مصباح LED للملابس
شريط إضاءة LED عبارة عن لوحة دوائر مرنة مزودة بمصابيح LED مثبتة على السطح ومكونات أخرى، وعادةً ما تأتي مع طبقة لاصقة. وقد شاع استخدام مصابيح LED في البيئات الشخصية والمهنية والهواة لما تتميز به من جمالية ووظائف ومرونة. تقليديًا، كانت شرائط الإضاءة تُستخدم فقط في إضاءة التزيين ، والإضاءة الخلفية ، وإضاءة المهام ، وتطبيقات الإضاءة الزخرفية، مثل إضاءة الأسقف المخفية .
تم إنتاج شرائط إضاءة LED لأول مرة في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. ومنذ ذلك الحين، سمحت زيادة الكفاءة الضوئية وزيادة الطاقة في مصابيح SMD باستخدامها في تطبيقات مثل إضاءة المهام عالية السطوع، واستبدال تجهيزات الإضاءة الفلورية والهالوجينية، وتطبيقات الإضاءة غير المباشرة، والفحص بالأشعة فوق البنفسجية أثناء عمليات التصنيع، وتصميم الديكورات والأزياء ، وزراعة النباتات .
تصميم
تتضمن المتغيرات في إضاءة الشريط مقاومة الماء واللون والمواد اللاصقة واختيار SMD وجهد التشغيل ونوع التحكم وما إذا كان تصميم التيار ثابتًا أو الجهد ثابتًا.
لا يُعتبر شريط LED غير المطلي مقاومًا لتسرب الماء، ولكنه قد يُصنّف برمز حماية IP20 لمقاومة معينة لتسرب الماء. تتميز هذه الأشرطة عمومًا بجهد منخفض وهي آمنة للمس، ولكنها قد تتعرض للماس الكهربائي عند ملامستها لأجسام معدنية دقيقة. أما شرائط الإضاءة المقاومة للماء، فهي مغطاة بمادة إيبوكسية أو سيليكون موصلة للحرارة لحماية الدوائر الكهربائية من التلامس المباشر مع الماء، ويمكن أن تُصنّف برمز IP65 أو IP67، أو برمز IP68 مع وصلات محكمة الإغلاق. يحتوي كل من شريط LED المطلي وغير المطلي على لاصق مزدوج الجوانب للصقه على الجدران والمكاتب والأبواب وغيرها.
تكمن أبرز الاختلافات في التصميم في كيفية التحكم في مصابيح LED الفردية، وتحديداً الاختلافات في اللون وما إذا كان يمكن التحكم في كل مصباح LED على حدة أم لا. [ 1 ]
- لون واحد، غير قابل للعنونة: كل مصباح LED على الشريط يكون بلون أبيض واحد، تتراوح درجة حرارته اللونية عادةً من 2200 كلفن إلى 6500 كلفن ، أو أي من عدة ألوان أحادية اللون تغطي نطاق الطيف المرئي (عادةً من 400 إلى 700 نانومتر في الطول الموجي). [ 2 ]
- إضاءة بيضاء ديناميكية قابلة للتعديل (يُشار إليها غالبًا بـ CCT )، غير قابلة للتحكم عن بُعد: تسمح للمستخدم بضبط درجة حرارة اللون الخارجة من شريط إضاءة واحد. تُصنع هذه الأشرطة باستخدام مصابيح LED متناوبة ذات درجات حرارة لونية مختلفة، بحيث يكون نصف المصابيح بدرجة حرارة لونية منخفضة والنصف الآخر بدرجة حرارة لونية عالية، مما يسمح للشريط بإنتاج أي درجة حرارة لونية محددة بين درجتي حرارة لون المصابيح. [ 3 ]
- متعددة الألوان، غير قابلة للتحكم عن بُعد: كل مصباح LED قادر على عرض اللون الأحمر أو الأخضر أو الأزرق أو الألوان الثلاثة جميعها (الأبيض)، ويتم تشغيله بواسطة ثلاثة خطوط طاقة. تعرض جميع مصابيح LED نفس اللون في أي وقت، ولكن يمكن التحكم في اللون عن طريق تغيير الجهد المطبق على كل من خطوط الطاقة الثلاثة.
- RGB، قابل للعنونة: ألوان وعناوين متعددة. كل مصباح LED مزود بشريحة خاصة به، مما يعني أنه يمكن تشغيله بشكل فردي للحصول على تأثيرات متتابعة، ووميض، وتغيير الألوان، وغيرها من التأثيرات القابلة للتخصيص. [ 4 ]
- RGBW، غير قابل للعنونة: مزيج من لون واحد وألوان متعددة (4 رقائق LED) في وحدة واحدة
- RGBCCT أو RGBWW: مزيج من اللون الأبيض القابل للضبط الديناميكي والألوان المتعددة (5 رقائق LED) في وحدة واحدة
تتوفر تصاميم شرائط LED مزودة بأنواع عديدة من مكونات SMD، ليس فقط بألوان مختلفة وقابلة للتحكم أو غير قابلة للتحكم، بل أيضاً بأشكال وأحجام ومستويات طاقة متنوعة. من أكثر أنواع SMD شيوعاً : 3528، أحادي اللون، غير قابل للتحكم، منخفض الطاقة جداً؛ 5050، يحتوي على ثلاثة مصابيح LED مما يسمح بشرائط RGB وقابلة للتحكم بالإضافة إلى مستويات طاقة أعلى؛ 2835، وهو نوع أحدث من SMD أحادي اللون له نفس أبعاد سطح 3528 ولكن بمساحة باعث أكبر وتصميم أنحف مع مشتت حراري مدمج يسمح بمستويات طاقة أعلى؛ 5630/5730، بديل أحدث لـ 5050 SMD أحادي اللون، والذي يمكنه العمل بمستويات طاقة أعلى قليلاً ويتميز بكفاءة عالية. قد تحتوي التصاميم الأقل شيوعاً على 3014 أو 4014 أو 7020 أو 8020 أو أنواع أخرى من SMD. بالإضافة إلى نوع LED SMD، فإن كمية مصابيح LED لكل متر تعتبر أيضًا عاملاً مهمًا في تحديد الطاقة والسطوع الإجماليين.
تعمل شرائط إضاءة LED عادةً بجهد 12 أو 24 فولت من التيار المستمر من مصدر طاقة، يُشار إليه أحيانًا باسم مُشغّل. أما شرائط إضاءة USB فتعمل بجهد 5 فولت القياسي المستخدم في أجهزة USB. كما تتوفر شرائط LED تعمل بجهد التيار الكهربائي الرئيسي. تتميز هذه الشرائط بإمكانية استخدامها في مسارات طويلة دون انخفاض في السطوع على طولها، ولكنها أقل مرونة وأثقل وزنًا نظرًا لارتفاع قيم الجهد والتيار، بالإضافة إلى طبقاتها السميكة التي توفر الحماية من الصدمات الكهربائية، وتصنيفها العالي في الحماية من الماء والغبار (IP) في المواقع الخارجية المُخصصة لها، مع نقاط قطع محدودة. لا تحتاج هذه الشرائط إلى مصدر طاقة منفصل، ولكن يجب وجود مُقوّم بين مصدر التيار الكهربائي الرئيسي ونهاية شريط LED.
تستخدم معظم تصميمات لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) دوائر متوازية متعددة تتكون من مقاومات خفض الجهد السلبية الموصولة على التوالي مع عدد معين من مصابيح LED السطحية (SMD)، وذلك لتشغيلها عند مستوى تيار وقدرة محددين مع جهد الدخل المتوقع. يُشار إلى هذا التصميم باسم "الجهد الثابت"، وهو حساس للغاية للتغيرات الطفيفة في جهد الدخل ولانخفاض الجهد الذي يحدث على امتداد الشريط الطويل عند تشغيله من مصدر طاقة واحد. أما التصميم البديل فهو "التيار الثابت"، حيث تتضمن كل دائرة متوازية من عدة مصابيح SMD دائرة متكاملة صغيرة لتوفير تيار ثابت لتلك المجموعة من مصابيح LED، ضمن نطاق واسع من الفولتية المطبقة. يسمح هذا للشريط بالعمل بنفس مستوى الطاقة والسطوع على طوله بالكامل، أو مع بعض التباين في جهد التشغيل.
تتطلب أي تعديلات وحدة تحكم LED لضبط السطوع أو اللون أو نشاط كل مصباح LED على حدة. يمكن القيام بذلك باستخدام وحدة تحكم مرفقة أو تخصيصها باستخدام متحكم دقيق . [ 1 ]
يمكن أيضًا استخدام شرائط LED لمحاكاة مظهر أضواء النيون التقليدية . يُثبّت شريط LED على جانب قناة بلاستيكية على شكل حرف C مملوءة بالسيليكون؛ حيث يعمل السيليكون على تشتيت الضوء الصادر من شريط LED وتوجيهه إلى جانب واحد، بزاوية 90 درجة بالنسبة لاتجاه مصابيح SMD LED. يسمح هذا التصميم بثني الأضواء في اتجاه معاكس لانحناء شريط LED العادي، مما يتيح كتابة الكلمات وإنشاء الصور، تمامًا كما في لافتات النيون. [ 5 ]
نماذج
فيما يلي قائمة بنماذج شرائط LED الشائعة. وحدة التحكم IC هي "دقة" التحكم، أو أصغر عدد من مصابيح LED التي يمكن التحكم بها بشكل فردي في الشريط.
| نموذج | الجهد االكهربى | لون | هل يمكن توجيهها بشكل فردي؟ | وحدة التحكم المتكاملة (مصابيح LED) | بنية التحكم في الدوائر المتكاملة | أسلوب |
|---|---|---|---|---|---|---|
| WS2801 | 5 فولت / 12 فولت / 24 فولت | RGB | نعم | 1/3 | مدمج وخارجي | قابل للعنونة بإشارتين |
| WS2811 | 5 فولت / 12 فولت / 24 فولت | أبيض/RGB/ RGB+W/ RGB+CCT | جزئي | 1/3/4/6/9 | خارجي | إشارة واحدة قابلة للعنونة |
| WS2812B | 5 فولت | RGB | نعم | 1/3/2012 | مدمج | إشارة واحدة قابلة للعنونة |
| WS2813 | 5 فولت | RGB/RGBW | نعم | 1 | مدمج | استئناف نقطة التوقف |
| WS2814 | 24 فولت | RGBW | جزئي | 6 | خارجي | إشارة واحدة قابلة للعنونة |
| WS2815 | 12 فولت | RGB | نعم | 1 | مدمج | استئناف نقطة التوقف |
| WS2818 | 12 فولت | RGB/RGBW | جزئي | 3/6 | خارجي | استئناف نقطة التوقف |
| SK6812 | 5 فولت / 12 فولت / 24 فولت | أبيض/RGB/ RGBW | نعم | 1/3/6 | مدمج | إشارة واحدة قابلة للعنونة |
| SK9822 | 5 فولت / 12 فولت / 24 فولت | RGB | نعم | 1 | مدمج | قابل للعنونة بإشارتين |
| APA102 | 5 فولت | أبيض/RGB | نعم | 1/3 | مدمج وخارجي | قابل للعنونة بإشارتين |
| APA102/HD107S | 5 فولت / 12 فولت / 24 فولت | أبيض/RGB | نعم | 1 | مدمج | قابل للعنونة بإشارتين |
| APA107 | نعم | |||||
| HD108 | نعم | |||||
| UCS1903 | 5 فولت / 12 فولت / 24 فولت | RGB | جزئي | 1/3/6 | خارجي | إشارة واحدة قابلة للعنونة |
| TM1812 | 12 فولت / 24 فولت | أبيض/RGB/ RGBCCT | جزئي | 3/6/12 | خارجي | إشارة واحدة قابلة للعنونة |
| TM1814 | 12 فولت / 24 فولت | RGBW | جزئي | 6 | خارجي | إشارة واحدة قابلة للعنونة |
| TM1914 | 12 فولت / 24 فولت | أبيض/RGB | جزئي | 3/6/7 | خارجي | استئناف نقطة التوقف |
| TM1934 | جزئي | |||||
| TM1936 | 24 فولت | RGBCCT | جزئي | 6 | خارجي | إشارة واحدة قابلة للعنونة |
| LPD8806 | 12 فولت / 24 فولت | RGB | جزئي | 2 | خارجي | قابل للعنونة بإشارتين |
| LPD6803 | 12 فولت / 24 فولت | RGB | جزئي | 3 | خارجي | قابل للعنونة بإشارتين |
| GS8206 | 12 فولت / 24 فولت | RGB | جزئي | 3/5/6 | خارجي | استئناف نقطة التوقف |
| GS8208 | 12 فولت | RGB/R/G/B/ أصفر/ أصفر ذهبي/ أبيض | نعم | 1 | خارجي | استئناف نقطة التوقف |
| FW1906 | جزئي | |||||
| SM16703 | جزئي | |||||
| SM16704 | جزئي | |||||
| DMX512 | 12 فولت | RGB | نعم | 1 | دي إم إكس |
وحدات التحكم والبرامج
تتوافق شرائط LED القابلة للعنونة مع العديد من وحدات التحكم والبرامج المختلفة حسب التطبيق. [ 6 ] قد يستخدم الهواة برامج مفتوحة المصدر مع وحدات تحكم دقيقة ، بينما قد يستخدم المحترفون وحدات تحكم مخصصة تستخدم بروتوكول اتصال DMX . من بين البرامج مفتوحة المصدر الشائعة الاستخدام: FastLED وWLED و Arduino . [ 7 ] أما وحدات التحكم الدقيقة الشائعة الاستخدام في هذا المجال فتشمل: ESP32 وESP8266 وArduino و Raspberry Pi . [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
زاوية الشعاع
تُصنّف بعض مصابيح LED بزاوية شعاع تبلغ 120 درجة، [ 11 ] موجهة للأعلى، أي عمودية على سطح التركيب. أما مصابيح SMD ذات "العرض الجانبي" أو "باعث الحافة"، فهي مصممة بحيث ينبعث الضوء موازياً لسطح اللصق (أي بزاوية 90 درجة مقارنةً بتصميم الشريط التقليدي). وهذا يسمح بتصنيع شرائط LED تُضيء الأسطح في مساحة أقل أو تُبرز حوافها، مثل اللافتات.
التعتيم
يمكن التحكم بكفاءة في إضاءة مصابيح LED باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM) . [ 12 ] تعمل هذه التقنية على تشغيل وإطفاء مصابيح LED بسرعة عدة مرات في الثانية عن طريق تغيير الجهد من الصفر إلى القيمة المطلوبة بشكل متقطع. يستقبل مصباح LED إشارة التشغيل على شكل موجة مربعة . يمكن تغيير العرض النسبي لأجزاء التشغيل والإطفاء في الموجة المربعة بحيث تبقى مصابيح LED مضاءة أو مطفأة لفترة زمنية أطول أو أقصر نسبيًا لتغيير السطوع. [ 13 ] تقوم مصابيح LED القابلة للعنونة بعملية التعتيم داخليًا بناءً على إشارة بيانات تحدد لون مصابيح LED المراد تشغيلها، بينما تتطلب مصابيح LED غير القابلة للعنونة وحدة تحكم PWM خارجية.
الاستخدام
احترافي
استُخدمت شرائط LED كمطهر في التطبيقات التجارية، وازداد استخدامها بشكل خاص استجابةً لجائحة كوفيد-19 . [ 14 ] يجب أن تُصدر هذه الشرائط ضوءًا فوق بنفسجيًا بطول موجي يتراوح بين 200 و280 نانومتر ، ولكن وُجد أنها مطهر آمن وفعال .
استُخدمت مصابيح LED للزراعة في مراكز الأبحاث والبيوت الزجاجية لزيادة الإضاءة اللازمة لعملية التمثيل الضوئي أو لتعديل الفترة الضوئية. ومع ذلك، يُفضّل استخدام مصابيح الزراعة التقليدية أحيانًا نظرًا لارتفاع تكلفتها الأولية، ومحدودية انتشارها، وانخفاض مساحة تغطيتها مقارنةً بمصابيح LED. [ 15 ] [ 16 ]
تُستخدم شرائط LED أيضًا كأداة إضاءة مسرحية . وقد تم اختيارها لقدرتها على خلق حواف مميزة، ولتأثيراتها الديناميكية والجذابة بصريًا، ولانخفاض تكلفتها. ورغم اختلاف أنواع الشرائط وأجهزة التحكم المستخدمة عادةً عن تلك المستخدمة في المنازل، إلا أن شرائط الإضاءة المسرحية تتشابه كثيرًا مع نظيراتها المنزلية.
هاوٍ
تُعدّ شرائط الإضاءة بتقنية LED خيارًا جذابًا للعديد من الهواة نظرًا لمرونتها وكفاءتها في استهلاك الطاقة. [ 17 ] وإلى جانب الإضاءة التقليدية، تُستخدم هذه الشرائط على نطاق واسع في مشاريع "اصنعها بنفسك" أو الملابس المضيئة. ومن الأمثلة على ذلك إضاءة أجهزة الكمبيوتر، وإضاءة الأزياء، والألعاب، وإضاءة أماكن العمل، والإضاءة المحيطة بالشاشات، وإضاءة الأركان.
اكتسبت شرائط الإضاءة بتقنية LED شعبيةً واسعةً مؤخرًا كشكلٍ من أشكال الموضة والتكنولوجيا القابلة للارتداء . إن إمكانية تشغيل هذه الشرائط عبر منفذ USB أو بطارية خارجية تجعلها سهلة الحمل للغاية، وخيارًا جذابًا للعديد من المصممين الذين يتطلعون إلى دمج أساليب جديدة في أعمالهم الفنية. ومن الأمثلة البارزة على ذلك استخدامها كأجهزة عرض مرئية للموسيقى قابلة للارتداء، وكأحزمة للرقص. [ 18 ] [ 19 ]
يُقدّر العديد من الهواة إمكانية التوافق بين شرائط LED وأنظمة التحكم الدقيقة . يتيح ذلك إنشاء بيئات بصرية ديناميكية تتغير استجابةً للإشارات المُرسلة من وحدة التحكم الدقيقة. وقد استخدم الهواة هذه الميزة لتغيير إعدادات الإضاءة تبعًا لمستوى الضوضاء في الغرفة، بالإضافة إلى استخدام نظام تحديد المواقع الجغرافية للكشف عن وجود المستخدم في المنزل، ولوحة النتائج. [ 20 ] [ 21 ]
مراجع
- ١ ٢ كاسل، أليكس. كيفية البدء باستخدام إضاءة شريط LED RGB القابلة للبرمجة. مؤرشف بتاريخ ٢٧ أغسطس ٢٠١٤ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) . تم اختباره.
- ↑ تشير الأبحاث إلى أن التعرض لضوء LED الأبيض يُثبط إنتاج الجسم لهرمون الميلاتونين أكثر من بعض أنواع الضوء الأخرى . www.sciencedaily.com . تاريخ الاطلاع: ١٦ ديسمبر ٢٠١٦ .
- ↑ "كيف تُصنع شرائط إضاءة LED؟" . www.instructables.com . تاريخ الاسترجاع: 14 مارس 2019 .
- ↑ شيلر، براد، دليل مبرمج الإضاءة الآلي
- ↑ "تتجاوز تقنية Flex Neon الإضاءة التقليدية بفضل خصائصها المرنة الفريدة - يمكنك إبراز وتحديد المساحات الداخلية والخارجية باستخدام مجموعة منتجات الإضاءة Flex Neon التي تنحني يمينًا/يسارًا وأعلى/أسفل" . مجلة LED . إنديفور بزنس ميديا. 7 يونيو 2021. تم الاطلاع عليه في 7 أكتوبر 2022 .
- ↑ "تصميم التحكم بتقنية Zigbee لشرائط الإضاءة المنقطة" . بوابة الأبحاث بجامعة آيندهوفن للتكنولوجيا . تاريخ الاسترجاع: 3 أبريل 2025 .
- ↑ ديجان (13 يناير 2018). "كيفية التحكم في مصابيح LED من نوع WS2812B القابلة للعنونة بشكل فردي باستخدام أردوينو" . موقع How To Mechatronics . تاريخ الاسترجاع: 3 أبريل 2025 .
- ↑ "التحكم في عدة شرائط إضاءة LED RGB من نوع WS2812B قابلة للعنونة بالكامل باستخدام حاسوب Raspberry Pi أحادي اللوحة - دليل تعليمي من أستراليا" . Core Electronics . تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 أبريل 2025 .
- ↑ "التحكم في مصابيح LED القابلة للعنونة WS2812B باستخدام ESP32 وWLED" . مهندسو اللحظة الأخيرة . 14 مارس 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 أبريل 2025 .
- ↑ بيريرا، مارلون فابيتشاكي؛ أويامادا، مارسيو سيجي (18 أكتوبر 2023). "تطبيق أردوينو وشرائط LED قابلة للعنونة الفردية في تطوير مواد تفاعلية لتعزيز مقرر علوم الحاسوب الجامعي" . المؤتمر اللاتيني الأمريكي للبرمجيات الحرة والتقنيات المفتوحة (لاتينووير) . SBC: 97-101 . doi : 10.5753/latinoware.2023.236525 .
- ↑ مستشار الإضاءة (2021-04-20). "زاوية الشعاع: أمور يجب معرفتها لاختيار المصباح" . مستشار الإضاءة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-05-2021 .
- ↑ لياو، أليس (23-06-2014). "مصابيح LED: نظرة معمقة في التعتيم" . مجلة المهندس المعماري . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17-12-2024 .
- ↑ "مفتاح التعتيم الخاص بي" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 مارس 2017 .
- ↑ "تطهير الأسطح بالأشعة فوق البنفسجية للحد من التعرض لفيروس سارس-كوف-2" . وكالة حماية البيئة الأمريكية . 14 يناير 2021. تاريخ الاطلاع: 13 أبريل 2025 .
- ↑ رحمن، محمد ممتازور؛ فيلد، ديفيد لوك؛ أحمد، سيد محيي الدين؛ حسن، محمد تنوير؛ بشير، محمد خيرول؛ علامة، كمال (16 نوفمبر 2021). "إضاءة LED لنمو محاصيل عالية الجودة والإنتاجية في بيئات الزراعة المحمية" . النباتات (بازل، سويسرا) . 10 (11): 2470. Bibcode : 2021Plnts..10.2470R . doi : 10.3390/plants10112470 . ISSN 2223-7747 . PMC 8621602. PMID 34834833 .
- ↑ "مصابيح LED لنمو النباتات - جامعة ولاية أوكلاهوما" . extension.okstate.edu . 2017-04-01 . تاريخ الاسترجاع 2025-04-13 .
- ↑ "أهم 10 أسباب لاستخدام شرائط إضاءة LED" . HitLights . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أبريل 2025 .
- ↑ "مُشغّل موسيقى مرئي قابل للارتداء بشريط LED باستخدام أردوينو" . موقع Instructables . تاريخ الاسترجاع: 13 أبريل 2025 .
- ↑ "نموذج أولي لحزام رقص مزود بإضاءة LED قابل للارتداء - SparkFun Learn" . learn.sparkfun.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أبريل 2025 .
- ↑ "مشاريع شرائط LED" . موقع Instructables . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13-04-2025 .
- ↑ "إضاءة LED ذكية يمكنك صنعها بنفسك باستخدام أردوينو | مشروع علمي" . موقع Science Buddies . تاريخ الاسترجاع: 13 أبريل 2025 .
- الثنائيات الباعثة للضوء
- مصابيح LED