كيف تعمل شاشة LED؟
تُهيمن الثنائيات الباعثة للضوء، المعروفة باسم LED، على كل جانب من جوانب حياتنا اليوم. فهناك عدد لا يُحصى من الأجهزة الإلكترونية حولنا، مثل الهواتف الذكية، والساعات الرقمية، وإشارات المرور، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، والشاشات الكبيرة. شاشات اعلانيةجميعها مزودة بشاشات LED. بفضل كفاءتها العالية في استهلاك الطاقة وانخفاض استهلاكها، تُعدّ شاشات LED حاليًا أكثر تقنيات الشاشات التجارية استخدامًا.
تتوفر شاشات LED بأشكال وأحجام متعددة، لكنها جميعًا تعمل وفقًا للمبدأ الأساسي نفسه. تحتوي على ثنائي متخصص يشبه كهربائيًا وصلة PN. يسمح هذا لشاشة LED بتمرير التيار في الاتجاه الأمامي، ويمنع تدفقه في الاتجاه المعاكس.
مبدأ عمل شاشة LED
الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) هو جهاز شبه موصل يُحوّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية باستخدام مبدأ نظرية الكم. بناءً على هذه النظرية، عندما تنتقل الإلكترونات من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى طاقة أدنى، فإنها تُصدر طاقة على شكل فوتونات. تُعادل طاقة الفوتون هذه الفجوة بين مستوى الطاقة الأدنى والأعلى. تُعرف هذه الظاهرة عادةً باسم التلألؤ الكهربائي.
تُصنع مصابيح LED من طبقة رقيقة من مادة شبه موصلة مُشَوَّبة بكثافة. تُنتج مصابيح LED ذات الانحياز الأمامي ضوءًا يعتمد على العنصر المستخدم كشبه موصل. تتميز الثنائيات في مصابيح LED بانحياز أمامي، مما يسمح للإلكترونات من نطاق التوصيل في شبه الموصل بالعودة إلى الاتحاد مع فجوات نطاق التكافؤ. يكون مستوى طاقة الفجوات أقل مقارنةً بمستوى طاقة الإلكترونات.
لذا، عندما يُطلق اتحاد الإلكترونات والفجوات كمية كبيرة من الطاقة في الحالة الضوئية الحرارية، تكون هذه الطاقات كافية لتوليد الفوتونات. تُصدر الفوتونات بعد ذلك ضوءًا أحادي اللون أو أحادي اللون. ولأن طبقات الصمام الثنائي الباعث للضوء رقيقة جدًا، يمكن للفوتونات أن تترك الوصلة بسهولة وتشع بعيدًا، مما يُنتج شاشة ساطعة وملونة.
كيف تنتج الثنائيات الباعثة للضوء اللون؟
تتميز ألوان مصابيح LED بالمواد المستخدمة في مكوناتها شبه الموصلة. تُصنع الثنائيات الباعثة للضوء من مركبات شبه موصلة مختلفة، بما في ذلك زرنيخيد الغاليوم (GaAs)، وفوسفيد الغاليوم (GaP)، وفوسفيد زرنيخيد الغاليوم (GaAsP)، ونيتريد إنديوم الغاليوم (GaInN). تُخلط جميع هذه العناصر وسبائكها بنسب مختلفة لإنتاج تركيبات لونية فريدة بأطوال موجية مختلفة.
تُعدّ مركبات أشباه الموصلات المختلفة مسؤولة عن انبعاث الضوء في مناطق محددة من الطيف المرئي. كما تختلف شدة الضوء من مركب لآخر. وبالتالي، يُحدد اختيار مادة أشباه الموصلات طول موجة الفوتون، والذي بدوره يُميّز لون الضوء المنبعث.
أنواع المصابيح
تعتبر تقنية LED من الجيل القادم، لذا يمكن تطويرها بأشكال وأحجام مختلفة، ويمكن إعطاؤها وظائف مختلفة وفقًا للاحتياجات.
هنا، سنناقش سريعًا بعض الأنواع المعروفة من شاشات LED:
*العرض القياسي
شاشات LED القياسية أو المسطحة هي الأكثر استخدامًا. تتميز بأسطح مسطحة ورقيقة، وتتكون من مجموعة من الثنائيات الباعثة للضوء لإنتاج شاشات عالية الدقة. شاشة LED القياسية مناسبة للاستخدام الداخلي والخارجي، حيث تُنتج صورة ساطعة لامعة، ولذلك تُسمى شاشة LED خارجية.
*شاشة منحنية
تتميز شاشات LED المنحنية بسطح عرض مقعر. شاشة LED المسطحة منحنية عند الزوايا لتُقدم شاشة جذابة توفر للمشاهدين زاوية رؤية أوسع وأفضل. تُعد شاشات LED المنحنية ميزةً رئيسيةً نظرًا لعمقها الأفضل وإمكانية تعديلها لتناسب الرؤية المحيطية للمشاهد. تُستخدم شاشات LED المنحنية الداخلية بشكل خاص في الأماكن المغلقة، بينما تُستخدم شاشات LED المنحنية الخارجية لعرض الإعلانات.
*شاشة مرنة
شاشات LED المرنة مصنوعة من بيكسلات LED مثبتة على مواد مرنة مثل المطاط أو ألواح الدوائر المطبوعة (PCB). لحماية دوائر الشاشة، تحتوي على مادة عازلة على كلا الجانبين. تُربط لوحات LED المرنة معًا باستخدام مغناطيس لإنشاء عرض فيديو سلس مع صور واضحة. تتميز هذه الأنواع من شاشات LED بقابلية عالية للتخصيص، مما يسمح لمصنعيها بإنشاء أشكال مختلفة. كما أنها سهلة الاستخدام والصيانة.
