Лампы накаливания — те самые, которые верой и правдой служили человечеству более сотни лет, сегодня, как известно, считаются устаревшими и чрезвычайно неэффективными.
В этой связи, во многих странах мира, в частности в Австралии, Канаде, России, США и странах ЕС, действуют государственные программы поэтапной замены старых ламп накаливания на более современных и экономичные устройства. Меняют их, как правило, на лампы люминесцентные и еще более энергоэффективные светодиодные. Однако, как оказалось, технологию ламп накаливания, еще рано списывать в архив истории.
Как сообщает сайт MIT News, в Массачусетском технологическом занялись разработкой лампы накаливания на основе фотонных кристаллов, которая, по мнению ученых, может и светить ярче, и энергии расходовать при этом меньше, чем любая современная лампа из тех, которые обычный потребитель сегодня может купить, зайдя в мaгaзин нaстoльных ламп, строительный супермаркет и любое другое специализированное предприятие розничной торговли. В чем же новшество?
Вы, наверняка, знаете, при всех переделках и модернизациях в конструкции лампы накаливания со времен Эдисона принципиально ничего не поменялось. Электрический ток, проходя через выполненную из резистивного материала и помещенную в стеклянную колбу нить, разогревает ее, как говорится, до белого каления. При этом нить естественным образом генерирует очень много тепла. Точнее, это свободные электроны, двигаясь по этой нити, сталкиваются на своем пути со стационарными атомами и передают им часть своей энергии. И те начинают совершать интенсивные колебания (возбуждаются), в результате чего температура нити повышается, и она начинает светиться, то бишь испускать интенсивное электромагнитное излучение.
Однако в лампе накаливания практически вся энергия (95% и больше) излучается в невидимом для нас инфракрасном спектре, и только около 5% этой энергии остается в видимой человеком области спектра. Собственной, именно поэтому и говорят, что лампа накаливания по сути своей — это фактически нагревательный, а не осветительный прибор. В отличие, к примеру, от светодиода, который работает в 10 раз эффективнее, производя в основном свет, а тепло у него — это уже как бы побочный продукт.
Тем не менее, разработанная в MIT технология позволяет успешно бороться с «проблемой кошмарной неэффективности лампы накаливания». Ученые сконструировали новую лампу, которая работает по тому же принципу (нагрев резистивного материала с выделением света, тепла и т.д.), однако нить накаливания в ней окружена особым материалом, который поглощает энергию инфракрасного излучения и излучает ее обратно на нить, где она заново поглощается и заново излучается. Материал этот представляет собой фотонный кристалл, притом созданный из распространенных элементов, потому очень дешевый в производстве.
По словам стороннего специалиста — доцента кафедры электротехники Принстонского университета Алехандро Родригеса, его коллегам из MIT удалось добиться весьма внушительных результатов:
«… по яркости и мощности [лампа] может соперничать с традиционными источниками света, включая люминесцентные и светодиодные лампы. Такие результаты являются еще одним доказательством того, что применение новых фотонных конструкций для решения старых проблем, может привести к появлению потенциально новых устройств. Считаю, что эта работа станет основой для дальнейших исследований и разработки коммерческих решений».
По данным исследователей, светоотдача новой лампы может доходить до 40%. Для сравнения, у обычной лампы накаливая светоотдача — 2-3%, у светодиодных — от 5% до 20%, в зависимости от качества изготовления. Пока в MIT добились только показателя в 6.6%, однако разработчики считают его начальным и утверждают, что по мере дальнейшего совершенствования устройства он будет увеличен в разы.