До введения светодиодных ламп для основной части (белого) освещения использовались три типа ламп: Лампы накаливания , которые производят свет со светящейся нитью, нагретой электрическим током. Они очень неэффективны, имеют световую отдачу 10–17 люмен / Вт, а также имеют короткий срок службы 1000 часов. Они постепенно исключаются из общего применения освещения. Лампы накаливания производят непрерывный спектр черного тела света, подобного солнечному свету, и, таким образом, обеспечивают высокий индекс цветопередачи (CRI).
Люминесцентные лампы , которые излучают ультрафиолетовый свет посредством тлеющего разряда между двумя электродами в трубке низкого давления с парами ртути , которая преобразуется в видимый свет с помощью флуоресцентного покрытия на внутренней стороне трубки. Они более эффективны, чем лампы накаливания, имеют световую отдачу около 60 люмен / Вт, имеют более длительный срок службы 6000–15 000 часов и широко используются для освещения жилых и офисных помещений. Однако содержание в них ртути делает их опасными для окружающей среды, и их необходимо утилизировать как опасные отходы .
Металлогалогенные лампы , которые излучают свет по дуге между двумя электродами в атмосфере аргона, ртути и других металлов, а также йода или брома. Это были самые эффективные белые электрические лампы до светодиодов, имеющие световую отдачу 75–100 люмен / Вт и относительно длительный срок службы лампы - 6000–15 000 часов, но поскольку для их включения требуется период разогрева в 5–7 минут, используются не для освещения жилых помещений, а для освещения коммерческих и промышленных помещений, а также уличных охранных и уличных фонарей. Как и флуоресцентные лампы, они также содержат опасную ртуть.
Рассматриваемые как преобразователи электрической энергии, все эти существующие лампы неэффективны, излучая больше своей входной энергии в виде отработанного тепла, чем в виде видимого света. Глобальное электрическое освещение в 1997 году потребило 2016 тераватт часов энергии. Освещение потребляет около 12% электроэнергии, производимой промышленно развитыми странами. Растущий дефицит энергоресурсов и экологические затраты на производство энергии, в частности обнаружение глобального потепления из-за углекислого газа, выделяющегося при сжигании ископаемого топлива , являющегося крупнейшим источником энергии для выработки электроэнергии, создали повышенный стимул для разработать более энергоэффективные электрические фонари.

Первые маломощные светодиоды были разработаны в начале 1960-х годов и излучали свет только на низких, красных частотах спектра. В 1968 году были введены первые светодиодные лампы коммерческие: Hewlett-Packard «s LED дисплей , [12] , который был разработан в соответствии с Говардом С. Борден, Джеральд П. Pighini и египетский инженер Мохамед М. Atalla , [13] и Monsanto Company светодиодный индикатор. [12] Однако ранние светодиодные лампы были неэффективными и могли отображать только глубокие красные цвета, что делало их непригодными для общего освещения и ограничивало их использование цифровыми дисплеями и световыми индикаторами. [12]

Первый яркий светодиод синего цвета был продемонстрирован Шуджи Накамурой из корпорации Nichia в 1994 году. [14] Наличие синих светодиодов и высокоэффективных светодиодов привело к разработке первого «белого светодиода», в котором частично использовалось люминофорное покрытие. преобразуйте излучаемый синий свет в красные и зеленые частоты, создавая свет, который выглядит белым. [15] Исаму Акасаки , Хироши Амано и Накамура были позже награждены Нобелевской премией 2014 года по физике за изобретение синего светодиода. [16]

Китай продолжил развитие исследований и разработок светодиодов в 1995 году и продемонстрировал свою первую светодиодную елку в 1998 году. В начале XXI века новое применение светодиодных технологий стало распространенным в США (Cree) и Японии (Nichia, Panasonic и Toshiba) и затем начиная с 2004 года Корея и Китай (Samsung, Kingsun, Solstice, Hoyol и др.) [17] [18]

В США Закон об энергетической независимости и безопасности (EISA) 2007 года разрешил Министерству энергетики (DOE) учредить конкурс на лучшую светильную подсветку , известный как «L Prize», [19] первый финансируемый правительством технологический конкурс. Предназначен для промышленности, чтобы разработать замену ламп накаливания мощностью 60 Вт и галогенных ламп PAR 38 . Законодательством EISA были установлены основные требования и призовые суммы для каждой из двух категорий соревнований, а также разрешены денежные призы до 20 миллионов долларов. [20]Конкурс также включал возможность для победителей получить федеральные соглашения о закупках, коммунальные программы и другие стимулы. В мае 2008 года они объявили подробности конкурса и технические требования для каждой категории. Осветительная продукция, отвечающая требованиям конкурентов, может использовать только 17% энергии, используемой большинством ламп накаливания, используемых сегодня. В том же году Министерство энергетики также запустило программу Energy Star для твердотельных осветительных приборов. Законодательством EISA также была разреше

на дополнительная программа L Prize для разработки новой лампы 21-го века.

Philips Lighting прекратила исследования компактных люминесцентных ламп в 2008 году и начала выделять основную часть своего бюджета на исследования и разработки на твердотельное освещение. [21] 24 сентября 2009 года Philips Lighting North America стала первой, представившей лампы этой категории, которые заменили стандартную лампочку 60 Вт A-19 « Edison screw fixture» [22] на дизайн, основанный на их более ранней «AmbientLED». " потребительский продукт. 3 августа 2011 года Министерство энергетики США присудило приз в категории замены 60 Вт светодиодной лампе Philips после 18 месяцев всесторонних испытаний. [23]

Ранние светодиодные лампы сильно отличались по цветности от ламп накаливания, которые они заменяли. Был разработан стандарт ANSI C78.377-2008, в котором указаны рекомендуемые цветовые диапазоны для твердотельных осветительных приборов, в которых используются холодные или теплые белые светодиоды с различными коррелированными цветовыми температурами. [24] В июне 2008 года NIST объявил о первых двух стандартах для твердотельного освещения в Соединенных Штатах. Эти стандарты подробно описывают технические характеристики светодиодных источников света и предписывают методы испытаний твердотельных осветительных приборов.

Также в 2008 году в Соединенных Штатах и ​​Канаде программа Energy Star начала маркировать лампы, которые соответствуют ряду стандартов по времени запуска, ожидаемой продолжительности жизни, цвету и постоянству характеристик. Целью программы является снижение обеспокоенности потребителей из-за разного качества продуктов путем обеспечения прозрачности и стандартов для маркировки и удобства использования продуктов, доступных на рынке. [25] Сертифицированные лампочки Energy Star - это ресурс для поиска и сравнения ламп Energy Star. Аналогичная программа в Соединенном Королевстве (реализуемая Фондом энергосбережения ) была запущена для определения осветительной продукции, которая отвечает требованиям по энергосбережению и производительности. [26]

Общество светотехники Северной Америки (IESNA) в 2008 году опубликовало документальный стандарт LM-79 , в котором описаны методы испытаний твердотельных осветительных приборов на их светоотдачу (люмены), эффективность (люмены на ватт) и цветность.

В январе 2009 года сообщалось, что исследователи из Кембриджского университета разработали светодиодную лампу, которая стоит 2 фунта (около 3 долларов США), в 12 раз более энергоэффективна, чем вольфрамовая лампа, и работает в течение 100 000 часов. [27]

С 2016 года , по мнению Ноа Горовица из Совета по защите природных ресурсов , новые стандарты, предложенные Министерством энергетики США , скорее всего, означают, что большинство лампочек, используемых в будущем, будут светодиодными. [28]

К 2019 году потребление электроэнергии в Соединенных Штатах сократилось как минимум на пять лет подряд, отчасти благодаря тому, что потребители электроэнергии США заменили лампы накаливания на светодиоды. [29]

Примеры раннего усыновления
Светодиоды как новогоднее освещение в Выборге, Дания
Светодиоды как новогоднее освещение в Выборге, Дания
В 2008 году Sentry Equipment Corporation в Окономовоке , штат Висконсин , США, смогла осветить свой новый заводской интерьер и экстерьер почти исключительно с помощью светодиодов. Первоначальная стоимость в три раза превышала стоимость традиционной комбинации ламп накаливания и люминесцентных ламп, но дополнительные затраты были возмещены в течение двух лет за счет экономии электроэнергии, и лампы не должны заменяться в течение 20 лет. [21] В 2009 году офис индийской IT-компании iGate в Манапаккаме, Ченнаи , потратил 3 700 000 фунтов стерлингов ( 80 000 долларов США) на освещение офисных площадей площадью 57 000 кв. Футов (5300 м 2 ) с помощью светодиодов. Фирма ожидала, что новое освещение окупится в течение 5 лет. [30]

В 2009 году необычайно большая рождественская елка, стоящая перед собором Турку в Финляндии, была украшена 710 светодиодными лампами, каждая из которых потребляла 2 Вт. Подсчитано, что эти светодиодные лампы окупаются за три с половиной года, хотя лампы работают только 48 дней в году. [31]

В 2009 году в Авейру , Португалия была открыта новая автомагистраль (A29) ; это была первая европейская общественная светодиодная осветительная магистраль. [32]

К 2010 году массовые установки светодиодного освещения для коммерческого и общественного использования стали обычным явлением. Светодиодные лампы были использованы для ряда демонстрационных проектов для наружного освещения и светодиодных уличных фонарей . Штаты Департамент энергетики Соединенного сделал несколько доступных отчетов о результатах многих пилотных проектов для муниципального наружного освещения, [33] и многие дополнительный Светофор и муниципальные открытые проекты освещения вскоре последовал.