تطبيقات LED في كل مكان وستصبح الاتجاه السائد في المستقبل

في ظل الاتجاه العالمي نحو الحفاظ على البيئة الخضراء، أصبحت حقيقة أن إضاءة LED الأكثر توفيراً للطاقة تحل تدريجياً محل الإضاءة التقليدية أمراً لا يمكن إنكاره. وعلى الرغم من أن مصابيح LED هي مصدر ضوء نقطي مثل المصابيح المتوهجة، إلا أن مصابيح LED ذات التدفق الضوئي نفسه تتميز بحجم أصغر بكثير وانبعاث حراري منخفض جداً. وقد فتحت هذه الخاصية الأداءية لمصابيح LED الباب أمام الخيال الإبداعي لمصنعي تجهيزات الإضاءة في الصين.

عندما نلاحظ محيطنا بعناية أكبر قليلاً، نجد أن مصابيح LED أصبحت في كل مكان. وراء الهواتف المحمولة والشاشات والأزرار التي نستخدمها، توجد مصابيح LED للإضاءة الخلفية؛ وعندما نشغل الكمبيوتر في العمل والتلفزيون أثناء الراحة، نجد خلف الشاشات الملونة وحدات إضاءة خلفية LED عالية الجودة تعمل؛ وعندما نقود السيارة إلى المنزل، من المرجح أن المصابيح الخلفية وأضواء الفرامل في سياراتنا تستخدم LED؛ وفي زخرفة المباني وأضواء غسل الجدران واللافتات المختلفة وأضواء الإشارة وما إلى ذلك، أصبح استخدام LED شاملاً للغاية.

بالإضافة إلى ذلك، لا تزال هناك بعض المجالات التي لا نلاحظها كثيراً، ومن المرجح جداً أن تنتمي في المستقبل إلى مجال تطبيقات إضاءة LED:

إضاءة المستودعات:

تستخدم معظم المستودعات مصابيح الزئبق للإضاءة، بمواصفات نموذجية هي: القدرة 250 واط، والتدفق الضوئي 11,000 لومن، ودرجة حرارة اللون 5,000 كلفن، وعمر افتراضي 8,000 ساعة. وفقاً لتشانغ قوانغ ون، نائب المدير العام لقسم التسويق في هونغ كونغ التابع لمجموعة WPG وفرعها WPI، فإن مصابيح LED الجديدة قد حسّنت بشكل ملحوظ من ناتجها الضوئي، مع كفاءة عالية في تبديد الحرارة، وتوفير في الطاقة، وعمر افتراضي يصل إلى 35,000 ساعة، فضلاً عن مزايا في السعر، مما يجعل مصابيح LED الخاصة بالمستودعات تنافسية للغاية في السوق. يوصي تشانغ قوانغ ون باستخدام مصباح Cree XLamp XM-L الأبيض. وفي سلسلة الضوء الأبيض البارد، يمكن أن يصل أقصى تدفق ضوئي إلى 280 لومن @700 مللي أمبير أو 910 لومن @3 أمبير، بكفاءة ضوئية 138 لومن/واط.

علاج الأسنان:

في عملية ترميم الأسنان، تتطلب الخطوة الأخيرة استخدام الضوء الأزرق لتجميع المادة الخزفية، بكثافة ضوء أزرق لا تقل عن 1,000 ميلي واط/سم² لمدة حوالي 10 ثوانٍ. أوضح تشانغ قوانغ ون أن مصابيح LED الزرقاء المطورة حديثاً، سواء من حيث الطول الموجي أو القدرة، تستوفي المتطلبات المذكورة أعلاه. يوصي تشانغ قوانغ ون باستخدام مصباح Cree XLamp MC-E Blue LED. وهو مصباح LED بتغليف مكون من 4 شرائح، بنطاق طول موجي يتراوح بين 465 - 480 نانومتر، وقدرة 1,480 ميلي واط @350 مللي أمبير.

أجهزة إنارة LED لاسلكية التحكم:

بشكل عام، عندما نريد تشغيل أو إطفاء وحدة إنارة، يتعين علينا الذهاب إلى مفتاح التشغيل أو غرفة التحكم القريبة من وحدة الإنارة. ومع ذلك، إذا كان لدينا جهاز تحكم عن بُعد في اليد يمكنه تشغيل أو إطفاء وحدة الإنارة حسب الرغبة، فإن ذلك سيوفر الكثير من الراحة لحياتنا اليومية. إذا تم استبدال جميع وحدات الإنارة في المنزل بوحدات LED مزودة بمستقبل تردد لاسلكي (RF receiver)، فيمكن التحكم بشكل مستقل في كل مصباح في المنزل من حيث التشغيل والإطفاء أو تعديل السطوع عبر جهاز تحكم لاسلكي عن بُعد (wireless remote control).

يمكن إضافة مستقبل تردد لاسلكي إلى جزء محرك الطاقة للتحكم في مفتاح الطاقة أو لضبط حجم التيار الكهربائي لتحقيق وظيفة التعتيم. بالإضافة إلى حلول الطاقة، تستطيع كل من Marvell وTexas Instruments أيضًا توفير حلول الإرسال اللاسلكي Wi-Fi أو ZigBee.

ضوء النبات:

تُعد مصابيح LED للنباتات مصادر ضوء قادرة على تعزيز نمو النباتات، وتشكل سوقًا كبيرة تتجاوز قيمتها 10 مليارات يوان صيني سنويًا على مستوى العالم. يذكر الخبراء أن مصابيح النباتات ستقلل من استخدام المبيدات الحشرية والأسمدة الكيميائية، وأن لها قيمة بيئية كبيرة. حاليًا، لا تزال مصابيح LED للنباتات في مرحلتي البحث والتجريب، وتمثل نقطة ساخنة في تطوير صناعة LED. تهتم دول شمال أوروبا بشكل خاص بحماية البيئة وتقليل انبعاثات الكربون، وكانت أول من تبنى مصابيح LED للنباتات. تتطلب مصابيح LED للنباتات تركيبات طيفية خاصة، ويُعد تحسين التكنولوجيا وخفض التكلفة هما المفتاح للتطبيق على نطاق واسع.

#p#العنوان الفرعي#e#

　　أضواء السيارات الأمامية:

تُستخدم مصابيح LED على نطاق واسع في الإضاءة الداخلية للسيارات، والمصابيح الخلفية، وأضواء الفرامل، وإشارات الانعطاف. ومع ذلك، فإن استخدامها في المصابيح الأمامية للسيارات قد بدأ للتو. تتطلب المصابيح الأمامية للسيارات مصدر ضوء أقوى وأكثر تركيزًا وعالي الجودة. أوضح فان تشنكان أن بعض العلامات التجارية للسيارات الفاخرة (مثل أودي) قد بدأت بالفعل في استخدام المصابيح الأمامية LED في بعض الطرازات. يُعد استخدام مصابيح LED في المصابيح الأمامية للسيارات علامة بارزة في تاريخ تطوير LED. حاليًا، بسبب العوامل التقنية، لا تستطيع الصين بعد إنتاج مثل هذه المصابيح الأمامية LED.

　　المصابيح اليدوية/مصابيح المناجم والصناعات:

في تطبيقات مثل المصابيح اليدوية ومصابيح المناجم والصناعات التي تستخدم البطاريات أو البطاريات القابلة لإعادة الشحن، نظرًا لأن سعة البطارية صغيرة، إذا كان مصدر الضوء يتمتع بكفاءة إضاءة عالية، يمكن زيادة وقت الاستخدام بشكل كبير. صرح فان تشنكان بأن مصابيح LED هي المصدر الأكثر كفاءة من بين مصادر الضوء المستخدمة حاليًا عند نفس مستوى السطوع، مما يوفر مزايا كبيرة.

بالإضافة إلى التطبيقات المذكورة أعلاه، ستظهر تطبيقات LED ناشئة في الملابس الشخصية وبعض المنتجات الاستهلاكية؛ علاوة على ذلك، ستظهر أيضًا تطبيقات ذات صلة تجمع بين الطاقة الشمسية. تتمتع مصابيح LED بخصائصها البصرية والهيكلية الخاصة، ويمكن لمصممي الإضاءة تصميم منتجات إضاءة مختلفة بناءً على هذه الخصائص. مع طلب السوق على الإضاءة عالية الجودة، ستظهر منتجات الإضاءة المستقبلية حتمًا اتجاهًا تنمويًا متنوعًا.

بالطبع، ليست مصابيح LED حلاً شاملاً. حتى الآن، لم تتطور مصابيح LED بعد لتكون مناسبة لأي نوع من تطبيقات الإضاءة. في بعض أسواق التطبيقات الناشئة مثل إضاءة الطوارئ، وإضاءة الخزائن، وإضاءة السيارات، وصلت إضاءة LED إلى مستوى نضج مرتفع نسبياً، في حين أن بعض الأسواق تتقدم ببطء أكبر. على سبيل المثال، في إضاءة أحواض السمك، نظراً للمتطلبات العالية من حيث شدة الإضاءة ودرجة حرارة اللون، فإن استخدام مصابيح LED لتحقيق نفس المواصفات غالباً ما يكلف ثلاثة أضعاف، ولم ينتشر بعد.

حالياً، التطبيق الأكثر نضجاً في سوق إضاءة LED هو الإضاءة الزخرفية، حيث يمكن رؤية مغسلات الجدران الخارجية والإعلانات في كل مكان. لا تزال الإضاءة الزخرفية الداخلية بتقنية LED تتطلب تكاليف مرتفعة نسبياً ولا تُستخدم إلا في التصاميم ذات الميزانيات الزخرفية العالية. أما الطلب الأكبر فهو على أنابيب الإضاءة الرئيسية الداخلية، ومصابيح MR16، ومصابيح PAR، وما إلى ذلك. مع نضج المنتجات وانخفاض الأسعار، ستحل مصابيح LED بسرعة محل تجهيزات الإضاءة الداخلية العامة. أما بالنسبة لإضاءة الشوارع الخارجية وإضاءة السيارات، نظراً لقسوة بيئات وظروف الاستخدام، فلا يزال يتعين التغلب على الاختناقات التقنية في تصميم الوحدات وتبديد حرارة LED للحفاظ على كفاءة إضاءة عالية. وفي الوقت الحالي، تعد هذه في الغالب تطبيقات تجريبية مدفوعة بالسياسات، وسيستغرق الأمر من 1 إلى 2 سنة قبل تحقيق التطبيق على نطاق واسع.

#p#العنوان الفرعي#e#

في المرحلة الحالية من التطور، تظهر إضاءة LED في أعين الجمهور أكثر كأداة إضاءة بديلة، مثل المصابيح الكهربائية، والمصابيح الموجهة، ومصابيح الفلورسنت، وما إلى ذلك. تُستخدم جميع هذه المنتجات لاستبدال أدوات الإضاءة التقليدية مباشرة، وهو أيضاً المفتاح الذهبي لإضاءة LED لفتح سوق الإضاءة. في عام 2011، كانت الإضاءة الداخلية، والإضاءة التجارية، وإضاءة المصانع لا تزال القوى الرئيسية للإضاءة، في حين كانت الإضاءة الخارجية أكثر تقلباً.

تواجه تطبيقات LED تحديات عديدة، مع بروز مشكلات الأسعار

　　كلما زادت تطبيقات LED الجديدة، ارتفع معدل انتشار LED وأصبح أوسع نطاقاً. ومن المحتم أن تصبح المواقف التي تتطلب مواجهة الصعوبات والتحديات أكثر تكراراً. إن متطلبات خفض الأسعار باستمرار، ومتطلبات السطوع المتزايدة، والتحسين المستمر في الكفاءة الضوئية (lm/W) هي أكثر المشاكل إلحاحاً التي تؤرق الوكلاء حالياً.

　　خلال السنوات القليلة القادمة، ستواجه جميع تطبيقات LED تقريباً التحديات المشتركة التالية:

　　1. متطلبات التقنية والجودة العالية. سواء كانت الإضاءة الداخلية أو الخارجية، أو الإضاءة الخلفية لـ LED، فإن التحكم الصارم في جودة حبات LED مطلوب. وهذا يتطلب التحكم الدقيق في درجة حرارة اللون والحفاظ على الاستقرار والاتساق على المدى الطويل. نظراً لأن العين البشرية متطلبة جداً بشأن جودة الضوء الأبيض، فإن إنتاج ضوء أبيض مستقر وعالي الجودة يمثل تحدياً كبيراً، ويتطلب معايير عالية للمواد والعمليات. نظراً لأن العديد من التطبيقات تتطلب مصابيح LED عالية السطوع وعالية الطاقة، فإن هناك حاجة أيضاً إلى تقنية تبديد حرارة ممتازة لضمان عمر LED الطويل وانخفاض تدهور الضوء.

　　2. متطلبات الحجم. حالياً، العديد من موردي LED المحليين لديهم حجم محدود في شرائح LED المتوسطة إلى الراقية، وغير قادرين على توفير منتجات داعمة للعديد من مصنعي أجهزة التلفزيون أو مصنعي الإضاءة الكبار، وبالتالي يفشلون في الحصول على اعتراف العملاء الكبار.

　　3. متطلبات التكلفة. يعتمد التطبيق الواسع لـ LED على انخفاض أسعار منتجات LED. فقط عندما تنخفض الأسعار إلى مرحلة معينة، يمكن استخدام LED بشكل كامل في الإضاءة المدنية وغيرها من المجالات، مما يسمح للسوق بالتطور الكامل.

　　شهدت صناعة LED تغييرات كبيرة بسبب إضافة تطبيقات الإضاءة. في السابق، كانت سوق الاتصالات تمثل الحصة الأكبر من تطبيقات LED، حيث كانت المكونات المطلوبة ذات وظائف منخفضة نسبياً ومتطلبات محدودة لكفاءة الإضاءة. مع اقتراب سوق الهواتف المحمولة من التشبع، ستحل سوق الإضاءة محلها بوصفها ساحة المعركة الرئيسية. ومع ذلك، فإن كيفية تطوير التكنولوجيا للحفاظ بفعالية على كفاءة إضاءة LED، وكيفية تحسين جودة الإنتاج لضمان وظائف المنتج دون عيوب أثناء التطبيق—هذه هي التذكرة التي تتيح لمصنعي تغليف LED دخول هذا السوق.

　　حالياً، أصبحت الوظائف والتطبيقات الأساسية لمصابيح LED تقترب تدريجياً من الطلب الحقيقي، وقد دخلت المنتجات مرحلة الإنتاج الضخم. ولا تزال مشكلات الأسعار، ومشكلات توحيد معايير المنتجات، وبرامج دعم الطاقة الحكومية التي لا يمكن التحكم فيها في مختلف الدول تمثل صعوبات يحتاج جميع العاملين في صناعة LED إلى التغلب عليها في أسرع وقت ممكن.

　　التحديات هي أيضاً فرص. إن مشكلة أسعار LED، التي تمثل أكثر التناقضات تركيزاً، كانت في الواقع على جدول الأعمال منذ فترة طويلة. ومع التطور السريع للتكنولوجيا، ستصبح أسعار LED في متناول الجميع بشكل متزايد، وستستمر الوظائف في التحسن في المستقبل. ومن المتوقع أنه بحلول عام 2015، ستمثل مصابيح LED أكثر من 30٪ من سوق الإضاءة بأكمله.

#p#العنوان الفرعي#e#

　　الفرص الجيدة لا تتوقف عند فرصة واحدة. يهيمن على سوق الإضاءة الخلفية الحالي بشكل رئيسي مصنعو LED من كوريا واليابان وتايوان. من ناحية، هذا يرجع إلى أن جودة مصابيح LED المحلية لا تزال بحاجة إلى التحسين؛ ومن ناحية أخرى، يرجع ذلك إلى أن شاشات LCD المحلية تحتكرها الشركات المصنعة المرتبطة بتايوان وكوريا واليابان، مما يترك الشركات المصنعة في البر الرئيسي دون سلطة مهيمنة في اختيار مصادر الإضاءة الخلفية. وفي النصف الثاني من هذا العام، ستدخل عدة خطوط إنتاج من الجيل الثامن في الصين مرحلة الإنتاج الضخم على التوالي، وسيتمكن مصنعو التلفزيون والوحدات المحليون من اختيار شركاء إضاءة خلفية LED المناسبين بشكل مستقل. وهذه بلا شك فرصة كبيرة لمصنعي شرائح LED المحليين.

أصبحت أنظمة إضاءة LED المعيارية والذكية الاتجاه السائد

بالمقارنة مع الإنتاج الفردي والمخصص الذي تكلفته أعلى، يوفر الإنتاج الضخم لوحدات LED مزايا سعرية واضحة. لذلك، بالنسبة لشركات تطبيقات إضاءة LED في المرحلة النهائية، فإن التوحيد المعياري هو الخيار الأمثل. ومع الاستثمارات الضخمة من شركات LED في المرحلتين الوسطى والعليا، دخلت صناعة إضاءة LED عصر التوحيد المعياري.

الاتجاه السائد حاليًا في السوق هو تطوير أنظمة إضاءة معيارية لتلبية الاحتياجات الخاصة.

تعتمد LED المعيارية على دمج مصدر الضوء، ومكونات تبديد الحرارة، ومصدر الطاقة للسائق في وحدة واحدة، تُنتج بكميات كبيرة، ويُصنع من خلالها منتجات إضاءة LED موحدة عبر القوالب.

إن الترويج للمنتجات المعيارية يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكاليف الإنتاج لشركات تطبيقات إضاءة LED في المرحلة النهائية ويحقق تأثيرات بصرية أفضل. عند اختيار مصدر الضوء، يجب على المشترين ليس فقط توضيح موقع منتجاتهم ومتطلباتهم الدقيقة، بل إن اختيار مصدر ضوء عالي الجودة يلعب دورًا حاسمًا.

　　قراءة ممتدة: ظاهرة تكرار الاستثمار منخفض الجودة في صناعة LED المحلية

　　في السنوات الأخيرة، كان الاستثمار في صناعة LED الصينية نشطًا للغاية. نظرًا لأن مجتمع الاستثمار قد أدرك بشكل عام أن LED هو مكون مهم جدًا في القضية الكبرى للحفاظ على الطاقة والحد من التلوث على مستوى العالم، فقد حظيت صناعة LED بتقدير كل من مجتمع رأس المال الاستثماري والأسواق العامة. دخلت كمية كبيرة من رأس المال صناعة LED، خاصة في القطاع الأولي.

　　خلال السنتين الماضيتين، كانت الصين المنطقة الأكثر شراءً لمعدات MOCVD على مستوى العالم. يُقدَّر أنه بسبب دعم الحكومة لمعدات MOCVD، سيصل عدد وحدات MOCVD في الصين إلى 900 إلى 1000 وحدة بحلول نهاية هذا العام، ويوجد آلاف الشركات المتخصصة في التغليف في الصين. في الآونة الأخيرة، استثمرت بعض الشركات الكبيرة المدرجة بكثافة في صناعة LED، وشمل ذلك قطاعات السلسلة الصناعية من المنبع إلى المصب. يتوسع الحجم الإجمالي لصناعة LED في الصين بسرعة.

　　وبالذات بسبب دخول العديد من الشركات والأفراد من مجالات مختلفة إلى صناعة LED بشكل متتابع في السنوات الأخيرة، لا تزال السوق بأكملها في حالة من الفوضى. ويتوقع كذلك أنه في غضون عامين، ستواجه شركات إضاءة LED ذات الكفاءة الأقل حالات إفلاس أو تنقلاً واسع النطاق للمواهب.

　　المشاكل المختلفة الموجودة في سلسلة صناعة LED المحلية بأكملها:

١. رقائق المنبع: في الوقت الحالي، لا تزال جميع الشركات تقريبًا تستخدم هياكل LED التقليدية ذات القطبين على سطح ركيزة الياقوت الأزرق، ولا تستطيع معظم الشركات سوى إنتاج رقائق منخفضة الطاقة وصغيرة الحجم؛

٢. لا تزال المؤشرات المهمة مثل كفاءة إخراج الضوء تلاحق الشركات التايوانية والكورية، ولا تزال هناك فجوة كبيرة مقارنة بالشركات الأوروبية والأمريكية واليابانية؛

٣. التغليف: الشركات الكبرى الرئيسية تعمل جميعها في تغليف LED للمنتجات منخفضة الطاقة والشاشات الداخلية والخارجية وإضاءة المناظر الطبيعية، وتفتقر إلى الضوء الأبيض، وخاصة تفتقر إلى الشركات الرائدة في قطاع الطاقة العالية.

٤. حجم المؤسسات الفردية صغير، حيث إن معظمها تحت ١٠٠ مليون يوان صيني، ولا يصل سوى عدد قليل من المؤسسات إلى قيمة إنتاجية تبلغ عدة مئات من ملايين اليوان، وهو ما يمثل فجوة كبيرة مقارنة بالمؤسسات الأجنبية التي يبلغ حجمها عدة مئات من ملايين الدولارات.

٥. توسعت العديد من المؤسسات بشكل أعمى في منتجات التطبيقات قبل أن تنمو وتعزز أعمالها الأساسية. بسبب عدم كفاية البحث والتطوير التكنولوجي، وصغر الحجم، وقلة حقوق الملكية الفكرية المستقلة، وتشتت التركيز التجاري، لم تتمكن بعد من تشكيل ميزة تنافسية على المؤسسات الكبرى في الخارج.