خلال عشرة أعوام، انتقلت إضاءة LED من مصطلح تقني رائج إلى المعيار السائد في القطاع، مع تحسينات هائلة في التحكم البصري وكفاءة الطاقة. فكيف تغيرت مصابيح LED؟ وما التحديات التي يواجهها مطورو المنتجات؟ وما الخطوة التالية لهذه التقنية؟
كان الانتقال من مصادر الضوء التقليدية إلى LED تحوليًا بكل المقاييس: ارتفع توفير الطاقة بشكل كبير، ولم يسبق للمشترين أن حظوا بهذا التنوع الواسع من المنتجات. لكن الأمر لم يكن كذلك دائمًا، فقد دفعت إضاءة LED في بداياتها الشركات المصنّعة لأشباه الموصلات إلى السعي نحو كفاءة أعلى وأسعار أقل.
كيف تطورت شرائح LED مع الوقت
تكونت عبوات Dual In-Line المبكرة من إطار بدائي للكاثود والأنود مع وصلات سلكية إسفينية، وكانت تنتج تدفقًا ضوئيًا منخفضًا جدًا وأداءً بصريًا ضعيفًا. ثم جاءت مصابيح LED المغلفة (التي يُشار إليها غالبًا بمصابيح LED متوسطة القدرة) لتحسن ذلك، بقدرة أعلى ومردود جيد من lm مقابل كل دولار. وفيها يحيط عاكس بلاستيكي بشريحة مثبتة في مادة تغليف من الإيبوكسي، مع طبقة فوسفور لضبط درجات حرارة اللون. وقد عانت مصابيح LED متوسطة القدرة هذه من ضعف المحافظة على التدفق الضوئي عند القدرات العالية، ويعود ذلك جزئيًا إلى تدهور العاكسات البلاستيكية.
تستخدم غالبية سوق إنارة الشوارع اليوم مصابيح LED عالية القدرة بعبوات خزفية، وهي حل عالي القدرة بأداء حراري ممتاز بفضل ملامستها لمادة قاعدة موصلة. وقد تجاوزت العبوات الخزفية العاكسات الداخلية، واستخدمت بدلًا منها مواد العدسات كشكل من أشكال البصريات الأولية.
أحدثت مصابيح Chip On Board LED (COB) نقلة نوعية في القدرة القصوى من عبوة واحدة، إذ قد يتجاوز خرجها 100 واط. فبتركيب مصفوفة من مصابيح LED على ركيزة كبيرة من الألمنيوم، يمكن الحصول على تدفق كلي أعلى مع أداء حراري ممتاز. وتُطبَّق طبقة فوسفور واحدة على السطح بأكمله، ما يوفر انتظامًا جيدًا في اللون بتصميم منخفض الارتفاع. ويوفر التطوير المستمر لتقنية COB كفاءة أعلى لمصابيح LED، وقد أدمجتها INDO في عدساتنا CHROMA المتطورة باستمرار وفي عدسات CHROMA-X الجديدة.
وتمثل مصابيح Chip Scale Package LED (CSP) تحولًا جذريًا آخر في طريقة تطوير إضاءة LED وتصنيعها، فهي عمليًا LED «بلا عبوة». إذ تتكون الشريحة من LED نفسه، ولوحة توصيل كهربائي، وطبقة فوسفور، دون ركيزة أو عاكسات أو قباب إيبوكسي أو أسلاك توصيل أو إطارات أطراف.
يتيح هذا الحجم الصغير جدًا فرصًا وتحديات في التصميم معًا. فإزالة إطار الأطراف تقضي على التدهور الناتج عن الكبريت، وإزالة أسلاك التوصيل ترفع موثوقية المنتج كثيرًا. ولأن هذه الشرائح أقرب إلى مصدر ضوء نقطي، فإنها تجعل التحكم البصري وتحقيق زوايا قطع أفضل أسهل بكثير.
تحدي شرائح CSP
يجعل صغر حجم شريحة CSP تحديد موضعها داخل العدسة أكثر أهمية؛ إذ تتطلب طبيعة هذه الشرائح ذات الأوجه الخمسة (5) عناية إضافية لتحكم بصري سليم. فالانحرافات الصغيرة قد تغير الخصائص الضوئية لوحدة إنارة CSP تغييرًا كبيرًا، ما يستلزم عناية إضافية أثناء التصنيع، وأساليب تصميم مبتكرة لضمان تجميع خالٍ من الأخطاء وتعدد استخدامات المنتج.
تروّج كبرى الشركات المصنّعة لشرائح CSP منذ نحو عامين (2)، وقد عرض كثير من كبار اللاعبين في سوق أشباه الموصلات منتجاتهم في معرض Light + Building في فرانكفورت عام 2016. لكن حلول العدسات لم تواكب بعد التحديات البصرية لمصباح LED بهذا الصغر. وللاستفادة من أحدث التطورات، أطلقت INDO في الربع الرابع (Q4) من عام 2016 مشروعها الخاص لتطوير حل بصري لشرائح CSP.
وكانت النتيجة النهائية لذلك التطوير حل NAVIGATOR البصري الجديد، وهو محرك ضوء LED متعدد الاستخدامات يضم 17 توزيعًا ضوئيًا مختلفًا، ويوفر تحكمًا بصريًا أفضل مقارنةً بأنواع LED السابقة، ومثّل نقطة انطلاق لمشروع INDO التالي: العدسات المتغيرة.
العدسات المتغيرة: حل قابل للتحكم ضوئيًا
يتيح التحكم البصري الأدق وصغر حجم العدسات تطويرًا مبتكرًا لوحدات إنارة بعدسات متغيرة، يمكن فيها التحكم في الخصائص الضوئية وتغييرها ديناميكيًا على اللوحة، وبذلك يمكن تطوير وحدة إنارة تتكيف مع تغير ظروف الطريق. وهذا يضع التحكم الكامل في أيدي العملاء، ويتكامل مع رؤية المدن الذكية.
تعرض الصور والفيديو أدناه عرضًا توضيحيًا لمفهوم هذه العدسات المتغيرة ديناميكيًا في بيئة اختبار محكومة.
يمينًا: توزيع أضيق وأكثر تركيزًا
راقبوا جيدًا: سترون التوزيع الضوئي يتغير ببطء وتدريجيًا!
ما الفوائد التي يمكن أن تقدمها العدسات المتغيرة الحاصلة على براءة اختراع من INDO؟
- تسهيل الشراء وإدارة المخزون مع تقليل عدد أصناف المخزون المطلوبة
- وحدات إنارة تكيفية يمكن ضبطها عن بُعد بعد التركيب للاستجابة لتغير العوامل البيئية أو الظرفية
- مخططات إنارة أكثر كفاءة، بضبط كل نقطة إنارة حسب الحاجة
- حل محتمل للاستجابة لشكاوى السكان
بفضل القدرة على تغيير المساحة المضاءة فعليًا متى شاؤوا، يستطيع مديرو الأصول تغيير أداء منشآتهم بأوامر بسيطة، استجابةً لتغير المتطلبات وملاحظات السكان.
تمضي INDO قدمًا في تطوير تقنية Direct Drive، مع تشكيلة من العدسات ومصابيح LED في مختلف منتجاتنا. ويواصل فريق INDO النمو والتعلم، إذ نعيد استثمار خبرتنا الفنية في مشاريع التطوير المستقبلية.
ستتوفر أحدث حلول محركات الضوء LED أيضًا في وحدة إنارة الطرق السريعة الجديدة من INDO، AIR3 >
