FyzWeb  články
Budeme místo žárovek svítit diodami?2002-05-17 

V našich domácnostech i jinde se každý večer rozsvěcí miliony žárovek, kterými člověk nahrazuje denní světlo. Svit žárovek je příjemný, protože má (na rozdíl od zářivek) podobné vlastnosti jako sluneční světlo. Žárovka má ovšem také jednu podstatnou nevýhodu. Více než 95% svého výkonu nepřemění na světlo, ale na teplo, což představuje velké mrhání s elektrickou energií. Proto se lidstvo již řadu let zabývá otázkou, zda by nešlo žárovky nahradit něčím úspornějším s podobnými vlastnostmi.

Již delší dobu se přemýšlí o využití svítivých diod, známých pod zkratkou LED (light emitting diode). Vysokosvítivé LED jsou k dispozici, problémem je spíše barva emitovaného světla. Ta je dána šířkou zakázaného pásu příslušného materiálu. To je energie, která se uvolní při přechodu volného elektronu do valenčního pásu atomu. Může být vyzářena ve formě fotonu o této energii. Jelikož energie fotonu je dána jako E=hf, kde h je Planckova konstanta a f je frekvence světla, má emitované světlo dost úzké spektrum frekvencí a je proto jednobarevné. Bílé světlo je ovšem složeno ze složek o různých frekvencích. Proto se LED, které mají emitovat bílé světlo, vyrábějí z kombinace atomů více prvků, které mají rozdílnou šířku zakázaného pásu a emitují proto světlo různých frekvencí, které složené vnímáme jako bílé. 

Problémem ovšem je, že frekvenční spektrum takto vyráběných diod je nestálé v čase a není proto vhodné tyto diody používat ke svícení místo žárovek. Na odstranění tohoto problému se zaměřili vývojoví pracovníci v Itálii a v USA a nedávno představili výsledky své práce.

Základem nových diod jsou aromatické organické molekuly, které emitují modré světlo. To dopadá na skleněný substrát, na kterém jsou naneseny vrstvy polymerů obsahující atomy fosforu. Dopadající fotony se na nich rozptylují, přičemž se mění jejich vlnová délka. Fotony prolétávají více vrstvami polymerů, mohou (ale nemusí) se opět rozptýlit a změnit svou vlnovou délku. Výsledkem je, že fotony mění svou vlnovou délku nestejněkrát, čímž na výstupu z polymerů vzniká směs fotonů o různých vlnových délkách, kterou vnímáme jako bílé světlo.

Při výrobě lze nastavit (změnou tloušťky a počtu polymerních vrstev) barevnou teplotu LED v rozmezí 3000 K až 6000 K. Pro srovnání, wolframové vlákno žárovky má barevnou teplotu asi 2700 K, zatímco namodralé světlo halogenové lampy 6000 K. (Barevná teplota světla je teplota vypočtená z Wienova posunovacího zákona lmax.T=konst.)

Nová LED obsahuje jen jeden typ molekul a proto by měla být její výroba poměrně nenáročná a levná. Kromě svícení v lampách se předpokládá, že se z nich budou vyrábět například levné displeje k elektronickým přístrojům.

Zpracováno podle PhysicsWeb a stránek Optics.org.

Zpracoval J. Kekule.





Doporučit článek

Od:
Komu:
Antispam: