Princíp fungovania bielej LED


Zdrojom svetla v LED svietidle je svetlo emitujúca dioda (tiež sa používajú názvy: elektroluminiscenčná dioda, žiarivá dioda, ľudovo ledka). Svietiaci jav vzniká následkom žiarivej rekombinácie elektrónovo dierového páru a je formou elektroluminiscencie. Farba vyžarovaného svetla závisí od štruktúry PN priechodu a od použitého materiálu. Prvú prakticky využiteľnú LED diódu vyvinul v roku 1962 americký vedec Nick Holoniak. Tradične sa používali rôzne farby hlavne ako indikátory a zobrazovacie prvky známe ako tzv. bežiace nápisy, tiež ako cestná signalizácia, monitory atd. Pre oblasť svetelnej techniky sú samozrejme najdôležitejšie tzv. biele LED. Existujú dva základné spôsoby produkovania vysoko intenzívneho bieleho svetla LED. Jeden využíva tri základné farby (červená, zelená, modrá), pričom ich zmiešaním vznikajú rôzne farby a ich odtiene a tiež biele svetlo.

Druhým spôsobom je použitie modro svietiacej diódy (royal blue) u ktorej je monochromatické modré svetlo pomocou fosforového luminoforu transformované na biele svetlo. Základným prvkom modrej diódy je vysokokvalitný Nitrid Galia. U menej kvalitných bielych diód je možné badať mierny modrastý až zelenkastý nádych vyžarovaného bieleho svetla. Čím je biela LED kvalitnejšia, tým je tento nádych menej zreteľný (viď. fotobiologická bezpečnosť). Teplota chromatičnosti bielej LED je určená použitým luminoforom (štruktúra a hrúbka vrstvy). Za vynález princípu modrá dióda obdržali japonskí vedci Isamu Akasaki, Shuji Nakamura a Hiroshi Amano Nobelovu cenu za fyziku za rok 2014.

Základnými kvalitatívnymi a kvantitatívnymi parametrami sú


  • energetická účinnosť (merný výkon lm/W)
  • index podania farby Ra
  • farba svetla °K
  • životnosť

Energetická účinnosť (merný výkon)


Špičkové LED technológie sa už pomaly blížia k teoretickému fyzikálnemu limitu keď jeden dodaný elektrón uvoľní jeden fotón, laboratórne sa v súčasnosti dosahuje okolo 50% teoretického maxima. Použitím luminoforu sa toto číslo mierne znižuje (čím teplejšia farba tým menšia účinnosť). Vo výrobnej praxi sa dosahuje 200lm/W.Tieto hodnoty merného výkonu sa vzťahujú na určitý prúd (forward current) a teplotu Tj °C (junction temperature) čo môže byť častokrát len tretina max. svetelného výkonu pri ktorom je samozrejme merný výkon menší.

Index podania farby


Tiež je daný použitým luminoforom, v praxi sa pohybuje v rozsahu 70-95

Teplota chromatičnosti


V bežnej praxi sú biele ledky vyrábané v rozsahu 2700-6500 K, teplá 3000 K, neutrálna 4000 K, studená 5700 K

Životnosť


Životnosť sa uvádza ako počet hodín svietenia pri určitom poklese svetelného toku L70 alebo L90. U renomovaných výrobcov býva L90 50tis.hod a viac (pri nepretržitom svietení je to cca 6 rokov). Parametre LED čipov je možné v rámci výrobného procesu ovplyvniť, ale výsledok je vždy štatistická záležitosť a tak vyrobené čipy majú rôzne vlastnosti a preto sú zaradené do skupín s rovnakými parametrami do tzv. BIN-ov. Určujúcimi parametrami sú: svetelný tok, K, Ra, Vf. Z tohto presne zadefinovaného BIN-u je možné pre konkrétny budiaci prúd a teplotu Tj vypočítať presnú hodnotu sv.toku a ďalšie parametre.