصابيح تتغذىLEDsمع المصابيح هذه وتتكيف .كبير إقالع تيار إلى الحاجة دون فوري بشكل
تلبث ال ثم .الشمسي اإلشعاع من ضئيلة بمستويات المصباح بإشعال يقوم الذي الكهرضوئي الحساس
.اإلقالع عتبة تتجاوز طاقة على تحصل عندما تزداد أن الضوء شدة
2-7األخرى اإلنارة أنظمة مع بالمقارنة الرئيسية النفقات انخفاض
Comparative capital expenditure:
اإلنارة نظام تنفيذ يتطلبACلبنية األحمال جريان حسابات وإجراء ًاتخطيط الشبكة من المغذى
التمديد وهذا .الكابالت من كبيرة كمية لتمديد أنفاق حفر إلى باإلضافة النظامعندما للضرر معرض
أما .مشروع غير مجاني بشكل الطاقة على للحصول الشبكة إلى التسلل األشخاص بعض يحاول
تنصيب إلى فقط وتحتاج الشبكة عن منفصل بشكل تركب الشمسية الطاقة باستخدام اإلنارة أنظمة
مصابيح لكون ًانظر المعرج كلفة لتوفير إضافة ,اإلنارة أعمدة على شمسية لواقطالLEDتعمل
.مستمر توتر على
3-7طويل عمرLong life:
ثالث أو سنتين كل )والفلوريسانت الصوديوم (مصابيح الشائعة التقليدية المصابيح تبديل يجب
( عمرها يتجاوز ال أي .سنوات0555إلى15555مصابيح أما .ساعة )LEDsإلى عمرها يصل
(05555إلى155555( أي ،ساعة )15إلى52).سنة
4-7الوثوقيةReliability:
مصابيح تؤمنLEDsمصباح أن حيث الوثوقية من عالية درجةLEDsعدد من مؤلف الواحد
عناصر من كبيرLEDفإنه المصباح عناصر أحد في عطل حدث فاذا .المطلوب الضوء لتأمين
الت المصابيح أما .األداء في ملحوض انخفاض وبدون طبيعي بشكل عمله يتابعمثل قليديةSOXأو
إنارة على نحصل ال وبالتالي .أحدها في عطل حدوث حال في العمل عن ًاتمام فتتوقف الفلوريسنت
.ًامكلف ًاأمر هذا ويعتبر استبداله يتم أن إلى ًانهائي
- 9. 5-7التوفيرSaving:
مصابيح صممتLEDsعلى تعمل حيث اإلنارة طاقة في لتوفر00إلى25%الطاقة من
المصر.الشائعة األخرى المصابيح قبل من وفة
6-7األمانSafe:
مصابيح تغذية تتمLEDsبين يتراوح منخفض مستمر بتوتر15إلى52Vdcحدوث حال وفي .
.كبيرة بشرية أو مادية ًاأضرار تسبب وال ضئيلة تكون القصر استطاعة فإن عطل أي
7-7البيئية الفوائدEnvironmental benefits:
ومجاني متجدد ،نظيف مصدر من الطاقة توليد إلى فباإلضافة ,عديدة بيئية فوائد النظام هذا يحقق
عمرها (ألن التالفة التقليدية المصابيح استبدال عن الناتجة النفايات يقلل فإنه ،)الشمسية (الطاقة
ب ًةمقارن قصيرLEDsبحدود النفايات هذه تقل أي .)15إلى10فإ ًاوأخير .مرةمصابيح ن
LEDsبنسبة مصنوعة155%الزئبق على تحوي وال أخرى مرة التصنيع إلعادة قابلة مواد من
.بالبيئة الضار
8-7المنخفضة الصيانة تكاليفLow maintenance costs:
التكاليف بتقليص يساعد وهذا الجيد األداء استمرارية لضمان بسيطة صيانة عملية النظام يتطلب
.الكلية
يمكنلمصابيح ميزة إضافةLEDsإلى نحتاج ال وبذلك معالجة مركز إلى منها عدد يتصل بحيث
بعد عن بالمصابيح للتحكم أخرى طريقة وهناك ,حدوثها حال في األعطال لتصليح صيانة عمال
أشعة باستخدامIR (infraredوهناك .والمال الوقت يوفر مما بعد عن المصابيح باختبار فنقوم )
هام ميزةاستخدام عند ةLEDsمنفصلة تكون التي الشمسية الكهرضوئية بالخاليا اإلنارة أنظمة في
.المختلفة الشبكة بأعطال تتأثر ال فهي الشبكة عن