Новая технология позволяет использовать избыточное тепло нити накаливания для получения дополнительной яркости – и однажды позволит традиционным лампам вернуться в наши дома.
Старые добрые лампы с нитью накаливания изменили человеческий мир. И это при том, что неэффективность их работы поразительна: более 95% электричества они расходуют впустую. Чтобы вольфрамовая нить начала излучать в видимом диапазоне, она должна быть раскалена до 2700 °С, при этом почти вся энергия уходит в тепло и невидимое глазу инфракрасное излучение. Неудивительно, что попытки найти лампам накаливания достойную замену ведутся уже многие десятилетия.
Большую популярность получили намного более экономичные флуоресцентные светильники, а в последние годы – светодиоды, сумевшие совершить настоящую революцию в освещении. Они компактны и дешевы, практичны и экономны, они яркие и цветные, но они далеко не идеальные. Производство и утилизация отработанных светодиодов – сложная и дорогая задача. Поэтому и на них эволюция средств освещения не заканчивается.
Остроумный новый подход к усовершенствованию ламп накаливания озвучили недавно разработчики из группы знаменитого профессора MIT Марина Солячича (Marin Soljacic), известного прежде всего своими проектами в области беспроводной передачи энергии. Идея состоит в «сборе и последующей утилизации» избыточного тепла, которое создают такие лампы. Иначе говоря, предложенный светильник работает за счет излучения обычной раскаленной нити, например, вольфрамовой. Однако затем специальный материал улавливает образующееся при этом избыточное инфракрасное излучение и позволяет превращать его в видимый свет.
Главной трудностью, конечно, оказывается поиск подходящего материала – фотонного кристалла, который бы улавливал ИК-свет, но был бы прозрачен для видимого, причем в широком диапазоне углов. Как правило, такие материалы обладают нужными свойствами, но лишь при падении излучения под строго определенными углами. Так что авторам пришлось спроектировать сложную комбинацию кристаллов, «нанофотонную интерференционную систему», которая может использоваться в усовершенствованных лампах накаливания.
Первые же прототипы таких ламп продемонстрировали эффективность использования энергии в 6,6% – в 2–3 раза выше, чем у традиционных ламп накаливания. Этот показатель уже близок к результативности флуоресцентных (7–13%) и светодиодных (5–13%) ламп. Однако авторы считают, что это лишь начало, и через несколько лет им удастся добиться показателя в 40%, а нам снова придется переводить домашние светильники на старые добрые лампы накаливания. Правда, с одним большим усовершенствованием.
