LED tehnologija

Glede na mite človeštva in verska verovanja je bog ločil svetlobo od teme. V današnjem času, ko napravam kraljuje mikroelektronika, človeštvo ločuje svetlobo od ognja.


Zakaj pravzaprav gre? Svetloba, kakršno poznamo in kakršna nas spremlja vsak dan, izhaja iz časov, ko so se naši predniki naučili uporabljati ogenj za gretje, svetlobo in kuhanje. Že od takrat ogenj izpolnjuje predvsem te tri glavne funkcije, ki so danes na zavidljivo visokem nivoju, če jih skušamo razumeti v centralni kurjavi, štedilnikih na trda goriva in kaminih, ter žarnicah, ki nam osvetljujejo okolje. Če pa gledamo klasične žarnice s stališča fizike in razvoja modernih materialov, pa še vedno spadajo v obdobje jamskih ljudi. Za prve žarnice je Edison uporabil bambusove ostružke, v današnjih pa so ostružki zamenjani s koščkom tungstenove žice, ki oddaja svetlobo, ko se ta zaradi svoje upornosti segreje do take stopnje, da zažari. Povzročitelji so elektroni, ki izstopijo iz svoje orbite, ko skoznje steče elektrika. Ko elektroni vanjo ponovno vstopijo, oddajajo svetlobo in toploto. Seveda je znotraj stekla (žarnice) prisoten tudi plin (argon in nitrogen), ki ima funkcijo nevtraliziranja. Podaljšuje življenjsko dobo tugstenove žičke. Toda glavni problem klasičnih žarnic na žarilno nitko je po toliko letih še vedno prisoten. Žarnice z žarilno nitko so namreč prikriti ogenj, kar dokazuje tudi podatek, da se približno 95% energije spremeni v toploto in le 5% v svetlobo. V današnjih časih, ki sledijo izrednemu razvoju, je težko razumeti slabo izkoriščenost žarnic na žarilno nitko, ki so prisotne praktično povsod. Zakaj se je razvoj za toliko časa ustavil ravno na tako pomembni stvari? Se kdaj vprašamo, kam se izgubijo vsi ti »watti«, napisani na žarnicah v naših stanovanjih. Zavedajmo se, da je tudi poraba vsake žarnice doprinesla veliko k izsekavanju gozdov, zajezovanju dolin in graditvi elektrarn. Današnje okolje je, zaradi zgolj 5% svetlobe, ki jo oddaja žarnica na žarilno nitko, bistveno drugačno kot bi bilo, če bi imele žarnice boljši izkoristek.

 

Kaj torej sploh so LED diode?

Light Emmiting Diodes so hladni viri svetlobe, ki se proizvajajo v tovarnah, kjer proizvajajo mikročipe. Vsebujejo kristale, katerim so namenoma dodani nečisti atomi. Elektroni, ki krožijo okoli atomskega jedra, zaradi vpliva elektrike skočijo iz svojih smeri. Pri vračanju v smer ti elektroni oddajo nekaj električne energije v svetlobno obliko. Ta proces lahko v grobem primerjamo z zvezdnim utrinkom, ki ionizira, ko vstopi v atmosfero.

 


LED diode imajo zelo dolgo življenjsko dobo, ki je deklarirana s 100.000 urami, kar pomeni več kod 11 let neprestanega svetenja. Zgolj v vednost, življenjska doba 100.000 ur pomeni vsaj 50% svetilnosti, ki je deklarirana pri novi diodi, same diode pa svetijo precej dlje. Če LED diode na tem mestu primerjamo s klasičnim žarnicam na žarilno nitko, ki imajo življenjsko dobo približno 1000 ur, LED dioda drži najmanj 100 krat dlje. Poraba energije pri LED je glede na žarnice z žarilno nitko izredno nizka. Standardne LED diode porabijo približno 0,1W, novi ultra svetli LED čipi pa nekje med 0,8 in 4W. Za nameček pa so LED diode odporne na tresljaje in udarce in praktično neuničljive.


Zgodovina razvoja LED diod sega v leto 1960, ko so razvili prve uporabne LED diode. S kombinacijo elementov galija, arzena in fosforja (GaAsP) so dobili rdečo svetlobo 655nm valovne dolžine. Čeprav je bila svetilnost relativno nizka, je bila ta dioda že takrat uporabljena v mnogih naprav, največkrat za svetlobne indikatorje. Z nadaljevanjem GaAsP sistema so razvili GaP ali galij fosforjev sistem LED diod, ki pa niso igrale kakšne posebne vloge v razvoju, predvsem zaradi posebne rdeče barve 700nm valovne dolžine. To je območje, kjer je človeško oko manj občutljivo in te LED diode kljub višji svetilnosti niso bile masovno uporabne. V prehodu na novo desetletje so pri razvoju LED tehnologij razvili nove barve LED diod. Najpogostejši sta bili (GaP) zelena in rdeča in (GaAsP) oranžna, rumena ali visoko zmogljiva rdeča. S to paleto razpoložljivih barv se je povečal tudi trend uporabe LED diod. Postale so nepogrešljive v kalkulatorjih, digitalnih urah, testni opremi, kot indikatorji ipd.Šele desetletje kasneje, po letu 1980 so spet prišle opazne spremembe pri razvoju. Nova tehnologija kombinacije elementov galij, aluminij in arzen (GaAlAs), je bila odkrita.


To je pomenilo največji napredek pri uporabi LED diod. GaAlAs tehnologija je omogočala 10 krat učinkovitejše in svetlejše LED diode kot stare tehnologije. Obenem je bila za delovanje potrebna nižja napetost in same diode je bilo lažje upravljati, na primer za utripanje ali jih sestavljati med seboj. To je omogočilo uporabo diod za popolnoma nove namene, za svetlobne in prometne znake, reklamne napise, za čitalce črtnih kod ali medicinske naprave. Kljub velikemu napredku v LED tehnologiji in uporabi, ki jo je prinesla GaAlAs tehnologija, so take diode imele nekoliko krajšo deklarirano življenjsko dobo (50.000 - 70.000 ur), predvsem pri delovanju na visokih temperaturah ali višji vlagi. Zadnji korak pri razvoju LED diod pa je bil v poznih devetdesetih, ko je bila razvita in izdelana prva t.i. laser dioda. Tehnologija te diode je slonela na kemijskih elementih indij, galij, aluminij in fosfor (InGaAlP). S tem je postala LED dioda resnično uporabna in zanesljiva. Te LED diode so omogočale spreminjanje oz. nastavitve različnih barv spektra, obenem pa je nova tehnologija omogočala uporabo tudi pri višjih temperaturah in vlagi.


Zahvaljujoč svoji majhnosti LED diode omogočajo oblikovalcem in izdelovalcem neomejene možnosti uporabe v izdelkih, namenjenih za vsakdanjo rabo. Danes LED diode srečujemo v izdelkih, kjer svetlobnih virov ne bi pričakovali. Vse to z namenom ustvariti življenjsko okolje bolj varno, praktično, svetlejše in moderno (npr. v pohištvenih ročajih, avtomobilskih lučeh, obeskih za ključe, znotraj pravih sveč iz voska, v tekaških copatih in še nešteto drugih izdelkih).

 



ZweibruederBye bye žarnice na žarilno nitko sta si verjetno mislila tudi brata dvojčka Harald in Rainer Opolka, ko sta pred dobrim desetletjem začela uporabljati LED tehnologijo svetlobe v vsakdanjih izdelkih. Prevzela ju je misterioznost svetlobe, ki sta takrat še kot študenta že imela jasno vizijo kaj želita v življenju in kako v vsakdanjo uporabo ljudi vnesti LED svetlobo. Danes se Harald in Rainer ponašata z več kot 200 prijavljenimi oblikovalskimi in tehničnimi patenti iz tehnologije in oblike svojih izdelkov. Pred desetimi leti sta svoje podjetje ustanovila v garaži, danes pa je njuno podjetje vodilno v svetovnem merilu, predvsem po proizvodnji LED metalnih svetilk. 900 lastnih zaposlenih, 30.000 izdelanih svetilk dnevno, dva R&D laboratorija in lasten oblikovalski studio so zgolj odlična odskočna platforma za prodajo izdelkov na vseh petih celinah. Zweibrueder Optoelectronics blagovna znamka je danes sinonim za izdelke vrhunske oblike, praktičnosti in kakovosti. Poudarek njihovih izdelkov je predvsem varnost in dolgoročni prihranki. LED svetilke imajo zaradi majhne porabe zelo dolg čas delovanja, tudi do nekaj 100 ur neprestanega delovanja z enim samim setom baterij (odvisno od velikosti svetilke). Sama LED dioda je praktično neuničljiva in vas bo skoraj verjetno preživela, ob dejstvu, da drži skoraj 300 let, pri uporabi 1h dnevno. Če ste torej planinec, pohodnik, lovec, tabornik ali skavt, varnostnik, šofer, gasilec ali vodnik psa reševalca je LED svetilka praktično obvezna vsakdanja oprema, saj obstaja velika nepredvidljivost pri delu ali hobiju, ki ga opravljate.


 


V kratkem. LED diode so prestale kar nekaj faz razvoja in izboljšav in so sedaj na začetku velike ekspanzije uporabe. Danes, z uporabo najnovejših tehnologij, že dosegajo zavidljivo mesto med viri svetlobe. Trend množične uporabe LED se je že začel z uporabo v mnogih napravah za različne namene, nadaljuje pa se tudi v serijskih vgradnjah v avtomobilski industriji, npr. v žarometih pri modelih BMW X3, ser.7 ali golf V gen. Z nadaljnjim razvojem uporabe ekonomične bele LED tehnologije bodo le-te verjetno prevzele mesto klasičnim žarnicam na žarilno nitko in neonskim lučem. Uporaba LED diod, kot stropnih, stenskih in talnih luči za osvetljevanje delovnih in stanovanjskih prostorov, kot tudi v industriji, bi drastično zmanjšala porabo električne energije in hkrati obremenjenost energetskega omrežja, ter posredno pozitivno vplivala na okolje.


Povezave