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白熾燈泡將“複活”? 新技術提升效率直逼LED燈

星之球激光 來源:LEDinside2016-01-14 我要評論(0 )   

眼見就要被淘汰的傳(chuan) 統燈泡,拜奈米科技之賜,或許有了複活機會(hui) 。三位麻省理工學院的教授:物理學教授Marin Soljačić、FrancisWright Davis教授John Joannopoulos、和...


眼見就要被淘汰的傳(chuan) 統燈泡,拜奈米科技之賜,或許有了複活機會(hui) 。

三位麻省理工學院的教授:物理學教授Marin SoljačićFrancis Wright Davis教授John Joannopoulos、和電機工程學Carl Richard Soderberg 教授Gang Chen以及其他研究團隊成員在《Nature Nanotechnology》上發布了一篇研究,指出他們(men) 所使用的奈米材質能夠大幅提升白熾燈泡效能,更有效利用散逸熱能。

關(guan) 鍵就在於(yu) 研究人員創造的兩(liang) 階段製程。第一階段是拿一顆傳(chuan) 統燈泡中加熱過的金屬燈絲(si) ,雖然還是會(hui) 不斷流失熱量。為(wei) 了防止鎢絲(si) 浪費的熱能以紅外線福射方式流失,研究員在第二階段在燈泡四周設置一種二級結構,能捕捉熱能輻射後反射回鎢絲(si) 。鎢絲(si) 重新吸收熱能後,在以可見光型態發射出來。研究人員使用的二級結構是一種利用地球上豐(feng) 富元素製成的奈米光學晶體(ti) ,可利用傳(chuan) 統澱積技術製造。

第二階段製程決(jue) 定整個(ge) 係統電能轉換成光效率。發光效率(luminous efficiency,光效)是量化光線單位,將肉眼對光線反應納入考量。傳(chuan) 統白熾燈泡發光效率大約介於(yu) 2%3%之間,而螢光燈泡則有7%15%,效率最高的LED燈泡則介於(yu) 5%15%。然而,研究顯示,使用這種轉換熱能為(wei) 光線技術之後,白熾燈泡光效有可能高達40%

第一組概念驗證燈泡,並未達到團隊宣稱的40%光效,隻達到約6.6%。即使是實驗初步結果,新白熾燈泡已達到了許多熒光燈,甚至是LED燈的效率了,比照傳(chuan) 統白熾燈泡,新實驗燈泡光效已達原先光效3倍之高。

光線回收再利用 一顆隻有可見光的燈泡

研究團隊稱他們(men) 的手法為(wei) “光線回收再利用”,因為(wei) 他們(men) 將無用能量波長轉換成有利用價(jia) 值的可見光波長。

研究團隊的成功關(guan) 鍵在於(yu) 設計出能夠對廣域光譜及角度有反應的光學晶體(ti) 。光學晶體(ti) 本身是許多薄層堆疊在一片基板上所組成。

Ilic表示:“將薄層疊在一起,達到正確厚度跟排序時,能非常有效調整光線跟材質的互動。”在研究人員的設計中,隻有具利用價(jia) 值可見光能穿透晶體(ti) ,但是紅外線波長碰到材質時,會(hui) 像遇到鏡子一樣,直接被反射回燈絲(si) 。這些紅外線能量回到燈絲(si) (filament),被轉換成可見光熱量。在隻有可見光能穿透情況下,熱量隻能在燈絲(si) 及外圍材質之間來回反射,直到最後轉變為(wei) 可見光為(wei) 止。

未參與(yu) 此研究的普林斯頓大學電機工程學係的助理教授Alejandro Rodriguez表示:“研究結果令人印象深刻,這研究顯示傳(chuan) 統燈絲(si) 光效和能耗效率能夠達到與(yu) 熒光光燈和LED燈泡不相上下的可能。這項發現顯現創新光學設計不但能夠解決(jue) 老技術問題,還能用來研發出新產(chan) 品。相信這項研究將為(wei) 白熾燈泡光源帶來很大影響,甚至將引領白熾燈泡發射器研究,為(wei) 未來量產(chan) 商業(ye) 化用途鋪路。”

這項技術的應用範圍不隻是燈泡而已,在其他各領域也深具潛力。Soljačić也補充,這種能夠控製熱發散的能力非常重要。這也正是這個(ge) 研究的貢獻所在。

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