Naukowcy z Uniwersytetu Nauki i Technologii Króla Abdullaha (KAUST) i Miasta Nauki i Technologii Króla Abdulaziza (KACST) w Arabii Saudyjskiej opracowali innowacyjną technologię nanopowłok, która może znacząco poprawić efektywność energetyczną oświetlenia ulicznego LED i zmniejszyć emisję dwutlenku węgla, co ma ogromne znaczenie dla branży oświetleniowej.
Badanie opublikowane w czasopiśmie Light: Science & Applications pokazuje, że gdyby zastosować tę metodę w samych Stanach Zjednoczonych, można by ograniczyć emisję dwutlenku węgla o ponad 1,3 miliona ton rocznie, co miałoby pozytywny wpływ na poprawę globalnego zużycia energii przeznaczonej na oświetlenie.
(Oświetlenie) jest ogromnym źródłem zużycia energii, odpowiadając za około 20% całkowitego światowego zużycia energii elektrycznej i prawie 6% emisji gazów cieplarnianych. (Oświetlenie uliczne) również odpowiada za 1-3% globalnego zapotrzebowania na energię elektryczną, co stanowi obciążenie dla jednostek samorządu terytorialnego. Chociaż diody LED są wydajnymi źródłami światła, około 75% energii jest przekształcane w energię cieplną podczas pracy, co negatywnie wpływa na efekt świetlny i żywotność lampy. Wysokie temperatury nie tylko obniżają wydajność świetlną (oświetlenia), ale także skracają żywotność lampy. Dlatego efektywne zarządzanie temperaturą ma kluczowe znaczenie dla poprawy wydajności (oświetlenia) diod LED.
Kluczem do rozwoju zespołu badawczego jest nanomateriał o nazwie nanoPE (polietylen nanoporowaty). Materiał ten jest wykonany ze zwykłego polietylenu, a specjalny proces pozwala na wykonanie otworów o średnicy zaledwie 30 nanometrów (około jednej tysięcznej włosa). Jego unikalność polega na tym, że pozwala on na skuteczną penetrację światła podczerwonego (głównego źródła promieniowania cieplnego) (ponad 80%), a jednocześnie skutecznie odbija światło widzialne (ponad 95%), co pozwala na optymalizację efektu (oświetlenia).
Aby zmaksymalizować efektywność nanoPE, naukowcy zaproponowali instalację lamp ulicznych LED pokrytych tym materiałem "do góry nogami". W ten sposób energia cieplna (światło podczerwone) generowane przez lampę może płynnie przenikać przez nanoPE i promieniować w górę, w kierunku nieba, gdzie ulega rozproszeniu, podczas gdy światło widzialne potrzebne do oświetlenia w dół jest skutecznie odbijane w kierunku ziemi. To zupełnie inna konstrukcja niż w przypadku tradycyjnych diod LED, które zatrzymują energię cieplną wewnątrz, a głowica lampy jest skierowana w dół, i stanowi innowacyjny przełom w technologii (oświetleniowej).
Wyniki eksperymentów potwierdziły, że po nałożeniu powłoki nanopolietylenowej temperatura diody LED spadła o 7,8°C w warunkach laboratoryjnych i o 4,4°C w pomiarach zewnętrznych, a wydajność (oświetlenia) wzrosła odpowiednio o około 5% i 4%. Profesor Qiao Qiang, kierownik badania, podkreślił, że nawet niewielka poprawa wydajności (oświetlenia) może mieć ogromny wpływ na zrównoważony rozwój, jeśli zostanie zastosowana na dużą skalę. Współautor, dr Hussam Qasem, uważa również, że ta konstrukcja znacząco poprawia odprowadzanie ciepła przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej wydajności (oświetlenia) i stanowi potencjalne rozwiązanie dla zrównoważonego (oświetlenia), które prawdopodobnie znajdzie szerokie zastosowanie w dziedzinie (oświetlenia) w przyszłości.
