• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14.04.2023
Даниил Сухинов
52
45 857

Ученые переизобрели лампу накаливания

6.5

Обширная группа ученых-материаловедов и инженеров из Китая решила по-новому взглянуть на давно привычные всем лампы накаливания. Благодаря использованию новых материалов им удалось переизобрести лампочку и создать свое «устройство освещения накаливания с рециркуляцией фотонов» с увеличенными энергоэффективностью и сроком службы. Полученные устройства превосходят по этим свойствам светодиодные лампы, при этом сохраняя традиционное комфортное для глаза свечение ламп накаливания.

Престиж
Кадр из фильма «Престиж» / © Warner Bros. Pictures

Всего на освещение приходится примерно 20% мирового потребления электроэнергии и более 10% выбросов углерода. С этим связано всеобщее стремление к повышению энергоэффективности систем освещения и переходу от традиционных ламп накаливания к более эффективным (более чем в семь раз) и долговечным (более чем в 10 раз) системам освещения на основе лазерных и светодиодов. Они работают за счет принципа электролюминесценции — испускания фотонов материалом при прохождении через него электрического тока. 

Несмотря на кажущееся удобство, переход на новые системы освещения не обошелся безболезненно: светодиодные лампы не обеспечивают такой же высокой точности цветопередачи, что и лампы накаливания. Кроме того, для расширения полосы излучения в видимом диапазоне в светодиодах используются специальные фосфоресцирующие понижающие преобразователи. Это приводит к дополнительному выделению тепла и вводит компромисс между эффективностью и точностью цветопередачи, и выбор зачастую не на стороне последнего.

Лампы накаливания, в свою очередь, имеют непрерывный полный спектр в видимом диапазоне, обеспечивая комфортное для человека освещение. Поэтому ученые из Китая предложили и экспериментально реализовали новое устройство, использующее все тот же принцип накаливания материала электрическим током для испускания фотонов, что и традиционные лампочки. Свою разработку авторы назвали «устройство освещения накаливания с рециркуляцией фотонов» (PRILD), детальное описание которого они приводят в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

PRILD
(A) Схема устройства PRILD; (B) Схема ключевых компонентов PRILD; (C) Экспериментально измеренная отражательная способность керамического корундового резонатора; (D) Экспериментально измеренная излучательная способность белого излучателя; (E) Экспериментально измеренная излучательная способность черного эмиттера; (F) Желаемые оптические свойства идеального кварцевого окна: высокий коэффициент пропускания в видимом диапазоне и высокий коэффициент отражения в инфракрасном диапазоне. Также показаны спектры фотопической функции светимости (кривая чувствительности человеческого глаза) и интенсивности излучения абсолютно черного тела при 3000 К.

Первым делом ученые заменили центральную часть лампы — нить накала. Вместо стандартной вольфрамовой нити авторы предложили использовать собственную разработку — термоэмиттер Янус (Janus), двухслойную цельнокерамическую полосу из углеродных нанотрубок (черный излучатель) и гексагонального нитрида бора (белый излучатель). Далее они заменили стеклянную колбу с инертным газом на керамический корундовый резонатор. Под черным излучателем в вырезе резонатора расположено кварцевое окно со специальным фильтром, пропускающим видимое и отражающим инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.

Упомянутая в названии устройства схема рециркуляции фотонов работает следующим образом. Белый излучатель отсекает поток энергии внутрь устройства из-за низкой излучательной способности в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах и вкупе с резонатором, хорошо отражающим широкий спектр фотонов, образует внутренний круг рециркуляции фотонов, подавляя потери на рассеяние энергии в полости устройства. Изготовленный из углеродных нанотрубок черный эмиттер имеет коэффициент излучения, близкий к единице, в видимом и инфракрасном диапазонах. 

И, наконец, кварцевое окно пропускает только полный видимый спектр, отражая ультрафиолетовое и инфракрасное излучения обратно в резонатор, которое затем поглощается черным излучателем. Спроектированное и изготовленное устройство имеет КПД больше 25%, эффективность — примерно в полтора раза выше, а срок службы — более чем в три раза, чем у светодиодных ламп. При этом новые устройства накаливания сохраняют высокую точность цветопередачи и комфортное для человеческого глаза свечение, что и уже устаревшие лампы накаливания.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 19:20
Мария Азарова

Исследователи из Южной Кореи на примере супружеских пар проверили, как длина и состояние волос женщин отражаются на влечении к ним мужчин и частоте половых контактов.

9 часов назад
Игорь Байдов

Американская компания JetZero, которая обещает произвести фурор в гражданской авиации, получила сертификат летной годности на испытания уменьшенной копии разрабатываемого ею сверхэффективного реактивного авиалайнера со «смешанным крылом». Предстоящая программа летных испытаний будет направлена на оценку летно-технических характеристик самолета, его устойчивости и управляемости.

Вчера, 07:27
Полина

Международная команда исследователей проанализировала гены композитора Людвига ван Бетховена. Если оценивать по ним его способности к музыке, они окажутся невыдающимися.

Позавчера, 19:20
Мария Азарова

Исследователи из Южной Кореи на примере супружеских пар проверили, как длина и состояние волос женщин отражаются на влечении к ним мужчин и частоте половых контактов.

Вчера, 07:27
Полина

Международная команда исследователей проанализировала гены композитора Людвига ван Бетховена. Если оценивать по ним его способности к музыке, они окажутся невыдающимися.

24 марта
Михаил Орлов

Астронавты, прибывшие на Луну в рамках программы «Аполлон», установили на ее поверхности первые внеземные сейсмографы и оценили частоту и силу лунотрясений. Теперь, спустя полвека после сбора данных о сейсмической активности Луны, ученые вновь подвергли их анализу, смогли удалить из них помехи и резко изменили оценки сейсмической активности на Луне. Оказалось, что приборы тогда зафиксировали не 13 тысяч лунотрясений, как считали ранее, а почти в три раза больше. Среди них неожиданно много слабых толчков, которые сосредоточены в северном полушарии Луны.

11 марта
Игорь Байдов

Американская компания Stratolaunch сообщила об успешном завершении летных испытаний прототипа гиперзвукового аппарата Talon-A, оснащенного ракетным двигателем. Во время беспилотного полета планер развил сверхзвуковую скорость.

18 марта
Игорь Байдов

Грузовой самолет будут использовать для перевозки 90-метровых лопастей ветряных турбин, которые невозможно доставить по суше из-за размеров. Предполагается, что этот аппарат произведет революцию в сфере возобновляемых источников энергии.

13 марта
Алиса Гаджиева

Древние переселенцы из Анатолии не только устроили геноцид в Скандинавии, но и одарили выживших новыми болезнями.

[miniorange_social_login]

Комментарии

52 Комментариев

-
0
+
Молодцы китайцы но есть одно маленькое но если им светодиод заказали то эти нЭт.
-
0
+
Помнится много лет назад когда тема цветовой температуры была мне интересна а энергосберегающие лампочки только начали появляться я вычитал объяснение тому факту что якобы близкие к солнечному 6000-7000К на деле дают мертвенно-синий свет в обычной квартире. Все дело в недостаточной яркости домашних источников и особенностях человеческого зрения. Из-за которых свет 4000-5000К выглядит ближе к белому. Статью сейчас не найду да и смысл. Поставил себе комфортные 4000К и успокоился. Кстати с возрастом глаз все больше смещается в желтую часть спектра так что к пенсии мне может быть тоже захочется чего посинее.
Михайло
06.06.2023
-
1
+
Я уже давно убедился, что эти ученые создают не то, что нужно потребителям, а то, что выгодно кому-то для бесконечного выкачивания бабок из потребителей. Они никак не могут в лампах поставить наконец светодиоды на достаточные радиаторы, потому, что такая лампа будет вечной, потому она не выгодна производителям. Они уже более долговечные лампы изобретают...
    Радослав
    2 дня назад
    -
    0
    +
    Михайло, так точно, даже, если удалите матовое стекло, и проводите измерения - получите в двойное более большой свет, но нет, надо нагревается там диоды, чтобы лампочка более быстро уходила из строя
dihotom
20.04.2023
-
1
+
Будем ждать, пока кто-нибудь из депутатов не приобретет заводик по производству этих ламп. Тогда сразу обязуют и по ПУЭ, и по СанПиНу, и по СНиП..
Алексей
18.04.2023
-
0
+
Никакой электролюминесцентнсти в светодиодах нет, там рекомбинация электронов с дырками идет, дырка электрон один фотон
Люминофорное освещение вредное. Исследую 3 года светодиодные лампы с !! Внимание - 97% Ra !!! Да, в начале прикольно светят, потом понимашь, что галоген безальтернативный. И совсем другое дело RGB светодиоды - у них нет люминофор. И лучше даже 2 маслянних сетильника - достаточно для пищи, чтоб увидеть, если не надо сильны свет, а фон. А для короткого времени работы, и что то найти, и светодиодные понадобятся. Да, важно знать физические параметры, как культура для основы и ориентация, но практика решающая - люминофорное освещение - в МУСОРЬ.
    Игорь
    16.04.2023
    -
    0
    +
    Какими методами исследуете?)) Очень интересно!
    +
      ещё комментарии
      Радослав
      2 дня назад
      -
      0
      +
      Игорь, чисто практически - влияние на утомлённости, психофизиологического комфорта, медитативное целенаправленное восприятие, сравнивание с естественными источниками света. Но результаты иногда не приходят сразу. И надо многократное подтверждение на них. Эта система не известна в научных кругах, и брендов в принципе. Многократное подтверждение на длительный период исследования. Они просто берут колличество людей, вместе, и спрашивают на момент. Это грубая, и драматическая ошибка, указывающая на неграмотность на мировозрение. Они просто хотят, чтобы какая то стрелка, какая то цифра укажет результат на момент. Это базовая безграмотность "учёных"!!! И это в научных кругах!!! Вот например, зажигаем светильник, и попробуем с диммер дополнять фоновое освещение с галогенной лампы. И что оказывается - цветовая температура на освещение не надо превышать эта на светильника. Глупо рассчитывать на аппаратуру, потому что она просто глупая. Но для первоначальной ориентировки обязательная, а можно и без неё - просто брать характеристики, если они объявленные. Просто делаете экспериментальная постановка, и не ждать быстры результат.
    Акела
    16.04.2023
    -
    0
    +
    разве в RGB светодиодах нет люминофора?
    +
      ещё комментарии
Где то читал, что нормальные лапочки были сто лет назад - горели долго!
-
1
+
На счёт срока службы не скажу, но эффективность точно не выше нормального и тем более хорошего светодиодного. Идеальный 100% (теортитический естественно) источник видимого света полного спектра имеет эффективность 330-380 Лм/Вт (в зависимости от разных ухищрений что считать полным видимым спектром). Так вот. Светодиоды даже хреновенькие имеют еффективность от 80 Лм/Вт до хороших на уровне 130-150 Лм/Вт. .Т.е. КПД от 25 до 40%. И это уже то что выпускается массово. А тут в теории всего 25. Так что не лучше светодиодов они. И ещё вопрос смогут ли такие лампы работать без хитрой электроники. Все светодиоды, люминесцентные и прочие требуют электроники.
Joe Noname
14.04.2023
-
1
+
Молодцы китайцы. А мы все новые сорта самогона изобретаем.
-
1
+
Кварц, корунд, углеродные нанотрубки. Что-то мне кажется, дорогонько обойдется эта теплая ламповая идиллия. Массовое произ-во скорее всего не налажено, штучные экземпляры. Ну да, светодиоды не фонтан, но можно подобрать боле-мене приемлемые с температурой 6500, вроде глаз привыкает. И ремонтировать светодиоды можно самому, кстати.
    Dron
    14.04.2023
    -
    5
    +
    6500 это же мерзко холодный и вредный цвет. Потом ночью не уснёшь. Светодиодные беру в районе 3500K. Вряд ли это реальные 3500K, но намного больше похожи на естественное солнечное освещение, которое около 5000K.
    +
      ещё комментарии
      Игорь
      14.04.2023
      -
      0
      +
      Я вот всегда очень хотел услышать АРГУМЕНТЫ в пользу того, что 6500 К от СД - это ВРЕДНЫЙ свет)) Особенно в свете того (каламбурчик), что температура поверхности солнца порядка 6000 К...
        Кирпань
        14.04.2023
        -
        1
        +
        А после прохода через атмосферу каким становится свет? Явно теплеет. Вон, на закате, проходя через толстый слой атмосферы, вообще красным становится.
          Игорь
          14.04.2023
          -
          0
          +
          Для начала вам бы неплохо понять, что такое "температура света"? Т.е. пропустив свет через любой цветной фильтр мы резко меняем его свойства? Впрочем, я так и не услышал доказательств "вреда"...)
        Dron
        14.04.2023
        -
        0
        +
        Доказательство - эксперименты, исследования. Их достаточно было проведено. Под влиянием синего света уровень мелатонина в организме понижается. Ваши эксперименты демонстрируют обратное?
          Игорь
          14.04.2023
          -
          0
          +
          Ссылочку на эксперименты, плиз! Там в процессе засыпания слишком много факторов, чтобы уповать лишь на свет. Нормальный эксперимент сравнил бы уровень мелатонина через 10-20 минут после полного выключения света...
        a3
        a3
        17.04.2023
        -
        0
        +
        "Эффективная температура поверхности Солнца 5772 К (рассчитывается из закона Стефана-Больцмана). Коррелированная цветовая температура (КЦТ) - это температура, до которой нужно нагреть абсолютно чёрное тело, чтобы оно стало иметь такую же цветность, как и данный источник света. КЦТ света от Солнца в космосе 5923 К (рассчитывается из ASTM E490-00a). Но атмосфера рассеивает короткие волны. Поэтому КЦТ света от Солнца у поверхности Земли в ясный летний день несколько ниже - 5200-5400 К. КЦТ белой точки 5455 К (когда в цветовом пространстве МКО 1931 x = y = z = 1/3)." (с) Михаил Ланских, утащено из обсуждения ламп remez sunlike на озон.ру.
          Игорь
          18.04.2023
          -
          0
          +
          Рад, что вы запомнили школьное определение) Возможно, вы даже в курсе того, что человеческий глаз не производит полноспектрального анализа, а оценивает сигнал по 3 точкам согласно трем видам колбочек
            a3
            a3
            18.04.2023
            -
            0
            +
            Но к вечеру температура освещения понижается (как солнечного, так и пещерного, факельно-кострового). Я дома основной свет сделал 3500K светодиодами Luminus SST-20-W35H-A120-... https://pic.mysku-st.ru/uploads/pictures/03/73/78/2021/02/24/7054e7.jpg (статью не опубликовали)
              Игорь
              18.04.2023
              -
              0
              +
              Не совсем понятно, к чему был ваш комментарий... Я написал о том, что глаз оценивает свет не по всему спектру, а по интенсивности в 3 точках спектра. Кстати, свет от пламени по спектру не сплошной, как от черного тела (солнца), а линейчатый. Но для малограмотного электората, чем древней, тем "натуральнее"...)
                Dmitry
                20.04.2023
                -
                1
                +
                Судя по вашему постоянному сарказму вы просто решили построить из себя такого умненького))) который что-то якобы знает, задает вопросики и смотрит совпадет ответ с "эталонным" в вашей голове или нет))). Мальчик вырос, а синдром школоты так и не прошел)))
                Игорь
                20.04.2023
                -
                0
                +
                Знаете, мне абсолютно неинтересны ваши глупые фантазии по поводу того, что я решил и что я думаю. Я привык дискутировать при помощи фактов и цифр. Я вижу, что у вас нет ни того, ни другого. Посему сберегите мое и свое время, избавьте меня от потока вашего сознания...)
                Dmitry
                20.04.2023
                -
                1
                +
                Да да)) маленький мальчик. Как обычно в кусты.) В ваших сообщениях нет ни фактов ни цифр, ни тем более диалога)) вы либо пренебрежительно высказываетесь о написанном, без ФАКТОВ, без ЦИФР, либо требуете вам что-то предоставить (а вы собственно кто такой?). Такие "диалоги" показатель закомплексованности и болезнеенного ЧСВ)) Я тоже не увидел в вас ничего)) просто очередной инттернет-зазнайка)
      Семен
      15.04.2023
      -
      0
      +
      6500 это же мерзко холодный и вредный цвет.
      ну не знаю, я за 10 лет этой эпопеи с ОЛЕД и светодиодами перепробовал реально все, что попадалось под руку, все температуры, все мощности, все китайские фирмы, и в конце концов остановился именно на 6500 и 10 вт - на мой глаз, самое то. И достаточно ярко, и не режет глаз неестественностью. Правда, близорук, -3. За все время экспериментов я понял, что вот эти определения - "холодный", "теплый", они ничего не дают и реально свет ОЛЕД ощущается совсем по другому.
        Коля
        15.04.2023
        -
        0
        +
        Это как безногий будет советовать какие роликовые коньки лучше. Сори.
          Семен
          15.04.2023
          -
          1
          +
          Вы, я вижу, плоховато разбираетесь в патологиях зрения. Близорукость не означает отсутствие зрения (т.е. "безногость" в вашей терминологии). Близорукость - это расплывчатость контуров предметов зрения вдали, но не вблизи, вот и все. Да и то без очков.
        Акела
        16.04.2023
        -
        1
        +
        сам близорукий -5 6500 выносить не могу еле терплю 4500 дома все лампы на 3000 Кельвин 🧐
Вспоминаю ссср и вспоминаю е лампы тусклые, жёлтые при таком освещении было постоянное желание повеситься. Даже сейесли вижу такую лампу вспоминается та тоска и безнадега.... Чего бы я точно не хотел так это возвращения к тем лампам. Плевал я на полноту спектра, мне нравится яркий белый,светодиодный.
    Игорь
    14.04.2023
    -
    0
    +
    Есть много любителей старины и противников всего нового) Которые к тому же считают, что СД-лампы не искажают цветопередачу (что отчасти правда), а прямо-таки каким-то загадочным образом вредят глазам (что естественно полная чушь). В совке и достаточно яркие люминесцентные лампы давали достаточно мертвенный свет, да еще и зачастую мерцали. Так что лучше уж СД.
    +
      ещё комментарии
      Радослав
      15.04.2023
      -
      0
      +
      Люминофорное СД освещение вредное. Вместо того, что верить науку - исследуйте сам, и убедитесь.
        Игорь
        15.04.2023
        -
        0
        +
        С верой это в церковь) А в науке если вы утверждаете про вред- будьте любезны объяснить в чем конкретно заключается вред. И подтвердить это ссылками на исследования...
          Радослав
          2 дня назад
          -
          0
          +
          Игорь, я написал, исследуйте сам. Все великие учёные исследовали сами, или с помощниками, и друзей, и дрались с "наукой"!!! И не ждите истину от "науку", и ссылки... только дурак ищет истину от науку, которая всегда была полу наука!!!
    Affidavit
    14.04.2023
    -
    0
    +
    Есть филаментные лампы. Подороже простых светодиодных, зато свет вполне себе приятного градуса.
    Василий
    16.04.2023
    -
    0
    +
    У меня 150 - 200 ваттные лампы светили, не мог на тусклость жаловаться)) Да и с яркостью всё норм было. Это экономили, 40-60 ватт вкручивали, это конечно мрак)
    +
      ещё комментарии
    Сергей
    17.04.2023
    -
    1
    +
    Так ставить надо было сотки, а не сороковки и тогда нормально со светом все было бы.
    Кира
    17.04.2023
    -
    0
    +
    И художникам и рукоделам белый свет нужен — чтобы цвета нормально подбирать, в жёлтом ничё не понятно. Окрашенный свет по-любому визуально делает сочнее и ярче родственные цвета и гасит (делает серее) комплиментарные, какая бы там ни была полнота спектра.
что-то очень круто описано

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: