Nowe życie żarówki?
Jakiś czas temu Unia Europejska podjęła decyzję o wycofaniu z produkcji „tradycyjnej” żarówki. Nie jestem taki pewien, czy produkcja „żarówek energooszczędnych” jest mniej szkodliwa dla środowiska oraz czy potencjalne zyski z ich zastosowania przeważą straty (w końcu trzeba wyprodukować luminofor, napełnić świetlówkę parami rtęci, wyprodukować elektronikę zasilającą świetlówkę…). Zwykła zaś żarówka to tylko bańka wypełniona argonem pod obniżonym ciśnieniem oraz wolframowa spiralka. Pomijając te wszystkie dywagacje – okazało się, że być może „klasyczna” żarówka wróci na rynek w nowej, „poprawionej” laserem wersji…
Ratunek dla tradycyjnej żarówki pojawił się w University of Rochester. Grupa badaczy odkryła, że „potraktowanie” włókna wolframu potężnym impulsem światła laserowego powoduje, że wytwarzają się w nim nanostruktury. Powodują one, że nie zużywając większej ilości energii tak spreparowana żarówka świecąca jak popularna „stuwatówka” pobiera tyle prądu, co żarówka 60W (można więc liczyć na zmniejszenie zużycia prądu o 40%). Kluczem do sukcesu okazało się uzyskanie bardzo krótkiego impulsu lasera, o potężnej energii, skierowanego w odpowiednie miejsce. Impuls trwa jedynie femtosekundę* (jedna biliardowa część sekundy). W tak krótkim impulsie, w miejscu o powierzchni ostrza igły wydziela się energia drzemiąca w całej sieci energetycznej USA. Daje to pojęcie jak krótki jest ten impuls i jak potężne jest to „uderzenie światła”.
Już w 2006 Chunlei Guo (kierownik badań) wraz ze swoim asystentem (Anatoliy Vorobyev) użyli podobnej technologi, by móc zmienić powierzchnię każdego metalu w głęboki, czarny kolor o niesamowitych właściwościach absorpcyjnych. Naukowcy wpadli na pomysł. Skoro tak spreparowany metal w tak niesamowity i wydajny sposób pochłania światło – to być może warto by odwrócić ten proces. Stworzyć powierzchnię, która efektywnie emitowała by światło.
Chunlei Guo: „Wiedzieliśmy, że teoretycznie to powinno działać, lecz mimo to byliśmy zaskoczeni gdy po włączeniu żarówki do prądu zobaczyliśmy o ile jaśniejszy jest punkt na włóknie, który zmieniliśmy laserem”.
Zwiększenie wydajności to nie wszystko. W trakcie badań okazało się również, iż można również zmieniać barwę światła. W 2008 roku udało się badaczom zmienić kolor niemal każdego metalu na niebieski, złoty czy też szary. Doświadczenia te dały im wiedzę w jaki sposób kształtować nanostruktury a przez to – wpływać na kolor światła. Wprawdzie jak na razie naukowcy nie potrafią stworzyć żarówki świecącej przykładowo na niebiesko, lecz są w stanie zmieniać widmo światła. Niemodyfikowany wolfram świeci żółtawo, zmodyfikowany może mieć w spektrum więcej koloru niebieskiego, co sprawia wrażenie bardziej białego światła. Ciekawe, czy za kilkadziesiąt lat przeczytamy na Wikipedii, że kolejnym ważnym etapem rozwoju żarówki było odkrycie ekipy badawczej z Rochester? Czas pokaże…
Źródło: University of Rochester
* Jedna femtosekunda – fs, to 1/1 000 000 000 000 000 s – jedna biliardowa sekundy. Dla uzmysłowienia, jak krótki jest to czas naukowcy z Rochester podali porównanie. Gdyby porównać femtosekundę do sekundy to tak, gdyby porównać jedną sekundę do 32 milionów lat!
Genialny wynalazek na pochybel bezsensownych dyrektyw.
Dziękuję użytkownikom serwisu wykop.pl za konstruktywną krytykę. Oczywiste błędy poprawiłem. Obiecuję „przekopać” się przez temat uwarunkowań prawnych – jak to faktycznie jest z tymi „zakazami” oraz – jak światło inne niż typowe żarowe wpływa na zdrowie. Z niektórymi komentarzami zgodzić się nie mogę. Przykładowo ten dotyczący lamp sodowych – owszem, to chyba najtańsze źródło światła. Problem polega na tym, że chyba nie chciał bym przy takim świetle czytać książki…
W przypadku uwag co do tego lub innych wpisów – proszę o komentarze. Komentarze typu „wykop ku*wa” mnie nie interesują ;).
A ile ten impuls przemiany zjada kilowatogodzin. Czy to się zwróci w czasie działania żarówki, czy żarówka w czasie pracy nie będzie tracić wydajności (rozkład nanostruktur). Czy nie lepiej zacząć sprzedawać żarówki 100W jako 99W by ominąć dyrektywy unii?
Dziobas
Zbyt piękne, żeby było prawdziwe, nie uwierzę, dopóki nie zobaczę tego cuda w sklepie. Ciekawi mnie, czy jest już technologia produkcji takich żarówek, czy to dopiero eksperymenty z punktami na włóknie.
Bardzo chętnie zapłaciłbym ekstra za żarówkę, która zużywa energię tak samo jak tradycyjne, ale daje bardziej zbliżone do bieli światło, przy którym na przykład można zrobić kolorowe zdjęcie bez sztucznych, programowych poprawek. A jak jeszcze będzie prąd oszczędzać? Bajka. Tylko – ile kosztowałoby wytworzenie takiej żarówki? Więcej / mniej niż świetlówki kompaktowej? Jak kwestia trwałości, lepiej niż przy tradycyjnych, czy gorzej? (Uprzedzając pytania, tak, używałem takich świetlówek. Ich światło dość dobrze oświetla plan zdjęcia – w znaczeniu odwzorowania barw, słabo jeśli chodzi o intensywność – słabiej od żarówek. Dodatkowo jest dość nieprzyjemne dla wzroku i wcale nie wygląda naturalnie „na żywo”.)
A propos trwałości żarówek tradycyjnych – wystarczy prosty wyłącznik typu soft-start (praktycznie nie zużywający energii) – żeby zwielokrotnić trwałość zwykłej żarówki. Widziałem schematy takich układów na różnych forach elektronicznych, tak więc nawet jeśli nowa żarówa byłaby mniej trwała, producenci modułów soft-start mieliby niezły ruch w interesie 🙂
W pełni zgadzam się z tym, co napisałeś. Pozwól, że na razie ogranicze się do odpowiedzi tylko na temat soft-startu. Są dostępne takie układy i trzeba je stosować wszędzie tam, gdzie jest to uzasadnione ekonomicznie. Najlepszym przykładem może być lampa halogenowa oświetlająca powiedzmy podjazd. „Przepala” się często. Powodem tego nie jest jej kiepska sprawność, czy trwałość, lecz częste udary prądowe. Przy włączaniu takiej lampy płyną przez nią przez ułamki sekundy ogromne prądy jak na cienkie wolframowe włókienko. Tutaj następują uszkodzenia mechaniczne. Budując swoją spawarkę zmajstrowałem do niej prosty soft-start, sprawuje się bardzo dobrze. Myślę, że podobny układ dobrze się sprawdzi przy zasilaniu „dużych halogenów”. W swoim czasie oczywiście podziele się tutaj projektem tego rozwiązania.
„moc porównywalna do całej sieci energetycznej USA” widzę że ktoś nie zdał fizyki w szkole, a bierze się za pisanie takich artykułów. Proponuję się dokształcić.
Może faktycznie nie byłem orłem z fizyki i nadal czasami zaglądam do pomocy naukowych, by nie wprowadzać zarówno siebie jak i czytelników w błąd (w przeciwieństwie do piewców teorii, jakoby perpetum mobile istniało). Moc to jakaś praca wykonywana w danej jednostce czasu. Opisywana sieć energetyczna USA może wykonać w danym czasie jakąś pracę – zasilać miliony klimatyzatorów, świateł ulicznych, fabryki itp. Praca ta jest rozłożona w jakimś stosunkowo długim czasie. Impuls o energii całej sieci energetycznej USA w ciągu femtosekundy wykonuje na powierzchni ostrza igły jakąs tam pracę. Co jest niejasnego? Mam zamieszczać we wpisach wzory, by każdy mógł zrozumieć? 🙂 Wydaje mi się, żę przekaz pozbawiony wnikania w fizykę, wzory itp jest bardziej „strawny” dla większości społeczeństwa… Jeśli zapis stylistycznie jest niepoprawny, masz pomysł jak go poprawić – by nie budził wątpliwości – pisz! Z pewnością nie potraktuje Twojej konstruktywnej krytyki jako spam.
Moja propozycja. Zamiast:
W tak krótkim impulsie w miejscu o powierzchni ostrza igły wydziela się moc porównywalna do całej sieci energetycznej USA.
Moc impulsu lasera jest porównywalna z łączna mocą elektrowni USA. można też dopisać …dostarczaną do sieci w dzień..
Raczej „w tak krótkim impulsie, w miejscu o powierzchni ostrza igły wydziela się” i tutaj nie moc, lecz energia i dalej – „drzemiąca w całej sieci energetycznej USA”. Tak będzie lepiej… Chyba zaraz poprawię…