FotonMag

Přední světový vývojář LED technologií Luminus Devices sídlící v Kalifornii uvedl na trh vysokovýkonnou bílou LED s výjimečným kulatým čipem. Luminus byl ostatně před deseti lety vůbec první, kdo s kruhovým čipem přišel. Stejně jako tehdy se i nyní jedná o přelomovou inovaci, která nastavuje nový standard ve směrovém osvětlení.

Oproti běžným čtvercovým čipům poskytuje ten kulatý řadu výhod. Především je plně kompatibilní s běžnou kulatou optickou čočkou, což přináší především nadstandardní jas a barevnou jednotnost. Světelný paprsek navíc může vyzařovat pod užším úhlem a dosahovat delší vzdálenosti, což v praxi najde mnoho uplatnění.

Momentálně je tato unikátní LED k dostání ve dvou variantách. Varianta SST-12-WxS poskytuje neutrální až studené světlo s teplotou chromatičnosti 5000-7500 K, indexem podání barev CRI >65 a světelným výstupem 700-797 lm. Vedle toho varianta SST-12-WxH nabízí spíše teplé světlo 2700-4000 K, velmi vysoký CRI >95 a světelný tok 324-395 lm.

Zdroj: led-professional.com

Rakouská společnost ams OSRAM oznámila vývoj speciálních fóliových LED. Svou technologii nazývá ALIOS™ a primárně s ní míří na designové osvětlení v automobilovém průmyslu. Dalších blíže neupřesněných produktů by se však dle vyjádření společnosti měli dočkat i koncoví zákazníci.

Technologicky se jedná o ohebné průhledné fólie, které jsou osázeny velkým množstvím mini-LED. OSRAM sice zatím neupřesnil žádné konkrétnější parametry, obecně se však mini-LED svou velikostí pohybují mezi mikro-LED a standardními LED v rozmezí 100-200 µm.

Tyto mini-LED jsou ve fólii navzájem propojeny velice úzkými vodiči, které jsou takřka neviditelné a nesnižují tedy znatelně průhlednost fólie. Mini-LED mohou být rozmístěny takřka libovolným způsobem do jakýchkoli tvarů. Díky průhlednosti fólií bude možné je i snadno vrstvit za sebe a vytvářet tak skutečně zajímavé 3D osvětlení.

A proč právě využití v automobilismu? Kromě již zmiňovaného designového využití má fóliové osvětlení umožňovat i animační efekty. Ty by například mohly tvořit specifickou signalizaci zatáčení či zastavení. V podstatě je možné vytvořit i jakékoli světelné vzory, symboly, obrazy nebo dokonce slova.

Na úvodním obrázku je zobrazen prototyp zadního světla, které je tvořeno třemi překrývajícími se ALIYOS™ fóliemi, což utváří zajímavý dojem hloubky. První auta s technologií ALIOYS™ by se mohla začít objevovat ke konci roku 2025, ams OSRAM momentálně čekají kroky schvalování bezpečnostních a kvalitativních standardů pro automobily.

Zdroj: led-professional.com

Přední světový výrobce microLED displejů Jade Bird Display se sídlem v Šanghaji ohlásil prototyp nového monolitického RGB microLED micro-displeje s přirozenými barvami. Displej s úhlopříčkou 0,22 palců (5,6 mm) má qHD rozlišení 960 x 540 pixelů. Takových parametrů vývojáři dosáhli při extrémně malé rozteči obrazových bodů (tj. vzdálenost mezi pixely), která činí pouhých 5 µm. Pro srovnání je to padesátkrát méně, než kolik má obyčejný počítačový LCD monitor.

Jaké je však praktické využití takového miniaturního displeje, který by se vlezl na nehet malíčku? Hlavní aplikací jsou zde brýle s rozšířenou realitou (AR – augmented reality). Obraz micro-displeje je díky důmyslné optice projektován na skla AR brýlí a uživatel si tak může před svůj zrak promítat prakticky cokoliv, ať už je to pracovní plocha, video nebo třeba hra. Zajímavý potenciál se však nabízí například i v lékařství, údržbě nebo vzdělávání. AR brýle se na trhu poprvé začaly objevovat již před deseti lety a toto odvětví se neustále rozvíjí.

Nový micro-displej od Šanghajské společnosti nyní slibuje příchod nové generace AR brýlí. Zdá se, že v sektoru AR brýlí je technologie microLED v porovnání s jinými technologiemi (micro-OLED, LCoS, DLP) nejlepší volbou, co se týče efektivity, jasu, životnosti, hustoty pixelů a kompaktnosti. V případě nového prototypu je zajímavé především využití monolitických RGB microLED. Zatímco u běžných RGB displejů je každý pixel rozdělený na tři barevné subpixely (Red, Green, Blue) umístěných horizontálně vedle sebe, u monolitického RGB displeje se všechny tři barevné vrstvy vertikálně překrývají v jediném celku pixelu. Ve výsledku to přináší zejména razantní zmenšení pixelů a věrnější zobrazení barev.

Zakladatel a CEO společnosti Qiming Li k novému micro-displeji řekl: „Tento produkt je novým milníkem pro naši společnost. Věříme, že pouze přirozené barvy mohou splnit požadavky na jas a spolehlivost monolitického RGB displeje pro AR brýle a že naše technologie vydláždí cestu pro metaverzum.“ Předpokládá se, že společnost začne micro-displeje distribuovat již začátkem příštího roku. Dalším vývojovým stupněm pak má být vytvoření micro-displejů s ještě menší roztečí pixelů 3 µm.

Zdroje: led-professional.com, ledinside.com

Nizozemská Signify (dříve Phillips Lighting) ohlásila otevření světově největší továrny na výrobu LED osvětlení. Obří provoz nyní rozjíždí celkem 192 produkčních linek a má rozlohu 200 000 metrů čtverečních, což je velikost odpovídající zhruba čtyřem Václavským náměstím. V plném provozu by celá výroba měla být do konce roku 2023.

Nový podnik se nachází v čínském městě Ťiou-ťiang s 4,5 miliony obyvatel. Signify svou novou továrnu vybudovalo ve spolupráci s čínskou firmou Klite Lighting, pravděpodobně v rámci vztahu „joint venture“, kde by obě firmy měli mít 50% podíl vlastnictví. Bližší podrobnosti jejich obchodního vztahu ale zatím nejsou známy. Továrna bude vyrábět LED světelné zdroje a svítidla pro profesionální i spotřebitelský trh. Právě v onom druhém sektoru přitom Signify zažila v poslední době značný pokles prodejů.

CEO společnosti Signify Eric Rondolat (na obrázku) k nové továrně podal následující vyjádření: „Další růst v Číně je klíčovou součástí naší globální obchodní strategie. Tato nová továrna je důležitým přírůstkem v naší globální výrobní kapacitě a podporuje růst Signify v Číně a ve světě. Plně v souladu s naší vizí růstu, továrna ilustruje náš dlouhodobý závazek vůči Číně a vylepšuje naši výrobní a inovační přítomnost na tomto důležitém trhu, abychom podpořili čínské cíle udržitelnosti.“ Zmiňované udržitelnosti má být dosaženo energetickou efektivitou podniku, automatizací a inteligentní logistikou.

Zdroje: ledsmagazine.com, signify.com

Výrobci LED dnes mají obrovské pole možností, co se týče navrhování světel. Poměrně svobodně mohou měnit teplotu chromatičnosti či vyvážení modré složky. Lékařští odborníci nyní vydali prohlášení, aby toho vývojáři LED využili a zohlednili tzv. cirkadiánní rytmus člověka.

Cirkadiánní rytmus řídí spoustu našich biologických procesů jako je spánek, bdělost, trávení či regulace krevního tlaku a je tak nezbytný pro dobré zdraví. Tento rytmus byl po tisíce let přirozeně závislý jen na slunci, s umělým osvětlením dnes ale bývá často rozhozený.

Za iniciativou stojí Martin Moore-Ede, bývalý profesor na Harvardu. Provedl dotazníkový průzkum u 248 vědců, kteří dohromady vydali 2 697 recenzovaných studií zabývajících se cirkadiánní rytmem a světlem. Naprostá většina z nich se například shodla na tom, že intenzivní vnitřní světlo v noci narušuje cirkadiánní rytmus a že dlouhodobé narušení tohoto rytmu obecně škodí zdraví (souhlasilo 98,4 % vědců), zvyšuje riziko spánkových poruch (87,7 %) či dokonce riziko obezity a cukrovky (74,7 %).

Obzvláště zajímavé je také tvrzení, na kterém se shodlo 93,2 % vědců: zvyšování energetické efektivity světel je žádoucí, avšak jen pokud nezvyšuje riziko narušení cirkadiánního rytmu a vážného onemocnění.

Moore-Ede k tomu řekl, že „méně než 0,5 % prodávaných světel dnes chrání cirkadiánní zdraví změnou modré složky v průběhu dne a noci. Mnoho lidí ve světelném průmyslu tvrdí, že cirkadiánní věda není dostatečně vyzrálá na to, aby ji šlo začlenit do výroby. Proto jsme oslovili vedoucí vědce zabývající se cirkadiánními rytmy a světly.“

Vědec se domnívá, že stomiliardový světelný průmysl potká podobný osud, který už potkal mnoho jiných potenciálně škodlivých průmyslových odvětví – vznik standardů, kontrola klamavých tvrzení výrobců, případně i regulace.

Zdroje: ledsmagazine.com, researchsquare.com

Foto: [1] public domain, [2] YassineMrabet

Japonská Nichia Corporation patří mezi světové špičky ve výrobě a vývoji světelných diod. Byly to právě její laboratoře, kde v devadesátých letech vznikla zcela první LED vyzařující bílé světlo. Nyní společnost ohlásila novou 1W LED s čistým bílým světlem (Clear White color LED), která se svými vlastnostmi zaměřuje speciálně na zrakové potřeby seniorů.

Není náhoda, že s tímto zaměřením vývoje přišla právě japonská firma. Japonsko je dobře známo stárnutím své populace, podíl seniorů nad 65 let zde činí již 30 % a nadále pomalu roste. Nejinak je tomu i v mnoha jiných vyspělých částech světa, včetně Česka. Koncept známý jako human centric light se tak docela pochopitelně zaměřil i na tento rostoucí segment populace a jeho přirozené potřeby.

Lidský zrak se s věkem značně mění. Čočka oka postupně žloutne, tudíž žloutnou i spatřované objekty. Oko ztrácí schopnost vidět především modrou část viditelného spektra v oblasti 450-550 nm. Čtení se tak stává náročnějším, obdobně klesá kvalita života i v jiných oblastech.

Dlouhodobě vyvíjená bílá LED od společnosti Nichia se proto tento posun vnímaného spektra u starších občanů snaží kompenzovat pomocí snížení žluté složky světla a úpravou chromatičnosti. Senioři tak mohou vidět pozadí textu bělejší a barvy objektů reálnější.

Nichia dává za příklad srovnání, že díky jejich speciální bílé LED s teplotou chromatičnosti 7800 K (tj. středně studené světlo) mohou osmdesátníci vidět objekty podobným způsobem, jako by je viděl dvacátník při běžném osvětlení o teplotě 5000 K (tj. neutrální „denní“ světlo). Pro srovnání: běžné vláknové žárovky kdysi mívaly velmi teplé světlo kolem 2700 K.

Zdroje: ledinside.com, nichia.co.jp

Snad každý nadšenec do technologií zná Moorův zákon, který předvídá stabilní vývoj výpočetní techniky. Podle něj se přibližně každé dva roky zdvojnásobí počet tranzistorů v integrovaném obvodu, a to při zachování stejné ceny. Méně známý je pak Haitzův zákon, který obdobným způsobem předvídá pravidelné zlepšování výkonu a efektivity LED.

Haitzův zákon praví, že každých deset let se množství světla vyzářeného jednou LED zvýší dvacetkrát, přičemž cena za jeden lumen se zároveň desetkrát sníží. Pro každou barvu světla to platí zvlášť.

Vědec Roland Haitz, svého času pracovník u společností Hewlett-Packard a Agilent Technologies, přišel se svou technologickou prognózou na přelomu milénia na základě dosavadního vývoje světelných diod. Vytvořil tak optimistický předpoklad, že pokud se do výzkumu nalije dostatek financí, LED se stane za dvacet let nejefektivnějším a nejrozšířenějším světelným zdrojem.

Ještě v roce 2010 se Haitzova předpověď přesně vyplnila, když od společnosti Cree přišla komerčně dostupná bílá LED s efektivitou 100 lm/W. Dalším předvídaným milníkem pak mělo být dosažení efektivity 200 lm/W roku 2020. Praxe však dokázala Haitzovu teorii předehnat, když tuto hranici překonala společnost Philips Lighting už v roce 2017.

Někteří odborníci tak dnes volají přinejmenším po redefinici Haitzova zákona, protože maximální teoretická fyzikální účnnost bílých LED se pohybuje někde kolem 300-330 lm/W a již nebude dále možné ji zdvojnásobovat. V současnosti se například klade čím dál větší důraz na koncept Human Centric Light (HCL), tedy osvětlení zaměřené na přirozené lidské potřeby. Spíše než na extrémně výkonné a efektivní LED za každou cenu tak dnes pozornost vývojářů směřuje také na rovnoměrné rozložení barev viditelného spektra a absenci blikání.

Zdroje: compoundsemiconductor.net, emergingtechbrew.com, researchgate.net

Foto: [1] Geek3; [2] haitzled.com; [3] Xiaobing Luo

Ve 21. století se LED technologie rozmohly do té míry, že už jsou tím nejefektivnějším světelným zdrojem v domácnostech, průmyslu a nejnověji také v pěstování plodin. Budoucnost navíc slibuje využití LED v hi-tech oblastech, jako je bezdrátová síť Li-Fi či senzor LiDAR. Snadno tak zapomeneme, že světelné diody si v minulosti prošly velmi dlouhým vývojem. Připomeňme si několik zásadních milníků v historii LED.

1927 – Ruský vědec Oleg Vladimirovič Losev publikoval v několika světových vědeckých časopisech vynález zcela první LED. Jeho objev však ještě nespustil žádnou technologickou revoluci. Zřejmě i proto, že jím použitý karbid křemíku (SiC) byl pro světelné diody vysoce neefektivní a tedy nepraktický.

1962 – Za první LED vyzařující viditelné červené světlo se považuje ta, kterou vynalezl Nick Holonyak. Použil polovodič GaAsP, používaný pro některé barvy LED dodnes. Zajímavostí je, že ji vyvinul v laboratořích společnosti General Electric, kterou kdysi spoluzakládal „vynálezce“ žárovky Thomas Alva Edison.

1964 – Proslulá technologická společnost IBM poprvé využila červenou LED pro svůj počítač. Kvůli velmi malé výkonosti se tehdy dala světelná dioda využít maximálně jako kontrolka a vzhledem k vysoké ceně se hodila jen pro laboratorní použití. Jedna taková dioda od společnosti General Electric stála zpočátku až 260 dolarů, dnešním ekvivalentem to je zhruba 50 000 Kč.

1971 – Na trh přišla zcela první kapesní kalkulačka s LED displejem, Busicom LE-120A “HANDY”. Stála v té době astronomických 395 dolarů. To by se dnes po započtení inflace rovnalo zhruba 3000 dolarů, tedy 65 000 Kč. Přitom zvládala „jen“ sčítat, odečítat, násobit a dělit.

1972 – George Craford, jeden z Holonyakových žáků, zvýšil efektivitu původní červené LED desetinásobně a také vynalezl první žlutou LED. Dva doktorandi ze Standfordské univerzity v tomtéž roce vynalezli první modrou LED.

80. léta – Velké společnosti se začínají předhánět ve vývoji čím dál výkonnějších LED. Experimentují s novými polovodiči i technologiemi výroby.

1993 – Japonsko-americký vědec pracující pro společnost Nichia Shuji Nakamura vynalezl modrou LED s velmi vysokým jasem, využil nitridu galia (GaN). Díky tomuto objevu mohla později vzniknout i technologie Blu-ray, také to uspíšilo vývoj bílých LED. Nakamura za svůj význačný počin získal Nobelovu cenu za fyziku.

1996 – Vynález bílé LED byl velmi dlouho náročným problémem, který se konečně podařilo vyřešit tři roky po vynálezu výkonné modré LED. Opět za tím stála společnost Nichia, kde vědci zkombinovali Nakamurovu modrou diodu s luminoforem YAG (Yttrium Aluminum Garnet). Tento objev konečně umožnil využít LED pro běžné osvětlení. Bylo pak už jen otázkou času a výzkumu, než se světelné diody staly natolik výkonné, efektivní a levné, aby zcela nahradily klasické žárovky, zářivky i výbojky.

Zdroje: led-professional.com, ledlightinginfo.com, energysavinglighting.org

Foto: [1] ledmuseum.candlepower.us; [2] Nigel Tout; [3] Ladislav Markuš

SunLike LED je technologie vyvíjená společností Seoul Semiconductor, která si klade za cíl co nejvěrněji napodobit přirozené denní světlo. Poprvé se přední výrobce LED veřejně vytasil se SunLike technologií roku 2017 a od té doby už jsou tato „sluneční světla“ běžně dostupné na trhu pro domácnosti, kanceláře i veřejné prostory. Nově teď tuto technologii aplikoval i švédský výrobce aut Volvo.

Volvo využilo SunLike LED osvětlení ve svém novém plně elektrickém SUV Volvo EX90. Tyto LED mají v interiéru auta doplňovat denní světlo procházející panoramatickou střechou a okny, dále pak osvětlují i zadní kufr, dveřní kapsy a podlahu.

Kromě čistě designové motivace skandinávských návrhářů, kdy plnospektrální osvětlení působí mnohem příjemněji a poskytuje přirozenější barvy, je zde podle vyjádření Volva i snaha redukovat namáhání očí a bolesti hlavy. To totiž bývá problém u LED s vysokým podílem modrého spektra a nepříjemným poblikáváním. Podle studií, které Seoul Semiconductor vypracoval společně se dvěma univerzitami, SunLike osvětlení slibuje příznivější vliv na naši pozornost, produktivitu i zdraví zraku v porovnání s běžnými LED.

Zdroje: ledinside.com, seoulsemicon.com

Společnost Coherent Corp., přední výrobce v oblasti polovodičových laserů, oznámila uvedení svých 905 nm trojitých přechodových polovodičových laserů pro detekci a měření vzdálenosti (LiDAR) v průmyslových aplikacích.

Zařízení pro měření vzdálenosti zabudovaná stále častěji v autonomních robotech, kteří plní složité úkoly, jako je manipulace, třídění, mapování a navigace, urychlují poptávku po hloubkovém snímání založeném na LiDAR.

Technologická platforma posunula hranice výrobního měřítka i spolehlivosti v terénu a je oporou polovodičových laserů pro velkoobjemovou spotřební elektroniku a průmyslová zařízení, stejně jako pro optická komunikační zařízení nasazená pod mořem. Lasery jsou umístěny v hermeticky uzavřeném pouzdru TO-56 a vyzařují trojnásobek optického výkonu na plochu čipu ve srovnání se zařízeními s jedním přechodem, což má za následek výkony až 100 W při pulzním provozu 40 A. Aplikace zahrnují skladovou logistiku, spotřební spotřebiče, dodávku na poslední míli, sklizeň plodin, geodetické práce a monitorování bezpečnosti.

Společnost Coherent nabízí široké portfolio aktivních a pasivních produktů pro design LiDAR. V portfoliu aktivních zařízení nalezneme VCSEL, okrajové zářiče, laserové tyče, frekvenčně modulované zdroje spojitých vln (FMCW) a pulzní zdroje na bázi vláken. Portfolio pasivních zařízení zahrnuje laserovou optiku, polygony, zrcadla, čočky, ultraúzkopásmové filtry, širokoúhlá zrcadla a mřížky.

Zdroj: ledinside.com