Прежде чем описать, принципы работы светодиодов, окунемся в историю появления источников света, Умные люди поделили известные человеку источники света на поколения. Поэтому приведу эти поколения, вкратце описывая каждое из них.
Содержание:
1. Огонь, как источник света
2. Лампа накаливания – традиционный источник света
3. Газоразрядные лампы
4. Светодиоды, как источники света
5. Как работают белые светодиоды
6. RGB — новое поколение светодиодов
1. Огонь, как источник света
Первым поколением света был (и все еще остается), конечно, огонь, то есть факелы, костры, а чуть позже свечи и масляные лампы. Как правило, к этому поколению относятся все источники света, сжигающие горючие материалы. Это не идеальный источник света (хотя очень романтичный), поэтому ученые искали лучшие решения, которые были бы более надежными, не коптили и не требовали постоянного надзора и заправки. Первую лампочку изобрел Фредерик Де Молейнс — но официальным изобретателем считается Томас Эдисон. В таком случае, ему принадлежит честь перехода человечества до второго поколения источников света, то есть лампам накаливания.
2. Лампа накаливания – традиционный источник света
Идея проста: взять нить (лучше всего из какого-то термостойкого металла, например, вольфрам) и закрыть ее в стеклянную колбу, заполненную инертным газом. Потом подключить к электросети, и спираль нагреется добела, давая свет. В колбе нет кислорода, поэтому спираль не окисляется (т. е. не сгорает), поэтому может светить очень долго. Как недостаток – большинство электроэнергии расходуется на тепло, а не на свет, поэтому они не были (и не будут, потому что все еще широко применяются) экономные!
3. Газоразрядные лампы
Поиски экономии (и еще несколько других усовершенствований) привело к следующему, третьему поколению источников света, то есть к газоразрядным лампам. Не вдаваясь в детали и слегка обобщая можно сделать вывод, что в газоразрядных лампах под воздействием высокого напряжения начинает светиться какой-то газ. К этому поколению относятся, например, линейные и компактные люминесцентные лампы (ошибочно называемые энергосберегающие лампы, так как они не имеют нити накала) или ксеноновые горелки (популярные в автомобилях и эстрадной осветительной технике).
4. Светодиоды, как источники света
Четвертое поколение источников света – это светодиодные LED лампы. Несколько слов о светодиодах. Принцип устройства следующий, в колбочку помещают полупроводниковый чип. Таким чипом являются органические кристаллы. В зависимости от вида кристалла и дополнительных компонентов получают свет в заданной цветовой гамме. Первое преимущество светодиодов – производят свет в конкретном цвете.
Другие источники для этого нуждаются в специальных фильтрах, которые из белого света (или аналогичного оттенка) пропускают только выбранный цвет. Фильтры несовершенны и мало того, что они задерживают часть света, снижая яркость, они еще кроме требуемого цвета пропускают часть другой цветовой гаммы, что дает менее насыщенный цветовой спектр. Светодиод загорается сразу только одним, конкретным цветом, поэтому он такой насыщенный, интенсивный и яркий.
5. Как работают белые светодиоды?
На самом деле, подавляющее большинство белых ламп LED — это светодиоды, светящиеся синим цветом. Но исходный цвет светодиода не виден, так как синий свет преобразуется в белый, благодаря специальному люминофору, нанесенному на линзу диода. Эта технология имеет свои недостатки, потому что в процессе работы люминофор постепенно изнашивается, поэтому белые светодиоды ухудшают свою производительность. Кроме того, дешевые люминофоры более низкого качества, имеют тенденцию к изменению цвета. Однако прогресс в этой области есть. Ведущие производители светодиодов постоянно представляют улучшенные продукты, например, RGB светодиоды, то есть смешивание основных цветов.
6. RGB — новое поколение светодиодов
Существует новая технология RGB, которая позволяет получить белый цвет, сохраняя первоначальную эффективность светодиодов. Она заключается в смешивании трех основных цветов: красного, зеленого и синего отсюда, английская аббревиатура RGB. Если в один диод поместить три миниатюрных светодиода, излучающих три основных цвета в соответствующих пропорциях каждого из цветов, получается белый цвет.
Более того, если такому диоду дать возможность управления яркостью отдельных цветов, то можно получить любой другой цвет. Человечество знает эту технологию уже очень давно. По принципу RGB работают трубки всех телевизоров в мире, как и большинство ЖК или плазменных экранов. Способ получить много цветов с помощью всего лишь нескольких основных, знают художники. Достаточно смешать, например, синюю и желтую краску, чтобы получить различные оттенки зеленого цвета.
Технология RGB, к сожалению, имеет один недостаток, если применяется для производства белого света. Полученный таким образом свет имеет относительно узкую полосу излучения, и не слишком хорошего качества. Поэтому в диод добавляют, дополнительную комплектацию (например, янтарь), чтобы расширить спектр, улучшить качество света и повысить индекс цветопередачи.
