Byg en bedre pære

Glødepærer er allerede forbudt af mange nationer, men rygter om deres død kan, for at parafrasere Mark Twain, være groft overdrevet. En innovation fra MIT kunne give dem et nyt liv.

Pærerne, en af ​​Thomas Edisons mest berømte opfindelser, er en teknologi, der er mere end 130 år gammel. De virker ved at opvarme en tynd ledning til omkring 2.700 °C, hvilket får den til at udsende sort kropsstråling, et bredt lysspektrum, der giver et varmt udseende og en trogen gengivelse af alle farver i en scene. Men omkring 95 procent af den energi, der går ind i disse pærer, er spildt, det meste af det som varme. Det kan den nye forskning endelig ændre på.

Denne historie var en del af vores marts 2016-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Fysikprofessor Marin Soljacic ’96, ph.d. ’00, postdoc Ognjen Ilic, ph.d. ’15, afdelingsleder for maskinteknik, Gang Chen, og tre andre offentliggjorde deres løsning tidligt på året. Nøglen, siger de, er at skabe en to-trins proces.

Først opvarmes en konventionel metalfilament. Men spildvarmen får ikke lov til at spredes som infrarød stråling, som normalt. I stedet opfanger sekundære strukturer, der omgiver glødetråden, denne stråling og reflekterer den tilbage til glødetråden for at blive reabsorberet. Disse strukturer, en form for fotonisk krystal, er lavet af jordrige elementer og kan fremstilles ved hjælp af konventionel materialeaflejringsteknologi.

De ønskede synlige bølgelængder af lys passerer lige gennem dette materiale og ud af pæren, men de infrarøde bølgelængder bliver reflekteret som fra et spejl. De rejser derefter tilbage til glødetråden og tilføjer mere varme, der bliver omdannet til mere lys. Da kun det synlige lys nogensinde kommer ud, bliver varmen bare ved med at hoppe tilbage mod glødetråden, indtil den endelig ender som lys.

Det andet trin forbedrer dramatisk, hvor effektivt elektricitet omdannes til lys. Målinger af lyseffektivitet, som tager hensyn til det menneskelige øjes respons, er 2 til 3 procent for konventionelle glødepærer, mellem 7 og 15 procent for lysstofrør (inklusive CFL'er) og mellem 5 og 15 procent for de fleste kompakte LED'er. De nye to-trins glødelamper kan nå op på effektiviteten helt op til 40 procent.

Holdets første proof-of-concept-enheder når allerede omkring 6,6 procent lyseffektivitet, et resultat, der nærmer sig effektiviteten af ​​nogle af nutidens CFL'er og kompakte LED'er og er en tredobbelt forbedring i forhold til nutidens glødelamper.

Forskerne omtaler deres tilgang som genanvendelse af lys, siger Ilic, da deres materiale faktisk fisker junk - de uønskede, ubrugelige bølgelængder af energi - ud af papirkurven og omdanner det til behageligt, nyttigt synligt lys.

skjule