重新思考白炽灯泡的问题
发布时间：2023-04-14 08:00:00 阅读数： 577
PRILD系统设计。(A) PRILD的设备组装。(B）PRILD的关键部件示意图，包括一个全向反射的陶瓷刚玉腔（CCC），一个由hBN白色发射器和CNT黑色发射器组成的Janus热发射器（JTE），以及一个可见透明的红外反射过滤器（VTIRF）窗口。(C) 实验测量的CCC的反射率。(D) 实验测量的hBN白色发射器的发射率。(E) 实验测量的CNT黑色发射器的发射率。(F) 理想的VTIRF窗口的预期光学特性：可见光范围内的高透射率和红外范围内的高反射率。还显示了3000K时的光照度函数（人眼灵敏度曲线）和黑体辐射强度的光谱。资料来源：《科学进展》（2023）。DOI: 10.1126/sciadv.adf3737
一个隶属于中国众多机构的材料科学家和工程师团队对白炽灯泡进行了一次新的审视，并发现了一种提高其效率的方法。在他们发表在《科学进展》杂志上的论文中，该小组描述了他们对测试灯泡所做的改变以及他们看到的改进程度。
在过去的几十年里，白炽灯泡因其低效率而受到抨击，以至于它在一些地方被禁止使用。人们和企业一直在用效率高得多的LED灯来取代它们。
不幸的是，这种转变是有代价的。LED灯不能提供与白炽灯相同程度的高保真显色性。因此，许多消费者一直在怀念过去可以使用老式灯泡的日子。在这项新的努力中，中国的团队可能已经找到了一个解决方案--他们没有扔掉白炽灯泡，而是使其更加高效。
标准的白炽灯泡是一个简单的模型。它是通过在一个玻璃灯泡内放置一根金属丝而制成的。通过对灯丝进行加热（使用电）来产生光。灯泡的作用是容纳一种惰性气体，防止氧化。这种灯泡也很容易大规模生产，而且价格低廉。不幸的是，它们的效率很低，而且寿命很短。在这项新的努力中，研究小组试图改进这两个方面，作为生产一种比LED更自然的照明的灯泡的手段。
为了使灯泡的寿命更长，研究小组使用了两层灯丝，一层使用碳纳米管制成，另一层由氮和硼组成的陶瓷材料制成。然后，为了使灯泡更有效，他们把灯丝放在一个陶瓷盒子里，而不是玻璃灯泡里，并给它一个由一种石英制成的窗口，允许回收光子。他们称这一结果为光子循环白炽灯照明设备，其能源效率几乎与LED灯泡相同，使用寿命更长，色彩保真度几乎与传统白炽灯相同。
参考资料
Heng Zhang et al, A photon-recycling incandescent lighting device, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adf3737
