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¿Cómo revivir al incandescente?

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La iluminación incandescente podría volver al mercado gracias al desarrollo de un nuevo tipo de filtro que “recicla” los fotones infrarrojos y mejora la eficiencia de las lámparas, una innovación que también podría permitir a los paneles solares convertir el calor en electricidad de una forma más eficiente que la tecnología fotovoltaica convencional.

“La mayor desventaja de la iluminación incandescente ha sido su ineficiencia energética”, dijo Peter Bermel, profesor asistente de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Computación de la Universidad de Purdue. “La forma en que trabajan los incandescentes depende del calentamiento de un filamento a una cierta temperatura para emitir una amplia banda de luz, pero sólo uno de cada 20 fotones es en realidad visible para el ojo humano; los otros 19 fotones son esencialmente pérdidas en forma de calor “.

Ahora los investigadores han desarrollado una posible solución: un nuevo tipo de filtro para reciclar fotones desperdiciados, elaborado con finas capas de materiales tales como dióxido de silicio y dióxido de tantalio, cada uno con espesores menores a una centésima parte de un cabello humano. Este enfoque podría mejorar la eficiencia de la iluminación incandescente hasta 10 veces, por lo que podría ser más eficiente que la fluorescente compacta comercial y la iluminación LED, dijo el profesor Bermel, quien trabajó de la mano de investigadores en el Instituto de Tecnológico de Massachusetts para desarrollar el filtro.

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Los hallazgos del equipo se detallan en un artículo publicado el lunes 11 de enero de 2016 en la revista Nature Nanotechnology.

El filtro selectivo diseñado y construido por los investigadores permite el paso de fotones visibles, pero no los fotones infrarrojos, que se reflejan de nuevo hacia la fuente incandescente y son esencialmente reciclados.

“La verdad ese fue el truco de este desarrollo, porque es relativamente fácil construir algo que refleja todo o que transmite todo, pero lograr reflejar solo el infrarrojo y transmitir todo lo visible a la vez es más difícil”, dijo Bermel, que es el autor principal de una reciente solicitud de patente en Estados Unidos para el nuevo concepto de filtro.

Cuando el filtro refleja los fotones infrarrojos, son finalmente absorbidos por el filamento incandescente, causando que su temperatura se eleve. De acuerdo con el profesor Bermel “se puede enviar los fotones infrarrojos de nuevo a la fuente emisora ​​tantas veces como sea necesario hasta que son reabsorbidos. Cada fotón tiene cierta cantidad de energía asociada en forma de calor. El efecto neto cuando haces eso muchas veces es que se puede mantener una temperatura más alta y el brillo usando mucha menos energía eléctrica de la que sería necesaria en condiciones ordinarias.”

“Se necesita más investigación para medir el rendimiento y los costos de producción a largo plazo de estos dispositivos. Afortunadamente, los materiales básicos utilizados en nuestro experimento son a la vez abundantes y no tóxicos”, concluyó Bermel.

El MIT ha trabajado desde hace dos años en el desarrollo de celdas termofotovoltáicas, que si bien se encuentran aun como prototipos, podrían aprovechar este filtro de infrarrojos para utilizar el calor que se encuentra dentro de la fotocelda, además de la luz, para la producción de energía.

El artículo publicado en la revista Nature Nanotecnología fue escrito por el Dr. del MIT, Ognjen Ilic; Bermel; así como el jefe del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, Chen Gang; Carl Richard Soderberg, Profesor de Ingeniería de Potencia; John D. Joannopoulos; el profesor de Física, Francis Wright Davis ; Ivan Celanovic; y Marin Soljacic, profesor de Física.

 

Fuente: Iluminet

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