المصابيح Superbright - الثورة التكنولوجية في الإضاءة الكهربائية

كثير من الناس يعرفون ذلك المصابيح الحديثة أكثر فعالية من المصابيح المتوهجة ، وبعض النماذج قد يجادل مع مصابيح الفلورسنت. ولكن نادراً ما يفكر أي شخص في التغييرات التي تعدنا بها هذه التقنيات.

الجنة الموعودة

ما يقرب من تريليوني دولار - الكثير من المصابيح الجديدة ستوفر أبناء الأرض في السنوات العشر القادمة ، شريطة أن يتم تنفيذها على نطاق واسع. في وحدات الطاقة ، سيتم التعبير عن الوفورات في 18.3 تيراوات ساعة. سيكون الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون خلال عقد "LED" هذا هو 11 غيغا طن ، وسوف ينخفض ​​استهلاك النفط بحوالي مليار برميل. ويمكن إغلاق 280 محطة توليد كهرباء متوسطة.

نعم ، قام الأستاذان يونج كيو كيم وفريد ​​شوبرت من معهد رينسيلر للفنون التطبيقية بمعالجة توقعات أنظمة الإضاءة في الحالة الصلبة. لقد حاولوا تجاوز نطاق توفير الكهرباء "لمنزل واحد" وتخيلوا كيف سيكون عالمنا ، حيث ستصبح مصابيح LED أكثر انتشارًا مما هي عليه الآن. والأهم من ذلك ، نظروا ما هي الارتفاعات الفنية التي يجب أن نتوقعها من نفس مصابيح LED في السنوات القادمة.

في الآونة الأخيرة ، اندفعت الجماهير الواسعة ، استجابة لـ "تعاويذ خضراء" ، لشراء مصابيح الفلورسنت المدمجة. المصابيح لا تزال في الظل ، وذلك أساسا بسبب التكلفة العالية المفرطة. لكن هذه مسألة مؤقتة. ولكن القدرة المحتملة للمصابيح LED للتحايل بشكل كبير على أفضل مصابيح الفلورسنت في الكفاءة تستحق الدراسة. بطبيعة الحال ، فإن LEDs التي تعمل كمؤشرات أو مكونات للشاشات أو أي نوع من الأجهزة الإلكترونية البصرية ، ليس لها أي تأثير على توازن الطاقة في العالم. لكن الإضاءة القائمة على هذا المبدأ يمكن أن تغيره حرفيًا.

الثورة قادمة

وفقًا لتوقعات كيم وشوبرت ، سنشهد في السنوات القادمة ثورة حقيقية في هذا المجال. في مقالتهم المنشورة في مجلة Optics Express ، يكتب يونج وفريد ​​عن "نموذج الاستبدال" (أي الاستبدال الكلي للمصابيح المتوهجة بمصابيح LED) ، والتي يمكن تفسيرها أيضًا كبديل للنموذج. الحقيقة هي ذلك عند الوصول إلى كتلة حرجة من التطوير في مجال المصابيح ، سوف "تنفجر" ليس فقط من حيث الكم ، ولكن بطريقة نوعية ، تغيير الحياة.

كيف يمكنك ، على سبيل المثال ، تقليل استهلاك الكهرباء لإضاءة المنازل والشقق والشوارع بنسبة 13-17 مرة؟ بالتأكيد يمكنك أن تتخيل كيف تحصل المدن والبلدات على طواحين هواء وألواح شمسية وتقول لشبكات الكهرباء المركزية "الوداع!". بدون زيادة قوية في كفاءة أنظمة الإضاءة ، لا يوجد شيء للتفكير في هذا الاستقلال - سيكون مكلفًا للغاية.

يستشهد علماء Rensselaer بفعالية الإضاءة: مصابيح ساطعة جيدة - 16 شمعة لكل واط ، مصابيح الفلورسنت المدمجة - 64 (أي ، الفرق أكبر بأربعة أضعاف) ، أنابيب الفلورسنت الطويلة - 80. سنضيف أن كفاءة المصابيح LED الحديثة الإنتاج الضخمة المصممة خصيصًا للإضاءة في مكان ما ثم في المنطقة بين مصابيح الفلورسنت المدمجة و "الطويلة". وفي الوقت نفسه ، حدد العلماء الحد النظري للمصابيح LED بـ 320 شمعة لكل واط ، ومعلمة واقعية قابلة للتحقيق للسنوات القادمة - 213! (في جميع الحالات ، يتم النظر في ما يسمى بمصابيح LED البيضاء الحقيقية اللازمة للإضاءة المنزلية ، نظرًا لأن المصابيح الملونة أكثر فاعلية).

مسحوق الطفل يحفظ

في الشهر الماضي ، أعلنت شركة Cree الأمريكية ، إحدى الشركات الرائدة في هذا المجال ، عن إنشاء نموذج LED أبيض أولي بكفاءة تبلغ 161 شمعة لكل واط ، وهو أعلى بعشرة أضعاف من متوسط ​​المصابيح المتوهجة! وفي الوقت نفسه ، تجاوزت المصابيح LED فئة "الإضاءة" التسلسلية من شركات مختلفة عتبة 100 شمعة لكل واط.

الجمال ، ولكن متى سوف يخفضون الأسعار؟ هنا يجب أن أقول أنه في "علم LED" في السنوات الأخيرة ، حدثت الكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام. يجرّب العلماء مواد جديدة.يجب توضيح أن مصابيح LED البيضاء مصنوعة باستخدام تقنيتين: إما أنها تضع ثلاثة مصابيح LED صغيرة بأشعة حمراء وخضراء وزرقاء جنبًا إلى جنب ، وتتلقى ضوءًا "أبيضًا مزيفًا" ؛ أو يأخذون مؤشر LED ينبعث منه تدفق الأشعة فوق البنفسجية (أحيانًا الأزرق) ، ويغطونه بطبقة من الفسفور الذي يحول هذا الإشعاع إلى ضوء أبيض ، أو أكثر أو أقل قربًا من الطبيعي.

النهج الأول هو توزيع سيئة وباهظة الثمن. وما زال - هذا ليس هو نفسه أبيض حقيقي. الصمام الثاني هو أقل كفاءة. وأيضًا - يحتوي الفوسفور على مركب مركب يحتوي ، من بين أشياء أخرى ، على الإيتريوم والسيريوم. هذا هو أحد الأسباب لارتفاع تكلفة إضاءة المصابيح البيضاء.

ولكن في الآونة الأخيرة ، اكتشف علماء الفيزياء من ديوك أن مسحوق متناهية الصغر من أكسيد الزنك (مكون من مساحيق الأطفال) مع إضافة الكبريت في النسبة الصحيحة ، شريطة أن يتم تكوين البنية النانوية بشكل صحيح ، يمكن أن تحول الأشعة فوق البنفسجية بشكل فعال إلى ضوء أبيض مشرق للغاية. في هذه الحالة ، تبين أن المكون الأبيض أكثر إشراقًا بمقدار 1000 مرة من الأشعة فوق البنفسجية في إشعاع الخرج.

اليوم

كتب كيم وشوبرت أن توزيع المصابيح يجب أن يذهب أبعد من المصابيح المنزلية البسيطة. بواعث الحالة الصلبة قادرة على تغيير البيئة التكنولوجية المحيطة بنا. في الواقع ، في العديد من المصابيح ، يمكن التحكم في الطيف بدقة عالية ، ومعلمات اختلاف شعاع الضوء ، واستقطابه ، وتذبذبات الإشعاع مع مرور الوقت. بشكل عام ، كل شيء تقريبا.

بفضل LEDs ، من الممكن علاج عدد من الأمراض وإجراء تجارب علمية مثيرة ، وحفز نمو النبات في ظروف غير مألوفة لهم ، وإنشاء طرق آمنة تفاعلية.

وهذا يعني أنه بمساعدة LEDs ، من الممكن علاج عدد من الأمراض وإجراء تجارب علمية مثيرة للاهتمام ، وتحفيز نمو النبات في ظروف غير نموذجية لهم وإنشاء طرق آمنة تفاعلية ، وهلم جرا. مع هذه المرونة من الإعدادات - جميع المسارات مفتوحة. أطلق العلماء معًا على ذلك اسم "الإضاءة الذكية" ، وحتى لا تتعارض الكلمات الجميلة مع الأعمال التجارية ، أنشأ معهد Rensselaer مع جامعتي بوسطن ونيو مكسيكو مركزًا للبحوث - مركز أبحاث الإضاءة الذكية.

خصصت المؤسسة الوطنية للعلوم بالفعل 18.5 مليون دولار للشركاء على مدار السنوات الخمس القادمة لتنفيذ أحلام اليقظة LED. لذلك ، يمكن اعتبار "قصيدة المصابيح" لأساتذة Rensselaer إعلانًا عن الانتصارات المستقبلية للمركز. ونظرًا لأن هذا الموضوع لا يتم تناوله فقط في الجامعات والمعاهد المذكورة أعلاه ، يمكن اعتبار "تحول النموذج" القادم مسألة يتم حلها. ما إذا كان سيستغرق 10 سنوات أو أكثر ، هو سؤال آخر.

Comments

[#1 اليكس]

الشهر الماضي - وهذا أمر مفهوم.

تاريخ نشر المقال فقط غير واضح ومتى كان هذا "الشهر الماضي" عندما تم الإعلان عن مصابيح LED التي تبلغ 161 شمعة / واط