Китайски учени наново изобретиха лампата с нажежаема жичка

Учени от Китай са решили да преоткрият обикновената лампа с нажежаема жичка, с която много хора са свикнали. Според авторите на проекта използването на качествено нови материали е дало възможност да се създаде „осветително устройство с нажежаема жичка с фотонна рециркулация„, повишена енергийна ефективност и удължен експлоатационен живот. В тези отношения това изобретение превъзхожда светодиодните лампи, като същевременно запазва непрекъснатия спектър на светлината на нажежаемата жичка, която е безопасна и приятна за човешкото око.

През изминалите няколко години човечеството бързо премина от традиционните лампи с нажежаема жичка към LED лампите, които консумират многократно по-малко електрическа енергия. Високите емисии на въглероден диоксид, който се използва само от енергията за осветление съставя около 10% от вредните емисии а атмосферата. Въпреки своите предимства светодиодните аналози не предлагат същата точност на слънчевия спектър като обикновените крушки с нажежаема жичка. Освен това в редица светодиодни лампи се използват допълнителни вещества за разширяване спектъра на излъчване, но това води до отделянето на топлина. В подобни случаи се налага да се избира между енергийната ефективност и широкия спектър на излъчване на видимата светлина.

Китайските учени са решили да подходят по друг начин. Те са създали съвсем ново устройство, в което се използва същия метод за излъчване на фотони като в конвенционалните лампи – нажежаема жичка. Авторите са нарекли своята разработка „Photon Recirculating Incandescent Light Device“ (PRILD) – устройство за осветление с фотонна рециркулация на нажежаемата жичка, което описват подробно в статия, публикувана в Science Advances.

В новата осветителна лампа обикновената волфрамова нажежаема жичка е заменена с така наречения термичен излъчвател на Янус (Janus). Това е двуслойна тънка лента от въглеродни нанотръби, която китайските учени наричат черен излъчвател и хексагонален борен нитрид, наречен съответно бял излъчвател. Стъклената колба на обикновената електрическа крушка е заменена с керамичен корундов резонатор. Под черния излъчвател в прорез в резонатора има кварцов прозорец, който играе ролята и на филтър, пропускащ видимата светлина и отразяващ назад инфрачервеното и ултравиолетовото излъчвания.

Споменатата в името на устройството схема за рециркулация работи по следния начин: белият излъчвател генерира светлинни лъчи във видимия диапазон и има много слабо излъчване в близкия инфрачервен и ултравиолетовия диапазон. Това, съвместно с резонатора, който отразява широк спектър фотони, образува вътрешен кръг на рециркулация на фотоните, която възстановява загубите от разсейването на енергията във вътрешността на устройството. Направеният от въглеродни нанотръби черен емитер има коефициент на излъчване близко до единица във видимия и инфрачервения диапазони.

И накрая, кварцовият прозорец пропуска само цялостния светлинен спектър, отразявайки ултравиолетовото и инфрачервеното излъчване обратно в резонатора, които след това се поглъщат от черния излъчвател. Тестовете показват, че в сравнение със масово използваните днес светодиодни осветителни лампи, това устройство има 25% по-висок КПД, около 50% по-висока ефективност и над три пъти по-дълъг технологичен живот. Едновременно с това тази осветителна лампа има равномерно излъчване в целия видим диапазон, което е характерно за остарелите вече обикновени лампи с нажежаема жичка.

Няма информация за цената на тази иновативна осветителна лампа.