Okazja

LED - przyszłość światła. Czy oświetlenie może być jeszcze bardziej wydajne?

Niskie zużycie energii, wyjątkowa trwałość, wszechstronność zastosowania – to tylko niektóre z zalet LED (Light Emitting Diode), czyli diod elektroluminescencyjnych. Nic dziwnego, że w październiku Komitet Noblowski zdecydował o przyznaniu Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki naukowcom, którzy w latach 90. XX wieku opracowali pierwsze LED emitujące światło niebieskie.

Według Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk wynalazek badaczy przyczynił się do rewolucji w technologii oświetlenia. Lampy żarowe rozświetliły wiek XX. XXI zostanie rozświetlony przez LED – napisano w argumentacji przyznania nagrody Nobla. Opracowana przez japońskich naukowców dioda o niebieskim świetle była niezbędna do stworzenia diod elektroluminescencyjnych wytwarzających światło barwy białej, które coraz szerzej wkraczają nie tylko do domów, lecz także stają się podstawowym źródłem światła w wielu innych obszarach. W obecnie stosowanych LED białe światło wytwarza się najczęściej na zasadzie konwersji luminoforowej. Polega ona na tym, że diodę wytwarzającą światło barwy niebieskiej pokrywa się luminoforem. Światło niebieskie jest przetwarzane przez luminofor na światło barwy żółtej oraz jest częściowo przepuszczane przez luminofor. Obie barwy się mieszają, a w rezultacie uzyskuje się światło o barwie białej o wyjątkowo wysokim wskaźniku oddawania barw oraz dużej skuteczności świetlnej [..]. Odcień białego światła może się różnić w zależności od rodzaju i grubości warstwy luminoforu. W ten sposób wytwarzane są różne odcienie światła białego takie jak ciepłobiałe lub chłodnobiałe.

Posługując się skrótem LED (Light Emitting Diode) należy pamiętać o tym, że cała technologia obejmuje dziś różnego rodzaju produkty, m.in. pojedyncze diody elektroluminescencyjne, moduły LED, lampy i oprawy oświetleniowe. Przeciętny konsument na co dzień ma raczej do czynienia z tymi ostatnimi, czyli lampami LED (potocznie, choć nieprawidłowo, nazywanymi żarówkami LED) oraz z oprawami LED – gotowymi produktami, dzięki którym można nowocześnie oświetlić dom lub otoczenie. Warto jednak wiedzieć, że technologia LED, dzięki swoim niewątpliwym zaletom, jest coraz powszechniej stosowana również w wielu innych obszarach jak np. oświetlenie i iluminacje budynków, oświetlenie uliczne, samochodowe, reklamowe, nie wspominając o urządzeniach medycznych czy telewizorach.

Oświetlenie LED jest nie tylko wydajne ale i bardziej przyjazne dla oczu (fot. Osram)

Najważniejszą zaletą oświetlenia LED jest znacząco mniejsze zużycie energii (nawet do 90%) niż w przypadku tradycyjnych źródeł światła. Ponadto diody elektroluminescencyjne są nadzwyczaj trwałe, mogą świecić nawet przez 40 tys. godzin. W porównaniu z innymi energooszczędnymi źródłami światła są także znacznie bardziej odporne na częste włączania i wyłączania oraz wahania napięcia. Nie emitują promieniowania UV oraz podczerwonego, stąd coraz częściej wykorzystuje się je przy oświetleniu eksponatów w muzeach. Możliwość dobierania różnych barw światła – łącznie z dynamiczną zmianą barw oświetlenia, łatwe wbudowywanie w meble i inne elementy budowlane to dodatkowe atuty technologii LED.

Coraz większa popularność systemów LEDowych spowodowała, że rynek zalewany jest tanimi produktami, które swoją jakością pozostawiają wiele do życzenia, a nawet nie spełniają podstawowych norm oświetleniowych. Zagrażają bezpieczeństwu i narażają na koszty przepalając się przed upływem deklarowanego terminu trwałości. – Decydując się na zakup oświetlenia LED należy mieć na uwadze, że są to urządzenia skomplikowane. Aby funkcjonowały prawidłowo, powinny składać się z pojedynczych diod wysokiej jakości oraz dodatkowo być wyposażone w odpowiedni system zasilania. W tanich konstrukcjach ilość wytwarzanego światła niebieskiego nie jest kontrolowana, co wynika między innymi ze składu chemicznego stosowanego luminoforu. A niskiej jakości luminofor sprzyja dużej emisji światła niebieskiego, które nie jest obojętne dla naszego zdrowia [...]. Decydując się na zakup LED, powinniśmy pamiętać o tym, że ich produkcja jest procesem niezwykle trudnym i złożonym, na który światowe koncerny oświetleniowe przeznaczają duże nakłady finansowe. Dbając o jakość swoich produktów oraz bezpieczeństwo i komfort swoich klientów, inwestują w zaawansowane linie produkcyjne i zatrudniają najlepszych inżynierów, którzy czuwają nad tym, aby finalny produkt spełniał oczekiwania użytkowników.

Najważniejsze momenty w historii LED:

  • 1907 – Brytyjczyk Henry Joseph Round odkrywa nieorganiczne materiały, które emitują światło pod wpływem przepływu prądu. Tego samego roku publikuje on swoje odkrycie w gazecie „Electrical World". Jednakże ze względu na to, że Henry Joseph Round pracuje głównie nad nowym systemem nawigacji dla transportu morskiego, odkrycie zostaje początkowo zignorowane.
  • 1921 – zjawisko świecenia niektórych materiałów pod wpływem prądu dostrzega rosyjski fizyk Oleg Łosiew. W latach 1927-1942 prowadzi on szczegółowe badania nad nowym odkryciem i publikuje wiele prac naukowych.
  • 1935 – francuski fizyk Georges Destriau odkrywa emisję światła w siarczku cynku. Na cześć rosyjskiego fizyka nazywa ten efekt „światłem Łosiewa". Obecnie to właśnie Georges Destriau jest uznawany za odkrywcę zjawiska elektroluminescencji.
  • 1951 – wynalezienie tranzystora przyspiesza badania nad fizyką półprzewodników. Od teraz zjawisko elektroluminescencji może być wytłumaczone naukowo.
  • 1962 – na rynek trafia pierwsza dioda elektroluminescencyjna (typu GaAsP) emitujaca światło barwy czerwonej, stworzona przez Amerykanina Nicka Holonyaka.
  • 1971 – w wyniku opracowania lepszych materiałów półprzewodnikowych LED zaczynają być produkowane w nowych kolorach: zielonym, pomarańczowym i żółtym. Wydajność LED ciągle wzrasta.
  • 1993 – japońscy fizycy Isamu Akasaki, Hiroshi Amano i Shuji Nakamura tworzą pierwszy doskonale niebieski LED oraz ulepszają zieloną diodę (InGaN).
  • 1995 – zaprezentowana zostaje pierwsza LED wytwarzająca białe światło uzyskane metodą konwersji luminoforowej, która wchodzi na rynek dwa lata później.
  • 2006 – produkowane są pierwsze diody emitujące światło, o skuteczności świetlnej 100 lm/W. Skuteczność tę przewyższają jedynie lampy wyładowcze.
  • 2010 – w warunkach laboratoryjnych udaje się opracować LED o olbrzymiej skuteczności świetlnej rzędu 250 lm/W. Technologia jest nieustannie ulepszana. Dalszy rozwój w kierunku OLED jest uważany za przyszłość rynku oświetleniowego.
  • 2014 – japońscy fizycy Isamu Akasaki, Hiroshi Amano i Shuji Nakamura otrzymują Nagrodę Nobla za opracowanie niebieskich diod elektroluminescencyjnych.

źródło: Osram