Figylem! Ez a cikk 15 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Napjainkban nincs talán még egy olyan műszaki újdonság, amelyről annyi szó esnék, mint a fényemittáló diódáról (Light Emitting Diode), vagyis a LED-ről. Sajnos az írott és elektronikus médiában nem egy olyan közlemény is megjelenik, amely nemhogy a szakszerűséget nélkülözi, hanem téves információt is terjeszt. A MEE Világítástechnikai Társasága feladatának tekinti, hogy minden profiljába vágó kérdésben szakszerű tájékoztatást nyújtson; ez indokolta jelen cikk megírását.
Először is oszlassunk el néhány tévedést, melyek a szóhasználatban jelentkeznek, de károsak, mert az eszköz működéséről alakíthatnak ki helytelen képet. A LED nem izzó és nem égő. (Nem minden izzik, ami fényt bocsát ki.) A LED speciális kémiai összetételű félvezető, amelyben az elektromos energia részben közvetlenül fényenergiává alakul, tehát működése nem az áram hőhatásán alapul, ellentétben az izzólámpával. Ezt a fizika hidegensugárzásnak vagy lumineszcenciának nevezi, s mivel villamos energia hatására jön létre, elektrolumineszcencia a neve.
Természetesen a LED-ek esetében is mutatkozik veszteség, melynek végső formája a hő és ennek értéke elérheti a bevezetett villamos energia 75-80%-át is. Ez felmelegíti a parányi LED-morzsát (chipet), és ha nem gondoskodunk megfelelő hűtésről, mind a kibocsátott fényáram, mind az élettartam nagymértékben lecsökken, sőt a színében is beállhat kismértékű változás. A LED-es lámpatestek gyártói számára ma ez jelenti a legnagyobb kihívást; a fejlődött hő elvezetésének minél hatékonyabb megoldása. A tévedések gyökere ott van, hogy az önmagában valóban hosszú élettartamú LED-morzsa nem önmagában szerepel, hanem lámpatestben, amely tartalmazza a működtető elektromos és egyéb egységeket is (áramátalakítás és korlátozás, optikai rendszer), vagyis valós körülmények között, melyek műszaki megoldásonként változnak. Így a reklámozott 100 000 óra élettartam helyett – a hőelvezetés minőségétől függően – jó esetben kb. 50 000 óra reális üzemidővel számolhatunk.
Különböző színű LED-ek relatív fényintezitásának csökkenése hőmérsékletnövelés hatására
Kétségtelen, hogy a LED-ek fényhasznosításának, valamint az általuk felvehető egységteljesítménynek és a rajtuk átfolyó áram nagyságának tekintetében igen gyors fejlődésnek lehettünk tanúi az utóbbi évtizedben. Fényhasznosítás terén – laboratóriumi körülmények között – valóban 130 lumen/watt körül tartunk, de a gyakorlatban azt mondhatjuk, hogy a LED pillanatnyilag egy jó minőségű fénycsővel van azonos szinten (90-100 lumen/watt). Itt jegyzem meg, hogy a fényforrásokat általában nem hatásfokkal jellemezzük, hanem fényhasznosítással. Ugyanis itt nem a „felvett watt-értéket” hasonlítjuk össze a „leadott watt-értékkel”, mint sok egyéb energiaátalakító esetében, hanem a felvett elektromos teljesítményt (watt) a kisugárzott fényárammal (lumen). Így kapjuk a lumen/watt mértékegységű fényhasznosítást, melynek elméleti határértéke 683. Ezt nem célunk elérni, mert ez a lámpa kizárólag sárgászöld színű fényt sugározna (erre a színre legérzékenyebb a szemünk) és semmi veszteség nem lépne fel, ami eleve kizárt. A közölt számok alapján belátható, hogy nem beszélhetünk pl. 95%-os hatásfokról még a legkiválóbb LED esetében sem.
Ismeretes, hogy a színes (sárga-piros-zöld) LED-eket már évtizedek óta gyártják és alkalmazzák, elsősorban mint jelzőlámpákat. A kék LED váratott magára, de miután a 90-es években sikerült előállítani, innen csak egy lépés volt a fehér LED előállítása. Erre két módszer is nyílt: egyik szerint a vörös-zöld-kék (RGB) LED-ek színének keverésével, másik szerint – a fénycsőnél alkalmazott eljáráshoz hasonlóan – fénypor segítségével állítják elő a fehér színt. A LED technológia lehetővé teszi a fehéren belül a melegebb vagy hidegebb színek kialakítását, meg kell azonban jegyezni, hogy az emberi szemnek kellemes, ún. melegfehér fényű LED fényhasznosítása gyengébb, mint a kékes árnyalatú, ún. hidegfehéré.
Még egy fontos szempont: a világításra használt fényforrások rendeltetése az, hogy megfelelő megvilágítást hozzanak létre. Ennek mértékegysége a lux. A megvilágítás értéke attól függ, hogy egy adott nagyságú felületet hány lumen fényáram világít meg. Korrekt összehasonlítást a fényforrások között az általuk előidézett megvilágítás alapján lehet tenni. Egy LED-es világítótest rápillantva szinte kápráztatóan fényesnek tűnik, de az elért megvilágítás pl. a munkaasztalunkon a LED-et és a működtető elektronikát tartalmazó lámpatest konstrukciójának, optikai tulajdonságainak is függvénye. A lux-értékek mérése megvilágításmérővel történhet, amely nagy választékban és viszonylag olcsón kapható a kereskedelemben.
Végül le kell szögeznünk, hogy a LED valóban a jövő egyik fényforrása. Nem szabad azonban feltétel nélkül hinnünk azoknak a „tájékoztatásoknak”, amelyek kellő szakismeret nélkül, főként reklám céllal árasztanak el minket akár a nyomtatott sajtóban, akár az interneten. Ma a belső tér vonatkozásában a dekoratív világításban, a lakásvilágításban, egy-egy „fénysziget” kialakításában, egy íróasztal- vagy állólámpa fényforrásaként alkalmazható. Épülethomlokzatok hatásos esti megjelenítése – esetleg váltakozó színekkel – példa a LED-ek kültéri alkalmazására. Napirenden levő téma a LED-es lámpatestek felszerelése a közvilágításban. Egyes településeken, bizonyos útvonalakon erre is látunk már példát, bár a közvilágítási szakemberek között még nem alakult ki egységes vélemény. Az eddigi tapasztalatok mindenesetre reményekre jogosítanak, nem utolsósorban olyan kedvező tulajdonságoknak köszönhetően, mint a tökéletes szabályozhatóság, a környezetbarát vonás és a hosszú karbantartási ciklus. Közlekedésvilágítás terén nem feledkezhetünk meg a LED-es gépjármű fényszórókról és a segédvilágítási berendezésekről sem.
A LED-es világítás nem olcsó, és hangsúlyozni kell, hogy szükséges az óvatosság az olcsó, „akciós” LED-es világítási eszközökkel szemben. Ezeknél sem a félvezetőmorzsákban van a hiba, hanem az elektronikus kiszolgáló alkatrészekben és áramkörökben. A részletes elemzésekre itt nem térhetünk ki, de tény, hogy gyengébb színvonalú műszaki megoldások esetében nagyarányú az ún. meddő teljesítmény, amely ugyan a fogyasztást nem növeli, de az elektromos hálózatot szennyezi. Annyit mindenesetre mondhatunk, hogy hosszú távon „a drágább az olcsóbb”.
Mint fentebb olvashattuk, a LED-ek a jövő egyik fényforrásai. A kisülésen alapuló fényforrások, mint a különféle fénycsövek, vagy az igen jó fényhasznosítású és színvisszaadású fémhalogénlámpák még bizonyára sokáig társaink maradnak.
