Американские
исследователи предложили кардинальный
способ увеличения эффективности обычных
ламп накаливания, у которых КПД составляет
всего лишь 2%.
Физики
из Массачусетского технологического
института подняли КПД лампы накаливания
с помощью фотонных кристаллов —
одновременно фильтров и зеркал,
пропускающих свет на определенной длине
волны и блокирующих иные излучения. Их
кристаллы пропускают видимый свет и
отражать инфракрасные фотоны. Последние
поглощаются нитью накала, а часть их
энергии излучается уже как видимый
свет, пишет «Лента.ру» со ссылкой на
Nature Nanotechnology.
Технология
лампы накаливания мало изменилась со
времен Томаса Эдисона. Электрический
ток идет по проволочному телу накала,
состоящему из вольфрама. Этот длинный
путь увеличивает электросопротивление,
с которым сталкиваются идущие по нему
электроны, и в результате проволока
нагревается до 2726 градусов Цельсия и
начинает светиться мягким желтоватым
светом.
Однако
лишь 2% энергии, потребляемой лампочкой,
выделяются как видимый свет — остальное
теряется как тепло или излучается в
инфракрасном диапазоне. Светодиодные
лампы дают более высокий коэффициент
полезного действия (КПД) — 5-15%, однако
их свет далек от привычного для человека
теплого белого.
Свои
фотонные кристаллы ученые изготовили
из 90 слоев оксида тантала и диоксида
кремния, размещенных между стеклянными
пластинками. Изменилась и конструкция
нити накала: вместо закрученной проволоки
— тонкая лента из вольфрама, сложенная
в несколько раз. Электронам все равно
приходится идти «кружным» путем, однако
повышенная площадь поверхности ленты
облегчает поглощение металлом инфракрасных
фотонов, которые выделяют кристаллы.
В
результате КПД лампочки вырос почти
втрое — до 6,6 процента. Новые, более
сложные конструкции зеркал из фотонных
кристаллов, а также дополнительные
материалы помогут увеличить КПД еще
больше, уверены изобретатели.
