Sei intuizioni fondamentali dalla rivoluzione LED

Le tracce di studio hanno portato il progresso attraverso efficienza, scala e ricerca

1. The Economics of Light: economico, ma non a causa dei laboratori

Il drammatico calo dei costi nella produzione a LED - il 95,5% in 17 anni - non è stato guidato principalmente da scoperte di ricerca, lo studio trova. Invece, i miglioramenti dei rendimenti manifatturieri e delle economie di scala, come l'aumento dei diametri del wafer di zaffiro, hanno fatto la maggior parte del lavoro. Questi cambiamenti riflettono l'esperienza di produzione cumulativa e gli investimenti nel ridimensionamento, piuttosto che nella ricerca e sviluppo mirata.

Ciò si differenzia da ciò che molti nei settori dell'illuminazione e dei semiconduttori potrebbero aspettarsi. Mentre la R&S è stata spesso inquadrata come il motore dell'innovazione dei costi, i dati in questo caso evidenziano la potenza dell'apprendimento industriale e l'efficienza della produzione del volume.

2. Dove contava maggiormente la R&S: qualità e prestazioni

Mentre il risparmio sui costi proveniva dalla perfezionamento del processo, la R&S ha svolto un ruolo dominante nel migliorare la qualità della luce a LED. Lo studio attribuisce la maggior parte dei miglioramenti nell'efficienza quantistica interna, nell'indice di rendering del colore (CRI) e la temperatura del colore correlata sintonizzabile (CCT) agli sforzi di ricerca e sviluppo-spesso quelli supportati da finanziamenti pubblici o collaborazione del settore accademico.

Per i professionisti dell'illuminazione, questa distinzione è essenziale. Se stai progettando prodotti in cui la qualità del colore, la sintonizza e le prestazioni spettrali sono importanti, l'evidenza suggerisce che la R&S rimane un motore centrale di progresso.

3. Le persone e le istituzioni dietro i progressi

Lo studio si basa su interviste con esperti in tutto il mondo accademico e industria Osram, GE LIGHTING, E Nichia. Queste aziende appaiono frequentemente nelle tempistiche della letteratura e della commercializzazione dei brevetti, ma la ricerca attribuisce una vasta gamma di collaboratori, in particolare programmi di ricerca e sviluppo pubblici guidati dalla missione e team di ricerca interdisciplinari.

La natura collaborativa di questi progressi evidenzia il ruolo delle reti di conoscenza condivisa e dei partenariati pubblico-privato nel modellare la tecnologia di illuminazione.

4. Innovazione per osmosi: come i LED a forma di spillover

Tra le conclusioni più sorprendenti: almeno l'8,5% del miglioramento totale dell'efficienza nei LED tra il 2003 e il 2020 derivava da Spillover tecnologici - Il trasferimento di conoscenze o tecniche da altri campi nello sviluppo LED. Quasi tutti i miglioramenti rivolti ai consumatori in CRI e CCT provenivano da illuminazione esterna, come fosfori di visualizzazione CRT, chimica dei materiali e ingegneria ottica.

Invece di suggerire un deficit nell'illuminazione di R&S, gli autori descrivono un sistema in cui L'innovazione a LED è stata arricchita da discipline adiacenti. Dai punti quantici ai fosfori rossi a banda stretta, lo studio evidenzia come le competenze sviluppate in altri settori hanno trovato nuova vita nelle applicazioni di illuminazione.

5. I limiti fisici sono ora in vista

Diverse sotto-efficordie all'interno di pacchetti a LED-come l'efficienza quantistica interna, l'efficienza del calo e l'estrazione della luce-si stanno avvicinando entro 10 punti percentuali dai loro limiti fisici teorici. Ciò suggerisce che i guadagni di efficienza futura saranno più difficili da raggiungere e più costosi da perseguire.

Solo l'efficienza spettrale mostra un notevole spazio per il miglioramento, offrendo una delle poche frontiere rimaste per guadagni di performance fondamentali.

6. più veloce di qualsiasi tecnologia di illuminazione nella storia

I ricercatori stimano che l'efficacia luminosa è aumentata di 10 lumen per watt all'anno, rendendolo la tecnologia di illuminazione in più rapida evoluzione nella storia registrata. Tale velocità supera anche fluorescenti compatti e lampade di scarico ad alta intensità.

Questo rapido progresso, abbinato a prezzi in calo e qualità migliorata, aiuta a spiegare perché i LED ora dominano nuove installazioni di illuminazione a livello globale. Tuttavia, implica anche che il ritmo dei progressi potrebbe presto rallentare e spostando l'attenzione sulla progettazione a livello di sistema, le strategie di controllo e l'integrazione con le tecnologie di costruzione.