Svetlo emitujúce diódy (LED) sa stali každodenne používaným elektronickým zariadením, ktoré môžeme nájsť v mnohých spôsoboch využitia. V roku 2011 najväčší podiel na trhu s LED výrobkami predstavovalo celkové osvetlenie (35 %), nasledované mobilnými produktmi (30 %) a signálnymi/signage aplikáciami (18 %). Do roku 2020 sa podľa prieskumu spoločnosti MarketWatch očakáva pokles cien LED zdrojov na polovicu ich súčasnej ceny. Blíži sa doba, keď budú LED diódy k dispozícii za cenu, ktorá s najväčšou pravdepodobnosťou spôsobí ich dominanciu na trhu. Ale ako to všetko vlastne začalo?
Pred päťdesiatimi rokmi bolo prvýkrát vyvinuté prakticky viditeľné LED svetlo. Aj keď fenomén elektroluminiscencie bol objavený už v roku 1907 britským výskumníkom Henrym Josephom Roundom, v októbri 1962 sa fyzik Nick Holonyak stal „otcom LED“. Americkému inštitútu fyziky predložil správu o vytvorení červeno viditeľného spektra LED diódy založeného na kombinácii arzenidu gália s fosforom (GaAsP), počas práce pre spoločnosť General Electric.
Holonyakov vynález LED umožnil už v roku 1964 komerčne predstaviť LED displeje. Tieto ručne vyrábané prístroje však boli príliš drahé a, aspoň pre prvú dekádu, boli k dispozícii iba LED diódy s červeným svetlom. Vzhľadom na ich miniatúrnu veľkosť však mali červené LED diódy dostatočnú intenzitu svetla a čas životnosti a preto sa počas prvej polovice sedemdesiatych rokov začali používať ako indikátory vo vreckových kalkulačkách a displejoch digitálnych hodiniek.
Holonyak (študent nositeľa Nobelovej ceny Johna Bardeena – vynálezcu tranzistora) tiež vynašiel QW laser, ktorý sa stal základom pre prehrávače kompaktných diskov a optické káble a vyvinul prvé stmievateľné vypínače osvetlenia pre domácnosti.
Globálny úspech
Odvtedy bol nárast LED využitia spôsobený inováciami v oblasti materiálov, optiky a vývojom polovodičových technológií, čo prinieslo vyšší svetelný výkon, vyššiu energetickú účinnosť a zvyšujúci sa rozsah farieb. Použitie rôznych polovodičových zlúčenín, ako sú gálium alumínium arsenid fosfid (GaAlAsP), indium gálium nitrid (InGaN) a alumínium gálium fosfid (AlGaP), v spojení s fosforovou povrchovou vrstvou, umožnilo vývoj LED diód emitujúcich svetlo naprieč celým viditeľným spektrom.
Za posledných 50 rokov technológia pokročila od červených, cez oranžové, žlté a zelené LED diódy v roku 1980, k prvým vysoko intenzívnym modrým LED diódam založeným na nitride gália (GaN) o desať rokov neskôr. V roku 1991 japonský profesor Shuji Nakamura urobil ďalší prielom vo vývoji bieleho LED svetla. Predstavil prvú LED s vysokým jasom použitím emitora nitridu gália, ktorý produkoval veľmi jasné modré svetlo, čiastočne prevedené na žlté pomocou fosforovej povrchovej vrstvy.
Samozrejme, že to nie je iba väčšie spektrum LED farieb, ktoré sú teraz k dispozícii, ale tiež sa významne zvýšila intenzita svetla a zlepšila energetická účinnosť. Zaujímavé je, že tempo pokroku v LED oblasti sa orientačne riadi pravidlom s názvom Haitzov zákon, čo je paralela k Mooreovmu zákonu polovodičového sveta. Bol predstavený v roku 2000 doktorom Rolandom Haitzom a tvrdí, že za každých 10 rokov sa náklady na výrobu LED na lumen (jednotka svetleného toku) znížia o faktor 10, zatiaľ čo svetelný výkon LED sa zvýši
Profesor Nick Holonyak
Foto: Bill Wiegand, University of Illinois at Urbana-Champaign
o faktor 20. Haitz tiež predpovedal, že účinnosť LED osvetlenia môže v roku 2020 dosiahnuť úroveň 200 lm/W, pokiaľ budú vlády a svetelný priemysel dostatočne investovať do výskumu a vývoja pokročilých LED technológií.
Použitie LED na podsvietenie LCD displejov je teraz rozšírené v mobilných spotrebiteľských aplikáciách, ako sú mobilné telefóny, digitálne fotoaparáty, MP3 prehrávače a televízory. Oproti LCD displejom podsvieteným studenými katódovými žiarivkami (CCFL) ponúka LED okrem veľkej flexibilnosti ďalšie výhody, ako sú nižšie náklady na prevádzku, nízke napätie, široký pozorovací uhol, vysoký kontrast a široký rozsah farieb.
Dôležitou odnožou LED, ktorú je dobré spomenúť, je organická LED technológia alebo OLED, čo je v podstate vrstva elektroluminiscenčného materiálu medzi dvoma vrstvami organických polymérov. OLED technológia sľubuje dodať osvetlenie novej dimenzie. Mitsubishi Chemical Corporation, materská spoločnosť Verbatimu, dosiahla vďaka svojím rozsiahlym znalostiam a skúsenostiam v odbore osvetlenia významný pokrok v oblasti výroby farebne (RGB) laditeľných OLED panelov
Verbatim globálne predstavil prvý farebne laditeľný a stmievateľný OLED modul, ktorý prináša jas až 2 000 cd/m². Najnovší rad modulov VELVE OLED disponuje dvakrát vyšším jasom než predchádzajúce generácie.
Architekti a návrhári interiérov môžu využívať OLED technológiu na vytvorenie požadovanej atmosféry pomocou osvetlenia bez nepríjemne intenzívneho a oslňujúceho svetla. VELVE OLED moduly spoločnosti Verbatim dokážu vytvárať dynamické osvetlenie stien. OLED moduly ponúkajú jemný harmonický výstup, integrovanú kalibráciu a rovnomernú distribúciu svetla, vďaka čomu sú vhodné najmä na kreatívne osvetlenie pódií a tiež netradičné využitie v prostredí diskoték a barov.
Úspornosť LED
LED sa stávajú štandardom vo vonkajšom verejnom osvetlení, využívajú sa v semaforoch, v cestných výstražných znameniach a v informačných tabuliach.
Najmä automobilový priemysel začína mohutne nahradzovať klasické žiarovkové osvetlenie LED diódami. Vďaka svojej energetickej úspornosti sú LED svetlá obzvlášť vhodné pre elektrické a hybridné automobily. Hovorí sa, že vďaka LED svetlometom sa rozšíri jazdný dosah elektromobilov asi o šesť kilometrov.
Osvetlenie akvárií, pri chove hydiny a v záhradníctve – to sú tiež oblasti, kde sa dá očakávať výrazný rast. Napríklad rastliny sú veľmi citlivé na niektoré vlnové dĺžky svetla, čo vedie k zvýšenej absorpcii chlorofylu a fotosyntéze pri vystavení modrému a červenému svetlu.
Čo je asi najpodstatnejšie, je všeobecné očakávanie, že LED sa v nasledujúcich niekoľkých rokoch stane vedúcim energeticky úsporným osvetlením, a prevezme tak štafetu od dnešných technológií ako sú klasické žiarovky, halogénové a kompaktné žiarivky (CFL). Blíži sa čas, keď budú LED diódy k dispozícii za cenu, ktorá s najväčšou pravdepodobnosťou spôsobí ich dominanciu na trhu.
Podľa Electronics.ca Research Network dosiahne v roku 2012 trh s LED produktmi určenými na osvetlenie 19,5 miliardy dolárov (€ 15,5 mld.) a v roku 2017 31,4 miliardy dolárov (€ 25 mld.). Zatiaľ čo v súčasnosti tento rast spôsobujú predovšetkým LCD monitory a televízory s LED podsvietením, nasledované mobilnými displejmi, analytici predpovedajú, že do roku 2014 bude trhu vládnuť práve LED osvetlenie. A v roku 2021 sa očakáva, že LED osvetlenie obsiahne viac než 50 % komerčného stavebného trhu.
Zamerané na dnešok
V septembri 2012 vstúpil do platnosti zákaz výroby a dovozu klasických žiaroviek v celej Európskej únii. Tento krok bol urobený z dôvodu veľmi nízkej úrovne energetickej účinnosti tradičných žiaroviek – obvykle využívajú menej než 10 % energie dodanej žiarovke na samotnú tvorbu svetla. To znamená, že spotrebitelia a odborníci sa teraz musia rozhodnúť pre úsporné alternatívy osvetlenia, ako sú svetlo emitujúce diódy (LED) a kompaktné žiarivky (CFL). Na rozdiel od kompaktných fluorescenčných žiariviek ponúkajú LED zdroje až päťnásobnú životnosť, svietia okamžite po zapnutí a neobsahujú nebezpečné látky, ako je ortuť. LED zdroje sú navyše odolné proti nárazom a vibráciám.
V očakávaní zákazu tradičných žiaroviek predstavil Verbatim už v predstihu kompletný rad úsporných LED zdrojov pre domácnosti. Ich cieľom je uspokojiť rastúci dopyt po spoľahlivom, vysoko kvalitnom a energeticky úspornom osvetlení.
Osvetlenie budúcnosti
A čo prinesie budúcnosť LED produktom, okrem toho, že budú úspornejšie a dostupné v stále výkonnejších variantoch? LED budú i chytrejšie. Jeden výraz pravdepodobne budeme často počúvať v najbližších rokoch a to je „ovládanie cez internet“. Bude to znamenať, že každé elektronické zariadenie majúce svoju IP adresu bude schopné okrem iného ovládať každý jednotlivý LED zdroj. Takže pomocou chytrého telefónu bude možné ovládať či naprogramovať osvetlenie v našich domovoch a kanceláriách.
Nech už budúcnosť prinesie čokoľvek, pre LED vyzerá veľmi jasne.
