白熾燈泡將“復(fù)活”? 新技術(shù)提升效率直逼LED燈

　　眼見就要被淘汰的傳統(tǒng)燈泡，拜奈米科技之賜，或許有了復(fù)活機(jī)會(huì)。

　　三位麻省理工學(xué)院的教授：物理學(xué)教授Marin Solja?i?、Francis Wright Davis教授John Joannopoulos、和電機(jī)工程學(xué)Carl Richard Soderberg 教授Gang Chen以及其他研究團(tuán)隊(duì)成員在《Nature Nanotechnology》上發(fā)布了一篇研究，指出他們所使用的奈米材質(zhì)能夠大幅提升白熾燈泡效能，更有效利用散逸熱能。

　　關(guān)鍵就在于研究人員創(chuàng)造的兩階段制程。第一階段是拿一顆傳統(tǒng)燈泡中加熱過的金屬燈絲，雖然還是會(huì)不斷流失熱量。為了防止鎢絲浪費(fèi)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(shè)置一種二級(jí)結(jié)構(gòu)，能捕捉熱能輻射后反射回鎢絲。鎢絲重新吸收熱能后，在以可見光型態(tài)發(fā)射出來。研究人員使用的二級(jí)結(jié)構(gòu)是一種利用地球上豐富元素制成的奈米光學(xué)晶體，可利用傳統(tǒng)淀積技術(shù)制造。

　　第二階段制程決定整個(gè)系統(tǒng)電能轉(zhuǎn)換成光效率。發(fā)光效率(luminous efficiency，光效)是量化光線單位，將肉眼對(duì)光線反應(yīng)納入考量。傳統(tǒng)白熾燈泡發(fā)光效率大約介于2%至3%之間，而螢光燈泡則有7%到15%，效率最高的LED燈泡則介于5%至15%。然而，研究顯示，使用這種轉(zhuǎn)換熱能為光線技術(shù)之后，白熾燈泡光效有可能高達(dá)40%。

　　第一組概念驗(yàn)證燈泡，并未達(dá)到團(tuán)隊(duì)宣稱的40%光效，只達(dá)到約6.6%。即使是實(shí)驗(yàn)初步結(jié)果，新白熾燈泡已達(dá)到了許多熒光燈，甚至是LED燈的效率了，比照傳統(tǒng)白熾燈泡，新實(shí)驗(yàn)燈泡光效已達(dá)原先光效3倍之高。

　　光線回收再利用 一顆只有可見光的燈泡

　　研究團(tuán)隊(duì)稱他們的手法為“光線回收再利用”，因?yàn)樗麄儗o用能量波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成有利用價(jià)值的可見光波長(zhǎng)。

　　研究團(tuán)隊(duì)的成功關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)出能夠?qū)V域光譜及角度有反應(yīng)的光學(xué)晶體。光學(xué)晶體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(dá)到正確厚度跟排序時(shí)，能非常有效調(diào)整光線跟材質(zhì)的互動(dòng)?！痹谘芯咳藛T的設(shè)計(jì)中，只有具利用價(jià)值可見光能穿透晶體，但是紅外線波長(zhǎng)碰到材質(zhì)時(shí)，會(huì)像遇到鏡子一樣，直接被反射回?zé)艚z。這些紅外線能量回到燈絲 (filament)，被轉(zhuǎn)換成可見光熱量。在只有可見光能穿透情況下，熱量只能在燈絲及外圍材質(zhì)之間來回反射，直到最后轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽鉃橹埂?/p>

　　未參與此研究的普林斯頓大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系的助理教授Alejandro Rodriguez表示：“研究結(jié)果令人印象深刻，這研究顯示傳統(tǒng)燈絲光效和能耗效率能夠達(dá)到與熒光光燈和LED燈泡不相上下的可能。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)顯現(xiàn)創(chuàng)新光學(xué)設(shè)計(jì)不但能夠解決老技術(shù)問題，還能用來研發(fā)出新產(chǎn)品。相信這項(xiàng)研究將為白熾燈泡光源帶來很大影響，甚至將引領(lǐng)白熾燈泡發(fā)射器研究，為未來量產(chǎn)商業(yè)化用途鋪路。”

　　這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍不只是燈泡而已，在其他各領(lǐng)域也深具潛力。Solja?i?也補(bǔ)充，這種能夠控制熱發(fā)散的能力非常重要。這也正是這個(gè)研究的貢獻(xiàn)所在。