Авторы: Сидорова Екатерина, ученица 10 класса Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение гимназия 29 г.Томска ул. Новосибирская, д.39, Томск, , тел./ факс директор(382 2) ; заместители(382 2) ; ОКПО , ИНН/КПП / Томск-2011 Светодиодное освещение гимназии 29

Что же такое светодиоды..? Светодио́д или светоизлучающий диод (СД, СИД, LED англ. Light-emitting diode) полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом или контактом металл- полупроводник, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока.

История светодиода… Первое известное сообщение об излучении света твёрдотельным диодом было сделано в 1907 году британским экспериментатором Генри Раундом из Маркони Лабс. В 1961 году Роберт Байард и Гари Питтман из компании Texas Instruments открыли и запатентовали технологию инфракрасного светодиода. Первый в мире практически применимый светодиод, работающий в световом (красном) диапазоне, разработал Ник Холоньяк в компании General Electric в 1962 году. Холоньяк, таким образом, считается «отцом современного светодиода». Его бывший студент, Джордж Крафорд, изобрёл первый в мире жёлтый светодиод и улучшил яркость красных и красно- оранжевых светодиодов в 10 раз в 1972 году. В 1976 году Т.Пирсол создал первый в мире высокоэффективный светодиод высокой яркости для телекоммуникационных применений, изобретя полупроводниковые материалы, специально адаптированные к передачам через оптические волокна.

Цвета и материалы полупроводника светодиода… Обычные светодиоды изготавливаются из различных неорганических полупроводниковых материалов. В следующей таблице приведены доступные цвета с диапазоном длин волн, падение напряжения на диоде и материал:

ЦветДлина волны (нм)Напряжение (В)Материал полупроводника Инфракрасныйλ > 760ΔU < 1.9 Арсенид галлия (GaAs) Алюминия галлия арсенид (AlGaAs) Красный610 < λ < < ΔU < 2.03 Алюминия-галлия арсенид (AlGaAs) Галлия арсенид-фосфид (GaAsP) Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP) Галлия(III) фосфид (GaP) Оранжевый590 < λ < < ΔU < 2.10 Галлия фосфид-арсенид (GaAsP) Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP) Галлия(III) фосфид (GaP) Жёлтый570 < λ < < ΔU < 2.18 Галлия арсенид-фосфид (GaAsP) Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP) Галлия(III) фосфид (GaP) Зелёный500 < λ < [ < ΔU < 4.0 Индия-галлия нитрид (InGaN) / Галлия(III) нитрид (GaN) Галлия(III) фосфид (GaP) Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP) Алюминия-галлия фосфид (AlGaP) Голубой450 < λ < < ΔU < 3.7 Селенид цинка (ZnSe) Индия-галлия нитрид (InGaN) Карбид кремния (SiC) в качестве субстрата Кремний (Si) в качестве субстрата (в разработке) Фиолетовый400 < λ < < ΔU < 4.0Индия-галлия нитрид (InGaN) Пурпурный Смесь нескольких спектров 2.48 < ΔU < 3.7 Двойной: синий/красный диод, синий с красным люминофором, или белый с пурпурным пластиком Ультрафиолетовыйλ < < ΔU < 4.4 Алмаз (235 nm) Нитрид бора (215 nm) Нитрид алюминия (AlN) (210 nm) Нитрид алюминия-галлия (AlGaN) Нитрид алюминия-галлия-индия (AlGaInN) (down to 210 nm) БелыйШирокий спектрΔU 3.5Синий/ультрафиолетовый диод с люминофором

Стоимость светодиода К началу 2011 года стоимость мощных (1 Вт и более) светодиодов снизилась и начинается от 0,9 $. Стоимость сверх мощных (10Вт и более P7 и CREE M-CE 15-20$ CREE XM-L 10W 1000Lm порядка 10$)

Преимущества светодиодов над другими лампочками… По сравнению с другими электрическими источниками света (преобразователями электроэнергии в электромагнитное излучение видимого диапазона), светодиоды имеют следующие отличия: Высокая световая отдача. Современные светодиоды сравнялись по этому параметру с [Натриевыми газоразрядными лампами]и металлогалогенными лампами, достигнув 150 Люмен на Ватт. Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие нити накаливания и иных чувствительных составляющих). Длительный срок службы - от до часов ( при работе 8 часов в день - 34 года). Но и он не бесконечен при длительной работе и/или плохом охлаждении происходит «отравление» кристалла и постепенное падение яркости. Спектр современных светодиодов бывает различным - от тёплого белого = 2700 К до холодного белого = 6500 К.

Преимущества светодиодов над другими лампочками… Малая инерционность - включаются сразу на полную яркость, в то время как у ртутно-форфорных (люминесцентных-экономичных) ламп время включения от 1 сек до 1 мин, а яркость увеличивается от 30% до 100% за 3-10 минут, в зависимости от температуры окружающей среды. Количество циклов включения-выключения не оказывают существенного влияния на срок службы светодиодов (в отличие от традиционных источников света - ламп накаливания, газоразрядных ламп). Различный угол излучения - от 15 до 180 градусов. Низкая стоимость индикаторных светодиодов, но относительно высокая стоимость при использовании в освещении, которая снизится при увеличении производства и продаж. Безопасность не требуются высокие напряжения, низкая температура светодиода или арматуры, обычно не выше 60 градусов Цельсия. Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам. Экологичность - отсутствие ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения в отличие от люминесцентных ламп.

Наше предложение: Мы предлагаем установить светодиодные лампочки в гимназии 29, т.к. их превосходство неоспоримо в сравнении с другими лампочками: значительная экономия электроэнергии; экологичность светодиодов; гарантированная безопасность обучающимся и работникам гимназии.

Имеющиеся проблемы: данные лампы являются дорогостоящим товаром, поэтому финансовый фактор - это серьезная проблема; светодиодные лампы с использованием голубого диода не допустимы, так как голубой свет влияет на сетчатку глаза человека.

Предложения по решению проблем: оснащение кабинетов светодиодами осуществлять постепенно, начиная с тех, которым не хватает естественных источников освещения, и в них, чаще в чем других помещениях, горит свет; не использовать голубые светодиоды

Подведем итоги: Итак, мы считаем, что введение в нашу гимназию светодиодов является рациональным, так как это позволит значительно сократить расходы на электроэнергию…Мы надеемся, что в план по энергосбережению гимназии на 2012 год будет внесено наше предложение. Для более подробного ознакомления с системой освещения светодиодами можете пройти по следующим ссылкам: