Technologia oparta na LED, (ang. Light Emitting Diode) staje się coraz bardziej popularna na rynku oświetlenia na całym świecie.

Spekuluje się, że w przeciągu najbliższych 5 - 10 lat będzie jednym z głównych źródeł oświetlenia, skutecznie wypierając tradycyjne oświetlenie. Diody emitujące światło okazały się bardzo poważnym konkurentem dla żarówek i lamp fluorescencyjnych przede wszystkim pod względem wydajności. Obecnie ich wytrzymałość jest nawet dziesięciokrotnie większa niż standardowego źródła światła. Jednak dla branży oświetleniowej liczy się nie tylko doskonałe światło, ale przede wszystkim mniejsze zużycie energii, wytrzymałość w trudnych warunkach, żywotność oraz wpływ na środowisko naturalne.

Oświetlenie LED nie pulsuje, nie wymusza efektu stroboskopowego, przy czym nie emituje promieniowania UV, które jest mocno szkodliwe dla ludzi. Zastosowanie źródeł światła opartych na LED, w znaczący sposób poprawia również warunki w pracy, dzięki m.in. doboru odpowiedniej barwy światła.

Diody
Dioda to półprzewodnik, którego funkcją jest przewodzenie prądu elektrycznego. Podstawą działania jest przewodzenie prądu w jednym kierunku i blokowanie jego transferu w drugą. To właśnie dzięki temu diody przekazują promieniowanie w obszarze dwóch rodzajów świateł – widzialnego i podczerwieni.

Działanie diody LED
Powstawanie światła w diodach jest związane ze zjawiskiem elektroluminescencji zachodzącym w materiałach półprzewodnikowych. Półprzewodnik to kryształ zbudowany z dwóch warstw N i P, z których N posiada dużą liczbę elektronów (ładunek ujemny) a P dużą ilość tzw. dziur (ładunek dodatni). Po dostarczeniu do półprzewodnika prądu następuje zjawisko przeskakiwania elektronów z warstwy N do warstwy P. Podczas przeskoku wydziela się energia, która zostaje wydzielona na zewnątrz w postaci promieniowania, czyli po prostu światła.

Rodzaj materiału, z którego wykonany jest półprzewodnik determinuje powstanie konkretnego koloru światła. W zależności od odległości jaką mają do przeskoczenia elektrony z warstwy N do P, powstaje fala o określonej długości a więc o określonym kolorze. Przykładowo chcąc otrzymać diodę świecącą w kolorze czerwonym do jej produkcji należałoby użyć fosforku galu lub fosforo-arsenku galu; aby uzyskać światło niebieskie azotku galu.

Strumień świetlny
Wielkość fizyczna, która określa moc światła wydzielanego z konkretnego źródła światła wywołującego określone odczucia zmysłu wzroku. Jednostką miary strumienia świetlnego jest lumen.

Temperatura barwowa
Temperatura barwowa pozwala wyrazić jaką barwą cechuje się konkretne światło określana w Kelvinach [K]. Im wyższa wartość Kelvinów, tym światło jest “zimniejsze” i na odwrót: im niższa wartość K, tym światło jest określane jako cieplejsze. Najprostsza klasyfikacja źródeł światła to podział na barwę ciepłą, neutralną i chłodną. Barwa ciepła mieści się poniżej 3300K, neutralna w przedziale 3300K do 5000K, chłodna natomiast powyżej 5000K.

Początki Technologii LED
Początek technologii LED (Light Emitting Diodes) datowany na lata sześćdziesiąte XX wieku jest związany z pracą amerykańskiego inżyniera Nicka Holonyaka jr., powszechnie uważanego za wynalazcę technologii LED. Jednak pierwsze publikacje dotyczące diod emitujących światło pojawiły się już w latach 1927-1930, a ich autorem był Oleg Władimirowicz Łosiew- radziecki technik radiowy.

Oleg Władimirowicz Łosiew urodził się 10 maja 1903 w Twerze, zm. 22 stycznia 1942 w Leningradzie - był radzieckim naukowcem i wynalazcą. Jako pierwszy opisał zasadę działania diody elektroluminescencyjnej. W 1919 rozpoczął próby udoskonalenia detektora kryształkowego. Rozgłos i sławę przyniosło mu zbudowanie w 1922 r. krystadyny - pierwszego wzmacniacza półprzewodnikowego. W 1923 r. zaobserwował świecenie detektora kryształkowego z kryształem karborundu, odkrywając elektroluminescencje. Zmarł z głodu 22 stycznia 1942 w czasie oblężenia Leningradu.

Na przełomie lat 20. i 30. opisano zjawisko elektroluminescencji, które jest podstawą funkcjonowania diod. Niedługo potem zaczęły powstawać pierwsze urządzenia emitujące światło, które wykorzystywały substancje stałe o właściwościach półprzewodnikowych. Jakość takiego światła nie była najlepsza, ale dało to początek dalszym badaniom i z czasem umożliwiło doskonalenie technologii stosowanej w diodach.

II wojna światowa na pewien czas zahamowała pracę nad technologią LED, ale po jej zakończeniu udało się zbudować pierwszą diodę, która emitowała niewidzialną podczerwień. Stworzenie diody, która wydzielałaby widzialne dla ludzkiego oka światło było tylko kwestią czasu. Rok 1962 to pierwsza dioda emitująca widzialne światło w barwie czerwonej. W latach 60. i 70. nastąpił również dynamiczny rozwój elektrooptyki. W tym czasie udoskonalano technologię półprzewodników i przeprowadzano liczne badania z wykorzystaniem innych układów pierwiastków w celu poprawy wydajności diod. W wyniku eksperymentów udało się stworzyć diody emitujące światło w kolorach zielonym, fioletowym oraz niebieskim. Pierwsze skonstruowane diody były stosunkowo drogie i dopiero z czasem udało się obniżyć koszty produkcji, co spowodowało zwiększenie możliwości stosowania technologii LED. W międzyczasie na drodze rozwoju diod pojawiły się problemy związane z ich szkodliwością dla środowiska czy też z niską trwałością, co również stawało na przeszkodzie ku rozpoczęciu powszechnej produkcji. Problemy te z czasem rozwiązano. Dziś sytuacja wygląda inaczej. Popularność technologii LED rośnie z roku na rok. Ma to związek z systematycznie spadającymi cenami oświetlenia opartego na technologii diod.

Efektywność energetyczna

Nowe produkty oświetleniowe oparte na technologii półprzewodnikowej są energooszczędne w takim samym stopniu jak ich najbardziej zaawansowane odpowiedniki (lampy fluorescencyjne i halogenowe), które osiągnęły już niemal optymalną sprawność. W ciągu najbliższych kilku lat oświetlenie półprzewodnikowe przewyższy wszystkie pozostałe technologie oświetlenia pod względem efektywności energetycznej. Umożliwi ono znaczne zmniejszenie zużycia energii dzięki zastosowaniu odpowiednio zaprojektowanych, właściwie zainstalowanych i prawidłowo eksploatowanych inteligentnych instalacji oświetleniowych1 oraz przyczyni się do znacznego zmniejszenia emisji dwutlenku węgla na poziomie europejskim.

Jakość oświetlenia a komfort wizualny

Jakość oświetlenia i komfort wizualny: Oświetlenie półprzewodnikowe zapewnia wysokiej jakości światło i komfort wizualny pod względem barw (żywe nasycone kolory oświetlonych przedmiotów) i pod względem dynamicznej kontroli (widmo światła, natychmiastowe wyłączanie i przyciemnianie). Oświetlenie to charakteryzuje się długim okresem użytkowania oraz zmniejszonymi kosztami utrzymania, a także nie zawiera rtęci. Umożliwia łatwą regulację intensywności i koloru, co pozwala na dostosowanie oświetlenia zgodnie z wymaganiami danego urządzenia lub według osobistych upodobań użytkowników. Wyniki prowadzonych obecnie badań dowodzą również, że natężenie oświetlenia w otoczeniu, jakie zapewniają niektóre lampy LED, przyczynia się do dobrego samopoczucia i optymalizuje warunki do nauki i pracy (np. w szkołach i biurach), a także ma pozytywny wpływ na poziom energii, koncentracji i uwagi osób przebywających w oświetlanym przez nie pomieszczeniu.

Projektowanie systemów oświetlenia i walory estetyczne

Technologia oświetlenia półprzewodnikowego daje projektantom oświetlenia i całej branży oświetleniowej prawie nieograniczoną swobodę przy opracowywaniu nowych koncepcji i parametrów projektowych oświetlenia. Umożliwia ona tworzenie nowych form opraw i systemów oświetleniowych, które mogą być w pełni integrowane z elementami budynków (ścianami, sufitami, oknami). Zwłaszcza diody OLED utorują drogę do całkowicie nowych zastosowań oświetleniowych i będą odgrywać kluczową rolę w rozwoju cienkich, wysoce wydajnych paneli oświetleniowych zapewniających maksymalne możliwości projektowe. Łącząc aspekty związane z kolorem i kształtem, diody LED i OLED stworzą nowe możliwości adaptacji osobistego otoczenia za pomocą światła, przyczyniając się w ten sposób do podniesienia poziomu komfortu i dobrego samopoczucia użytkowników.