Superbright LEDs - den teknologiske revolution inden for elektrisk belysning

Mange ved det moderne LED'er mere effektive end glødelamper, og nogle modeller argumenterer muligvis med lysstofrør. Men sjældent tænker nogen over, hvilke ændringer disse teknologier lover os.

Lovet paradis

Næsten to billioner dollars - så mange nye LED'er sparer jordplanter i de næste 10 år, forudsat at de er vidt implementeret. I energienheder udtrykkes besparelserne i 18,3 terawattimer. Reduktion af CO2-emissioner i løbet af dette "LED" årti vil være 11 gigaton, og olieforbruget falder med næsten en milliard tønder. Og 280 gennemsnitlige kraftværker kan lukkes.

Ja, professorer Jung Kyu Kim og Fred Schubert fra Rensselaer Polytechnic Institute henvendte sig til prognosen for fremtidens lyssystemer i fast tilstand. De forsøgte at gå ud over omfanget af at spare på elektricitet "til et hus" og forestille sig, hvordan vores verden vil være, hvor lysdioder vil blive meget mere udbredt, end der er nu. Og vigtigst af alt, overvejede de hvilke tekniske højder vi skulle forvente af de samme lysdioder i de kommende år.

For nylig har de brede masser som svar på "grønne trylleformularer" skyndt sig at købe kompakte lysstofrør. LED'er er stadig i skyggen, hovedsageligt på grund af de for høje omkostninger. Men dette er en midlertidig sag. Men LED's potentielle evne til at omgå de bedste lysstofrør i effektivitet er værd at overveje. LED'er, der fungerer som indikatorer, komponenter til skærme eller enhver form for optoelektroniske enheder, har naturligvis praktisk talt ingen indflydelse på energibalancen i verden. Men belysning baseret på dette princip kan bogstaveligt ændre det.

Revolution kommer

Ifølge prognosen fra Kim og Schubert vil vi i de kommende år være vidne til en reel revolution på dette område. I deres papir, der er offentliggjort i tidsskriftet Optics Express, skriver Jung og Fred om ”erstatningsparadigmet” (det vil sige den samlede udskiftning af glødepærer med LED), som også kan fortolkes som en paradigmerstatning. Faktum er, at når de når en kritisk masse af udvikling inden for LED'er, vil de "eksplodere" ikke kun i en kvantitativ, men på en kvalitativ måde, livsændring.

Hvordan reducerer du, for eksempel, elforbruget til belysning af huse, lejligheder og gader med 13-17 gange? Du kan bestemt forestille dig, hvordan byer og byer erhverver vindmøller og solcellepaneler og siger til de centraliserede elektriske netværk "Farvel!". Uden en kraftig stigning i effektiviteten af ​​lyssystemer er der intet at tænke på sådan uafhængighed - det vil være for dyrt.

Rensselaer-forskere nævner belysningens effektivitet: gode glødelamper - 16 lumen pr. watt, kompakte lysstofrør - 64 (dvs. forskellen er fire gange så lang), lange lysrør - 80. Vi vil tilføje, at effektiviteten af ​​moderne masseproducerede LED'er designet specielt til belysning er et sted derefter i området mellem kompakte og "lange" lysstofrør. I mellemtiden bestemte forskere den teoretiske grænse for LED'er som 320 lumen pr. Watt og en realistisk opnåelig parameter for de kommende år - 213! (I alle tilfælde betragtes de såkaldte ægte hvide LED'er, der er nødvendige til belysning i hjemmet, da farverne er endnu mere effektive).

Babypulver sparer

Sidste måned annoncerede det amerikanske firma Cree, en af ​​lederne i branchen, oprettelsen af ​​en hvid prototype med en effektivitet på 161 lumen pr. Watt, hvilket er ti gange højere end den gennemsnitlige glødelampe! I mellemtiden har serielle "belysning" -klasser af forskellige virksomheder allerede overskredet tærsklen på 100 lumen pr. Watt.

Skønhed, men hvornår vil de sænke priserne? Her må jeg sige, at der i "LED-videnskaben" i de senere år er sket en masse interessante ting. Forskere eksperimenterer med nye materialer.Det skal præciseres, at hvide LED-lamper er fremstillet ved hjælp af to teknologier: enten sætter de tre bittesmå LED'er med røde, grønne og blå stråler ved siden af ​​hinanden og modtager "pseudo-hvidt" lys; eller de tager en LED, der udsender en ultraviolet (undertiden blå) flux, og dækker den med et lag fosfor, der omdanner denne stråling til hvidt lys, mere eller mindre tæt på det naturlige.

Den første tilgang er dårligt fordelt og dyr. Og stadig - dette er ikke det samme som ægte hvid. Den anden LED er mindre effektiv. Og også - dens fosfor indeholder en kompleks komposit, der indeholder blandt andet yttrium og cerium. Dette er en af ​​grundene til de høje omkostninger ved belysning af hvide LED'er.

Men for nylig opdagede fysikere fra Duke, at et ultrafint pulver af zinkoxid (en komponent af babypulver) med tilsætning af svovl i den rigtige andel, forudsat at nanostrukturen er dannet korrekt, effektivt kan omdanne ultraviolet til meget lyst og klart hvidt lys. I dette tilfælde viste det sig, at den hvide komponent var 1000 gange lysere end ultraviolet i udstrålingen.

i dag

Kim og Schubert skriver, at distributionen af ​​LED'er skulle gå meget længere end enkle huslamper. Emissioner i fast tilstand er i stand til at ændre det teknogene miljø omkring os. I forskellige lysdioder er det faktisk muligt at kontrollere spektret med høj nøjagtighed, parametrene for lysstrålens divergens, dens polarisering og strålingsoscillationer i tid. Generelt næsten alt.

Ved hjælp af lysdioder er det muligt at behandle en række sygdomme og udføre interessante videnskabelige eksperimenter, stimulere plantevækst under forhold, der ikke er typiske for dem, og skabe interaktive sikre veje.

Og det betyder, at det ved hjælp af lysdioder er muligt at behandle en række sygdomme og udføre interessante videnskabelige eksperimenter, stimulere plantevækst under forhold, der ikke er typiske for dem og skabe interaktive sikre veje, og så videre. Med en sådan fleksibilitet af indstillinger - er alle stier åbne. Sammen kaldte forskere det "smart belysning", og så smukke ord ikke modsiger forretningen, oprettede Rensselaer Institute sammen med universiteterne i Boston og New Mexico et forskningscenter - Smart Lighting Research Center.

National Science Foundation har allerede afsat $ 18,5 millioner til partnere i de næste fem år til at implementere LED-dagdrømning. Derfor kan "ode til lysdioderne" for Rensselaer-professorer betragtes som en meddelelse om fremtidige sejre i centrum. Og da dette emne ikke kun behandles på de universiteter og institutter, der er nævnt ovenfor, kan det kommende “paradigmeskifte” betragtes som et afgjort problem. Om det vil tage 10 år, eller nogle få mere, er et andet spørgsmål.

Comments

[#1 Alex]

Sidste måned er forståelig.

kun udgivelsesdatoen for artiklen er uklar, og hvornår var denne "sidste måned", hvor de 161 lumen / watt LED'er blev annonceret