प्रकाश का विकास: तापदीप्त से एलईडी तक
गरमागरम प्रकाश बल्बबिजली तक पहुंच रखने वाले लोगों के जीवन और कार्य में क्रांति ला दी, फिर भी इसकी अक्षमता - अपनी अधिकांश ऊर्जा को गर्मी के रूप में बर्बाद करना - 1970 के दशक के तेल झटके तक सवाल नहीं उठाया गया था। जवाब में, सरकारों ने ऊर्जा दक्षता को बढ़ावा दिया, और फिलिप्स और ओसराम जैसे उद्योग के नेताओं ने बेकार बल्बों को चरणबद्ध तरीके से समाप्त करने के लिए कानूनों द्वारा समर्थित विकल्पों में भारी निवेश किया।
पहला विकल्प कॉम्पैक्ट फ्लोरोसेंट लाइट बल्ब (सीएफएल) था, जो पारंपरिक तापदीप्त बल्बों की तुलना में पांच गुना अधिक ऊर्जा कुशल था। लेकिन उपभोक्ताओं को इसकी तीखी नीली सफेद चमक और धीमी गर्माहट पसंद नहीं आई। हलोजन बल्बों ने थोड़े समय के लिए प्रतिस्थापन के रूप में काम किया, लेकिन तापदीप्त बल्बों की तुलना में केवल थोड़ी बेहतर दक्षता प्रदान की। तब एलईडी गेम चेंजर बनकर उभरी।
एलईडी में तेजी से अपनाने और कार्बन उत्सर्जन में कटौती की महत्वपूर्ण क्षमता है। वे तुरंत प्रकाश उत्पन्न करते हैं, प्राकृतिक दिन के उजाले के रंग स्पेक्ट्रम से मेल खाते हैं, और न्यूनतम गर्मी उत्पन्न करते हैं - तापदीप्त के विपरीत, जो गर्मी के रूप में 95% तक ऊर्जा बर्बाद करते हैं। अमेरिकी फर्म फेयरचाइल्ड ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स ने 1970 के दशक की शुरुआत में एक एलईडी उत्पाद लॉन्च किया था, लेकिन एलईडी दशकों तक महंगी वस्तु बनी रही। ऐसा 2000 तक नहीं हुआ था, जब औद्योगिक और विकासशील दोनों देशों ने अक्षम बल्बों को चरणबद्ध तरीके से हटाने के लिए न्यूनतम प्रदर्शन/दक्षता मानक और निश्चित समय सीमा निर्धारित की थी, बिक्री धीरे-धीरे कम ऊर्जा विकल्पों में स्थानांतरित हो गई थी।
आश्चर्य की बात नहीं है कि नीतियों, अर्थव्यवस्थाओं और ऊर्जा पहुंच में महत्वपूर्ण अंतर के कारण एलईडी अपनाने की गति और पैमाने देश के अनुसार अलग-अलग होते हैं। 2015 के अंत तक, कई उपभोक्ता अभी भी पारंपरिक बल्बों से चिपके हुए हैं, हैलोजन/गरमागरम विकल्पों को अपर्याप्त मानते हैं। लेकिन हाल के वर्षों में प्रभावशाली सुधार आये हैंएलईडी गुणवत्ता में, डिज़ाइन, कीमत और कार्यक्षमता, तेजी से आगे बढ़ रही है। आज, एलईडी की कीमत \\(2–\\)5 है और यह इन्कैंडेसेंट (हैलोजन सहित) की तुलना में 90% कम ऊर्जा और पुराने फ्लोरोसेंट की तुलना में 60% कम ऊर्जा का उपयोग करता है। 2019 तक, उन्होंने वैश्विक प्रकाश बिक्री का ~46% हिस्सा बना लिया, जो 2018 में 37% से अधिक है।
एलईडी अपनाने के लिए सरकारी दबाव
एलईडी विकास की कुंजी - अप्रभावी बल्बों को चरणबद्ध तरीके से हटाने के लिए सरकार के नेतृत्व में अभियान 2005 में ब्राजील और वेनेजुएला में शुरू हुआ। यूरोपीय संघ, ऑस्ट्रेलिया और स्विट्जरलैंड ने 2009 में अपने स्वयं के चरणबद्ध बहिष्कार का पालन किया। अब, अधिकांश सरकारों और कंपनियों के पास एलईडी उपयोग को बढ़ावा देने की नीतियां हैं, जो उनकी लागत और ऊर्जा बचत लाभों से प्रेरित हैं। अमेरिका ने 2007 में अप्रभावी बल्बों को चरणबद्ध तरीके से समाप्त करना शुरू कर दिया था (हालांकि ट्रम्प प्रशासन ने 2019 में इस चरण को निलंबित कर दिया था), जबकि यूरोपीय संघ के एक निर्देश के अनुसार 2021 के अंत तक तापदीप्त और हैलोजन की बिक्री समाप्त हो जाएगी।
एलईडी विकास की व्यापक प्रासंगिकता
एलईडी दिखाते हैं कि कितनी मजबूत, हस्तक्षेपकारी सरकारी नीतियां अकुशल, बेकार उत्पादों को खत्म कर सकती हैं। ऐसी नीतियों के बिना, उद्योगों में पुरानी प्रकाश तकनीक को छोड़ने के लिए प्रेरणा की कमी होगी। महत्वपूर्ण बात यह है कि यह कानून आम तौर पर दक्षता आवश्यकताओं पर ध्यान केंद्रित करता है, न कि विशिष्ट प्रौद्योगिकियों पर, जिससे उद्योगों को समाधान विकसित करने में मदद मिलती है। इसका परिणाम यह हुआ कि हैलोजन और इन्कैंडेसेंट्स में लगातार गिरावट आ रही है, जिससे व्यवसायों और उपभोक्ताओं दोनों के लिए लागत में बचत हो रही है।
एलईडी पहले से ही प्रकाश व्यवस्था के कुल ऊर्जा उपयोग में कटौती कर रहे हैं: 2018 में, वैश्विक ऊर्जा खपत में प्रकाश की हिस्सेदारी ~13% थी, और वर्तमान अपनाने की दर पर, यह 2030 तक घटकर 8% होने की उम्मीद है। हालांकि, ऊर्जा दक्षता अक्सर नई नवीकरणीय तकनीक से प्रभावित हो जाती है और इसे निरंतर समर्थन की आवश्यकता होती है। आईईए का कहना है कि 2015 के बाद से वैश्विक ऊर्जा दक्षता लाभ धीमा हो गया है, फिर भी कुल ऊर्जा उपयोग को कम करने के लिए दक्षता महत्वपूर्ण बनी हुई है।
प्रकाश व्यवस्था वर्तमान में वैश्विक बिजली की मांग का 13% और वार्षिक वैश्विक कार्बन उत्सर्जन का 5% (संदर्भ के लिए, अंतर्राष्ट्रीय शिपिंग उत्सर्जन 1.7%) करती है। अभी भी प्रकाश से संबंधित उत्सर्जन में कटौती करने की बड़ी संभावना है: कुछ अनुमानों से पता चलता है कि उच्च दक्षता वाले एलईडी पर वैश्विक स्विच से CO₂ को 1.4 बिलियन टन तक कम किया जा सकता है, जिससे 1,250 नए बिजली स्टेशनों की आवश्यकता से बचा जा सकता है - कार्बन कटौती और वायु गुणवत्ता के लिए एक बड़ी जीत।
एलईडी इस बात पर भी प्रकाश डालते हैं कि कैसे साहसिक व्यावसायिक निर्णय तुरंत परिणाम देते हैं। निर्माताओं ने अकुशल प्रकाश व्यवस्था से एलईडी की ओर बदलाव करने का जोखिम उठाया। 2006 में, फिलिप्स लाइटिंग - जिसे तब इन्कैंडेसेंट्स से लगभग दो - तिहाई बिक्री मिलती थी - ने इसके बजाय एलईडी उत्पादन बढ़ाने का फैसला किया। इस क्रांतिकारी कदम को कंपनी के भीतर और शेयरधारकों के कड़े विरोध का सामना करना पड़ा, लेकिन यह सफल रहा: अब इसे सिग्निफाई नाम दिया गया है, यह फर्म ~6 बिलियन वार्षिक राजस्व के साथ शीर्ष पांच वैश्विक एलईडी निर्माताओं में से एक है।
इसके अतिरिक्त, प्रकाश परिवर्तन कार्बन उत्सर्जन में कटौती के लिए व्यक्तिगत कार्रवाई के महत्व पर जोर देता है। यहां तक कि अरबों लोगों के बीच छोटे-छोटे विकल्प भी बड़े पैमाने पर पर्यावरणीय और वित्तीय प्रभाव पैदा करते हैं। बचत को उपभोक्ताओं तक पहुंचाने से पूंजीवादी व्यवस्था में बदलाव लाने में मदद मिलती है। दक्षता और पर्यावरणीय लाभों से परे, एलईडी उपभोक्ताओं के पैसे बचाते हैं: अमेरिकी ऊर्जा विभाग का अनुमान है कि एलईडी 2025 तक राष्ट्रीय प्रकाश ऊर्जा के उपयोग में 29% की कटौती कर सकते हैं, जिससे घरों को बिजली बिल पर £80 बिलियन की बचत होगी। यूके में, व्यापक घरेलू एलईडी उपयोग से ऊर्जा बिल में £2 बिलियन की कटौती होगी और 8 मिलियन टन कार्बन उत्सर्जन को रोका जा सकेगा। यूके में एलईडी पर स्विच करने के लिए प्रारंभिक निवेश केवल 3-4 महीनों में चुकाया जाता है, और प्रत्येक घर पूर्ण गोद लेने के साथ सालाना ~ £40 बचा सकता है।
प्रसंग और पृष्ठभूमि
लाइटबल्ब की उत्पत्ति 1761 में हुई - वोल्टा से भी पहले - जब एबेनेज़र किन्नर्सली ने गर्म तार से गरमागरमता का प्रदर्शन किया था। लेकिन 1879 तक थॉमस अल्वा एडिसन ने एक इलेक्ट्रिक लैंप का पेटेंट कराया जो लगभग दो शताब्दियों तक बाजार पर हावी रहा। उन्होंने कार्यशील उत्पाद विकसित करने के लिए चतुराई से अन्य अन्वेषकों से पेटेंट खरीदे।
गरमागरम बल्ब ने बिजली वाले लोगों के जीवन और कार्य को बदल दिया। इसका 19वीं और 20वीं शताब्दी का प्रभुत्व प्रतिस्पर्धा की कमी और गिरती लागत के कारण आया। जैसा कि एडिसन ने प्रसिद्ध रूप से कहा था, "केवल अमीर ही मोमबत्तियाँ जला सकेंगे"; 20वीं सदी तक, कृत्रिम प्रकाश का उपयोग 18वीं सदी की तुलना में 100,000 गुना अधिक था।
हालाँकि, कुशल, लंबे समय तक चलने वाले बल्ब विकसित करना आसान नहीं है। 1920 के दशक में, "फोएबस" (ओसराम, फिलिप्स और जीई सहायक कंपनियों सहित) नामक एक निर्माता कार्टेल ने पहले की तुलना में कम जीवनकाल वाले बल्ब बनाने के लिए मिलीभगत की।
21वीं सदी की ओर तेजी से आगे बढ़ते हुए: एक बार जब एलईडी की जबरदस्त श्रेष्ठता स्पष्ट हो गई, तो उन्हें बनाने का बदलाव आश्चर्यजनक रूप से विवादास्पद था - लेकिन बड़े पैमाने पर ऊर्जा बचत का वादा जीत गया। बाजार में प्रवेश एलईडी समर्थकों की अपेक्षा धीमी थी, इसलिए सरकारों ने अपनाने में तेजी लाने, एलईडी उत्पादन बढ़ाने और अकुशल बल्बों को चरणबद्ध तरीके से हटाने के लिए कदम उठाया। सरकारों के पास अतिरिक्त प्रोत्साहन था: सार्वजनिक प्रकाश व्यवस्था की लागत ने नगरपालिका बजट का एक बड़ा हिस्सा खा लिया। उदाहरण के लिए, अमेरिकी परिषदों के बिजली बिलों में सार्वजनिक प्रकाश व्यवस्था का हिस्सा 20-40% होता है।
जैसा कि आशा थी, सख्त सरकारी कानूनों और दक्षता मानकों ने एलईडी की कीमतों को कम कर दिया, जिससे वे अरबों लोगों के लिए सस्ती हो गईं और बाजार हिस्सेदारी बढ़ गई। दो दशकों से अधिक,एलईडी बल्बलागत में 20 गुना से अधिक की गिरावट आई, जबकि उनके चमकदार प्रवाह (प्रकाश की गुणवत्ता) में 40 गुना सुधार हुआ। इससे न केवल उपभोक्ताओं का पैसा बचाया गया बल्कि सरकारों को कार्बन उत्सर्जन में कटौती करने में भी मदद मिली।
उदाहरण के लिए, भारत में एलईडी बाजार पांच वर्षों में 130 गुना बढ़ गया: 2014 में 5 मिलियन वार्षिक बिक्री से 2018 में 670 मिलियन तक। एलईडी अब सालाना 30 टेरावाट घंटे ऊर्जा बचाती है - जो 28 मिलियन भारतीय घरों या पूरे डेनमार्क को एक वर्ष के लिए बिजली देने के लिए पर्याप्त है। इसी अवधि में, एलईडी बल्ब की कीमतें 2014 में ~£4.50 से घटकर 2019 में £0.78 हो गईं। एलईडी ने भारत में सौर घरेलू प्रकाश व्यवस्था को सस्ता और अधिक कुशल बना दिया है, जहां कई लोगों के पास ग्रिड बिजली की कमी है।
भारत जैसे गर्म मौसम में, एलईडी एक अतिरिक्त लाभ प्रदान करते हैं: वे इमारतों को ठंडा रखते हैं। तापदीप्त ऊर्जा 95% ऊर्जा को गर्मी के रूप में बर्बाद कर देती है, जिससे पहले से ही गर्म मौसम में जगहें असहज हो जाती हैं। अक्सर अकुशल, प्रदूषण फैलाने वाले एसी पर निर्भरता को मजबूर होना पड़ता है। इसके विपरीत, एलईडी गर्मी के रूप में बहुत कम ऊर्जा खोते हैं, जिससे लोगों और स्थानों को अनावश्यक रूप से गर्म होने से रोका जा सकता है।
एलईडी प्रभुत्व के लिए सक्षम करने वाले कारक
एलईडी वृद्धि का एक प्रमुख कारक गिरती लागत थी। प्रकाश निर्माण में नवाचार और बड़े पैमाने पर उत्पादन के कारण, एलईडी की कीमतें दशकों से गिर गई हैं। जब यूके में एलईडी पहली बार लॉन्च हुई, तो उपभोक्ताओं को प्रति बल्ब £9 तक का भुगतान करना पड़ा - अब £1 एलईडी के साथ यह अकल्पनीय है। कीमतें इतनी तेज़ी से गिरीं कि केवल एक वर्ष में एक बल्ब की कीमत £1 कम हो सकती है।
इस कीमत में गिरावट ने एलईडी वृद्धि को दो तरह से बढ़ावा दिया: पहला, मौजूदा कीमतें एलईडी को लगभग सभी उपभोक्ताओं के लिए सुलभ बनाती हैं, जिससे बिक्री और पैठ बढ़ती है; दूसरा, कम लागत निवेश पर रिटर्न (आरओआई) को कम कर देती है, कुछ अनुमानों के अनुसार 3-4 महीने। कुछ मामलों में, आरओआई 525% तक पहुंच सकता है, हालांकि यह उपयोग और बिजली लागत जैसे चर पर निर्भर करता है।
दक्षता, गुणवत्ता और चरणबद्ध समाप्ति पर स्पष्ट सरकारी कानूनों और मार्गदर्शन ने भी एक बड़ी भूमिका निभाई। एलईडी अपनाने में तेजी लाने के लिए, दुनिया भर की सरकारों ने न्यूनतम गुणवत्ता और दक्षता मानकों जैसे उपाय पेश किए। इन नीतियों ने चरणबद्ध तरीके से अकुशल बल्बों को समाप्त कर दिया और विनिर्माण को एलईडी में स्थानांतरित कर दिया, जिससे लागत में तेजी से कटौती करने के लिए आवश्यक पैमाने का निर्माण हुआ। यूरोपीय संघ के नियमों के तहत, 2021 ब्रिटेन में तापदीप्त और हैलोजन बल्ब बेचने का आखिरी साल हो सकता है।
सुलभ लागत बचत तकनीक के लिए बढ़ती उपभोक्ता मांग ने भी एलईडी का समर्थन किया। लाइट बल्ब लोगों को खपत कम करने देते हैं (छोटे जीवन वाले बल्बों को बदलकर) और विशेष ज्ञान या बड़े निवेश के बिना उत्सर्जन में कटौती करते हैं। हैलोजन की तुलना में, एलईडी लागत में उत्कृष्ट हैं: हैलोजन ~ 2,000 घंटे (औसत उपयोग के लगभग दो वर्ष) तक चलते हैं, जबकि एलईडी 25,000 घंटे तक चलते हैं, जिससे दीर्घकालिक बचत होती है और अपशिष्ट कम होता है। पूर्ण एलईडी अपनाने से औसत घरेलू £40 की सालाना बचत होती है। उपभोक्ताओं, व्यवसायों और सरकारों के लिए, ये बचतें एलईडी की गिरती कीमतों के साथ जुड़कर एलईडी को डिफ़ॉल्ट विकल्प बनाती हैं।
दायरा और साक्ष्य
अमेरिकी फर्म फेयरचाइल्ड ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स ने 1970 के दशक में एक एलईडी उत्पाद लॉन्च किया, लेकिन एलईडी दशकों तक महंगी वस्तु बनी रही।
2006 में, फिलिप्स लाइटिंग (तब तापदीप्त वस्तुओं से बिक्री का ~2/3 हिस्सा प्राप्त होता था) बड़े पैमाने पर एलईडी उत्पादन में स्थानांतरित हो गया; अब इसे सिग्निफाई नाम दिया गया है, यह ~6 बिलियन वार्षिक राजस्व के साथ शीर्ष 5 वैश्विक एलईडी निर्माता है।
एलईडी ~25,000 घंटे तक चलते हैं, जिससे उपभोक्ताओं को लंबी अवधि की बचत होती है।
ब्राज़ील और वेनेज़ुएला ने 2005 में अप्रभावी बल्बों को चरणबद्ध तरीके से ख़त्म करना शुरू किया; 2009 में यूरोपीय संघ, ऑस्ट्रेलिया और स्विट्जरलैंड ने इसका अनुसरण किया।
अमेरिका ने 2007 में अपना चरण शुरू किया (2019 में ट्रम्प प्रशासन द्वारा निलंबित)।
2018 में, प्रकाश व्यवस्था वैश्विक बिजली उपयोग का ~13% और वार्षिक वैश्विक कार्बन उत्सर्जन का 5% थी।
आज, एलईडी की कीमत \\(2–\\)5 है और यह इन्कैंडेसेंट (हैलोजन सहित) की तुलना में 90% कम ऊर्जा और पुराने फ्लोरोसेंट की तुलना में 60% कम ऊर्जा का उपयोग करता है।
एलईडी की बिक्री 2018 में वैश्विक प्रकाश बिक्री के 37% से बढ़कर 2019 में 46% हो गई।
अधिकांश सरकारों और कंपनियों के पास लागत और ऊर्जा बचत के आधार पर एलईडी उपयोग को बढ़ावा देने की नीतियां हैं।
यूरोपीय संघ का एक निर्देश 2021 तक गरमागरम और हैलोजन बिक्री को समाप्त कर देगा।
उच्च दक्षता वाले एलईडी पर वैश्विक स्विच से CO₂ में 1.4 बिलियन टन की कटौती हो सकती है, जिससे 1,250 नए बिजली स्टेशनों को टाला जा सकता है।
अमेरिकी ऊर्जा विभाग का अनुमान है कि एलईडी 2025 तक राष्ट्रीय प्रकाश ऊर्जा के उपयोग में 29% की कटौती कर सकती है, जिससे घरों में लगभग £80 बिलियन की बचत होगी।
यूके में, व्यापक घरेलू एलईडी उपयोग से ऊर्जा बिल में £2 बिलियन की कटौती होगी और 8 मिलियन टन कार्बन उत्सर्जन को रोका जा सकेगा।
पूर्ण एलईडी अपनाने से यूके के औसत परिवार को सालाना ~£40 की बचत होती है।
हम सब मिलकर इसे बेहतर बनाते हैं।
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