Vrhunske LED diode - tehnološka revolucija električne rasvjete

Mnogi ljudi to znaju moderne LED učinkovitije od žarulja sa žarnom niti, a neki se modeli mogu svađati s fluorescentnim žaruljama. Ali rijetko tko razmišlja o promjenama koje nam ove tehnologije obećavaju.

Obećani raj

Gotovo dva trilijuna dolara - toliko će novih LED-ova uštedjeti zemljake u sljedećih 10 godina, pod uvjetom da se široko primjenjuju. U energetskim jedinicama ušteda će biti izražena u 18,3 teravatnih sati. Smanjenje emisije CO2 tijekom ovog „LED“ desetljeća iznosit će 11 gigatona, a potrošnja nafte smanjit će se za gotovo milijardu barela. I 280 prosječnih elektrana može se zatvoriti.

Da, profesori Jung Kyu Kim i Fred Schubert s Politehničkog instituta Rensselaer pristupili su prognozi budućnosti čvrstih sustava rasvjete. Pokušali su prijeći opseg uštede električne energije "za jednu kuću" i zamislili kakav će biti naš svijet, u kojem će LED-ovi dobiti mnogo širi rast nego što je to sada slučaj. I što je najvažnije, smatrali su kakve bismo tehničke visine trebali očekivati ​​od istih LED-ova u narednim godinama.

Nedavno su široke mase, kao odgovor na „zelene čarolije“, požurile kupiti kompaktne fluorescentne svjetiljke. LED su još uvijek u hladu, uglavnom zbog previsokih troškova. Ali to je privremena stvar. Ali potencijalna sposobnost LED dioda da značajno zaobiđu najbolje fluorescentne svjetiljke po učinkovitosti vrijedi razmotriti. Naravno, LED diode koje djeluju kao pokazatelji, komponente zaslona ili bilo koje vrste optoelektroničkih uređaja praktički nemaju utjecaja na energetsku ravnotežu u svijetu. Ali osvjetljenje na ovom principu može ga doslovno promijeniti.

Revolucija dolazi

Prema prognozi Kima i Schuberta, u narednim ćemo godinama biti pravi revolucija na ovom području. U svom radu objavljenom u časopisu Optics Express Jung i Fred pišu o "zamjenskoj paradigmi" (to jest potpunoj zamjeni žarulja sa žarnom niti LED), što se također može tumačiti kao zamjena paradigme. Činjenica je da dostignući neku kritičnu masu razvoja na području LED dioda, one će "eksplodirati" ne samo u kvantitativnoj, već i na kvalitativni način, u životu.

Kako, kažete, smanjite potrošnju električne energije za osvjetljenje kuća, stanova i ulica 13-17 puta? Svakako možete zamisliti kako gradovi i gradovi nabavljaju vjetrenjače i solarne panele i recite centraliziranim električnim mrežama "Zbogom!". Bez snažnog povećanja učinkovitosti sustava rasvjete, nema što razmišljati o takvoj neovisnosti - bit će preskupo.

Znanstvenici tvrtke Rensselaer navode učinkovitost rasvjete: dobre svjetiljke sa žarnom niti - 16 lumena po vati, kompaktne fluorescentne - 64 (to jest, razlika je četiri puta veća), duge fluorescentne cijevi - 80. Dodajmo da je učinkovitost modernih LED maski proizvedenih posebno za osvjetljenje zatim u području između kompaktnih i "dugačkih" fluorescentnih svjetiljki. U međuvremenu, znanstvenici su odredili teorijsku granicu za LED kao 320 lumena po vatu, a realno ostvariv parametar za naredne godine - 213! (U svim se slučajevima uzimaju u obzir tzv. Stvarne bijele LED diode neophodne za osvjetljenje kuće, jer su one u boji još učinkovitije).

Dječji puder štedi

Prošlog mjeseca američka tvrtka Cree, jedna od vodećih u industriji, najavila je stvaranje prototipa bijelog LED-a s učinkovitošću od 161 lumena po vatu, što je deset puta više od prosječne žarulje sa žarnom niti! U međuvremenu, serijske LED klase "rasvjete" iz različitih tvrtki već su prešle prag od 100 lumena po vatu.

Ljepota, ali kada će smanjiti cijene? Ovdje moram reći da se u "nauci o LED" posljednjih godina događalo puno zanimljivih stvari. Znanstvenici eksperimentiraju s novim materijalima.Treba pojasniti da se bijele LED svjetiljke izrađuju pomoću dvije tehnologije: ili stavljaju tri sićušne LED diode s crvenim, zelenim i plavim zracima jedna pored druge, primajući "pseudo-bijelu" svjetlost; ili uzimaju LED koji emitira ultraljubičasti (ponekad plavi) tok i prekrivaju ga slojem fosfora koji ovo zračenje pretvara u bijelu svjetlost, manje ili više blizu prirodnoj.

Prvi je pristup slabo distribuiran i skup. I još uvijek - ovo nije isto što i prava bijela. Drugi LED je manje učinkovit. Pa ipak - njegov fosfor sadrži složen kompozit koji sadrži, između ostalog, itrij i cerij. To je jedan od razloga visokih troškova osvjetljenja bijelih LED dioda.

No nedavno su fizičari iz Dukea otkrili da ultrafini prah cinkovog oksida (komponenta dječjeg praška) s dodatkom sumpora u pravom omjeru, pod uvjetom da je nanostruktura pravilno oblikovana, može učinkovito transformirati ultraljubičasto svjetlo u vrlo svijetlu i jasnu bijelu svjetlost. U ovom se slučaju pokazalo da je bijela komponenta 1000 puta svjetlija od ultraljubičastog u izlaznom zračenju.

danas

Kim i Schubert pišu da bi raspodjela LED dioda trebala ići mnogo dalje od jednostavnih kućnih svjetiljki. Solid-emmiteri su u stanju promijeniti tehnogeno okruženje koje nas okružuje. Doista, u raznim LED-ima moguće je kontrolirati spektar s velikom točnošću, parametrima divergencije svjetlosnog snopa, njegove polarizacije i oscilacija zračenja u vremenu. Općenito, gotovo sve.

Uz pomoć LED-ova, moguće je liječiti niz bolesti i provoditi zanimljive znanstvene eksperimente, potaknuti rast biljaka u uvjetima koji nisu tipični za njih i stvoriti interaktivne sigurne ceste.

A to znači da je uz pomoć LED-ova moguće liječiti niz bolesti i provoditi zanimljive znanstvene eksperimente, potaknuti rast biljaka u uvjetima koji nisu tipični za njih i stvoriti interaktivne sigurne ceste i tako dalje. S takvom fleksibilnošću postavki - svi su putovi otvoreni. Znanstvenici su ih zajedno nazvali "pametna rasvjeta", a kako lijepe riječi ne proturječe poslovanju, Rensselaer Institut, zajedno sa sveučilištima Boston i New Mexico, stvorio je istraživački centar - Smart Lighting Research Center.

Nacionalna zaklada za znanost već je izdvojila 18,5 milijuna dolara partnerima u sljedećih pet godina za provedbu LED sanjarenja. Stoga se „ode pred LED“ profesora iz Rensselaera može smatrati najavom budućih pobjeda centra. Budući da se ovom temom ne bavi samo na spomenutim sveučilištima i institutima, nadolazeća promjena paradigme može se smatrati utvrđenim problemom. Hoće li proći 10 godina, ili još nekoliko, drugo je pitanje.