LED slaví padesátiny

Světlo emitující diody (LED) se staly každodenně používaným elektronickým zařízením, které můžeme nalézt v mnoha způsobech využití. V roce 2011 největší podíl na trhu s LED výrobky představovalo celkové osvětlení (35 %), následované mobilními produkty (30 %) a signálními/signage aplikacemi (18 %). Do roku 2020 se podle průzkumu společnosti MarketWatch očekává pokles cen LED zdrojů na polovinu jejich současné ceny. Blíží se doba, kdy budou LED diody k dispozici za cenu, která s největší pravděpodobností způsobí jejich dominanci na trhu. Ale jak to všechno vlastně začalo?

Před padesáti lety bylo poprvé vyvinuto prakticky viditelné LED světlo. Ačkoliv fenomén elektroluminiscence byl objeven už v roce 1907 britským výzkumníkem Henry Josephem Roundem, v říjnu 1962 se fyzik Nick Holonyak stal „otcem LED". Americkému institutu fyziky předložil zprávu o vytvoření červeně viditelného spektra LED diody založené na kombinaci arsenidu gallia s fosforem (GaAsP), během práce pro společnost General Electric.

Holonyakův vynález LED umožnil již v roce 1964 komerčně představit LED displeje. Tyto ručně vyráběné přístroje však byly příliš drahé a, aspoň pro první dekádu, byly k dispozici pouze LED diody s červeným světlem. Vzhledem k jejich miniaturní velikosti však měly červené LED diody dostatečnou intenzitu světla a dobu životnosti, a proto se během první poloviny sedmdesátých let začaly používat jako indikátory v kapesních kalkulačkách a displejích digitálních hodinek.

Holonyak (student nositele Nobelovy ceny Johna Bardeena – vynálezce tranzistoru) také vynalezl QW laser, který se stal základem pro přehrávače kompaktních disků a optické kabely, a vyvinul první stmívatelné vypínače osvětlení pro domácnosti.

Od té doby byl nárůst LED využití způsoben inovacemi v oblasti materiálů, optiky a vývojem polovodičových technologií, což přineslo vyšší světelný výkon, vyšší energetickou účinnost a zvyšující se rozsah barev. Použití různých polovodičových sloučenin, jako jsou galium aluminium arsenid fosfid (GaAlAsP), indium galium nitridu (InGaN) a aluminium galium fosfid (AlGaP), ve spojení s fosforovou svrchní vrstvou, umožnilo vývoj LED diod emitujících světlo napříč celým viditelným spektrem.

Za posledních 50 let technologie pokročila od červených, přes oranžové, žluté a zelené LED diody v roce 1980, k prvním vysoce intenzívním modrým LED diodám založeným na nitridu galia (GaN) o deset let později. V roce 1991 japonský profesor Shuji Nakamura udělal další průlom s vývojem bílého LED světla. Představil první LED s vysokým jasem použitím emitoru nitridu galia, který produkoval velmi jasné modré světlo, částečně převedené na žluté pomocí fosforové svrchní vrstvy.

Samozřejmě, že to není pouze větší spektrum LED barev, které jsou nyní k dispozici, ale také se významně zvýšila intenzita světla a zlepšila energetická účinnost. Zajímavé je, že tempo pokroku v LED oblasti se orientačně řídí pravidlem nazvaným Haitzův zákon, což je paralela k Mooreově zákonu polovodičového světa. Byl představen v roce 2000 doktorem Roland Haitzem a tvrdí, že za každých 10 let se náklady na výrobu LED na lumen (jednotka světleného toku) sníží o faktor 10, zatímco světelný výkon LED se zvýší o faktor 20. Haitz také předpovídal, že účinnost LED osvětlení může v roce 2020 dosáhnout úrovně 200 lm/W, pokud budou vlády a světelný průmysl dostatečně investovat do výzkumu a vývoje pokročilých LED technologií.

Použití LED pro podsvícení LCD displejů je nyní rozšířené v mobilních spotřebitelských aplikacích, jako jsou mobilní telefony, digitální fotoaparáty, MP3 přehrávače a televizory. Oproti LCD displejům podsvíceným studenými katodovými zářivkami (CCFL) nabízí LED kromě velké flexibilnosti další výhody, jako jsou nižší náklady na provoz, nízké napětí, široký pozorovací úhel, vysoký kontrast a široký rozsah barev.

Důležitou odnoží LED, kterou je dobré zmínit, je organická LED technologie neboli OLED, což je v podstatě vrstva elektroluminiscenčního materiálu mezi dvěma vrstvami organických polymerů. OLED technologie slibuje dodat osvětlení novou dimenzi.  Mitsubishi Chemical Corporation, mateřská společnost Verbatimu, dosáhla díky svým rozsáhlým znalostem a zkušenostem v oboru osvětlení významného pokroku v oblasti výroby barevně (RGB) laditelných OLED panelů

Verbatim globálně představil první barevně laditelný a stmívatelný OLED modul, který přináší jas až 2 000 cd/m². Nejnovější řada modulů VELVE OLED disponuje dvakrát vyšším jasem než předchozí generace.

Architekti a návrháři interiérů mohou využívat OLED technologii k vytvoření požadované atmosféry pomocí osvětlení bez nepříjemně intenzivního a oslňujícího světla. VELVE OLED moduly společnosti Verbatim dokáží vytvářet dynamické osvětlení stěn. OLED moduly nabízejí jemný harmonický výstup, integrovanou kalibraci a rovnoměrnou distribuci světla, díky čemuž jsou vhodné zejména pro kreativní osvětlení pódií a také netradiční využití v prostředí diskoték a barů.

Úspornost LED

LED se stávají standardem ve venkovním veřejném osvětlení, využívají se v semaforech, v silničních výstražných znameních a v informačních tabulích.

Zejména automobilový průmysl začíná mohutně nahrazovat klasické žárovkové osvětlení LED diodami. Díky své energetické úspornosti jsou LED světla zvláště vhodná pro elektrické a hybridní automobily. Říká se, že díky LED světlometům se rozšíří jízdní dosah elektromobilů asi o šest kilometrů.

Osvětlení akvárií, při chovu drůbeže a v zahradnictví – to jsou také oblasti, kde se dá očekávat výrazný růst. Například rostliny jsou velmi citlivé na některé vlnové délky světla, což vede ke zvýšené absorpci chlorofylu a fotosyntéze při vystavení modrému a červenému světlu.

Asi nejpodstatnější je všeobecné očekávání, že LED se v příštích několika letech stane hlavním energeticky úsporným osvětlením, a převezme tak štafetu od dnešních technologií jako jsou klasické žárovky, halogenové a kompaktní zářivky (CFL). Blíží se doba, kdy budou LED diody k dispozici za cenu, která s největší pravděpodobností způsobí jejich dominanci na trhu.

Podle Electronics.ca Research Network dosáhne v roce 2012 trh s LED produkty určenými pro osvětlení 19,5 miliardy dolarů (€ 15.5 mld.) a v roce 2017 31,4 miliardy dolarů (€ 25 mld.). Zatímco v současné době tento růst způsobují především LCD monitory a televizory s LED podsvícením, následovány mobilními displeji, analytici předpovídají, že do roku 2014 bude trhu vévodit právě LED osvětlení. A v roce 2021 se očekává, že LED osvětlení obsáhne více než 50 % komerčního stavebního trhu.

Zaměřeno na dnešek

V září 2012 vstoupil v platnost zákaz výroby a dovozu klasických žárovek v celé Evropské unii. Tento krok byl učiněn z důvodu velmi nízké úrovně energetické účinnosti tradičních žárovek – obvykle využívají méně než 10 % energie dodané žárovce pro samotnou tvorbu světla. To znamená, že spotřebitelé a odborníci se nyní musí rozhodnout pro úsporné alternativy osvětlení, jako jsou světlo emitující diody (LED) a kompaktní zářivky (CFL). Na rozdíl od kompaktních fluorescenčních zářivek nabízejí LED zdroje až pětinásobnou životnost, svítí okamžitě po zapnutí a neobsahují nebezpečné látky, jako je rtuť. LED zdroje jsou navíc odolné vůči nárazům a vibracím.

V očekávání zákazu tradičních žárovek představil Verbatim už v předstihu kompletní řadu úsporných LED zdrojů pro domácnosti. Jejich cílem je uspokojit rostoucí poptávku po spolehlivém, vysoce kvalitním a energeticky úsporném osvětlení.

Osvětlení budoucnosti

A co přinese budoucnost LED produktům, kromě toho, že budou úspornější a dostupné ve stále výkonnějších variantách? LED budou i chytřejší. Jeden výraz pravděpodobně budeme hodně slýchat v nejbližších letech a to je „ovládání přes internet“. Bude znamenat, že každé elektronické zařízení mající svou IP adresu bude schopné mimo jiné ovládat každý jednotlivý LED zdroj. Takže pomocí chytrého telefonu bude možné ovládat či naprogramovat osvětlení v našich domovech a kancelářích.