Vhodným chemickým proce-
sem lze vytvořit takové polovodiče, jejichž
energie přechodu (bariéry) odpovídá zářivé
energii viditelné oblasti.ELEKTRO 5/2011
Zdroje LED osvětlovací technice
Úvod
Tradiční počátky světelné techniky da-
tují roku 1879, kdy Edison předsta-
vil světu světelný zdroj, který nejenže fungo-
val déle než jakékoliv doby používané
předchozí varianty, ale zejména měl zajiště-
nou další technologickou podporu.
(1) 1
ch
gE
kde
h je Planckova konstanta
(6,6260755·10–34
J·s),
c rychlost světla vakuu
(2,99792458·108
m·s–1
),
Eg energie zakázaného pásu (J).,
Vysoké učení technické Brně, FEKT, Ústav elektroenergetiky
Tab.
Není smyslem příspěvku popisovat zde
celý historický vývoj světelných zdrojů, ač
jde o velmi zajímavou kapitolu světelné tech-
niky a lze z ní velmi poučit. J.
Technologie LED
Light Emitted Diode světlo emitující
dioda, doslovný překlad označení zdro-
je LED, jehož historie sahá asi roku
1962, kdy Nick Holonyak Jr.
Nicméně zdroje pro osvětlování této bázi
použitelné v praxi začaly mohutně rozvíjet
vlastně začátku tohoto století. dneš-
ní zdroje mohou konkurovat dosud známým
a hojně používaným vysoce účinným zdro-
jům bázi výboje v parách kovů (rtuť, so-
dík, halogenidy kovů).
Diody LED využívané v elektrické instalaci a v elektrických zařízeních
doc. Petr Baxant, Ph. [1] předvedl
první v praxi použitelnou diodu vyzařují-
cí viditelné světlo (červené). Zjednodu-
šeně tedy možné říci, vnějším zdrojem
se budí elektrony, aby dostaly vyšších
energetických stavů, a z těch pak samovol-
ně vracejí zpět stabilních stavů, čímž uvol-
něnou energii vyzařují. Dnes vyrábě-
jí i diody, jejichž záření bude v oblasti infra-
červeného nebo ultrafialového záření (tab.
Díky tomu, polovodič poměrně ho-
mogenní a čistá struktura, velikost ener-
gie téměř přesně určena chemickým slože-
ním jednotlivých částí, a záření tudíž probí-
há velmi malém rozsahu vlnových délek,
v praxi lze považovat monochromatické. Round). Jedno z hlavních je
však stavěno popředí zájmu jím ener-
getická náročnost nebo energetická efektiv-
nost zdroje. Typické vlastnosti základních polovodičů
AlInGaP InGaN
Šířka zakázaného pásu (eV) 1,8 2,31 3,4 (modrá)
Vlnová délka maxima
(nm)
585 (jantarová) 460 (modrá)
520 (zelená)
Měrný výkon
(lm·W–1
)
20 (jantarová) (modrá)
30 (zelená)
. Jelikož platí vztah
mezi energií a frekvencí, resp.
Umělé světlo znamenalo významný pokrok
v technice a nejen to, současná moderní ci-
vilizace něm prakticky závislá. Současné tech-
nologie z tohoto vývoje čerpají maximum po-
znatků, aby člověku poskytovaly ekonomic-
ky přijatelné a do budoucna udržitelné řešení,
které při nynější činnosti nutně potřebuje. bylo pět let
před objevením halogenidové výbojky! První
známé doklady o světelné diodě v pevné fázi
však sahají roku 1907 (H. 1). Světelné
zdroje patří téměř k nejrozšířenějším spotře-
bičům elektrické energie a lze nalézt v kaž-
dé elektrické instalaci. tedy velmi žádou-
cí, aby tento typ spotřebičů byl brán s velkou
vážností a vhodný světelný zdroj byl vybrán
zodpovědně a podle všech používaných pra-
videl. Vlastně zejména díky tomuto pa-
rametru byla přijata směrnice 2005/32/
/EC, která stanovuje požadavky nesměro-
vé zdroje světla, a to smyslu minimálního
měrného výkonu. otázku, který zdroj dnes nejlep-
ší, nebylo a nebude možné nikdy jednoznač-
ně odpovědět, neboť existuje celá řada krité-
rií, které výběr ovlivňují.
Jak vlastně LED funguje? Vezměme zjed-
nodušený popis, který bude v tomto okamži-
ku dostačující pro další popis: představme si
polovodičový přechod jako určitou energetic-
kou bariéru, kterou překonávají nosiče nábo-
je (nábojové páry elektron-díra). V současné době týká pou-
ze obyčejných žárovek, které již nevyhovu-
jí těmto stanoveným účinnostním limitům. Patentoval systém pro distribuci elek-
trické energie a v roce 1882 spustil pro-
vozu první městskou elektrárnu v New York
City. Ing. Působením
vnějšího pole (elektrického napětí) tyto
náboje dostávají přes bariéru a při vzájemné
rekombinaci vracejí získanou energii z doda-
ného zdroje zpět formě záření. Edison vě-
děl, bez patřičného zázemí nebude možné
tuto převratnou technologii v dostatečné míře
rozšířit.D. vlnovou dél-
kou světla, velikost energetické bariéry udá-
vané v elektronvoltech přímo určuje vlno-
vou délku světla, což v podstatě adekvátní
energie záření. Výsledkem použití směr-
nice skutečnost, postupně budou z trhu
mizet energeticky neefektivní zdroje, přes-
tože jiné jejich vlastnosti mohou převyšovat
ty efektivní. Padesát devět prvních uživatelů elektric-
ké sítě tehdy mohlo užít umělého osvětle-
ní, které člověka doby provází dodnes;
a obdobně tomu bude i v budoucnu, i když na
jiné technologické platformě
