Lampadine efficienti al 100% [Archivio]

Fides Brasier

26-04-2007, 12:51

http://www.ecoblog.it/post/3310/lampadine-efficienti-al-100 Lampadine efficienti al 100%

lampadineLeggo da Punto Informatico che dall'Università di Arizona State è in arrivo un nuovo materiale conduttore, capace di trasformare tutta l'elettricità ricevuta in energia luminosa evitando "sprechi" in calore.

Per dare l'idea, le lampadine tradizionali trasformano solo il 5% della corrente in luce, quelle fluorescenti arrivano al 25% mentre le più moderne lampade a stato solido, che impiegano un semiconduttore, arrivano al 50%.

Anche la nuova lampadina, anch'essa a stato solido, utilizza un diodo luminescente basato su un polimero organico efficiente al 100% nella trasformazione energetica. In più, ed è quello che ci fa ben sperare, ha un basso costo di produzione grazie anche ad una struttura ottimizzata che trasforma in luce l'intera quantità di energia elettrica fatta passare attraverso il polimero stesso.

Una volta prodotta in serie, ci sentiamo di dire per una volta, questo genere di lampadina dovrebbe essere imposta per legge. La richiesta di energia elettrica si fa sempre più pressante, ed il contributo di queste tecnologie non dovrebbe essere una scelta, quanto un obbligo morale e legislativo.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista specializzata Advanced Materials sotto il nome di "Excimer-Based White Phosphorescent Organic Light-Emitting Diodes with Nearly 100% Internal Quantum Efficiency" e può essere utilizzata anche per per la realizzazione di transistori a basso consumo energetico, con tutti gli impieghi del caso.

xenom

26-04-2007, 13:48

La termodinamica è un opzional? :asd: :doh:
edit: vabbé immagino che sia una svista del giornalista, tanto per cambiare, cmq se sta notizia è vera è veramente una bella cosa

CioKKoBaMBuZzo

26-04-2007, 13:53

niente effetto joule? :mbe:

andrineri

26-04-2007, 13:58

ho letto anche io una notizia del genere su punto informatico, e quando ho letto "rendimento al 100%" mi sono messo a ridere... la seconda legge della termodinamica dice benissimo che in ogni trasformazione energetica, almeno una parte dell'energia va persa, non è possibile avere un ciclo energetico a rendimento 1. Per quanto riguarda il rendimento energetico, mi sembra che abbiano messo le cose un po' troppo a favore di led ed oled, una lampadina a basso consumo dovrebbe stare oltre il 30% di energia convertita in luce, mentre le lampade a scarica in gas ancora di più. Se si parla di led, beh di recente se ne sono viste tante... la ricerca tira tantissimo, gli ultimi led di potenza che ho visto lavoravano attorno ai 90-120Lm/W, che è decisamente bene considerando un rendimento medio degli ormai diffusi luxeon sui 40-50Lm/W. IMHO notizia sensata, ma come accade normalmente nel giornalismo, un tantino troppo pompata per i miei gusti.

ciao
andrea

stbarlet

26-04-2007, 14:01

ok, si ma e roba organica. qualcuno ne sa qualcosa di piu?

Lucrezio

26-04-2007, 14:05

Quasi niente effetto Joule!
Cerco di spiegarvi rapidamente come funziona questa cosa: un polimero organico conduttore è una specie dove gli orbitali molecolari occupati più in alto in energia formano una banda il cui massimo è molto vicino (in energia, ovviamente) al minimo della banda formata dagli orbitali non occupati. Questo significa che è possibile, con poca spesa di energia, spostare un elettrone da un centro ad un altro ed avere, così, conduzione elettrica.
Ora, l'idea che questo viene fatto in due modi contemporaneamente:
- si inietta un elettrone al catodo
- si inietta un "buco" (ovvero si strappa l'elettrone) all'anodo.
Nei semiconduttori questo richiede ovviamente di applicare energia al sistema: dunque quando il buco e l'elettrone - che si muovono in direzione opposta - si incontrano si "neutralizzano", andando però a formare non il polimero nello stato fondamentale, ma il polimero in uno stato eccitato.
Questo stato eccitato può decadere in maniera radiativa, emettendo così luce.
Ora, la conduzione in questi sistemi è particolarmente poco "costosa" (hanno resistenze molto basse) e si riesce, intervenendo sulla struttura chimica delle catene, ad avere una resa quantica di fluorescenza (quante molecole decadono per fluorescenza, emettendo luce, rispetto a quante decadono in altri modi) molto vicina ad uno.

I polimeri semiconduttori fotoemittenti sono una delle grandi frontiere della chimica dei materiali e - da un punto di vista modellistico (indovinate di che cosa mi sono occupato, anche se solo sfiorando marginalmente l'argomento, per la tesina? :sofico: ), della chimica teorica :D

stbarlet

26-04-2007, 14:09

quanto sono stabili?

Lucrezio

26-04-2007, 14:15

quanto sono stabili?

Questo dipende dal materiale con cui vengono costruiti gli elettrodi... in particolare gli elettrodi di calcio sono un po' troppo aggressivi, con l'alluminio ci sono molti meno problemi ;)

stbarlet

26-04-2007, 14:32

hanno bsogno d particolari sistemi di alimentazione? tipo voltaggio e/o frequenza?

Lucrezio

26-04-2007, 14:56

hanno bsogno d particolari sistemi di alimentazione? tipo voltaggio e/o frequenza?

Qui vai oltre le mie conoscenze... so che è necessario un voltaggio minimo, ma di più non so dirti :sob:

andrineri

26-04-2007, 20:55

normalmente i led essendo diodi vengono pilotati in corrente costante, o in tensione costante con controllo di corrente, in poche parole si sfrutta la caratteristica [Caduta di Tensione] / [Corrente] controllando continuamente corrente circolante, così da poter fare a meno della limitazione di corrente attiva. Non so se per gli OLED è così, ma comunque non dovrebbe essere troppo complicato come circuiteria (al massimo integrato, mos, induttore, diodo e qualche discreto attorno).

stbarlet

27-04-2007, 02:01

ok, e che vista l`elevata ristrettezza della banda di frequenza emessa mi aspettavo una altrettanto specifica sezione di alimentazione

Bounty_

27-04-2007, 10:57

polimero organico conduttore
Voglio testare la mia memoria vediamo se mi ricordo bene sono quelli con la catena di C fatta cosi'?
C-C=C-C=C-C=C-C=C

Ora navigo poi in caso aggiungo qui' intanto smentite o confermate
Ho navigato e ho visto che ho buona memoria, quindi aggiungiamo qualche informazione alla bella spiegazione
di Lucrezio visto che ok, si ma e roba organica. qualcuno ne sa qualcosa di piu?
http://en.wikipedia.org/wiki/Conducting_polymer
http://en.wikipedia.org/wiki/Polyacetylene
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/58/Trans-%28CH%29n.png/400px-Trans-%28CH%29n.png
Tempo fa' c'era un articolo di "Scientific American" riportato tradotto in Italiano su "Scienze Quaderni"
la mia memoria risale a quello.

Ciao ;)

Lucrezio

27-04-2007, 11:21

Voglio testare la mia memoria vediamo se mi ricordo bene sono quelli con la catena di C fatta cosi'?
C-C=C-C=C-C=C-C=C

Ora navigo poi in caso aggiungo qui' intanto smentite o confermate
Ho navigato e ho visto che ho buona memoria, quindi aggiungiamo qualche informazione alla bella spiegazione
di Lucrezio visto che
http://en.wikipedia.org/wiki/Conducting_polymer
http://en.wikipedia.org/wiki/Polyacetylene
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/58/Trans-%28CH%29n.png/400px-Trans-%28CH%29n.png
Tempo fa' c'era un articolo di "Scientific American" riportato tradotto in Italiano su "Scienze Quaderni"
la mia memoria risale a quello.

Ciao ;)

Ehm... ahimé purtroppo hai scelto un esempio infelice!
Il polietino (o poliacetilene) è stato uno dei primi polimeri che si pensava avrebbero condotto la corrente... purtroppo ipso facto così com'è non conduce!
Questo si può dimostrare con un modello semplice, come il modello di Hueckel... sono un po' di conti, magari la settimana prossima se recupero gli appunti li posto!
I poliacetileni drogati, invece, sono dei buoni conduttori: vengono trattati in modo da presentare degli eccessi - difetti di elettroni lungo la catena, sinceramente nello specifico non ne so molto di più (vi ricordo che sono un teorico!!!)
:D

thotgor

27-04-2007, 11:22

La termodinamica è un opzional? :asd: :doh:
edit: vabbé immagino che sia una svista del giornalista, tanto per cambiare, cmq se sta notizia è vera è veramente una bella cosa

si li ho studiati...sono materiali abbastanza complessi, polimeri organici tipo quelli iportati in figura..gli elettroni si muovono per hopping tra i doppi legami. La termodinamica qua non c'entra tanto, entrano in gioco parametri quantici elettronici che ci descrivono la probabilità che un certo elettrone salti da una parte all'altra. Il rendimento potrebbe essere certamente alto, il problema di questi materiali è che durano veramente poco. Infatti reaziscono con i radicali ossigeno formando fasi non conduttive ossidate. La durata di solito si misura in ore, poche centianaia.

Sono materiali tipo polipirrolo, poliacetileni ecc.. qualcosa di simile utilizzato per il fotovoltaico organico e gli OLED

thotgor

27-04-2007, 11:24

hanno bsogno d particolari sistemi di alimentazione? tipo voltaggio e/o frequenza?

no, niente di troppo eccezionale. Funazionano a basse correnti da quanto so.

Lucrezio

27-04-2007, 11:29

si li ho studiati...sono materiali abbastanza complessi, polimeri organici tipo quelli iportati in figura..gli elettroni si muovono per hopping tra i doppi legami. La termodinamica qua non c'entra tanto, entrano in gioco parametri quantici elettronici che ci descrivono la probabilità che un certo elettrone salti da una parte all'altra. Il rendimento potrebbe essere certamente alto, il problema di questi materiali è che durano veramente poco. Infatti reaziscono con i radicali ossigeno formando fasi non conduttive ossidate.

Sono materiali tipo polipirrolo, poliacetileni ecc.. qualcosa di simile utilizzato per il fotovoltaico organico e gli OLED

Oh, finalmente il materialista viene a levarmi dagli impicci!
:D
Ti lascio la parola con - da buon teorico - la "formula" di Marcus (gli valse il nobel, se non sbaglio) per la velocità di trasporto nei codnuttori organici, valida ad alta temperatura (T ambiente va benissimo!) nell'approssimazione di Franck - Condon:
http://operaez.net/mimetex/k_{if} = \beta^2_{ij} \sqrt{\frac{\pi}{\hbar^2k_BT\lambda_{ij}}}\exp \left [ -\frac{(\Delta E_{ij} -\lambda_{ij})^2}{4\lambda_ij k_BT}\right ]
dove "lambda" sta per l'energia di riorganizzazione e gli indici i e j scorrono sui primi vicini; "beta" è un integrale di coupling e "Delta E" una differenza di integrali coulombiani!
(Si, lo so, non si capisce nulla, ma è molto affascinante :D )

thotgor

27-04-2007, 11:33

Oh, finalmente il materialista viene a levarmi dagli impicci!
:D
Ti lascio la parola con - da buon teorico - la "formula" di Marcus (gli valse il nobel, se non sbaglio) per la velocità di trasporto nei codnuttori organici, valida ad alta temperatura (T ambiente va benissimo!) nell'approssimazione di Franck - Condon:
http://operaez.net/mimetex/k_{if} = \beta_{ij} \sqrt{\frac{\pi}{\hbar^2k_BT\lambda_{ij}}}\exp \left [ -\frac{(\Delta E_{ij} -\lambda_{ij})^2}{4\lambda_ij k_BT}\right ]
dove "lambda" sta per l'energia di riorganizzazione e gli indici i e j scorrono sui primi vicini; "beta" è un integrale di coupling e "Delta E" una differenza di integrali coulombiani!
(Si, lo so, non si capisce nulla, ma è molto affascinante :D )

ogni tanto mi sento utile pure io. :asd:

Sto facendo un corso di ste cose proprio adesso (fullereni funzionalizzati, fotovoltaico solare, e nanotubi, e che altro) dunque più di tanto non so dirvi, perchè non sto studiando nulla e preparando la tesi :asd:

Cmq mi sembra strana sta roba del rendimento, i materiali organici di sto tipo mi pare avessero rendimenti massimi del 6%...

Bounty_

27-04-2007, 12:07

I poliacetileni drogati, invece, sono dei buoni conduttori
Si si' mi pareva di ricordarlo ma mi sono capitate un po' di telefonate e non ho fatto
in tempo a rispolverare e verificare tal ricordo.

Grazie

Ciao :)

stbarlet

27-04-2007, 13:31

Se a qualcuno interessa

http://www.asu.edu/news/stories/200704/20070412_lighting.htm

stbarlet

27-04-2007, 13:38

thotgor, ma sei ingegnerie?

thotgor

27-04-2007, 14:03

thotgor, ma sei ingegnerie?

scienziato (dei materiali)

Potrei offendermi che mi hai dato dell'ingegnere :asd:

stbarlet

27-04-2007, 14:23

scienziato (dei materiali)

Potrei offendermi che mi hai dato dell'ingegnere :asd:

Menomale che non sei ingegnere :asd:

david82

29-04-2007, 15:24

qual è la corrispondenza lumen / watt?

xenom

29-04-2007, 16:57

qual è la corrispondenza lumen / watt?

watt intesa come potenza irradiata? perché se intendi quella assorbita devi tener conto del rendimento... ad ogni modo non so se si può fare una conversione tra watt irradiati e lumen, è un po' un casino mi pare.
Ecco magari qualcuno può chiarire bene l'unità di misura della luce? perché ci sono un botto di unità, e alcune sono per centimetro quadrato, altre assolute, non ce ne capisco mai un cazz :asd:
-lumen
-lux
-cd
-watt/cm^2 ?
-nit

fsdfdsddijsdfsdfo

29-04-2007, 19:43

watt intesa come potenza irradiata? perché se intendi quella assorbita devi tener conto del rendimento... ad ogni modo non so se si può fare una conversione tra watt irradiati e lumen, è un po' un casino mi pare.
Ecco magari qualcuno può chiarire bene l'unità di misura della luce? perché ci sono un botto di unità, e alcune sono per centimetro quadrato, altre assolute, non ce ne capisco mai un cazz :asd:
-lumen
-lux
-cd
-watt/cm^2 ?
-nit

ecco io ho fatto una tesina su questo e ti assicuro che è un casino.

Il titolo era: "quale unità di misura scegliere per misurare l'efficenza delle lampade?"
che poi in realtà parlava solo di led, e un po di lampade a induzione.

Alla fine giungevo ad una complicatissima formula di integrali, serie e derivate.

Sintetizzando il discorso i lumen sono un'unità del cavolo perchè misurano la luce solo dal punto di vista dell'occhio umano.

Ad esempio se io emetto 10 W solo sui 635 nm, o se emetto 10 W su tutto lo spettro è completamente diverso. La prima luce apparità circa e^(1/int(phi(v)) piu luminosa, dove v è la frequenza che varia su tutto lo spettro, e phi un particolare equazione di stato (simile a quella del corpo nero).

Cosi i lumen tengono in considerazione quello che l'occhio umano vede, e mentre è buona per capire cosa mettere in casa, non è altrettanto buona per misurare l'efficenza, perchè ad esempio tutto lo spettro "Poco visibile" (alcune frequenze le vediamo meglio di altre) è energia buttata.

Esiste anche un problema dimensionale: i lumen si misurano su una superficie, mentre le candele e i lux (molto simili) sono lineari. O viceversa non ricordo.

risultato? se stai misurando l'efficenza scordati lumen e candele e pensa solo ai watt.

Se invece vuoi convertire lumen in watt scordatelo, chiunque ti dica il contrario non sa di cosa stia parlando.

xenom

29-04-2007, 21:03

Ah ecco, mi sembrava che fosse un casino.. ho tentato più volte (senza successo ovviamente) di capire come convertire le candele in lumen e come calcolare il rendimento luminoso... :stordita:

thotgor

29-04-2007, 21:34

quoto, meglio tutto in watt m^-2

david82

29-04-2007, 22:37

xenom

29-04-2007, 22:56

il quesito era per questo motivo....
vendono led da 5w e 192 lumen.

però non ho idea di quanta luce facciano!
ipotizziamo di voler sostituire una lampadina da 100w, quanti led serviranno per avere una luce simile??
è possibile rispondere a questa domanda?

è esattamente per questo che volevo calcolare tutto :asd:
non sono riuscito a calcolare nulla, ma so la luce che fanno. In questo caso i lumen ti possono essere utili.. ci sono altri parametri da prndere in considerazione, ma grosso modo 192 lumen è una luminosità 10 volte inferiore ad una lampada ad incandescenza da 150W...
Tieni conto però che mentre una lampada ad incandescenza fa luce in modo omogeneo, un led di potenza come i luxeon da 5W copre un angolo di 160°, quindi la luce è un po' più concentrata.

david82

30-04-2007, 21:25

quindi ci vogliono 10 led, ovvero 50watt.... e quindi la convenienza non c'è. o sbaglio?

xenom

30-04-2007, 21:38

quindi ci vogliono 10 led, ovvero 50watt.... e quindi la convenienza non c'è. o sbaglio?

No infatti, gli attuali LED di potenza non si prestano ancora bene per l'illuminazione domestica... solo i led convenzionali sono efficenti, quelli da 1-3-5W dissipano un bel po' di calore (necessitano di un dissipatorino :asd: ).

andrineri

30-04-2007, 22:14

xenom

30-04-2007, 23:53

andrineri

01-05-2007, 09:38

anche questo è vero :D
OT: secondo te mettendoli su una peltier, fino a che corrente si può arrivare? :sofico:

beh, magari peltier + blocco di alluminio + luxeon + radiatore immane dall'altra parte... ma non vedrei l'utilità comunque... se metti una pelt da 60W con 6 led avrai da eliminare sull'altro lato oltre alla potenza dei sei led (20-30w) anche i 60w della peltier... beh meglio farli lavorare normalmente con un bel dissipatore grosso, pensa alla resa di un sistema a peltier... e non sottovalutare la condensa!

xenom

01-05-2007, 12:21

beh, magari peltier + blocco di alluminio + luxeon + radiatore immane dall'altra parte... ma non vedrei l'utilità comunque... se metti una pelt da 60W con 6 led avrai da eliminare sull'altro lato oltre alla potenza dei sei led (20-30w) anche i 60w della peltier... beh meglio farli lavorare normalmente con un bel dissipatore grosso, pensa alla resa di un sistema a peltier... e non sottovalutare la condensa!

si si ma io intendevo solo per sperimentare, mi conosci :asd:
overlock di un luxeon... LOL :asd:

bjt2

01-05-2007, 15:35

si si ma io intendevo solo per sperimentare, mi conosci :asd:
overlock di un luxeon... LOL :asd:

Overvolt vorrai dire... :O :Prrr:

thotgor

01-05-2007, 15:43

mi sa che ti si frigge l'arseniuro di gallio

xenom

01-05-2007, 15:46

mi sa che ti si frigge l'arseniuro di gallio

teoricamente non dovrebbe visto che tutta la potenza che dissipa viene assorbita dalla peltier... il luxeon dovrebbe rimanere sui 5-10°C... in questi casi qual'è il limite? immagino che dopo un po' tutto il calore che produce la giunzione non riesce a raggiungere la peltier oppure si fondono i fili oro di trasmssione ola giunzione stessa :mbe:

thotgor

01-05-2007, 17:54

teoricamente non dovrebbe visto che tutta la potenza che dissipa viene assorbita dalla peltier... il luxeon dovrebbe rimanere sui 5-10°C... in questi casi qual'è il limite? immagino che dopo un po' tutto il calore che produce la giunzione non riesce a raggiungere la peltier oppure si fondono i fili oro di trasmssione ola giunzione stessa :mbe:

a correnti troppo elevate (meglio, a potenziali troppo elevati..) non si comportano più allo stesso modo, ma sopraggiungo altre cosette che lo fanno deviare dal compostamento...come per MOSFET e simile.

fsdfdsddijsdfsdfo

03-05-2007, 00:03

beh ste se ci pensi anche quelli piccoli scaldano... solo che su un corpo così 0.1w già si fanno sentire... un led tipo i luxeon K2 da 6w di potenza anche se ipoteticamente rende il 60% dissiperà comunque in calore i restanti 2,4W, che per una cosina di 7x7mm sono tantissimi! semplicemente li si tratta di potenza molto concentrata... prova a mettere a confronto il die di un luxeon con quello di un led normale!

no no sbagli alcune cose.

I led erano 3 anni fa piu efficenti delle energy saving lamp.

Anche perchè il calore mica va tutto in eccitamento molecolare!

Molto, la maggior parte, va in IR: irradiamento che si allontana subito...

Voi mettete celle di peltier per le lampadine? eppure su 100 W ben 90 W sono di calore.
Ma voi non ve ne accorgete, sembra quasi dai dati che le lampadine scaldino meglio delle stufe.

Vendevano 3 anni fa lampade LED da 40 W non raffreddate.

Se usate una scheda millefori, e li distanziate un poco, fino a 30 W/scheda non ci sono problemi,

A densità maggiori, al piu, una comune ventola per pc, magari alimentata in parallelo con le stringhe led.