Gdy w zeszłym roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki przyznano uczonym z Japonii i USA, nikt nie miał wątpliwości, że werdykt komitetu noblowskiego był słuszny. Profesorowie Isamu Akasaki, Hiroshi Amano i Shuji Nakamura pomogli stworzyć niebieską diodę świecącą. Było to trudniejsze niż w przypadku czerwonych i zielonych LED, ale niezbędne, by uzyskać to, na co od dawna czekali konstruktorzy – nowe, energooszczędne źródło białego światła. Białe diody (czyli połączenie czerwonych, zielonych i niebieskich LED) biją konkurencję na głowę także pod względem ekologii. Działają znacznie dłużej niż klasyczne żarówki i w odróżnieniu od świetlówek nie zawierają toksycznej rtęci.

Jednak dopracowanie tej technologii wymagało czasu. Jeszcze kilka lat temu lampy LED były upiornie drogie i dawały równie upiorne światło. Wiele osób zniechęciło się do nich, wracając do klasycznych żarówek. Mamy dla nich dobrą wiadomość – diodowe źródła światła dojrzały do tego, by naprawdę trafić pod strzechy.

Jaśniej i taniej

Przede wszystkim oświetlenie LED stało się bardziej naturalne. Do wyboru mamy różne temperatury światła. Na opakowaniu są one podane w stopniach Kelvina. Im wyższa temperatura, tym światło jest chłodniejsze. Ludzie żyjący w chłodniejszym klimacie, np. Polacy lub Brytyjczycy, najczęściej wybierają 2700 K – to barwa podobna do tradycyjnych żarówek. Ludzie z południa wolą 3500 K (to światło przypomina dzienne).

Diody stają się też coraz wydajniejsze. Dziś bez trudu można kupić LED dającą 600 lumenów światła – czyli tyle, ile miała klasyczna żarówka 75-watowa. Ale diodowa zużywa na to tylko kilkanaście watów energii. Jednocześnie te źródła światła tanieją w tempie ok. 10 proc. rocznie. Dziś przyzwoitą żarówkę można kupić za kilkadziesiąt złotych.

Czy LED mogą być jeszcze lepsze? Oczywiście. Ze zwykłej diody świecącej na zewnątrz wydostaje się tylko 2–4 proc. światła, które w rzeczywistości ona wytwarza. Reszta zostaje w jej wnętrzu i zamienia się w energię cieplną. A to skraca żywotność diody. Sposób na uwolnienie światła z LED znalazł prof. Stephen Chou z Princeton University. Pokrył diody cieniutką metalową siatką o maleńkich oczkach. Ich średnica jest mniejsza niż długość emitowanej przez LED fali świetlnej. Dzięki skomplikowanym zjawiskom fizycznym światło chętniej ucieka z diody właśnie przez taką siatkę. Ta technologia, zwana PlaCSH, uwalnia z LED aż 60 proc. produkowanego przez nią światła.

Inni badacze próbują innych sposobów: umieszczają w diodach maleńkie lustra lub soczewki. Te prototypy uwalniają ok. 40 proc. światła wytwarzanego przez diodę.

Żarówki jak laptopy

W porównaniu z innymi źródłami światła LED są rekordowo długowieczne. Tradycyjne żarówki wytrzymywały ok. tysiąca godzin pracy – mniej więcej sześć tygodni ciągłego świecenia. Diodowe będziemy mogli wymieniać raz na kilka lat! A to zmienia nasze podejście do planowania zakupu. Zwykłe żarówki kupowaliśmy niemal tak często, jak np. szampon. W przypadku LED to inwestycja długotermino-wa, taka jak w przypadku laptopa czy smartfo-nu. Dlatego trzeba starannie wybierać i zwracać uwagę na detale.

Jakie? Chociażby wskaźnik oddawania barw, oznaczany skrótem Ra. Dzięki niemu wiemy, czy LED nie będzie przekłamywać kolorów. Światło dzienne i klasyczna żarówka mają Ra równe 100. W przypadku LED wskaźnik ten wynosi zazwyczaj 60, rzadziej 80. Jeżeli na opakowaniu żarówki nie ma informacji na temat Ra, lepiej jej nie kupować.

Eksperci zwracają uwagę na jeszcze jedną kwestię. Instalacja elektryczna w dzisiejszych mieszkaniach była projektowana z myślą o zwykłych żarówkach. Tymczasem LED dają o wiele większe możliwości. Aby w pełni je wykorzystać, architekci będą musieli inaczej projektować wnętrza i instalacje.

Przykładem mogą być żarówki LED z górnej półki, kosztujące nawet po kilkaset złotych. Najczęściej są one wyposażone w moduły do bezprzewodowego sterowania. Poprzez domo-wą sieć Wi-Fi możemy nie tylko zdalnie je włączać czy przyciemniać, ale także zmieniać bar-wę ich światła. Tak działa system Philips Hue. Dzięki aplikacjom mobilnym możemy połączyć jego żarówki np. z dzwonkiem do drzwi – przyjście gości zwiastować będzie wówczas delikatne pulsowanie światła. Z kolei zmiany barwy mogą być dopasowane do pory dnia.

Światło z przewagą czerwieni pomagałoby nam zrelaksować się i przygotować do snu – byłoby emitowane wieczorem. O poranku dominowałby kolor żółty, ułatwiający obudzenie się. Trzeci rodzaj oświetlenia to ten ze wzmocnioną barwą niebieską, sprzyjającą czujności i koncentracji podczas pracy.

„Pojedyncze źródła światła o różnych ustawieniach i zmiennym kolorze to dopiero początek. Ta technologia na pewno będzie coraz bardziej zaawansowana” – twierdzi dr George Brainard, specjalista od snu z Jefferson Medical College.

Li-Fi na ratunek Wi-Fi

Światło emitowane przez diody nadaje się nie tylko do oświetlania pomieszczeń. Za jego pośrednictwem można też przesyłać dane komputerowe! Technologia, która to wykorzystuje, nazwana została Li-Fi – przez analogię do Wi-Fi. Jej podstawą jest bardzo szybkie migotanie światła. Poszczególne błyski dzielą od siebie nanosekundy, więc dla ludzkiego oka jest to niezauważalne.

Zdaniem pioniera tej technologii prof. Ha-ralda Haasa z Edinburgh University Li-Fi może już wkrótce być znakomitym uzupełnieniem dla Wi-Fi, które ma ograniczoną pojemność. Jeśli do bezprzewodowej sieci spróbujemy podłączyć zbyt wiele urządzeń, łącze szybko się „zapycha”. Takiego problemu nie będzie w przypadku Li-Fi. Już dziś systemy tego typu działające na pojedynczej diodzie LED osiągają przepustowość rzędu 1,6 gigabita na sekundę. To kilkadziesiąt razy więcej niż typowe Wi-Fi.

Z łatwością można sobie wyobrazić zastosowania dla takich technologii. Gdy będziemy siadali do pracy i zapalimy lampę nad biurkiem, włączymy jednocześnie superszybki internet. A gdy za kilkadziesiąt lat opowiemy wnukom o dawnych żarówkach, trudno im będzie uwierzyć, że nie zapewniały one dostępu do sieci…