Gli scienziati della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) e della King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST) in Arabia Saudita hanno sviluppato un'innovativa tecnologia di nanorivestimento in grado di migliorare significativamente l'efficienza energetica dei lampioni a LED e di ridurre le emissioni di carbonio, il che è di grande importanza per il settore dell'illuminazione.
Lo studio, pubblicato sulla rivista Light: Science & Applications, dimostra che, se applicato solo negli Stati Uniti, può ridurre di oltre 1,3 milioni di tonnellate le emissioni di anidride carbonica ogni anno, con un effetto positivo sul miglioramento del consumo energetico globale per l'illuminazione.
L'illuminazione è un'enorme fonte di consumo energetico, rappresentando circa il 20% del consumo totale di elettricità a livello mondiale e quasi il 6% delle emissioni di gas serra. L'illuminazione stradale rappresenta anche l'1-3% della domanda globale di elettricità, il che grava sulle unità comunali. Sebbene i LED siano fonti di luce efficienti, circa il 75% dell'energia viene convertita in energia termica durante il funzionamento, il che ha un impatto negativo sull'effetto luminoso e sulla durata della lampada. Le alte temperature non solo riducono l'efficienza luminosa, ma accorciano anche la durata della lampada. Pertanto, un'efficace gestione termica è fondamentale per migliorare le prestazioni dell'illuminazione a LED.
La chiave per lo sviluppo del team di ricerca è un nanomateriale chiamato nanoPE (polietilene nanoporoso). Questo materiale è costituito da polietilene comune e, tramite uno speciale processo, consente di realizzare fori di soli 30 nanometri (circa un millesimo di un capello). La sua particolarità è che consente alla luce infrarossa (la principale fonte di radiazione termica) di penetrare in modo efficiente (oltre l'80%), riflettendo al contempo in modo efficiente la luce visibile (oltre il 95%), consentendo di ottimizzare l'effetto (di illuminazione).
Per massimizzare l'efficacia del nanoPE, i ricercatori hanno proposto di installare lampioni a LED rivestiti con questo materiale, capovolti. In questo modo, l'energia termica (luce infrarossa) generata dalla lampada può penetrare agevolmente nel nanoPE e irradiarsi verso l'alto, verso il cielo, per dissiparsi, mentre la luce visibile necessaria per l'illuminazione verso il basso viene riflessa efficacemente a terra. Questo è completamente diverso dal design dei LED tradizionali, che intrappolano l'energia termica all'interno e hanno la testa della lampada rivolta verso il basso, e rappresenta una svolta innovativa nella tecnologia dell'illuminazione.
I risultati sperimentali hanno confermato che, dopo l'applicazione del rivestimento in nano-polietilene, la temperatura del LED si è ridotta di 7,8 °C in condizioni di laboratorio e di 4,4 °C nelle misurazioni esterne, e l'efficienza (di illuminazione) è aumentata rispettivamente di circa il 5% e il 4%. Il Professor Qiao Qiang, responsabile dello studio, ha sottolineato che anche un piccolo miglioramento nell'efficienza (di illuminazione) può avere un impatto enorme sullo sviluppo sostenibile se applicato su larga scala. Il coautore Dr. Hussam Qasem ritiene inoltre che questo design migliori significativamente la dissipazione del calore mantenendo un'elevata efficienza (di illuminazione) e rappresenti una potenziale soluzione per l'illuminazione sostenibile, che si prevede troverà ampio impiego nel settore in futuro.
