على الرغم من أن الإضاءة الخلفية CCFL تم استخدامها على نطاق واسع لفترة طويلة، إلا أنها تحتوي على العديد من العيوب المتأصلة. وفي الوقت نفسه، فإن LED، كمصدر للضوء الناشئ، غالبًا ما يثير الفضول حول مبدأ عمله. إذًا، ما هي القيود الكامنة في الإضاءة الخلفية CCFL التقليدية؟ وكيف يعمل الصمام؟ هذه المقالة سوف تجيب على هذه الأسئلة واحدا تلو الآخر.
في الوقت الحالي، تستخدم معظم شاشات LCD الشائعة CCFL (مصابيح الفلورسنت ذات الكاثود البارد) للإضاءة الخلفية، والتي تتميز بعمر افتراضي قصير نسبيًا-وهو عيب كبير في شاشات LCD. لحسن الحظ، تم الآن العثور على خليفة-LED.
عيوب الإضاءة الخلفية CCFL التقليدية
قبل الخوض في تقنية الإضاءة الخلفية LED، من الضروري فهم المشكلات المتعلقة بتقنية الإضاءة الخلفية الحالية. نحن نعلم أن البلورة السائلة هي مادة تقع بين السائل والبلورة. إن الشيء الرائع في البلورة السائلة هو أن ترتيبها الجزيئي يمكن أن يتغير عن طريق التيار الكهربائي؛ ومن خلال تطبيق فولتيات مختلفة على البلورة السائلة، يمكن التحكم في كمية الضوء التي تمر عبرها، وبالتالي عرض مجموعة متنوعة من الصور. ومع ذلك، فإن الكريستال السائل في حد ذاته لا ينبعث منه ضوء، لذلك تتطلب جميع شاشات LCD إضاءة خلفية. في الوقت الحالي، جميع المصابيح الخلفية لشاشات الكريستال السائل تقريبًا هي CCFL (مصابيح الفلورسنت ذات الكاثود البارد).
نظرًا لأن مصابيح الفلورسنت ذات الكاثود البارد (CCFLs) ليست مصادر ضوء مستوية، فإن وحدات الإضاءة الخلفية لشاشات الكريستال السائل تتطلب العديد من المكونات المساعدة مثل الناشرات وأدلة الضوء والعاكسات لتحقيق خرج سطوع موحد. ومع ذلك، يظل تحقيق نفس خرج السطوع الموحد مثل CRT أمرًا صعبًا للغاية. تظهر معظم شاشات LCD اختلافات كبيرة في السطوع بين حواف الشاشة ومركزها عند عرض صور بيضاء بالكامل أو سوداء بالكامل.
بالإضافة إلى البنية المعقدة وضعف تجانس السطوع، فإن استخدام CCFL كإضاءة خلفية لشاشات الكريستال السائل يمثل مشكلة رئيسية أخرى- وهي قصر العمر الافتراضي. ينخفض سطوع معظم المصابيح الخلفية CCFL بشكل ملحوظ بعد 2-3 سنوات من الاستخدام (العمر الافتراضي هو 15000-25000 ساعة). تظهر العديد من شاشات LCD (خاصة شاشات الكمبيوتر المحمول) باللون الأصفر والتعتيم بعد بضع سنوات من الاستخدام، ويرجع ذلك على وجه التحديد إلى العمر القصير لشاشات CCFL.
علاوة على ذلك، نظرًا لأن الإضاءة الخلفية CCFL يجب أن تشتمل على مكونات بصرية معقدة مثل الناشرات والعاكسات، فلا يمكن تقليل حجم شاشات LCD بشكل أكبر. من حيث استهلاك الطاقة، فإن شاشات LCD التي تستخدم CCFL كإضاءة خلفية هي أيضًا غير مرضية؛ غالبًا ما تستهلك الإضاءة الخلفية CCFL لشاشات LCD مقاس 14 بوصة 20 وات أو أكثر من الطاقة. سيؤدي هذا إلى اختبار شديد لعمر بطارية أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المحمولة.
ولمعالجة هذه القيود المتأصلة في شاشات CCFL، بدأت جميع الشركات المصنعة لشاشات الكريستال السائل تقريبًا في البحث عن مصابيح خلفية كريستالية سائلة فائقة الجودة. وسرعان ما اكتسبت مصابيح LED، بفضل استهلاكها المنخفض للغاية للطاقة-وعمرها الطويل للغاية وبنيتها البسيطة، استحسانًا بين الشركات المصنعة لشاشات الكريستال السائل. إذن ما هو LED بالضبط؟ ما الذي يجعلها مميزة جدًا؟
في الواقع، لا تعد مصابيح LED (الثنائيات الباعثة للضوء) -تكنولوجيا متطورة؛ فهي موجودة في كل مكان في حياتنا اليومية: اللوحات الإعلانية الملونة، وأضواء المؤشرات بألوان مختلفة على الأجهزة المنزلية، والإضاءة الخلفية لأزرار الهاتف المحمول، والمصابيح الأمامية للسيارات، وما إلى ذلك، كلها تستخدم مصابيح LED كمصادر للضوء.
منذ اختراعها في ستينيات القرن العشرين، اعتبرت مصابيح LED نهاية أنابيب الفلورسنت والمصابيح الكهربائية، حتى أن البعض يعتقد أن مصابيح LED سوف تستهل حقبة جديدة من الإضاءة، وستظهر في النهاية في جميع المواقف التي تتطلب الإضاءة. يختلف مبدأ عمل مصابيح LED تمامًا عن المصابيح المتوهجة والفلورسنت الشائعة؛ المصابيح هي في الأساس أجهزة أشباه الموصلات.
قلب LED عبارة عن شريحة مكونة من أشباه الموصلات من النوع P- والنوع N-. عند السطح البيني بين أشباه الموصلات هذه توجد طبقة رقيقة ذات موصلية خاصة، تُعرف عادةً باسم وصلة PN (ترانزستور وصلة PN). يقاوم تقاطع PN انتشار ناقلات الأغلبية في كل من أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي على الوصلة PN، يتدفق التيار من القطب الموجب إلى القطب السالب. داخل تقاطع PN، تتحد حاملات الأقلية والأغلبية، ويتم إطلاق الطاقة الزائدة على شكل ضوء. تحقق مصابيح LED التحويل الكهربائي-البصري بناءً على هذا المبدأ. اعتمادًا على الخصائص الفيزيائية للمواد شبه الموصلة، يمكن لمصابيح LED أن تبعث ضوءًا بأطوال موجية وألوان مختلفة، تتراوح من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء.
وبسبب مبدأ انبعاث ضوء أشباه الموصلات{0}}الذي تعتمد عليه مصابيح LED على وجه التحديد، تتمتع هذه المصابيح بالعديد من المزايا مثل الكفاءة العالية والعمر الطويل والصداقة للبيئة، مما يجعلها بديلاً مثاليًا لمصابيح CCFL.
