LEDs Superbright - a revolução tecnológica na iluminação elétrica

Muitas pessoas sabem que LEDs modernos mais eficaz que as lâmpadas incandescentes, e alguns modelos podem argumentar com lâmpadas fluorescentes. Mas raramente alguém pensa nas mudanças que essas tecnologias nos prometem.

Paraíso prometido

Quase dois trilhões de dólares - tantos novos LEDs economizarão terráqueos nos próximos 10 anos, desde que sejam amplamente implementados. Em unidades de energia, a economia será expressa em 18,3 terawatt-hora. A redução das emissões de CO2 ao longo desta década "LED" será de 11 gigatoneladas e o consumo de petróleo cairá quase um bilhão de barris. E 280 usinas de energia médias podem ser fechadas.

Sim, os professores Jung Kyu Kim e Fred Schubert, do Instituto Politécnico Rensselaer, abordaram a previsão do futuro dos sistemas de iluminação de estado sólido. Eles tentaram ir além do escopo de economizar eletricidade "para uma casa" e imaginar como será o nosso mundo, no qual os LEDs ficarão muito mais difundidos do que atualmente. E o mais importante, eles consideraram quais alturas técnicas devemos esperar dos mesmos LEDs nos próximos anos.

Recentemente, as grandes massas, em resposta a "feitiços verdes", correram para comprar lâmpadas fluorescentes compactas. Os LEDs ainda estão na sombra, principalmente por causa do custo excessivamente alto. Mas isso é um assunto temporário. Mas vale a pena considerar a capacidade potencial dos LEDs de contornar significativamente as melhores lâmpadas fluorescentes em eficiência. Obviamente, os LEDs que funcionam como indicadores, componentes de monitores ou qualquer tipo de dispositivo optoeletrônico praticamente não têm efeito no balanço energético do mundo. Mas a iluminação baseada nesse princípio pode literalmente mudar isso.

Revolução está chegando

Segundo a previsão de Kim e Schubert, nos próximos anos testemunharemos uma verdadeira revolução nessa área. Em seu artigo publicado na revista Optics Express, Jung e Fred escrevem sobre o "paradigma de substituição" (ou seja, a substituição total de lâmpadas incandescentes por LEDs), que também pode ser interpretado como uma substituição de paradigma. O fato é que ao atingirem uma massa crítica de desenvolvimento no campo dos LEDs, eles “explodirão” não apenas de maneira quantitativa, mas de maneira qualitativa, na mudança de vida.

Como, por exemplo, você reduz o consumo de eletricidade para iluminar casas, apartamentos e ruas em 13 a 17 vezes? Certamente você pode imaginar como as cidades adquirem moinhos de vento e painéis solares e diz às redes elétricas centralizadas “Adeus!”. Sem um forte aumento na eficiência dos sistemas de iluminação, não há nada para pensar em tal independência - será muito caro.

Os cientistas de Rensselaer citam a eficácia da iluminação: boas lâmpadas incandescentes - 16 lúmens por watt, lâmpadas fluorescentes compactas - 64 (ou seja, a diferença é quatro vezes maior), tubos fluorescentes longos - 80. Acrescentaremos que a eficiência dos LEDs modernos produzidos em massa, projetados especificamente para a iluminação, está em algum lugar depois na área entre lâmpadas fluorescentes compactas e "longas". Enquanto isso, os cientistas determinaram o limite teórico para os LEDs como 320 lúmens por watt e um parâmetro realizável e realístico para os próximos anos - 213! (Em todos os casos, são considerados os chamados LEDs brancos reais necessários para a iluminação doméstica, já que os coloridos são ainda mais eficazes).

O pó de bebê economiza

No mês passado, a empresa americana Cree, um dos líderes do setor, anunciou a criação de um protótipo de LED branco com eficiência de 161 lúmens por watt, dez vezes maior que a lâmpada incandescente média! Enquanto isso, os LEDs seriais da classe "iluminação" de diferentes empresas já ultrapassaram o limiar de 100 lúmens por watt.

Beleza, mas quando eles vão cortar os preços? Devo dizer que na "ciência do DEL" nos últimos anos muitas coisas interessantes vêm acontecendo. Os cientistas estão experimentando novos materiais.Deve-se esclarecer que as lâmpadas LED brancas são fabricadas usando duas tecnologias: ou colocam três LEDs minúsculos com raios vermelho, verde e azul lado a lado, recebendo luz "pseudo-branca"; ou pegam um LED emitindo um fluxo ultravioleta (às vezes azul) e cobrem-no com uma camada de fósforo, que converte essa radiação em luz branca, mais ou menos próxima do natural.

A primeira abordagem é mal distribuída e cara. E ainda - isso não é o mesmo que branco real. O segundo LED é menos eficiente. E ainda - seu fósforo contém um complexo composto contendo, entre outras coisas, ítrio e cério. Essa é uma das razões do alto custo da iluminação de LEDs brancos.

Mas, recentemente, os físicos da Duke descobriram que o pó de óxido de zinco ultrafino (um componente de pós para bebês) com a adição de enxofre na proporção certa, desde que a nanoestrutura seja formada corretamente, possa transformar efetivamente o ultravioleta em luz branca muito brilhante e clara. Nesse caso, o componente branco mostrou-se 1000 vezes mais brilhante que o ultravioleta na radiação emitida.

Hoje

Kim e Schubert escrevem que a distribuição de LEDs deve ir muito além das simples lâmpadas domésticas. Os emissores de estado sólido são capazes de alterar o ambiente tecnogênico que nos cerca. De fato, em vários LEDs, é possível controlar o espectro com alta precisão, os parâmetros da divergência do feixe de luz, sua polarização e oscilações de radiação no tempo. Em geral, quase tudo.

Com a assistência dos LEDs, é possível tratar uma série de doenças e realizar interessantes experimentos científicos, estimular o crescimento das plantas em condições que não são típicas para eles e criar estradas seguras e interativas.

E isso significa que, com a ajuda dos LEDs, é possível tratar várias doenças e realizar experimentos científicos interessantes, estimular o crescimento das plantas em condições que não são típicas para eles e criar estradas seguras e interativas, e assim por diante. Com essa flexibilidade de configurações - todos os caminhos estão abertos. Juntos, os cientistas a chamaram de “iluminação inteligente” e, para que palavras bonitas não contradigam os negócios, o Instituto Rensselaer, juntamente com as universidades de Boston e Novo México, criou um centro de pesquisa - o Smart Lighting Research Center.

A National Science Foundation já destinou US $ 18,5 milhões a parceiros nos próximos cinco anos para implementar o devaneio por LED. Portanto, a "ode aos LEDs" dos professores de Rensselaer pode ser considerada um anúncio de futuras vitórias do centro. E como esse tópico não é tratado apenas nas universidades e institutos mencionados acima, a próxima “mudança de paradigma” pode ser considerada uma questão resolvida. Se vai demorar 10 anos ou mais alguns é outra questão.