دراسة جدوى مصنع تجميع لمبات ليد(LED)

نظرة عامة

دراسة جدوى مصنع تجمع لمبات ليد(LED)

 بعد ظهور لمبات الليد وانتشارها فى الوطن العربي بشكل كبير نظراً لما أبدته من كفاءة عالية 
فضلاً عن توفيرها للطاقة بخلاف أنواع اللمبات الأخرى، وفى ظل إرتفاع أسعار الكهرباء
لذا لجأ الكثير من الناس إلى لمبات الليد كحل سريع وفعال ويحافظ على استهلاك وترشيد الطاقة الكهربائية
 ويوفر الكثير على المواطنين، هذا بخلاف أن سعرها يكون فى متناول الجميع
اتجه أغلب السكان إلى شراء اللمبات الليد الموفرة للطاقة بدلاً من اللمبات الصفراء واللمبات النيون
وذلك لأنها توفر الطاقة بنسبة كبيرة تصل إلى 80 بالمائة، وبالتالي فهي تساعدهم علي توفير الكثير من المال كما ان اضائتها بيضاء ومريحة كثيراً للعين.
أضف إلى ذلك أنها تمتاز بالعمر الطويل، بخلاف اللمبات الأخرى التى تستهلك الكثير من الطاقة ولا تساعد على توفير المال بأي شكل كما ان اضائتها صفراء اللون وليست مريحة للعين.
أضف إلى ذلك أن لمبة الليد لا تستخدم عنصر الزئبق السام مثل اللمبات الأخرى وكفاءتها تبلغ عشر أضعاف كفائة اللمبات العادية 
و يتميز الطلب على المنتجات من لمبات الليد (LED) بالزيادة والاستمرارية نظرا للمميزات العديدة للمبات الليد مقارنة بغيرها من حيث الكفاءة والعمر التشغيلى واحلالها محل اللمبات العادية.

كيف أنشئ مصنعًا لصناعة لمبات LED؟

صممت عديد من شركات التصنيع المختلفة مصابيح LED التي يمكن استخدامها في إنارة الشوارع أو الساحات أو الحدائق أو المكاتب أو المصانع أو المنازل أو المركبات، وعندما يفكر المرء في التوفير بفاتورة الكهرباء، بالإضافة إلى الاستهلاك الجيد، فإنه يفكر مسرعًا في لمبات الليد الموفرة المعروفة.

ما هي لمبات LED؟

لمبات LED هي اختصار لـ"الخفيفة البعث ديود"، وهو الصمام الثنائي أشباه الموصلات الذي يهدف إلى تحويل منخفضة الجهد التيار الكهربائي، وتم تطوير أول LED في عام 1927، على الرغم من أنه لم يتم استخدامها للأغراض الصناعية حتى الستينيات.

لمبات LED هي مكونات إلكترونية قادرة على إصدار الضوء عند مرور تيار كهربائي من خلالها، إنها جسم صلب من أشباه الموصلات يتمتع بمقاومة كبيرة وعند تلقي تيار كهربائي منخفض الكثافة للغاية، ينبعث الضوء بكفاءة وبأداء عالٍ.

تم تصميم المصابيح لتحمل أقصى قدر من درجة الحرارة والتيار، فإذا تم وضع لمبة متوهجة ذات قوة كهربائية أعلى من المحدد في المصباح، فقد تؤدي الحرارة الصادرة من المصباح إلى إذابة مكونات المصباح أو الأسلاك وتسبب حريقًا أو ماسًا كهربائيًا.

الثورة التكنولوجية التي نشهدها حاليًا في الإضاءة وتعدد الاختيارات أمامنا، يجعلنا في حيرة من أمرنا عند اختيار المصابيح، وتعد مصابيح LED هي الخيار الأفضل لإضاءة منزلنا، نظرًا لتعدد مزاياها عن المصابيح التقليدية.

وتعد مصابيح LED أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من المصابيح التقليدية، فإذا قارنت الضوء الذي تصدره مصابيح LED بالمصابيح التقليدية، يمكنك أن ترى كيف تنبعث منها إضاءة ودفء بجودة أفضل.

آلية عمل مصابيح LED

تتكون مصابيح LED من أنود (موجب) وكاثود (سلبي)، وتشمل مكوناته الرئيسية العدسة (عادةً تغليف بلاستيكي إيبوكسي)، وهو اتصال معدني يؤدي وظيفة السلك الموصل، وهو تجويف عاكس وسندان وطبق، وتعمل مصابيح LED بجهد أكثر أو أقل من 2 فولت (2 فولت).

وعندما نقوم بتوصيل الصمام الثنائي مع الاستقطاب المباشر، فإن أشباه الموصلات في الأعلى تسمح بمرور التيار الذي سوف يدور عبر المسامير (الكاثود والأنود) وعندما يمر عبر أشباه الموصلات، فإن هذا أشباه الموصلات يصدر ضوءًا.

ويتم تشكيلها بشكل أساسي بواسطة شريحة من مادة شبه موصلة مخدرة بشوائب من مجموعات من نوع PN، وتختلف مصابيح LED عن أنواع الإضاءة الأخرى من حيث إنها ذات قطبية، لذا فهي تعمل فقط عند الاستقطاب المباشر.

وتميل مصابيح LED إلى أن تكون لافتة للنظر للغاية بسبب مجموعة العناصر الكيميائية الموجودة في موادها التي يمكن أن تنتج نطاقًا واسعًا من الأطوال الموجية داخل الطيف اللوني، وينتج عن هذا انبعاث ألوان مختلفة، من الأشعة تحت الحمراء إلى طيف واسع من الضوء المرئي: (أحمر أو أصفر أو أخضر أو ​​أزرق).

مزايا لمبات LED

هناك عدد من الفوائد لاستخدام ضوء LED سواءً في المنزل أو العمل وهي ما تأتي على النحو الآتي:

• توفير الطاقة: تُعدُّ مصابيح LED أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من المصابيح التقليدية. وهذا يعني أنهم يستهلكون أقل وينتجون الضوء نفسه وأكثر؛ هذا لأنهم يحتاجون إلى طاقة أقل لإنتاج السطوع نفسه، وبالتالي يمكن تقليل تكاليف الضوء.
• جودة الإضاءة: إذا قارنت الضوء المنبعث من مصابيح LED بالمصابيح التقليدية، يمكنك أن ترى كيف تنبعث منها إضاءة ودفء بجودة أفضل. إنها مثالية للأشخاص الذين يعملون مع أجهزة الكمبيوتر.
• متانة أكبر: مدتها أكبر من تلك المستخدمة في المصابيح التقليدية، لأنها تتطلب قطع غيار أقل وهذا يساعد على التوفير. يمكن أن تدوم مصابيح LED ما يصل إلى خمسين مرة أطول من المصابيح المتوهجة وعشر مرات أطول من المصابيح الفلورية.
• استهلاك أقل في تبريد المنتج: توفر مصابيح LED أيضًا مزايا للشركات، فلن يكون من الضروري زيادة طاقة الثلاجات أثناء حفظ المنتجات الطازجة، حيث إن هذه الإضاءة لا تنتج حرارة تؤثر على خصائص الحفظ البارد.
• انتشار أكبر للإضاءة: تصدر مصابيح LED القليل من الحرارة، ما يعزز انبعاث الضوء من خلال تسليط المزيد من الضوء.
• أكثر بيئية: تركيبة المصباح لا تلوث البيئة، لأنها لا تحتوي على منتجات سامة وتستهلك طاقة أقل لأداء الوظيفة نفسه. هناك دراسات تضمن أنه إذا كان العالم مضاءًا فقط بمصابيح LED، فسيتم تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في غضون عشر سنوات.
• أكثر مقاومة: فهي لا تصدر وميض ضوء عند تشغيلها.

وبناءً على ما تقدم، فإنه في سوق الإضاءة الكبير إنَّ أكثر أنواع المصابيح شيوعًا في الوقت الراهن هي مصابيح LED، فهي نماذج تعد منخفضة الاستهلاك ولكن ذلك يعتمد في عملها على تضمين الثنائيات الباعثة للضوء بدلاً من أن تكون مضغوطة مثل الفلورية الحالية.

وتُعدُّ مصابيح LED في المقام الأول من النماذج الأكثر كفاءة عندما يتعلق الأمر بإنتاج الضوء، حيث يتم احتسابها في المتوسط ​​بنسبة 80٪ مقارنة بالمصابيح المتوهجة، ولكنها أيضًا تستفيد من بعض المزايا مقارنة بالمصابيح التقليدية منخفضة الاستهلاك، فلمبة LED بحوالي 14 وات لها ما يكافئها من المتوهج حوالي 100 وات واستهلاك منخفض يبلغ حوالي 20 وات، بالإضافة إلى الكفاءة الأكبر، تمثل تقنية LED زيادة كبيرة في العمر الإنتاجي للمصباح، حيث يقف في المتوسط ​​في نماذج الجودة التي تزيد عن 40.000 ساعة.

وتتعلق المزايا الأخرى لاستخدام مصابيح LED بحقيقة أن اشتعالها فوري، وهناك مزيد من الخيارات للاختيار من بينها حسب درجة حرارة اللون، ويمكن أن تكون قابلة للتعتيم وتعد أيضًا أقل تلوثًا، خاصة أنها لا تحتوي على أي زئبق، وهي واحدة من عيوب المصابيح الموفرة للطاقة من النوع الفلوري.

كيفية اختيار لمبة LED

عند تحديد لمبة LED التي يجب شراؤها لتحل محل المصابيح الكلاسيكية المتوهجة أو منخفضة الاستهلاك، فإن التصميم أو السعر ليس هو الشيء الوحيد الذي يجب أن تنظر إليه، حيث توجد سلسلة من المؤشرات والخصائص التي يجب أن تأخذها في الاعتبار حتى يكون مصباح LED الذي تختاره هو الأنسب.

• القوة: تقاس بالواط وهي ما تستهلكه اللمبة. في مصابيح LED، لا تكون مراسلات الطاقة وكمية الضوء التي تولدها مباشرة كما هو الحال في الفئات الأخرى. كلما كان ذلك أصغر، كلما قل استهلاك المصباح.
• التكافؤ بالواط: هذه هي الطاقة المكافئة لمصباح متوهج له ناتج الضوء نفسه.
• فئة كفاءة الطاقة: كما هو الحال في الأجهزة الكهربائية، فهي طريقة مرئية لمعرفة مدى كفاءة المصباح الكهربائي.
• الكفاءة: أحد مفاتيح لمبات LED. عادة ما يكون بين 40Lm / w و90 Lm / w، ولكن يجب أن نطلب 60 Lm / w على الأقل.
• العمر الافتراضي: يشير إلى عدد الساعات التي سيعمل فيها مصباح LED بشكل صحيح.
• دورات الطاقة: يمثل هذا الرقم المرات التي يمكننا فيها تشغيل/إيقاف تشغيل المصباح قبل أن يبدأ في الفشل.
• وقت التشغيل/التسخين المسبق: هو الوقت الذي ينقضي حتى تصل اللمبة إلى 60٪ من سطوعها. في حالة مصابيح LED، عادة ما تكون فورية.
• عامل الصيانة (لتدفق الضوء): هو النسبة المئوية لتدفق الضوء الذي يضمنه المصنع عند انقضاء ساعات العمر الإنتاجي في ظل الظروف المحددة. عادة ما يكون الرقم 0.7 مناسبًا.
• قابل للتعتيم: إذا كنا سنستخدم المصباح مع باهتة، فيجب أن نتأكد من توافقه وهذا ما أشارت إليه الشركة المصنعة.
• درجة حرارة اللون: تُقاس بالدرجات الكلفينية وتتوافق مع درجة حرارة الضوء من مصدر الضوء. كلما زاد ارتفاعه، كان مصدر الضوء الأبيض أكثر برودة وزرقاء.
• نغمة الضوء: يعتمد التعريف على كل مصنع ويشير إلى نوع الضوء الذي نحصل عليه مع درجة حرارة لون معينة في اللغة العامية.
• مؤشر تجسيد اللون/عرض اللون: إحدى نقاط قوة لمبات LED التي ترتبط بجودة الضوء. يمثل موثوقية الضوء مقارنة بالضوء الطبيعي. يشار إليه على مقياس من 0 إلى 100 وكلما كان أعلى، زادت جودة الإضاءة التي توفرها لمبة LED. يجب أن يكون 80 على الأقل.
• زاوية الضوء: هي زاوية فتح شعاع الضوء اعتمادًا على نوع الإضاءة التي نبحث عنها (أوسع أو أكثر تركيزًا).

إنتاج مصابيح LED

ظهر أول مصباح LED في الستينيات من القرن الماضي ويتكون من مصباح مُعد للعمل بجهد منخفض، لكنه ينبعث فقط من الضوء بالتردد الأحمر للطيف المرئي.

وفي النصف الأول من التسعينيات، تم تقديم أول LED قادر على إصدار الضوء في التردد الأزرق للطيف، وهو الشيء الذي فتح الأبواب لتصنيع مصباح LED بعد عقد من الزمن، باستخدام طلاء فوسفور صغير لتحويل جزء من الضوء الأزرق إلى إعادة انبعاثات الضوء الأحمر والأزرق التي عند مزجها معًا تنتج ضوءًا أبيض مقبولًا.

في عام 2009 بدأ تسويق مصباح LED ومع انخفاض تكاليف الإنتاج، سرعان ما اكتسبت شعبية كبيرة واليوم أصبحت كفاءتها أعلى بكثير من كفاءة المصابيح المتوهجة والهالوجين والفلوريسنت، كما أن عمرها الإنتاجي أطول بكثير، حيث يمكن أن تدوم لسنوات لامعة.

ومن المهم قبل الشروع في إنتاج مصابيح الليد معرفة بعض الأمور المتعلقة بهذا النوع من المصابيح، منها أن الصمام الثنائي الباعث للضوء هو صمام ثنائي لا يمكن للتيار أن يمر من خلاله إلا في اتجاه واحد، ويتكون الصمام الثنائي الصلب من خلال إضافة طبقات عدة من السيليكون، لكن الصمام الثنائي لا ينبعث الضوء من تلقاء نفسه.

وتصدر مصابيح LED ضوءًا بسبب مكوناتها: الإنديوم والغاليوم والنيتروجين التي تختلط معًا وبفضل التيار، تنبعث منها ضوءًا مزرقًا، ومن ناحية أخرى، من خلال خلط الألومنيوم مع الإنديوم والغاليوم، نحصل على ضوء ضارب إلى الحمرة.

عندما نخلط عديدًا من هذه المكونات في طبقات الصمام الثنائي الصلبة ونمنحها الكهرباء، فإننا نجعلها تضيء، ومع الخلطات المختلفة للمكونات المذكورة، يتم تحقيق ألوان مختلفة، ولكن ليس كلها.

لتحقيق تلك الألوان الأكثر صعوبة، تم تطوير مصابيح LED الفوسفورية عن بُعد التي يتم فيها استخدام مزيج من الفوسفور فوق الضوء الأزرق لتحقيق إضاءة عالية الجودة وتوسيع نطاق الألوان وجعلها أكثر استقرارًا.

كيف تصنع لمبات LED؟

يعتمد تصنيع LED بشكل أساسي على إنشاء الشريحة، ويتم تصنيع الركيزة أو القاعدة شبه الموصلة التي سيتم تطبيق بقية المكونات عليها لاحقًا.

هذه القاعدة عبارة عن رقاقة يبلغ قطرها حوالي 15 سم، وهي مصنوعة عادة من كربيد السيليكون أو الياقوت الذي يتم تشكيله في غرفة عند درجة حرارة وضغط مرتفعين التي تعمل عليها عناصر مختلفة اعتمادًا على خصائص الضوء الذي يريدون تحقيقهعلى النحو الآتي:

• نيتريد إنديوم جاليوم (InGaN): للضوء الأزرق.
• ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد (AllnGaP) -للضوء الدافئ بظلال من الأصفر والبرتقالي والأحمر.
• فوسفيد الغاليوم (GaP): للضوء الأصفر والأخضر.

تؤدي درجات الحرارة والضغط المرتفعان إلى تسييل العناصر وتحويلها إلى محلول، ولمنع تسرب الغاز، يتم استخدام طبقة سائلة من أكسيد البورون (تغليف سائل)، وعندما يتم خلط العناصر في محلول موحد، يتم إدخال عصا وإزالتها ببطء شديد.

يبرد المحلول وتتشكل التبلورات في نهاية الشريط، ويتم تنظيف الرقائق باستخدام عملية كيميائية وفوق صوتية، ومن المهم جدًا إزالة جميع الأوساخ والغبار للحصول على أفضل النتائج.

ثم تأتي العملية التي تستخدم في تصنيع LED مع جميع أنواع الرقائق، حيث يتم تشكيل الطبقات اللازمة للتشغيل الصحيح لـ LEDبهذه المواد المترسبة، ثم يتم تقسيم الرقاقة إلى مستطيلات صغيرة، وهي الرقائق نفسها التي تخضع لاختبارات جودة صارمة للتحقق من أن شدة الضوء ولونه وسطوعه على النحو المطلوب.

وبناء على ما تقدم فإن مصابيح الليد تسمح بالاستهلاك المنخفض للمصباح عبر توفير كبير في الطاقة والانبعاث الحراري القليل، وإنتاج الضوء الساطع والنقي مع تشغيل فوري لتجنب الوميض، ما يجعلها تدوم لفترة أطول من المصابيح التقليدية، علاوة على سهولة التركيب وتقليل فواتير الكهرباء.

كل هذه الميزات لمصابيح الليد جعلتها محل اهتمام كبير من المستثمرين الذين شرعوا في إنشاء مصانع في وطننا العربي لإنتاج لمبات الليد بهدف تحقيق أكبر قدر ممكن من الربح وتشغيل كثير من الشباب، وذلك بعد توفير الآلات المستخدمة لتجميع مصابيح LED، وعمل جدوى اقتصادية وقانونية محكمة لتصنيع لمبات LED.

لطلب دراسة جدوى اقتصادية

يمكنك التواصل مباشرة عبر الواتساب من خلال الرابط التالي :

https://api.whatsapp.com/message/6GWXM5RR2RSJC1