Светодиоды - это революция в свете.
Светодиод, или светоизлучающий диод (на английском языке в сокращении: «LED») - это источник света нового образца! Оно совсем, коренным образом отличается от всех знакомых нам источников света. В светодиоде нет газа, который наполняет люминесцентные лампы. Он не имеет хрупкой стеклянной колбы, какие у лампочек накаливания. И у него нет различных ненадежных подвижных деталей и крутящихся патронов.
И как, названная «лампочкой Ильича», лампа накаливания вошла в каждый дом в городах и селах и произвела техническую революцию. И как люминесцентные рекламы, в ярко-цветном свете, произвели другую революцию в технике света, озарив «неоновыми огнями» улицы городов. Сегодня на наших глазах совершается новая революция в области освещения.
Главным отличием светодиодных источников света является то, что в новом достижении науки и техники - в светодиоде применяется совершенно другой принцип генерации света, а также используются абсолютно другие, новые материалы. Менее очевидным отличием является и другое, а именно, - что в светодиодном световом приборе стирается граница между лампой и самим светильником, на котором эта лампа устанавливается. В светодиодной осветительной технике сами «лампы» являются неотделимыми от светильника, от корпуса, от электроники и линзы. Светодиод и есть лампа и корпус и линза одновременно!
Немного истории. Создание и современность.
Первый - красный - светодиод был создан в не так далеком 1962 году в компании Дженерал Электрик. Тогда они испускали тусклый свет и имели довольно низкую энергоэффективность. Но технология оказалась перспективной и стала быстро развиваться.
Уже вначале 70-х годов появились и зеленые и желтые светодиоды. Они стали использоваться в наручных часах, в калькуляторах. Потом в других электронных приборах светодиоды заняли прочное место, даже в указателях «Выход» в кинотеатрах и магазинах и метро.
Эффективность светодиодов по световому потоку постоянно улучшалась и увеличивалась. И к 1990-му году световой поток и красных, желтых и зеленых светодиодов достиг значения 1 люмпен. Что было величайшим достижением.
В 1993-м году инженер японской компании Nichia создал свой первый синий светодиод высокой яркости. А раз для создания всего спектра света нужны эти три цвета: красный, синий и зеленый, тогда с помощью светодиодов стало возможным получить любой цвет освещения, в том числе и белый. Белые люминофорные светодиоды - это светодиоды, объединяющие синий или ультрафиолетовый с люминофорным покрытием. Они появились в 1996 году. И тут же, в конце 90-х годов светодиоды постепенно стали заменять лампы накаливания там, где требовался окрашенный свет. В 2000-2005 годах и уровень светового потока светодиодов достиг значения 100 люмпен и выше.
Постепенно появились белые светодиоды, с теплыми и холодными оттенками, которые были подобны таким же оттенкам, что и лампы накаливания или люминесцентные лампы. И появились светодиоды схожие с естественным освещением. Так, постепенно, светодиоды составили конкуренцию традиционным источникам света и стали применяться в театральном и сценическом эстрадном освещениях.
В настоящее время светодиоды широко используют в различных системах общего освещения. И есть мнение экспертов, и департамента энергетики и ассоциации развития оптоэлектронной промышленности, - что к 2025-му году светодиоды станут самым распространенным источником света в жилых домах и в офисах.
О том, как работает светодиод!
Также как и любой диод (полупроводниковый прибор), светодиод включает в себя p -n - переход (электронно-дырочный переход). С помощью процесса, называемого - «легирование», материал n-типа обогащается отрицательными носителями заряда, а материал p-типа - положительными носителями заряда. Атомы в материале n-типа приобретают дополнительные электроны, а атомы в материале p-типа приобретают «дырки» - это места на внешних электронных орбитах атомов, в которых отсутствуют электроны. На полупроводниковый чип (или кристалл), на подложку на которой он устанавливается, - крепят контакты для электрического подключения. Так же крепят соединительные проводки, теплоотвод, линзу и прозрачный корпус. Так как индикаторные светодиоды являются маломощными, все генерируемое в них тепло рассеивается внутри самих светодиодов, то в них не ставят теплоотводные проводки. Осветительные светодиоды, наоборот, снабжают корпусом для прямого припаивания к поверхности, что обеспечивает отвод тепла, генерируемого светодиодом. Хороший теплоотвод жизненно важен для обеспечения температурного режима и нормальной работы светодиода!
«Анатомия» светодиодов
Как уже ясно из сказанного выше, - существует два основных типа светодиодов: индикаторные и осветительные.
Индикаторные светодиоды бывают, например, 5-ти миллиметровыми. Они являются дешевыми светодиодами, маломощными источниками света и употребляются только в качестве световых индикаторов в панелях и электронных приборах, иногда для подсветки дисплеев телефонов и компьютеров или на приборных панелях автомобилей!
Осветительные светодиоды, - представлены светодиодами поверхностного монтажа, высокой яркости и мощности. Это надежные мощные устройства, способные обеспечить нужный уровень освещенности и обладающие световым потоком, иногда равным или даже превосходящим световой поток обычных старых источников света. Например прожектора уличного освещения.
Все осветительные светодиоды имеют одинаковую основную конструкцию. И они включают в себя Миллионы цветовых оттенков. Производители светодиодов обычно предлагают светодиоды различных цветов - синий, голубой, зеленый, янтарный, красно-оранжевый, красный и так далее. Самостоятельно светодиод может излучать свет только одного цвета, который определяется используемым в нем полупроводниковым материалом. Настоящее волшебство начинается тогда, когда в одном приборе объединяются светодиоды разного цвета. Именно объединение светодиодов разного цвета или многокристальный светодиод дают эффект. И можно управлять интенсивностью излучения светодиодов разного цвета и получать различные оттенки. Как на телевизионном экране или в компьютерном мониторе, полноцветный светодиодный прибор реализует всю цветовую модель (красный, зеленый, синий). Цветовая модель - это модель адаптивного смещения цветов, которая применятся для света, непосредственно излучаемого его источниками. Модель смещения цветов применяется и к отражающим поверхностям, к таким как поверхности, покрытые красками или отражающими чернилами. Гамма цветов, которую можно получить с помощью светодиодного светового прибора или многокристального светодиода, зависит от цветов отдельных - красных, зеленых и синих светодиодов, используемых в них. Теоретически, прибор может воспроизвести любой цвет. На практике, трехцветный светодиодный прибор обычно управляется цифровым контроллером и может воспроизвести определенное количество всевозможных цветов.
Способность полноцветных светодиодных световых приборов излучать свет любого цвета без использования светофильтров и других внешних устройств - отличает их коренным образом от других источников света! Совместное использование с контроллерами освещения позволяет создавать, как простые цветовые эффекты, так и полноцветные световые шоу и даже крупномасштабные видеодисплеи!