На главную
(3812)
27-88-68

Светлый путь прогресса

Как сказал однажды американский изобретатель, создатель лампочки накаливания Томас Эдисон, неудовлетворенность – первейшее условие прогресса. И хотя в свое время появление лампы накаливания стало настоящей сенсацией, спустя всего несколько десятилетий человечество осознало необходимость создания более совершенных источников света. Так появились люминесцентные, галогенные лампы и, наконец, светодиоды.

Теория эволюции

Светодиоды, или светоизлучающие диоды (в английском варианте LED – light emitting diode), появились в начале 60-х годов прошлого века. Их световой поток был слабым – всего 0,001 лм, а цвет мог быть только красным. В 1976 году были получены оранжевые, желтые и желто-зеленые светодиоды, настолько яркие, что их можно было разглядеть при солнечном свете. Первоначально они использовались исключительно в качестве миниатюрных индикаторов в аудио-, видеоаппаратуре и бытовой технике, и лишь в 1985 году, когда их световой поток увеличился с 0,1 лм до 1–100 лм, светодиоды начали применять в качестве отдельных световых элементов. В 1990 году светоотдача полупроводников достигла уже 10 лм/Вт, что позволило им стать адекватной заменой лампам накаливания.

В 1993 году был открыт высокоэффективный материал голубого цвета – нитрид галлия (GaN). Вскоре светодиоды «освоили» практически весь видимый цветовой спектр. Это существенно расширило область их применения и сделало возможным создание белого света путем комбинирования красных, зеленых и голубых светодиодов. Так в 1996 году были созданы, а в 1997 году появились на рынке первые светодиоды, которые излучали свет белого цвета. Технические параметры светодиодов совершенствовались с фантастической быстротой. Уже к 2000 году срок службы серийно выпускаемых светодиодов достиг 50 тыс. часов, а американская компания Hewlett-Packard объявила о возможности создания светодиодов со сроком службы 1 млн. часов (120 лет непрерывной работы). Световая отдача светодиодов с желтым, зеленым и красно-оранжевым цветом излучения превысила 20 лм/Вт. Все это привело к применению светодиодов как высокоэффективных источников света в самых разных областях: их начали использовать в светофорах и активных дорожных знаках, автомобилях, световой рекламе, полноцветных светодиодных дисплеях, архитектурных и декоративных подсветках. Наконец, стали появляться осветительные приборы, источником света в которых являлись светодиоды.

От малого к... еще меньшему

Поскольку светодиоды – это полупроводники, принцип их работы основан на явлении электролюминесценции – холодного свечения, возникающего при протекании тока. Именно полупроводниковая сущность светодиодов определяет их уникальные свойства. Во-первых, это очень маленькие габариты, что делает спектр применения светодиодов необычайно широким. Небольшие размеры позволяют монтировать их в конструкции, в которых раньше не могло быть внутренней подсветки, например, стеклянные столешницы, ступеньки лестницы, предметы декора, стеклянные двери, напольная плитка, колонны и т. д. Легкая регулируемость светодиодов и богатая цветовая палитра их света открывают возможности широкого использования светодиодов для декоративного динамичного освещения архитектурных сооружений. Для этого ряд фирм разрабатывает и выпускает специальные прожекторы и светильники. Созданию эффективных осветительных приборов для архитектурного освещения способствуют также такие свойства светодиодов, как отсутствие необходимости в дополнительных оптических устройствах и возможность работы как при низкой, так и при высокой температуре окружающей среды. Несколько светодиодов, объединенных в линейку, могут заменить обычную лампу накаливания. Расположенные по периметру, они освещают большие помещения. Именно таким образом устанавливается закарнизная подсветка. Светодиоды можно встраивать в любые, даже труднодоступные места, так как они долговечны. Их не придется менять, как галогенные или неоновые лампы. Кроме того, эти источники света абсолютно безопасны, поэтому их используют для подсветки водных объектов: бассейнов, фонтанов, аквариумов, прудов, искусственных водоемов.

Уже в ближайшем будущем светодиоды станут наиболее популяирными источниками света.

Уже в ближайшем будущем светодиоды станут наиболее популяирными источниками света.


С помощью светодиодов можно создавать необычные визуальные светодинамические эффекты даже в небольших декоративных изделиях. Благодаря модулям подсветки они могут светиться или мигать согласно стандартному или индивидуальному алгоритму.

Достаточно быстро происходит внедрение светодиодов в экстерьер. Заманчивой идеей для дизайнеров и архитекторов стало применение светодиодных линеек для создания наружных световых карнизов и освещения садовых дорожек. Светодиоды также могут быть встроены в газоны, использованы для подсветки кустов и элементов садовой архитектуры, для обозначения габаритов открытых въездных ворот и гаражей. Благодаря компактности и легкости монтажа светодиоды можно помещать в любые садовые и парковые светильники. Они обладают всеми необходимыми свойствами уличных светильников: не боятся влаги и коррозии, устойчивы к ударам и вибрациям, выдерживают воздействие низких и высоких температур. Оригинально смотрится подсветка светодиодами ледяных скульптур, замерзших прудиков и ледяных катков.

Ни в какое сравнение...

Светодиоды принято сравнивать с двумя основными видами электрических источников света – лампами накаливания и газоразрядными лампами, среди которых главное место занимают люминесцентные лампы. В быту наиболее распространены лампы накаливания. Их мощность варьируется от 15 до 300 Вт. Рассчитаны они на напряжение 220 или 127 В. Срок службы ламп накаливания составляет около 1 тыс. часов – при условии, что напряжение в электрической сети не превосходит указанного на лампе (220 или 127 В).

Если же напряжение в сети в силу каких-то причин повышенное или периодически повышается даже на короткие промежутки времени, лампа может быстро выйти из строя. К недостаткам этих ламп также можно отнести низкий КПД (только 5% энергии преобразуется в свет, а остальные 95% – в тепло), высокую рабочую температуру, недолговечность.

Среди недостатков люминесцентных ламп можно отметить их громоздкость, необходимость в специальном пускорегулирующем устройстве (стартере и дросселе), чувствительность к температуре окружающего воздуха (при температуре ниже +10° С лампа может не зажечься). Главный же минус заключается в наличии стробоскопического эффекта, который вызывается частыми (100 раз в секунду), неуловимыми для глаза миганиями люминесцентной лампы в такт колебаниям переменного тока в электрической цепи. В результате нарушается правильное восприятие скорости движения предметов, устают глаза. Даже такие очевидные достоинства этих ламп, как высокая световая отдача (до 80 лм/Вт) и долговечность, зачастую не могут перевесить перечисленные недостатки.

Что касается светодиодов, то их основные преимущества перед лампами накаливания – долгий срок службы, более высокий световой выход, безопасность, отсутствие нагревания. Светодиоды излучают чистый белый свет, в то время как большая часть излучения ламп накаливания – инфракрасные волны. Лампы накаливания потребляют на 80% больше электроэнергии, чем светодиоды, для них требуется высокое напряжение.

Сравнивая светодиоды с люминесцентными лампами, нельзя говорить однозначно о преимуществе первых. На сегодняшний момент световая эффективность белых светодиодов вдвое меньше, чем у люминесцентных ламп, а цена – выше. Однако здесь в первую очередь следует принимать во внимание особенности того и другого освещения – мерцание, безопасность, чистоту света. Дело в том, что в некоторых случаях по техническим показаниям и условиям эксплуатации выгоднее и безопаснее использовать именно светодиодное освещение.

Кстати, по многим характеристикам светодиоды являются лидерами среди источников света, например, благодаря длительному сроку эксплуатации, высокой яркости, отсутствию инфракрасного и ультрафиолетового излучений. Можно отметить и другие преимущества светодиодов: прочность, способность загораться при напряжении всего лишь в несколько вольт, высокую насыщенность цвета излучения.

Прогнозы

Последние достижения полупроводниковых технологий позволяют сделать вывод, что в скором времени светодиоды могут составить серьезную конкуренцию существующим источникам белого света.

Вдобавок к долговечности и низкому энергопотреблению они обладают целым рядом преимуществ перед существующими и широко используемыми лампами. Однако для того чтобы осуществить колоссальный прорыв на рынок общего освещения, необходимо добиться дополнительного увеличения световой эффективности белых светодиодов. Лишь когда она достигнет уровня 50 лм/Вт, светодиоды смогут считаться реальной заменой галогенных ламп и ламп накаливания.

Массовому внедрению этих перспективных источников света сегодня мешает также высокая цена на светодиоды. Однако следует учесть, что расходы на их дальнейшую эксплуатацию во много раз ниже, чем в случае с лампами накаливания или люминесцентными лампами.

Таким образом, пока светодиоды не могут полностью заменить лампы накаливания в наших домах. Но очень вероятно, что в ближайшем будущем это произойдет.

И тогда, во-первых, существенно повысится качество освещения, а во-вторых, дизайнеры смогут по максимуму использовать превосходные качества светодиодов для реализации своих творческих фантазий.