Superbright LED - technologinė revoliucija elektriniame apšvietime

Daugelis žmonių tai žino modernūs šviesos diodai efektyvesnės nei kaitrinės lempos, o kai kurie modeliai gali ginčytis su liuminescencinėmis lempomis. Tačiau retai kas susimąsto, kokius pokyčius mums žada šios technologijos.

Pažadėtas rojus

Beveik du trilijonai dolerių - tiek daug naujų šviesos diodų padės sutaupyti žemių per ateinančius 10 metų, jei jie bus plačiai įdiegti. Energijos vienetais sutaupytos lėšos bus išreikštos 18,3 teravatvalandėmis. Sumažinus išmetamo CO2 kiekį per šį „LED“ dešimtmetį, bus 11 gigatonų, o naftos sąnaudos sumažės beveik milijardu barelių. O 280 vidutinių elektrinių gali būti uždarytos.

Taip, profesoriai Jung Kyu Kim ir Fred Schubert iš Rensselaer politechnikos instituto kreipėsi į kietojo kūno apšvietimo sistemų ateities prognozę. Jie bandė peržengti taupymo elektros energiją „už vieną namą“ ir įsivaizduoti, koks bus mūsų pasaulis, kuriame šviesos diodai taps žymiai plačiau, nei yra dabar. Ir svarbiausia, jie svarstė kokių techninių aukščių mes turėtume tikėtis iš tų pačių šviesos diodų ateinančiais metais.

Neseniai plačiosios masės, reaguodamos į „žaliuosius burtus“, puolė pirkti kompaktiškas fluorescencines lempas. Šviesos diodai vis dar yra šešėlyje, daugiausia dėl pernelyg didelių išlaidų. Bet tai laikinas dalykas. Tačiau verta apsvarstyti galimą šviesos diodų galimybę žymiai apeiti geriausias fluorescencines lempas. Žinoma, šviesos diodai, kurie veikia kaip indikatoriai, ekranų komponentai ar bet kokie optoelektroniniai prietaisai, praktiškai neturi jokios įtakos energijos balansui pasaulyje. Tačiau apšvietimas, pagrįstas šiuo principu, gali tai tiesiog pakeisti.

Artėja revoliucija

Remiantis Kim ir Schuberto prognozėmis, artimiausiais metais šioje srityje įvyks tikra revoliucija. Žurnale „Optics Express“ paskelbtame dokumente Jung ir Fred rašo apie „pakeitimo paradigmą“ (tai yra visišką kaitinamųjų lempučių pakeitimą šviesos diodais), kuri taip pat gali būti suprantama kaip paradigmos pakeitimas. Faktas yra tas Pasiekę kritinę šviesos diodų plėtros masę, jie gyvenime „sprogs“ ne tik kiekybiniu, bet ir kokybiniu būdu.

Kaip, tarkime, 13–17 kartų sumažinsite namų, butų ir gatvių apšvietimą? Be abejo, galite įsivaizduoti, kaip miestai įsigyja vėjo malūnus ir saulės baterijas, ir pasakyti centralizuotiems elektros tinklams „Atsisveikink!“. Nedaug padidėjus apšvietimo sistemų efektyvumui, nėra ko galvoti apie tokią nepriklausomybę - ji bus per brangi.

„Rensselaer“ mokslininkai cituoja apšvietimo efektyvumą: geros kaitrinės lempos - 16 liumenų už vatą, kompaktiškos fluorescencinės - 64 (tai yra, skirtumas yra keturis kartus ilgesnis), ilgos fluorescencinės lempos - 80. Pridursime, kad šiuolaikinių masiškai pagamintų LED, specialiai sukurtų apšvietimui, efektyvumas yra kažkur tada srityje tarp kompaktiškų ir „ilgų“ liuminescencinių lempų. Tuo tarpu mokslininkai nustatė teorinę šviesos diodų ribą kaip 320 liumenų už vatą, o realus pasiekiamas parametras ateinantiems metams - 213! (Visais atvejais svarstomi vadinamieji tikrieji balti šviesos diodai, būtini namų apšvietimui, nes spalvoti yra dar efektyvesni).

Kūdikių milteliai taupo

Praėjusį mėnesį amerikiečių įmonė „Cree“, viena iš pramonės lyderių, paskelbė apie baltojo šviesos diodo prototipo sukūrimą, kurio efektyvumas yra 161 liumenų už vatą, kuris yra dešimt kartų didesnis nei vidutinė kaitrinė lempa! Tuo tarpu serijinės „apšvietimo“ klasės šviesos diodai iš skirtingų kompanijų jau peržengė 100 liumenų už vatą ribą.

Grožis, bet kada jie sumažins kainas? Turiu pasakyti, kad pastaraisiais metais „LED moksle“ įvyko daug įdomių dalykų. Mokslininkai eksperimentuoja su naujomis medžiagomis.Reikėtų paaiškinti, kad baltos šviesos diodų lempos yra pagamintos naudojant dvi technologijas: arba jie deda tris mažyčius šviesos diodus su raudonais, žaliais ir mėlynais spinduliais vienas šalia kito ir gauna „pseudo-baltą“ šviesą; arba jie imasi LED, skleidžiančio ultravioletinį (kartais mėlyną) srautą, ir padengia jį fosforo sluoksniu, kuris šią spinduliuotę paverčia balta šviesa, daugiau ar mažiau artima natūraliai.

Pirmasis požiūris yra prastai paskirstytas ir brangus. Ir vis tiek - tai nėra tas pats, kas tikras baltasis. Antrasis šviesos diodas nėra toks efektyvus. Ir dar - jo fosforo sudėtyje yra sudėtingas kompozitas, kuriame, be kita ko, yra ittris ir ceris. Tai yra viena iš priežasčių, kodėl brangsta balti šviesos diodai.

Neseniai kunigaikščio fizikai atrado, kad ypač smulkūs cinko oksido milteliai (kūdikių miltelių komponentas), į kuriuos pridedama tinkama sieros dalis, jei nanostruktūra suformuota teisingai, gali efektyviai paversti ultravioletinius spindulius labai ryškia ir skaidria balta šviesa. Tokiu atveju baltasis komponentas buvo 1000 kartų ryškesnis nei ultravioletinė spinduliuotė.

Šiandien

Kim ir Schubertas rašo, kad šviesos diodų paskirstymas turėtų vykti kur kas toliau nei paprastos namų lempos. Kietojo kūno teršėjai gali pakeisti mus supančią technogeninę aplinką. Iš tiesų, įvairiuose šviesos dioduose yra įmanoma tiksliai valdyti spektrą, šviesos spindulio kitimo, jo poliarizacijos ir radiacijos svyravimų parametrus laike. Apskritai beveik viskas.

Padedant šviesos diodams, galima gydyti daugybę ligų ir atlikti įdomius mokslinius eksperimentus, skatinti augalų augimą jiems nebūdingomis sąlygomis ir sukurti interaktyvius saugius kelius.

Ir tai reiškia, kad šviesos diodų pagalba galima gydyti daugybę ligų ir atlikti įdomius mokslinius eksperimentus, skatinti augalų augimą jiems nebūdingomis sąlygomis ir sukurti interaktyvius saugius kelius ir pan. Dėl tokio nustatymų lankstumo visi keliai atviri. Kartu mokslininkai tai pavadino „išmaniuoju apšvietimu“ ir kad gražūs žodžiai neprieštarautų verslui, „Rensselaer“ institutas kartu su Bostono ir Naujosios Meksikos universitetais sukūrė tyrimų centrą - „Smart Lighting Research Center“.

Nacionalinis mokslo fondas partneriams ateinantiems penkeriems metams jau yra skyręs 18,5 mln. USD, kad galėtų įgyvendinti dienos šviesos svajones. Todėl „Rensselaer“ dėstytojų „odė šviesos diodams“ gali būti laikoma pranešimu apie būsimas centro pergales. Ir kadangi ši tema nagrinėjama ne tik aukščiau paminėtuose universitetuose ir institutuose, būsimą „paradigmos poslinkį“ galima laikyti išspręsta problema. Ar tai užtruks 10 metų, ar dar keletą, yra kitas klausimas.