W świecie LED

LED to skrót od angielskiego określenia diody elektroluminescencyjnej (Light Emitting Diode). Jest ona nowoczesnym źródłem światła, z którym spotykamy się nie od dziś. Już wiele lat temu kontrolki w sprzęcie elektronicznym wykonywane były z wykorzystaniem diod LED. Jednak światełka w kolorze czerwonym, żółtym, zielonym czy nawet niebieskim nie nadawały się do normalnego oświetlenia mieszkania czy biura. Rozwój technologiczny pozwolił jednak na produkcję tanich diod LED świecących w kolorze białym. 

Dioda to element półprzewodnikowy złożony z dwóch elektrod, z których jedna ma nadmiar, a druga niedobór elektronów. Po przyłożeniu napięcia do elektrod elektrony zaczynają przeskakiwać z jednej do drugiej, a posiadany nadmiar energii emitują w postaci światła. Zależnie od konstrukcji diody i użytych materiałów uzyskujemy różne kolory. Co ważne, dioda potrafi świecić wyłącznie wąską częstotliwością fali świetlnej, a zatem wyłącznie określonym kolorem, na przykład czerwonym, żółtym czy zielonym, ale nie na biało (kolor biały jest bowiem złożeniem wielu barw). Dlatego, aby uzyskać białą barwę świecenia, wykorzystuje się dwa triki. Pierwszy z nich polega na tym, że dioda emituje światło w niewidzialnym ultrafiolecie, a napylony na soczewkę luminofor świeci na biało. Innym sposobem na uzyskanie światła białego jest zamknięcie w jednej obudowie diod świecących w trzech podstawowych kolorach RGB (czerwony, zielony, niebieski), które mieszają się, dając światło białe. Taka dioda daje też możliwość sterowania w taki sposób, aby uzyskiwać dowolne barwy. Mieszanie się barw podstawowych znamy dobrze z monitorów komputerowych czy telewizorów.

Jasna strona oświetlenia diodowego (w tym żarówek diodowych LED), czyli zalety:

• Energooszczędne
  Żarówki LED są obecnie najbardziej energooszczędnym źródłem światła mogącym być stosowanym zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz. Teoretycznie bowiem około 50% dostarczonej energii zamienianej jest na światło - są dziesięciokrotnie bardziej energooszczędne od tradycyjnych żarówek oraz dwukrotnie od żarówek energooszczędnych. Oświetlenie LED coraz częściej można spotkać w instalacjach świetlnych w Polsce, a w przypadku USA w Kalifornii w 100%.

• Ekologiczne
  W odróżnieniu od innych źródeł światła, produkcja diod LED nie wymaga używania rtęci i innych metali niebezpiecznych dla środowiska naturalnego. Są zatem bardziej bezpieczne dla środowiska i dla nas (ze względu na niską toksyczność) w porównaniu z innymi technologiami. Dzięki braku obecności rtęci w tych żarówka są łatwe do utylizacji.

• Trwałe
  Dioda LED to właściwie dwie elektrody i dwa półprzewodniki (połączenie dwóch rodzajów półprzewodników (typ P i N - akceptorowy i donorowy) - nie zawiera żadnych ruchomych i szklanych elementów, dzięki czemu jest odporna na wstrząsy i uderzenia, które rozbiłyby tradycyjną żarówkę.

• Bezpieczne
  Światło emitowane przez żarówki diodowe jest bezpieczne dla oczu i zdrowia. Ponadto, diody nie męczą wzroku i nie wpływają negatywnie na nasze samopoczucie, gdyż nie występuje w nich promieniowanie UV i drganie światła.

• Minimalna emisja ciepła
  Żarówki LED praktycznie się nie nagrzewają, co wynika z ich wysokiej sprawności (większość pobieranej energii jest zamieniana w światło, a nie w energię cieplną, jak w przypadku tradycyjnych żarówek). Dzięki temu można je wykorzystywać do oświetlania obiektów czułych na promieniowanie cieplne - np. chłodni, w których muszą być zachowane stabilne wartości temperatury.

• Długi czas działania
  Żarówki LED według zapewnień producentów świecą około 45 tysięcy godzin czyli ok. 5-7 lat ciągłej pracy, przy czym częste włączanie i wyłączanie nie skraca ich żywotności.
  Dla porównania, trwałość żarówek żarowych wynosi około 1- 2 tysięcy godzin, a żarówek energooszczędnych między 10 a 15 tysięcy godzin. Należy jednak zaznaczyć, że sprawność świecenia diody z czasem maleje - po 30 tysiącach godzin ilość emitowanego światła zmniejsza się o połowę!

• Ogniskowanie
  Diody LED emitują światło kierunkowe, dzięki czemu możliwe jest zbudowanie zogniskowanego źródła światła bez użycia reflektorów.
  Zaleta ta w wypadku opraw służących do ogólnego, rozproszonego oświetlenia wnętrz staje się wadą, gdyż trzeba stosować w nich soczewki rozpraszające światło.

• Kolor
  W technologii LED jest możliwe osiągnięcie każdego koloru światła. Diody podstawowe świecą wprawdzie jedynie na biało, zielono, niebiesko, czerwono lub żółto (bursztynowo), jednak moduły dostępne na rynku dają niemal nieograniczoną paletę barw światła. Montowane w nich diody w rzeczywistości składają się z trzech sekcji, z których każda świeci w jednym z kolorów podstawowych systemu barwnego RGB (czerwony, zielony, niebieski). Mieszanie trzech barw pozwala osiągnąć praktycznie dowolny kolor światła.

• Czas włączania i wyłączania
  Diody LED świecą i gasną natychmiast po przełączeniu włącznika światła. Diody osiągają pełną jasność w ciągu mikrosekund, w przeciwieństwie do tradycyjnych żarówek i świetlówek potrzebujących nawet kilku sekund na ustabilizowanie parametrów pracy. Ledy używane w urządzeniach telekomunikacyjnych mogą mieć jeszcze krótsze czasy załączania i wyłączania.

• Ściemnianie
  Diody LED można ściemniać albo poprzez modulację szerokości impulsu zasilającego albo poprzez obniżenia prądu w kierunku przewodzenia, co jest ich istotną zaletą w porównaniu z konkurencyjnymi, energooszczędnymi źródłami światła - świetlówkami kompaktowymi.

• Promieniowanie IR i UV
  Diody promieniują stosunkowo mało w podczerwieni, a co za tym idzie można je wykorzystywać do oświetlania obiektów czułych na to promieniowanie. Należy sobie jednak zdawać sprawę, że jedyna technologią eliminującą promieniowanie IR w 100% są światłowody. W diodach energia jest promieniowana w postaci ciepła.
  Dzięki praktycznemu brakowi promieniowania UV i IR diody LED szybko znalazły zastosowanie w oświetleniu wrażliwych na te promieniowania eksponatów w muzeach, galeriach oraz w iluminacji zabytków.

• Powolne gaśnięcie po okresie eksploatacji
  Jest to zarówno wada jak i zaleta tego typu oświetlenia. Zużywające się diody LED powoli tracą jasność. Nie gasną nagle, jak żarówki i nie zaczynają migać w sposób charakterystyczny dla świetlówek. Jednakże należy je wymienić, go gdy parametry świecenia nie pozwolą na uzyskanie satysfakcjonującego efektu.

• Wymiary
  Żarówki LED mogą być bardzo małe, mniejsze niż 2 mm łatwo je zainstalować na płytce drukowanej.

Wady żarówek LED:

• Mała odporność na skoki napięcia
  Diody LED mają zerową bezwładność na skoki napięcia, które dość często zdarzają się w polskiej sieci energetycznej - mogą one powodować ich trwałe uszkodzenie, dlatego lampy należy zabezpieczyć specjalnymi niskonapięciowymi zasilaczami. Bez tych urządzeń odradzamy zakup żarówek LED.

• Wysoka cena
  Moduły oświetleniowe LED są dużo droższe od innych źródeł światła. Należy jednak pamiętać, że czas eksploatacji „żarówki" diodowej jest nawet dziesięciokrotnie dłuższy od zwykłej żarówki. Zatem zanim trzeba będzie wymienić moduł LED, kupimy 10 tradycyjnych żarówek i całkowity koszt utrzymania systemu w trakcie jego życia to system diodowy jest istotnie tańszy ze względu na niższe zużycie energii oraz niższe koszy napraw. Eksploatacja standardowego systemu oświetlenia jest więc zdecydowanie droższa, jak systemu LED.

• Jakość światła
  Diody LED emitujące światło o ciepłych temperaturach barwowych (zbliżonych do światła słonecznego, które fachowo określa się jako barwy światła w spektrum ciała czarnego) są nowością na rynku. I to nowością drogą, bowiem jedynie diody najwyższej jakości oferują jakość światła umożliwiającą uzyskanie dobrych parametrów wskaźnika CRI. Większość obecnie oferowanych modułów LED emituje światło zimne, zmieniające percepcję ludzkiego wzroku - przedmioty wydają się być wykonane z innych materiałów i mają inną kolorystykę niż w rzeczywistości.

• Niebieski szum
  Diody emitujące światło w chłodnym spektrum, stosowane w większości opraw dostępnych na rynku, dodatkowo zmieniają odbiór oświetlanych przedmiotów przez zjawisko tzw. niebieskiego szumu. Diody te emitują więcej światła niebieskiego od innych źródeł światła białego, co sprawia, że ich światło jest odbijane przez ziemską atmosferę ponad dwukrotnie silniej (ok.2,17 raza) od światła białego wytwarzanego przez standardową żarówkę. Dlatego bezpośrednie patrzenie na świecącą diodę razi oczy i oślepia - białe diody, używane np. w oświetleniu ulicznym, muszą być z tego powodu przesłonięte.

• Wrażliwość na temperaturę
  Skuteczność diod LED jest silnie uzależniona od temperatury pracy. W wysokich temperaturach dochodzi do zmian parametrów prądu płynącego przez elementy półprzewodnikowe, co może prowadzić nawet do spalenia modułu LED. Wraz ze wzrostem temperatury diody świecą coraz słabiej. Wprawdzie zjawisko to nie dotyczy temperatur pokojowych, jednak powoduje istotne ograniczenia w stosowaniu systemów diodowych w miejscach narażonych na silne wzrosty temperatury, czy mocno nasłonecznionych.