白炽灯涅槃重生!借“微米光王叔比干涉系统”DongFeng – OFweek照明网

科学期刊《自然纳米技术》(Nature
Nanotechnology)发表一篇论文指出,麻省理工学院的科学家已经打造一款能效媲美LED的节能白炽灯。

自被发明后的100多年里,白炽灯曾照亮过无数房间,为无数人带来光明。灯丝点亮的那一瞬间被喻为灵感显现,昏黄的灯光亦成为一段难以割舍的温暖回忆。但随着能源利用效率更高、使用寿命更长的荧光灯和LED灯具的出现,白炽灯如同胶卷和卡式磁带一样,逐渐从人们的视野中消失。

龙8在线登录 ,由美国麻省理工学院和普渡大学(Purdue
University)组成的研究团队宣称,研究人员们正成功地“结合传统灯泡的温暖外观以及21世纪的能源效率”。尽管这项研究属于“纳米光子学”领域,但MIT的研究人员认为这项在灯泡研究的成果,也适用于其他能量转换技术。

相比LED灯,很多人更偏向普通白炽灯,因为后者能够提供更好的光质和暖光。

被淘汰的温暖回忆

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白炽灯涅槃重生!借“微米光王叔比干涉系统”DongFeng – OFweek照明网。但是白炽灯耗能大且持续时间短,因为白炽灯在发光的同时,也制造了大量的热量,它并没有将电能最大限度转化为光能。麻省理工学院的研究人员正试图寻找一种方法来解决这个问题。

早期的白炽灯

研究人员开发的这种新结构采用了真空中的传统钨丝,透过外部涂层或环绕次级结构,能够撷取可见光外部的辐射,并使其反射回灯丝,以便被重新以可见光吸收后再
次发射。这些光子晶体形式的结构采用地球上丰富的元素以及传统材料沉积技术加以制造:不仅可作为IR波长的反射器,也成为了可见光光谱的带通或高通光谱滤
波器。热能不断返回灯丝,并且随着电流的电阻加热提高灯丝温度而持续累积。

正如MIT
News所解释的,白炽灯用电流将钨丝加热到3000摄氏度左右,达到白炽状态,利用热辐射发出可见光。这些被加热的钨丝能发出所谓的黑体辐射,接近于阳光的光谱,能够忠实还原物体本来的色彩。

白炽灯,最早由托马斯爱迪生进行商业开发,曾是全世界产量最大、应用最广泛的电光源。白炽灯用电流将钨丝加热到3000摄氏度左右,达到白炽状态,利用热辐射发出可见光。这些被加热的钨丝能发出所谓的黑体辐射,接近于阳光的光谱,能够忠实还原物体本来的色彩。在商业化开发后,立即受到了人们的欢迎。

研究人员指出该方案在理论上约可达到40%的发光效率,不过至今所制造的组件大约在6%左右。然而,这已经能媲美紧凑型荧光灯(compact
fluorescent;CFL)以及现有LED灯的光源了。

麻省理工学院的研究人员证明,以红外辐射的形式耗散掉废热是不被允许的,在“纳米光子干涉系统”(Nanophotonic
Interference
System)过滤器中缠绕一个普通白炽灯钨丝能重新吸收这些辐射并再次发出可见光,同时提供白炽灯的暖光。

但是这种光源具有一个重要缺陷其95%的能量都通过放热浪费掉了。这同时也会导致钨丝的快速蒸发,影响其使用寿命。因此,现在很多国家都已明令禁止并淘汰了这种技术。

根据MIT表示,“白炽灯的灯光、温暖以及令人熟悉的光芒已经存在超过一世纪了,在全球各地的家庭应用中几乎不曾发生改变。然而,随着法规持续提升能效的目标,目前正迅速发生的变化是逐步淘汰旧式灯泡,转而采用更加高效的紧凑型荧光灯以及新的LED灯。”

该发现尚处于初期阶段。但麻省理工学院的研究人员认为,一旦该款白炽灯问世,将重新定义为可与LED媲美的白炽灯。目前该款实验灯泡还不会在短时间内上市。

安徽省亳州市一小区楼道里使用着的白炽灯。 东方IC 资料

由爱迪生(Thomas
Edison)开发的白炽灯泡原理是将钨丝加热至大约2,700℃的温度。在此高温下的钨丝会发射出所谓的黑体辐射,这种极其广泛的光谱可提供暖光以及各
色光源。不过,大约有95%以上的能量都会因为热而耗散。这就是为什么许多国家已明令禁止或淘汰这种低效的技术。如今,MIT与普渡大学的研究人员已经找到扭转这一切的方法。

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