Ideális fényforrás útkeresőben
„A műtárgyak megvilágításánál a két legfontosabb szempont a művészeti alkotásokban kárt nem tevő világítás választása és olyan színképű fényforrás használata, mely a színeket eredeti színpompájukban mutatja” – tudtuk meg Nagy Jánostól, a Világítástechnikai Társaság elnökétől. Az e feladatoknak eleget tevő világításhoz szükséges LED-ek megválasztása a színtan és az emberi színes látás alapos ismeretét feltételezi. (Az uniós programban a Pannon Egyetem a LED-színképek kiválasztását segíti.)
A kiválasztott fényforrás alapján a hazai múzeumokban is meghonosodhat az energiahatékony, a festményekben kárt nem tevő, de a látványt eredeti pompájában visszaadó mesterséges világítás. E különleges technológia története a huszadik század elejéig nyúlik vissza. 1907-ben Henry Joseph Round angol kutató észlelte elsőként az elektrolumineszcencia jelenségét – amikor az anyag fényt bocsát ki elektromos áram vagy elektromos tér hatására.
Az 1920-as évek közepén az orosz Oleg Vladimirovich Lossew készítette el az első LED-et, de ötletének jelentőségét nem ismerték fel. Bő harminc évvel később, 1955-ben Rubin Braunstein az amerikai rádiózási vállalatnál készítette el az első kísérleti, infravörös tartományban sugárzó LED-et. 1962-ben a ma is jó egészségnek örvendő, ukrán származású Nick Holonyak fejlesztette ki az első, látható tartományban sugárzó LED-et. Egy évtizeddel később Holonyak korábbi tanítványa M. George Craford megalkotta az első, gyakorlatban is használható sárga színű LED-et.
Nem sokkal később a sárgánál tízszer fényesebb vörös és vörös-narancs LED-eket is piacra dobták. Nagy áttörést jelentett a kék, majd a fehér fényű LED felfedezése. A LED-technológia új dimenziót nyitott a fénytechnikában, de a fél évszázados eljárás még mindig gyerekcipőben jár. A jelenleg még magas gyártási költségei miatt a háztartásokban való elterjedése évek múlva várható. A hazai közvilágításban ellenben már jóval előbb alkalmazhatják a jövő fényforrásait, mivel a LED lámpák a kompakt fénycsövekhez hasonlóan mintegy 70-80 százalékos energiamegtakarítást tesznek lehetővé az izzólámpához viszonyítva (bár izzólámpás közvilágítás ma már nincs Magyarországon), és egyedülállóan hosszú az élettartamuk.
Egy fénykibocsátó dióda akár ötvenezer órán át, vagyis – a magyar háztartásokra jellemző napi három-négy órás világítással számolva – akár 50 évig is világíthat. Ez természetesen egy feltételezés, hiszen ilyen időtávon nem működhetett még LED-es világítás. A dióda olyan eszköz, amely jellemzően az egyik irányban vezeti az áramot, a másik irányban gyakorlatilag nem. Nagy Jánostól tudjuk, hogy napjainkban szinte kizárólag félvezető diódát használunk (korábban germánium, ma főleg szilícium az alapanyag, illetve a fénykibocsátó diódáknál a gallium-arzenid/foszfid).
A félvezetők olyan anyagok, amelyek vezetőképességük alapján a vezetők és a szigetelők között helyezkednek el. Alapesetben nem jó vezetők, azonban idegen atomokkal való „szennyezéssel” vezetőképességük javítható, azaz növelik a rendelkezésre álló szabad töltéshordozók (elektronok és „lyukak”) számát. Az elektronokban gazdag N típusú anyagot elektronokban hiányos P típusú anyaggal kombinálják, méghozzá úgy, hogy egymásra növesztik őket, és egy úgynevezett átmenetet hoznak létre a szabad elektronok áramlásához. Ezt hívják PN-átmenetnek. A fénykibocsátás úgy keletkezik, hogy elektromos áram hatására a szabad elektronok és lyukak rekombinálnak, s ennek során a félvezető anyagára jellemző hullámhosszúságú sugárzást bocsátanak ki. A LED által kibocsátott fény színe a félvezető anyag összetételétől, ötvözőitől függ.
A fénykibocsátás az infravöröstől az ultraibolyáig terjedhet, de nekünk a látható fényben sugárzó diódák kellenek. Az egyenáramról működő LED-ek kis mérete minimális beépítési helyet igényel, illetve miniatűr megoldások hozhatók létre vele. Ellentétben sok más fényforrással, alacsony környezeti hőmérséklet esetén sem csökken – sőt nő – a kisugárzott fényáram. Nagy János szerint a rendkívül hosszú élettartam, a jól irányítható fény és a szabályozhatóság nagy előnyt jelentenek a műemlék jellegű vagy modern épületek homlokzatainak, különleges részleteinek megvilágítására. A számos felhasználási lehetőség ellenére a LED-ek alkalmazása általános világítási célokra igen költséges és még nem optimális megoldás.
A Világítástechnikai Társaság elnöke azt javasolja, hogy ilyen fényforrást beltérben a nehezen hozzáférhető helyeken, vagy olyan területeken építsünk be, ahol a kis súly és az alacsony energiafogyasztás kiemelt szempont. Néhány hete lapunkban bővebben is írtunk a LED-ek tulajdonságairól, kissé odaszúrva az iparágnak, hiszen az jelent meg, hogy a LED elterjedését nagyban segíti a jó PR, amivel a környezettudatosságot és a költséghatékonyságot helyezik előtérbe a gyártók, gyakran azt sugallva, hogy a dióda minden világítási feladatra az egyetlen korszerű válasz. A LED valóban sok pozitív tulajdonsággal bír, de gyakran ezek csak egymás rovására javíthatók.
Ha például melegebb színeket szeretnénk, biztosak lehetünk benne, hogy az a hatásfok kárára megy. Ha viszont nagyobb fényt akarunk, akkor csökken az élettartam. Az ágazatban érdekeltek tapasztalatai szerint a vevők, az eladók és nemritkán a gyártók tájékozatlansága miatt sokat romlott a LED fényforrások renoméja. Az olcsóbb termékek gyenge fényereje és a legkevésbé sem szembarát színhőmérséklete, a beígért sok tízezer óra helyett rövid élettartam és a nem megfelelő felhasználás miatt sokan csalódtak. Pedig a világítási feladathoz jól megválasztott LED ideális fényforrás lehet.
A gyors fejlesztés a LED terjedésének a gátja is egyben, mivel senki sem lehet biztos abban, hogy az egy-két éve vásárolt fényforrás ugyanolyannal pótolható – a technika jó eséllyel már túlhaladta. Ezért a gyártók egyre komolyabban veszik a szabványosítást. A hatásfok növelését sem feltétlenül az egyre nagyobb fényárammal szeretnék elérni, hanem ugyanannyi fényt egyre kisebb teljesítményfelvétellel próbálnak létrehozni. A legújabb fejlesztési irány, hogy különféle érzékelők segítségével csak akkor kapcsoljanak be a lámpák, ha arra szükség van – például, ha autó, vagy gyalogos megy el az utcán.
Az utcán nagy forgalom esetén legyen intenzív a világítás, és csökkenjen a fény erőssége, ha senki sincs a járdán vagy az úton. Úgy szeretnék változtatni a fényforrások által kibocsátott fény hullámhosszát, hogy az emberi szem igényeihez jobban igazodjék, ezzel a közlekedés is biztonságosabbá válhat. Olyan fényforrásokat is fejlesztenek, amelyek átengedik a fényt, ha kint tűz a nap, ám bekapcsolnak, ha csökken a természetes világítás. A jövő fényforrása hajlékony is lehet, akár egy tapéta vagy egy függöny. Majd meglátjuk, hogy tényleg így lesz-e?
