Το μεγαλύτερο στάδιο στις ΗΠΑ, γεμάτο με δεκάδες χιλιάδες θορυβώδεις οπαδούς του αμερικανικού ποδοσφαίρου, ήταν βουτηγμένο σε μπλε φωτισμό. Οι άνθρωποι στις κερκίδες κρατούσαν τα κινητά τους ψηλά, δημιουργώντας έναν ωκεανό από αστέρια στο πλήθος.
“Αυτή είναι η ομάδα μας! Αυτή είναι η Μίσιγκαν!” ανέφυγε σε ένα βίντεο στη γιγαντιαία οθόνη καθώς ξέσπασαν χειροκροτήματα.
Η ατμόσφαιρα αυξάνθηκε από ένα νέο σύστημα οπτικής ψυχαγωγίας, που κάνει ντεμπούτο στο Michigan Stadium στις 16 Σεπτεμβρίου. Χρωματιστές ακολουθίες από αναβοσβήνοντα, σκαρφαλωτά φώτα γιορτάζουν τα touchdowns ή συνοδεύουν τη μουσική.
Τα χρώματα της ομάδας του πανεπιστημίου του Μίσιγκαν είναι το κίτρινο, ή “μεΐζ,” και το μπλε. Ο φωτισμός σχεδιάστηκε για να ταιριάζει.
“Έχει κατά 100% επίδραση στην εμπειρία μέσα στο στάδιο,” λέει ο Τζέικ Στόκερ, διευθυντής της παρουσίασης των αγώνων και της εμπειρίας των φαν του πανεπιστημίου του Μίσιγκαν.
“Ένα συναρπαστικότερο στοιχείο για το να έρχεσαι σε ένα ποδοσφαιρικό παιχνίδι που δεν έχεις καθήμενος στον καναπέ σου στο σπίτι.”
Σε πολλά στάδια, οι διαπολικοί διαφανείς διόδοι (LEDs) παρέχουν το φωτισμό.
Αλλά πριν πολύ καιρό, οι μπλε LEDs με την αρκετή ισχύ για να φωτίσουν ένα τόσο μεγάλο στάδιο – το τρίτο μεγαλύτερο στον κόσμο – φαινόταν υπερβολικά προηγμένο. Φωτεινά LEDs που εκπέμπουν μπλε φως εφευρέθηκαν μόλις στη δεκαετία του 1990. Οι επιστήμονες που ανέπτυξαν την τεχνολογία αργότερα βραβεύτηκαν με Νόμπελ.
Οι ερευνητές λένε ότι τα LEDs θα μπορούσαν να είναι ακόμη πιο φθηνά και αποδοτικά σε ενέργεια από ό,τι είναι σήμερα. Θα μπορούσαν να ανατρέψουν τα πάντα από τον εξωτερικό φωτισμό στις εικονικές αναλυτικές κεφαλές πραγματικότητας.
Στο Michigan Stadium, τα διάφορα χρώματα παράγονται από συστήματα φωτισμού ψυχαγωγίας με μονάδες LED που εκπέμπουν κόκκινο (R), πράσινο (G) και μπλε (B), λέει ο Μπραντ Σλέσελμαν, ανώτερος έρευνας μηχανικός στη Musco Lighting, η οποία παρέχει την τεχνολογία. Συστήματα RGB μπορούν πραγματικά να εκπέμπουν μια τεράστια γκάμα χρωμάτων απλώς ανακατεύοντας το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε σε διάφορες έντασεις.
“Φτάνει ακόμη και στο επίπεδο του λυκείου όπου υπάρχει ζήτηση για αλλαγή χρώματος και θεατρικά πράγματα που βλέπουμε στο Μίσιγκαν,” προσθέτει ο κ. Σλέσελμαν.
Επιπλέον, πόλεις και κωμοπόλεις στις ΗΠΑ τοποθετούν φωτισμό LED σε τοπικά αξιοθέατα, συμπεριλαμβανομένων των υδροδοχείων, για να φωτίσουν τα δομικά στοιχεία σε ειδικά χρώματα για συγκεκριμένες εκδηλώσεις ή περιστάσεις. Για παράδειγμα, ροζ για τον μήνα ευαισθητοποίησης για τον καρκίνο του μαστού, που είναι αυτός ο μήνας, Οκτώβριος.
Ίσως η πιο εντυπωσιακή χρήση των LEDs είναι στο Las Vegas Sphere που άνοιξε τον περασμένο μήνα. Εκατομμύρια LEDs μπορούν να μεταμορφώσουν το εξωτερικό σε σχεδόν οποιαδήποτε σχεδίαση ή εικόνα που μπορείτε να φανταστείτε, και να φωτίσουν τεράστιες οθόνες μέσα.
Τη δεκαετία του 1970 και 80, ωστόσο, τα LEDs απορρίπτονταν συνήθως ως αναποτελεσματικά. “Δεν υπάρχει τρόπος που αυτό το μικρό παιχνιδάκι φωτός θα κάνει κάτι χρήσιμο – αυτή ήταν η στάση της εποχής”, λέει ο Paul Scheidt, ανώτερος διευθυντής μάρκετινγκ προϊόντων στην Cree LED, έναν μεγάλο κατασκευαστή των συσκευών. Αυτές οι ακριβές και αδύναμα εκπέμπουσες πηγές φωτός ήταν κατάλληλες για ένα μικρό κόκκινο δείκτη φωτός ή ένα ασύρματο τηλεχειριστήριο τηλεόρασης, ίσως, αλλά για τίποτα άλλο.
Αυτό άλλαξε όταν οι μηχανικοί κατάφεραν να παράγουν LEDs που εξέπεμπαν πολύ περισσότερους φωτόνιους ή φως από πριν. Τα LEDs εκπέμπουν φως όταν τα ηλεκτρόνια – αρνητικά φορτισμένα σωματίδια – μέσα στη συσκευή πέφτουν από ένα υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο σε ένα χαμηλότερο. Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει ενέργεια σε μορφή φωτός. Χρησιμοποιώντας διάφορα υλικά, μπορείτε να προσαρμόσετε το μέγεθος της πτώσης (γνωστό ως bandgap) και το κύμα, ή χρώμα, του εκπεμπόμενου φωτός.
Το μπλε χρώμα ήταν ιδιαίτερα δύσκολο επειδή το βασικό υλικό που απαιτείται γι’ αυτή την απόχρωση, το νιτρίδιο της γαλλίου, ήταν δύσκολο να κατασκευαστεί χωρίς ελαττώματα.
Αλλά το μπλε είναι ένα ισχυρό, πολύ υψηλής ενέργειας χρώμα (με μεγάλο bandgap), έτσι τα μπλε LEDs μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βάση για όλα τα άλλα χρώματα σε ορισμένες τηλεοπτικές οθόνες, για παράδειγμα. Σε κάθε pixel χρησιμοποιούνται τρία μπλε LEDs, αλλά δύο από αυτά φιλτράρονται ή προσαρμόζονται για να παράγουν τις κόκκινες και πράσινες αποχρώσεις.
Τα μπλε LEDs χρησιμοποιούνται επίσης συνήθως ως πηγές λευκού φωτός. Το μπλε φως προσαρμόζεται απλά χρησιμοποιώντας υλικά που ονομάζονται φωσφόροι.
Και όμως, μια εντελώς νέα τεχνολογία LED αναμένεται να είναι έτοιμη, διότι οι επιστήμονες λένε ότι αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να είναι ακόμα πιο αποδοτική.
Ο Dan Congreve και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ εργάζονται σε LEDs που φτιάχνονται με κρυστάλλους περοβσκίτη, ένα υλικό που συχνά χρησιμοποιείται στα ηλιακά κύτταρα. Οι περοβσκίτες είναι φθηνοί και εύκολοι στην παραγωγή. Όπως δηλώνει ο Δρ. Congreve, είναι “προσαρμόσιμοι” στο επιθυμητό σας χρώμα και θα μπορούσαν ακόμα να αναμειγνύονται σε μια διάλυση και στη συνέχεια να εφαρμόζονται ως στρώματα εκπομπής φωτός σε επιφάνειες.
Ωστόσο, η διατήρηση της σταθερότητας των LEDs περοβσκίτη είναι δύσκολη. “Τα αυξάνουμε και τα μετράμε, αλλά συνήθως χάνουν τη λειτουργικότητά τους αρκετά γρήγορα”, λέει ο κ. Congreve. Προσθέτει ότι ελπίζει ότι αυτό το πρόβλημα θα είναι υπέρκομψο. Ήδη, αυτός και οι συνεργάτες του έχουν βελτιώσει τη σταθερότητα από τις πρώτες τους πειραματικές αναλύσεις.
Αν καταφέρουν να ξεπεράσουν τέτοια ζητήματα, τα LEDs περοβσκίτη θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε μια ευρεία γκάμα συσκευών, όπως αναφέρει ο John Buckeridge, υλικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Νότιου Λονδίνου.
Ανεξάρτητα, στην Ιαπωνία, πρόσφατα οι ερευνητές κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα μπλε LED που μπορεί να τροφοδοτηθεί χρησιμοποιώντας έναν μόνο αλκαλικό μπαταρία (AA) που παρέχει μόνο 1,47 βολτ. Συνήθως, χρειάζεστε τουλάχιστον 4 βολτ. “Αυτό είναι εντυπωσιακό ως μηχανικό επίτευγμα”, λέει ο Δρ. Congreve, ο οποίος δεν συμμετείχε ο ίδιος στην εργασία.
Το σύστημα χρησιμοποιεί επιδέξια φυσική για να αυξήσει την παραγωγή φωτονίων. Σε ένα παραδοσιακό LED, όταν εφαρμόζεται ενέργεια, τα εσωτερικά υλικά φτάνουν σε καταστάσεις ενθουσιασμού που, τρεις φορές στις τέσσερις, δεν εκπέμπουν πραγματικά φως. Η ομάδα στην Ιαπωνία κατάφερε να ενθαρρύνει αυτές τις καταστάσεις ενθουσιασμού να συνδυαστούν και να παράγουν φως, χρειάζοντας λιγότερη ενέργεια από την αρχή. Την εργασία τους δημοσίευσαν σε ένα άρθρο τον Σεπτέμβριο.
Για τεχνολογίες όπως η εικονική πραγματικότητα και η επαυξημένη πραγματικότητα, χρειαζόμαστε πολύ φωτεινά LEDs για να δούμε τις εικόνες με σαφήνεια, λέει ο Keith Strickland, διευθύνων σύμβουλος της εταιρείας Plessey Semiconductors, μια βρετανική εταιρεία που συνεργάζεται με τη Meta σε τέτοιες συσκευές.
Ωστόσο, οι τρέχουσες οθόνες OLED δεν είναι αρκετά φωτεινές, επομένως η εταιρεία αναπτύσσει μικρά LEDs, ατομικά LEDs σε κόκκινο, πράσινο ή μπλε, που είναι σημαντικά μικρότερα από 20 μικροσκοπικά μέγεθη – λιγότερο από τον τρίτο του πάχους ενός ανθρώπινου μαλλιού.
Σε αυτήν τη μικροσκοπική κλίμακα, πράγματι, είναι το κόκκινο χρώμα που αποτελεί πρόκληση, λέει ο Δρ. Strickland. Τα μικρά LEDs κόκκινου χρώματος υποφέρουν περισσότερο από ανεπάρκειες στο άκρο του εξαρτήματος που παράγει φως. Δεδομένου ότι η συσκευή είναι τόσο μικρή, το άκρο της έχει υπερβολική επίπτωση, καθιστώντας αυτά τα προβλήματα περισσότερο ορατά.
Τα LEDs γίνονται ολοένα και πιο καθιερωμένα, αλλά η τεχνολογική τους ανάπτυξη είναι ακόμα μακριά από την ολοκλήρωση. Όπως λέει ο Δρ. Congreve, “Υπάρχει ακόμα χώρος για ανάπτυξη” – και φωτεινότητα, πιθανώς.
