СВІТИЛЬНИКИ ХХІ СТОЛІТТЯ

Більш ніж столітня історія створення ефективних і економічних джерел світла бере свій початок від перших електричних лампочок. Якісно інший шлях вирішення проблеми було знайдено після виявлення світлового випромінювання новими напівпровідниковими сполуками — фосфідом і арсенідом галію та їхніми твердими розчинами. У результаті було створено світлодіоди — напівпровідникові прилади з двома контактами, що перетворюють енергію електричного струму у світлову.

На початку 90-х років світлодіоди перевершили лампи розжарювання за величиною світлового коефіцієнта корисної дії для усіх кольорів видимого діапазону і цей параметр продовжує швидко зростати.

Галузі практичного застосування кольорових і білих світлодіодів великі: освітлення вулиць, житлових помешкань, теплиць, залізничних вагонів, метро, повітряних і морських суден (наприклад, одна світлофорна секція, виготовлена зі світлодіодів, дає економію 60 дол. США на рік); внутрішнє і зовнішнє освітлення, індикаторні лампочки та світні приладові панелі в автомобілях, автобусах, трамваях, тролейбусах, літаках; виготовлення безпечних шахтарських ліхтарів; збільшення ємності накопичувачів на компакт-дисках і цифрових відеодисках, що масово застосувуються в техніці звукозапису й у персональних комп’ютерах.

Окрім значної економії електроенергії та великого терміну служби (десятки років проти 3—4 тис. годин для ламп розжарювання), основними достоїнствами джерел світла на базі світлодіодів є: висока ефективність і однорідність світлового потоку; використання низьковольтного електроживлення (3,5—12 В); пожежо-вибухобезпечність; мала інерційність і тепловиділення; екологічна чистота (відсутність у конструкційних матеріалах ртуті, її сполук та інших важких металів; малі габарити, конструкційна гнучкість; можливість створення джерел випромінювання високої яскравості різноманітного спектра (від червоного до фіолетового/білого).

На ринку високояскравих світлодіодів, придатних для застосування у світлотехнічних приладах, зараз діє не менше 25 великих фірм. Лідерами в цьому напрямі є фірми Японії, США, Німеччини, Кореї. Японська фірма Nichia, відома піонерськими розробками в області потужних ефективних синьо-зелених світлодіодів, за кілька років збільшила випуск таких приладів з одиничних дослідних зразків до 10 мільйонів штук на місяць 1997 року.

За оцінками науковців, упровадження світлодіодів у світлотехніку відбувається зараз швидше, аніж свого часу транзисторів у радіоелектроніку. Настільки високі темпи природні, оскільки транспортні та залізничні системи, засоби управління дорожнім рухом, інформаційні табло й інші перспективні ринки збуту цих виробів оцінюються в десятки мільярдів доларів. Якщо 1996 року обсяг продажів нітридних матеріалів, структур і приладів складав 220 млн. дол., то 2000 року — 990 млн. дол., а на 2003 рік запланований обсяг 3 млрд. дол.

Гідне місце на цьому ринку, що швидко розвивається, може посісти і вітчизняна промисловість. В Україні зберігається значний науково-технічний потенціал в галузі вирощування кристалів сапфіру для виготовлення підкладок (Інститут монокристалів НАН України, м. Харків; науково-виробнича фірма «Технокристал», м. Ужгород) і створення гетероструктур (АТ «Квазар», м. Київ). Є і першокласна оптико-механічна промисловість («Арсенал», м. Київ), а також сировинна база для вирощування кристалів сапфіру (Донецький хімкомбінат).

Загальна вартість проекту з випуску світлодіодів на базі сучасних гетероструктур оцінюється в 5—7 млн. дол. США, що дозволить виробляти 60 мільйонів світлодіодів на рік. Прибутковішого проекту у світі високих технологій сьогодні не існує.

Розробка нового покоління світлодіодів і їхнє масове застосування в науці й техніці надзвичайно перспективні. Тим часом розрив у рівні проведених наукових і технічних робіт у цьому напрямі в Україні порівняно з прогресом, якого досягли у США та Японії, швидко збільшується. Тому необхідно ухвалити державну програму розвитку цієї життєво важливої галузі. Приміром, американська програма промислового випуску сучасних світловипромінювальних приладів і пристроїв із їхнім використанням, розрахована до 2010 року, передбачає отримати економію такої кількості електроенергії, яку виробляють 100 атомних електростанцій.

Росія готова надати Україні кредит у розмірі 44 млн. дол. США строком на шість років для добудування і введення в експлуатацію другого енергоблоку Хмельницької АЕС і четвертого енергоблоку Рівненської АЕС. З огляду на хвилю громадського протесту проти цих дій, чи не варто всебічно проаналізувати питання про доцільність такого енергетично й економічно марнотратного, екологічно небезпечного шляху розвитку нашої енергетики?