Сверхяркие светодиоды

Данная статья имеет обще-познавательный характер, повествует о самой передовой технологии источников света (хотя имеет косвенное отношение к компьютерной тематике); призвана показать преимущества и недостатки светодиодного освещения (также даны некоторые рекомендации при выборе ламп освещения).

Применение

Бурное развитие современных технологий приводит к незаметному появлению различных новшеств в повседневной жизни. Всего несколько лет назад появились первые светодиоды повышенной яркости.
Сейчас речь идет о полной замене всех осветительных приборов для достижения максимальной экономии энергии (в частности в России принята государственная программа по внедрению сверхэкономных светодиодных светильников и развитию новых технологий производства светодиодов).

 

 

Вообще светодиоды появились достаточно давно (начиная с 60-х прошлого века), с тех пор практически повсеместно используются в различной электронике.
Самое первое и массовое применение как индикатор работы чего-либо (любая кнопка включения дублируется световым индикатором). Чуть позже светодиоды стали применяться для подсветки каких-либо шкал или в цифровых дисплеях. Массово светодиодная подсветка начала применяться в мобильных телефонах.

светодиоды сверхяркие

Сейчас светодиодная подсветка все чаще применяется в экранах ЖК мониторов и телевизоров (LED), заменяя сложную подсветку люминесцентной лампы. Мало того, появилась возможность подсвечивать разные участки ЖК экрана с разной интенсивностью, что во много раз повышает контрастность. В современных телевизорах уже создается от 12 до 196 участков с разной яростью. Теоретически возможно отдельно подсвечивать хоть отдельный пиксель, достигая чуть ли не бесконечной контрастности.
Другое интересное и перспективное направление – OLED, создание тончайших экранов на основе органических пленок. Технологический прорыв последних лет позволяет использовать светодиоды уже не для подсветки, а для полномасштабного освещения.

Теория

Чтобы лучше ориентироваться в современных источниках света, вспомним немного из курса школьной физики (иногда очень полезно да и приятно вспомнить старые знания, особенно когда есть возможность затем их применить).
Главная физическая характеристика света - световой поток, Фу (измеряется в люменах, Лм) – количество световой энергии потока излучения (иными словами мощность светового излучения, доступного для восприятия человеческим глазом).
Человеческий глаз воспринимает относительно небольшую часть спектра излучения с длинной волны от 380нм до 740нм. Данный спектр излучения воспринимается человеческим глазом как цветовая гамма от фиолетового до красного.

Сверхяркие светодиоды

Рис. 5

Пик чувствительности восприятия приходится на зеленый цвет (550нм, таблица 1). Цветовосприятие обусловлено наличием трех видов светочувствительных клеток (колбочек), с разной спектральной чувствительностью. Интенсивность излучения фиксирует другой вид светочувствительных клеток – палочки.
Многие животные имеют более сложное зрение. Например, у большинства птиц оно четырехкомпонентное, соответственно они могут видеть ультрафиолет.
Некоторые другие животные, наоборот, могут видеть в инфракрасном спектре. Белый свет формируется полным сложением всего видимого света (того, что дает солнце), либо искусственно можно сформировать минимум из трех основных цветов в соотношении с формулой 0.3*R+0.59*G+0.11*В (цветное телевидение).
Вторая физическая характеристика света – сила света (измеряется в канделах, Кд) – световой поток в единичном телесном угле: I = Фу / Q. Телесный угол представляет собой часть пространства некой конической формы (измеряется в стерадианах).
Единичный телесный угол (угол в один стерадиан) – геометрически можно представить как такой угол, который вырезает из сферы радиусом г поверхность площадью r2 (рис. 5, 6).

 

Сверхяркие светодиодыРис. 6

Упрощенно единичный телесный угол можно представить в виде конуса с углом в вершине около 65 град. Полный телесный угол всей сферы 4П стерадиан (12,56 стерадиан).
Ранее сила света измерялась в свечах (от силы света, создаваемой горением одной свечи). Одна свеча практически равна канделе (1 св = 1,005 Кд). Старшее поколение еще помнит лампочки в 100 свечей (нынешние, 100 Вт).
Раньше нормировалась именно сила света лампочки, а не потребляемая мощность. К слову, еще и сейчас не сложно найти автомобильные лампочки с маркировкой в свечах производства 70-х годов.

Еще одна физическая характеристика – освещенность Е (измеряется в люксах, Лк). Это световой поток, падающий на единицу поверхности: Е= Фу/S.
При удалении от источника света освещенность падает обратно пропорционально квадрату расстояния. Относительно комфортная освещенность порядка 100 люкс. Для примера, освещенность в солнечный день на улице порядка 100 тыс. люкс, а ночью в свете луны порядка 0,2 люкс. Кстати, данная характеристика описывает чувствительность современных видеокамер.
Обычная чувствительность хороших цветных видеокамер порядка 1 лк с использованием CCD-матриц, хороших черно-белых может достигать менее 0,1 лк.
Матрицы КМОП, что в мобильных телефонах, весьма низкой чувствительности и для получения хорошего изображения должна обеспечиваться высокая освещенность.
Яркость – отношение силы света, излучаемой поверхностью, к площади этой поверхности (упрощенно) B=l/S, единица измерения нит (1нт=1кд/1м2).

Таблица 1. Диапазоны световых волн

Цвет Диапазон длин волн, нм
Фиолетовый 380-440
Синий 440-485
Голубой 485-500
Зелёный 500-565
Жёлтый 565-590
Оранжевый 590-625
Красный 625-740

Pages: 1 2 3 4






  1. Хотелось бы увидеть отчёты по модернизации, очень