Американские инженеры предложили новый способ радикально увеличить производительность лампы накаливания. Благодаря изготовленным с помощью нанотехнологий зеркалам существенная часть выделяемого телом накала тепла преобразуется в видимый свет. Об изобретении сообщается в журнале Nature Nanotechnology.
Технология лампы накаливания мало изменилась со времен Томаса Эдисона. Электрический ток идет по проволочному телу накала, состоящему из вольфрама. Этот длинный путь увеличивает электросопротивление, с которым сталкиваются идущие по нему электроны, и в результате проволока нагревается до 2726 градусов Цельсия и начинает светиться мягким желтоватым светом. Однако лишь 2 процента энергии, потребляемой лампочкой, выделяются как видимый свет — остальное теряется как тепло или излучается в инфракрасном диапазоне. Светодиодные лампы дают более высокий коэффициент полезного действия (КПД) — 5-15 процентов, однако их свет далек от привычного для человека теплого белого.
Физики из Массачусетского технологического института попытались поднять КПД лампы накаливания с помощью фотонных кристаллов — одновременно фильтров и зеркал, пропускающих свет на определенной длине волны и блокирующих иные излучения. Их кристаллы были призваны пропускать видимый свет и отражать инфракрасные фотоны. Последние поглощаются нитью накала, а часть их энергии излучается уже как видимый свет.
Свои фотонные кристаллы ученые изготовили из 90 слоев оксида тантала и диоксида кремния, размещенных между стеклянными пластинками. Изменилась и конструкция нити накала: вместо закрученной проволоки — тонкая лента из вольфрама, сложенная в несколько раз. Электронам все равно приходится идти «кружным» путем, однако повышенная площадь поверхности ленты облегчает поглощение металлом инфракрасных фотонов, которые выделяют кристаллы.
В результате КПД лампочки вырос почти втрое — до 6,6 процента. Новые, более сложные конструкции зеркал из фотонных кристаллов, а также дополнительные материалы помогут увеличить КПД еще больше, уверены изобретатели.
