罗格斯大学(Rutgers University)的研究人员找到了一种方法,用更便宜、更丰富的材料取代发光二极管中的稀土元素。据介绍,这种新型荧光粉材料的成本可能仅为稀土荧光粉成本的10%一份发表于在气候的新闻。
LED灯消耗的能量相当于白炽灯的10%到20%,相当于紧凑型荧光灯的50%到85%。但led的价格也因其制造所用的稀土元素而更加昂贵。
在过去的十年中,由于需求增加和来自中国的出口增加,稀土元素的成本增加了多达1600%,这产生了超过世界供给的90%以上。
因此,罗格斯大学的研究人员开始寻找替代方案。根据报告,他们开发了新的材料组合,以创造新的类别的荧光粉,不仅不含稀土元素,也不含镉和硒等有毒物质。
“这些稀土元素的价格已经经过屋顶,”罗格斯大学志福胡告诉在气候的新闻。“这让我们思考,”有办法我们可以绕过这些稀土元素吗?有没有办法能够使用地球丰富的元素来制造具有相同性质的磷光体,发出相同的光,但更便宜?“
上个月在波士顿举行的美国化学学会年会上公布了这些发现。
美国化学学会在新闻发布会上说LED在环形交叉路口的方式产生柔软的白光消费者。LED通常具有单个半导体芯片,其产生光(通常是蓝色),其必须在黄色发光荧光粉涂层的帮助下移动到白色。磷光体现在与稀土元素制成,这是罗格斯队一直在努力的问题。
电力使用量大幅下降,或许不会
根据美国能源部(U.S. Department of Energy)的数据,到2030年,使用LED照明可以使美国照明用电量减少50%。
但报告表明,由于“反弹效应”:随着照明的成本下降,人们使用更多。
例如,该报告引用2010年的一项研究由桑迪亚国家实验室的研究人员发现了较低的成本和更高消费之间的直接连接。这是今年早些时候发表的另一个研究,说,用于住宅照明的能量可能会在短期内下降,但节能将下降,甚至消除,随着时间的推移而增加。
“LED照明的多功能性可能会让消费者使用更多的光,产生反弹和反火的可能性,”研究中的研究工业生态学杂志说。“结果表明,如果消费者继续使用相同的数量或稍微轻盈,CFL和LED照明的采用将减少住宅能源消耗;然而,当包括灯光空间的扩展或发生的照明使用量大时,能量消耗将增加,随着时间的推移,减少或完全侵蚀节能。“
尽管荧光粉材料的成本预计将下降90%,但Inside Climate News表示,led的零售价格不会自动跟着下降。
加州大学圣巴巴拉分校的Ram Sephardi说,这项新技术看起来很有前途,但“布丁的证明”将取决于制造商是否采用它。
5点评论
谢谢你的指正。
你说得对。我应该更加小心文章顶部的措辞。如上所述,磷光体的潜在节省并不一定转化为LED的零售成本等同。本文稍后这一点(“即使是磷光体材料成本下降的预计90%,内部气候新闻就会提出LED的零售价格不会自动效仿。”)但第一段是误导性。
至于不同类型灯泡的相对效率,Inside Climate News说:“例如,一个使用6瓦电力的LED产生的光相当于一个14瓦的CFL灯泡或一个60瓦的白炽灯。”该报告没有列出用于比较的具体灯具。
我发现能源部的一份报告说,led的输出功率在每瓦78到90流明之间,这取决于灯的类型,和你在家庭中心看到的差不多。然而,克里族它表示开发一种每瓦303流明的LED。一家名为Nanoleaf的公司在宣传一款1800流明的LED,使用12瓦的电力(150流明每瓦)。和其他地方,一份能源部的简报显示了一系列的白炽灯,CFL和LED灯的输出,而不是每个输出。
《内部气候新闻》的报道可能对这些灯泡的相对效率进行了概括,而这些效率并没有反映在你在当地五金店或家庭中心能买到的东西上。谢谢你的澄清。
这篇文章已经修改过了
我要感谢查理·沙利文的敏锐评论,我要感谢斯科特·吉布森的澄清。我们感谢目光敏锐的读者的更正。
我已经编辑了这篇文章来解决查理的合法点。再次,谢谢。
炒作警报!
[编辑:我在下面指出的错误立即得到了纠正。感谢斯科特和GBA的及时和准确的纠正。我在这里留下一些细节作为脚注,以帮助证明为什么GBA报告现在比其他一些关于这一进展的报告更准确。]
我很激动听到这个研究,我认为有伟大的事情可以完成改善,低成本的荧光粉,但恐怕,炒作已经加剧了在一系列报告,以至于这里的数字没有太多联系现实。
1.“这一举措可以将led的成本降低90%。”实际上,研究人员只是声称他可以将荧光粉的成本降低近90%,而不是LED的成本。荧光粉只是LED中的一种材料,LED的成本包括半导体制造工艺的成本以及材料的成本。而LED只是LED灯泡成本的一个组成部分,LED灯泡还包括电源和散热器。例如,这篇文章中所描绘的一个有一个巨大的昂贵的铝制散热器。
上面的博客帖子表明零售价格可能不会下降到90%,但意味着制造商是否将储蓄传递给客户的问题。但90%的成本节省仅仅是灯泡成本的组成部分,即使储蓄完全传递给消费者,它们甚至可能都不醒来。
资料来源:新闻发布会YouTube视频:
https://youtu.be/orAHSzbkRl4
为了降低“近90%”的荧光粉成本,6点开始听。
2.“LED使用白炽灯泡的10%的能量,小于紧凑型荧光灯的能量低于一半。
这些都是夸大其词。LED和LED灯泡具有广泛的功效。为了进行比较,我查看了大橘盒家庭中心库存的60瓦等效LED和CFL灯泡。一个标准的60w, 840流明白炽灯提供14 lm/W。一个$8 Cree LED灯泡提供74 lm/W。这个价格很棒,你应该买很多,但是10X14 = 140,而不是74。而最畅销的节能灯,来自ecosmart,提供64lm /W。这比LED差15%,而不是50%。
脚注:我选择了60 W相当的标称,因为LED在那里做得更好,而不是在更高的速率下。如果您是挑剔的颜色渲染并获得高色渲染LED,那也可以使其变得更糟。这个LED有CRI = 80,而CFL与CRI = 82有点好。高功效高CRI LED存在,但它们很难找到。
尽管报道中有错误(包括本文所基于的来源所犯的错误),我还是很高兴听到这个消息……我将在另一篇评论中解释更多原因。
60lm /W,但我还是喜欢这种技术
关于评估这项技术的更多细节,以及为什么尽管节省的成本有限,我还是对它感到兴奋。
新闻发布会包括,大约17:00,一个lm/W的报告与新荧光粉:60 lm/W。比一个典型的节能灯,很可能以有利条件比在真实的灯泡(如低温,没有电源损失——这些都是克里族的部分原因可以合理地报告他们实验室结果实现303 lm / W,而他们的灯泡产品只有达到1/4)。新的荧光粉和使用它的系统可能的性能可以通过更多的研究来改善,但就目前而言,报道的性能比荧光粉更差。
如果磷光粉的成本降低90%,可以节省成本:稀土磷光粉的成本约为1500美元/公斤。这听起来是个天文数字,但由于一个LED灯泡只需要大约10毫克,也就是每个LED灯泡大约1.5美分。即使相差10倍,每个灯泡也只能节省13.5美分。
我还试着查看Cree蓝色LED的数量价格,以及同样类型的LED涂上荧光粉来制造白光,以便梳理出荧光粉材料(和涂层过程)所增加的成本。但蓝色led实际上比白色led更贵。这证明了荧光粉的成本不高,但它并没有确定实际成本——蓝色荧光粉更贵,因为它们的销量更小。
但我仍然对研究感到兴奋。一个原因是一些最高性能的LED灯泡,如不幸的飞利浦L-Progly灯泡,使用远程安装的大面积磷光体从LED上安装,而不是将磷光体施加到LED的表面。这意味着磷光体产生的热量不会加热LED,这反过来使LED更有效和/或使其更便宜地为LED提供散热。这也意味着磷光体持续更长时间,因为它运行冷却器并且没有击中它的强烈光学辐射。
即使每个LED灯泡只节省0.01美元,我们也需要制造数百亿个,所以这实际上是政府在研究上的投资的惊人回报。
收益递减规律
我在家里使用Led灯已经5年了,这比我们之前使用的非常昂贵的节能灯节省了很多能源,Led灯也很贵,但考虑到当时的电网电价,这是值得的。最大的改进是光的质量,大多数的灯泡是8瓦的。但是我问我自己,如果他们用4瓦的灯泡和相同的流明呢?50%的储蓄!但是50%的什么?在冬天,为1万平方英尺的建筑提供一天大约1千瓦时的照明。150天节省0.5千瓦时,一年75千瓦时。这相当于9美元。嗯,30个新灯泡,5美元= 150美元,所以15年的回报。或者添加一个150瓦的光伏板到系统中。 Production 225kwh year. Three times as good an investment and a longer life than the bulbs, so perhaps 4 times the value. So at this point any improvements in led bulbs cannot compete with Pv "additional" panels. (Price of PV per watt should not always be calculated by whole system costs. One can add just panels sometimes for less than $1 watt to an already existing system.)
所以基本上,在不相信的人的LED的85%改善是很大的,但有趣的是结束了。我们可以称我们现在的LED“相当好灯泡”?
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