LED-ul – tehnologia viitorului

LED este o prescurtare a sintagmei englezesti “light-emitting diode”, prin care se denumeste o componenta opto-electronica, emitatoare de lumina (opto), in conditiile in care este strabatuta, intr-un singur sens, de curent electric.

Prima referinta legata de conceptul de dioda solida emitatoare de lumina apare inca din anul 1907 si este legata de numele capitanului britanic H. J. Round, asistentul celebrului Guglielmo Marconi, laureat al Premiului Nobel pentru contributiile la dezvoltarea telegrafiei fara fir. Cu toate acestea, timp de cateva decenii, nimeni nu a pus in practica acesta inventie. La cativa ani dupa cercetarile lui Round, Oleg Vladimirovich Losev, om de stiinta rus, publica articolul “Detectorul luminos si detectia cu ajutorul cristalelor”, in jurnalul rusesc de specialitate – “Telegrafiya i Telefoniya bez Provodov” (“Telegrafia si telefonia wireless”), fara ca vreo persoana din domeniu sa acorde atentie acestui subiect.

Prima realizare practica a unui LED, sub forma unei diode luminiscente rosii, ii apartine americanului Nick Holonyak Junior, in anul 1962, in perioada in care acesta lucra in cadrul companiei General Electrics. La vremea respectiva, diodele emitatoare de lumina erau folosite pentru semnalizare rutiera (rosul avand o putere redusa de iluminare) si pentru diferite display-uri, iar mai tarziu, ca elemente componente ale televizoarelor, telefoanelor, calculatoarelor, ceasurilor etc. Pe masura ce piata de profil a evoluat, culorile Led-urilor s-au diversificat – galben, verde, albastru – acestea degajand si o lumina mai puternica. Se comercializau in capsule de 5 sau 3 milimetri, dar, pe masura ce puterea acestora a crescut, a aparut nevoia reducerii caldurii in surplus.

Astazi, panourile alcatuite din diode emitatoare de lumina pot fi impartite in doua mari categorii: cele conventionale, care folosesc LED-uridiscrete (unite intre ele pentru a forma un pixel color, de regula sub forma de cub) si panourile de tip SMD (Surface Mounted Device), preferate pentru interior. Un pixel de tip SMD este alcatuit din diode de culori diferite – rosu, verde, albastru – montate pe un cip, fixat ulterior pe placa de baza a calculatorului intern. Fiecare dioda in parte este mai mica decat gamalia unui ac, iar in aranjamentul final sunt situate foarte aproape unele de celelalte.

Diferenta dintre tehnologia SMD si cea de tip  LED-uri “discrete” este data de distanta maxima de vizibilitate, care, in cazul SMD, este mai redusa (cu pana la 25%), pastrandu-se insa aceeasi rezolutie a imaginii. Panourile cu diode emitatoare de lumina, de tip SMD, au o luminozitate minima de 600 candele pe metru patrat (candela – cd – este unitatea de masura pentru intensitatea luminoasa), aceasta fiind mai mult decat suficienta pentru iluminarea aplicatiilor de tip corporate si retail. In incaperile foarte luminoase, pot fi necesare panouri cu luminozitate mai mare. Pentru uzul exterior sunt necesare Led-uri cu peste 2000 candele pe matru patrat, iar pentru locatiile in plin soare, este nevoie de panouri cu o luminozitate chiar si de 5000 de candele pe matru partat. Cel mai mare display LED, in forma cubica,are o inaltime de 457 de metri si este localizat in Las Vegas, Nevada (SUA), iar fatada bursei NASDAQ, din New York, este in intregime acoperita de LED-uri (cateva zeci de mii).

Primul televizor din istoria omenirii, prevazut cu un ecran plat de tip LED, este cel inventat de catre James P. Mitchell, in anul 1977, acesta fiind prevazut cu un display modular scalabil, cei mai noi tranzistori (de la acel moment) si circuite de memorie integrate. Prototipul a fost expus, in anul 1978, in cadrul Expozitiei de Inginerie din Anaheim, California (SUA), unde starneste un interes special din partea NASA, a corporatiei General Motors, dar si pentru universitati tehnice de renume, ca “University of California”. Prototipul, datorita investitiilor substantiale, ramane operational, acesta fiind, initial, monocromatic (rosu). Versiunile mai ieftine, cele albastre, apar mai tarziu, in 1990, completand triada clasica de tip RGB (red, green, blue – rosu, verde, albastru). Culorile cu grad mare de luminozitate apar la sfarsitul anilor 1990, ducand la perfectionarea panourilor video, folosite, in special, in cazul stadioanelor.

Avantajele tehnologiei LED

• LED-urile sunt o sursa excelenta si foarte eficienta de lumina, pentru distante scurte si arii de dimensiuni mici; un astfel de dispozitiv are nevoie de 30 pana la maximum 60 de miliwatti pentru a functiona; se utilizeaza frecvent pentru iluminarea panourilor publicitare, a pasajelor pietonale, a bordurilor, in semnalizarea maritima, pentru camerele de supraveghere in infrarosu, afisajul aparatelor de masura, calculatoarelor etc.
• LED-urile sunt rezistente in timp si la aplicarea de socuri, spre deosebire de becurile clasice;
• Au o natura directionala a luminii, motiv pentru care tehnologia este utila inclusiv pentru iluminatul stradal;
• Sunt utilizate in fabricarea LCD-urilor (ecranele cu cristale lichide), permitand reducerea considerabila a grosimii ecranului; exista doua tehnologii importante de iluminare a acestor ecrane – Edge Led, cu diode asezate la periferia ecranului, lumina propagandu-se prin intermediul unei placi de sticla fotoconductoare, si Full Led – diodele ocupa toata suprafata din spate a ecranului;
• LED-urile se monteaza usor si au un consum redus de energie;
• Durata de viata este de 20 000 – 50 000 de ore, in comparatie cu 5000 – 10 000 de ore pentru becurile fluorescente, aproximativ 1000 de ore pentru becurile incandescente sau in jur de 2000 de ore, in cazul lampilor cu halogen;

Dezavantajele LED-urilor

Dispozitivele pot fi dependente de variatiile climatice din sezonul rece/cald, astfel incat, deocamdata, pentru iluminatul stradal, se folosesc doar experimental;

• Semiconductorii pot fi afectati de caldura, necesitand, adeseori, prezenta unui ventilator;
• Pe masura trecerii timpului, outputul in lumeni este din ce in ce mai mic;
• Metalele rare care sunt folosite in componenta LED-urilor sunt controlate strict, din punctul de vedere al preturilor, piata tinzand catre monopol in acest moment;
• Unele elemente constitutive pot sa cedeze in momentul flexarii, ducand, uneori, la defectarea prea timpurie.

La momentul actual, multi specialisti considera ca LED-urile (cel putin in privinta iluminarii stradale), reprezinta principala tehnologie a viitorului, pana in 2020, putandu-se ajunge ca acestea sa acopere 70% din piata obiectelor de iluminat. Incepand cu anii 2000, s-au produs deja LED-uri suficient de puternice, pentru a fi folosite, pe scara larga, si in industria automobilelor.