القوة المذهلة لمصابيح LED الزرقاء

كان أكبر ملعب في أمريكا مليئًا بعشرات الآلاف من مشجعي كرة القدم الأمريكية المشاغبين يغمره الضوء الأزرق. رفع الأشخاص في المدرجات هواتفهم، مما أدى إلى خلق بحر من النقاط الشبيهة بالنجوم وسط الحشد.

“هذا هو فريقنا! هذه ميشيغان!” ظهر مقطع فيديو على الشاشة العملاقة مع انطلاق الهتافات.

تم تعزيز الأجواء من خلال نظام الترفيه المرئي الجديد الذي ظهر لأول مرة في ملعب ميتشيغان في 16 سبتمبر. تسلسلات ملونة من الأضواء الوامضة الشاملة تحتفل بالهبوط أو تكون مصحوبة بالموسيقى.

ألوان فريق جامعة ميشيغان هي الأصفر أو “الذرة” والأزرق. وقد تم تصميم الصور المرئية وفقًا لذلك.

وقال جيك ستوكر، مدير العرض الرياضي وتجربة المشجعين في جامعة ميشيغان: “إنها تؤثر بنسبة 100% على تجربة الملعب”.

“الجانب الرائع الآخر لحضور مباراة كرة القدم هو أنك لا تجلس في المنزل على أريكتك.”

مثل العديد من الملاعب، توفر الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) عرضًا ضوئيًا في استاد ميشيغان.

ولكن منذ وقت ليس ببعيد، كانت مصابيح LED الزرقاء القوية بما يكفي لإضاءة مثل هذا الملعب الكبير – وهو ثالث أكبر ملعب في العالم – تبدو متقدمة إلى حد كبير. تم اختراع مصابيح LED الأكثر سطوعًا والتي ينبعث منها الضوء الأزرق فقط في التسعينيات. العلماء الذين اكتشفوا هذه التكنولوجيا حصلوا لاحقًا على جائزة نوبل.

ويقول الباحثون إن مصابيح LED ستكون أرخص وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة مما هي عليه اليوم. يمكنهم إحداث ثورة في كل شيء بدءًا من الإضاءة الخارجية وحتى سماعات الواقع الافتراضي.

في استاد ميشيغان، يتم إنتاج الألوان المختلفة للعرض بواسطة أنظمة الإضاءة الترفيهية باستخدام وحدات LED أو وحدات الإنارة باللون الأحمر (R) والأخضر (G) والأزرق (B)، أو وحدات الإنارة، كما يقول براد شليسلمان، كبير مهندسي الأبحاث في شركة Musko Lighting. تكنولوجيا. يمكن لأنظمة RGB في الواقع إنتاج مجموعة كبيرة من الألوان عن طريق مزج الأحمر والأخضر والأزرق بكثافات مختلفة.

ويضيف السيد شليسلمان: “إن الأمر يمتد حتى إلى مستوى المدرسة الثانوية حيث يوجد طلب على تغيير الألوان والمواد الدرامية التي نراها في ميشيغان”.

بالإضافة إلى ذلك، تقوم المدن والبلدات في الولايات المتحدة بتركيب مصابيح LED على المعالم المحلية، بما في ذلك أبراج المياه، لإضاءة الهياكل بألوان خاصة لأحداث أو مناسبات معينة. اللون الوردي لشهر التوعية بسرطان الثدي، على سبيل المثال، هذا الشهر، أكتوبر.

ولعل الاستخدام الأكثر إثارة لمصابيح LED هو Las Vegas Sphere، الذي تم افتتاحه الشهر الماضي. ملايين من مصابيح LED تحول المظهر الخارجي إلى أي شكل أو صورة يمكنك تخيلها، وتضيء الشاشات العملاقة بالداخل.

في السبعينيات والثمانينيات من القرن الماضي، تم رفض مصابيح LED بشكل روتيني باعتبارها عديمة الفائدة. يقول بول سكيت، كبير مديري تسويق المنتجات في شركة Cree LED، إحدى الشركات المصنعة الرئيسية للتركيبات: “إن ضوء اللعبة الصغير القذر هذا لن يفعل أي شيء مفيد – كان هذا هو الموقف السائد في ذلك الوقت”. ربما تكون مصادر الضوء باهظة الثمن وضعيفة الانبعاث عبارة عن ضوء مؤشر أحمر صغير أو جهاز تحكم عن بعد لتلفزيون يعمل بالأشعة تحت الحمراء، ولكنه أصغر حجمًا.

لقد تغير ذلك عندما تمكن المهندسون من إنتاج مصابيح LED التي تنبعث منها فوتونات أو ضوء أكثر من أي وقت مضى. تبعث مصابيح LED الضوء عندما تنتقل الإلكترونات – وهي جسيمات سالبة الشحنة – من حالة طاقة أعلى إلى حالة أقل داخل الجهاز. تطلق هذه العملية الطاقة على شكل ضوء. باستخدام مواد مختلفة، يمكنك ضبط حجم القطرة (تسمى فجوة النطاق) والطول الموجي أو لون الضوء المنبعث.

كان اللون الأزرق صعبًا بشكل خاص لأن المكون الرئيسي اللازم لذلك اللون هو نيتريد الغاليوم. كان من الصعب إنتاجه بدون عيوب. لكن اللون الأزرق هو لون قوي وعالي الطاقة للغاية (مع فجوة نطاق كبيرة) لذا يمكن لبعض شاشات تلفزيون RGB OLED استخدام مصابيح LED الزرقاء كقاعدة لجميع الألوان الأخرى، على سبيل المثال – الضوء الأحمر والأخضر أولًا. ، بواسطة المصابيح الزرقاء.

ومع ذلك، هناك تقنية LED جديدة تمامًا تنتظر في الأجنحة، حيث يقول العلماء إن هذه التكنولوجيا يمكن أن تكون أكثر كفاءة.

يعمل دون كونجريف وزملاؤه في جامعة ستانفورد على مصابيح LED مصنوعة من بلورات البيروفسكايت، والتي تُستخدم غالبًا في الخلايا الشمسية. البيروفسكايت رخيصة الثمن وسهلة الصنع. يقول الدكتور كونجريف إنها “قابلة للضبط”، ويمكنك مزج اللون المرغوب فيه مع أحد المحلول ثم الطلاء على الأسطح كطبقات باعثة للضوء.

من الصعب الحفاظ على استقرار مصابيح البيروفسكايت LED. استمروا في الكسر.

يقول كونغريف: “نحن نقلبها ونقيسها، ثم تموت بسرعة كبيرة”. وأضاف أنه يأمل في حل المشكلة. لقد قام هو وزملاؤه بالفعل بتحسين الاتساق من تجاربهم الأولى.

إذا تمكنوا من التغلب على مثل هذه المشكلات، فيمكن استخدام مصابيح البيروفسكايت LED في مجموعة واسعة من الأجهزة، كما يقول جون باكريدج، عالم فيزياء المواد في جامعة كوليدج لندن.

بشكل منفصل، في اليابان، توصل الباحثون مؤخرًا إلى مصباح LED أزرق يمكن تشغيله باستخدام بطارية AA واحدة تزود بـ 1.47 فولت. عادة، تحتاج إلى 4 فولت على الأقل. يقول الدكتور كونغريف، الذي لم يشارك في العمل: “إنه أمر رائع، إنه إنجاز هندسي”.

يستخدم النظام فيزياء ذكية لتعظيم إنتاج الفوتونات. في مصابيح LED التقليدية، عند تطبيق الطاقة، في ثلاثة أرباع الوقت، تصل المكونات الداخلية إلى حالات مثيرة لا ينبعث منها ضوء فعليًا. تمكن الفريق في اليابان من حث هذه الحالات المثارة على الاندماج لتكوين الضوء، بينما تتطلب طاقة أقل للبدء. لقد نشروا أعمالهم في ورقة في سبتمبر.