"LED là về để thay đổi cách chúng ta nhìn thấy những thứ mãi mãi", ông Tim Holt, Giám đốc điều hành của Viện Quang tử của Đại học Strathclyde ở Scotland . "Chúng tôi chỉ chỉ vào đầu của cuộc cách mạng đèn LED chiếu sáng."
Hiện tại, việc hiệu quả và cuộc sống lâu dài của đèn LED được làm cho chúng một phổ biến - nếu tốn kém - lựa chọn ở những nơi thay bóng là bất tiện hoặc đắt tiền, chẳng hạn như trong ánh đèn đường cao tốc, tín hiệu giao thông, đường băng sân bay hoặc trên các tòa nhà lớn và cầu. Ví dụ, các bảo tàng Louvre ở Paris hiện đang thay thế 4.500 bóng đèn với các khoản tương đương LED, một sự thay đổi đó sẽ dẫn đến việc giảm 73% mức tiêu thụ năng lượng . Kế hoạch này cũng được đưa ra để thay thế các hệ thống chiếu sáng 25 tuổi đó soi sáng Tower Bridge ở London với đèn LED chiếu sáng trong thời gian cho vận hội Olympic 2012
Nhưng niềm hy vọng thực sự của ngành công nghiệp LED là mảng của các twinklers nhỏ đóng gói vào một cái gì đó tương tự như một bóng đèn sẽ trở thành ánh sáng của sự lựa chọn trong phòng ngủ, phòng tắm hay nghiên cứu của bạn, cho phép họ lấy một miếng của một thị trường chiếu sáng toàn cầu đó là giá trị một € 52bn ước tính trong năm 2010. nguyên nhân của họ được sự giúp đỡ của chính phủ nhiều trên thế giới đã lựa chọn để loại bỏ dần việc bán bóng đèn sợi đốt. Một toàn EU giai đoạn ra đã được tiến hành, và trong tháng 11 năm 2011 của chính phủ Trung Quốc tuyên bố rằng việc nhập khẩu và bán các bóng đèn sợi đốt sẽ bắt đầu bị cấm từ tháng Mười năm 2012. Hơn 1 tỷ bóng đèn sợi đốt đã được bán tại Trung Quốc trong năm 2011, có nghĩa là thông báo là đủ để lái xe các nhà đầu tư vào một Frenzy: giá cổ phiếu của Cree, một nhà sản xuất LED Hoa Kỳ dựa trên , tăng gần 10%.
Tất nhiên, việc bảo hành cái chết cho bóng đèn sợi đốt đã được ký kết trước. đèn huỳnh quang compact (CFL) - hoặc bóng đèn tiết kiệm năng lượng, vì chúng thường được biết đến nhiều hơn - được cho là dấu chấm hết của các bóng đèn vào những năm 1970. Nhưng bất chấp nổi bật lên trong những năm 90 và không ngừng cải thiện, họ đã thất bại trong việc thực hiện lời hứa của họ. Trong phần này là xuống để họ chi phí nhiều hơn so với bóng đèn thường xuyên, lấy một tuổi để làm ấm lên và thường tạo ra ánh sáng chất lượng thấp. Và đó là thậm chí không đề cập đến các vấn đề môi trường trên bóng đèn có chứa thủy ngân.
Đèn LED, đó là tuyên bố, sẽ giúp khắc phục những vấn đề này. Những đốm sáng nhỏ bé đã được phát minh bởi GE trong đầu những năm 1960 và đã được ban đầu chỉ có sẵn trong màu đỏ, một tài sản có định nghĩa giao diện của máy tính bỏ túi đầu và đồng hồ kỹ thuật số. Qua nhiều năm, tuy nhiên, nhiều màu sắc đã xuất hiện.
Đây là tất cả được thực hiện trong cùng một cách: từ tấm bán dẫn, vật liệu sử dụng để chế tạo các chip máy tính. Như tên gọi của chúng, đèn LED bao gồm một diode đơn giản. Trong điện tử truyền thống đây là hai bài viết kim loại - một anode và cathode - đặt rất gần với nhau, thông qua đó quyền lực chỉ có thể chảy theo một hướng. Trong đèn LED, cực dương và cực âm được hình thành bằng cách đặt hai lĩnh vực bán dẫn đã được "pha tạp" - ngâm tẩm với các tạp chất - bên cạnh nhau. Khi sức mạnh chảy qua ngã ba giữa hai bản vá lỗi này, một số của nó là không thể làm cho nó thông qua và được thay vì thải ra dưới dạng các photon ánh sáng. Các màu sắc của ánh sáng được quyết định bởi các tính chất và cấu trúc của các chất bán dẫn dùng để làm cho LED. Ví dụ, ánh sáng xanh nhìn thấy trong nhiều ngọn đuốc túi LED được tạo bằng các vật liệu như selenua kẽm và indium gallium nitride. Xem thêm về các thiết bị điện dân dụng khác tại đây
Giống như một quả bóng LED
Mặc dù điều này nghe có vẻ phức tạp, quá trình sản xuất để tạo ra đèn LED được hiểu rõ. Và - giống như tất cả các quá trình liên quan đến các chất bán dẫn - đó là đi xuống trong chi phí tất cả các thời gian, và với mức dự đoán được. Trong thực tế, tỷ lệ là như vậy có thể dự đoán rằng thậm chí còn có một luật - gọi là định luật Haitz của - mô tả sự sụp đổ. Điều này khẳng định rằng mỗi thập kỷ, chi phí sản xuất ánh sáng hữu ích sẽ giảm theo hệ số 10, trong khi số lượng ánh sáng tăng được tạo ra bởi một yếu tố của pháp luật 20. Haitz, lần đầu tiên được đề xuất vào năm 2000 bởi nhà khoa học hiện nay đã nghỉ hưu Roland Haitz, được coi là tương đương với đèn LED của định luật Moore - một tiên đề ngành công nghiệp máy tính trong đó nói rằng số lượng transistor có thể được vắt vào một con chip máy tính với chi phí cố định sẽ tăng gấp đôi mỗi 18 hoặc 24 tháng.
Điều này là rất quan trọng đối với đèn LED, mà hiện nay là khoảng mười lần đắt so với bóng đèn sợi đốt. Tuy nhiên, chi phí giảm chỉ là một phần của sự phấn khích.
Trong bóng đèn sợi đốt truyền thống, chỉ có khoảng 5% lượng điện sử dụng được chuyển đổi thành ánh sáng, trong khi phần còn lại là lãng phí như nhiệt - do đó các bóng đèn nhỏ hơn máy sưởi điện nhỏ mà đưa ra ánh sáng như là một tác dụng phụ bất ngờ. Một CFL có xu hướng được khoảng bốn lần hiệu quả như một bóng đèn 60W, nhưng đèn LED có thể lên đến mười lần hiệu quả.
Kết quả là, các khoản tiết kiệm năng lượng tiềm năng trong tương lai từ các đèn LED là rất lớn. Mặc dù Hoa Kỳ hiện nay không có kế hoạch bỏ tất cả các bóng đèn sợi đốt , Bộ Năng lượng Mỹ ước tính rằng nếu toàn bộ đất nước chuyển sang ánh sáng LED trên tiếp theo 20 năm, điều này có thể dẫn đến tiết kiệm chi phí năng lượng của $ 120bn, giảm tiêu thụ điện năng cho chiếu sáng bằng một phần tư, và giảm lượng khí thải carbon của 246 triệu tấn . Ở Trung Quốc nó là một câu chuyện tương tự, nơi cơ quan kế hoạch tập trung của mình hy vọng sẽ tiết kiệm được 48 tỷ kWh điện mỗi năm, một lần pha ra của Trung Quốc là hoàn tất, và hy vọng sẽ giảm lượng khí thải carbon hàng năm khoảng 48 triệu tấn .
Và đèn LED có một trick môi trường lên tay áo của họ: họ kéo dài lâu hơn hầu hết các nguồn ánh sáng khác. Bóng đèn sợi đốt kéo dài khoảng 1.000 giờ trước khi ghi ra, trong khi so sánh CFL 8.000 đến khoảng 10.000 giờ. LED không ghi ra trong cùng một cách mà chỉ đơn giản là có được mờ theo thời gian, và khi họ rơi xuống 70% độ sáng ban đầu của họ cuộc sống hữu ích của họ được coi là kết thúc. Một ánh sáng LED tốt nên có một cuộc sống hữu ích từ 30.000 đến 50.000 giờ, và có thể lên đến 70.000 trong tương lai , có nghĩa là ít ra đi và ít được thực hiện.
Nhưng đèn LED không có tất cả của họ theo cách riêng. Một trong những thách thức lớn nhất mà họ phải đối mặt là chất lượng của ánh sáng mà họ sản xuất. bóng đèn LED có xu hướng tạo ra một khắc nghiệt, lạnh ánh sáng - một thế giới xa ấm áp, ánh sáng màu vàng chúng ta sử dụng từ bóng đèn sợi đốt. Điều này có thể gây ra đối tượng được chiếu sáng để đưa vào màu sắc tự nhiên, mà mắt người có thể tìm thấy không thoải mái hay chỉ là lẻ.
Đây là kết quả của các nhà sản xuất xây dựng bóng đèn từ đèn LED màu xanh hiệu quả. Để tạo ra một "trắng" ánh sáng, một lớp phosphor được áp dụng phát ra màu sắc khác trong quang phổ nhìn thấy được. Khi những hỗn hợp - như chiếu ánh sáng qua hai lăng kính - chúng tạo ra một ánh sáng trắng. Điều quan trọng, tuy nhiên, có những "khoảng trống" trong quang phổ, và đó là những phần còn thiếu đó gây ra các tác dụng khắc nghiệt.
Để làm được việc này, các nhà khoa học và các nhà sản xuất hiện đang làm việc trên bằng cách sử dụng sự kết hợp của đèn LED màu xanh và màu đỏ kém hiệu quả để tạo ra một ánh sáng ấm áp hơn. Những người khác đang làm việc trên công thức nấu ăn phosphor mới mà có thể chuyển đổi ánh sáng LED màu xanh vào nhiều phần của quang phổ nhìn thấy, làm đầy hiệu quả trong các khoảng trống.
Nhưng các vấn đề khác vẫn còn. Ví dụ, ánh sáng từ đèn LED cũng có xu hướng có tính định hướng cao - phát ra ánh sáng trong một chùm hẹp. Điều này có thể rất hữu ích trong các tình huống nhất định, chẳng hạn như chiếu sáng một bức tranh, nhưng nó là khó có một điểm bán hàng cho người tiêu dùng muốn thay thế các bóng đèn trong đèn đọc sách của họ. Hầu hết các nhà sản xuất có được xung quanh vấn đề này bằng cách lắp gương phản xạ và khuyếch tán trong bóng đèn của họ, nhưng trong khi đây là hiệu quả nó có xu hướng làm giảm hiệu quả tổng thể của bóng đèn.
Điều đó đã không dừng lại ngành công nghiệp di chuyển về phía trước, tuy nhiên. Hiện tại, 50W và 60W bóng đèn tương đương có trên thị trường. Nhưng đi bất kỳ cao hơn có thể được khó khăn.
"Bóng đèn 100W đã được chứng minh trong phòng thí nghiệm, nhưng tôi không nghĩ rằng họ sẽ được trên thị trường trong một hoặc hai năm," ông Robert Karlicek, giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Kỹ thuật thông minh chiếu sáng tại Viện Bách khoa Rensselaer ở New York .
Ánh sáng trắng, nhiệt màu trắng
Vấn đề, theo ông, là một trong những bóng đèn cháy lá truyền thống: nhiệt.
Cụ thể, đèn LED không tỏa nhiệt ra như bóng đèn khác làm. Kết quả là, họ phải được gắn vào tản nhiệt cồng kềnh, cho phép không khí lưu thông để rút ra những hơi nóng ra.
Đây là nơi mà các vấn đề phát sinh. Hiện nay, đóng gói tất cả các thành phần vào không gian của một bóng đèn truyền thống cho phép một tản nhiệt có thể làm lạnh một bóng đèn LED sản xuất tương đương với một 50W hoặc 60W bóng đèn thông thường. Nhưng sản lượng lớn hơn, lớn hơn các tản nhiệt cần thiết. Rất đơn giản, không có đủ không gian cho một tản nhiệt đủ lớn để tiêu tan cái nóng từ một đèn LED 100W tương đương.
Nhưng vấn đề này sẽ trở nên không thích hợp nếu người tiêu dùng đang chuẩn bị để suy nghĩ lại cách tiếp cận của họ để chiếu sáng, chứ không phải chỉ đơn giản là tập trung vào việc cập nhật bóng đèn sợi đốt cũ với công nghệ LED mới hơn, theo Fredric Maxik, giám đốc khoa học tại Florida dựa trên nhà sản xuất chiếu sáng Science Group .
"Khi đầu kỹ thuật số đầu tiên được đưa vào một hệ thống âm thanh reel-to-reel, nó là phức tạp và nặng nề, nhưng mọi người nghĩ rằng đó sẽ là tương lai của âm thanh kỹ thuật số. Đó là thay thế công nghệ cũ bằng công nghệ mới. Nhưng tất nhiên, họ đã không nghĩ đến một cái gì đó giống như iPod, "ông nói. "Thay vì trang bị thêm đèn với đèn LED, chúng tôi bây giờ có khả năng làm cho đèn hoàn toàn mới mà không giống như bất kỳ ánh sáng mà chúng ta biết. Thay vì lo sợ các tản nhiệt, chúng ta nên làm cho nó một phần của các thiết kế của ánh sáng chính nó. "Kể từ đèn LED kéo dài quá lâu, người ta có thể đi làm với toàn bộ khái niệm về một phụ kiện ánh sáng với một bóng đèn dùng một lần riêng biệt hoàn toàn, Tiến sĩ Maxik nói.
Khả năng tạo ra ánh sáng sáng tạo sử dụng đèn LED có thể được hấp dẫn để các nhà thiết kế nội thất, nhưng nó là viễn cảnh của việc sử dụng bộ vi xử lý được xây dựng vào đèn LED để làm cho hệ thống chiếu sáng thông minh đó là nhận được rất nhiều các nhà nghiên cứu tham gia vào ngành công nghiệp vui mừng. Ở cấp độ cơ bản nhất, điều này có thể bao gồm một cảm biến chuyển động mà bị chuyển mạch trên ánh sáng khi có người tới gần, hoặc một hệ thống làm thay đổi độ sáng của ánh sáng tự động. "Bạn có thể dễ dàng thiết kế một ánh sáng mà học thói quen của bạn và tinh chỉnh độ sáng của nó để tiết kiệm năng lượng", tiến sĩ Maxik nói. "Nếu bạn muốn một số tiền nhất định của ánh sáng trong phòng của bạn, sau đó khi nó bắt đầu trở nên tăm tối bên ngoài cửa sổ, ánh sáng sẽ bù đắp bằng cách trở thành sáng tự động."
Khi đèn cá nhân được trao quyền để nói chuyện với nhau, hoặc để điều khiển chiếu sáng, sau đó tiềm năng cho chiếu sáng thông minh trở nên lớn hơn. Để làm điều này, đèn LED có thể sử dụng thông tin liên lạc có thể nhìn thấy ánh sáng - về cơ bản việc gửi tín hiệu cho nhau bằng cách đập mình và tắt quá nhanh cho mắt người để ý. Điều này có thể được sử dụng để gửi các tín hiệu giữa đường phố hoặc đường cao tốc ánh sáng, do đó họ chỉ chuyển cứ khi người hoặc xe đang đến gần. Các đèn chiếu sáng đường phố tương tự cũng có thể được sử dụng để truyền dữ liệu internet xung quanh một khu phố, và ánh sáng nội bộ có thể được sử dụng để gửi dữ liệu internet xung quanh tòa nhà như bệnh viện, nơi wi-fi không được phép. Một hệ thống có thể truyền tải video độ nét cao sử dụng đèn LED đã được chứng minh bởi một nhà nghiên cứu tại Đại học Edinburgh .
Vì ánh sáng trắng được tạo thành một quang phổ của các màu sắc khác nhau, khả năng thao tác phổ ánh sáng phát ra từ đèn LED cung cấp một số khả năng thú vị nhất. "Nếu chúng ta có thể kiểm soát phân phối quang phổ, điều này sẽ cung cấp cho chúng ta một núm điều khiển mà chúng tôi chưa bao giờ có trước đây", Tiến sĩ Karlicek nói. Ví dụ, chúng ta có thể để đèn điều chỉnh để đưa ra một liều nhẹ gần tím mà có thể có chất sát trùng như, ông nói thêm. Đây có thể được sử dụng để giữ cho bàn trong nhà bếp sạch sẽ, hoặc để giúp duy trì điều kiện vệ sinh trong nhà vệ sinh.
điều chỉnh quang phổ cũng có thể làm cho người dân hiệu quả hơn, Tiến sĩ Karlicek tin. "Chắc chắn có bằng chứng cho thấy sự phân bố nhất định có thể ảnh hưởng đến khả năng của bộ não để ngủ hoặc tìm hiểu, ví dụ," ông nói. Mặc dù nghiên cứu thêm là cần thiết, ông gợi ý rằng nó có thể là có thể thiết kế đèn đó tỏa ra thứ ánh sáng phù hợp cho học sinh sử dụng, để giúp họ học tập hiệu quả hơn, hoặc những người chống lại nhịp sinh học tự nhiên để giúp người lao động ban đêm để ở lại tỉnh táo.
Trong khi các loại thủ thuật có nghĩa là các đèn LED có thể có một tương lai tươi sáng, có những công nghệ khác nóng trên đôi giày cao gót của mình. Nghiên cứu gần đây tại phòng thí nghiệm quốc gia Sandia của chính phủ nước Mỹ cho thấy rằng nó có thể tạo ra ánh sáng màu trắng đó là lòng mắt con người, bằng cách trộn các ánh sáng từ tia laser đỏ, xanh dương, xanh lá cây và màu vàng , trong khi một công ty Illinois dựa trên gọi là Eden Công viên Illuminations hy vọng sẽ thương mại hóa công nghệ liên quan đến việc niêm phong plasma đằng sau kính trong nhỏ lá nhôm vi sâu răng, để sản xuất siêu mỏng, tấm ánh sáng linh hoạt.
Nhưng bác sĩ Karlicek tin rằng đèn LED là ở đây để ở. "Plasma, incandescents và đèn huỳnh quang sẽ đi theo con đường của ống chân không sau khi phát minh ra bóng bán dẫn", ông hứa hẹn. "Mọi người vẫn sử dụng ống chân không cho một số ứng dụng, và tương tự như bóng đèn sợi đốt có thể không bao giờ mất đi hoàn toàn. Nhưng nó không phải là một câu hỏi là nếu mà là khi ánh sáng LED sẽ là chuẩn trên toàn thế giới. "
Bạn không bao giờ có thể nhìn lên trần nhà trong cùng một cách một lần nữa.
Bạn biết gì về công tắc bóng đèn Led?
0 nhận xét:
Đăng nhận xét