Светодиоды, или светоизлучающие диоды (LED – light emitting diodes) хорошо известны каждому как миниатюрные индикаторы (обычно красного или зеленого цвета), применяемые в аудио и видеоаппаратуре и в бытовой технике. Рассмотрим подробнее их устройство, характеристики, принципы работы и историю создания и развития, чтобы понять, почему светодиодам пророчат большое будущее.

Достоинства светодиодов

Кроме высокой световой отдачи, малого энергопотребления и возможности получения любого цвета излучения, светодиоды обладают целым рядом других замечательных свойств и качеств.

• Большой срок использования. Отсутствие нити накала благодаря нетепловой природе излучения светодиодов обусловливает огромный срок службы. Средний срок службы светодиодов составляет до 100 тысяч часов, или 11 лет непрерывной работы, – срок, сравнимый с жизненным циклом многих осветительных установок.
• Прочность. Отсутствие стеклянной колбы определяет очень высокую механическую прочность и надежность.
• Безопасность. Малое тепловыделение и низкое питающее напряжение гарантируют высокий уровень безопасности.
• Быстродействие. Безынерционность делает светодиоды незаменимыми, когда нужно высокое быстродействие.
• Сверхминиатюрность и встроенное светораспределение определяют другие, не менее важные достоинства. Световые приборы на основе светодиодов оказываются неожиданно компактными, плоскими и удобными в установке.

Электрические характеристики

Электрические характеристики светодиодов очень важны по двум причинам. Во-первых, светодиод должен работать в правильном режиме, чтобы полностью реализовать свой ресурс; во-вторых, яркостью светодиодов можно легко управлять, а если применять смешение цветов, таким же легким становится управление цветом прибора, в состав которого входят светодиоды разных цветов.

Вольтамперная характеристика. Полную информацию о поведении светодиода дает его вольтамперная характеристика. В случае обратного включения светодиода через него протекает малый ток утечки Ioбр, светодиод при этом не излучает света. Обратное напряжение, приложенное к светодиоду, не должно превышать предельно допустимого обратного напряжения Uобр, иначе возможен пробой p-n перехода. Очень важно, чтобы ток, протекающий через светодиод, не превышал предельно допустимый прямой ток I пр п.д., в противном случае светодиод выйдет из строя.

Светотехнические характеристики светодиодов

Осевая сила света. Для современных сверхъярких светодиодов значение Io колеблется в пределах 200–5000 мКд (здесь речь идет о стандартных 5 миллиметровых светодиодах, для приборов большего размера прямой ток может измеряться сотнями миллиампер и даже амперами, а сила света – десятками канделл).

Угол излучения. Характер светораспределения определяется углом излучения. Естественно, чем меньше угол излучения, тем больше осевая сила света при том же световом потоке. Обычно указываются также цвет свечения и длина волны излучения.

Цветопередача. Цветовая температура и общий индекс цветопередачи весьма актуальны для белых светодиодов, применяемых в целях освещения. Производители декларируют Ra до 75–85 (хорошая цветопередача). Еще лучших результатов можно добиться, синтезируя белый цвет путем смешения нескольких цветов; при этом белые светодиоды могут использоваться совместно с «цветными».

Одно из самых удивительных, завораживающих применений светодиодов – создание установок с динамически меняющимися яркостью и цветом. Произвольно меняющийся во времени и пространстве цветной свет становится инструментом, доступным каждому архитектору, дизайнеру, художнику. Происходит смещение акцентов в сторону системного дизайна и интеграции. Открывающаяся перед дизайнером бездна возможностей требует быстрого освоения инструментария, разработки новых художественных приемов и как любая свобода, таит в себе вызов и сильнейший стимул к творчеству.

Сегодня как никогда наиболее острыми являются вопросы обслуживания в наружном освещении, поэтому внедрение светодиодов в архитектурное освещение происходит крайне быстро. Характеристики светодиодных модулей по эксплуатационным параметрам многократно превышают существующие альтернативы, а по стоимости оказываются вполне сравнимыми с ними.

На сегодняшний день светодиоды все теснее входят в повседневное освещение. Светодиоды применяются там, где не требуется высокий уровень освещенности: дежурное и аварийное освещение, ночное интерьерное освещение, знаки и таблички, «маркировочное» освещение. Насыщенный цвет светодиодных «световых маркеров» позволяет использовать светодиоды для цветового зонирования пространства, создания цветовых акцентов.

С ростом световой отдачи и удешевлением приборов светодиоды распространяются не только на локальное, но и на общее освещение, в котором лидирующее положение пока занимают традиционные, галогенные и люминесцентные лампы.