Amerykańscy naukowcy zapowiadają przełom technologiczny, który pozwoli zmodyfikować tradycyjne oświetlenie żarowe i uczynić je bardziej wydajnym i ekologicznym. W eksperymencie przeprowadzonym na MIT udało się połączyć ciepłą barwę światła tradycyjnych żarówek z efektywnością energetyczną źródeł światła XXI wieku.
Ciepły blask emitowany przez tradycyjne wolframowe żarówki znany jest od ponad wieku w każdym zakątku świata. Ich światło o szerokim spektrum barwnym jest naturalne, miłe i niemęczące dla oczu, ale powstaje kosztem wielkiego marnotrawstwa – zaledwie kilka procent energii wykorzystanej przez żarówkę zostaje zamieniona na światło widzialne, reszta (ponad 95%) tracona jest w emisji ciepła. Z tego powodu wiele krajów (w tym Polska) wdraża przepisy mające na celu poprawę efektywności energetycznej. Żarówki są wycofywane z produkcji i ze sprzedaży na rzecz bardziej wydajnych świetlówek kompaktowych (CFL) i nowszych lamp emitujących światło diod (LED).
Naukowcy z amerykańskich Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Purdue University ogłosili, że są w stanie odwrócić ten trend i tak przerobić tradycyjne żarówki, by mogły konkurować z nowocześniejszymi źródłami światła. Opracowaną przez siebie technologię opisali w najnowszym numerze czasopisma „Nature Nanotechnology”.
Recykling światła
Metoda polega na obudowaniu żarnika specjalnym filtrem z barwnych kryształów, który odbija promieniowanie podczerwone i kieruje je z powrotem na żarnik, jednocześnie przepuszczając dalej światło widzialne. Zespół badawczy nazywa swoje podejście jako „recykling światła”, ponieważ opracowana przez nich kryształowa struktura wykorzystuje niepotrzebne fale energii i konwertuje je do długości fal światła widzialnego, które jest pożądane.
Skuteczność świetlna konwencjonalnych żarówek wynosi od 2 do 3 procent, świetlówek kompaktowych – od 7 do 15 procent, a większości lamp LED – od 5 do 15 procent. Wstępna wersja wynalazku opracowana w laboratorium MIT ma skuteczność świetlną 6,6%, ale – jak wyliczyli inżynierowie – możliwe jest jej zwiększenie nawet do 40%. Ulepszona w MIT tradycyjna żarówka byłaby więc trzy razy bardziej wydajna niż najlepsze dostępne dziś LED-y.
Najważniejszym wyzwaniem, z jakim muszą się teraz zmierzyć inżynierowie, jest zwiększenie trwałości wynalazku – jak na razie nie udało im się zbudować egzemplarza zdolnego świecić dłużej niż kilka godzin. Kolejnym problemem będzie opracowanie w miarę taniego sposobu masowej produkcji innowacyjnych żarówek.
Zdaniem Ognjena Ilicia, kierującego pracami zespołu badawczego z MIT, najważniejsze w całym eksperymencie jest stworzenie takiego filtra z kryształów, który działałby jednakowo dobrze, niezależnie od tego, pod jakim kątem pada światło. Specjaliści z MIT zapewniają, że ich wersja żarówki ma bardzo dobry wskaźnik oddawania barw, dzięki czemu światło jest przyjemne i nie męczy wzroku.
Kolejną zaletą prototypowej żarówki jest możliwość wyprodukowania filtra ze stosunkowo tanich i stosowanych już w przemyśle materiałów, takich jak tlenek tantalu czy tlenek krzemu. Podobne filtry z kryształów można będzie stosować w ogniwach słonecznych (wydajność baterii świetlnych obniża się wraz ze wzrostem temperatury; filtrowanie światła mogłoby temu zaradzić).
Znając zwyczaje panujące na MIT, uczelnia powoła teraz do życia spółkę typu spin-off, której zadaniem będzie komercjalizacja wynalazku.
Źródło: MIT
