Hukkafotonit kierrätykseen

Hehkulamppu on esimerkki korkean lämpötilan termisestä emissiolähteestä. Sillä on pitkä historia valolähteenä vaikka sen hyötysuhde siinä suhteessa oli nykykäsityksen mukaan hävyttömän huono. Vain pieni murto-osa säteilystä oli hyödyksi: suurin osa siitä oli infrapunaa, joka on näkymätön ihmissilmälle ja menee valaistustarkoituksessa hukkaan.

Nyt ryhmä MIT tutkijoita esittää uutta tapaa kierrättää hehkulähteen emittoimaa infrapunavaloa samalla optimoiden hyödyllisten näkyvien aallonpituuksien emissiota.

Ajatus on vielä konseptiasteella ja tutkijoiden mukaan samaa lähestymistapaa voitaisiin käyttää myös parantamaan muiden kuumien lämpöemittereiden, kuten lämpöfotosähköisten laitteiden suorituskykyä.

Matalampien lämpötilojen termisillä emittereillä emissiota muuttava nanokuviointi on yleensä sen pinnalla. Mutta hehkulanka toimii niin korkeilla lämpötiloilla että tällainen nanorakenne menee pilalle.

Tutkijaryhmä ratkaisi ongelman ympäröimällä kuuman esineen erillisellä nanofotonisella rakenteella, joka päästää näkyvän valon läpi ja heijastaa infrapunavalon takaisin emitteriin.

Jotta tämä järjestelmä toimisi, tutkijoiden piti suunnitella uudelleen myös hehkulanka. Kiharainen volframilanka vaihdettiin litteään volframilevyyn, jolloin sen täysin tasomainen alue voi tehokkaasti absorboida valoa, joka heijastuu suodattimesta.

Tutkijoiden mukaan uuden lamppurakenteen tehokkuus lähestyy loisteputkia ja led-lamppuja ja teoreettinen malli ennustaa jopa runsaasti parantamisen varaa.

Lisäksi rakenteella voidaan tuottaa lähes ihanteellisen värien renderöinti eli värien toistokyky.

Menetelmää voitaisiin käyttää myös parantamaan lämpöaurinkosähköisten laitteiden suorituskykyä energian muuntamisessa.