Superbright LED - tehnoloģiskā revolūcija elektriskajā apgaismojumā

Daudzi cilvēki to zina modernas gaismas diodes efektīvākas nekā kvēlspuldzes, un daži modeļi var strīdēties ar dienasgaismas spuldzēm. Bet reti kurš domā par to, kādas izmaiņas mums sola šīs tehnoloģijas.

Apsolītā paradīze

Gandrīz divi triljoni dolāru - tik daudz jaunu gaismas diožu ietaupīs zemes dzīvniekus nākamajos 10 gados, ja vien tie tiks plaši ieviesti. Enerģijas vienībās ietaupījumus izsaka 18,3 teravatstundās. CO2 emisiju samazināšana šajā “LED” desmitgadē būs 11 gigatonas, un naftas patēriņš samazināsies par gandrīz miljardu barelu. Un 280 vidējās elektrostacijas var slēgt.

Jā, profesori Jung Kyu Kim un Fred Schubert no Rensselaer Politehniskā institūta pietuvojās prognozēm par cietvielu apgaismojuma sistēmu nākotni. Viņi mēģināja pārsniegt elektrības taupīšanas iespējas "vienai mājai" un iedomāties, kāda būs mūsu pasaule, kurā gaismas diodes kļūs daudz izplatītākas nekā tagad. Un pats galvenais - viņi uzskatīja kādus tehniskos augstumus mums vajadzētu gaidīt no tām pašām gaismas diodēm nākamajos gados.

Nesen plašās masas, reaģējot uz “zaļajiem burvestībām”, steidzās iegādāties kompaktas dienasgaismas spuldzes. Gaismas diodes joprojām atrodas ēnā, galvenokārt pārmērīgi augsto izmaksu dēļ. Bet tas ir īslaicīgs jautājums. Bet ir vērts apsvērt LED potenciālo spēju ievērojami apiet labākās dienasgaismas spuldzes. Protams, gaismas diodes, kas darbojas kā indikatori, displeju komponenti vai jebkura veida optoelektroniskas ierīces, praktiski neietekmē enerģijas līdzsvaru pasaulē. Bet apgaismojums, kas balstīts uz šo principu, var to burtiski mainīt.

Tuvojas revolūcija

Saskaņā ar Kima un Šūberta prognozēm turpmākajos gados mēs būsim liecinieki reālai revolūcijai šajā jomā. Žurnālā Optics Express publicētajā dokumentā Jungs un Freds raksta par “nomaiņas paradigmu” (tas ir, par kvēlspuldžu pilnīgu aizstāšanu ar gaismas diodēm), ko var arī interpretēt kā paradigmas nomaiņu. Fakts ir tāds sasniedzot kritisko attīstības masu gaismas diožu jomā, tie “eksplodēs” ne tikai kvantitatīvā, bet arī kvalitatīvā veidā, mainot dzīvi.

Kā jūs, teiksim, samazināsiet elektrības patēriņu māju, dzīvokļu un ielu apgaismošanai 13-17 reizes? Noteikti varat iedomāties, kā pilsētas iegādājas vējdzirnavas un saules paneļus, un pateikt centralizētajiem elektriskajiem tīkliem “Atvadieties!”. Bez izteikta apgaismojuma sistēmu efektivitātes palielināšanas par šādu neatkarību nav ko domāt - tā būs pārāk dārga.

Rensselaer zinātnieki min apgaismojuma efektivitāti: labas kvēlspuldzes - 16 lūmeni uz vatu, kompaktas dienasgaismas spuldzes - 64 (tas ir, atšķirība ir četras reizes lielāka), garas dienasgaismas spuldzes - 80. Mēs piebildīsim, ka mūsdienu apgaismojumam, kas paredzēts masveidā un ir paredzēts apgaismojumam, efektivitāte ir kaut kur tad apgabalā starp kompaktajām un "garajām" dienasgaismas spuldzēm. Tikmēr zinātnieki noteica gaismas diožu teorētisko robežu kā 320 lūmenus uz vatu un reāli sasniedzamu parametru nākamajiem gadiem - 213! (Visos gadījumos tiek ņemtas vērā tā saucamās īstās baltas gaismas diodes, kas vajadzīgas mājas apgaismojumam, jo ​​krāsainās ir vēl efektīvākas).

Bērnu pulveris ietaupa

Pagājušajā mēnesī amerikāņu uzņēmums Cree, kas ir viens no nozares līderiem, paziņoja par balta LED prototipa izveidi ar efektivitāti 161 lūmenu uz vatu, kas ir desmit reizes lielāks nekā vidējā kvēlspuldze! Tikmēr dažādu uzņēmumu sērijveida "apgaismojuma" gaismas diodes jau ir pārsniegušas 100 lūmenu slieksni uz vatu.

Skaistums, bet kad viņi samazinās cenas? Šeit jāsaka, ka "LED zinātnē" pēdējos gados ir noticis daudz interesanta. Zinātnieki eksperimentē ar jauniem materiāliem.Jāprecizē, ka baltas LED lampas tiek izgatavotas, izmantojot divas tehnoloģijas: vai nu tās ievieto trīs niecīgas gaismas diodes ar sarkanu, zaļu un zilu staru blakus, saņemot "pseido baltu" gaismu; vai arī viņi uzņem gaismas diodi, kas izstaro ultravioleto (dažreiz zilo) plūsmu, un pārklāj to ar fosfora slāni, kas pārveido šo starojumu baltā gaismā, vairāk vai mazāk tuvu dabiskajam.

Pirmā pieeja ir slikti izplatīta un dārga. Un tomēr - tas nav tas pats, kas īsts baltais. Otrā gaismas diode nav tik efektīva. Un arī - tā fosfors satur sarežģītu kompozītu, kas cita starpā satur itriju un cēriju. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc augstās izmaksas ir par balto LED apgaismojumu.

Bet nesen Djūka fiziķi atklāja, ka ultrafiniāls cinka oksīda pulveris (zīdaiņu pulvera sastāvdaļa) ar pareizā proporcijā pievienotu sēru ar nosacījumu, ka nanostruktūra ir veidota pareizi, var efektīvi pārveidot ultravioleto starojumu ļoti spilgtā un dzidrā baltā gaismā. Šajā gadījumā baltais komponents bija 1000 reizes gaišāks par ultravioleto starojumu izejas starojumā.

Šodien

Kims un Šūberts raksta, ka gaismas diožu izplatīšanai jāiet daudz tālāk nekā vienkāršām mājas lampām. Cietvielu emitētāji spēj mainīt tehnogenisko vidi, kas mūs ieskauj. Patiešām, dažādās gaismas diodēs ir iespējams ar lielu precizitāti kontrolēt spektru, gaismas staru diverģences, tā polarizācijas un starojuma svārstību parametrus laikā. Kopumā gandrīz viss.

Ar gaismas diožu palīdzību ir iespējams ārstēt vairākas slimības un veikt interesantus zinātniskus eksperimentus, stimulēt augu augšanu apstākļos, kas viņiem nav raksturīgi, un izveidot interaktīvus drošus ceļus.

Un tas nozīmē, ka ar gaismas diožu palīdzību ir iespējams ārstēt vairākas slimības un veikt interesantus zinātniskus eksperimentus, stimulēt augu augšanu apstākļos, kas viņiem nav raksturīgi, un izveidot interaktīvus drošus ceļus utt. Ar šādu iestatījumu elastīgumu visi ceļi ir atvērti. Kopā zinātnieki to sauca par “viedo apgaismojumu” un tā, lai skaisti vārdi nebūtu pretrunā ar biznesu, Rensselaer institūts kopā ar Bostonas un Jaunās Meksikas universitātēm izveidoja pētījumu centru - Smart Lighting Research Center.

Nacionālais zinātnes fonds jau ir piešķīris 18,5 miljonus dolāru partneriem nākamajiem pieciem gadiem, lai īstenotu LED sapņošanu. Tāpēc Rensselaer profesoru "odu gaismas diodēm" var uzskatīt par paziņojumu par centra turpmākajām uzvarām. Un tā kā šī tēma nav aplūkota tikai iepriekšminētajās universitātēs un institūtos, gaidāmo “paradigmas maiņu” var uzskatīt par nokārtotu jautājumu. Tas, vai būs nepieciešami 10 gadi, vai vēl daži, ir vēl viens jautājums.