Нанотехнологии - УрФО

Перейти на основной сайт
ИА ИНВУР Логотип Инновационного портала УрФО

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг ресурсов "УралWeb"

Rambler's Top100

Вы здесь: Главная // Аналитика

Лампы накаливания могут уйти в прошлое

Добавлено: 2006-10-28, просмотров: 2461


ПАРИЖ. Журнал Science сообщает о крупном прорыве, сделанном в области светодиодной техники. Несколькими группами ученых из Японии, Германии и США созданы технологии, позволяющие удешевить производство светодиодов и сделать их более эффективными. В результате снижения себестоимости осветительные приборы на основе новых светодиодов могут составить конкуренцию галогеновым и люминесцентным лампам, и даже обычным лампочкам накаливания.

Речь идет о так называемых светодиодах или LED (light emitting diode) – полупроводниковых устройствах, преобразующих электрический ток непосредственно в световое излучение. Как и в обычном полупроводниковом диоде, в светодиоде имеется p-n переход. При пропускании электрического тока в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки рекомбинируют с излучением фотонов.

Первый светодиод, излучающий свет в видимом диапазоне спектра, был изготовлен в 1962 году в Университете Иллинойса (University of Illinois at Urbana-Champaign) группой, которой руководил Ник Холоняк (Nick Holonyak).Так как не всякий полупроводник может излучать свет, обычно приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры (так называемые гетероструктуры), за разработку которых российский физик академик Жорес Алферов получил Нобелевскую премию 2000 года.

Цветовые характеристики излучаемого светодиодом света зависят от химического состава использованного в LED полупроводника. До 1990-x производители светодиодов могли выпускать только красные, желтые и зеленые диоды. Однако только комбинация синего, зеленого и красного способна давать чистый белый свет, а следовательно, и все оттенки цветовой гаммы. Поэтому до изобретения синего светодиода говорить о полноцветном светодиодном экране не приходилось.

Революция в наружных светодиодных экранах и электронных табло совершилась в 1993 году, когда японский изобретатель Судзи Накамура (Shuji Nakamura), работавший в то время в японской корпорации Nichia Chemical Industries, изобрел синий светодиод. За "разработку нового, революционного источника света – светло-голубого, зеленого и белого светодиода и голубого лазера" Судзи Накамура удостоен крупнейшей международной премии "Миллениум" за 2006 год.

Начиная с середины 90-х годов, светодиоды широко используются в световых индикаторах, табло, приборных панелях автомобилей и самолетов, рекламных экранах и в других различных системах визуализации информации. Сегодня важной областью применения светодиодов является производство плоских экранов – от индикаторов сотовых телефонов до настенных экранов телевизоров. Тем не менее, на рынке освещения, где приборам быть плоскими не обязательно, светодиоды пока не получили большого распространения.

Основная проблема светодиодов на сегодня состоит в высокой себестоимости их производства. По сообщению журнала Science, решением этой проблемы занимались несколько групп ученых. Они, во-первых, разработали органические напыления, которые гораздо дешевле неорганических материалов. Светодиоды, содержащие органику, получили название OLED – organic LED. Такие приборы не требуют нанесения множества различных слоев на полупроводниковый кристалл, поэтому их производство заметно удешевляется.

Кроме того, Джунджи Кидо (Junji Kido) и его сотрудники из Университета Ямагата в Японии (Yamagata University) повысили эффективность светодиодов. Они создали белый осветитель на основе OLED, эффективность которого составила 57 лм/Вт. Для сравнения: эффективность лампы накаливания составляет около 15 лм/Вт, а галогеновой лампы – 28 лм/Вт.

Группа исследователей под руководством Стивена Форреста (Stephen Forrest) из Принстонского Университета (Princeton University) разработала внешние покрытия корпуса, в который может быть вставлен светодиод. Такие покрытия уменьшают отражение фотонов от внешнего стекла внутрь, и таким образом увеличивают эффективность осветительного прибора. Аналогичные разработки проводились и группой японских ученых под руководством Кидо.

В результате сотрудничества нескольких групп ученых созданы белые осветители на основе OLED, которые появятся на рынке освещения уже в 2007 году. Некоторые из ученых предполагают, что новые осветители могут составить конкуренцию лампам накаливания и даже, в конце концов, вытеснить их из обихода. Известно, что обычные лампы накаливания переводят в свет только 10 % потребляемой энергии, а 90 % тратится на выработку тепла. Поэтому переход на экономичные источники света мог бы в сильной степени решить проблему экономии электроэнергии в мире. Кроме того, по долговечности и надежности светодиоды намного превосходят лампы накаливания.

Возникает только один вопрос - не вредны ли белые LED-осветители для человеческого глаза? Дело в том, что спектр излучения светодиодов близок к монохроматическому, в чем их кардинальное отличие от спектра солнца или лампы накаливания. Какие-либо данные о вредном воздействии светодиодов на человеческий глаз пока отсутствуют. Есть надежда, что влияние светодиодов на зрение очень скоро будет досконально изучено.

В любом случае, нас, похоже, ожидает революция в связи с удешевлением светодиодов и развитием нанотехнологий – в данном случае, с возможностью производить очень маленькие светодиоды. Фирма Philips сообщает о производстве светящейся одежды, реагирующей на настроение человека, а компания Ingo Maurer о производстве светящихся обоев. Пока это только экспериментальные образцы, а что будет дальше – поживем, увидим.

Полит.РУ