Світлодіоди – історія винаходу
Електричні джерела світла вперше винайшли ще в 19-му столітті. Донедавна використовувались два види механізмів утворення штучного світла: теплові (лампи розжарювання) та газорозрядні (звичайні та компактні люмінесцентні лампи). І тільки наприкінці 20-го століття винайшли третій вид — напівпровідникові освітлювальні прилади або діоди, що випромінюють світло. Спочатку їх почали широко використовувати в індикаторах електронних приладів як альтернативу лампам розжарювання і газорозрядним трубкам.
У світлодіодах застосовується метод створення світла при проникненні електричного струму крізь оболонку напівпровідникового елементу. Таке світіння ряду напівпровідникових елементів при проходженні електричного струму було виявлене науковцями у ХХ столітті, зокрема в 1920 році російським інженером А. Ф. Лосєвим. На початку це світіння було не дуже яскравим. Але в 60-х роках минулого століття американський винахідник українського походження Нік (Микола) Голоняк створив нові механізми, котрі покращили цей ефект. Це були індикаторні установки з низьким рівнем червоного, а через деякий час і зеленого світла. Прилади назвали світлодіодами. Основою напівпровідникового елементу в них були арсеніди алюмінію та індію, а також суміші з цих металів. Такі #світлодіоди віддавали світло приблизно 0,1 люмен на ват (лм/Вт), що в 100 разів нижче, ніж могли дати лампи розжарювання, а термін їх роботи становив кілька сотень годин — тому тоді їх не розглядали в ролі джерел світла.
Ситуація змінилася в кінці 80-х років: вчені застосували нові напівпровідникові елементи, які надали можливість наростити велику потужність, яскравість, віддачу світла і індію, галію, алюмінію в різних модифікаціях. Світлодіоди на базі таких елементів дають вже досить яскраве світло червоного, жовтого, зеленого і оранжевого кольорів. У 1996 році японські вчені (фірма Nichia) винайшли найперші світлодіоди, що створюють випромінювання синього кольору, як один із варіантів світлодіодів, створених українським ученим набагато раніше. За таке відкриття в 2014 році вони отримали Нобелівську премію з фізики. Синє світло за участю люмінофорів стали модернізувати в жовте, що в поєднанні дало освітлення білого кольору. І вже з кінця 90-х років багато держав почало створювати перші світлодіодні освітлювальні установки.
За останнє десятиріччя розвиток фізики і техніки напівпровідникових джерел світла та застосування їх у світлотехніці зробили гігантський крок вперед. ХХІ століття вже називають століттям твердотільного освітлення. На сьогодні створено науково-технічне підґрунтя для конкурентної боротьби світловипромінюючих діодів (СД) з традиційними джерелами світла – лампами розжарювання і люмінесцентними лампи низького та високого тиску, які зараз є основою сучасної технології електричного освітлення.
Читайте також: Світлодіоди. Частина 2. Якість світла та його вплив на здоров’я
Економимо електроенергію за допомогою світлодіоду
Проблема економії енергетичних ресурсів на сучасному етапі є надзвичайно актуальною. Відомо, що нині для забезпечення зростаючих потреб у світловій енергії значно вигідніше зменшувати споживання електроенергії за рахунок сучасних технологій, ніж створювати нові додаткові генеруючі потужності. До 25 % світового споживання електроенергії йде на потреби освітлення. На створення 1 кВт нових генеруючих потужностей витрачається від 1000 до 3000 доларів США, а на економію 1 кВт потужності в системах освітлення достатньо 200-300 доларів США. Тому в багатьох країнах були сформовані спеціальні програми економії електроенергії на освітлення. Загальним для всіх програм методом зниження #енергоспоживання (на 30-50% за 5-7 років) є широке впровадження сучасних засобів освітлення. Як магістральний шлях зниження споживання електроенергії в різних галузях господарської діяльності в більшості країн розглядалася заміна ламп розжарювання (ЛР) на #люмінесцентні (ЛЛ) та компактні люмінесцентні лампи (КЛЛ).
Низка країн уже зробила своїми приорітетами розвиток світлодіодної техніки. Це, перш за все, США (проектуються та будуються будинки зі спеціально закладеною низьковольтною розводкою під світлодіодне освітлення), Японія, Корея, Китай.
Не стоїть осторонь і Україна. Кабінетом Міністрів України прийнята постанова від 15 жовтня 2012 року № 992 «Про затвердження вимог до світлодіодних світлотехнічних пристроїв та електричних ламп, що використовуються в мережах змінного струму з метою освітлення». Постановою встановлені мінімально #допустимі_значення_світлової_ефективності #СВД-ламп для різних об’єктів (для виробничих об’єктів не менше 85 люмен/Ват); мінімально допустимі значення світлової допустимості для різних колірних температур від 70 лм/Вт при значенні колірної температури 2700-3500 Кельвіна (К) до 90 лм/Вт – при 5700-6500 К; тривалість горіння СВД-лампи – не менше 25000 годин; мінімально допустимі значення коефіцієнта потужності не менше як 0,8-0,9; мінімально допустимі значення коефіцієнта корисної дії допоміжних електронних пристроїв (залежно від їх потужності в ватах) – не менше як 70-75-80 % та інші важливі вимоги, які обов’язкові для використання при розробці галузевих норм, стандартів, технічних регламентів та інших нормативів та рекомендуються при закупівлі світлодіодних світлотехнічних пристроїв за державні кошти.
З часу появи світлодіодів кожні 10 років їх ефективність збільшувалась в 20 разів, а вартість знижувалась до 10 разів. Світлова віддача світлодіодів на теперішній час складає 110-150 лм/Вт (в експериментальних умовах і до 200 лм/Вт).
Яскравість світла світлодіодів можна регулювати не через зниження напруги, а шляхом використання спеціальних блоків з подачею імпульсних високочастотних сигналів, і при цьому кольорова температура при регулюванні яскравості змінюється дуже мало в порівнянні з лампами розжарювання.
Читайте також: Світлодіоди. Частина 3. Як правильно обирати світлодіодні лампи та світильники?
Джерело: редакція журналу «Охорона праці і пожежна безпека» за матеріалами Управління Держпраці у Рівненській області.
Переконайтеся, що ви передплатили журнал «Охорона праці і пожежна безпека» і вся необхідна інформація є під рукою!
