Maleńkie punkciki światła utworzone poprzez ogrzewanie przewodzących włókien, świecących przez przezroczystą błonę. Oto przyszłość żarówek?
foto: Yue Kuo
Mikroskopijne punkciki światła utworzone poprzez ogrzewanie przewodzących włókien, świecących przez przezroczystą, także przewodzącą błonę. Czy tak wygląda przyszłość żarówek?
Standardowe żarówki zdają się już dokonywać swego żywota. Być może jednak doczekają się odrodzenia – tyle tylko że w mikroskali. Naukowiec IEEE oraz profesor Texas A&M University – Yue Kuo – wraz ze swoim byłym studentem Chi-Chou Linem, rozwija nowe urządzenie półprzewodnikowe wykorzystujące tę samą, podstawową zasadę.
Podobnie jak konwencjonalne żarówki, urządzenie to emituje światło dzięki podgrzewaniu włókna do tego stopnia, by zaczęło świecić. Różnica polega jednak na tym, że włókna są malutkie – o średnicy od 20 do 150 nanometrów – oraz na fakcie, że takie żarówki mogłyby być wytwarzane w zakładzie produkcji półprzewodników.
„W prostych słowach, to półprzewodnikowa wersja żarówki Edisona” – powiedział Kuo. Podobnie jak tamtejsze, tak i opracowane przez niego żarówki charakteryzować miałyby się bardzo dużą żywotnością. Podczas IEEE International Electron Devices Meeting w San Francisco naukowiec stwierdził, że jego wynalazek jest w stanie wytrzymać ponad 7 tysięcy godzin stałej eksploatacji.
Yue Kuo nazwał swoje dzieło „półprzewodnikowe żarowe LED-y”. Trzeba jednak szybko wyjaśnić, że „D” nie pochodzi tutaj od słowa „diode” (dioda), lecz od „device” (urządzenie), a samo urządzenie jest właściwie kondensatorem MOS.
LED-y Kuo to tak naprawdę „kanapka” złożona z cienkiej warstwy dielektrycznego, izolacyjnego materiału umieszczonego pomiędzy przewodnikiem i warstwą krzemu typu p (z mnóstwem otworków). Światło przechodzi przez przewodnik na górę układu, która wykonana jest z przezroczystej błony przewodzącej (na przykład tlenku cyny indu).
Aby żarówka w ogóle jednak emitowała światło, Kuo i Lin przyłożyli odpowiednio wysokie napięcie, aby doszło do przebicia w dielektryku. W wyniku tego mnóstwo mikroskopijnych, przewodzących włókien nagrzewa się i w rezultacie generuje światło. Podobnie jak żarówki, LED-y tych wynalazców emitują białe światło żarowe w szerokim zakresie widmowym. To duża zaleta nad konwencjonalnymi LED-ami.
Kuo i Lin pracują nad wynalazkiem od 2011 roku. Badania wykazały, że „półprzewodnikowe żarowe LED-y” mogą być wykonane z powszechnie dostępnych materiałów i wytwarzane podstawowymi technikami. Tanie w produkcji i cechujące się dużą żywotnością żarówki mogą zatem być świetną alternatywą – tak dla diod LED, jak i konwencjonalnych żarówek.
Pozostał jednak jeszcze pewien problem do rozwiązania. Otóż dużą wadą tej technologii jest niska efektywność. Wstępne pomiary pokazują, że zaledwie niespełna 1 procent energii elektrycznej jest przekształcany w światło (konwencjonalne żarówki tracą ok. 90 proc. na ogrzewanie). Nie powinniśmy jednak tego rozwiązania przekreślać.
Źródło: IEEE Spectrum
Komentarze
53pracując nad tym wynalazkiem starają się ponownie odkryć koło a unia i tak nakaże oszczędnych rtęciówek bo są lepsze
1% efektywność to oczywiście nigdy nie przejdzie przez żadną komisję, nie mówiąc o opłacalności takiej technologi w stosunku do zwykłych żarówek.
W LEDach powszechnie stosuje się ŚWIATŁO NIEBIESKIE royal blue to jest około 450nm a UV zaczyna się poniżej 400nm.
Porównaj sobie widmo świetlówki i LEDa:
http://www.knest.pw.edu.pl/tomczuk/?p=1055
W przypadku świetlówki masz wiele pików, w tym jeden w okolicy 400nm, czyli UV. W przypadku LEDów pik jest na 445nm, a to jest już niebieski, a nie UV, którego jest tam śladowe ilości. Nie zapominaj, że świetlówka jest lampą wyładowczą, a co za tym idzie masz tam łuk elektryczny emitujący mnóstwo UV.
Mieszanie barw nie jest problemem, jeśli robi się je w strukturze LEDa. Aktualnie powszechnie stosuje się białe LEDy z luminoforem, gdyż tak jest TANIEJ! W przypadku mieszania barw dochodzi jeszcze problem stabilności barwy światła. Jednak mieszanie barw jest rozwiązaniem na przyszłość. Luminofor pochłania część energii przy konwersji światła niebieskiego na białe. Maksymalna sprawność konwersji to ok. 80%.
Przesuwanie się widma wraz ze zmianą temperatury w dobrze wykonanej lampie nie występuje - kluczem do sukcesu jest tutaj właściwe chłodzenie LEDa.
Najnowsze LEDy dostępne w handlu wytrzymują temperaturę struktury na poziomie 150st. C a żywotność mają liczoną dla temperatury 105st. C. Poniżej link do materiałów firmy CREE:
http://cree.com/News-and-Events/Cree-News/Press-Releases/2014/December/~/link.aspx?_id=9C57846514C64ADE995CCF495878D868&_z=z
http://cree.com/News-and-Events/Cree-News/Press-Releases/2014/December/XHP-LED-release
Postęp w przypadku świetlówek jest symboliczny. Przez ostatnie 10 lat nie poprawiono zauważalnie parametrów, a wielu producentów rezygnuje z ich produkcji.
LEDy już w tej chwili oferują znacznie lepsze parametry niż świetlówki. Ich sprawność w przypadku chłodnej bieli przekracza 200lm/W (najlepsze świetlówki to 120lm/W). W przypadku ciepłej bieli i CRI 95 najlepsze świetlówki osiągają około 70lm/W a najlepsze LEDy dostępne w handlu ponad 100lm/W.
LEDy są wciąż rozwijane i udoskonalane. W tym roku firma CREE zaprezentowała LEDa o sprawności przekraczającej 300lm/W i o barwie neutralnej. Wraz ze wzrostem sprawności, problem temperatury przestaje mieć znaczenie.
Ja w przeciwieństwie do Ciebie podaję fakty poparte linkami do źródeł. Ty tylko rzucasz hasłami.
Zdecydowana większość firm takich jak Cree, Osram, Philips Lumileds czy Nichia używa w większości swoich białych LEDów podłoży emitujących barwę niebieską około 450nm. Przy tej barwie i odpowiednim luminoforze są w stanie uzyskać barwę białą ciepłą o widmie znacznie lepszym od świetlówek. Najlepsze świetlówki jakie kiedykolwiek wyprodukowano to są świetlówki LINIOWE a nie KOMPAKTOWE. Pokaż mi świetlówkę kompaktową o CRI 97?
LEDy faktycznie przegrywają konkurencję ceną, ale tylko dlatego, że producenci wygaszają już powoli produkcję świetlówek albo przenoszą do takich krajów jak Indie czy Chiny i w ten sposób są w stanie sprzedawać dużo taniej. Technologie oparte na CFL istnieją na rynku już ponad pół wieku. Linie produkcyjne, nawet te najnowsze, zdążyły się już zamortyzować, stąd koszty produkcji są bardzo niskie. Nie zmienia to faktu, że żaden poważny producent nie rozwija już dalej tej technologii.
W przypadku nowoczesnych świetlówek najdroższym elementem systemu jest balast (przetwornica). Koszt przetwornicy dla LEDa i świetlówki kompaktowej jest zbliżony. Różnica jest jedynie w samym źródle światła.
Tutaj w ostatnich latach jest największy postęp. Problemem jest stosowanie przez producentów lamp wyłącznie najtańszych LEDów. Podczas gdy zastosowanie dolara lub dwa droższego - da znacznie więcej światła przy znacznie niższej temperaturze.
LED musi być właściwie chłodzony. Plastikowa obudowa nie zapewnia żadnego chłodzenia. W nowoczesnych lampach na podłożach choćby SinkPad lub Noctigon i niedużym radiatorze aluminiowym jestem w stanie zejść do temperatury około 40-50st. C. Sam stosuję LEDy od wielu lat i widzę jaki dokonał się postęp. Żarówki wypromieniowują całe ciepło, LEDy niestety nie, stąd wymóg właściwego chłodzenia, o którym większość producentów tanich lamp nie pamięta.
W ostatnich latach coraz częściej stosuje się rozproszone oświetlenie z wieloma źródłami światła. Daje to znacznie lepsze światło bez cieni z pomieszczeniu. LEDy dzięki świeceniu kierunkowemu i kątowi światła około 120 stopni nadają się do tego idealnie, ni
Stłuczenie świetlówki kompaktowej nie wpływa w żaden negatywny sposób na zdrowie, bo rtęci jest za mało! Dla porównania termometr rtęciowy, może mieć 500 do 3000 mg rtęci!
Kolejnym mitem jest to, że świetlówka zużywa więcej energii, zaraz po jej załączeniu! Totalna bzdura!
Częste wyłączanie to kolejny mit, bo nie wpływa aż tak bardzo na życie świetlówki kompaktowej. 3000 łączeń tyle musi wytrzymać świetlówka, co z 8000 tysiącami godzin pracy, jest mało prawdopodobne że się zużyje z tego powodu.
Kolejny mit to efekt stroboskopowy, który w nowoczesnych świetlówkach nie występuje! W środku elektronika przetwarza częstotliwość sieci z 50 Hz do 50 KHz co daje stałe, niemigoczące światło.
Prawdą jest to że z 10 lat temu i więcej, świetlówki kompaktowe były gorsze, ale że elektronika idzie do przodu, to wiele wcześniejszych wad wyeliminowano.
No i trzeba kupować świetlówki kompaktowe dobrych producentów a nie niewiadomych firm z bazarów, bo one dają trupie światło i są znacznie słabsze od markowych!
Stłuczenie świetlówki kompaktowej nie wpływa w żaden negatywny sposób na zdrowie, bo rtęci jest za mało! Dla porównania termometr rtęciowy, może mieć 500 do 3000 mg rtęci!
Kolejnym mitem jest to, że świetlówka zużywa więcej energii, zaraz po jej załączeniu! Totalna bzdura!
Częste wyłączanie to kolejny mit, bo nie wpływa aż tak bardzo na życie świetlówki kompaktowej. 3000 łączeń tyle musi wytrzymać świetlówka, co z 8000 tysiącami godzin pracy, jest mało prawdopodobne że się zużyje z tego powodu.
Kolejny mit to efekt stroboskopowy, który w nowoczesnych świetlówkach nie występuje! W środku elektronika przetwarza częstotliwość sieci z 50 Hz do 50 KHz co daje stałe, niemigoczące światło.
Prawdą jest to że z 10 lat temu i więcej, świetlówki kompaktowe były gorsze, ale że elektronika idzie do przodu, to wiele wcześniejszych wad wyeliminowano.
No i trzeba kupować świetlówki kompaktowe dobrych producentów a nie niewiadomych firm z bazarów, bo one dają trupie światło i są znacznie słabsze od markowych!
Stłuczenie świetlówki kompaktowej nie wpływa w żaden negatywny sposób na zdrowie, bo rtęci jest za mało! Dla porównania termometr rtęciowy, może mieć 500 do 3000 mg rtęci!
Kolejnym mitem jest to, że świetlówka zużywa więcej energii, zaraz po jej załączeniu! Totalna bzdura!
Częste wyłączanie to kolejny mit, bo nie wpływa aż tak bardzo na życie świetlówki kompaktowej. 3000 łączeń tyle musi wytrzymać świetlówka, co z 8000 tysiącami godzin pracy, jest mało prawdopodobne że się zużyje z tego powodu.
Kolejny mit to efekt stroboskopowy, który w nowoczesnych świetlówkach nie występuje! W środku elektronika przetwarza częstotliwość sieci z 50 Hz do 50 KHz co daje stałe, niemigoczące światło.
Prawdą jest to że z 10 lat temu i więcej, świetlówki kompaktowe były gorsze, ale że elektronika idzie do przodu, to wiele wcześniejszych wad wyeliminowano.
No i trzeba kupować świetlówki kompaktowe dobrych producentów a nie niewiadomych firm z bazarów, bo one dają trupie światło i są znacznie słabsze od markowych!
Stłuczenie świetlówki kompaktowej nie wpływa w żaden negatywny sposób na zdrowie, bo rtęci jest za mało! Dla porównania termometr rtęciowy, może mieć 500 do 3000 mg rtęci!
Kolejnym mitem jest to, że świetlówka zużywa więcej energii, zaraz po jej załączeniu! Totalna bzdura!
Częste wyłączanie to kolejny mit, bo nie wpływa aż tak bardzo na życie świetlówki kompaktowej. 3000 łączeń tyle musi wytrzymać świetlówka, co z 8000 tysiącami godzin pracy, jest mało prawdopodobne że się zużyje z tego powodu.
Kolejny mit to efekt stroboskopowy, który w nowoczesnych świetlówkach nie występuje! W środku elektronika przetwarza częstotliwość sieci z 50 Hz do 50 KHz co daje stałe, niemigoczące światło.
Prawdą jest to że z 10 lat temu i więcej, świetlówki kompaktowe były gorsze, ale że elektronika idzie do przodu, to wiele wcześniejszych wad wyeliminowano.
No i trzeba kupować świetlówki kompaktowe dobrych producentów a nie niewiadomych firm z bazarów, bo one dają trupie światło i są znacznie słabsze od markowych!
Stłuczenie świetlówki kompaktowej nie wpływa w żaden negatywny sposób na zdrowie, bo rtęci jest za mało! Dla porównania termometr rtęciowy, może mieć 500 do 3000 mg rtęci!
Kolejnym mitem jest to, że świetlówka zużywa więcej energii, zaraz po jej załączeniu! Totalna bzdura!
Częste wyłączanie to kolejny mit, bo nie wpływa aż tak bardzo na życie świetlówki kompaktowej. 3000 łączeń tyle musi wytrzymać świetlówka, co z 8000 tysiącami godzin pracy, jest mało prawdopodobne że się zużyje z tego powodu.
Kolejny mit to efekt stroboskopowy, który w nowoczesnych świetlówkach nie występuje! W środku elektronika przetwarza częstotliwość sieci z 50 Hz do 50 KHz co daje stałe, niemigoczące światło.
Prawdą jest to że z 10 lat temu i więcej, świetlówki kompaktowe były gorsze, ale że elektronika idzie do przodu, to wiele wcześniejszych wad wyeliminowano.
No i trzeba kupować świetlówki kompaktowe dobrych producentów a nie niewiadomych firm z bazarów, bo one dają trupie światło i są znacznie słabsze od markowych!
Stłuczenie świetlówki kompaktowej nie wpływa w żaden negatywny sposób na zdrowie, bo rtęci jest za mało! Dla porównania termometr rtęciowy, może mieć 500 do 3000 mg rtęci!
Kolejnym mitem jest to, że świetlówka zużywa więcej energii, zaraz po jej załączeniu! Totalna bzdura!
Częste wyłączanie to kolejny mit, bo nie wpływa aż tak bardzo na życie świetlówki kompaktowej. 3000 łączeń tyle musi wytrzymać świetlówka, co z 8000 tysiącami godzin pracy, jest mało prawdopodobne że się zużyje z tego powodu.
Kolejny mit to efekt stroboskopowy, który w nowoczesnych świetlówkach nie występuje! W środku elektronika przetwarza częstotliwość sieci z 50 Hz do 50 KHz co daje stałe, niemigoczące światło.
Prawdą jest to że z 10 lat temu i więcej, świetlówki kompaktowe były gorsze, ale że elektronika idzie do przodu, to wiele wcześniejszych wad wyeliminowano.
No i trzeba kupować świetlówki kompaktowe dobrych producentów a nie niewiadomych firm z bazarów, bo one dają trupie światło i są znacznie słabsze od markowych!
Stłuczenie świetlówki kompaktowej nie wpływa w żaden negatywny sposób na zdrowie, bo rtęci jest za mało! Dla porównania termometr rtęciowy, może mieć 500 do 3000 mg rtęci!
Kolejnym mitem jest to, że świetlówka zużywa więcej energii, zaraz po jej załączeniu! Totalna bzdura!
Częste wyłączanie to kolejny mit, bo nie wpływa aż tak bardzo na życie świetlówki kompaktowej. 3000 łączeń tyle musi wytrzymać świetlówka, co z 8000 tysiącami godzin pracy, jest mało prawdopodobne że się zużyje z tego powodu.
Kolejny mit to efekt stroboskopowy, który w nowoczesnych świetlówkach nie występuje! W środku elektronika przetwarza częstotliwość sieci z 50 Hz do 50 KHz co daje stałe, niemigoczące światło.
Prawdą jest to że z 10 lat temu i więcej, świetlówki kompaktowe były gorsze, ale że elektronika idzie do przodu, to wiele wcześniejszych wad wyeliminowano.
No i trzeba kupować świetlówki kompaktowe dobrych producentów a nie niewiadomych firm z bazarów, bo one dają trupie światło i są znacznie słabsze od markowych!
Stłuczenie świetlówki kompaktowej nie wpływa w żaden negatywny sposób na zdrowie, bo rtęci jest za mało! Dla porównania termometr rtęciowy, może mieć 500 do 3000 mg rtęci!
Kolejnym mitem jest to, że świetlówka zużywa więcej energii, zaraz po jej załączeniu! Totalna bzdura!
Częste wyłączanie to kolejny mit, bo nie wpływa aż tak bardzo na życie świetlówki kompaktowej. 3000 łączeń tyle musi wytrzymać świetlówka, co z 8000 tysiącami godzin pracy, jest mało prawdopodobne że się zużyje z tego powodu.
Kolejny mit to efekt stroboskopowy, który w nowoczesnych świetlówkach nie występuje! W środku elektronika przetwarza częstotliwość sieci z 50 Hz do 50 KHz co daje stałe, niemigoczące światło.
Prawdą jest to że z 10 lat temu i więcej, świetlówki kompaktowe były gorsze, ale że elektronika idzie do przodu, to wiele wcześniejszych wad wyeliminowano.
No i trzeba kupować świetlówki kompaktowe dobrych producentów a nie niewiadomych firm z bazarów, bo one dają trupie światło i są znacznie słabsze od markowych!
Stłuczenie świetlówki kompaktowej nie wpływa w żaden negatywny sposób na zdrowie, bo rtęci jest za mało! Dla porównania termometr rtęciowy, może mieć 500 do 3000 mg rtęci!
Kolejnym mitem jest to, że świetlówka zużywa więcej energii, zaraz po jej załączeniu! Totalna bzdura!
Częste wyłączanie to kolejny mit, bo nie wpływa aż tak bardzo na życie świetlówki kompaktowej. 3000 łączeń tyle musi wytrzymać świetlówka, co z 8000 tysiącami godzin pracy, jest mało prawdopodobne że się zużyje z tego powodu.
Kolejny mit to efekt stroboskopowy, który w nowoczesnych świetlówkach nie występuje! W środku elektronika przetwarza częstotliwość sieci z 50 Hz do 50 KHz co daje stałe, niemigoczące światło.
Prawdą jest to że z 10 lat temu i więcej, świetlówki kompaktowe były gorsze, ale że elektronika idzie do przodu, to wiele wcześniejszych wad wyeliminowano.
No i trzeba kupować świetlówki kompaktowe dobrych producentów a nie niewiadomych firm z bazarów, bo one dają trupie światło i są znacznie słabsze od markowych!
Ta... jak z akumulatorami co cą już już za moment, 3 lata tylko jeszcze mały problemik ale tyci tyci....
Ech tak się ładnie czytało a potem taki zonk 3 lata badań i pracy i sprawność na poziomie 1% (i to pewnie naciąganego...)
Bardziej nadaje się to na grzałkę z wysoką sprawnością a nie na źródło światła. ;)
Nie jest, najtańsze przetwornice ze stabilizacją prądu dla led to prostownik, kondensator, trafo z uzwojeniem pomocnicznym i 1 scalak kosztujący grosze. Jest to tańsze w LED niż CFL, natomiast PCB na którym sa ledy musi być MCPCB a obudowa z aluminium (i jednocześnie wyglądać estetycznie) co zwiększa koszty.
"Sam stosuję LEDy od wielu lat i widzę jaki dokonał się postęp"
Ja też i wiem, że i tak jeszcze długa droga przed nimi. Przynajmniej w redukcji kosztów, bo jak pisałem oświetlić pokój równie dobrze a taniej można CFL i LED się nie zdąży zwrócić.
"Najlepsze świetlówki jakie kiedykolwiek wyprodukowano to są świetlówki LINIOWE a nie KOMPAKTOWE. Pokaż mi świetlówkę kompaktową o CRI 97" A po co? Polecam poczytać http://en.wikipedia.org/wiki/Color_rendering_index szczególnie "criticism". Ja nie prowadzę salonu fotograficznego, a poziom 85-93% dla lamp Philipsa jest jak najbardziej ok do użytku domowego przy czym nie mam absolutnie żadnego problemu z użyciem świetlówki z gwintem E27 dającej tyle światła co żarówka 150W, a z LEDem to już nie tak łatwo.