in

LED: Proč LED žárovky jsou nastavené na různou „teplotu světla“?

V dávných dobách bylo pro lidi zdrojem světla Slunce. Později lidé začali používat oheň, který je zahříval, využívali ho k úpravě potravy a byl pro ně prvním „umělým světlem“.

V průběhu časů, lidé s potřebou osvětlovat různé prostory nebo pracovat i po setmění si začali vyrábět louče, pochodně a svíce. Používání těchto zdrojů světla, zvláště svíček bylo běžné v domácnostech nebo obchodech. Svíčky se dávaly i do velkých lustrů ve společenských místnostech a sálech ale např. i kolem jeviště v divadlech byly rozestavené svíčky, které sloužily k osvětlení scény a herců. Také ještě dlouho po zavedení elektřiny si lidé dávali voskové svíčky na vánoční stromeček. Proto požáry, které vznikaly, nebyly ničím výjimečným, ať už šlo o převržení svíčky, špatnou manipulaci nebo nešťastnou náhodu.

K zásadní změně došlo, když bylo v roce 1847 na veřejnosti zavedeno osvětlení plynem.

Velkým zlomem pak byl vynález elektrického proudu. V roce 1882 osvětlil prvními obloukovými lampami část Prahy český vynálezce František Křižík.

Žárovka

Dalším významným krokem byl vynález žárovky.

Obecně je považován za vynálezce žárovky T. A. Edison. Avšak již v roce 1860 vynalezl žárovku s uhlíkovým vláknem britský fyzik J. W. Swan. Také T.A.Edison pracoval na objevu žárovky, a i jemu se podařilo zkonstruovat žárovku s uhlíkovým vláknem (zuhelnatělý bambus). Později se oba vynálezci stali společníky.

Při konstrukci žárovky Thomas Alva Edison vůbec nepřemýšlel o barvě světla, řešil hlavně její životnost. První žárovka byla rozsvícena 21. října 1879 a svítila 40 hodin.

Jako zdroj záření v žárovce bylo v pozdější době uhlíkové vlákno nahrazeno vláknem wolframovým. Uvnitř takto vyrobené žárovky však má rozžhavené wolframové vlákno teplotu cca 3800°C. Zásadní nevýhodou těchto žárovek je, že pouze cca 8% energie se mění na světlo a ostatní energie je tepelná, takže „žárovka hlavně topí“. Toto světlo však svým zabarvením neodpovídalo barvě slunečního světla. Maximum záření je posunuto k delším vlnovým délkám barevného spektra, tedy směrem k červené barvě, takže žárovky vydávaly světlo nažloutlé barvy.

Postupem času byly vynalezeny i jiné zdroje záření. Byly vytvořeny zářivky, které vydávaly bílé světlo. V poslední době jsou to tzv. LED světla.

LED Light Emitting Diode

V českém překladu to znamená světlo emitující (vyzařující) dioda. Již z názvu dioda lze poznat, že se jedná o zdroj světla na bázi polovodiče a barva světla na chemickém složení polovodiče závisí. První led žárovky měly pouze zelenou a červenou barvu a byly využívány jako kontrolky.

Problémem bylo jak vytvořit modré světlo, které by se přidalo k červenému a zelenému světlu a výsledkem by byl vznik bílého světla. Modrou ledku v polovině devadesátých let vyvinul inženýr Shuji Nakamura z japonské firmy Nichia a v roce 2014 za tento objev dostal Nobelovu cenu za fyziku.

Abychom vytvořili zdroj světla odpovídající slunečnímu záření, je nutno použít tři LEDky. Systém vytváření barev je založen na míchání tří barev, červené, zelené a modré, v angličtině se jedná o systém RGB (red, green, blue).

Každá žárovka tedy musí obsahovat všechny tři LED diody. Musíme si uvědomit, že se jednalo o vážný konstrukční a technický problém. Celou problematiku se však podařilo vyřešit a v současnosti jsou LED žárovky běžně dostupné na trhu.

Teplota povrchu slunce je cca 5780 K (stupňů Kelvina). Maximum slunečního záření je zhruba při 620nm. Jedná se o žluto oranžové záření v polovině celého spektra. Přírodní výběr a vývoj proto živým organismům vytvořil zrak, pro vnímání takových oblastí spektra, ve kterých je tato nejvyšší intenzita slunečního záření.

Je tedy důležité, aby kombinace barev LED žárovky odpovídala slunečnímu záření. Bylo tedy nezbytné vyvinout LED žárovky, které budou nastaveny na různou „teplotu světla“ (zabarvení). Pokud je teplota světla nad 5780 K, má světlo namodralou barvu. A naopak, pokud je teplota nižší, světlo je načervenalé. Existují také LED žárovky vysílající modré světlo, které je pomocí luminoforů konvergováno na bílé. Teplota světla je obvykle uvedená na obalu žárovky.

Musíme si ale uvědomit, že světlo jedné trojice diod je slabé, a proto, aby žárovka dostatečně svítila, musí obsahovat takových diod velké množství. To je opět vážný technický problém a výroba není schopná zajistit v tomto směru 100% kvalitu. Na trhu proto jsou k dispozici dražší žárovky pro speciální využití a žárovky levnější pro běžné využití. Pokud potřebujeme žárovku pro osvětlení domácnosti, schodiště nebo malých prostor, dostačuje žárovka pro běžné použití. Pro čtení nebo pro drobné mechanické práce raději zvolíme kvalitní, speciální žárovku.

Pokud porovnáváme jednotlivé druhy žárovek, volíme srovnání podle jednotky svítivosti. Čím vyšší svítivost, tím lepší.

Zdroj světla Světelná účinnost
Klasická žárovka 12 lm/W
Halogenová žárovka 16 lm/W
Úsporná žárovka (kompaktní zářivka) 63 lm/W
Zářivka T8 (Ø26mm) 89 lm/W
Výbojka sodíková 104 lm/W
Výbojka halogenová 115 lm/W
LED žárovka 100-130 lm/W

Z tabulky je zřejmé, že LED žárovka má podstatně větší svítivost než klasická.

Můžeme si zde uvésti i další výhody LED žárovek oproti těm původním se žhaveným vláknem. Jsou především úsporné, protože účinnost převodu energie na světlo je přes 90 %. Dále mají delší životnost, velmi rychle se rozsvítí a nevadí jim časté vypínání a zapínání. A můžou být snadno použity k vytvoření záblesku např. v mobilních fotoaparátech.

LED displeje

Původní displej (obrazovka), byla nazývána CRV. Ať už se jednalo o televize nebo později počítače, měly tyto přístroje hluboký, těžký monitor, a co bylo podstatné, měly vysokou spotřebu el. energie.

Původně byly obrazovky černobílé, ve kterých obraz tvořil jeden světelný bod s jedním čidlem.

Později došlo k vyvinutí LCD displejů (tekuté krystaly), plazmových obrazovek a nejnověji k displejům na bázi LED a OLED.

U těchto obrazovek byla čidla nahrazena diodou a u černobílých obrazovek to tedy znamenalo poměr jeden bod a jedna dioda. Snahou však bylo vytvořit obrazovky barevné. Avšak pro každý bod v takovéto obrazovce je nutno mít diody tři a každý bod musí být nastaven zvlášť.

Je těžké si představit, kolik bodů musí obrazovka pro dané rozlišení zobrazit.

LED žárovky se dnes používají v obrovském množství snad ve všech odvětvích průmyslu. Postupem času se však zjistilo, že mohou mít i negativní vliv na lidský organismus.

Dnes víme, že modré světlo používané v displeji hodin a budíků narušuje spánek a tvoření melatoninu. Z tohoto důvodu již existuje noční nastavení osvětleného displeje, které snižuje intenzitu modrého záření.

Rozlišení obrazovky

Pro kvalitní obraz je nutné mít určitý počet bodů na obrazovce. Jednoduše řečeno. Pokud chceme mít obraz ve vysoké kvalitě, pak musíme dodržet poměr: čím větší obrazovka, tím větší počet bodů na ní.

Rozeznáváme řadu formátů rozlišení, které v podstatě udávají počet bodů na obrazovce:

  • u chytrých telefonů: 320×480, 480×800, 540×960, 1280×720 (HD), 1920×1080 (Full HD), u nejdražších 3840×2160 (4K)
  • u televizí: 1280×720 (HD), 1920×1080 (Full HD) a 3840×2160 (4K)
  • v profesionálních grafických/postprodukčních studiích: 1920×1080 (Full HD), 2K, 4K

Klasický DVD disk byl ve formátu 720×526, později se objevily Blue-ray disky s větším rozlišením, které však na trhu prakticky neuspěly.

U televizoru máme možnost zvolit Full HD rozlišení, nebo Ultra Full HD. Při extrémně velké uhlopříčce kolem 80“ zvolíme podstatně dražší televizor a větším rozlišením, např. u 4K UHD se může cena ale už pohybovat až přes 200 000 Kč. Např. při malé úhlopříčce 40“ nepozorujeme rozdíl mezi Full HD a 4K.

fotografie ilustrační, zdroj: https://pixabay.com/cs/photos/led-osv%C4%9Btlen%C3%AD-gang-led-%C5%BE%C3%A1rovka-1846926/

What do you think?

1 point
Upvote Downvote

Comments

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Loading…

0

Comments

0 comments

Laser se používá při obrábění kovů i v chirurgii

Souvisí vysoký cholesterol s konzumací vajec? A co způsobuje globální oteplování? Proč vědci docházejí k mylným závěrům