Лампы накаливания: новая эра открытий

Ученым из филиала Массачусетского технологического института в Кембридже удалось сделать очередной научный прорыв. На этот раз группа специалистов во главе с ОгненомИлличем, Марин Солянич и Джоном Джаннопулосом, достигла впечатляющих результатов в деле увеличения эффективности ламп накаливания. Чтобы существенно увеличить яркость этих лампочек, ученые включили в их конструкцию фотонные кристаллы.

Применение уникальной технологии позволяет добиться мгновенного преобразования частиц ИК излучения в свет, который можно увидеть невооруженным глазом. Яркость свечения многократно увеличивается при неизменной мощности. Журнал Nature в своем очередном номере опубликовал выдержки из результатов исследования, полностью научная работа размещена в Science.

Всем нам известные лампы накаливания, которые в народе принято именовать «лампочками Ильича» во многих странах так и не заработали всеобщее признание. Из-за низкой энергоэффективности осветительные элементы попросту сняли с массового производства. Такое решение было вполне оправданным, ведь на образование видимого света в лампе накаливания уходило лишь 2% потребляемой из сети переменного тока энергии. Остальные 98% тратились на выработку ИК (теплового) излучения.

В недавнем прошлом потребителю уже были предложены альтернативные осветительные элементы – лампы люминесцентные. Применение этой технологии показало лучшие показатели. Если при использовании ламп накаливания, как уже говорилось ранее, непосредственно на освещение уходило не более 2% энергии, то для люминесцентных источников света этот показатель равен – 7-13%. В свою очередь, энергоэффективностьLED-светильников и того больше – до 5-15%. Однако у этих альтернативных источников света есть один существенный недостаток – от них практически невозможно добиться традиционного теплого света, приятного глазу и благотворно влияющего на психоэмоциональное состояние человека.

В ходе эксперимента ученые взяли тончайший лист стекла. Толщина образца составила всего 1 миллиметр. При этом в нем уместилось целых 90 (!) чередующихся между собой слоев диоксида кремния и оксида титана. Своеобразное «зеркало» способно эффективно отразить ИК-излучение. При этом фотоны видимого света остаются в неизменном состоянии.

Инженерам удалось существенно преобразовать спираль из вольфрама. Металл они раскатали в тончайшую ленту и сложили «гармошкой». Такое решение позволило закрепить на прежнем уровне способность электронов к столкновению с высоким сопротивлением. В то же время заметно увеличившаяся площадь светящегося элемента сделала возможным более эффективное поглощение инфракрасного излучения, отбивающегося от поверхности фотонных кристаллов.

В новом образце ламп накаливания затраты энергии на обеспечение яркости освещения достигают уже 6,6%, что более чем в трое выше, чем у привычного всем нам варианта. Конечно, результат можно сопоставить лишь с минимальными показателями светодиодов и флуоресцентных ламп, но ученые возлагают на свою разработку большие надежды. Возможно в будущем КПД ламп накаливания удастся нарастить до 40%, что позволит им оставить далеко позади самые современные и высокотехничные LED-светильники.