Нанотехнологии и экономия: Светодиоды вместо ламп

Светодиоды вместо ламп

Президент США Джордж Буш подписал закон, согласно которому обычные бытовые лампочки будут практически полностью заменены на энергосберегающие в 2014 году. Но по мнению российских ученых, одним из самых перспективных направлений в освещении является внедрение светодиодов. Разработками этого направления в рамках госпрограмм занимаются в Соединенных Штатах, в Китае, в Японии, Корее, Австралии, на Тайване.

Yunovich.jpg

Александр Юнович

В России необходимо создание программы развития светодиодной промышленности, светотехнических устройств на основе светодиодов и применения этих устройств в общем освещении, считает доктор физико-технических наук, профессор МГУ Александр Эммануилович Юнович. По мнению профессора, светодиодное освещение – проблема глобальная, имеющая научное обоснование; ее решение будет иметь не только экономические, но и социальные последствия. Этой проблеме был посвящен его доклад «Современное состояние и тенденции развития светодиодов и светодиодного освещения» на выставке «Интерлайт 2007».

Стенды выставки демонстрировали как готовую светотехническую продукцию (уличные светильники, светодиодные лампы с цоколем, гирлянды), так и светодиоды и компоненты для их изготовления. Больше половины участников выставки составили отечественные компании – больше половины выставленной ими продукции оказалась импортной.

  • Часть электрической энергии, расходуемой на освещение, составляет в мире около 21% от общего количества потребляемой электроэнергии. Светодиод – это прибор, который с высоким коэффициентом полезного действия преобразует электрическую энергию в световую. Новые источники света, светодиоды, позволят сэкономить электроэнергию, оцениваемую миллиардами долларов, и решить часть экологических проблем, связанных с глобальным потеплением.

Исследования в области светодиодов проводились еще в начале 20 века: в 1907 году Дж. Раунд в Америке наблюдал электролюминесценцию в карбиде кремния, а позже, независимо от него, в 20-е годы Олег Владимирович Лосев открыл «эффект Лосева». В 1939 году О.В.Лосев написал, что это явление возникает на границе р и n областей. Эта статья опережала работы 1949 г. о р-n переходах и основанных на них транзисторах, за которые В.Шокли, Дж.Бардин и У.Браттейн получили Hобелевскую премию. Следующим важнейшим шагом в истории светодиодов стало открытие Жоресом Ивановичем Алферовым и его школой свойств гетеропереходов (Нобелевская премия 2000 г.). Гетеропереход – контакт двух различных по химическому составу полупроводников. Полупроводниковые структуры, имеющие несколько гетеропереходов, называются гетероструктурами.

  • В 90-е годы японские ученые И.Акасаки, Х.Амано, Ш.Накамура добились значимых результатов в области изучения светодиодов на основе нитрида галлия. Физика, связанная с гетеропереходами, была использована в структурах с контактами нитрид галлия – нитриды индия/галлия и галлия/алюминия.

«В этих приборах используются десятки слоев, толщина которых составляет несколько или десятки постоянных кристаллической решетки (постоянная решетки – это шаг размером порядка нанометров, при сдвиге решётки на этот шаг она совпадает сама с собой). Эти высокие технологии – нанотехнологии – обеспечили прорыв в создании сверхъярких светодиодов, они будут основой для светодиодного освещения», – отмечает Юнович.

Крупные капиталовложения в фундаментальные научные исследования светодиодных наноструктур были сделаны в США, в Японии, в Европе. В конце 90-х годов эти вложения начали окупаться – была создана светодиодная промышленность, выпускающая миллионы светодиодов. С началом промышленного производства последовательно встали вопросы совершенствования светодиодных разработок. Исследования коснулись и внутреннего квантового выхода излучения в активном слое, и методов вывода излучения из кристалла. Решались и продолжают решаться задачи увеличения тока через один диод и уменьшения нагрева диодов, чтобы получить от одной светодиодной лампочки возможно больший световой поток. Рекордные значения коэффициента полезного действия – преобразования электрической энергии в световую энергию – достигли в лабораториях 60%!

  • Еще одна задача, стоящая перед учеными и инженерами, – получить при помощи светодиодов белый свет, воспринимаемый человеческим глазом. Восприятие света человеческим зрением характеризуется световой отдачей, измеряемой в люменах (единицах светового потока) на ватт электрической мощности. Лампы накаливания имеют световую отдачу около 18 лм/Вт. Светодиоды белого свечения в промышленности достигли сейчас значений порядка 80 лм/Вт, т.е. уровня экономичных люминесцентных ламп. В лабораториях получены значения световой отдачи до 150 лм/Вт; когда эти значения будут достигнуты в массовом производстве, белые светодиоды вытеснят обычные лампы.

«Тут возникли проблемы не только чисто физические, но и светотехнические проблемы светового восприятия человеческим зрением. Почти 70 лет отрабатывались люминесцентные лампы для того, чтобы их можно было широко применять. И до сих пор большинство предпочитает дома использовать лампы накаливания, а не люминесцентные. Как будет со светодиодами? Они имеют колоссальные возможности, но для массового их применения необходимы научные исследования и новые технологические разработки».

В целом реальные достижения в области светодиодов опережают прогнозы на 5 – 6 лет, что добавляет уверенности в их успехе. Настоящие светотехнические устройства на основе светодиодов не будут похожи на наши лампы накаливания, – продолжает Юнович. Не обязательно ввинчивать светодиодную лампу в тот же цоколь, что и лампы накаливания, – «должны быть принципиально другие светотехнические устройства: и потолочные осветители, и настольные лампы, и внешние фонари».

По словам профессора МГУ, компании, вложившие несколько лет назад большие средства в научные исследования, сейчас начинают получать прибыли от массового производства светодиодов. Когда общее освещение перейдет на светодиоды, эти прибыли увеличатся в сотни раз, убежден Юнович. По его словам, если вы вкладываете в 2002–2007 годах, то весомый результат следует ожидать в 2011–2012 годах.

  • В России в 60–70–80-е годы были заложены не только возможности для развития светодиодной промышленности, но и основы нитридной технологии. В 90-е годы исследования и разработки благодаря энтузиастам не прекращались, но шли главным образом совместно с европейскими и американскими лабораториями. Профессор отмечает, что в России сейчас есть и научные коллективы, и промышленные фирмы, которые могут развивать исследования и разработки, необходимые для развития светодиодной промышленности.

«Работы последних 10 лет в России по нитридным соединениям и светодиодам на их основе были обсуждены на 4-х всероссийских совещаниях и 5 российских конференциях. На них, кроме Санкт-Петербурга и Москвы, были представлены Новосибирск, Томск, Нижний Новгород, Казань, Орел. За последние годы академические и университетские организации стали получать не только инвестиции от различных фондов, но и финансовые вливания от правительства и промышленности. Исследования и разработки, посвященные светодиодам, в Физико-Техническом Институте им.А.Ф.Иоффе, в Московском Университете признаны не только у нас, но и на мировом уровне. Сейчас необходима подготовка научных, инженерных и технических кадров для светодиодной промышленности, издание научно-технической и учебной литературы по светодиодам».

  • Физик подчеркивает, что для развития производства светодиодов и создания светодиодного освещения «недостаточно усилий отдельных фирм, необходима координация усилий и связей между различными институтами и компаниями, необходима государственная поддержка, которая осуществляется в Соединенных Штатах, в Китае, в Японии, Корее, Австралии, на Тайване».

Светодиоды – основа освещения будущего, подводит итог профессор МГУ. Однако, для успешной реализации заложенного в светодиодах потенциала необходимо создание государственной программы научных исследований, технологических разработок, технических разработок светотехнических устройств и продвижения их на рынок.

«В России есть все возможности, чтобы разработать и провести в жизнь программу светодиодного освещения, но без государственных вложений и без государственного организационного участия в этой программе она не будет эффективна», – убежден Александр Юнович.

Наталья Харламова

http://www.polit.ru/…/26/led.html

  • Выставка «Интерсвет 2007» (Interlight-2007) – 13-я международная специализированная выставка по светотехнике и освещению, организованная Германской компанией «Ost-West Partners» и Российским ОВК-РУС прошла в Москве с 27 по 30 ноября. Выставка проводилась в четырех павильонах выставочного комплекса Экспоцентр, на ней были представлены стенды около 300 участников. По сравнению с 2006 годом, выставка увеличилась на один павильон, который был полностью посвящен полупроводниковым источникам света – светодиодам.

В рамках выставки состоялась Международная Конференция «Светодиодный Форум» («LED Forum»), которая собрала более 200 участников из 15 стран. Форум проходил под председательством проф. Ю.Б.Айзенберга – главного редактора журнала «Светотехника» (английское издание журнала – «Light & Engineering»). Вступительный обзорный доклад «Современное состояние и тенденции развития светодиодов и светодиодного освещения» был сделан на Форуме профессором Московского Университета А.Э.Юновичем.

  • На Форуме выступили представители зарубежных компаний (Cree, Osram-Semiconductor, Seoul Semiconductor, EVB Electronic и др.). От отечественных компаний выступили представители компаний «Светлана-Оптоэлектроника» и «Кавер Лайт». В заключение Форума «За круглым столом» было проведено обсуждение проблем развития светодиодной промышленности и светодиодного освещения в России.

http://ledcommunity.ru/…s/2007-12-11

Проблема экономии сейчас выходит на первое место. В Москве и других крупных городах принимаются специальные программы. Вот, к примеру, в Москве разворачивается масштабная программа экономии электроэнергии Проект «СберСвет» (http://www.sbersvet.ru). Так что планы работ в области разработки и повсеместного распространения экономичных и высокоэффективных светодиодов ложатся на вполне «удобренную» почву…



Anonymous аватар
Проблема экономии сейчас выходит на первое место. В Москве и других крупных городах принимаются специальные программы. Вот, к примеру, в Москве разворачивается масштабная программа экономии электроэнергии Проект «СберСвет»

Совершенно непонятно, какое отношение имеют светодиоды к экономии электроэнергии. Современные люминесцентные лампы более эффективны, стоят на порядок меньше светодиодов и при этом имеют длительный срок службы. Светодиоды для освещения сейчас применяют только там, где обслуживание светильника затруднено или вовсе невозможно. И вообще, для новогодних елок они подходят гораздо лучше, чем для освещения.

В.В. Старосельский | сверхяркие светодиоды

nikst аватар

Ну вот видите, опыт вашей компании как раз и говорит о том, что всё это – явления временные и преходящие… Мне же кажется, что главные преимущества СД заключаются в следующем: Светодиоды не имеют никаких стеклянных колб и нитей накаливания, что обеспечивает их высокую механическую прочность и надежность. Отсутствие разогрева и высоких напряжений гарантирует высокий уровень электро- и пожаробезопасности (!), а безынерционность делает светодиоды незаменимыми, когда требуется высокое быстродействие. Сверхминиатюрность и встроенное в светодиод светораспределение позволяют создавать плоские, компактные и удобные в установке осветительные приборы.

То есть, они уже сейчас могут найти себе широкое применение – даже и без учёта экономического параметра, который – по мере развитя этой техники – будет неуклонно снижаться… Впрочем, пусть об этом судят специалисты и дают свои рекомендации по замене традиционных осветительных приборов. А мы тоже будем прислушиваться к их рекомендациям и – соответственно – поступать…

nikst аватар

Медведев предлагает наметить график отказа от ламп накаливания

МОСКВА, 30 сен – Президент России Дмитрий Медведев предлагает ввести график постепенного отказа от ламп накаливания и в ближайшее время начать работу по информированию населения по реализации проекта «Новый свет»

«Если я правильно понимаю, вы предлагаете с 2011 года зафиксировать в законе, если я правильно понимаю, запрет на использование ламп накаливания мощностью более 100 ватт. У меня есть такое предложение: нам все равно необходимо дать какие-то ориентиры, потому что если мы просто скажем, что с 2011 года нельзя использовать 100-ваттные (лампы), будут использовать еще 50 лет 75-ваттные», – сказал президент в среду в ходе совместного заседания комиссии при президенте РФ по модернизации и технологическому развитию экономики и президиума Совета при президенте РФ по науке, технологиям и образованию, комментируя доклад главы министерства экономического развития Эльвиры Набиуллиной по предлагаемым проектам, направленным на повышение энергоэффективности.

Поэтому, отметил президент, необходимо показать, в какую сторону идет движение.

«Может быть, нет смысла принимать сейчас на себя жесткие обязательства, чтобы не создать проблем, но, тем не менее, наметить график, как дальше будет происходить (отказ от ламп накаливания), я считаю обязательным», – отметил Медведев. Иначе, по его словам, «мы останемся точно в Старом Свете, и не только географически, но и энергетически».

Президент также считает необходимость подумать над снижением стоимости заменителей ламп накаливания.

«Это отдельная программа, которая требует государственной поддержки и государственного внимания», – отметил глава государства.

Он также отметил необходимость обратить пристальное внимание на информационный фактор и подумать о том, чтобы начать разъяснительную работу по данному проекту в самое ближайшее время.

«Нужно объяснять людям преимущества новых ламп, их материальную выгоду и другие выгоды, которые с этим связаны», – сказал Медведев.

В свою очередь, Набиуллина, отвечая на замечание президента относительно графика отказа от ламп накаливания, отметила, что такой график уже есть.

«Мы считаем возможным, чтобы с 1 января 2013 года ввести запрет на лампы накаливания более 75 ватт, а с 1 января 2014 года запретить все лампы накаливания вообще», – сказала глава Минэкономразвития. Она добавила, что можно обозначить данные временные рамки не в качестве обязательных сроков, но «для себя такие ориентиры наметить».

«Нужно в законе установить это не как жесткую норму, а как те сроки, в которые мы будем стремиться осуществить какие-то действия, если что-то не получится – будем корректировать», – сказал глава государства.

Проект федерального закона «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности» внесен в Госдуму и должен быть принят до конца года, как ранее сообщал вице-премьер РФ Сергей Иванов. Законопроект, в частности, предусматривает возможность введения государством запрета на оборот товаров, которые не отвечают требованиям энергоэффективности, в случае их достаточного предложения на рынке. Будет введен запрет на оборот на российском рынке с 2011 года ламп накаливания мощностью более 100 ватт.

http://eco.rian.ru/…6993385.html