Светодиоды как результат эволюции источников освещения - вниз новости

в XIX веке появляется сначала электрическая дуговая лампа, а затем трудами Яблочкова, Лодыгина и Эдисона она постепенно превращается в лампочку накаливания – сначала с угольной, а потом и с металлической спиралью. Казалось бы, да будет свет – яркий и вечный!

Однако прогресс не стоял на месте. Уже через год после появления первой лампочки с вольфрамовой спиралью (1905) изобретается ртутная лампа. Световая отдача современных ртутных ламп в несколько раз выше, чем у обычной лампочки накаливания: 30-70 люменов/ватт против 5-20. Во много раз у них выше световой поток и срок службы.

В 1931 году изобретается натриевая лампа (до 100-115 люменов/Вт), которую нетрудно узнать по мягкому оранжевому свету, а в 1946 году появляется первая ксеноновая, дающая самые мощные световые потоки, по яркости и цвету максимально приближенные к солнечному свету.

Поэтому во второй половине ХХ века обычная «лампочка Ильича» начала вытесняться с наших улиц. В уличных фонарях ее заменили ртутные и натриевые, позволяющие буквально залить проспекты и тротуары ярким светом. Тем временем по этим проспектам помчались автомобили, водители которых сначала ставили в фары модные, яркие и экономные галогеновые лампы, а сейчас выбрасывают и их, заменяя на мощные ксеноновые.

Ну а в жилищах, магазинах, офисах и производственных зданиях лампочки накаливания активно теснятся люминесцентными лампами «дневного света», имеющими самые различные формы, от классической трубки до ультрамодного нынче светильника-спирали, ввинчивающегося в обычный патрон. Причина проста – они потребляют на 80% меньше энергии, а значит намного экономней.

Правда, стоимость последних в Украине (15-20 гривен) вызывает сомнения в экономичности: пройдет года полтора, прежде чем она окупит себя и начнет приносить прибыль. А за это время может и перегореть – хотя, по идее, их срок службы может достигать 20000 часов (против 1000-1500 у обычной). Кстати, только в одной Англии при попытке заменить перегоревшую лампочку в больницы ежегодно попадают 3500 человек!

Тем не менее, лампы «дневного света» с триумфом шагают по планете - в КНДР, например, они горят в каждой квартире. Причина проста – страна бедная, нужно экономить электроэнергию, и вождь нации приказал вывинтить и разбить расточительные «лампочки Ильича».

А вот Калифорния хотя отнюдь не жалуется на бедность, но ее власти тоже собираются ввести закон, запрещающий использование лампочек накаливания. Так они хотят сократить нагрузку на электростанции, и как следствие – выбросы в атмосферу.

Однако последний удар по лампам накаливания - и не только по ним - был совершенно неожиданным. Ведь еще сравнительно недавно светодиоды (light-emitting diode, или просто LED) считались деталями, применяемыми исключительно в электронике. Их мощности хватало максимум для подсветки электронных часов или приборов.

Светодиод - полупроводниковый элемент, в котором при подаче электрического тока возникает излучение квантов. Свет при этом получается монохроматический – то есть только какой-то одной части спектра – и зависит от конструкции самого светодиода.

Первые светодиоды появились в 1962 году, а уже в 1968 на свет родилась первая светодиодная лампочка для индикатора. Но световой поток она давала крайне слабый, всего 0,001 люменов, и только красного цвета. Затем, в течение 10 лет, были созданы оранжевые, желтые и желто-зеленые светодиоды, чья яркость увеличилась «аж» до 0,2 люмена, но этого хватало лишь на то, чтобы использовать их максимум для подсветки шкалы приборов и в иллюминации.

Резкий скачок их мощности произошел в 1985-90 годах. Светоотдача достигла 10 люменов/Вт – таким образом, светодиоды уже почти могли конкурировать с лампочками накаливания. Почти – потому что обычные лампочки все-таки дают нормальный свет, а не только красный или зеленый.

К слову, к концу 1980-х годов в СССР выпускалось более 100 миллионов светодиодов в год, и это была весьма перспективная отрасль, которую мы, увы, потеряли в хаосе разрухи.

Поэтому не мы, а Япония в 1993 году создала светодиод на основе нитрида галлия, дающий восхитительный голубой свет. Который тут же были применен для подсветки мебели, сантехники, дверных ручек, экранов телефонов, а главное – использован в карманных фонариках, что сразу оценили миллионы людей во всех странах мира.

Как известно, фонарики на обычных лампочках накаливания имеют массу недостатков. Например, их свет тускнеет по мере разряжения батарейки. Да и вообще они светят не слишком ярко. Проблему было решили фонарики с криптоновыми лампочками – настоящие ручные прожекторы. Однако габариты и вес такого фонаря немалые, миниатюрные же разряжались буквально за час, даже если в них вставляли «Дюрассел». Да и еще при этом нещадно грелись.

Непросто было любителям ночной рыбалки, горнякам, спелеологам и велосипедистам, которые нуждались в налобном фонарике. Все, что они могли раздобыть – увесистая шахтерская «коногонка», которая, правда, светила ярко и могла гореть 8-10 часов. Но таскать на голове «шишку» с толстым проводом, оканчивающимся тяжелым аккумулятором, было непросто.

Эту проблему очень просто решил светодиод, который обладает максимальным КПД – ведь 40% потребляемой им энергии превращается в свет (у лампочки накаливания – только 5%). Это позволило использовать в нем самые маленькие батарейки – пальчиковые типа ААА.

Появление миниатюрного фонарика, весящего 300, 200 и даже 100 грамм, способного работать (на хороших батарейках) сутки и более и светящего не хуже обычного, вызвало настоящий ажиотаж. Причем первые покупатели явно поторопились – и приобрели фонарики с только синими светодиодами. С одной стороны – красиво, с другой – как-то необычно видеть все в голубом цвете.

В последние годы на рынок поступили, наконец, фонарики, дающие почти нормальный белый свет. Этого удалось добиться использованием новых светодиодов «три в одном», в которых на одной матрице размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды. Еще один способ заключается в том, что на поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне, наносится три люминофора, излучающих, соответственно, голубой, зеленый и красный свет. И самый экономный способ, применяемый в дешевых китайских светодиодах, - желто-зеленый или зеленый плюс красный люминофор наносятся на голубой светодиод. В итоге излучение трех цветов смешивается и получается почти белый свет.

Сразу заметим – первый вариант (светодиоды с RGB-матрицами) самый надежный. Поэтому фонарик фонарику – большая рознь! И еще – на рынок постоянно прибывают фонарики со все более мощными светодиодами, так что старайтесь покупать только самые новые модели.

Но фонарики – это уже, так сказать, мелочи. Теперь они вошли в квартиры – вместо люстры с расточительными лампочками Эдисона-Ильича теперь в подвесной потолок монтируется энное количество светодиодов. Можно дюжину светильников – в виде круга или по углам, а можно и рассыпать десятки светодиодов по всему потолку в виде звездного неба. Кстати, экономия будет большей, чем при использовании ламп «дневного света».

С появлением мощных светодиодов стало возможным использование их также для освещения улиц и крупных зданий – например, уже больше года они подсвечивают Рейнскую башню в Дюссельдорфе. Будучи экономней даже ртутных и натриевых, они могут вытеснить их с городских фонарей.

А в 2003 году германская фирма «Hella» представила первые в мире светодиодные фары, установив их на «Audi А8». В настоящее время появление новых светодиодов мощностью до 140 люменов грозит «депортацией» даже ксеноновым лампам, считавшимся наиболее эффективными на фарах дальнего света.

По мнению оптимистически настроенных «диодоманов», лет через пять светодиоды будут самым распространенным источником света в странах Запада и Юго-Восточной Азии. А к 2015 году полностью уничтожат традиционные лампочки накаливания как класс, которые сохранятся только в музеях и… странах СНГ.