Superbright LED-er - den teknologiske revolusjonen innen elektrisk belysning

Mange vet det moderne lysdioder mer effektive enn glødelamper, og noen modeller kan krangle med lysrør. Men sjelden tenker noen på hvilke endringer disse teknologiene lover oss.

Lovet paradis

Nesten to billioner dollar - så mange nye LED-er vil spare jordplanter i løpet av de neste ti årene, forutsatt at de er implementert i utstrakt grad. I energienheter vil besparelsen komme til uttrykk i 18,3 terawattimer. Å redusere CO2-utslippene i løpet av dette "LED" tiåret vil være 11 gigaton, og oljeforbruket vil falle med nesten en milliard fat. Og 280 gjennomsnittlige kraftverk kan stenges.

Ja, professorene Jung Kyu Kim og Fred Schubert fra Rensselaer Polytechnic Institute henvendte seg til prognosen for fremtidens lyssystemer i fast tilstand. De prøvde å gå utover omfanget av å spare strøm "for ett hus" og forestille seg hvordan verden vår vil se ut, der lysdioder vil bli mye mer utbredt enn det er nå. Og viktigst av alt, vurderte de hvilke tekniske høyder vi kan forvente av de samme lysdiodene de kommende årene.

Nylig har de brede massene, som svar på "grønne staver," hastet med å kjøpe kompakte lysrør. LED-er er fortsatt i skyggen, hovedsakelig på grunn av de for høye kostnadene. Men dette er en midlertidig sak. Men den potensielle evnen til LED-er til å omgå de beste lysstoffrørene i effektivitet er verdt å vurdere. Selvfølgelig har lysdioder som fungerer som indikatorer, komponenter til skjermer eller noen form for optoelektroniske enheter praktisk talt ingen effekt på energibalansen i verden. Men belysning basert på dette prinsippet kan bokstavelig talt endre det.

Revolution kommer

I følge prognosen til Kim og Schubert vil vi i de kommende årene være vitne til en reell revolusjon på dette området. I sin artikkel publisert i tidsskriftet Optics Express, skriver Jung og Fred om "erstatningsparadigmet" (det vil si den totale erstatningen av glødepærer med LED), som også kan tolkes som en paradigmerstatning. Faktum er det når de når en kritisk masse av utvikling innen LED, vil de "eksplodere" ikke bare på en kvantitativ, men på en kvalitativ måte, endring i livet.

Hvordan kan du, for eksempel, redusere strømforbruket for belysning av hus, leiligheter og gater med 13-17 ganger? Du kan absolutt forestille deg hvordan byer og tettsteder anskaffer vindmøller og solcellepaneler og sier til de sentraliserte elektriske nettverkene "Farvel!". Uten en sterk økning i effektiviteten til lyssystemer er det ingenting å tenke på slik uavhengighet - det vil være for dyrt.

Rensselaer forskere siterer effektiviteten av belysning: gode glødelamper - 16 lumen per watt, kompakte lysstoffrør - 64 (det vil si forskjellen er fire ganger så lang), lange lysrør - 80. Vi vil legge til at effektiviteten til moderne masseproduserte LED-er designet spesielt for belysning er et sted deretter i området mellom kompakte og "lange" lysrør. I mellomtiden bestemte forskere den teoretiske grensen for lysdioder som 320 lumen per watt, og en realistisk oppnåelig parameter for de kommende årene - 213! (I alle tilfeller vurderes de såkalte ekte hvite LED-er som er nødvendige for belysning i hjemmet, siden fargene er enda mer effektive).

Babypulver sparer

Forrige måned kunngjorde Cree, en av lederne i bransjen, opprettelsen av en hvit LED-prototype med en effektivitet på 161 lumen per watt, som er ti ganger høyere enn den gjennomsnittlige glødelampen! I mellomtiden har serielle LED-belysningsklasser fra forskjellige selskaper allerede krysset terskelen til 100 lumen per watt.

Skjønnhet, men når vil de kutte prisene? Her må jeg si at i "LED-vitenskapen" de siste årene har det skjedd mye interessant. Forskere eksperimenterer med nye materialer.Det bør avklares at hvite LED-lys er laget i henhold til to teknologier: enten legger de tre bittesmå LED-er med røde, grønne og blå stråler side om side, og mottar "pseudovitt" lys; eller de tar en LED som avgir en ultrafiolett (noen ganger blå) fluks, og dekker den med et lag av en fosfor som konverterer denne strålingen til hvitt lys, mer eller mindre nær naturlig.

Den første tilnærmingen er dårlig fordelt og dyr. Og fortsatt - dette er ikke det samme som ekte hvitt. Den andre LED-en er mindre effektiv. Og likevel - fosforet inneholder en sammensatt kompositt som inneholder blant annet yttrium og cerium. Dette er en av grunnene til de høye kostnadene ved å tenne hvite LED-er.

Men nylig oppdaget fysikere fra Duke at ultrafint sinkoksydpulver (en komponent av babypulver) med tilsetning av svovel i riktig andel, forutsatt at nanostrukturen er dannet riktig, effektivt kan transformere ultrafiolett til veldig sterkt og klart hvitt lys. I dette tilfellet viste det seg at den hvite komponenten var 1000 ganger lysere enn ultrafiolett i utgangsstrålingen.

i dag

Kim og Schubert skriver at distribusjonen av LED-er bør gå mye lenger enn enkle huslamper. Utsendere i fast tilstand er i stand til å endre det teknogene miljøet som omgir oss. I forskjellige lysdioder er det faktisk mulig å kontrollere spekteret med høy nøyaktighet, parametrene for lysstrålens divergens, dens polarisering og strålingssvingninger i tid. Generelt sett nesten alt.

Ved hjelp av lysdioder er det mulig å behandle en rekke sykdommer og gjennomføre interessante vitenskapelige eksperimenter, stimulere plantevekst under forhold som er atypiske for dem, og lage interaktive trygge veier.

Og dette betyr at det ved hjelp av lysdioder er mulig å behandle en rekke sykdommer og utføre interessante vitenskapelige eksperimenter, anspore plantevekst under forhold som ikke er typiske for dem, og lage interaktive trygge veier, og så videre. Med en slik fleksibilitet av innstillinger - alle stier er åpne. Sammen kalte forskere det for "smart belysning", og så vakre ord motsier ikke saken, Rensselaer Institute, sammen med universitetene i Boston og New Mexico, opprettet et forskningssenter - Smart Lighting Research Center.

National Science Foundation har allerede bevilget 18,5 millioner dollar til partnere for de neste fem årene for å implementere LED-dagdrømming. Derfor kan "ode til lysdioder" av Rensselaer-professorer betraktes som en kunngjøring om fremtidige seire i sentrum. Og siden dette emnet ikke bare blir behandlet ved universitetene og instituttene nevnt ovenfor, kan det kommende “paradigmeskiftet” betraktes som et avgjort spørsmål. Om det vil ta 10 år, eller noen få til, er et annet spørsmål.

Comments

[#1 Alex]

Forrige måned er forståelig.

bare utgivelsesdatoen for artikkelen er uklar, og når var denne "forrige måned" da lysdiodene på 161 lumen / watt ble kunngjort