Лампы накаливания, ртутные люминесцентные и лампы на светодиодах. Светодиодная технология. Часть 3

Август 06, 2012 / Ольга Шейдина, Редактор

Единичный светодиод не излучает белый свет, так как энергия фотонов, испускаемых им примерно одинакова. Для имитации дневного света используются матрицы на основе разноцветных диодов, либо явление люминесценции. В настоящее время большая часть белых светодиодов синего цвета или ультрафиолетовые, но благодаря нанесению слоя люминофора, их излучение преобразуется в свет, похожий на белый свет.

Лампы накаливания, ртутные люминесцентные и лампы на светодиодах. Светодиодная технология. Часть 3

Внутренний квантовый выход сегодняшних полупроводниковых светящихся кристаллов приближается к 100%. Другими словами, каждая пара «электрон-дырка» излучает фотон. Если бы каждый фотон, образованный в глубине светодиода, вырывался наружу, то такие лампы на светодиодах практически бы не нагревались и всю используемую энергию преобразовывали бы в свет. Но значительная часть фотонов внутри кристалла поглощается, не успевая подойти к его поверхности. Снижение подобных потерь – одно из ключевых направлений совершенствования технологии светодиодов. Для этого осваиваются новые материалы, используются гетероструктуры, которые состоят из множества тончайших слоев полупроводников, чередующихся в заданной последовательности. В результате этих работ КПД светодиодов, который у первых светодиодных промышленных приборов был менее 1%, удалось повысить до 50% и выше, а светоотдача увеличилась с 1 до 150 люмен на ватт, что в два раза больше, чем у люминесцентных энергосберегающих ламп. Теоретически максимальная светоотдача для идеального источника белого света примерно 250 лм/Вт, поэтому до предела осталось не очень далеко. Специалисты утверждают, что такой уровень световой отдачи в лампах на светодиодах может быть достигнут уже в ближайшем десятилетии.

Следующее направление развития, которое не менее важно – получение наибольшего количества света с наименьшей активной площади кристалла. И здесь многое зависит не только от начальных свойств полупроводника, но и от степени дефектности структуры кристалла, которая образуется в ходе выращивания рабочих гетероструктур. Чем объем светодиода меньше, тем можно больше их получить за один цикл технологического процесса и тем будет дешевле лампа на светодиодах. Но с уменьшением размеров сложнее становится отводить тепло от светодиода, поэтому увеличение поверхностной яркости связано напрямую с повышением КПД.

Восход с доставкой на дом

У белых светодиодов пока есть один значительный недостаток – высокая цена. Но если ее распределить на гарантированный период службы, учитывая экономию электричества и минимизацию сервисных работ, то получается не так дорого. Но все-таки время окупаемости достигает двух-трех лет, поэтому вложения в светодиоды пока приходится воспринимать в качестве долгосрочных инвестиций.

Обнадеживает то, что в технологии светодиодов действует закон Хайтца (подобный закону Мура в микроэлектронике): цена за один люмен света снижается в 10 раз за 10 лет, а мощность, выдаваемая одним чипом, увеличивается за это же время в 20 раз. Если так и дальше пойдет дело, то через десять лет лампы на светодиодах будут дешевле ламп накаливания, а пока они только ярче, экономичнее, удобнее в эксплуатации.

Прямо у себя дома можно устроить интересные инсталляции, просто вкрутив светодиодные лампы в люстру, яркость и цвет которых можно регулировать обычным инфракрасным пультом дистанционного управления. Умный дом, обеспеченный такими светильниками, легко разбудит своего хозяина лучами восходящего солнца и щебетом птиц даже в хмурую осеннюю погоду. А если захочется ощущения бури, то ничто не помешает естественной имитации предгрозового сумрака, натуральных раскатов грома и вспышек ярких молний. Светодиодам, как и акустическим системам, это все по силам, и лишь капель дождя и порывов ветра будет недоставать для полноценного ощущения надвигающейся стихии.

Это интересно ...

Последние новости и статьи:



Оставить комментарий