Vladislav Poulek – Poulek Solar, s. r. o., Praha,
Martin Libra – Česká zemědělská univerzita v Praze
a Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích
Je všeobecně známo, že malá účinnost klasických žárovek se projevuje ve vysoké spotřebě elektrické energie. Příliš velká část spotřebované energie tedy připadá na ztráty v podobě neviditelného infračerveného záření a odvedeného tepla. Proto v provozovnách, kde se dlouhodobě svítí, majitelé či provozovatelé stále častěji přecházejí k používání zářivek, jejichž účinnost se pohybuje kolem h » 18 %, a to dokonce při mnohem delším životě. Je tomu tak z toho důvodu, že vyšší náklady na instalaci úsporného osvětlení se rychle vrátí v ušetřených nákladech na provoz. V době neustálého zvyšování cen elektrické energie tento trend postupně přichází i do domácností, neboť i tam stále více lidí počítá.
Nejnovějším „hitem„ v oblasti osvětlování jsou polovodičové světelné zdroje na bázi diod LED s velkou svítivostí. Jejich účinnost dosahuje až 40 %, což je až třináctkrát více než v případě klasických žárovek, šestkrát více než u halogenových žárovek a téměř dvakrát více než v případě zářivek *).
Tyto zdroje záření nové generace umožňují další významné snížení spotřeby elektrické energie a tím i další úsporu nákladů. Navíc jejich život je minimálně 50 000 h, což je padesátkrát více než v případě běžných žárovek a osmkrát více než u úsporných zářivek. V mnoha svítidlech je lze jednoduše zaměnit za klasické zdroje bez dalších úprav. Při použití v kapesních či akumulátorových svítilnách se baterie nebo akumulátory mnohem pomaleji vybíjejí, a tedy mnohem déle vydrží. Z toho plyne, že i jednoduché „počty„ uživatele brzy přesvědčí o tom, že uvedené polovodičové světelné zdroje jsou velmi ekonomické a vyplatí se i přes své vyšší pořizovací náklady. Vyrábějí se v modifikacích pro všechny běžné způsoby napájení, např. U = 12 ÷ 24 V (DC) či U = 220 V (AC), a s běžnými typy patic (viz dále).
Klasické LED vyzařují monochromatické záření v důsledku zářivé rekombinace elektronů a děr v polovodiči v oblasti přechodu PN při průchodu elektrického proudu diodou. Vlnová délka je dána pásovou strukturou rozdělení energetických hladin použitého polovodiče, zvláště šířkou zakázaného pásu a polohou hladin od příměsí. Běžné jsou diody červené, žluté, zelené a modré.
Obr. 3: zdroj na bázi diod LED se skleněnou baňkou, s paticí E27 a s příkonem P = 2 W; je ukázán i s odstraněnou baňkou
Novinkou poslední doby jsou polovodičové světelné zdroje svítící složeným bílým světlem. Jejich základem je dioda emitující fotony v modré oblasti spektra. Pomocí luminoforu obohacují emisní spektrum spektrální čáry v zelené, žluté a červené oblasti. Luminofory totiž umožňují absorpci fotonu s vyšší energií a následnou emisi fotonu s nižší energií, tedy s větší vlnovou délkou. Emisní spektra některých LED jsou na obr. 1. Byla měřena spektrofotometrem SPECOL. Ve spektru bílého světla jednotlivé spektrální čáry splývají, neboť použitý fotometr má poměrně „dlouhý krok„ a v důsledku disperze nedokáže rozlišit jednotlivé spektrální čáry, ale integrálně zobrazuje spektrální intenzitu vyzařování v širší oblasti vlnových délek. Úhel světelného svazku je dán především tvarem zaoblení zalévací hmoty ve směru emise záření.
Ukázky některých zmíněných světelných zdrojů na bázi LED jsou na obr. 2 až obr. 5. Podle účelu, ke kterému jsou určeny, existují různá provedení na různá napájecí napětí a s různými paticemi – např. se závitem E27 nebo s BA 15s, BA 15D. Na obr. 6 je detail matice LED a na obr. 7 a obr. 8 jsou zdroje záření v rozsvíceném stavu se žlutě svítícími diodami a s bíle svítícími diodami. Při poměrně malém příkonu P = 6 W jsou tyto světelné zdroje dobře použitelné v praxi.
*) Výrobce udává svítivost diod 10 cd na jednu diodu. Světelný zdroj na obr. 4 má devatenáct žlutě svítících diod o celkovém příkonu 1 W; přepočtem vychází světelná účinnost asi 160 lm/W. Renomovaní výrobci světelných zdrojů uvádějí měrné výkony klasických žárovek kolem 12 lm/W, halogenových žárovek kolem 20 lm/W, výbojek v rozmezí 60 až 100 lm/W, u nízkotlakých sodíkových výbojek až 180 lm/W. Je zřejmé, že tyto hodnoty korespondují s účinností přeměny elektrické energie na světlo u žlutých LED.
Převzato z časopisu SVĚTLO 2/2004
www.automa.cz/svetlo