两阶段过程使白炽灯泡更效率

由麻省理工学院研究人员建造的概念验证装置展示了两阶段过程的原理，使白炽灯泡更高效。该装置已经实现了与一些紧凑的荧光灯和LED灯泡相当的效率。

使用两阶段的过程来捕获热量损失，并将其反射回灯丝重新吸收并重新发射作为可见光，从麻省理工学院的工程师组合了传统灯泡的温暖外观，具有21世纪的能源效率。

传统的灯泡，以为在遗忘的路上良好，由于技术突破，可能会受到缓冲。

白炽灯照明及其温暖，熟悉的光芒在一个世纪的历史中，然而在世界各地的家园里几乎没有变化。然而，由于旨在提高能量效率的法规正在逐步逐步逐步逐步获得更有效的紧凑型荧光灯泡（CFL）和更新的发光二极管灯泡（LED）。

白炽灯泡，由托马斯爱迪生商业开发（漫画家仍然被作为创造性洞察力的象征），通过将薄钨丝加热至约2,700摄氏度的温度。热线发出已知为黑体辐射，这是一种非常广泛的光谱，可提供暖色的外观和忠实渲染场景中的所有颜色。

但这些灯泡一直遭受一个主要问题：超过95％的能量浪费，大部分都是热量。这就是为什么国家经过国家禁止或正在淘汰效率低下的技术。现在，MIT和Purdue大学的研究人员可能已经找到了改变所有这些的方法。

新发现在自然纳米技术杂志上的三个麻省理工学院教授 - MarinSoljačić，物理学教授; John Joannopoulos，Francis Wright Davis物理学教授;和康·陈，Carl Richard Soderberg在电力工程教授 - 以及麻省理工学院研究科学家Ivan Celanovic，Postdoc Ighjen Ilic，以及Purdue物理教授（和麻省理工学院校友）Peter Bermel Phd'07。

光再循环

关键是要创建一个两阶段的过程，研究人员报告。第一阶段涉及传统的加热金属丝，其所有伴随的损失。但是，允许废热以红外辐射的形式散发，而是围绕细丝的二次结构捕获该辐射并将其反射回长丝以重新吸收并重新发射作为可见光。这些结构，光子晶体的形式由地面丰富的元件制成，并且可以使用传统的材料沉积技术制造。

第二步在系统将电力转换为光线上的有效性中产生了显着的差异。一个表征照明源的量是所谓的发光效率，这考虑了人眼的响应。虽然常规白炽灯的发光效率在2％至3％之间，但荧光（包括CFL）的荧光效率为7％至15％，最紧凑的LED在5％至15％之间，新的两阶段反对者可能达到效率团队说，高达40％。

由团队制定的第一个概念验证单位尚未达到这一级别，效率约为6.6％。但是，即使是初步结果也与今天一些CFL和LED的效率相匹配。这已经超过了当今白兰信的效率的三倍。

该团队指的是“光回收率”的方法，因为它们的材料采用了不需要的，无用波长的能量，并将它们转换成所需的可见光波长。“它回收了否则浪费的能量，”Soljačić说。

灯泡和超越

他们成功的一个关键在于设计一种用于非常宽范围的波长和角度的光子晶体。光子晶体本身由沉积在基板上的一堆薄层制成。“当您将图层放在一起时，具有正确的厚度和序列，”iLIC解释说，您可以获得非常高效的调整材料如何与光相互作用。在其系统中，所需的可见波长通过材料通过材料并在出灯泡中，但红外波长被反射为镜子。然后，他们返回灯丝，增加更多的热量，然后转换为更多的光线。由于只有可见的才能出去，热量只是保持朝向灯丝跳动，直到它最终被达到可见光。

“结果令人印象深刻，展示了竞争力的光度和功效，包括荧光灯和LED灯泡，包括荧光灯和LED灯泡，”普林斯顿大学电气工程师助理教授的Alejandro Rodriguez说，他们没有参与这项工作。他说，“调查结果”，“提供了进一步的证据，即在旧问题上应用新的光子设计可能导致可能的新设备。我相信这项工作将重振并设置进一步研究白炽发射器的舞台，为未来的商业可扩展结构设计铺平道路。“

Soljačić而言，所涉及的技术对许多其他应用程序有潜力，Soljačić说。相同的方法可以“具有戏剧性的影响”，以实现热光伏等能量转换方案。在热敏光伏器件中，来自外部源（化学，太阳能等）的热量使得材料发光，使其发出通过光伏吸收器转换成电力的光。

“LED是伟大的事情，人们应该买它们，”Soljačić说。“但是理解这些基本属性”关于光，热量和物质的方式交互以及光线能量如何更有效地利用“对各种各样的东西非常重要。”

他补充说，“控制热排放的能力非常重要。这是这项工作的真正贡献。“他说，究竟是哪种其他实际应用最有可能利用这种基本的新技术，“他说：”太早说。“

该工作得到了军队研究办公室通过MIT士兵纳米技术研究所和美国能源部资助的S3TEC能源前沿研究中心提供支持。

出版物：剪裁高温辐射和白炽源的复活，“自然纳米技术（2016）; DOI：10.1038 / nnano.2015.309