Группа ученых-материаловедов и инженеров из Китая переизобрела лампу накаливания, создав «устройство освещения накаливания с рециркуляцией фотонов» (PRILD), которое обладает повышенной энергоэффективностью и сроком службы. Полученные устройства превосходят светодиодные лампы по этим параметрам, одновременно сохраняя комфортное для глаз свечение традиционных ламп накаливания.
Около 20% мирового потребления электроэнергии и более 10% выбросов углерода приходится на освещение. В связи с этим, многие стремятся к повышению энергоэффективности систем освещения и переходу к более эффективным и долговечным лазерным и светодиодным системам. Однако, светодиодные лампы не обеспечивают такую высокую точность цветопередачи, как лампы накаливания, и создают компромисс между эффективностью и точностью цветопередачи.
PRILD использует принцип накаливания материала электрическим током для испускания фотонов, подобно традиционным лампочкам. Таким образом, лампы PRILD обеспечивают комфортное для человека освещение с непрерывным полным спектром в видимом диапазоне. Детали разработки были опубликованы в журнале Science Advances.
Ученые из Китая переизобрели лампу накаливания, заменив центральную часть лампы – нить накала – на термоэмиттер Янус, двухслойную полосу из углеродных нанотрубок (черный излучатель) и гексагонального нитрида бора (белый излучатель). Кроме того, они заменили стеклянную колбу с инертным газом на керамический корундовый резонатор с кварцевым окном и специальным фильтром.
Система рециркуляции фотонов работает таким образом, что белый излучатель и резонатор вместе образуют внутренний круг рециркуляции фотонов, подавляя потери на рассеяние энергии в полости устройства. Черный эмиттер имеет коэффициент излучения близкий к единице в видимом и инфракрасном диапазонах. Кварцевое окно пропускает только полный видимый спектр, отражая ультрафиолетовое и инфракрасное излучения обратно в резонатор.
Новые устройства накаливания имеют КПД больше 25%, эффективность примерно в полтора раза выше и срок службы более чем в три раза дольше, чем у светодиодных ламп. При этом они сохраняют высокую точность цветопередачи и комфортное для человеческого глаза свечение, аналогичное традиционным лампам накаливания.
