+7 (495) 222-20-43
serg@advstyle.com
Перезвонить мне
В корзине товаров

В наше время трудно найти сферы жизни и деятельности человека, в которых не нашли бы своего применения светодиоды и приборы на их основе. Рекламные конструкции, бытовые лампочки, наружное освещение, автомобильные фонари, светофоры, мобильные телефоны – вот далеко не полный перечень их применений, и он постоянно расширяется. При этом характеристики светодиодов, такие, как излучаемый световой поток и эффективность (световая отдача – отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности, измеряемая в люменах на ватт, лм/Вт) постоянно улучшаются благодаря проводимым научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам. Процесс совершенствования светодиодов, имеющий целью повышение его характеристик, описывается эмпирическим законом Хейтца. Этот закон – результат наблюдения и прогноза постоянного совершенствования светодиодов в течение многих лет.

prim

Иллюстрация закона Хейтца. Излучаемый светодиодом световой поток (вертикальная ось, в люменах) как функция времени (горизонтальная ось, в годах). По вертикальной оси – логарифмическая шкала.

Закон устанавливает, что каждое десятилетие затраты на один люмен (единица светового потока, излучаемого светодиодом) уменьшаются в 10 раз, а количество света, испускаемого светодиодным модулем для данной длины волны (цвета), увеличивается в 20 раз. Он является неким аналогом закона Мура, согласно которому количество транзисторов в интегральной схеме удваивается каждые 18-24 месяца. В основе обоих законов лежит процесс оптимизации производства полупроводниковых приборов. Между этими двумя законами имеется важное различие. Существует практически неограниченная потребность в вычислительной мощности, поэтому количество транзисторов в интегральной схеме продолжит увеличиваться до тех пор, пока не будут достигнуты физические пределы. В отличие от этого, для конкретных применений требуются светодиодные конструкции с соответствующими световыми потоками (~1000 лм для домашнего освещения и ~10000 лм для коммерческого освещения), которые могут быть получены уже сегодня с помощью современных технологий. В принципе, в предстоящие годы станет возможным выйти за пределы этих значений световых потоков, однако это будет ограничено специальными применениями и коммерческой актуальностью в отличие от технологии интегральных схем, в области которой всегда есть востребованность рынка в отношении более высокой вычислительной мощности.­­

Закон Хейтца назван по имени Роланда Хейтца, работавшего в компании­­­ AgilentTechnologies. Впервые закон был представлен широкой публике на конференции StrategiesinLight 2000 – первой из ряда конференций, организованных StrategiesUnlimited. Кроме прогноза экспоненциального изменения затрат на один люмен светового потока и количества света на модуль в этой публикации был сделан прогноз о том, что эффективность освещения с использованием светодиодов может достичь 200 лм/Вт в 2020 году при промежуточном значении 100 лм/Вт в 2010 году. Для того чтобы это случилось необходимо, чтобы на исследования в области светодиодного освещения было потрачено достаточно промышленных и правительственных ресурсов. При достижении уровня 200 лм/Вт расходы электрической энергии на освещение уменьшились бы более чем на 50 % (20 % от всей потребляемой электрической энергии). Эта перспектива и другие развивающиеся применения светодиодов (например вспышка для мобильных телефонов и подсветка LCD) привели к объемным инвестициям в исследования светодиодов, в результате чего их эффективность действительно превысила 100 лм/Вт в 2010 году. Если эта тенденция сохранится, к 2020 году светодиоды станут самым эффективным источником света.

В 2010 году компания CreeInc. разработала и вывела на рынок светодиоды XM-L с заявленным световым потоком 1000 лм при эффективности 100 лм/Вт, эффективностью 160 лм/Вт при токе 350 мА и эффективностью 150 лм/Вт при токе 700 мА. Также было объявлено о преодолении значения 200 лм/Вт и получении опытного образца светодиода, дающего 208 лм при токе 350 мА. В мае 2011 года компания CreeInc. анонсировала другой прототип светодиода с эффективностью 231 лм/Вт при токе 350 мА.

Таким образом, эмпирический закон Хейтца достаточно хорошо описывает процесс совершенствования светодиодов и дает основания ожидать в предстоящие годы дальнейшего повышения их характеристик и расширения сфер их практического применения.

Обзор подготовлен по материалам зарубежных источников
кандидатом физ.-мат. наук Руленко М.П.