Czym jest oświetlenie LED i jak działa technologia LEDowa?

Oświetlenie LEDowe ma wiele zalet. Jest nie tylko energooszczędne i bezpieczne, ale charakteryzuje się też mniejszą awaryjnością w porównaniu do tradycyjnych żarówek. Cechy te sprawiły, że technologia LED zyskała ogromną popularność i coraz częściej wypiera dotychczasowe rozwiązania. Mimo tej powszechności wciąż niewiele osób wie, jak działa oświetlenie LED i kto jest jego pomysłodawcą. W poniższym artykule postanowiliśmy opowiedzieć nieco o jego historii i przedstawić najważniejsze zagadnienia.

Przeczytaj nasz ostatni artykuł: https://te-ch.pl/jak-montowac-kotwy-do-betonu

Co oznacza skrót LED? Definicja

LED to skrót odnoszący się do diody elektroluminescencyjnej (z angielskiego Light-Emitting Diode). Jest ona elektronicznym elementem półprzewodnikowym, który po podłączeniu do źródła zasilania emituje charakterystyczne dla tej technologii światło.

Diodę LED coraz częściej stosuje się przy produkcji AGD, elektroniki lub jako alternatywę tradycyjnego oświetlenia. Znana jest z niskiego zużycia energii, długiej żywotności i różnorodności kolorystycznej, co czyni ją popularnym rozwiązaniem we współczesnej technologii.

Historia technologii LED

Uważa się, że żarówki LED wynalazł amerykański inżynier Nick Holonyak Junior. Miał on opracować formułę technologii i w latach 60. przyczynić się do rozpowszechnienia jej dystrybucji.

Okazuje się jednak, że pierwsza dioda LED powstała już w latach 20. XX wieku, kiedy to przeprowadzano liczne badania półprzewodników. Radziecki technik radiowy Oleg Łosiew zauważył wówczas, że diody ostrzowe emitują światło za sprawą złącza z węgliku krzemu.

Opublikował on kilkanaście artykułów opisujących działanie nowej technologii, potwierdzając tym samym swoje odkrycia. Choć to Oleg Łosiew jest więc prawdziwym odkrywcą żarówki LED, to wcześniej wspomniany Nick Holonyak Junior znacząco przyczynił się do rozpowszechnienia tego wynalazku.

Gdy diody elektroluminescencyjne trafiły do masowej produkcji w latach sześćdziesiątych, były prawdziwym dobrem luksusowym. Niektóre źródła głoszą, że w 1968 roku, pojedyncza dioda świecąca LED kosztowała nawet 200 dolarów.

Mimo tak wysokiej ceny wynalazek został doceniony i zaczęto opracowywać bardziej ekonomiczne sposoby wytwarzania. Po wielu latach udało się obniżyć ceny żarówki LED i opracować różne wersje kolorystyczne, co przyczyniło się do znacznego wzrostu ich popularności.

Na czym polega i jak działa technologia LED?

Technologia LED opiera się na wykorzystaniu zjawiska elektroluminescencji w półprzewodnikach. Dioda składa się z dwóch różnych materiałów półprzewodnikowych:

• półprzewodnika typu p (dodatnio naładowanego),
• półprzewodnika typu n (ujemnie naładowanego).

Po połączeniu diody LED do źródła zasilania w obszarze złącza pomiędzy półprzewodnikami typu p i n dochodzi do reakcji elektronów i dziur (braków elektronowych w sieci krystalicznej). W jej wyniku elektrony przechodzą z obszaru półprzewodnika typu n do obszaru półprzewodnika typu p, uzupełniając dziury. Elektrony zmieniają swoje poziomy energetyczne i emitują energię w postaci widzialnego światła. Jego kolor jest uzależniony od zastosowanych materiałów półprzewodnikowych oraz procesu produkcyjnego.

Ile wytrzyma żarówka ledowa?

LEDy w porównaniu do tradycyjnych żarówek charakteryzują się niezwykle długą żywotnością. Średnia trwałość diody LED może wynosić od 15 000 do 50 000 godzin, a nawet więcej (w zależności od konkretnego modelu i producenta).

Oznacza to, że instalując lampy LED, możesz liczyć nawet na kilka lat codziennego użytkowania, bez konieczności wymiany diody. Natomiast tradycyjne żarówki wykazują żywotność w granicach od 1 000 do 2 000 godzin, co czyni je mniej korzystnym wyborem.

Kiedy warto stosować oświetlenie LED? Zalety

Oświetlenie LED ma wiele zalet: 

• Oszczędność pieniędzy – żarówki LED  są bardziej energooszczędne od tradycyjnych rozwiązań. Zużywają nawet do 80% mniej energii, co przekłada się na niższe rachunki za prąd.

• Długa żywotność – LED-y wyróżniają się wyjątkowo długą żywotnością. Mogą świecić nawet do 50 000 godzin, dlatego w porównaniu do tradycyjnego oświetlenia rzadziej wymagają wymiany.

• Niska emisja ciepła – oświetlenie LEDowe generuje mniej ciepła w stosunku do dotychczasowych rozwiązań. Są więc bezpieczniejsze w użyciu i można je zainstalować w pomieszczeniach, gdzie chcemy uniknąć dodatkowego nagrzewania.

• Wielokierunkowe oświetlenie – LED-y mogą emitować strumień świetlny konkretnym kierunku. Jest to szczególnie przydatne w oświetleniu punktowym, dekoracyjnym i oznakowaniu drogowym.

• Możliwość regulacji intensywności i koloru – lampy LED można z łatwością regulować pod względem intensywności światła i jego barwy. W sklepie możesz znaleźć produkty w różnych wersjach kolorystycznych i dopasować je do swoich indywidualnych potrzeb.

Od czego zależy kolor diody LED?

Kolor diody LED zależy głównie od rodzaju materiałów półprzewodnikowych użytych w jej konstrukcji oraz od procesu wytwarzania. Istnieje kilka podstawowych rodzajów żarówek LED, emitujących różne kolory światła:

• Czerwony – czerwone światło jest emitowane za sprawą materiału półprzewodnikowego w postaci arsenku galu (GaAs) lub fosforku glinu (AlGaAs),

• Zielony – do wytworzenia zielonego światła używa się indyku galu (InGaN),

• Niebieski – materiałem półprzewodnikowym stosowanym do produkcji niebieskich diod LED jest przede wszystkim azotek galu (GaN).

• Biały – diody LED emitujące białe światło są zazwyczaj kombinacją niebieskiej żarówki pokrytej luminescencyjnym fosforem, który konwertuje niebieskie światło na białe.

Dodatkowe kolory, takie jak żółty, pomarańczowy czy fioletowy, są osiągane poprzez kombinację różnych materiałów półprzewodnikowych lub dodanie luminescencyjnych substancji. Mogą one występować w różnych proporcjach i kombinacjach, co pozwala na stworzenie różnorodnych barw.

Warto zauważyć, że rozwój technologii LED doprowadził do pojawiania się coraz szerszego spektrum kolorów. Umożliwia to produkcję diod o coraz bardziej precyzyjnych barwach. Mogą to być np. diody RGB (Red, Green, Blue), które pozwalają na generowanie wielu kolorów poprzez mieszanie czerwieni, zieleni i niebieskiego.

Jaki jest koszt oświetlenia ledowego? Ile można zaoszczędzić?

Koszt oświetlenia LED zależy od rodzaju żarówek, mocy oświetlenia, czasu użytkowania i aktualnych cen energii elektrycznej. Ogólnie rzecz biorąc oświetlenie LED, może być początkowo droższe niż tradycyjne rozwiązania, ze względu na wyższą cenę diod.

Jednak mimo wyższej ceny początkowej w dłuższej perspektywie oświetlenie LED generuje znaczne oszczędności. Jest przede wszystkim bardziej energooszczędne i charakteryzuje się dłuższą żywotnością. Szacuje się, że korzystając z diod LED, można zaoszczędzić nawet do 80% energii w porównaniu do tradycyjnych źródeł światła.

Warto również wspomnieć, że oświetlenie LED jest bardziej ekologiczne, ponieważ emituje mniej ciepła i CO2, co przyczynia się do zmniejszenia negatywnego wpływu na środowisko.

Dlaczego dioda LED nie potrzebuje żarnika?

Dioda LED nie potrzebuje żarnika, ponieważ jej działanie opiera się na zupełnie innym zjawisku niż w przypadku tradycyjnych żarówek. Żarnik jest elementem, który osiąga wysoką temperaturę, a następnie emituje światło w wyniku efektu żarzenia.

Diody LED natomiast działają na zasadzie elektroluminescencji, która polega na bezpośredniej konwersji energii elektrycznej na światło. Prąd elektryczny przepływa przez półprzewodnikowy materiał, co powoduje, że elektrony przechodzą z obszaru półprzewodnika typu n do obszaru półprzewodnika typu p, wypełniając dziury.

W wyniku tej reakcji elektronów i dziur dochodzi do emisji energii w postaci światła widzialnego. Nie ma więc potrzeby nagrzewania żarnika jak w przypadku tradycyjnych żarówek, ponieważ zjawisko elektroluminescencji wystarczy do wytworzenia bezpośredniej emisji światła przez diodę LED.

Czym charakteryzuje się światło żarówek LED?

Światło żarówek LED charakteryzuje się:

• Jakością koloru – LEDy zapewniają wysoką jakość koloru i wierniej odwzorowują kolory od klasycznych rozwiązań. Dają naturalne, klarowne i równomierne oświetlenie, które może być dostosowane do różnych temperatur barwowych.

• Szybkim działaniem – gdy włączysz żarówkę LED, możesz zaobserwować, że włącza się ona natychmiastowo, bez żadnych opóźnień. Nie musisz  więc czekać na osiągnięcie pełnej jasności, jak w przypadku tradycyjnych żarówek.

• Regulowaną jasnością – wiele żarówek LED można łatwo regulować i dostosowywać jasność światła do swoich preferencji. Wystarczy skorzystać z tradycyjnych przełączników, regulatorów natężenia światła lub ewentualnie specjalnych systemów sterowania.

• Oszczędnością energii i efektywnością – dioda LED jest bardziej energooszczędna niż dotychczasowe rozwiązania. Zużywa mniej energii elektrycznej, dlatego może ograniczyć zużycie prądu i jednocześnie jest korzystniejsza dla środowiska naturalnego.

• Trwałością – oświetlenie LEDowe wyróżnia się długą żywotnością, co oznacza, że nie trzeba ich często wymieniać. Mają potencjał do pracy przez dziesiątki tysięcy godzin, dlatego pod tym względem będą lepszym wyborem od zwykłych żarówek.

• Niską emisją ciepła – LEDy generują mniej ciepła w porównaniu do swoich poprzedników. Przekłada się to na mniejsze obciążenie dla klimatyzacji i większe bezpieczeństwo, zwłaszcza w przypadku małych przestrzeni.

Wszystkie te cechy czynią żarówki LED popularnym i korzystnym wyborem w domach, biurach, sklepach i wielu innych miejscach, gdzie liczy się oszczędność energii oraz jakość oświetlenia.

Oświetlenie LEDowe – podsumowanie

Oświetlenie LED, oparte na technologii diod elektroluminescencyjnych daje wiele korzyści dla użytkowników. Najważniejszą zaletą LEDów jest oszczędność energii i efektywność. Są też bardziej ekologiczne i charakteryzują się długą żywotnością, co eliminuje konieczność częstej wymiany żarówek.

Mamy nadzieję, że teraz lepiej rozumiesz, na czym polega oświetlenie LEDowe i uda Ci się skutecznie wykorzystać tę technologię do stworzenia efektywnej instalacji.