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教老式灯泡新把戏

了解研究人员如何利用新型光子滤光技术,让白炽灯重焕生机,实现节能照明。

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图片来源:Lukas Gojda/Shutterstock

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曾经的老技术,如今又焕发新生。

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麻省理工学院的研究人员在寻求节能照明的道路上,迈出了出人意料的一步:他们没有发明新的照明方式,而是复兴了古老而可靠的白炽灯。与LED相比,白炽灯因其相对较低的效率而备受诟病,但如今它们通过新技术进行了升级,能够捕获和回收废热,效率有望达到LED的四倍。

多么浪费

我们今天所知的白炽灯是由托马斯·爱迪生在 19 世纪 80 年代发明的,它通过向家庭和工厂发出明亮稳定的光而彻底改变了我们的生活。白炽灯的结构是一个由钨丝组成的细灯丝,周围环绕着惰性气体。当你按下开关时,电子被挤压在一个非常小的空间里,使灯丝加热到约 4,600 华氏度,并发出全光谱的光。

然而,这个过程浪费了大部分消耗的能量,这些能量以热量或红外波长的形式散失。因此,目前白炽灯的效率仅为 3%。另一方面,商用LED的效率大约是它的六倍,使其成为节能消费者的首选灯泡。但情况可能很快会发生逆转。

麻省理工学院的研究人员为发光灯丝创造了一种名为光子滤光器的外壳,该滤光器由多层金属氧化物组成。这些分子排列的方式使得只有可见光能够逸出,而废热或红外光则被反射回灯丝,在那里转化为我们可以看到的光。**

回收光

研究人员在《自然·纳米技术》杂志上发表文章称,他们的技术可以生产出比目前LED效率高出三倍以上的灯泡。此外,光子滤光器能够让可见光谱中的所有颜色光通过,这创造了许多消费者喜欢的温暖光芒,而LED产生的灯光则相对更刺眼。

他们目前的样品仍处于概念验证阶段,由 90 层二氧化硅和钽氧化物组成。研究人员还通过将扁平的钨带加工成类似手风琴的形状,为灯泡创造了一个新灯丝,这增强了灯泡重新吸收红外光的能力。研究人员表示,这种灯泡的效率已经达到了 6.6%,比传统白炽灯高出一倍多。研究人员说,通过不同的氧化物组合和增加层数,他们的概念理论上可以达到 40% 的效率。

新款升级版白炽灯。(图片来源:Ognjen Ilic)

Ognjen Ilic

新款升级版白炽灯。(图片来源:Ognjen Ilic)

研究人员认为,他们的技术不仅可以用于灯泡,还可以用于热电发电机,将光转化为电。捕获和再利用光可以显著提高这些设备的输出。然而,不要指望这些升级版的白炽灯很快就能在商店里买到。继 2007 年颁布电器能效标准法规后,灯泡制造商将重点转向了荧光灯和LED,将白炽灯抛在了身后。

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即便如此,在老式白炽灯的温暖光线下蜷缩着看一本好书,仍然是一件令人惬意的事情。

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