Светодиодная лампа (внутреннее устройство)

1. Массив светодиодных модулей, обеспечивающий требуемую яркость лампы

2. Резистор, ограничивающий рабочий ток

3. Пластиковый корпус светодиодной 12-вольтовой лампочки

Единичный светодиод не может излучать белый свет, поскольку энергия испускаемых им фотонов примерно одинакова. По этому для имитации естественного дневного света обычно используют либо матрицы из разноцветных диодов, либо явление люминесценции. Сегодня большинство белых светодиодов — синие или даже ультрафиолетовые, но благодаря слою люминофора их излучение трансформируется в свет, близкий к белому.

Внутренний квантовый выход современных полупроводниковых светящихся кристаллов близок к 100%. То есть каждая пара «электрон — дырка» дает фотон. Если бы все эти фотоны, рожденные в глубине светодиода, выходили наружу, такой источник практически не нагревался бы и всю подведенную энергию превращал в свет. Но, конечно, часть фотонов поглощается внутри кристалла, не успевая дойти до его поверхности. Снижение таких потерь — одно из основных направлений совершенствования светодиодов. Для этого осваивают новые материалы,  используют так называемые гетероструктуры, состоящие из множества тончайших слоев различных полупроводников, чередующихся в определенной последовательности. В результате КПД светодиодов, который у первых промышленных устройств был меньше 1%, удалось поднять выше 50%, а световая отдача выросла с 1 до 150 люмен на ватт, что вдвое больше, чем у энергосберегающих люминесцентных ламп. Теоретический максимум светоотдачи для совершенно идеального источника белого света около 250 лм/Вт, так что до предела осталось не так уж и далеко. Как говорят специалисты, этот уровень светоотдачи будет достигнут уже в ближайшем десятилетии.

Другое не менее важное направление развития — получение максимального количества света с минимальной активной площади кристалла. И здесь многое зависит уже не только от базовых свойств полупроводникового материала, но и той степени дефектности кристаллической структуры, которая возникает в процессе выращивания рабочих гетероструктур. Чем меньше рабочий объем светодиода, тем больше их можно изготовить за один цикл технологического процесса и тем дешевле будет светодиодная лампочка. Но с уменьшением размеров становится труднее отводить от светодиода тепло, поэтому увеличение поверхностной яркости напрямую связано с повышением КПД.

Восход с доставкой на дом

Пока у белых светодиодов есть один большой недостаток — высокая цена. Правда, если поделить ее на гарантированный срок службы, учесть экономию электричества и минимизацию работ по обслуживанию, то получается не так уж и дорого. Но все же срок окупаемости составляет два-три года, так что вложения в светодиоды приходится пока рассматривать как долгосрочные инвестиции. Обнадеживает то, что в светодиодной технологии действует так называемый закон Хайтца (аналогичный закону Мура в микроэлектронике), согласно которому цена за один люмен света падает в 10 раз за 10 лет, а мощность, излучаемая отдельным чипом, за это же время возрастает в 20 раз. Если дело пойдет так и дальше, то лет через десять светодиоды станут дешевле ламп накаливания, ну а пока они просто экономичнее, ярче и удобнее в эксплуатации.

Интересные инсталляции можно устроить прямо у себя дома, просто вкрутив в люстру светодиодные лампы, цвет и яркость которых регулируются обычным инфракрасным пультом дистанционного управления. Оснащенный такими светильниками умный дом сможет будить своего хозяина щебетом птиц и радостными лучами восходящего солнца даже в самую хмурую осеннюю погоду. Ну а если вдруг захочется пережить ощущение бури, ничто не помешает вполне натуральной имитации предгрозового сумрака, ярких вспышек молний и мощных раскатов грома. Светодиодам, как и акустическим системам, все это вполне по силам, и только капель дождя с порывами ветра будет не хватать для полного ощущения надвигающейся стихии.

Владимир Решетов

![CDATA[ ]] ![CDATA[ ]]

(прослушано 115 раз)

Хотите журнал целиком?

Скачайте аудио-«ВС» здесь!

Правительства пытаются приговорить лампы накаливания к смерти в пользу энергосберегающих. А вскоре придется запрещать их в пользу идущим на смену лампам новых поколений

О необходимости запрета лампочек накаливания заговорили в середине 1990-х, когда дебаты о глобальном потеплении набирали силу, а позиции «зеленых» на Западе были сильны как никогда.

Политики по обе стороны Атлантики оказались в сложном положении: с одной стороны, избиратели требовали мер по борьбе с глобальным потеплением и снижением энергопотребления, а с другой — вовсе не были готовы на снижение экономического роста, рост цен и возможную потерю рабочих мест. Правительства США, Австралии и некоторых других стран встали в жесткую оппозицию к принципам Киотского соглашения, утверждая, что Запад не может и не должен в одностороннем порядке снижать выбросы парниковых газов, отдавая мировой рынок на откуп мало заботящимся об экологии Китаю, Индии и другим развивающимся странам.

Кроме того, избиратели были вовсе не готовы отказываться от привычного образа жизни, требующего все большего потребления энергии, но при этом все больше ворчали по поводу того, что цены на энергию фактически диктуются странами, на которые они не могут влиять. Иными словами, законодатели оказались в тупике — как снизить потребление энергии, при этом не навредив существующему образу жизни.

Столь модные поначалу ветряки, солнечные панели и переход с угля на газ решения не давали — их введение стоило больших инвестиций, поддержание требовало дотаций и общеэкномический эффект был отрицательным. То есть все эти меры становились выгодными лишь при высокой стоимости выбросов — чем чувствительнее будет налог, тем больше будет экономическая выгода (или тем меньше экономический урон) от установки солнечной панели, например.

Шведская электрическая компания Vattenfall в 2007 году посчитала, что из всех мер энергосбережения наиболее эффективными при низкой стоимости выбросов становятся термоизоляция зданий, переход на энергоэффективные автомобильные двигатели, биотопливо и… отказ от лампочек накаливания. Более того, каждая из этих мер была экономически выгодной. Иными словами, все эти меры снижали выбросы и сберегали деньги домохозяйствам и компаниям.

Местные власти начали активно вкладывать средства в теплоизоляцию зданий — по всей Европе стали утеплять многоквартирные дома, построенные в минувшие полвека, а правительства стали вводить новые нормы для термоизоляции зданий. Счета за отопления в североевропейских странах традиционно высоки, а при том, что поставщики коммунальных услуг стали брать на себя часть расходов по утеплению жилищ, многие согласились с этой мерой без особых протестов и колебаний.

Машины с экономичными двигателями — от просто электрических до электрически-бензиновых — тоже стали быстро завоевывать рынок. Дело даже не только в стоимости бензина, которая в Европе только растет, но и во  внеэкономических мерах. Так, к примеру, автомобили с экономичным двигателем освобождаются от уплаты налога на въезд в центр Лондона, который составляет восемь фунтов в день. В борьбе за удобство и экономию европейцы пересматривали свои подходы к транспорту.

Однако с лампочками все оказалось не так просто. На освещение в мире уходит около 19% всего используемого электричества. Данные, представленные во время обсуждения «лампочного дела» в 2007 году в калифорнийском сенате, закончившегося полным запретом ламп накаливания в штате, утверждали, что энергия, сберегаемая за срок службы 24-ваттной люминесцентной лампочки, эквивалентна энергии, которую затрачивает «Тойота-Приус» при переезде из Нью-Йорка в Сан-Франциско. Переход всего мира на новые лампы в домах и офисах привел бы к сокращению потребления энергии на 3%, а если к этому добавить уличное освещение и замену старых ламп дневного света, то вдвое больше.