كيف تعمل مصابيح LED: فهم الضوء خلف الشاشات الرقمية

كيف تعمل مصابيح LED وما هي المبادئ الأساسية لتقنيتها؟

LED هو اختصار لـ Light Emitting Diode (الصمام الثنائي الباعث للضوء). وهو جهاز شبه موصل يُصدر الضوء عند مرور تيار كهربائي عبره. على عكس المصابيح الكهربائية التقليدية، لا تعتمد مصابيح LED على تسخين الشعيرات، بل تتحرك الإلكترونات عبر مادة شبه موصلة لإنتاج الضوء مباشرةً، في عملية تُسمى التألق الكهربائي.

هذه الطريقة تجعل مصابيح LED أكثر كفاءةً ومتانةً وقابليةً للتكيف. ولذلك تُستخدم في كل مكان، من مصابيح المؤشرات إلى اللوحات الرقمية الضخمة ولوحات النتائج الإلكترونية.

داخل الصمام الثنائي الباعث للضوء: كيف يتم إنتاج الضوء

يتكون الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) من طبقتين، إحداهما موجبة الشحنة (من النوع p) والأخرى سالبة الشحنة (من النوع n). عندما يمر التيار الكهربائي عبر الوصلة بين الطبقتين، تتحرك الإلكترونات عبر الفراغ بينهما وتُطلق طاقة على شكل ضوء.

يعتمد لون الضوء على مادة أشباه الموصلات المستخدمة. على سبيل المثال، يُصدر زرنيخيد الغاليوم ضوءًا أحمر، بينما يُصدر نتريد الإنديوم والغاليوم ضوءًا أزرق أو أخضر. بدمج هذه الألوان، يُمكن للمصنّعين إنتاج شاشات ملونة.

لماذا تعتبر مصابيح LED أكثر كفاءة؟

تستهلك مصابيح LED الطاقة بكفاءة أكبر، إذ تحوّل معظم الكهرباء إلى ضوء، لا حرارة. أما المصابيح التقليدية، فتُهدر الكثير من الطاقة على شكل حرارة، مما يُقلل من عمرها الافتراضي.

هذه الكفاءة هي أحد الأسباب الرئيسية لهيمنة مصابيح LED على أنظمة الإضاءة والشاشات الحديثة. على سبيل المثال، يمكن للوحة نتائج إلكترونية كبيرة تعمل بتقنية LED أن تظل ساطعة وواضحة لساعات باستخدام طاقة أقل بكثير من تقنيات الإضاءة القديمة.

دور البكسل في شاشات LED

في شاشات LED، يتكون كل بكسل من مصادر ضوء صغيرة: مصابيح LED حمراء وخضراء وزرقاء. عند دمج هذه الألوان الثلاثة، تُنتج ملايين الظلال، مما يُنتج صورًا زاهية ودقيقة.

تُحدد كثافة البكسلات دقة الصورة. كلما زادت كثافة البكسلات، زاد تركيز مصابيح LED في منطقة محددة، مما ينتج عنه صور أكثر دقة. لهذا السبب، تستخدم شاشات LED الداخلية مسافة أصغر بين البكسلات مقارنةً بالشاشات الخارجية، التي تُشاهد من مسافة أبعد.

كيف تقوم مصابيح LED بإنشاء الصور ومقاطع الفيديو

لا تعرض شاشات LED الصور كالشاشات التقليدية، بل تستخدم أنظمة تحكم لتشغيل وإيقاف مصابيح LED محددة بسرعة عالية، مما يُشكّل أنماطًا من الضوء واللون. يُنتج هذا التبديل السريع صورًا متحركة عند رؤيتها بالعين المجردة. يمكن تعديل سطوع ولون كل مصباح LED بشكل مستقل، مما يسمح للشاشات بعرض أي محتوى، من نصوص بسيطة إلى رسوم متحركة أو مقاطع فيديو معقدة.

أنواع مصابيح LED المستخدمة في الشاشات

هناك عدة أنواع من مصابيح LED المستخدمة في تصنيع الشاشات:

• SMD (جهاز التركيب السطحي): مصابيح LED مدمجة يتم تركيبها مباشرة على لوحات الدوائر المطبوعة، وهي مثالية للعروض الداخلية والمشاهدة عن قرب.
• DIP (حزمة مزدوجة في الخط): مصابيح LED تقليدية أكثر متانة وأكثر سطوعًا، مثالية للاستخدام في الهواء الطلق.
• COB (رقاقة على اللوحة): مصابيح LED متطورة ذات درجة عالية من التوحيد والسطوع، توفر خلطًا أفضل للألوان وموثوقية أفضل.

كل نوع لديه مميزاته، وذلك حسب بيئة التثبيت ومسافة المشاهدة.