Поистине массовым стало использование светодиодов в разного рода фонариках: благодаря низкому энергопотреблению и высокой концентрации светового потока такие фонарики достаточно популярны. Используются светодиоды и в производстве автомобилей, в том числе и в автотюнинге. Так, светодиоды используются не только как подсветка потолка, днища, салона автомобиля, но и в поворотниках, габаритных огнях и даже фарах автомобиля. Кстати, светодиодные фары уже на полном серьезе конкурируют с популярным ксеноном.
Все чаще на столах современных бизнесменов, офисных работников, студентов и даже школьников можно увидеть светодиодные светильники - это уже не роскошь, а предмет первой необходимости. То же касается и светильников, служащих не только точечными источниками света, но и создающих общее освещение в помещении. Светодиодные прожекторы вообще совершили революцию в охране объектов: теперь освещать можно лучше, а платить за электроэнергию - меньше!
Что же такое светодиод, и почему развитие этой технологии привело к таким бурным изменениям в нашей жизни? Светодиод - прибор, преобразующий электроэнергию в электромагнитное излучение видимого диапазона спектра. Говоря простым языком, прибор этот, как и обыкновенная лампа накаливания, предназначен для получения света в видимом диапазоне. Что же отличает светодиод от традиционной лампы, и почему о его применении в целях энергосбережения так часто говорят в последнее время?
Традиционная лампа накаливания, как понятно из ее названия, работает по такому принципу: вольфрамовая нить, на которую подается напряжение, под действием электрического тока накаляется и начинает излучать свет. Недостатков у этого способа освещения масса: это и низкий КПД (очень много энергии выделяется в тепловом диапазоне), и неблагоприятный для человеческого глаза спектр, и недолговечность ламп, работающих на этом принципе. Светодиод работает по совершенно другому принципу: свет выделяется в результате процессов, происходящих на грани двух проводящих слоев кристалла полупроводника.
Светодиодные светильники имеют массу преимуществ перед традиционными источниками света. Это и высокий КПД (даже светодиоды сверхяркие часто не нуждаются в охлаждении, а значит, рассеивают минимум мощности), и приятный человеческому глазу спектр (о нем мы поговорим чуть позже), и возможность регулирования мощности источника освещения в широком диапазоне, и долгий срок службы. Недостаток, пожалуй, всего один - высокая стоимость самих источников света.
Принцип, по которому работают светодиоды, впервые был описан еще в 1907 году, однако первые светодиоды появились только в 1962 году. В то время купить светодиоды можно было по цене 200-250$ за штуку, и лишь в 1968 году было налажено их массовое производство, и цена упала до приемлемых границ, которые позволили использовать этот прибор более-менее массово.
Впрочем, не только цена сдерживала развитие этого перспективного источника света. Дело в том, что спектр, излучаемый светодиодом, достаточно узок и напрямую зависит от того, какие материалы были использованы при его производстве. Кроме того, промышленность того времени не могла выпускать достаточно мощные светодиоды, и это тоже сдерживало практическое применение светодиодов.
Уже к 1972 году ученые разработали светодиоды, имеющие в 10 раз большую яркость, вот тогда-то и началось по-настоящему массовое применение светодиодов в промышленности. Конечно, это были не современные сверхяркие светодиоды, поэтому они в основном использовались как средства индикации, однако уже тогда их распространение было настолько широким, что радиоэлектроника уже не могла существовать без обычного светодиода - недорогого и эффективного.
Долгое время светодиод так и оставался в основном средством индикации. Конечно, светодиоды служили также источниками света в специальных приборах - оптических парах, представляющих собой светодиод и светочувствительный датчик. К примеру, на таком приборе построены все шариковые мышки - датчики вращения шарика представляют собой оптические пары (так называемые дискретные спидометры), а кроме того, оптопара позволяет делать гальваническую развязку электрических цепей, как это сделано, например, в MIDI-интерфейсе, позволяющем подключать электронные музыкальные инструменты к компьютеру. Еще одно применение светодиодов - передача данных на расстояние без передачи электрического сигнала, по оптическому каналу. В таких системах, как правило, именно , отличающиеся малым временем реакции и высокой надежностью, получили заслуженное право формировать модулированный световой поток, который затем передается по оптоволокну.
Лишь когда появились мощные , появилась и реальная возможность использовать их для освещения. Тем более что ученые наконец-то научились делать с широким спектром излучения - , излучающие белый свет. Дело в том, что до этого открытия светодиод имел определенный цвет - излучал в узком спектральном диапазоне. Естественно, для освещения нужны именно , излучающие в широком спектральном диапазоне, это важно и с точки зрения эргономики, и для здоровья человека.
Конечно, такой источник света очень выгоден: экономичные и долговечные светодиодные лампы создают направленный пучок света, который можно использовать не только для подсветки, но и в качестве основного освещения. В последнее время стали настолько мощными и яркими, что уже появились светодиодные прожекторы, которые грозят вытеснить с рынка осветительных приборов подобного типа своих собратьев, которые более расточительны к ресурсам.
Более того, можно сказать, что мощные повлияли и на политическую жизнь России. Так, новая концепция энергосбережения подразумевает переход на светодиодные светильники всех государственных учреждений, что позволит существенно сэкономить бюджетные средства и сделать освещение более качественным. По разным оценкам, от 16 до 21 % вырабатываемой в мире электроэнергии тратится на освещение. Снижение энергопотребления хотя бы на долю процента - это экономия огромных средств, которые можно направить на решение насущных проблем. Поэтому во многих городах уже появляются светодиодные прожекторы, которые не только освещают улицы и площади наших городов ярким светом, но и помогают стране решать экономические трудности.
Еще одна сфера применения сверхярких светодиодов - регулирование дорожного движения. Сегодня применяются для создания светофоров, которые не только экономнее традиционных, использующих лампы накаливания, но и более контрастны, а значит, более безопасны. Даже в очень солнечный день такой светофор позволит водителю уверенно проехать перекресток.
Кстати, что касается использования светодиодов в автомобилях, помимо банальной экономии здесь есть и еще один большой плюс: сверхяркие имеют намного более долгий срок службы (превышающий срок службы лампы накаливания в сто раз), а значит, их придется реже менять. И связано это не только с самим сроком службы, но и с устойчивостью светодиодов к ударам и вибрациям. Не секрет, что автомобильные лампочки часто перегорают именно во время ударов, ведь раскаленная вольфрамовая нить достаточно уязвима и от сотрясения может банально разорваться, даже если сама лампа еще не отработала и половины своего ресурса.
Конечно, такие свойства, как устойчивость к ударам и вибрациям, нашли свое применение и в быту. Ведь светодиодные светильники бывают не только стационарными, встроенными. Бывают, например, настольные светодиодные лампы, которые зачастую подвергаются ударным нагрузкам. Еще одно важное свойство светодиодов - малое рабочее напряжение, которое не представляет угрозы жизни и здоровью человека. Это также играет огромную роль и является важным аргументом в пользу использования светодиодного освещения в быту.
На рынке уже доступны мощностью около 100 Вт, которые предназначены для узкого круга задач: для банального освещения они слишком дороги, гораздо дешевле набрать блок менее мощных, но более дешевых сверхярких светодиодов. Но производители работают не только над повышением эффективности мощных светодиодов, но и над снижением их себестоимости. Так, сравнительно недавно появились сверхяркие , внутри которых не один полупроводниковый кристалл, а сразу несколько. Такой подход, с одной стороны, позволяет снизить стоимость конечной продукции, а с другой, увеличить светоотдачу на единицу занятой светодиодами площади.
Собственно светодиодные светильники примечательны не только прямой экономией электроэнергии (этим же славятся и обычные «экономки»), но и возможностью регулировать напряжение и силу света, а значит, возможностью экономить еще больше. Кроме того, если продолжать сравнивать светодиодные лампы со ставшими уже традиционными «экономками», будет нелишним отметить и еще один плюс: в отличие от последних светодиодные лампы после начала подачи напряжения практически сразу включаются на полную мощность.
Это их свойство также позволяет использовать сверхяркие и в рекламе типа «бегущая строка». Обычные лампы накаливания кроме высокого потребления электроэнергии, как известно, имеют неидеальное время реакции, поэтому «бегущая строка» с такими лампами не может работать достаточно быстро. же позволяют задать достаточно высокую скорость движения символов и сохранить при этом читабельность текста.
Некоторые домашние дизайнеры считают, что светодиодную подсветку сделать легко. Они думают: возьму , куплю блок питания достаточной мощности, выключатель, соединю все проводами - и получу источник света не хуже, чем у лучших производителей. Отчасти они правы, но лишь отчасти. Для того чтобы источник света получился не хуже, мало купить приличного качества, нужно еще и рассчитать параметры источника тока. Кроме того, вместо обычного выключателя можно установить регулятор напряжения, который позволит регулировать освещенность в помещении в довольно широком диапазоне.
Все преимущества по сравнению с другими источниками света имеют и в плане экологии. Как известно, современные газоразрядные лампы (так называемые экономки) имеют один большой недостаток - требуют особого подхода при утилизации. же безвредны и могут быть утилизированы наравне с обычным бытовым мусором. Конечно, с точки зрения большинства потребителей это не такой уж большой плюс, однако в масштабах государства централизованный переход именно на светодиодные светильники позволит избежать строительства массы заводов по переработке газоразрядных ламп.
Имеют и ряд недостатков, которые, скорее всего, в ближайшем будущем будут устранены. В первую очередь это высокая стоимость самих светодиодов. Эта проблема решается, как правило, увеличением количества выпускаемой продукции: чем более востребованными станут , чем больше их станут выпускать, тем дешевле, в конечном итоге, они будут.
Еще одна проблема, как это ни странно, напрямую связана с одним из преимуществ светодиода - его небольшими размерами. Проблема эта - проблема выделения тепла, проблема рассеивания мощности. Хоть и выделяют при работе минимум тепла, однако при миниатюрных размерах даже это тепло становится проблемой. Поэтому иногда мощные поставляются вместе с радиатором охлаждения.
Наверное, для того чтобы с уверенностью судить о будущем, нужно быть ученым-футурологом. Но даже сейчас, будучи обыкновенным потребителем, можно с уверенностью сказать, что светодиодные технологии освещения пришли на рынок светотехники надолго и всерьез. Не важно, самая обычная светодиодная подсветка потолка или высокотехнологичные оптоволоконные сети - все больше светодиодов служит на благо человечества. Технология с каждым годом совершенствуется, и не исключено, что в будущем сверхяркие полностью вытеснят другие источники света.
Кстати, футурологи не стоят в стороне от процесса внедрения и называют цифру в 10 % - именно когда 10 % источников света в мире будут светодиодными, произойдет качественный скачек и технология станет по-настоящему массовой. Именно тогда, по их прогнозам, производители светодиодов смогут обеспечить прорыв в производстве, который сделает их еще более эффективными, что заставит покупателя еще больше заинтересоваться мощными светодиодами. В одном ученые уверены: будущее - за светодиодами!