Вечная лампа - или история светодиодов

Люминесцентные и неоновые лампы понемногу уступают свое место на рынке осветительных приборов. На замену им приходят экономичные и надежные устройства на основе светодиодов. Сегодня их уже успешно используют для ночной подсветке зданий, в световой рекламе и ландшафтном дизайне. На очереди – жилые помещения.

А началось все в 1955 году, когда работник компании Radio Corporation of America Рубин Браунштейн открыл инфракрасное излучение полупроводников. Через шесть лет, в 1961, Боб Бьярд и Гарри Питман сконструировали на основе этого открытия полноценный прибор, использовавшийся в качестве индикатора. Еще через год появился первый светодиод, дающий свет видимого диапазона. Он получил название «LED» от английского light-emitting diode – диод, излучающий свет.

Дальнейшие поиски привели к появлению приборов со светом всех возможных цветов, в том числе белого, а также повышение их надежности и яркости. С помощью метода металлооксидного химического парового нанесения MOCVD компания Toshiba смогла повысить их КПД до 90% (то есть 90% электроэнергии превращалось в свет). Этот показатель остается недосягаемым для традиционных ламп, где больше половины энергии теряется в виде тепла. Еще одним успехом стало создание диода, излучающего волны в ультрафиолетовой части спектра (длиной 210 нм). Это свет является губительным для бактерий и используется там, где нужна особенная стерильность, например, в операционных и лабораториях.

Сегодня усилия ученых направлены на разработку так называемых органических светодиодов, они должны быть дешевле и экологически безопасны. Но даже существующие приборы на основе диодов уже представляют меньшую опасность для здоровья, чем например люминесцентные лампы. В отличие от последних, они не содержат паров ртути и не образуют мелкие острые обломки стекла при падении.

В начале своей истории светодиоды были маломощными и неяркими. Поэтому область их применения ограничивалась пожарной и аварийной сигнализацией. В настоящий момент они стали альтернативой обычным лампам накаливания, люминесцентным и неоновым лампам. Благодаря их экономичности и малым размерам – толщина около 5 мм, ширина приблизительно 20 мм, - светодиодные ленты все чаще используются для эффектной цветной подсветки архитектурных достопримечательностей, отдельных деревьев, стендов, тротуаров.

Там, где для освещения 1 м2 вывески нужно установить 5 люминесцентных ламп мощностью по 50-60 Вт, их можно заменить 5 метровой светодиодной лентой по 10 Вт. Экономия в таком случае составляет 5x50 – 5x10 = 250 – 50 = 200 Вт. Если светодиодная вывеска из светодиодной ленты будет работать 12 часов в сутки, то за год она использует 50х12х365 = 219 кВт/год электроэнергии против 1095 кВт/год люминесцентной вывески такой же яркости. Можно допустить, что при большой площади освещения, переход с обычных ламп на диодные будет иметь хороший экономический эффект. Особенно, если учесть перспективу последующего роста цен на электроэнергию. Аналогично можно подсчитать выгоду от замены, если вы собираетесь освещать фасад дома, дерева в парке или летнюю площадку кафе.

Дополнительным преимуществом является то, что светодиоды не нагреваются в процессе работы. То есть температура воздуха, например в витрине, не повышается. Этот нюанс является особенно важным при освещении витрин с такими капризными товарами как продукты питания, косметика и медикаменты. Приятно удивляет и срок службы светодиодов. Если вы решите создать в офисе «эффект невесомости», подсветив снизу мебель, то светодиодные ленты можно установить раз и навсегда, не волнуясь о ежеквартальной замене. Время работы для диодов разных фирм составляет 50-100 тыс. часов, что при использовании в течение 12 ч. в сутки составляет 11-22 года. Причем, по информации производителей, выход из строя в середине срока эксплуатации составляет 0,03 %. Те же показатели для люминесцентных ламп: срок службы – 10-20 тыс. часов, процент отказа после половины срока работы – около 50%.

Интересной новинкой на рынке светодиодов являются так называемые «вечные фонари», работающие от солнечной батареи. Их предлагают использовать для освещения парковых дорожек, бордюров. Низкое потребление энергии делает эти приборы эффективнее их «солнечных» аналогов с обычными лампами.

Светодиоды и светодиодные ленты являются идеальной основой для идей креаторов, новых решений светотехники. Спектр областей их применения постоянно расширяется. Свои преимущества они демонстрируют особенно в тех случаях, когда нужен цветной свет. В отличие от цветных ламп, светодиоды излучают цветной свет одного направления, без распределения его на спектр. Ночью в больших городах светлее, чем днем. Светятся окна круглосуточных магазинов, мигают вывески кафе, ослепляют рекламные дисплеи, тусклый в сравнении с ними свет фонарей отражается в окнах автомобилей. И каждый субъект ночной иллюминации пытается выделиться среди себе подобных – стать еще ярче. Следовательно, на это соревнование за внимание потребителя тратится все больше энергии: киловатты, мегаватты, тераватты. Согласно первому закону термодинамики, эти тераватты не могут взяться из ничего. Сегодня мы все еще получаем электроэнергию путем распада веществ, созданных природой, – дерева, угля, нефти, урана. Когда-нибудь, в момент, когда мы не будем к этому готовы, они закончатся. Эффективно использовать электроэнергию – значит отдалять этот момент, по крайней мере, до тех пор, когда человечество сможет использовать другие, восстанавливаемые источники энергии. Эффективно использовать электроэнергию в освещении – значит быть успешным и заботливым хозяином не только своего предприятия, но и всей Земли.