příčinou ohřívání
přechodu, a jelikož polovodiče obecně snášejí
teploty asi 120 °C, nutné intenzivně
chladit. oblasti
viditelné tedy jen malá
část energie, a to především
v červené oblasti. změ-
řeny závislosti světleného toku v závislosti
na teplotě uvedené v grafu obr. Spektrum teplotního zdroje záření
popisuje Planckův zákon a v podstatě urču-
je energii záření absolutně černého tělesa na
každé vlnové délce při dané absolutní teplotě
tělesa.
Vraťme zpět světelným diodám. U světelných diod teplota přechodu
v podstatě klíčová vlastnost, ovlivňuje nejen
životnost zdroje, ale také jeho měrný výkon.
Tato hodnota vypadá relativně velká, porov-
ná-li např.
Polovodičové struktury představují pro
protékající proud určitý odpor. její měrný výkon je
63 lm·W–1
, což pouze pětina již uvedené-
ho teoretického maxima spektru. Kompozice spektra bílé LED
fotoluminis-
cenční fosfor
modrá InGaN LED
kombinované spektrum
470 nm
modrá
525 nm
zelená
590 nm
jantarová
630 nm
červená
Obr. Jelikož lidský zrak používá rovněž
tři senzory (čípky S), tato náhrada
víceméně dostačující, přestože nelze postih-
nout v podstatě spojité spektrum přirozených
přírodních zdrojů světla, kterými jsou Slunce,
vytvářející přímé sluneční světlo, a oblohové
rozptýlené světlo. Tento zdroj vyza-
řuje maximum své energie
na vlnové délce 1 000 nm,
tedy v oblasti infračer-
veného záření. zna-
mená, pouze asi vstupní energie je
konvertováno světlo a zbytek, tj. Firma Cree Inc. realita i nynějších zdrojů
i přesto, jejich účinnost průběžně zvy-
šuje; tohoto ale dosahováno i změnou spek-
tra. Neexistuje zatím žád-
ný umělý zdroj, který dokázal toto cho-
vání věrně simulovat. V současné době nejrozšířeněj-
ší princip transformace monochromatické-
ho světla širokopásmového záření pomocí
luminiscence pevných látek bázi fosforu
a různých sloučenin, které emitují světlo po
přijmutí krátkovlnného záření, většinou mod-
ré barvy (obr. Nejcitlivěj-
ší oko při denním vidění (fotopické, barevné
vidění) vlnovou délku 555 nm. Vidi-
telné světlo záření, jehož vlnové délky jsou
v rozsahu přibližně 380 780 nm.7ELEKTRO 5/2011
Takové světlo pro osvětlovací účely ne-
použitelné, neboť nebylo možné rozlišovat
jiné barvy, člověk viděl jen světlo gene-
rované LED. Ekvivalentem
účinnosti světelné technice je
měrný výkon, což poměr vi-
ditelného světelného toku k elek-
trickému příkonu. Výpo-
čtem možné zjistit, teoretická spektrální
účinnost spektra v ustáleném stavu, tedy při
provozní teplotě, přibližně 330 lm·W–1
[5]. s výsledky laboratorního mě-
ření LED při teplotě 25 °C. Oko zde
však již menší citlivost,
která směrem k delším vl-
novým délkám rychle kle-
sá, výsledkem pro-
to velmi malá účinnost takové-
ho zdroje; oko toto záření vnímá
méně, než považováno ener-
geticky efektivní. dosáh-
Obr. 2. přechodu
se tedy uvolňuje kromě generovaného svět-
la také ztrátové teplo.
Sluneční světlo záření původem teplotní,
tedy stejný princip jako u žárovky, ale vyš-
ší teplotě.
V současné době nejčastěji používána tech-
nologie postavená záření v oblasti modré
barvy s transformací širokopásmové ob-
lasti vytvářející bílé světlo. Frekvence
takového záření odpovídá hodnotě 540 THz. 1). Mezi nejrozšíře-
nější typy polovodičů patří aluminium indium
galium fosforid (AlInGaP) a indium galium
nitrid (InGaN) nahrazující dříve používané
polovodiče galium arzenid fosforid (GaAsP),
galium fosforid (GaP) a aluminium galium
arzenid (AlGaAs). Pokles světelného toku LED svítidla v závislosti povrchové teplotě svítidla a časová
závislost náběhu světelného toku zohledňující tepelné ustálení svítidla [3]
relativnísvětelnýtok
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
20 30 40 50 70
teplota (°C)
relativnísvětelnýtok
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 1 750 2 000
čas (s)
Obr. Jako standard světelné technice
používá právě světlo teplotního zdroje, ply-
nem plněné žárovky s dvo-
jitě vinutou wolframovou
spirálou s teplotou vlákna
2 856 K, referenční zdroj
světla A. K transformaci použí-
vá např. Tyto nutné odvést
chlazením. Pro rozšíření spektra lze použít
dva přístupy. Není náho-
da, zrak i organismus člověka přizpů-
sobil nejen spektru tohoto zdroje, ale i jeho
dynamice a denním a ročním změnám, které
jsou naprosto zásadní.
V laboratorních podmínkách byly např. Záření Slunce od-
povídá ekvivalentu černého těle-
sa s teplotou 5 250 K spektrál-
ní účinnost tohoto záření asi
93 lm·W–1
(přímé sluneční svět-
lo průchodu atmosférou) [2]. asi 80 %,
se mění tepelné ztráty.
Druhý princip spočívá v použití více mo-
nochromatických světel, obvykle v kombinaci
červená, zelená modrá, která vymezí určitý
barevný prostor, kde možné míšením těchto
světel a kolority povrchů, které osvětlují, vy-
tvořit dojem bílého světla a dobrého rozliše-
ní barev. U klasických žá-
rovek tento měrný výkon mezi
10 15 lm·W–1
, což v kontrastu
např. Změna
spektra s teplotou patrná z obr. luminofor bázi Ce3+
:YAG (cerem
dopovaný syntetický yttrito-hlinitý granát). s nejefektivnějšími zářivkami
s účinností 108 lm·W–1
je
opravdu málo. 3.
Slunce v podstatě také roz-
žhavené těleso, jenže mnohem
vyšší teplotu. Například dioda
Cree XRE Q4 napájená proudem 650 mA
generuje tok 150 lm, tj. Spektrum LED v počáteční (After start) a konečné
(Steady state)ustálené teplotě [3]
spektrálníenergie
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
380 420 460 500 540 580 620 660 700 740 780
vlnová délka (nm)
počáteční teplota
konečná ustálená teplota
. V prvním čtvrtletí roku 2010 bylo ozná-
meno, podařilo laboratorně prolomit
hranici 200 lm·W–1
.
Je vhodné zmínit alespoň základní čísla,
která týkají záření a vlastností LED
