Labākas spuldzes izveide

Daudzas valstis jau ir aizliegušas kvēlspuldzes, taču baumas par to nāvi, pārfrāzējot Marku Tvenu, var būt rupji pārspīlētas. MIT inovācija varētu dot viņiem jaunu elpu.

Spuldzes, viens no Tomasa Edisona slavenākajiem izgudrojumiem, ir vairāk nekā 130 gadus veca tehnoloģija. Tie darbojas, uzkarsējot plānu stiepli līdz aptuveni 2700 °C, liekot tam izstarot melnu ķermeņa starojumu, plašu gaismas spektru, kas nodrošina siltu izskatu un uzticamu visu krāsu atveidi ainā. Bet aptuveni 95 procenti enerģijas, kas nonāk šajās spuldzēs, tiek izšķiesti, lielākā daļa no tā kā siltums. Jaunais pētījums beidzot varētu to mainīt.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2016. gada marta numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Fizikas profesors Marins Soljačiks '96, PhD '00, pēcdoktors Ognjens Ilics, PhD '15, mašīnbūves nodaļas vadītājs Gang Chen un trīs citi publicēja savu risinājumu šī gada sākumā. Galvenais, viņi saka, ir izveidot divpakāpju procesu.

Pirmkārt, tiek uzkarsēts parasts metāla pavediens. Bet siltuma pārpalikums nedrīkst izkliedēties kā infrasarkanais starojums, kā parasti. Tā vietā sekundārās struktūras, kas aptver kvēldiegu, uztver šo starojumu un atstaro to atpakaļ uz kvēldiegu, lai tas tiktu absorbēts. Šīs struktūras, fotoniskā kristāla forma, ir izgatavotas no elementiem, kas bagāti ar zemi, un tos var izgatavot, izmantojot parasto materiālu nogulsnēšanas tehnoloģiju.

Vēlamie redzamie gaismas viļņu garumi iziet tieši caur šo materiālu un ārā no spuldzes, bet infrasarkanie viļņu garumi tiek atstaroti it kā no spoguļa. Pēc tam tie atgriežas kvēldiega virzienā, pievienojot vairāk siltuma, kas tiek pārveidots par lielāku gaismu. Tā kā ārā izplūst tikai redzamā gaisma, siltums tikai turpina lēkt atpakaļ uz kvēldiega pusi, līdz tas beidzot kļūst kā gaisma.

Šis otrais solis ievērojami uzlabo to, cik efektīvi elektrība tiek pārveidota gaismā. Gaismas efektivitātes mērījumi, kas ietekmē cilvēka acs reakciju, ir no 2 līdz 3 procentiem parastajām kvēlspuldzēm, no 7 līdz 15 procentiem dienasgaismas spuldzēm (ieskaitot CFL) un no 5 līdz 15 procentiem lielākajai daļai kompakto gaismas diožu. Jaunās divpakāpju kvēlspuldzes varētu sasniegt pat 40 procentu efektivitāti.

Komandas pirmās koncepcijas pārbaudes ierīces jau sasniedz aptuveni 6,6 procentu gaismas efektivitāti, kas ir tuvu dažu mūsdienu CFL un kompakto gaismas diožu efektivitātei un ir trīskāršs uzlabojums salīdzinājumā ar mūsdienu kvēlspuldzēm.

Pētnieki savu pieeju dēvē par gaismas otrreizējo pārstrādi, saka Ilics, jo viņu materiāls faktiski izvelk atkritumus — nevēlamos, nederīgos enerģijas viļņu garumus — no atkritumu groza un pārvērš to patīkamā, noderīgā redzamā gaismā.

paslēpties