新材料有望让白炽灯重新焕发活力

摘要

来自美国麻省理工学院的研究人员设计了一种新型周期性材料,通过光的干涉将灯丝发出的红外线大部反射回灯丝。实验结果表明,在灯丝周围添加周期性结构后,白炽灯的发光效率能够从不超过5%提高到近7%

一项新的研究表明,通过巧妙的改进,白炽灯的效率可以显著提高,从而让这种濒临淘汰的照明技术有望再次焕发青春。

(图片来源:http://completeelectrical.biz/incandescent-light-bulb-ban/)

(图片来源:http://completeelectrical.biz/incandescent-light-bulb-ban/)

白炽灯,也就是俗称的电灯泡,基本原理是通过电流加热灯丝至很高的温度,从而发出可见光。这种灯具易于生产,成本低廉,对推动人类社会的进步曾经起到不可磨灭的贡献。但白炽灯在发光的同时,大量的电能被转化为对照明毫无贡献的热能,因此效率低下。目前许多国家已经开始淘汰白炽灯,代之以发光效率更高的荧光灯和发光二极管(LED). 但这两类灯具的一大缺陷在于其发光光谱是离散的,与太阳光的连续光谱相差较远,也即演色性较差,而白炽灯的发光也是连续光谱,演色性较好。

近年来,研究人员提出了一种提高白炽灯效率的方法:在灯丝的周围添加一层材料,如果这层材料能够让白炽灯发出的电磁辐射中可见光部分透过,而非可见光部分特别是红外线被反射回灯丝。这样白炽灯发光时产生的热能就不会散发到环境中,而是被灯丝吸收,一部分可以再次转化为光能。经过这样的处理,白炽灯的效率有望提高。

这种方法在理论上可行,但实际操作中设计和生产这样的材料并非易事。来自美国麻省理工学院的研究人员设计了一种新型周期性材料,通过光的干涉将灯丝发出的红外线大部反射回灯丝。实验结果表明,在灯丝周围添加周期性结构后,白炽灯的发光效率能够从不超过5%提高到近7%,虽然这一效率远未达到理论上的极限,但已经与一些荧光灯的效率接近。与此同时,白炽灯较好的演色性也不受影响。如果这一技术能够得到大范围推广,或许白炽灯会重新回到我们的视野中。

报道:How photonics can reshape the spectrum of light, and rehabilitate Edison's light bulb along the way
http://phys.org/news/2016-01-photonics-reshape-spectrum-edison-bulb.html

论文:Tailoring high-temperature radiation and the resurrection of the incandescent source
http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2015.309.html

编译:魏昕宇

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目前评论:3   其中:访客  3   博主  0

  1. avatar 天驰液氮罐 0

    用新材料,开始一向发明,很期待新型的电灯泡,加油

  2. avatar 猿人 1

    一直偏爱白炽灯,现在用的是卤素灯,主要有两个理由:无频闪疑虑,对眼睛好;无蓝光,不影响睡眠生物钟。

  3. avatar 龙战传奇 1

    科学!科学!我们的新时代靠你们了!

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