Superbright LED - technologická revoluce v elektrickém osvětlení

Mnoho lidí to ví moderní LED účinnější než zářivky a některé modely se mohou hádat s zářivkami. Ale málokdy přemýšlí o tom, jaké změny nám tyto technologie slibují.

Zaslíbený ráj

Téměř dva biliony dolarů - tolik nových LED diod ušetří pozemšťanům v příštích 10 letech, pokud budou široce implementovány. V energetických jednotkách budou úspory vyjádřeny v 18,3 terawatthodin. Snížení emisí CO2 v této dekádě LED bude 11 gigatonů a spotřeba oleje klesne o téměř miliardu barelů. A 280 průměrných elektráren lze uzavřít.

Ano, profesoři Jung Kyu Kim a Fred Schubert z Polytechnického institutu Rensselaer se přiblížili k prognóze budoucnosti systémů polovodičového osvětlení. Pokusili se překročit rámec úspory elektřiny „pro jeden dům“ a představit si, jaký bude náš svět, ve kterém se LED diody rozšíří mnohem více, než je tomu nyní. A co je nejdůležitější, uvažovali jaké technické výšky bychom měli očekávat od stejných LED v nadcházejících letech.

Nedávno se široké masy v reakci na „zelená kouzla“ spěchaly ke koupi kompaktních zářivek. LED diody jsou stále ve stínu, hlavně kvůli příliš vysoké ceně. Ale to je dočasná záležitost. Za potenciální schopnost LED diod výrazně obejít nejlepší zářivky v účinnosti však stojí za zvážení. Samozřejmě LED diody, které fungují jako indikátory, komponenty displejů nebo jakýkoli druh optoelektronických zařízení, nemají prakticky žádný vliv na energetickou rovnováhu ve světě. Osvětlení založené na tomto principu ho však může doslova změnit.

Revoluce se blíží

Podle prognózy Kim a Schuberta budeme v následujících letech v této oblasti svědky skutečné revoluce. Ve svém příspěvku publikovaném v časopise Optics Express, Jung a Fred píšou o „náhradním paradigmatu“ (tj. O úplném nahrazení žárovek za LED), což lze také interpretovat jako nahrazení paradigmatu. Faktem je, že po dosažení určitého kritického množství vývoje v oblasti LED budou „explodovat“ nejen kvantitativním, ale kvalitativním způsobem, změnou života.

Jak řeknete, že snížíte spotřebu elektřiny pro osvětlení domů, bytů a ulic 13-17krát? Určitě si dokážete představit, jak města získávají větrné mlýny a solární panely a říkají centralizovaným elektrickým sítím „Sbohem!“. Bez výrazného zvýšení účinnosti osvětlovacích systémů není o této nezávislosti nic přemýšlet - bude to příliš drahé.

Rensselaer vědci citují účinnost osvětlení: dobré žárovky - 16 lumenů na watt, kompaktní zářivky - 64 (tj. rozdíl je čtyřikrát větší), dlouhé zářivky - 80. Dodáme, že účinnost moderních sériově vyráběných LED určených speciálně pro osvětlení je někde pak v oblasti mezi kompaktními a „dlouhými“ zářivkami. Mezitím vědci stanovili teoretický limit pro LED diody na 320 lumenů na watt a realistický dosažitelný parametr pro nadcházející roky - 213! (Ve všech případech se berou v úvahu tzv. Skutečné bílé LED diody potřebné pro osvětlení domácnosti, protože barevné jsou ještě účinnější).

Dětský prášek šetří

Americká společnost Cree minulý měsíc oznámila vytvoření prototypu bílé LED s účinností 161 lumenů na watt, která je desetkrát vyšší než průměrná žárovka! Mezitím sériové LED diody „osvětlení“ od různých společností již překročily práh 100 lumenů na watt.

Krása, ale kdy sníží ceny? Zde je třeba říci, že v „LED vědě“ v posledních letech se odehrávalo mnoho zajímavých věcí. Vědci experimentují s novými materiály.Mělo by být vyjasněno, že bílé LED lampy jsou vyráběny pomocí dvou technologií: buď umístí tři malé LED diody s červeným, zeleným a modrým paprskem vedle sebe a obdrží "pseudo-bílé" světlo; nebo vezmou LED emitující ultrafialový (někdy modrý) tok a zakryjí jej vrstvou fosforu, která přeměňuje toto záření na bílé světlo, více či méně blízké přirozenému.

První přístup je špatně distribuovaný a nákladný. A přesto - to není totéž jako skutečná bílá. Druhá LED je méně efektivní. A také - jeho fosfor obsahuje složený kompozit, který obsahuje mimo jiné yttrium a cer. To je jeden z důvodů vysokých nákladů na osvětlení bílých LED.

Nedávno však fyzikové z Duke objevili, že ultrajemný prášek oxidu zinečnatého (složka dětských prášků) s přídavkem síry ve správném poměru, za předpokladu, že je nanostruktura správně vytvořena, může účinně transformovat ultrafialové záření na velmi jasné a jasné bílé světlo. V tomto případě se ukázalo, že bílá složka je ve výstupním záření 1000krát jasnější než ultrafialové záření.

Dnes

Kim a Schubert píšou, že distribuce LED by měla jít mnohem dále než jednoduché domácí lampy. Emise pevných látek jsou schopné změnit technogenní prostředí, které nás obklopuje. Opravdu, v různých LED diodách je možné řídit spektrum s vysokou přesností, parametry divergence světelného paprsku, jeho polarizaci a radiační oscilace v čase. Obecně téměř všechno.

Pomocí LED diod je možné léčit řadu nemocí a provádět zajímavé vědecké experimenty, stimulovat růst rostlin v podmínkách, které pro ně nejsou typické, a vytvářet interaktivní bezpečné silnice.

A to znamená, že pomocí LED diod je možné léčit řadu nemocí a provádět zajímavé vědecké experimenty, stimulovat růst rostlin v podmínkách, které pro ně nejsou typické a vytvářet interaktivní bezpečné silnice atd. S takovou flexibilitou nastavení - všechny cesty jsou otevřené. Vědci to společně nazvali „inteligentním osvětlením“, a proto, aby krásná slova nebyla v rozporu s obchodem, vytvořil Rensselaerův institut spolu s univerzitami v Bostonu a Novém Mexiku výzkumné středisko - Centrum inteligentního osvětlení.

Národní vědecká nadace již přidělila partnerům na příštích pět let 18,5 milionu dolarů na implementaci snění LED. Proto lze „ódu k LED“ profesorům Rensselaer považovat za oznámení budoucích vítězství centra. A protože toto téma není řešeno pouze na vysokých školách a institutech uvedených výše, lze nadcházející „posun paradigmatu“ považovat za vyřešenou otázku. Zda to bude trvat 10 let nebo více, je další otázka.