Эффект лампочки
Василий Туев: «Мы хотим создать светодиодную лампу такой конструкции, чтобы для её выпуска потребовалось лишь модернизировать существующее производство, а не создавать его с нуля, что, конечно, отразится на себестоимости продукта. И чтобы потом эта лампочка подходила ко всем нашим люстрам, то есть внешне была точно такой же, как обычная лампа накаливания». Фото предоставлено журналом «Реальный сектор»
Придать недостающее свойство светодиодам - способность распространять рассеянный свет - стремится группа учёных из Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. Если эти старания принесут результат, будет создана новая энергосберегающая лампа, способная заменить в наших светильниках не только традиционную колбу, но и компактную люминесцентную лампу.
Электрические лампочки совершенствуют уже более ста пятидесяти лет, и этот процесс всё ещё набирает обороты. Очередной его этап - создание энергоcберегающей светодиодной лампы, которая по ключевым характеристикам обещает превзойти все известные созданные человеком «источники света», включая популярные сегодня люминесцентные лампы. По потреблению энергии она в 10 раз экономнее обычной лампы накаливания, а в отличие от компактной люминесцентной, дает свет в спектре излучения, комфортном для человеческого глаза.
Светодиодные лампы уже, как известно, присутствуют на рынке. Но пока у них есть существенный недостаток. Он состоит в том, что свет у таких ламп направлен в одну сторону, что подходит, к примеру, для автомобильных фар, но не для равномерного освещения больших помещений (внутренности ламп для помещений пока просто снабжают большим количеством светодиодов, «смотрящих» в разных направлениях). Группа учёных ТУСУР решила придать светодиодной лампе сферическую форму распределения светового потока.
«Идея простая: заменить спираль в обычной лампе накаливания светодиодным источником, - поясняет руководитель проекта, заведующий кафедрой радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники Василий Туев. - Вроде ничего сверхъестественного. Но чтобы эту лампочку стали массово покупать, надо сделать её доступной, по крайней мере, сравнимой по цене с люминесцентной лампой. Для этого потребуется наладить её массовое, полностью автоматизированное производство. В России, в частности, в Томске, работают практически полностью автоматизированные предприятия, где выпускают обычные лампы накаливания: там крутится целая карусель автоматов, бесперебойно выполняющих различные операции.
Мы хотим создать светодиодную лампу такой конструкции, чтобы для её выпуска потребовалось лишь модернизировать существующее производство, а не создавать его с нуля, что, конечно, отразится на себестоимости продукта. И чтобы потом эта лампочка подходила ко всем нашим люстрам, то есть внешне была точно такой же, как обычная лампа накаливания».
Создавая новую конструкцию светодиодной лампы, учёные также пытаются найти решение давней проблемы с отводом тепла, которой были озабочены инженеры ещё с начала XIX века. Кстати, более сотни лет расчётов и поисков в этом направлении привели к парадоксальному результату: со временем и развитием технологий проблема отвода тепла только усугубилась. В традиционной лампе накаливания, которую уже считают устаревшей, при мощности в 40 ватт и площади колбы в 100 см2, через 1 мм2 поверхности отводится тепловой поток мощностью 0,004 ватта. В светодиодном кристалле, который рассматривают как наше светлое будущее, на поверхность 1 мм2 отводится поток мощностью 0,4 ватта, то есть в 100 раз больше! Накаляется, конечно, не оболочка светильника (в конечном итоге потребляет светодиодная лампа гораздо меньше энергии), а то, что находится внутри: пара десятков последовательно включённых микроскопических кристаллов. Решение, которое предлагают томские учёные, скорее всего, будет состоять в конвекционном охлаждении излучателей подобранной для этой цели смесью газов.
К настоящему времени учёные разработали и изготовили действующий макет светодиодной лампы для проверки эффекта светораспределения. На нём в экспериментальном режиме будут дорабатывать конструкционные и технологические особенности лампы, выбирать оптимальные параметры для готового изделия, которое должно равномерно освещать большие площади. Далее будут собраны макеты для оценки тепловых свойств, из которых также выберут конструкцию с оптимальными значениями. Затем, объединив лучшие макеты, создадут экспериментальный образец лампы, где будут учтены результаты исследований как по светораспределению, так и по отводу тепла, и по возможности автоматизации производства. После того, как и эту модель доведут до совершенства, индустриальный партнёр университета в проекте ООО «Руслед» (больше известный как Томский ламповый завод) выпустит экспериментальную партию изделий.
Справедливости ради нужно заметить, что томские учёные не первые, кто пытается создать светодиодные лампы для массового использования в быту. В Китае, например, уже начинаются предпродажные презентации такой продукции.
«Китайцы, как всегда, спешат. Поэтому решения у них зачастую непродуманные, а товар недолговечный. Поручиться за комплекс технических параметров их лампочек очень сложно, - замечает по этому поводу Василий Туев. - Мы считаем, что наши конструкции, прошедшие все необходимые этапы проверки, будут более надёжными и качественными.
Если мы заявляем о гарантийном сроке службы разработанной нами лампы в 6 000 часов, значит, столько она и будет светить.
Она не сгорит раньше срока. Поэтому у нас есть все основания полагать, что разработка будет востребована и найдёт своего покупателя».
Проект «Разработка энергоcберегающей светодиодной лампы с конвекционным газовым охлаждением излучателей и сферическим светораспределением, адаптированной к традиционной технологии массового производства ламп накаливания» поддержан Министерством образования и науки России в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2014-2020 годы».
http://www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=221&d_no=96398#.VTUFCWe-BR0