Освещаем будущее: технологии завтрашнего дня

Освещаем будущее: технологии завтрашнего дня
    Lumileds Luxeon поменяют привычный внешний вид светильников и будут экономить энергию

Новейшие представители семейства LED, «белые» светодиоды, излучают свет на всех частотах видимого спектра. Это значит, что они смогут освещать окружающие нас объекты практически так же, как солнечный свет — естественный источник, находящийся в состоянии белого накала. «Электролампы начали уступать место полупроводникам уже лет пятьдесят назад. Революция приблизительно для того чтобы же масштаба происходит в освещении Сейчас.

И это лишь начало», — говорит ученый Джеймс Ги из Национальной лаборатории Сандиа в Альбукерке (Нью-Мексико). Джеймс Ги специализируется на возобновляемых методах оценки и источниках энергии эффективности энергетических разработок. Он уверен в том, что переход с ламп накаливания на светодиоды происходит не вследствие того что американцам новые игрушки.

Дело в том, что им просто не по душе темнота. На борьбу с темнотой уходит до 20% всей вырабатываемой в Соединенных Штатах электричества. Но львиная часть данной энергии выделяется в виде тепла, а не света.

Для получения белого света, что бы разрешил рассмотреть естественные оттенки цветов (чтобы рассмотреть их, совсем не обязательно приобретать «чистый» белый свет; к примеру, те же лампы накаливания либо их модификация — галогенные дампы — дают не смотря на то, что и «теплый» свет, но естественные оттенки цветов человеческий глаз отличает благодаря адаптации по, в случае если возможно так сообщить, балансу белого. — Ред. «ПМ»), требуется раскалить нить лампы накаливания до температуры плавления металла. В следствии 100-ваттная лампа 95 Вт испускает в виде тепла.

По оценкам экспертов из Сандиа, переход на светодиоды на 10% уменьшит потребление электричества в Соединенных Штатах. Но куда ответственнее удобство. За счет того, что в светодиодах ничего не греется (греется, устройства со 100% КПД пока не изобрели; неприятность с замечательными излучающими светодиодами как раз в ограниченных возможностях из-за перегревания. — Ред. «ПМ») и нет вакуума, они только прочны и долговечны. Инженеры из компании Lumileds, расположенной в Сан-Хосе (Калифорния) и изготавливающей самые громадные в мире «белые» светодиоды, утверждают, что их флагманский продукт — самый броский в мире «белый» светодиод Luxeon Star сможет проработать 100 тыс. часов. (И не только Lumileds, фактически все изготовители заявляют таковой срок работы, это обычная цифра для светодиодов. — Ред. «ПМ».)

Холодный свет

Имеется различные подходы к получению оптического излучения от светодиода. Все они основаны на физическом явлении, именуемом излучающей рекомбинацией (либо инжекционной электролюминесценцией). При протекании переменного либо постоянного электрического тока в некоторых видах полупроводников, образуются пары «электрон — дырка», рекомбинация которых приводит к излучению фотонов света.

Природа полупроводникового материала, из которого сделан светодиод, определяет частоту фотонов, другими словами цвет приобретаемого света. Между 1962-м, в то время, когда светодиоды были в первый раз показаны компанией General Electric, и приблизительно 1985-м они излучали через чур мало света и употреблялись лишь в качестве сигнальных лампочек в электронных устройствах. В первой половине 90-ых годов двадцатого века ученые в различных государствах смогли выстроить высокоэффективный светло синий светодиод.

Методом комбинирования различных использования и цветов светофильтров, сейчас светодиод возможно любого нужного цвета, не хуже лучших ламп накаливания. Но не обращая внимания на серьёзный прогресс трудности все еще остаются. Светодиоды дороги, и в ближайщее время они будут стоить дороже, чем лампы накаливания и люминесцентные лампы.

Светодиоды уже употребляются в светофорах на автострадах, железных дорогах и в аэропортах — в том месте, где перегоревшая лампа воображает большую угрозу и цена не есть главным причиной.

Руководство США недавно выступило с инициативой создания светильников нового поколения. Вследствие этого классические компании — изготовители осветительных устройств, такие как General Electric, Philips и Osram, скооперировались с изготовителями полупроводников с целью наладить массовое производство светодиодов. По некоторым оценкам, к 2012 году «белые» светодиоды смогут занять до четверти рынка неестественного освещения.

Не только лампы

Энергосберегающие особенности светодиодов очевидны, но ими не ограничиваются преимущества нового источника света. В ходе разработки более идеальных светодиодов исследователи из Сандиа столкнулись с необъяснимым феноменом. В случае если вольфрамовые нити, каковые употребляются в лампах накаливания, расположить в виде решетки, выход света увеличится против расчетного.

Из-за чего так происходит — тайная. Одна из догадок гласит, что по таковой структуре свет распространяется с различной скоростью. Совершенно верно так же нет единого мнения относительно влияния светодиодов на неприятности освещения.

Ги уверен в том, что революция будет столь же стремительной, как и прорыв в микроэлектронике, и новые применения появятся сами собой, как было с процессорами.

Автопром первым возьмет на вооружение новую разработку. У большинства современных машин стоп-сигналы выполнены на светодиодах. Действительно, до светодиодной головной оптики до тех пор пока еще далеко: существуют неприятности с фокусировкой пучка.

Да и в независимых источниках света (типа карманных фонарей) через три-пять лет лампы накаливания будут чистым анахронизмом. Уже существуют много моделей фонарей на «белых» светодиодах.

От редакции «ПМ»

В соответствии с Политехническому энциклопедическому словарю 1998 года издания, «СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ ДИОД, светодиод, — полупроводниковый прибор генерирующий (при прохождении через него электрического тока) оптическое излучение, которое в видимой области воспринимается как одноцветное. Цвет излучения определяется как применяемым полупроводниковым материалом, так и легирующими примесями». Выражаясь же практическим языком, светодиод — это прочная полусферическая «капелька» пластмассы размером пара миллиметров, которая испускает узкий пучок монохроматического (другими словами «одноцветного») света. Обычный светодиод потребляет ток 15−20 мА при рабочем напряжении 1,7−4,6 В.

Сейчас стали широко распространены «белые» светодиоды. Но выше мы упомянули о том, что светодиоды бывают лишь монохроматические. Это не неточность. «Белый» светодиод — в действительности, необычный гибрид люминесцентной лампы и светодиода. Это монохроматический светло синий светодиод, покрытый слоем люминофора, что под действием светло синий излучения светодиода излучает в широкой области спектра — от зеленого до красного.

При смешении с собственным излучением светодиода получается свет, что людской глазом воспринимается как очень близкий к простому дневному свету, время от времени с маленьким смещением в сторону холодных тонов.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№15, январь 2004).

Назад в будущее | Агрессивная среда с Александрой Говорченко


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: