Исследователи о революции в освещении

Светодиоды и умное освещение на их основе могут сэкономить триллионы долларов, это глобальное новшество. Согласно работе, опубликованной двумя профессорами Rensselaer Polytechnic Institute, революция в области освещения неизбежна. Новшества в фотонике и освещении твердых тел приведут к снижению затрат в указанных масштабах, наряду с обширным уменьшением количества энергии, требуемой для освещения домов и фирм всего земного шара, предсказывают исследователи.

В ближайшие годы осветительные устройства нового поколения, основанные на светодиодах, вытеснят традиционную луковицеобразную лампу, говорится в опубликованной работе. Помимо экологических и экономических преимуществ, технология, о которой идет речь, как ожидается, обеспечит продвижение в широком диапазоне областей, таких различных, как здравоохранение, транспортные системы, производство цифровых дисплеев и построение компьютерных сетей.

То, что транзистор сделал для развития электроники, светодиодам предстоит сделать для фотоники. У этого основополагающего устройства есть потенциал для того, чтобы вкорне изменить наше использование света, пишут Э. Фред Шуберт и Йонг Кью Ким. Шуберт представляет плеяду старших профессоров Rensselaer, занимающихся чипами будущего, и возглавляет финансируемый Национальным научным фондом Центр умного освещения университета.

Профессор Ким является научным сотрудником кафедры электрического, компьютерного и системного проектирования. Работа, названная "Transcending the replacement paradigm of solid-state lighting", то есть "Превышение замещающей парадигмы освещения твердого тела", опубликована в выпуске бюллетеня Optics Express от 22 декабря 2008 года. Исследователи в состоянии управлять каждым параметром света, производимого светодиодами, расщепляя источники света и оптимизируя их для почти любой ситуации, пишут Шуберт и Ким.

Светодиоды потребуют в 20 раз меньше энергии, чем сегодняшние обычные лампы накаливания, и в пять раз меньше, чем экологичные компактные люминесцентные лампы. По оценке авторов работы, если бы все лампы мира были заменены светодиодами сроком на 10 лет, общее потребление энергии уменьшилось бы на 1929,84 джоулей, потребление электроэнергии на 1 тераваттчас, финансовые сбережения составили бы 1,83 триллионов долларов, эмиссия углекислого газа уменьшилась бы на 10,68 гигатонн, потребление сырой нефти на 962 миллиона баррелей, а количество необходимых электростанций мира на 280.

Говоря о совокупном ожидаемом потенциале светодиодов, Шуберт и Ким обращают внимание на то, что важно не рассматривать технологию умного освещения как простую замену обычных ламп. Их работа представляет собой обращение ко всем заинтересованным ученым и инженерам. В ней подчеркивается, что успехи в фотонике сделают освещение твердого тела катализатором для совершения самых неожиданных и невообразимых в настоящее время технических открытий.

Крупномасштабное развертывание светодиодной технологии обладает потенциалом, достаточным для существенного уменьшения загрязнения окружающей среды, сбережения энергии, финансовых ресурсов. Кроме того, это обещает придать новые и беспрецедентные функциональные возможности светоизлучающим устройствам. Все эти факторы делают фотонику своего рода доброжелательным цунами, непреодолимой волной, решением многих глобальных проблем, с которыми человечество сталкивается в настоящее время и будет сталкиваться сильнее и чаще в последующие годы, пишут исследователи.

Превышение замещающей парадигмы откроет новую главу в фотонике, главу об умных источниках освещения, которые являются управляемыми, настраиваемыми, интеллектуальными и коммуникативными. Возможные области использования умного освещения включают быструю идентификацию биологической клетки, интерактивные шоссе, развертывание предприятий, а также поддерживание циркадных ритмов человека с целью уменьшения его зависимости от снотворного а также уменьшения риска определенных онкологических заболеваний.

В октябре 2008 года Rensselaer объявил об открытии нового Центра исследования умного освещения совместно с Бостонским университетом и Университетом Нью-Мексико и направил на финансирование данного центра 18,5 миллионов долларов. Это пятилетний грант Национального научного фонда, полученный по программе финансирования технических исследовательских центров третьего поколения.

Три первоначальных направления исследований центра охватывают разработку новых материалов, устройств и системных приложений в целях дальнейшего понимания и быстрого количественного и качественного роста технологий умного освещения.