#1 08.09.07 13:53
[Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Колумбы «нового света»
Журнал Вокруг Света, Май 2007
http://www.vokrugsveta.ru/publishing/vs … em_id=3872
Светодиодная революция, которая дала миру принципиально новые высококачественные источники света, непременно займет в истории цивилизации место в одном ряду с изобретением паровой машины, лампочки накаливания, телевидения, транзистора. Это не просто «очередное техническое достижение», речь идет о кардинальном преобразовании самой среды обитания человека, ее световой, цветовой и информационной составляющих. Сегодняшний «светодиодный проект» — это сотни исследовательских лабораторий, десятки крупнейших транснациональных концернов, миллиардные обороты и инвестиции. А еще — невиданный даже для электроники динамизм.
Когда светодиодная революция уже, казалось, была в полном разгаре, когда стали явью сверхъяркие красные, зеленые, синие полупроводниковые излучатели, даже тогда мощь надвигающегося прорыва не осознавалась в полной мере. Еще в середине прошлого десятилетия многие специалисты были настроены весьма скептически: один из знакомых автора, работавший как раз в этой сфере, в 1996 году заметил: «Сегодня кажется фантастически нереальной замена ламп накаливания широкого применения на светодиоды», правда, тут же осторожно добавил: «…но в будущем это не исключено». Реакция вполне адекватная: психологически человек живет не в «завтра», к тому же он всегда обременен вчерашним опытом. А опыт таков: светодиоды хорошо известны всем и каждому как удобные красные светлячки, загорающиеся при включении телевизора, компьютера, стиральной машины. Еще из них набирали миниатюрные циферки для часов, весов, калькуляторов, кассовых аппаратов. Смотрелось очень выразительно, но лишь в комнате, для улицы яркости не хватало. Со временем к светодиодам привыкли, они, как говорится, заняли свою нишу в промышленности, быту, в нашем сознании и перестали волновать. И вдруг…
Гадкий утенок
Сейчас это забылось, но появление сверхъярких светодиодов на одном из первых шоу «Фабрики звезд» произвело на очень многих куда более сильное впечатление, чем наспех фабрикуемые звезды-конкурсанты. Неужели крохотные полупроводники могут так фантастически, так ярко расцвечивать сцену, что это видно всему огромному залу? Революция светодиодов началась с того, что как-то неожиданно за один-два года их яркость возросла в десятки и сотни раз. Они приблизились к лампам накаливания, мир традиционной светотехники пошатнулся. Научились делать светодиоды буквально любого цвета свечения — от малиново-красного до густо-фиолетового. Разработали способы получения произвольного распределения светового потока в пространстве: равномерно во все стороны, как у обычной лампочки, узконаправленным прожекторным лучом, в виде кругового сигнального освещения. С другими источниками света подобное достигается с большим трудом и только при использовании внешней оптики, сложных зеркально-линзовых конструкций.
И все же для настоящей революции этого было мало. Решающим событием стало получение белого света. Теперь светодиоды смогут использоваться не только в информационных и развлекательных системах, но и в освещении. А оно напрямую связано с мировой проблемой номер один — затратами на энергетику. Ведь только на освещение уходит около 35% всей вырабатываемой электроэнергии, а в мегаполисах даже раза в полтора-два больше.
И вот в разработку и производство «полупроводникового света» включаются крупные компании: держатель пионерских патентов японская фирма Nichia, американская Cree, европейские Lumileds, Philips, Osram, а также корейские фирмы, стремящиеся создать своего рода «Светодиодную долину»... Osram уже прикрыла ряд стекольных производств, предопределяя тот факт, что у ламп накаливания нет перспективы. Philips объявила о сворачивании ряда прибыльных электронных бизнесов ради развития «полупроводникового света», предпочитая сегодняшней твердой прибыли возможную завтрашнюю сверхприбыль. Шутка ли — войти в историю в качестве колумбов «нового света»?
Современные белые светодиоды по достигнутой светоотдаче (80— 120 лм/Вт) во много раз превзошли лампы накаливания и некоторые типы люминесцентных источников. Стремительно развиваются мощные светодиоды, ориентированные на освещение. Склонные к броским брендам американцы в 1995 году окрестили своего одноваттного (всего лишь) первенца «Барракудой»! Наука свое дело вчерне сделала, теперь очередь за промышленностью— наращивать люмены (люмен — единица светового потока в Международной системе единиц), снижать их стоимость, которая пока высока. К 2006 году себестоимость полупроводниковых источников света составляла 5—10 центов за люмен для одиночных излучателей со световым потоком 300—500 лм. Это эквивалент 60-ваттной лампочки накаливания, и обойдется он долларов в двадцать. Но, как говорится, лиха беда начало. К тому же в плюс следует записать традиционные полупроводниковые «фишки»: отсутствие вакуумированных баллонов и нитей накала, сверхминиатюрность, низковольтность, простоту управления свечением, долговечность, надежность, ударо-, взрыво- и пожаробезопасность, экологичность... С таким «джентльменским набором» достоинств можно уверенно выходить в свет.
С появлением суперъярких светодиодов стало возможно создание гигантских рекламных экранов, подобных тому, что занимает фасад этого 10-этажного торговоразвлекательного комплекса на центральной улице Токио
Люкс и люмен
Чувствительность глаза неодинакова по спектру, она максимальна в зеленой области и резко спадает к фиолетовому и красному краям. Ориентируясь на глаз как приемник света, вводят систему измерений, в которой равными принимаются такие воздействия, которые вызывают одинаковое зрительное ощущение, хотя физические приборы оценивают эти воздействия как разные. Единицей светового потока является люмен (лм), физиологическое действие потока в 1 лм одинаково во всем спектре, но его энергетическая «цена» для зеленой области составляет 1/683 Вт, для фиолетовой — 1/62 Вт, а для малиново-красной — 1/6 Вт. Поэтому глазу комфортнее в зеленой области, здесь фактическое воздействие («давление») на него наименьшее. Эффективность преобразования электрической мощности в световой поток характеризуют светоотдачей, измеряемой в люменах на ватт (лм/Вт). Ее иногда называют световым КПД, хотя ничего общего с действительным КПД эта величина не имеет. Шестидесятиваттная лампочка накаливания «выдает на-гора» 500 лм (8 лм/Вт), полутораметровая люминесцентная трубка — 5 000 лм, уличная натриевая лампа — 10 000—20 000 лм, а S-лампа с СВЧ-возбуждением («последний писк» западной осветительной моды) — 100 000 лм. Так что светодиодам есть кого догонять. Световой поток в 1 лм, приходящийся на площадку в 1 м2, обеспечивает освещенность в 1 люкс (лк); для чтения книги достаточно нескольких сот люксов, работа с мелкими деталями иногда требует освещенности в десятки тысяч люксов. Для источников направленного излучения определяющей становится пространственная плотность светового потока в заданном направлении, называемая силой света и измеряемая в канделах (1 кд = 1 лм/стерадиан). При этом стремятся «сжать» все излучение источника до требуемого угла. Так, для уличных светофоров надо обеспечить силу света 200—300 кд в пределах угла 20°, а для железнодорожного — 2 000—4 000 кд при расходимости 3°, чтобы машинист мог увидеть его издалека. Яркость источника определяется отношением силы света к площади излучателя и измеряется в кд/м2, к примеру, упомянутые уличные и железнодорожные светофоры имеют яркость около 10 и 100 тыс. кд/м2 соответственно, тогда как комнатному ТВ-экрану достаточно всего 500 кд/м2.
Упущенные приоритеты
Мировая светодиодная революция рубежа XX—XXI веков наметилась еще в 1922 году, когда Олег Лосев, лаборант Нижегородской радиолаборатории, заметил свечение некоторых точечных кристаллических диодов, которые использовались в радиоприемниках. Через 5 лет он специально занялся исследованием этого эффекта и продолжал их почти до конца жизни (О.В. Лосев скончался от истощения в блокадном Ленинграде в январе 1942 года, не дожив до 39 лет). Открытие Lossev Licht, как назвали эффект в Германии, где сам Лосев, так и не окончивший университет, публиковался в научных журналах, стало мировой сенсацией. Выяснилось, что свечение не было связано ни с разогревом, ни с электрическими разрядами, оно шло из кристалла и представляло собой «холодный свет», люминесценцию. К тому времени квантовая теория уже доказала, что при изменении состояния электронов в кристалле могут испускаться «частички света» — фотоны. Свечение было очень слабым и практического значения не имело, однако оно стало физической базой для создания светодиодов в будущем.
После изобретения транзистора (в 1948 году) и создания теории p-n-перехода (основы всех полупроводниковых приборов) стала понятна природа свечения и его низкая эффективность, причина которой оказалась в карбиде кремния (именно этим веществом занимался Лосев). Не решал проблемы и транзисторный кремний, нужны были полупроводники, не существовавшие в природе.
В 1953 году Генрих Велькер в Германии разработал теорию создания необходимых полупроводников из соединения элементов 3 и 5 групп Таблицы Менделеева и синтезировал некоторые из них, в частности арсенид галлия — основу будущих лазеров и светодиодов. Теперь разработку этих приборов можно было вести вполне осознанно и целеустремленно. Здесь стоит отметить, что аспирантка ленинградского Физтеха Нина Горюнова отчасти опередила работы Велькера, синтезировав в 1950 году сурьмянистый индий, но без публикации на Западе ее открытие осталось незамеченным и невостребованным. За свои недолгие 54 года профессор Н.А. Горюнова внесла огромный вклад в синтез сложных полупроводников, в том числе трех- и четырехкомпонентных, которые сегодня стали определяющими.
В 1962 году американец Ник Холоньяк сообщил о начале полупромышленного выпуска светодиодов. В них при протекании тока через p-n-переход электроны скачком изменяли свою энергию от некоторого равновесного уровня до уровня возбуждения, а их обратный переход сопровождался генерацией фотонов. Состав полупроводника (арсенид-фосфид галлия) обеспечивал такой зазор между этими уровнями, что испускался красный свет. Презентацию этого события в таблоидах озаглавили «Свет надежды», вроде бы обычный журналистский штамп, а оказалось — пророчество. И вновь Россия упустила свой приоритет: на полгода раньше в одном из «почтовых ящиков» был организован выпуск карбидокремниевых светодиодов для ядерной техники, но все засекретили, а первопроходцем в историю вполне оправданно вошел Холоньяк, получивший в 2003 году российскую премию «Глобальная энергия».
В 1970-е годы группа Жореса Алферова приспособила к светодиодам гетероструктуры (чередование слоев разных полупроводников вместо легирования, то есть добавления примесей), потом американцы подобрали для них очень хитрый полупроводник — алюминий-индий-галлий-фосфор «в одном флаконе» — эффективность возросла многократно. Но только для красного света, а полупроводник для фиолетового края спектра, нитрид галлия, десятилетиями не давался ученым. Но все же упорный японец Шуджи Накамура из фирмы Nichia ухватил жар-птицу за хвост, создав в 1993 году яркий синий светодиод, а еще через 2 года и белый. В сентябре 2006 года Накамура удостоен премии «Миллениум» (1 миллион евро) и «узаконен» как лидер светодиодной революции.
Подобные премии просто так не дают. Миниатюрный (2х2х0,3 мм3) и с виду простенький чип белого светодиода вобрал в себя последние достижения физики полупроводников и нанотехнологий. Его активную зону образуют два десятка чередующихся разнородных полупроводниковых пленок, содержащих нановкрапления состава «нитрид галлия-алюминия», которые называют квантовыми точками. Именно через них преимущественно протекает ток светодиода, в них рождаются фотоны, соответствующие синему свету. Сквозь другие области этот свет беспрепятственно выходит наружу. На поверхность чипа нанесена пленка люминофора, преобразующего часть светового потока в зелено-желто-красные тона, в результате чего образуется белый свет. Отметим, что объем излучающей зоны мощного светодиода в десятки тысяч раз меньше объема вольфрамовой нити лампы накаливания той же силы света.
Холодные светоизлучающие пластики кажутся глазу очень «теплыми»
Температура цвета
Сетчатка глаза содержит около 100 миллионов светочувствительных рецепторов, называемых палочками из-за их продолговатости. Они отзываются только на изменения яркости света. А в небольшой центральной зоне глазного дна некоторые рецепторы имеют грушевидную форму. Это колбочки, их всего около 6 миллионов, и они в сотни раз менее чувствительны, чем палочки, но зато «воспринимают» цвета. Всего есть три сорта колбочек, избирательно чувствительных к красному, зеленому и синему цветам.
Смешение этих цветов позволяет воспроизводить в информационных системах практически всю доступную человеку цветовую гамму. Но для освещения необходим белый свет с непрерывным спектром — от красного до фиолетового. Излучение таких источников характеризуют цветовой температурой, сопоставляя с нагретым «абсолютно черным телом». Дневному белому свету соответствует температура 6 000 К. Это естественная световая среда обитания человека, созданная Солнцем, — эталон для светотехников. Холодному (лунному) белому свету соответствует температура 4 000 К (люминесцентные трубки). Цветовая температура 3 000 К характеризует теплый белый свет от лампы накаливания. Любопытно, что чем горячее тепловой источник света, тем холоднее кажется его излучение.
Экспансия «умного» света
Именно эта технология позволила резко расширить применение светодиодов. Едва ли не первыми на сверхъяркие светодиоды обратили внимание транспортники. Дорожные знаки, элементы разметки, светофоры, маяки, створные огни, бакены, габаритные и стоп-сигналы автомобилей на светодиодах — все это уже практически ширпотреб. Здесь экономичность светодиодов дает недостижимое прежде качество. Так, бакены на светильниках отечественной фирмы «Оптел» работают автономно всю навигацию, а прежде менять аккумулятор приходилось 2—3 раза. Элементы разметки в антивандальном исполнении наглухо вдавливаются в дорожное полотно на 10 лет, периодическая подзарядка осуществляется индукционно. «Но когда же появятся автомобильные фары дальнего света?» — поинтересовался автор у Тима Уитекера, главного редактора американского «LЕD’s Magazine». — «Их уже изготавливают по крайней мере 17 фирм, все дело за новыми дорожными стандартами, но, как бы то ни было, «лексусы» и «ауди» со светодиодными фарами поступят в продажу в 2007 году».
Динамично развивается рынок светопанелей — это вывески, рекламы, бегущие строки, набираемые из светодиодов. Один из самых доходных нарождающихся бизнесов — огромные ТВ-экраны, дублирующие в залах или на площадях выступления артистов, спортсменов, политиков. Функциональное многообразие этих экранов, простота их перепрограммирования практически не имеют границ — вот почему применительно к светодиодам говорят об «интеллектуальном», «умном» и даже «цифровом» свете.
Но как же обстоит дело с обычным, так сказать, бытовым освещением? Скажем прямо: хуже, чем со светоинформатикой. Правда, огромные залы заседаний трех швейцарских банков уже несколько лет освещаются полупроводниками, но это — всего лишь вычур банкиров. Неплохо зарекомендовали себя светодиодные фонари для дайверов и шахтеров — им не страшны морская вода и высокое давление, они не искрят и не взрываются. Для хирургов важна «холодность» полупроводникового света: этим предохраняется оперируемая область тела от высыхания при одновременном достижении фантастической освещенности в 50 тысяч люксов. Все активнее архитекторы и дизайнеры внедряют подсветку зданий, светодиоды для этого особенно привлекательны своей многоцветностью, удобством управления, долговечностью. Ватикан, например, намерен все крупные храмы украсить такой подсветкой. Директор минского Института электроники Ю.В. Трофимов рассказал о полном переводе двадцати самолетов Як-42 на светодиодное освещение. Экономия энергии в этом случае несущественна, важен повышенный комфорт, а также исключение из обращения люминесцентных трубок, которые иногда лопаются и заражают салон парами ртути. Правда, стоимость такого переоборудования составляет 180 тысяч долларов, около 6% от цены лайнера.
Органические светодиоды (OLED) способны давать излучение трех основных цветов. Это позволяет использовать их для создания дисплеев
Любопытно, что светодиоды постепенно могут найти применение и в медицине — но не в качестве источника света. В 1903 году датчанин Н. Финсен получил Нобелевскую премию за излечение волчанки красным светом. Получил еще до известных И.П. Павлова и Р. Коха — такие серьезные ожидания связывались со светотерапией. Тогда эти надежды не реализовались, но в последние десятилетия низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ) стало модным физиотерапевтическим брендом: лечат суставы и органы дыхания, импотенцию и фригидность, простатит и гинекологические расстройства, растяжения, травмы, гематомы… Светом можно снять усталость, повысить жизненный тонус, подпитать активность мышц. Свет действует как своеобразный необнаруживаемый допинг (тренерам на заметку!). Сверхъяркие светодиоды позволяют отказаться от дорогих, громоздких лазеров, используемых лишь амбулаторно, и сделать технологию массовой, мобильной, комфортной — облучать болячку на плече и даже в ухе можно «на ходу». И все же роль светодиодов в медицине, скорее, дело будущего, а пока их эффективность еще не полностью подтверждена надежной клинической практикой.
Тем временем одним из основных направлений использования светодиодов стала подсветка жидкокристаллических экранов. Этот сегмент рынка, по оценкам экспертов, составляет 35—50% общего объема производства суперъярких светодиодов. К месту заметим, что в мир микродисплеев, в частности для мобильников, все активнее вторгается технология полимерных светодиодов. Это одно из многообещающих ответвлений всеобщей светодиодной революции. Органические светодиоды (англ. аббревиатура — OLЕD) работают на тех же принципах, что и кристаллические, но основаны на полимерных полупроводниках. OLЕD-дисплеи отличаются от жидкокристаллических лучшей цветопередачей, большими углами обзора, экономичностью, потенциальной дешевизной и способностью изгибаться — хоть в трубку сворачивай. Такие ТВ-экранчики, вмонтированные в темные очки, вкупе с ушными затычками аудиоплееров обеспечат скучающему пассажиру метро полную сенсорную герметичность от окружающих. Будут ли созданы светящиеся полимерные полотна, шагнет ли OLED-технология в освещение — вопросы будущего.
Прометей вместе с огнем принес людям свет и тепло. После этого дара все остальное — научить людей говорить, строить жилища, одеваться, заниматься ремеслами и искусством — оказалось лишь вопросом времени. Свет — синоним жизни, свободы, любви, творчества, цивилизации... Несомненно, светодиодная революция продвинет человечество в овладении светом во всем его многообразии.
Юрий Носов, доктор технических наук, профессор
Offline
#5 10.09.07 11:29
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
да там че-та терки были, что японцу, который это разработал его контора хотела выписать премию в пару сотен тысч баксов и успокоиться оставив права на изобретение за собой, а он не лох и настаивал на значительно большей сумме, чем и объяснял некоторый застой.
Offline
#6 20.12.08 12:50
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Физики обещают планете световую революцию
19 декабря 2008 | membrana
http://www.membrana.ru/articles/global/ … 95400.html
Светодиодное наружное освещение уже не является экзотикой, примеров можно найти массу, но и о широком его распространении говорить рано. Между тем специалисты предсказывают настоящее нашествие светодиодов не только на улицы, но и в квартиры (фото с сайта ledlightray.com).
Многие знают, что современные светодиоды эффективнее ламп накаливания, а некоторые модели могут поспорить с лампами дневного света. Но когда очередная группа сообщает ещё об одном "новом источнике, лучше прежнего", люди обычно зевают и говорят: "Отлично. Сэкономим ещё несколько ватт, и что дальше?" А дальше вырисовывается занятная перспектива, сулящая пересмотр многих аспектов жизни цивилизации.
Почти два триллиона долларов — столько сэкономят Земле новые светодиоды за следующие 10 лет, при условии широкого их внедрения. В энергетических же единицах экономия выразится в 18,3 тераватт-часа. Сокращение выбросов CO2 за это "светодиодное" десятилетие составит 11 гигатонн, а потребления нефти — почти миллиард баррелей. И 280 среднестатистических электростанций можно будет закрыть.
Да, с размахом подошли к прогнозу будущего твердотельных систем освещения профессора Чон Кхю Ким (Jong Kyu Kim) и Фред Шуберт (E. Fred Schubert) из политехнического института Ренсселера (Rensselaer Polytechnic Institute). Они попробовали выйти за рамки экономии электричества "для одного дома" и представить, каким будет наш мир, в котором светодиоды (LED) получат куда большее распространение, чем имеется ныне. А главное, они посчитали, каких технических высот нам следует ждать от тех же светодиодов в ближайшие годы.
В 2005 году трубу электростанции в бельгийском Дрогенбосе (Drogenbos) украсили 8 тысячами "пикселями" с возможностью компьютерной настройки цвета. Инсталляция послужила прекрасным примером применения светодиодов в архитектуре. Распространение же подобных световых приборов как повседневных источников света на улицах – впереди (фотографии с сайтов mediaarchitecture.org и nait5.wordpress.com).
В последнее время широкие массы в ответ на "заклинания зелёных" кинулись скупать компактные флуоресцентные лампы (по принципу действия аналогичные "длинным" трубкам дневного света, работающим повсеместно в общественных местах). Светодиоды же пока пребывают в тени, главным образом по причине чрезмерно высокой стоимости. Но это — дело временное. А вот потенциальная способность светодиодов существенно обойти лучшие люминесцентные лампочки в КПД — заслуживает рассмотрения.
Сразу скажем, светодиоды, работающие как индикаторы, составные части дисплеев или всяческого рода оптоэлектронных устройств, — на баланс энергии в мире практически никакого влияния не оказывают. Светодиодное же освещение способно буквально изменить его.
По прогнозу Кима и Шуберта, в ближайшие годы мы станем свидетелями настоящей революции в этой области. Тогда-то мы вспомним чудака-изобретателя Кеймена, сделавшего недавно свой личный остров энергонезависимым и сократившего его расход энергии наполовину, потратив на то, однако, большие средства.
Комфортная для глаз цветовая температура и высокая яркость делают современные белые светодиоды удобными источниками света как для квартир, так и для офисов, магазинов, улиц. Если бы не цена... (фото Rensselaer/Kim, Schubert)
В своей работе, опубликованной в журнале Optics Express, Чон и Фред пишут о "парадигме замены" (то есть тотальной замене ламп накаливания на светодиоды), что можно также интерпретировать как замену парадигмы. Дело в том, что по достижении какой-то критической массы разработки в области светодиодов "взорвутся" не просто количественным, но качественным изменением жизни.
Как вам, скажем, сокращение расхода электричества на освещение домов, квартир и улиц в 13-17 раз?
Поневоле представишь, как города и веси обзаводятся ветряками и солнечными панелями и говорят централизованным электросетям "Прощай!". Без сильного роста КПД систем освещения о такой независимости и думать нечего — слишком получится накладно.
Об этом аспекте стоит сказать детальнее. Эффективность осветительных приборов учёные из Ренсселера приводят такую: хорошие лампы накаливания — 16 люмен на ватт, компактные флуоресцентные — 64 (то есть разница, как видим, четырёхкратная), длинные трубки дневного света — 80. Мы же добавим, что КПД современных массовых светодиодов, предназначенных именно для освещения, находится где-то в районе между компактными и "длинными" лампами дневного света (но тут параметры сильно зависят от конкретной модели — вот яркий пример).
Между тем теоретический предел для светодиодов учёные определили как 320 люмен на ватт, а реально достижимый параметр на ближайшие годы — 213! (Во всех случаях рассматриваются так называемые настоящие белые светодиоды, необходимые для домашнего освещения, так как цветные — ещё эффективнее.)
Развитие технологии освещения. По вертикали отложена эффективность в люменах на ватт, по горизонтали – годы (иллюстрация Rensselaer/Kim, Schubert).
Остаётся только сделать так, чтобы приборы эти были ещё и не слишком дорогими. И тогда нынешняя реклама компактных люминесцентных лампочек ("Граждане, сократите свои расходы на освещение квартиры на 80%!") покажется несерьёзной. Вот раз в 17 (это если сравнивать с самыми простыми лампами накаливания) — это да, это действительно тот случай, когда "количество переходит в качество".
Обзор ренсселеровцев по технологиям, материалам и цепочкам преобразования энергии в белых светодиодах, так же как и вопросы их приближения к естественному спектру, будут интересны лишь спецам. Нам же важнее другое. Совпадение или нет — сама жизнь подтверждает правоту прогноза учёных.
Цветные светодиоды широко применяются и давно не вызывают удивления, между тем их собратья, выдающие белый поток, пока ещё не столь известны (фото Rensselaer/Kim, Schubert).
Так, в прошлом месяце американская компания Cree, один из лидеров в данной отрасли, сообщила о создании прототипа белого светодиода с эффективностью в 161 люмен на ватт, что в десять раз выше, чем у среднестатистической лампы накаливания! Между тем серийные светодиоды "осветительного" класса от разных компаний уже перешагнули за порог в 100 люмен на ватт.
Красота, но когда же снизят цены? Тут нужно сказать, что в "светодиодной науке" в последние годы происходит много чего интересного. Учёные вовсю экспериментируют с новыми материалами.
Вот, как на заказ, из университета Дюка (Duke University) поведали на днях об опыте, открывающем дорогу к созданию очень эффективных и одновременно недорогих светодиодов с почти "идеальным" белым излучением.
Нужно пояснить, что белые светодиодные светильники делают по двум технологиям: либо ставят рядом три крошечных светодиода с красными, зелёными и синими лучами, получая "псевдобелый" свет; либо берут светодиод, выдающий ультрафиолетовый (иногда — голубой) поток, и покрывают его слоем люминофора, преобразующего это излучение в белый свет, более-менее близкий к природному (дневному).
Исследователи из университета Дюка подсвечивали свой материал на основе оксида цинка ультрафиолетовым лазером, и получили яркий поток с широким спектром, практически белый (с максимумом в зелёной области) (фото Duke University/John Foreman).
Первый подход слабо распространён и дорог (конструкция должна предусматривать умный контроль за балансом базовых цветов). И всё равно — это не то же самое, что настоящий белый. Второй же светодиод обладает меньшей эффективностью (тут есть лишние преобразования энергии и лишние потери). А ещё — в состав его люминофора входит сложный композит, содержащий среди прочего иттрий и церий. Это одна из причин дороговизны осветительных белых светодиодов.
Так вот, физики из Дюка открыли, что ультратонкий порошок оксида цинка (компонент детских присыпок) с добавкой в нужной пропорции серы при условии формирования правильной наноструктуры может эффективно (с КПД 80%) трансформировать ультрафиолет в очень яркий и чистый белый свет. При этом в выходном излучении белый компонент оказался в 1000 раз ярче ультрафиолетового.
Это исследование финансировали американские военные, желающие получить надёжные и эффективные источники света (дабы экономно расходовать запас энергии в батареях в условиях поля боя). Но, понятно, военным применением потенциальная новинка не ограничится.
Центр Рокфеллера в Нью-Йорке обзавёлся холлом с "интеллигентным" светодиодным освещением (фотографии с сайта mediaarchitecture.org).
И это только один свежий пример. Бурное развитие фотоники может вообще перевернуть наше представление об источниках света. Скажем, внутреннюю квантовую эффективность белых светодиодов (это один из важнейших сомножителей, определяющих полный КПД светильника) в экспериментальных образцах учёные уже довели почти до 100%. Ещё бы подтянуть другие составляющие...
А ведь есть иные необычные замены традиционным осветительным приборам, также сулящие многократную экономию электричества и тоже способные со временем подешеветь: гибкие органические светодиодные панели, гибридные светодиоды, микроплазма, светоизлучающая керамика и микроволновые преобразователи.
Светодиодное освещение в целом доме ныне обойдётся в довольно круглую сумму. Если вам на ум приходят дешёвые светодиоды для карманных фонариков, подумайте, сколько их потребуется, чтобы нормально освещать комнаты. Так что об экономии на счетах за электричество придётся говорить только как о приятном "бонусе". Его следует считать приложением, а главным – приобщение владельца такого дома к современным технологиям и борьбе за "сохранение зелёной планеты" (фото с сайта intl-lighttech.com).
Ким и Шуберт пишут, что распространение светодиодов должно пойти намного дальше простых домашних ламп. Твердотельные излучатели способны изменить окружающую нас техногенную среду. Ведь в различных светодиодах можно с высокой точностью контролировать спектр, параметры расхождения пучка света, его поляризацию, колебания излучения по времени. В общем — почти всё.
Современный белый светодиод (фото Cree).
А это значит, что при содействии светодиодов можно лечить ряд заболеваний и проводить любопытные научные опыты, подстёгивать рост растений в нетипичных для них условиях (как по географии, так и по сезонам) и создавать интерактивные безопасные дороги, корректировать циркадные ритмы человека, принимающего лекарства с "сонливым" эффектом, и так далее. С такой гибкостью настроек — открыты все пути.
Всё это вместе учёные назвали "умное освещение", а чтобы красивые слова не расходились с делом, институт Ренсселера совместно с университетами Бостона (Boston University) и Нью-Мексико (University of New Mexico) создал исследовательский центр — Smart Lighting Research Center.
На воплощение светодиодных грёз Национальный научный фонд (NSF) выделил партнёрам $18,5 миллиона на следующие пять лет. Потому "оду светодиодам" профессоров Ренсселера можно считать анонсом будущих побед центра.
А поскольку данной темой занимаются далеко не только в упомянутых университетах и институтах, — грядущую "смену парадигмы" можно считать делом решённым. Уйдёт ли на это 10 лет, или несколько больше — другой вопрос.
Offline
#9 20.12.08 15:53
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Tomahawk написал(а):
Уйдёт ли на это 10 лет, или несколько больше — другой вопрос.
было бы здорово, если понадобится меньше!)
Offline
#10 20.12.08 15:55
#11 20.12.08 18:02
#12 20.12.08 18:40
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Светодиодная нация добилась полной независимости от энергосетей
11 декабря 2008г. | membrana
http://www.membrana.ru/articles/global/ … 64800.html
Дин Кеймен (с мегафоном) построил на своём острове "мини-Стоунхендж" и проводит в нём мозговые штурмы для своих гостей, рассказывая о достижениях "светодиодной нации" (фото Jessica Hill/AP).
Крошечный остров у побережья штата Коннектикут объявил о своей независимости от энергосетей Соединённых Штатов. Более того, хозяин островка предложил отныне называть его – и клочок земли, и самого себя – "первой в мире светодиодной нацией". Этот человек хочет стать примером для всего мира, которому, по его мнению, вскоре не останется ничего другого, кроме как догонять продвинутую "нацию".
В главной роли – хорошо известный нам американский новатор Дин Кеймен (Dean L. Kamen), изобретатель самоката Segway, революционного инвалидного кресла iBOT и многих других любопытных вещей.
Небольшой личный остров North Dumpling Island площадью 8000 квадратных метров Кеймен купил в 1980-х, стал его единственным жителем, в шутку провозгласил территорию "независимым государством", учредил конституцию, флаг и гимн, ввёл собственную "валюту" и начал предоставлять "визы" для гостей.
Говорят, North Dumpling Island обошёлся Кеймену в $2,5 миллиона. Кстати, маяк на острове построен в 1849 году (фото с сайта longislandlighthouses.com).
Что же касается самообеспечения электричеством, то к этому Дин пришёл вынужденно. Не так уж давно, в один "прекрасный" день, береговая охрана уведомила изобретателя, что его "отрезают" от энергосетей, ибо маяк на North Dumpling Island, ради которого и снабжался электричеством остров, перевели на питание солнечной энергией.
Что делать? Вначале Кеймен "перевёл" себя точно так же, как маяк, но солнечные батареи, разумеется, не смогли удовлетворить все энергетические потребности острова. Тогда Дин установил ветряк – всё равно маловато. Тут-то изобретатель решил взглянуть на проблему с другой стороны, то есть подумал: может быть, не количестве энергии дело, а в том, что расходуется она неэкономно?
С этой мыслью Кеймен обратился к своему старому другу Фрицу Моргану (Fritz Morgan), главному технологу компании Philips Color Kinetics, и тот предложил заменить все горящие на острове лампочки на новые светодиоды, производящиеся его фирмой. Сказано – сделано: все лампы накаливания были в одночасье "уволены", а их места заняли передовые LED-системы.
Как видим, мистеру Моргану было что предложить будущей "светодиодной нации" (фото Philips Color Kinetics).
И что же? Несмотря на то что помимо необходимого освещения North Dumpling Island получил ещё и массу декоративной подсветки, энергопотребление острова в целом сократилось на 50%, а дома Кеймена – аж на 70%!
В среднем острову хватает мощности 2500 ватт, а если включить все огни внутри и снаружи, пик потребления достигнет 5000 ватт.
"Для нас это демонстрация потенциала наших технологий как в декоративном, так и функциональном плане, – говорит теперь Морган, чья компания, кстати, сделала светодиодную подсветку канадской телебашни CN Tower. – При экономном расходовании энергии они позволяют контролировать и настраивать свет, как никогда прежде. Ну и помимо презентации возможностей для нас это ещё и своего рода полигон — мы можем увидеть, что работает, а что нет".
Теперь фасад дома Кеймена светится похлеще маяка (фото John Brandon Miller).
К счастью, всё работает. Однако есть "небольшая" проблема – светодиоды Philips Color Kinetics всё ещё очень дороги. Возьмём, к примеру, LED-блоки ColorBlast, которые освещают на острове "копию Стоунхенджа". Хотя семь лет назад подобные устройства и стоили в два раза дороже, сегодня они оцениваются в $600 за штуку. А в "Стоунхендже" таких по два на каждом столбе. Стало быть, замена лампочек на светодиоды во всём доме может влететь в несколько десятков тысяч долларов.
Так что "светодиодная нация" (LED Nation) пока может служить для большинства лишь роскошной витриной ювелирного магазина – и хочется, и колется. Впрочем, на руководителей крупных компаний и чиновников, которым Дин время от времени выдаёт "визы" для посещения острова, "витрина" уже действует. Кеймен читает им лекции, показывает не только светодиоды, но и собственные изобретения, которые тоже используются для поддержания независимости North Dumpling Island.
В гостиной светодиоды спрятались под потолком, а "Стоунхендж" светится разными цветами, не только зелёным (фото John Brandon Miller).
Дело в том, что хозяин острова много чего придумал для жителей стран третьего мира и сам эксплуатирует эти вещи. К примеру, Дин демонстрирует гостям систему для очистки, которая может превратить воду из любого источника в чистую питьевую (такие устройства уже работают в Гондурасе). Водоочиститель "Рогатка" (Slingshot) размером со стиральную машину очищает воду посредством дистилляции и конденсации, выдавая 1000 литров идеально чистой дистиллированной воды в день, вообще не нуждаясь в техобслуживании.
Ещё изобретатель хвастается энергосберегающим двигателем Стирлинга, производящим около 200 ватт энергии путём сжигания метана из коровьего навоза (эти движки используются в Бангладеш). Кроме того, в арсенале Кеймена имеется несколько медицинских устройств, призванных бороться с заболеваниями, уносящими жизни жителей развивающихся стран.
И вдобавок ко всему Дин собирает спонсорские деньги для организации FIRST, способствующей научно-техническому развитию молодёжи.
Стирлинг Кеймена отлично работает в паре с его же водоочистителем (фото с сайта rdmag.com).
В общем, остров "светодиодной нации" способен показать миру многое, в частности – энергонезависимое светлое будущее. Главное – получить "визу".
Offline
#13 26.11.09 16:26
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Создан первый в мире светодиодный QVGA-дисплей размером 1,1 дюйма
OKI Digital Imaging Corporation, дочернее предприятие OKI Data Corporation, специализирующееся на разработке, производстве и сбыте светодиодов, объявило о завершении разработки светодиодного дисплея размером 1,1 дюйма, имеющего разрешение QVGA.
Указанный дисплей является первым в мире светодиодным дисплеем с такими параметрами. По сравнению с ЖК-дисплеями он потребляет в десять раз меньше электроэнергии.
Важным достоинством дисплея является высокая яркость. Она обусловлена применением технологии, являющейся развитием разработки OKI под названием Epi Film Bonding. Суть технологии заключается в монтаже тонкопленочных светодиодов на металлической основе, которая отражает свет, излучаемый светодиодом. Отраженный свет складывается с прямым излучением, что и приводит к увеличению яркости.
Шаг между светодиодами впервые в мире удалось уменьшить до 65 мкм, что позволило повысить разрешение дисплея. К другим достоинствам дисплея относится малое время отклика и высокая контрастность (более 5000:1).
Offline
#14 26.11.09 21:39
#15 26.11.09 21:45
#16 25.03.10 23:31
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Власти в России предлагают скачок к светодиодным лампам:
http://hostel.nstu.ru/viewtopic.php?id=149937
Offline
#17 25.09.10 13:51
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Выйти из сумрака!
09.09.2010 | Лента
http://lenta.ru/articles/2010/09/09/lamp/
Чиновники вынудят бизнесменов закупить самые дорогие лампы
Россия с 2014 года собирается полностью отказаться от оборота и производства ламп накаливания, прозванных в народе "лампочками Ильича". Из-за их коэффициента полезного действия в 5 процентов они признаны самыми неэффективными источниками света во всем мире. На смену им должны прийти светодиодные лампы, которые являются самыми дорогими из всех представленных на рынке ламп.
Замена "прожорливых" ламп - часть программы президента Дмитрия Медведева по повышению энергоэффективности экономики России. Еще в сентябре 2009 года президент заявил, что новые технологии необходимо внедрять в России "железной рукой". В противном случае, по его мнению, никакого перехода к использованию подобных технологий в России так не состоится. Чиновники бросились исполнять указ.
С 2011 года в России предлагается полностью запретить закупку ламп накаливания (только для госсектора) и вывести из оборота лампы мощностью 100 ватт и более, которые сейчас занимают 14 процентов рынка. С 2013 года будут запрещены лампы мощностью 75 ватт и более, а запрет на оборот всех ламп накаливания будет введен лишь в 2014 году. По оценке Минэкономразвития, отказ от ламп накаливания обойдется России минимум в 100 миллиардов рублей. Но почти все эксперты твердят, что дело стоит того, ведь производство энергии для удовлетворения растущих потребностей экономики обойдется гораздо дороже в условиях повальной энергонеэффективности.
Отказ от ламп накаливания породил сразу несколько проблем. К примеру, выяснилось, что в России необходимо срочно наладить производство новых, энергоэффективных ламп. Сейчас в стране ежегодно производится примерно 700 миллионов ламп накаливания, что обеспечивает до 90 процентов рынка. Энергосберегающих лампочек, по данным Philips, в России продается лишь около 40-50 миллионов в год. Большая часть из них импортируется из Китая. Проблема в том, что подобные лампы надо утилизировать особым образом, поскольку некоторые энергосберегающие светильники содержат ртуть.
Через ступеньку
Уже в марте 2010 года приоритеты правительства вновь сменились. Газета "Ведомости" сообщила, что переход страны на обычные энергосберегающие лампы отменяется. Чиновники сочли, что технология производства люминесцентных энергосберегающих ламп достигла предела эффективности и разумнее будет сразу перейти на более перспективные технологии – светодиоды. Это, сочли чиновники, позволит не только решить поставленную президентом задачу, но и обойти проблемы с утилизацией энергосберегающих ламп, в которых содержится ртуть.
В мире светодиоды, новые энергосберегающие источники света, уже победили и лампы накаливания, и их энергоэффективных собратьев. Объем продаж светодиодных источников света на мировом рынке в 2009 году превысил 2 миллиарда долларов, а в 2012 году этот показатель увеличится в 2,5 раза. Продолжительность горения у светодиодной лампы в 30 раз дольше, а потребление электроэнергии - в 10 раз ниже, чем у лампы накаливания. Для сравнения: энергосберегающие лампы в 8 раз дольше горят, а потребление энергии у них ниже в 5 раз.
Светодиоды применяют в лампах светофоров, автомобильных стоп-сигналов и дорожных знаков. Их используют для освещения операционных и храмов Ватикана. Для подсветки уникального фонтана "Похищение Европы" в Москве тоже используются светодиоды - более тысячи светильников в бронзовых влагостойких корпусах. К 2020 году, по оценке Philips, уже 75 процентов всего освещения в мире будет основано на светодиодах.
Но и против массового внедрения светодиодов есть достаточно аргументов. В настоящее время светодиодные лампы стоят гораздо дороже, чем обычные лампы накаливания и энергосберегающие лампы. Так, обычная лампочка в рознице стоит 15-20 рублей, энергосберегающая - 80-120 рублей, а светодиодная – около 2000 рублей. Понятно, что добровольно переходить на светодиоды российские граждане, не говоря уже о компаниях, спешить не будут.
Выход из ситуации чиновники нашли, хотя и довольно своеобразный. Правительство утвердило правила утилизации ртутьсодержащих лампочек, согласно которым российские компании и индивидуальные предприниматели не смогут выбросить или захоронить лампу с содержанием ртути более 0,01 процента. Собирать уже отработавшие лампы смогут только специализированные организации, они же будут утилизировать их. Ну а компаниям придется выделять специальные помещения для хранения отработанных ламп, а также устанавливать там газосигнализаторы на пары ртути. Понятно, что такие услуги влетят бизнесу в копеечку. Тот, кто не хочет связываться с утилизацией, может выбрать светодиодные лампы.
Таким образом, чиновники фактически вынудят бизнес перепрыгнуть одну из ступенек осветительной модернизации, и перейти с ламп накаливания сразу на светодиоды. Лампы накаливания запретят, а энергоэффективные лампы законодательно "свяжут" так, что спрос на светодиоды вырастет в разы. Некоторые компании-утилизаторы уже начали свою работу в регионах России.
Снизить цену на светодиоды, теоретически, можно очень легко – для этого достаточно их побольше производить. На практике осуществить это все несколько сложнее, ведь первое отечественное производство светодиодов должно заработать только в этом году. Оно принадлежит АО "Оптоган", которое контролирует группа "Онэксим" Михаила Прохорова. Предприятие сможет производить в год 1,5 миллиарда светодиодов, из которых, на первых порах, можно будет изготовить 1-2 миллиона светильников. Но это лишь малая доля от потребностей страны. Впрочем, светодиоды можно импортировать из соседнего Китая.
По оценкам Philips, при оптимистичном сценарии в течение ближайших пяти лет цены на светодиоды могут снизиться в 20 раз. Но коснется осветительная революция, прежде всего, рынков промышленного и офисного освещения. Бытовой рынок пока выглядит наименее перспективным. Ранее помощник президента Аркадий Дворкович даже предлагал выдавать россиянам кредиты, чтобы те смогли осуществить переход от ламп накаливания к энергосберегающим лампам.
В январе 2010 года опрос ВЦИОМ показал, что каждый пятый россиянин планирует продолжить использование ламп накаливания после введения запрета на их производство и продажу. Речи о светильниках на гораздо более дорогих светодиодах тогда вообще не шло.
Offline
#18 25.09.10 15:42
#19 25.09.10 18:39
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
По оценке Минэкономразвития, отказ от ламп накаливания обойдется России минимум в 100 миллиардов рублей. Но почти все эксперты твердят, что дело стоит того, ведь производство энергии для удовлетворения растущих потребностей экономики обойдется гораздо дороже в условиях повальной энергонеэффективности.
Ога, энергетики так сразу цены и снизят, как узнают что все перешли на светодиоды...
Offline
#20 25.09.10 22:23
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Tomahawk написал(а):
а запрет на оборот всех ламп накаливания будет введен лишь в 2014 году.
время есть - можно успеть затариться пока цены на светодиоды не упадут )))
интересно, сколько примерно требуется лампочек в год для освещения однешки?? )
$Lava написал(а):
Ога, энергетики так сразу цены и снизят, как узнают что все перешли на светодиоды...
я думаю можно будет ее выгодно продавать куда-нибудь еще
для физ лиц тарифы самые низкие..
Offline
#21 25.09.10 22:31
#22 25.09.10 22:53
#23 26.09.10 03:16
#24 26.09.10 10:43
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
$Lava написал(а):
Ога, энергетики так сразу цены и снизят, как узнают что все перешли на светодиоды...
Экономия не в этом смысле. ВВП у нас растёт, но когда растёт ВВП, то и нагрузка на энергетику увеличивается, а энергетика у нас не резиновая бесконечно энергии отдавать не может. Вот и имеется ввиду, что если будет экономия на освещении, то мы сможем больше энергии для промышленности отдать, при такой же нагрузке на энергосистему. Т.е. новых энергообъектов строить не придётся, в свете экономим, а ВВП безболезненно для системы растёт.
Если бы наша страна не стала переходить на "новый свет", то рост ВВП в скором времени (через сколько-то лет) стал бы ограничиваться энергетикой, возможно даже настал бы такой момент, когда новые производственные объекты энергетики не поспевали бы строиться для растущих потребностей экономики.
Offline
#25 26.09.10 12:07
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Tomahawk написал(а):
Если бы наша страна не стала переходить на "новый свет", то рост ВВП в скором времени (через сколько-то лет) стал бы ограничиваться энергетикой, возможно даже настал бы такой момент, когда новые производственные объекты энергетики не поспевали бы строиться для растущих потребностей экономики.
инетерсно, а как с этим делом "боролись" в СССР?
Offline
#26 26.09.10 12:28
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Строили новые энергообъекты, но в то время не было такой возможности сэкономить, да и в СССР не было это принято, в т.ч. на материалах, вспомните гигантскую по размерам продукцию, которую тогда выпускал СССР, когда все в мире стремились к минитюаризации. И благодаря такой политике были большие издержки.
Offline
#27 26.09.10 14:41
#28 26.09.10 15:20
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Tomahawk написал(а):
Строили новые энергообъекты, но в то время не было такой возможности сэкономить, да и в СССР не было это принято, в т.ч. на материалах, вспомните гигантскую по размерам продукцию, которую тогда выпускал СССР, когда все в мире стремились к минитюаризации. И благодаря такой политике были большие издержки.
сейчас то что изменилось?? кто мешает строить больше? ))))
нефтедобывающее строится ударными темпами ;)
Исправлено Игорь (26.09.10 15:21)
Offline
#29 26.09.10 15:58
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Laks, население потребляет что-то порядка 42% от всей энергии на освещение, телевизоры и так далее. Ну вот прикинь примерно сколько у тебя лампочек по ваттам, сколько приборов дома в тех же ваттах, сколько времени они работают :) Ориентировочно 20%, сам не считал и данных не видел пока. Но по мне так из той цены, что я плачу за электричество - половина на свет.
Игорь, также учитывай тот факт, что чем больше энергообъектов будет, тем больше нужно людей для поддержания работы этих объектов. Есть такой показатель как эффективность труда, Россия по нему не на очень хорошем месте, и мы должны стремиться его улучшать. Это тоже самое что КПД, отдача в экономику от людей должны быть выше, чем сейчас, если мы жить хорошо хотим.
Offline
#30 26.09.10 16:09
#31 26.09.10 16:27
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Вот что в 2 местах в инете написано:
Суммарная возможная экономия составляет 45 - 50% от величины электроэнергии, которая сегодня расходуется в стране на освещение, и это вполне достижимо. А ведь в России порядка 108 - 110 млрд кВт*ч идет на освещение, а значит половина - это более 50 млрд кВт*ч.
В нашей стране около 13% всей электроэнергии расходуется на освещение и это при том, что освещенность в бытовых, общественных и производственных помещениях в среднем ниже медицинских норм в 2-3 раза.
Так что они ещё и о вашем здоровье заботятся. Так-то :)
Offline
#32 26.09.10 16:29
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Tomahawk написал(а):
также учитывай тот факт, что чем больше энергообъектов будет, тем больше нужно людей для поддержания работы этих объектов. Есть такой показатель как эффективность труда, Россия по нему не на очень хорошем месте, и мы должны стремиться его улучшать. Это тоже самое что КПД, отдача в экономику от людей должны быть выше, чем сейчас, если мы жить хорошо хотим.
да это все понятно - щас то почему стало неэффктивно?? раньше и народу больше было ;)
и заводов работающих - тратили энергию )
Laks написал(а):
так сколько?))
42%
20%
13%
))))
Исправлено Игорь (26.09.10 16:31)
Offline
#33 26.09.10 16:37
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Инновации где-то рядом.
ул. Красный проспект, 175 б
Техническое описание объекта:
До модернизации После модернизации
Потребляемая мощность: 2,5 кВт 240 Вт
По тарифу (1,60 руб.): 4,00 руб. 0,38 руб.
Расходы за год: 9125 кВт 876 кВт
По тарифу за год: 14600 руб. 1402 руб.
Снижение энергопотребления в 10 раз!
http://www.npodyma.com/objects.php
Offline
#34 26.09.10 16:54
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Tomahawk написал(а):
Техническое описание объекта:
До модернизации После модернизации
Потребляемая мощность: 2,5 кВт 240 Вт
По тарифу (1,60 руб.): 4,00 руб. 0,38 руб.
Расходы за год: 9125 кВт 876 кВт
По тарифу за год: 14600 руб. 1402 руб.
Снижение энергопотребления в 10 раз!
вот это круто! )))
пока лампочку не разобьют, спиз..т и т.д. )
Offline
#35 26.09.10 16:57
#36 26.09.10 17:20
#37 26.09.10 17:29
#38 26.09.10 21:02
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Новый товар всегда стоит дорого, со временем будет дешевле, потерпите. Через пару лет вы даже не задумаетесь, когда светодиоды в магазине брать будете. Посмотрите сами, теме 3 года, кто из вас, прочитавший материал 3 года назад, мог в это поверить? Лишь единицы верили в "светлое" будущее этих новшеств. Пройдёт ещё 3 года, и у половины ваших знакомых дома будет светодиодное освещение, можете специально сюда потом зайти и прочитать, если конечно вспомните.
Offline
#39 26.09.10 23:11
#40 15.12.11 22:06
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Сияющий кристалл
Журнал "Вокруг Света", октябрь 2010
http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/7170/
Светодиоды почти без потерь превращают электрическую энергию в световую, и уже скоро настройка домашнего освещения под настроение станет не более сложным делом, чем выбор музыки.
Хорошо, когда на улице солнце (желательно всегда), окна большие, чистые и находятся на потолке. Дневное освещение идеально во всех отношениях, но имитировать его искусственно совсем непросто. В обычных лампах накаливания температура светящейся нити в два раза ниже солнечной (5770 K), и поэтому в спектре их излучения доминируют не зеленые, а красные цвета. Но за 100 лет использования ламп люди привыкли к этому теплому свету.
Ртутные люминесцентные лампы приблизили состав света к дневному (по сравнению с лампами накаливания их обычно и называют энергосберегающими, хотя этого названия достойны и другие лампы). В них электрический разряд ионизирует атомы ртути, а те, возвращая себе оторванные электроны, испускают ультрафиолет, который заставляет светиться люминофор, покрывающий колбу изнутри. Люминесцентные лампы эффективнее переводят электроэнергию в свет, поскольку меньше нагреваются и дают большую часть излучения в тех участках спектра, где чувствительность глаз выше, чем в красной области. Но спектр первых люминесцентных ламп был далек от привычного теплового. Хотя выглядел он белым, цветовосприятие под ним искажалось. К тому же люминесцентные лампы заметно мерцали, утомляя глаза. А еще они были большими, не сразу разгорались и быстро перегорали при частых включениях. Применялись они в основном в учреждениях, отчего стали восприниматься как холодный «официальный» свет.
Техника, однако, не стоит на месте, и почти все недостатки люминесцентных ламп сегодня устранены. Электронные пускорегулирующие устройства избавили от неприятного мигания. Новые люминофоры дают свет более близкий к натуральному дневному, причем есть лампы с разной цветовой температурой — от холодных белых (6500 К) до теплых желтоватых (2700 К). Размеры ламп резко сократились за счет сворачивания газоразрядной трубки в спираль. Решена проблема частых включений и медленного разогрева. Наконец, благодаря унификации цоколя люминесцентные лампы стали взаимозаменяемы со старыми лампами накаливания и поэтому смогли прийти в жилые дома. Цена их первое время кусалась, но с налаживанием массового выпуска стала постепенно снижаться. Настал звездный час люминесцентного освещения.
Лампа накаливания
1. Двойная вольфрамовая спираль, излучающая при нагреве свет, и ее держатели
2. Стеклянная колба с винтовым цоколем
3. Инертный газ, заполняющий колбу и увеличивающий срок службы
Опоздавшие к поезду
К сожалению, промышленность России не успела подготовиться к тотальному переходу на компактные люминесцентные лампы. Их массовое производство не было развернуто, и страна все больше зависит от китайского импорта, который продается под российскими брендами. Правительство, подстегивая промышленность наверстать упущенное, запрещает продажу обычных лампочек накаливания. Заводы срочно переориентируются на опасное ртутное производство, но меры эти запоздалые и, вообще говоря, бессмысленные. Зарубежные производители люминесцентных ламп торопятся «отбить» ранее сделанные инвестиции, а весь мир уже активно осваивает новые светодиодные технологии освещения.
Светодиодные панели еще долговечнее и экономичнее, чем люминесцентные лампы. При этом они не содержат опасной ртути, не боятся частых включений, гибко регулируются по яркости и совершенно не мерцают. На освещение в развитых странах тратится 15–20% производимой электроэнергии. Переход на светодиоды позволит в несколько раз сократить затраты энергии в этом секторе. Поэтому по всему миру государства объявляют о планах тотального внедрения этой энергосберегающей технологии, а ведущие производители — о приоритетности полупроводникового направления в освещении.
Когда люминесцентная лампа, которой вы заменили вчера лампу накаливания, отслужит свой срок, на ее место вы уже сможете поставить светодиодный излучатель. Будет он отечественный или импортный, решается прямо сейчас. Опоздав к «люминесцентному поезду», Россия тем не менее имеет пока шанс успеть на светодиодный и не только обойтись без массового импорта твердотельных лампочек, но и стать одним из значимых игроков на рынке освещения XXI века. В Санкт-Петербурге на предприятиях «Светлана-Оптоэлектроника» и «Оптоган» уже разворачивается производство экологически чистых и высокоэффективных полупроводниковых светильников.
От Маркони до Алферова
Впервые свечение точечного кристаллического детектора наблюдал в 1907 году инженер Генри Раунд из лаборатории Гульельмо Маркони. Внимательно явление электролюминесценции изучил Олег Лосев из Нижегородской радиолаборатории, показавший в 1923 году, что вблизи p-n-перехода в карбиде кремния происходит выпрямление электрического тока, сопровождающееся свечением. Первый патент на «световое реле» был выдан Лосеву в 1927 году, но реальное освоение данной технологии началось не в России, а в США в 1960-е годы, когда полупроводники заявили о себе в полную силу. В 1961 году Роберт Байард и Гари Питтман из компании Texas Instruments изобрели и запатентовали технологию изготовления полупроводниковых источников невидимого света — инфракрасных светодиодов. В 1962 году благодаря усилиям Ника Холоньяка из компании General Electric на свет появился первый красный светодиод. Довольно скоро, всего через 10 лет, красненькие циферки загорелись на табло электронных калькуляторов и часов. За прошедшие с тех пор полвека яркость светодиодов выросла в миллион раз, а цена за штуку упала в тысячу раз.
Люминесцентная лампа
1. Стеклянная спиральная трубка, покрытая изнутри люминофором и заполненная инертным газом в смеси с парами ртути
2. Вольфрамовые спирали, между которыми происходит электрический разряд
3. Электронная начинка лампы, выпрямляющая переменное напряжение и обеспечивающая стабильное горение лампы
Главной проблемой первых светодиодов и особенно полупроводниковых лазеров (построенных на базе диодов) была их живучесть. Поначалу, чтобы заставить полупроводник светиться, приходилось пропускать через него электрический ток чудовищной плотности — 1000 А/мм2. Сегодня лазерным светодиодам достаточно всего десятой доли ампера на квадратный миллиметр. Они стали удивительно долгоживущими приборами и могут непрерывно работать 10, а то и 20 лет, практически не снижая яркости, им не страшны частые включения, и они мгновенно выходят на штатный уровень освещения.
Прорыв в области твердотельной генерации света был связан с пионерскими работами Жореса Алферова и Герберта Кремера — нобелевских лауреатов 2000 года. Премию дали не за создание собственно светодиодной технологии, а за «работы по получению полупроводниковых структур, которые могут быть использованы для сверхбыстрых компьютеров». Но именно на этих гетероструктурах в 1970 году в ленинградском Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе создали первый полупроводниковый лазер, непрерывно работающий при комнатной температуре. Эти научные результаты легли в основу докторской диссертации 35-летнего Алферова. Дальнейшие работы по созданию высокоэффективных светодиодов и лазеров увенчались новым успехом Физтеха — созданием в 1995 году гетеролазера на квантовых точках. По прогнозам, к 2020 году в каждом персональном компьютере будет с десяток лазеров на квантовых точках, используемых для скоростной цифровой связи процессоров, памяти и периферийных устройств. А в патронах ламп появятся «холодные» светодиоды, испускающие поток излучения благодаря тончайшему слою квантовых точек. Это позволит получить действительно приятный для глаза спектр, не теряя в эффективности.
Световая отдача
Центральный элемент полупроводникового диода — p-n-переход. C одной стороны от него, в области n, ток переносят электроны, а с другой стороны, в области p, — дырки, то есть свободные места в кристаллической структуре полупроводника, где электрона не хватает. При пропускании тока электроны и дырки движутся навстречу друг другу. В области p-n-перехода электроны попадают в дырки, заполняют и нейтрализуют их. В этом процессе рекомбинации выделяется энергия.
Далеко не всегда эта энергия испускается в виде света, то есть фотонов. Например, кремний, основной материал электроники, устроен так, что свободные электроны и дырки рекомбинируют, порождая слабенькую акустическую волну — фонон, — которая быстро рассеивается, переходя в тепло. Поэтому микросхемы греются, а не светятся.
Но в некоторых полупроводниках рекомбинация сопровождается испусканием кванта света, энергия которого зависит от разности энергий электрона и дырки — она примерно постоянна для каждого полупроводника. Например, арсенид галлия служит для создания инфракрасных и красных светодиодов. Тройное соединение галлия, мышьяка и фосфора дает более яркие красные светодиоды, а также желто-зеленые. Различные соединения, содержащие алюминий, индий, галлий и фосфор, стали основой для ярких светодиодов красного, оранжевого и желтого свечения. Фосфид галлия со специальными оптически активными примесями дает зеленое свечение. Нитрид галлия — основной современный материал для ультрафиолетовых, синих и зеленых светодиодов.
Светодиодная лампа (внутреннее устройство)
1. Массив светодиодных модулей, обеспечивающий требуемую яркость лампы
2. Резистор, ограничивающий рабочий ток
3. Пластиковый корпус светодиодной 12-вольтовой лампочки
Единичный светодиод не может излучать белый свет, поскольку энергия испускаемых им фотонов примерно одинакова. По этому для имитации естественного дневного света обычно используют либо матрицы из разноцветных диодов, либо явление люминесценции. Сегодня большинство белых светодиодов — синие или даже ультрафиолетовые, но благодаря слою люминофора их излучение трансформируется в свет, близкий к белому.
Внутренний квантовый выход современных полупроводниковых светящихся кристаллов близок к 100%. То есть каждая пара «электрон — дырка» дает фотон. Если бы все эти фотоны, рожденные в глубине светодиода, выходили наружу, такой источник практически не нагревался бы и всю подведенную энергию превращал в свет. Но, конечно, часть фотонов поглощается внутри кристалла, не успевая дойти до его поверхности. Снижение таких потерь — одно из основных направлений совершенствования светодиодов. Для этого осваивают новые материалы, используют так называемые гетероструктуры, состоящие из множества тончайших слоев различных полупроводников, чередующихся в определенной последовательности. В результате КПД светодиодов, который у первых промышленных устройств был меньше 1%, удалось поднять выше 50%, а световая отдача выросла с 1 до 150 люмен на ватт, что вдвое больше, чем у энергосберегающих люминесцентных ламп. Теоретический максимум светоотдачи для совершенно идеального источника белого света около 250 лм/Вт, так что до предела осталось не так уж и далеко. Как говорят специалисты, этот уровень светоотдачи будет достигнут уже в ближайшем десятилетии.
Другое не менее важное направление развития — получение максимального количества света с минимальной активной площади кристалла. И здесь многое зависит уже не только от базовых свойств полупроводникового материала, но и той степени дефектности кристаллической структуры, которая возникает в процессе выращивания рабочих гетероструктур. Чем меньше рабочий объем светодиода, тем больше их можно изготовить за один цикл технологического процесса и тем дешевле будет светодиодная лампочка. Но с уменьшением размеров становится труднее отводить от светодиода тепло, поэтому увеличение поверхностной яркости напрямую связано с повышением КПД.
Восход с доставкой на дом
Пока у белых светодиодов есть один большой недостаток — высокая цена. Правда, если поделить ее на гарантированный срок службы, учесть экономию электричества и минимизацию работ по обслуживанию, то получается не так уж и дорого. Но все же срок окупаемости составляет два-три года, так что вложения в светодиоды приходится пока рассматривать как долгосрочные инвестиции. Обнадеживает то, что в светодиодной технологии действует так называемый закон Хайтца (аналогичный закону Мура в микроэлектронике), согласно которому цена за один люмен света падает в 10 раз за 10 лет, а мощность, излучаемая отдельным чипом, за это же время возрастает в 20 раз. Если дело пойдет так и дальше, то лет через десять светодиоды станут дешевле ламп накаливания, ну а пока они просто экономичнее, ярче и удобнее в эксплуатации.
Интересные инсталляции можно устроить прямо у себя дома, просто вкрутив в люстру светодиодные лампы, цвет и яркость которых регулируются обычным инфракрасным пультом дистанционного управления. Оснащенный такими светильниками умный дом сможет будить своего хозяина щебетом птиц и радостными лучами восходящего солнца даже в самую хмурую осеннюю погоду. Ну а если вдруг захочется пережить ощущение бури, ничто не помешает вполне натуральной имитации предгрозового сумрака, ярких вспышек молний и мощных раскатов грома. Светодиодам, как и акустическим системам, все это вполне по силам, и только капель дождя с порывами ветра будет не хватать для полного ощущения надвигающейся стихии.
Offline
#41 15.12.11 22:09
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Прощайте, лампочки Ильича
Журнал "Вокруг Света", октрябрь 2010
http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/7171/
Правительства пытаются приговорить лампы накаливания к смерти в пользу энергосберегающих. А вскоре придется запрещать их в пользу идущим на смену лампам новых поколений
О необходимости запрета лампочек накаливания заговорили в середине 1990-х, когда дебаты о глобальном потеплении набирали силу, а позиции «зеленых» на Западе были сильны как никогда.
Политики по обе стороны Атлантики оказались в сложном положении: с одной стороны, избиратели требовали мер по борьбе с глобальным потеплением и снижением энергопотребления, а с другой — вовсе не были готовы на снижение экономического роста, рост цен и возможную потерю рабочих мест. Правительства США, Австралии и некоторых других стран встали в жесткую оппозицию к принципам Киотского соглашения, утверждая, что Запад не может и не должен в одностороннем порядке снижать выбросы парниковых газов, отдавая мировой рынок на откуп мало заботящимся об экологии Китаю, Индии и другим развивающимся странам.
Кроме того, избиратели были вовсе не готовы отказываться от привычного образа жизни, требующего все большего потребления энергии, но при этом все больше ворчали по поводу того, что цены на энергию фактически диктуются странами, на которые они не могут влиять. Иными словами, законодатели оказались в тупике — как снизить потребление энергии, при этом не навредив существующему образу жизни.
Столь модные поначалу ветряки, солнечные панели и переход с угля на газ решения не давали — их введение стоило больших инвестиций, поддержание требовало дотаций и общеэкномический эффект был отрицательным. То есть все эти меры становились выгодными лишь при высокой стоимости выбросов — чем чувствительнее будет налог, тем больше будет экономическая выгода (или тем меньше экономический урон) от установки солнечной панели, например.
Шведская электрическая компания Vattenfall в 2007 году посчитала, что из всех мер энергосбережения наиболее эффективными при низкой стоимости выбросов становятся термоизоляция зданий, переход на энергоэффективные автомобильные двигатели, биотопливо и… отказ от лампочек накаливания. Более того, каждая из этих мер была экономически выгодной. Иными словами, все эти меры снижали выбросы и сберегали деньги домохозяйствам и компаниям.
Местные власти начали активно вкладывать средства в теплоизоляцию зданий — по всей Европе стали утеплять многоквартирные дома, построенные в минувшие полвека, а правительства стали вводить новые нормы для термоизоляции зданий. Счета за отопления в североевропейских странах традиционно высоки, а при том, что поставщики коммунальных услуг стали брать на себя часть расходов по утеплению жилищ, многие согласились с этой мерой без особых протестов и колебаний.
Машины с экономичными двигателями — от просто электрических до электрически-бензиновых — тоже стали быстро завоевывать рынок. Дело даже не только в стоимости бензина, которая в Европе только растет, но и во внеэкономических мерах. Так, к примеру, автомобили с экономичным двигателем освобождаются от уплаты налога на въезд в центр Лондона, который составляет восемь фунтов в день. В борьбе за удобство и экономию европейцы пересматривали свои подходы к транспорту.
Однако с лампочками все оказалось не так просто. На освещение в мире уходит около 19% всего используемого электричества. Данные, представленные во время обсуждения «лампочного дела» в 2007 году в калифорнийском сенате, закончившегося полным запретом ламп накаливания в штате, утверждали, что энергия, сберегаемая за срок службы 24-ваттной люминесцентной лампочки, эквивалентна энергии, которую затрачивает «Тойота-Приус» при переезде из Нью-Йорка в Сан-Франциско. Переход всего мира на новые лампы в домах и офисах привел бы к сокращению потребления энергии на 3%, а если к этому добавить уличное освещение и замену старых ламп дневного света, то вдвое больше.
При этом компактные люминесцентные лампы существовали на рынке уже несколько десятилетий, но популярности так и не завоевали, особенно на Западе.
Посмотрим на лампочную экономику глазами Тео ван Дерсена, главы Philips Lighting, подразделения голландского промышленного гиганта Philips, занимающегося осветительными приборами и всем тем, что связано со светом. Арифметика Дерсена, которую он представил четыре года назад во время дебатов в Еврокомиссии о лампочках, проста. Стандартная лампочка накаливания стоит 1 евро и сжигает электричества на 15 евро в год. Энергосберегающая лампочка стоит 5–6 евро и сжигает электричества на 3 евро в год, а служит в несколько раз дольше первой. Казалось бы, вполне убедительная арифметика. Вывод очевиден. С 1 сентября 2009 года в ЕС вступил в силу закон, запрещающий использовать обыкновенные лампы накаливания. Однако к исходу 2007 года на долю энергосберегающих лампочек приходилось менее 30% всех продаж лампочек компании. При этом, к разочарованию Philips, продажи новых ламп росли быстрее в развивающихся странах — оказалось, что там обыватели и предприниматели с большим вниманием относятся к счетам за электричество, чем в богатых странах.
Экономисты и социологи быстро нашли объяснение. Даже притом что средний счет за свет на двухкомнатную квартиру в Лондоне раз в пять больше, чем в Москве, он все равно мал относительно среднего дохода. Большинство людей просто не беспокоятся о небольшой сумме. Что же касается предприятий, то там обнаружился парадокс управления — те, кто отвечают за экономию средств, не имеют прав одномоментно увеличить расходы на лампочки, это находится в ведении других менеджеров.
Впрочем, потом оказалось, что новые лампочки, даже когда их стали выдавать бесплатно, не завоевывают Запад не только по причине потребительской лени. Потребителей не устраивало, что новые лампочки медленно греются, что их трудно приспособить под выключатели с реостатами. Потребителей также беспокоили разговоры о том, что в лампочках есть ртуть... Кроме того, в отличие от люминесцентных ламп, которые в основном производятся в развивающихся странах, лампы накаливания делают и в странах Запада. Так, только в ЕС на производстве ламп накаливания было занято более 12 000 человек. Это тоже не прибавляло сторонников лампочной революции.
То есть, с одной стороны, избиратели требовали от правительств сократить выбросы парниковых газов и снизить потребление энергии, а с другой — противились переходу на новые лампочки. Счет за электричество оказывался недостаточным стимулом. Невидимая рука рынка бессильно повисла... Правительства и парламенты западных стран изо всех сил пытались развеять страхи: потеря рабочих мест компенсировалась экономией нескольких миллиардов евро в год, которые можно было бы инвестировать в новые рабочие места, вредных отходов от новых ламп не больше, чем от батареек, а собственно их производство чище, чем ламп старых. Что же касается технических проблем — задержки включения и невозможность применения реостатных выключателей, — то их решение дело времени. Рынок не слушал. Тогда власти пошли на непопулярные меры — прибегли к административному регулированию. От Австралии и Новой Зеландии до США, Канады и Великобритании, не говоря уж о ЕС, с разных сроков власти стали вводить — нет, не запрет на лампы накаливания, а минимально допустимый уровень энергосбережения ламп. Он, однако, выше, чем у ламп накаливания.
Реакцию потребителей можно было наблюдать в английских магазинах летом 2008 года — по мере того как одна сеть магазинов за другой объявляла, что больше лампочки накаливания закупать не будет, покупатели сметали с полок все, что оставалось. Газеты успокаивали публику сообщениями, что запаса лампочек накаливания в стране хватит лет на пятнадцать. Кроме того, против запретительных мер выступили любители «традиционного» света. Для них экономия была недостаточным доводом. Лампа накаливания, говорили они, — основа современной цивилизации, позволившая современному человеку продлить активную фазу суток. Качество света новых ламп не устраивало их в галереях и ресторанах, в больницах и музеях. Частично благодаря их усилиям старые лампы выживут во многих таких местах, пока не появятся новые технологии, удовлетворяющие критериям энергосбережения, например светодиодная.
Еще одни противники лампового запрета — ортодоксы свободного рынка. Отец чешских реформ Вацлав Клаус клеймил европейских запретителей при каждом удобном случае. Для него и его единомышленников, считающих, что глобальное потепление — выдумка, а государству нечего лезть в рынок, фактический запрет лампочек был подобен боевому кличу. Они стали символом битвы за свободу человека.
Им, в общем-то, возразить нечего. Европейские и американские законодатели разводят руками и говорят, что ограничения эти необходимы, если действительно пытаться сократить энергопотребление и не губить при этом экономику. Вероятно, они завидуют своим кубинским коллегам — там лампочки накаливания приговорили к смерти одними из первых в мире, гораздо раньше, чем в любой из демократических стран. Правительствам западных стран еще долго придется убеждать противников новых лампочек. А когда убедят, не исключено, что придется запрещать энергосберегающие лампы в пользу, например, светодиодных.
Offline
#42 15.12.11 22:14
#43 16.12.11 15:20
#44 17.12.11 22:46
#45 17.12.11 22:57
Re: [Вокруг Света] Колумбы «нового света»
Вот где забыл когда лампочку менял, так это в перегородке. Там "хлопушка" стоит и включает лампочку (накаливания) только тогда, когда шум есть, то есть свет включен всего несколько минут в сутки. Думаю это последнее место, где куда люди будут новые лампочки ставить )
Offline
