Proč je LED účinnější než žárovka

Za posledních deset let LED světla ovládla trh a přinesla nové inovace na poli osvětlení. Pomalu začala nahrazovat více než století používané žárovky a zářivky. Proč se LED světla začala takto masivně prosazovat až teď a čím to je, že je LED účinější než žárovka nebo zářivka?

Nízká účinnost žárovky je velmi snadno pochopitelná. Ve skleněné baňce, ze které je odčerpán vzduch, je tenké obvykle wolframové vlákno, které se zahřívá tím, jak přes něj protéká elektrický proud. Vlákno je potřeba zahřát na 1730 až 3030 °C. Kvůli tomu je pouze 5 % energie vyzářeno ve viditelném spetru a zbytek je přeměněn na infračervené záření a teplo.^[1]

Zářivka funguje na principu doutnavého výboje plynů pod nízkým tlakem, nejčastěji argonu a rtuťových par, které vyplňují dlouhou skleněnou trubici. Tento výboj generuje ultrafialové záření, které je pomocí luminoforu na vnitřní stěně zářivky převáděno do viditelné oblasti. Díky tomu se zářivka zahřívá výrazně méně než žárovka a přemění tak přibližné 22 % energie na viditelné světlo. Díky delší životnosti, která je 10 a 20 krát delší než životnost žárovky, je záživka výrazně úspornější.^[2]

Princip funkce LED je založen na PN přechodu, tj. spojení polovodiče typu P, který má nedostatek volných elektronů, a polovodiče typu N, který má přebytek volných elektronů. Je-li PN přechod zapojen v propustném směru ke zdroji napětí vyššímu než je difúzní napětí PN přechodu, přechází volné elektrony z části N do části P. Pokud některý z těchto volných elektronů zapadne do díry v P polovodiči, přesune se přirozeně na nižší energetickou hladinu. Tím dojde k uvolnění energie ve formě záření, která závisí na příměsi v polovodičovém materiálu, tj. příměs ovlivňuje barvu výsledného záření. Záření má velmi úzké spektrum a LED světlo má tedy na rozdíl o žárovky minimální ztráty v neviditelném spektru. Díky tomuto jevu má LED přibližně 10-krát vyšší účinnost než žárovka a 2-krát vyšší účinnost než zářivka. LED má dále násobně delší životnost než žárovka i zářivka a v poměru cena/výkon nemá u běžného osvětlení konkurenci.^[3]

Ačkoli je fyzikální efekt LED známý už více než 100 let, technologická složitost výroby a neznalost potřebných materiálů zapříčinily posunutí masové výroby až do 70. let 20 století a praktické využití na poli běžného osvětlení až do 90. let. Dnes si LED osvětlení podmanilo trh a díky pokroku v chytrých technologiích přineslo dosud nevídané možnosti využití a zajímavé vyhlídky do budoucna.^[4]