Superbright LEDit - tekninen vallankumous sähkövalaistuksessa

Monet ihmiset tietävät sen modernit ledit tehokkaampia kuin hehkulamput, ja jotkut mallit saattavat kiistellä loistelamppujen kanssa. Mutta harvoin kukaan ajattelee, mitä muutoksia nämä tekniikat lupaavat meille.

Luvattu paratiisi

Lähes kaksi biljoonaa dollaria - niin monet uudet ledit säästävät maanviljelijöitä seuraavan 10 vuoden aikana, jos ne otetaan käyttöön laajasti. Energiayksiköissä säästöt ilmaistaan ​​18,3 terawattituntina. Hiilidioksidipäästöjen vähentäminen tällä ”LED” -kymmenellä on 11 gigatonnia, ja öljyn kulutus laskee lähes miljardilla tynnyrillä. Ja 280 keskimääräistä voimalaitosta voidaan sulkea.

Kyllä, professorit Jung Kyu Kim ja Fred Schubert Rensselaer-ammattikorkeakoulusta lähestyivät ennustetta solid-state-valaistusjärjestelmien tulevaisuudelle. He yrittivät mennä "yhden talon" sähkön säästön ulkopuolelle ja kuvitella, millainen maailmamme tulee olemaan, jossa LEDit leviävät paljon laajemmalle kuin nyt. Ja mikä tärkeintä, he pitivät mitä teknisiä korkeuksia meidän pitäisi odottaa samoista LED-valoista tulevina vuosina.

Äskettäin laajat massat ovat vastauksena "vihreisiin loitsuihin" kiirehtineet ostaa pienikokoisia loistelamppuja. LEDit ovat edelleen varjossa lähinnä liian korkeiden kustannusten vuoksi. Mutta tämä on väliaikainen asia. Mutta ledien potentiaalista kykyä kiertää merkittävästi parhaita loistelamppuja tehokkuudessa on harkittava. Tietysti LEDillä, jotka toimivat osoittimina, näytön komponenteina tai minkä tahansa tyyppisillä optoelektroniikkalaitteilla, ei ole käytännössä mitään vaikutusta maailman energiatasapainoon. Mutta tähän periaatteeseen perustuva valaistus voi kirjaimellisesti muuttaa sitä.

Vallankumous on tulossa

Kim ja Schubertin ennusteiden mukaan olemme tulevina vuosina todistamassa todellista vallankumousta tällä alueella. Optics Express -lehdessä julkaistussa julkaisussa Jung ja Fred kirjoittavat "korvaavasta paradigmasta" (ts. Hehkulamppujen korvaamisesta kokonaan LEDillä), jota voidaan tulkita myös paradigman korvaamiseksi. Tosiasia on, että Saavuttuaan kriittiseen massaan LEDien alalla, ne "räjähtää" paitsi määrällisellä, myös laadullisella tavalla, elämän muutoksessa.

Kuinka vähentää esimerkiksi talojen, huoneistojen ja kadujen valaistumisen sähkönkulutusta 13-17 kertaa? Voit varmasti kuvitella, kuinka kaupungit hankkivat tuulimyllyjä ja aurinkopaneeleja ja sanoa keskitettyihin sähköverkkoihin ”Farewell!”. Ilman valaistusjärjestelmien tehokkuuden voimakasta lisäämistä ei ole mitään ajateltavaa tällaisesta riippumattomuudesta - se tulee olemaan liian kallista.

Rensselaer-tutkijat mainitsevat valaistuksen tehokkuuden: hyvät hehkulamput - 16 lumenia per wattia, pienikokoiset loisteputket - 64 (ts. ero on neljä kertaa pidempi), pitkät loisteputket - 80. Lisäämme, että erityisesti valaistukseen suunniteltujen nykyaikaisten massatuotannon ledien tehokkuus on jossain sitten pienikokoisten ja "pitkien" loistelamppujen välisellä alueella. Samaan aikaan tutkijat määrittivät LEDien teoreettisen raja-arvon 320 lumenia / watt ja realistinen saavutettavissa oleva parametri tuleviksi vuosiksi - 213! (Kaikissa tapauksissa harkitaan kodin valaistukseen tarvittavia ns. Todellisia valkoisia LED-valoja, koska värivalot ovat vieläkin tehokkaampia).

Vauvajauhe säästää

Viime kuussa amerikkalainen Cree, yksi alan johtavista yrityksistä, ilmoitti luomasta valkoisen LED-prototyypin, jonka hyötysuhde on 161 lumenia / wattia, joka on kymmenen kertaa suurempi kuin keskimääräinen hehkulamppu! Samaan aikaan eri yritysten sarjavalaisimet "valaistus" -luokan LEDit ovat jo ylittäneet 100 lumenin kynnysarvoa wattia kohti.

Kauneus, mutta milloin ne alentavat hintoja? Tässä on sanottava, että "LED-tieteessä" on viime vuosina tapahtunut paljon mielenkiintoista. Tutkijat kokeilevat uusia materiaaleja.Olisi selvennettävä, että valkoiset LED-valot valmistetaan kahdella tekniikalla: joko ne laittavat kolme pientä LED-valoa punaisella, vihreällä ja sinisellä säteellä vierekkäin ja saavat "pseudovalkoisen" valon; tai he ottavat ultraviolettivaloa (joskus sinistä) säteilevän LEDin, ja peittävät sen fosforikerroksella, joka muuntaa tämän säteilyn valkoiseksi, enemmän tai vähemmän lähellä luonnollista valoa.

Ensimmäinen lähestymistapa on huonosti levitetty ja kallis. Ja silti - tämä ei ole sama kuin todellinen valkoinen. Toinen LED ei ole yhtä tehokas. Ja silti - sen fosfori sisältää monimutkaisen komposiitin, joka sisältää muun muassa yttriumia ja ceriumia. Tämä on yksi syy valkoisten LED-valaistusten korkeisiin kustannuksiin.

Mutta äskettäin Duken fyysikot havaitsivat, että sinkkioksidin (vauvajauheiden komponentti) ultrahieno jauhe, johon on lisätty rikkiä oikeassa suhteessa, mikäli nanorakenne on muodostettu oikein, voi muuttaa ultravioletti tehokkaasti erittäin kirkkaaseen ja kirkkaaseen valkoiseen valoon. Tässä tapauksessa valkoinen komponentti osoittautui tuhat kertaa kirkkaammaksi kuin ulostulosäteilyn ultravioletti.

tänään

Kim ja Schubert kirjoittavat, että LEDien jakelun tulisi mennä paljon pidemmälle kuin yksinkertaiset kodin valaisimet. Kiinteät päästöt voivat muuttaa meitä ympäröivää teknogeenistä ympäristöä. Itse asiassa erilaisissa LED: issä on mahdollista ohjata spektriä suurella tarkkuudella, valonsäteen divergenssin, sen polarisaation ja säteilyvaihtelujen parametrit ajoissa. Yleensä melkein kaikki.

LEDien avulla on mahdollista hoitaa useita sairauksia ja suorittaa mielenkiintoisia tieteellisiä kokeita, stimuloida kasvien kasvua heille epätyypillisissä olosuhteissa ja luoda vuorovaikutteisia turvallisia teitä.

Ja tämä tarkoittaa, että LED-valojen avulla on mahdollista hoitaa useita sairauksia ja suorittaa mielenkiintoisia tieteellisiä kokeita, stimuloida kasvien kasvua heille tyypillisissä olosuhteissa ja luoda vuorovaikutteisia turvallisia teitä jne. Asetusten sellaisella joustavuudella - kaikki polut ovat avoinna. Yhdessä tutkijat kutsuivat sitä "älykkääksi valaistukseksi", ja niin että kauniit sanat eivät ole ristiriidassa liiketoiminnan kanssa, Rensselaer-instituutti yhdessä Bostonin ja New Mexico -yliopistojen kanssa perustivat tutkimuskeskuksen - Smart Lighting Research Center.

Kansallinen tiedesäätiö on jo myöntänyt 18,5 miljoonaa dollaria kumppaneille seuraavalle viidelle vuodelle LED-unelmoinnin toteuttamiseksi. Siksi Rensselaer-professorien "odi LEDille" voidaan pitää ilmoituksena keskuksen tulevista voitoista. Ja koska tätä aihetta ei käsitellä pelkästään edellä mainituissa yliopistoissa ja instituuteissa, tulevaa ”paradigmamuutosta” voidaan pitää ratkaisuna. Toinen kysymys onko se 10 vuotta vai vielä muutama.