ديودهاي نوري؛ روشنايي بيشتر و مصرف کمتر

تا قبل از دهه اخير، ديودهاي نوري فقط مي توانستند نورهاي سبز و قرمز و زرد توليد کنند که باعث مي شد کاربرد آنها محدود شود. پس از آن ديودهاي نوري با نور آبي هم ساخته شد. يک ديود نوري دو برابر روشنايي يک لامپ 60 وات روشنايي توليد مي کند و 50 هزار ساعت عمر مفيد دارد. طبق محاسبات وزارت انرژي ايالات متحده، ديودهاي نوري مي توانند تا سال 2050 مصرف انرژي آمريکا را 29 درصد کاهش دهند. به دليل اين که ديودهاي نوري گرماي زيادي توليد نمي کنند، بازده انرژي آن ها هم بالاتر است و ديرتر هم مي شکنند. پژوهشگران بر اين باور هستند که ديودهاي نوري حتي جايگزين لامپ هاي گازي و مهتابي ها هم خواهند شد. اگر اين اختراع تازه، چهره صنعتي و تجاري پيدا کند مي تواند گستره نورهاي يک رنگين کمان از جمله نور لامپ هاي معمولي و سفيد را توليد کند. با اين اوصاف، اختراع اديسون يعني لامپ خانگي کنوني بايد به زودي از صحنه زندگي بشر خداحافظي کند. قطعات دو پايانه طراحي شده براي پاسخ به جذب فوتون را ديودهاي نوري مي گويند. برخي از ديودهاي نوري سرعت پاسخ و حساسيت بسيار بالايي دارند. از آنجايي که ‌الکترونيک نوين علاوه بر سيگنال هاي الکتريکي اغلب داراي سيگنال هاي نوري نيز است، ديودهاي نوري نقش مهمي ‌را به عنوان قطعات الکترونيک ايفا مي‌کنند. غالباً از قطعات پيوندي براي بهبودي سرعت پاسخ و حساسيت آشکارسازهاي نوري يا تابش هاي پر انرژي استفاده مي‌شود. ديودهاي نورافشان برتري‌هاي بسياري بر منابع نور سنتي دارند که مصرف کمتر، عمر بيشتر، استحکام بيشتر، اندازه کوچکتر و سرعت بيشتر در خاموش و روشن شدن از جمله امتيازات اين منابع نوري بشمار مي رود. ديودهاي نورافشان مصارف متفاوتي در نورپردازي شهري، علائم عبور و مرور و چراغ‌هاي امروزي خودرو دارند. همچنين اندازه بسيار کوچک آنها باعث شده است تا در نمايشگرهاي گرافيکي نسل جديد به کار روند. سرعت بسيار بالاي آنها در خاموش و روشن شدن کاربردهاي ويژه‌اي در فن آوري مخابرات براي آنها به ارمغان آورده است. اما اين که چگونه مي توان ديودهاي نوري را به يک منبع روشنايي قابل توجه تبديل کرد، موضوع آن به يک کشف بزرگ برمي گردد. به طور اتفاقي اختراع جديدي پديد آمد که مي تــوانــد ديــودهاي نـــوري را دگرگون کند! منبع روشنايي آينده ما قطعا لامپ هاي کنوني نخواهند بود. شايد ديــوارهاي خــانه مان يا ميز ناهــارخــوري يا حـــتي چنگال ها منبع روشـــنايي آينــده ما باشد! يک کشف کاملا تصادفي! دنياي ديودهاي نوري را وارد مرحله تازه اي خواهد کرد. ديودهاي نوري يا ديودهاي نوراني، چراغ هايي هستند که امروزه در فلاش ها، نورپردازي هاي تزئيني و غيره بکار مي روند. اين کشف، ديودهاي نوري ارزان تر و با عمر بيشتري نسبت به چراغ هاي معمولي عرضه مي کند که علاوه بر خاصيت ديودهاي نوري متداول، خاصيت هاي شگفت انگيز ديگري هم دارد که نسل چراغ هاي متداول خانگي امروزي را بر خواهد چيد. «مايکل بورز»، دانشجوي دانشگاه «واندربيلت» در حال آزمايش روي نقطه هاي کوانتومي بود که به پديده عجيبي برخورد کرد. نقطه هاي کوانتومي، بلورهايي با طول چند نانومتر يعني چيزي در حدود يک هزارم قطر يک موي انسان هستند. اين نقطه ها صد تا هزار الکترون دارند که به آساني ترکيب مي شوند و انرژي از خود گسيل مي کنند. هرچه ابعاد آن ها کوچک تر باشد، آسان تر تحريک مي شوند. هر کدام از اين نقطه هاي کوانتومي که بورز جمع آوري کرده بود، 33 يا 34 جفت اتم داشت. اين نقطه ها داراي خاصيت هاي جالبي هستند به طور مثال اگر شما به آنها نوري بتابانيد يا آنها را تحت تأثير جريان الکتريسيته قرار دهيد، نور مخصوص به خودشان را ساطع مي کنند که معمولاً نورهاي رنگي روشن است. اما هنگامي که بورز به آنها اشعه ليزر تابانيد، يک واقعه غيرعادي رخ داد. او شگفت زده شد چون نور سفيد خيره کننده اي تمامي ميز کارش را فرا گرفت. نقطه هاي کوانتومي مي بايست نور آبي گسيل دهند ولي به جاي آن، شاهد تابش نور سفيد زيبايي بود. او و همکارش اين نقطه هاي کوانتومي را با مواد ديگري مخلوط کردند و نور تازه اي ايجاد کردند که هر چند زيبايي چنداني نداشت ولي مشابه نور لامپ هاي خانگي بود. اين وسيله جديد، نوري بين سفيد و زرد ساطع مي کند که روشنايي آن دو برابر و عمرش 50 برابر لامپ هاي 60 وات معمولي است. در چند سال اخير در كشور ايران سير تبليغاتي استفاده از ديود هاي نوري در روشنايي معابر توسط گروه هاي مختلفي انجام شده است كه نبود تحقيقات جامع و مراجع مدون، تصميم گيري را براي مسئولين مشكل كرده است. سازندگان چراغ هاي با فن آوري ديود هاي نوري كه اين تجهيزات را به عنوان جايگزيني براي سيستم هاي روشنايي معابر محلي و پاركينگ هاي كم تردد معرفي مي کنند، مشخص مي شود كه يك چراغ مجهز به ديودهاي نوري با وجود ويژگي هاي متنوع خوب از جمله توان مصرفي پايين، ولتاژ تغذيه كم، طول عمر بالا و وضوح رنگ خوب و غيره به علت پايين بودن شدت روشنايي نمي تواند جايگزين مناسبي براي لامپ هاي 70 و 150 وات بخار سديم پر فشار و 125 وات بخار جيوه شود ولي بهترين مجموعه ديودهاي نوري ساخته شده با شدت نوري 1100 لومن داراي شدت نوري نزديك به لامپ هاي رشته اي 100 وات هستند. براساس محاسبات اقتصادي انجام شده به منظور رسيدن به شار نوري متناسب با لامپ هاي متداول در سيستم هاي روشنايي معابر نياز به تعداد بيشتري از مجموعه ديودهاي نوري است كه در صورت جايگزيني اين تجهيزات به جاي سيستم هاي روشنايي متداول و حتي لامپ هاي رشته اي به علت بالا بودن هزينه توليد اين محصولات هيچ گونه صرفه جويي صورت نمي گيرد. با توجه به روند رو به رشد بهره نوري ديود هاي نوري طي سال هاي گذشته به نظر مي رسد در سال هاي آينده امكان استفاده از اين فن آوري در روشنايي معابر نيز فراهم شود ولي به هر حال اکنون اين محصولات نمي توانند جايگزين منابع نوري موجود جهت تامين روشنايي معابر شوند