Superbright LED-ek - az elektromos világítás technológiai forradalma

Sokan tudják ezt modern LED-ek sokkal hatékonyabb, mint az izzólámpák, és egyes modellek vitatkozhatnak a fénycsövekkel. De ritkán gondolkodik valaki azon, hogy milyen változások ígérnek számunkra ezeket a technológiákat.

Ígéretes paradicsom

Majdnem két billió dollár - oly sok új LED-del megtakaríthatja a földműveket a következő 10 évben, feltéve, hogy ezeket széles körben alkalmazzák. Az energiaegységekben a megtakarítást 18,3 terawattórában fejezik ki. A CO2-kibocsátás csökkentése ezen a „LED” évtized alatt 11 gigatonna lesz, az olajfogyasztás majdnem milliárd hordóval csökken. És 280 átlagos erőmű bezárható.

Igen, Jung Kyu Kim professzor és Fred Schubert a Rensselaer Politechnikai Intézetből közeledtek a szilárdtest világítási rendszerek jövőbeli előrejelzéséhez. Megpróbálták túllépni az "egy ház" villamosenergia-megtakarításán, és el tudják képzelni, milyen lesz a világunk, amelyben a LED-ek sokkal elterjedtebbek lesznek, mint jelenleg. És ami a legfontosabb: fontolóra vették milyen műszaki magasságokat várhatunk el ugyanazon LED-ektől az elkövetkező években.

Az utóbbi időben a széles tömegek a "zöld varázslatokra" reagálva rohanták meg kompakt fényforrások vásárlását. A LED-ek még mindig árnyékban vannak, elsősorban a túlságosan magas költségek miatt. De ez egy ideiglenes kérdés. De meg kell fontolni a LED-ek azon képességét, hogy jelentősen megkerüljék a hatékonyság szempontjából a legjobb fénycsöveket. Természetesen azok a LED-ek, amelyek indikátorként, kijelzők alkotóelemeként vagy bármilyen optoelektronikai eszközként működnek, gyakorlatilag nem befolyásolják a világ energiamérlegét. Az ezen az elven alapuló világítás azonban szó szerint megváltoztathatja azt.

A forradalom jön

Kim és Schubert előrejelzése szerint az elkövetkező években valódi forradalom lesz tanúja ezen a téren. Az Optics Express folyóiratban megjelent cikkben Jung és Fred a "csere paradigmáról" (azaz az izzólámpa teljes lecseréléséről LED-ekkel) írnak, amelyet paradigma helyettesítésként is lehet értelmezni. A helyzet az Miután elérték a LED-ek fejlesztési kritikus tömegét, nemcsak mennyiségi, hanem kvalitatív módon is felrobbannak az életben.

Tegyük fel, hogyan csökkentheti a házak, lakások és utcák világításának villamosenergia-fogyasztását 13-17-szer? Természetesen el tudod képzelni, hogy a városok miként szereznek szélmalmokat és napelemeket, és mondhatják el a búcsút a központosított elektromos hálózatoknak. A világítási rendszerek hatékonyságának erőteljes növekedése nélkül semmit sem kell gondolni az ilyen függetlenségre - ez túl drága lesz.

A Rensselaer tudósai megemlítik a világítás hatékonyságát: jó izzólámpák - 16 lumen / watt, kompakt fényforrások - 64 (vagyis a különbség négyszeresére növekszik), hosszú fénycsövek - 80. Hozzáadjuk, hogy a kifejezetten világításra tervezett, modern, tömeggyártású LED-ek hatékonysága valahol majd a kompakt és a "hosszú" fénycsövek között. Eközben a tudósok a LED-ek elméleti határát 320 lumen / watt-ban határozta meg, és a következő évekre realisztikusan elérhető paramétert - 213! (Minden esetben figyelembe vesszük az otthoni világításhoz szükséges úgynevezett valódi fehér LED-eket, mivel a színesek még hatékonyabbak).

A babapor takarít meg

A múlt hónapban az amerikai Cree, az iparág egyik vezetője, bejelentette egy fehér LED prototípus létrehozását, amely wattonként 161 lumen hatékonysággal rendelkezik, amely tízszer nagyobb, mint az átlagos izzólámpa! Eközben a különféle vállalatok soros "világítási" osztályú LED-jei már meghaladták a 100 lumen / watt küszöböt.

Szépség, de mikor fogják csökkenteni az árakat? Itt kell mondanom, hogy a „LED-tudományban” az elmúlt években sok érdekes dolog történt. A tudósok új anyagokkal kísérleteznek.Egyértelművé kell tenni, hogy a fehér LED-lámpákat két technológiával állítják elő: vagy három apró, piros, zöld és kék sugarat tartalmazó LED-et egymás mellett helyeznek el, és "álfehér" fényt kapnak; vagy ultraibolya (néha kék) fényt kibocsátó LED-et vesznek fel, és foszforréteggel fedik le, amely ezt a sugárzást fehér fényré alakítja, többé-kevésbé közel a természeteshez.

Az első megközelítés rosszul elterjedt és drága. És mégis - ez nem ugyanaz, mint a valódi fehér. A második LED kevésbé hatékony. És mégis - foszforja egy összetett kompozitot tartalmaz, amely többek között ittriumot és cériumot tartalmaz. Ez az egyik oka a fehér LED-ek világításának magas költségeinek.

A közelmúltban azonban a Duke fizikusai felfedezték, hogy az ultrafinom cink-oxid-por (a babaporok egyik alkotóeleme) a megfelelő arányú kén hozzáadásával, feltéve, hogy a nanoszerkezet helyesen van kialakítva, hatékonyan átalakítja az ultraibolya nagyon erős és tiszta fehér fénnyé. Ebben az esetben a fehér komponens 1000-szer fényesebbnek bizonyult, mint a kimeneti sugárzás ultraibolya.

ma

Kim és Schubert azt írják, hogy a LED-ek forgalmazásának sokkal tovább kell mennie, mint az egyszerű otthoni lámpákon. A szilárdtest kibocsátók képesek megváltoztatni a körülvevő technogén környezetet. Valójában különféle LED-ekben nagy pontossággal lehet szabályozni a spektrumot, a fénysugár divergenciájának, polarizációjának és a sugárzás oszcillációjának paramétereit. Általában szinte mindent.

A LED-ek segítségével számos betegség kezelhető és érdekes tudományos kísérleteket végezhet, stimulálhatja a növények növekedését olyan körülmények között, amelyek nem jellemzőek számukra, és interaktív, biztonságos utakat hozhat létre.

És ez azt jelenti, hogy a LED-ek segítségével számos betegség kezelhető és érdekes tudományos kísérleteket végezhet, stimulálhatja a növények növekedését olyan körülmények között, amelyek nem jellemzőek számukra, és interaktív, biztonságos utat hozhat létre, és így tovább. A beállítások ilyen rugalmasságával - minden út nyitva van. A tudósok együttesen „intelligens világításnak” nevezték, és hogy a szép szavak ne legyenek ellentmondásban az üzleti élettel, a Rensselaer Intézet a bostoni és az új-mexikói egyetemekkel együtt létrehozott egy kutatóközpontot - az Intelligens világítás kutatási központját.

A Nemzeti Tudományos Alapítvány már 18,5 millió dollárt különített el a partnerek számára a következő öt évre a LED-álmodozás megvalósításához. Ezért a Rensselaer professzorok „oódja a LED-eknek” a központ jövőbeli győzelmeinek bejelentésére tekinthetők. Mivel ezzel a témával nemcsak a fent említett egyetemeken és intézetekben foglalkoznak, a közelgő „paradigmaváltás” rendezett kérdésnek tekinthető. Egy másik kérdés, hogy 10 évig tart, vagy még néhány