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绿色建筑新闻

白炽灯泡的死期?

研究人员对传统白炽灯进行了微调,使其效率大大提高

标准白炽灯泡是众所周知的耗能大户,但设计上的改变可以使它们比日光灯和led灯更高效。大学研究人员已经成功地利用这种新技术开发出一种“概念验证”灯泡。
图像信用:杰夫库拜纳/创意公众许可证/ Flickr

2016年1月14日更新

大学研究人员说,白炽灯泡作为能量的史诗般的能量的史诗般的能量,可以恢复促进其效率的设计。

在新闻稿中麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)表示,麻省理工学院和普渡大学(Purdue University)的研究人员合作开发了一种新的设计,该设计可能比荧光灯或led灯更有效。

这种新灯泡使用了金属灯丝,就像传统的灯泡一样。但与传统灯泡中辐射能逃逸不同,辐射能被反射回灯丝,在灯丝中被重新吸收,再以可见光的形式释放出来。麻省理工学院将这些围绕灯丝的“二级结构”描述为一种光子晶体,由丰富的材料组成,并使用传统的材料沉积技术制成。

在美国,传统的白炽灯泡在能效规定下逐步淘汰,因为它们消耗的能量的95%是浪费的,主要以热量的形式。即使一些消费者讨论了他们的成本或他们所生产的光的质量,荧光和LED也迅速采取良好的地方。

麻省理工学院说,照明源的一个特征是发光效率,是将人眼反应考虑的度量。常规白炽灯泡的发光效率在2%和3%之间,荧光含量在7%至15%之间,最多的商业LED在5%和20%之间。这些新灯泡具有高达40%的效率。

研究结果已在自然Nanotechology。(报告落后于支付墙。)

还在实验室里

尚未耗尽商店。由研究人员产生的第一个“概念验证”灯泡不会接近他们认为重新设计的灯泡的40%的效率。然而,测量的6.6%的发光效率仍然是传统白炽灯泡的三倍,并且与一些荧光和LED一样好。

在这一点上,团队“没有认真考虑”商业化。该团队表示,这项研究的目的是“了解如何(以及在多大程度上)通过光回收的概念来定制高温源的热发射,这在能量转换方面可能有很多潜在的应用。”

但研究非常有前景。该团队成功设计了适用于各种光波长和角度的水晶。可以组装堆叠层,使得所需的波长穿过灯泡,而红外波长被反射。

其中一名研究人员表示,该技术可能适用于许多其他产品。

“LED是伟大的事物,人们应该买它们,”其中一名研究人员MIT MarinSoljaäiä‡说。“但是理解这些基本属性”关于光,热量和物质的方式交互以及光线能量如何更有效地利用“对各种各样的东西非常重要。”

研究人员之一Oghjen Ilic博士,添加了一些信息从报告比较实验灯泡到标准白炽灯,一个紧凑型荧光灯(CFL)和LED灯。

典型的白炽灯产生约15瓦(LUM / W)的漏洞(LUM / W),相比是一个紧凑型荧光(CFL)40-140的40-100 LUM / W用于更换LED(最先进的LED芯片具有更高的评级)。实验灯泡产生了估计的45毫升/型。

就转化为光的电力百分比而言,白炽灯率约为5%,而CFL的15%〜20%相比,LED替换灯的20%至25%。概念验证灯泡效率约为16%,原则上可能会高得多。

16条评论

  1. 约翰•克拉克||#1

    真实的故事。
    我们已经在我们的联排别墅住了15年(新买的),所有的筒灯(白炽灯)、浴室、走廊(2)和两间卧室都和房子一样古老。

    更新。

  2. GBA编辑器
    马丁·霍洛拉||#2

    回应克里斯米
    克里斯,
    虽然你是GBA读者,但在这15年里,你从来没有诱惑,尝试CFL或LED?

  3. 约翰•克拉克||#3

    回应马丁
    我们已经使用了被替换的灯泡的CFL(桌子灯,车库灯),我们的厨房灯一直是荧光,这些荧光灯已被更换无数次。

    只有我们两个人,现实是,我们只是从不留下灯光,不要在房子的某些地区花费任何时间。这是3个BDRM住所。

    我一直想换掉主浴室镜子上方那排8个透明的白炽灯泡,只是因为它们会散发出所有的热量,但自从我们搬进来15年来,只换了2个,而且那位小女士说不。

    CFL的位置是占用者长时间需要光线的地区。

  4. 但为什么?||#4

    那些很棒的节能灯
    那些精彩的CFL,成本逐步成本,最后1 10次,他们被声称到持续的时间,并且作为一个美妙的环境效益,它们包括痕量的汞。任何一个有一半大脑的人都会知道灯泡经常破碎,但嘿,让我们用汞喷洒我们的家园......并且顺便说一下,加热季节不会浪费热效。所有这些和光仍然不如原始。谢谢你的奇妙进步。

  5. 专家成员
    达娜·迪斯特||#5

    可笑的数据,没有事实支持(对#4的回应)
    严重 - 我几乎没有阅读关于CFL的那种少数级别。

    指数高成本?展示你的数学!(请告诉我,什么是指数?显示公式。)

    生命周期是广告的10% ?让我们看看现场监控数据。

    节能灯的底线是存在一些“婴儿死亡率”问题,但一般来说,除非附近的电力质量特别差,或者经常开/关,否则那些持续一个月的节能灯都不会坏。

    汞暴露问题?

    老式壁式恒温器里的水银足够制造1000-5000节能灯的绕线。如果你很不幸弄碎了一个,暴露在人类清理的环境中,大约相当于吃了5个金枪鱼三明治,除非他们蠢到用舌头清理。

    在使用大量燃煤发电的地区,为产生同等数量的白炽灯所需的额外发电而向环境中排放的汞量,要比在使用末期将所有节能灯埋在垃圾填埋场的地区高出几个数量级。(在大多数州,荧光灯和其他日光灯的处理方式要比这温和得多,它们被从常规的垃圾流中分离出来,作为受汞污染的废物处理。)

    用电阻电加热(从白炽灯或其他)通常比任何替代品贵几倍,可能丙烷除外,在丙烷成本最高的市场。虽然不是“浪费”,但对预算并没有什么好处。从其他来源使用更便宜(通常更环保)的热传导热量是更好的选择。在制冷季节,白炽灯的空调负荷会使灯泡的运行成本增加约25%。换个角度来看,在夏天,白炽灯的空调耗电量相当于节能灯的耗电量。

    CFLs即将被淘汰,在市场上被led取代,但其成本(环境或财务)从未接近流行的媒体批评人士声称的那样。“当你从我冰冷的(如果烧伤)手上撬开我的白炽灯泡时,你就可以得到它们”这种观点已经过时了,但我想他们仍然存在。我个人认识一个人,他在几年前囤积了一谷仓的老式白炽灯,只是为了确保他的生活有保障——它们肯定在那里。

  6. 斯蒂芬希海||#6

    白炽灯
    当自由派环保主义者因白炽灯的逐步淘汰而受到指责时,我笑了。该法案在参众两院获得两党大力支持后,由布什总统签署成为法律。它主要是由灯泡制造商写的。
    有点像里根政府时期就有的奥巴马手机。

  7. 大卫·希克斯||#7

    复兴白炽灯
    就像许多通过麻省理工学院发布的技术一样,我不相信这一技术会被放在一个大盒子里。或任何其他商业企业。它是实验室的玩具,永远都是。

  8. 查理•沙利文||#8

    35年
    这是Duro-Test在1977-1980年开发的相同技术——他们的“热镜”灯,在生产版本中达到了30lm /W。不同的是,新的结果使用了更多的层来制作性能更高的反射器,并且使用了一个平面反射器而不是球面反射器,大概是为了使层的沉积更容易。

    有关热镜灯的更多信息:
    http://americanhistory.si.edu/collections/search/object/nmah_995209.
    http://www.osti.gov/scitech/biblio/5269770

    Duro-Test灯受到灯泡寿命的实际考虑因素,以及通过蒸发蒸发的钨的反射器的降解。这项新的工作将靠近灯的反射器定位,在那里它会降低更快。论文提到这可能是一个问题,但不会对灯寿命进行任何估计。从本质上讲,纸质的密切阅读表明,他们承认这只是对这座38岁战略的限制的理论审查,而不是突破或新的想法,他们并没有声称会评估什么可行考虑灯具寿命等限制。

    与此同时,通用电气(GE)、欧司朗(Osram),或许还有其他公司,也在使用这种方法制造灯具,配备更简单、成本更低的反射镜。通用电气称之为“卤素IR”或HIR;欧司朗称之为IRC (IR Coating)。通用电气从2000年就开始这么做了。结果在20-30 lm/W范围内。据推测,他们了解在过滤器的设计和层数的选择中涉及的成本与效率的权衡,并发现为了获得更高的效率,使用其他技术更划算——越来越多地使用led。

    这篇研究论文的首席研究员有利用麻省理工学院的新闻发布来制造声势的历史,这大大超过了他的工作的新奇性。《自然光子学》杂志的论文,以及博士后Ognjen Ilic发表的文章都承认,这既不是一个新的想法,也不是一个实用的光源。不幸的是,麻省理工学院和PI选择夸大它的真正意义。这尤其令人难过,因为我们正处在一个点上,廉价的led比节能灯更容易获得更高的效能,并迅速被消费者采用。这种炒作可能会减缓这种转变。希望它能很快被遗忘。

  9. 丹弗曼尔伦||#9

    LED
    我喜欢我的led灯,但有一定比例的灯似乎失灵了。

  10. 艾伦B.||#10

    这会理论上
    这将在理论上产生100lm/w,今天60W eq led产生60lm/ w。5年后,LED灯泡可能会超过100 lm/W (Cree在90CRI iirc有一个303 lm/W的原型),如果他们幸运的话,这仍将处于原型阶段。10年后,我们可能会有超过200lm/W的led,如果幸运的话,这些白炽灯可能会上市。
    我们今天实际上有200流明/瓦的led,但只有1瓦和5-15美元/芯片(一个灯泡需要芯片(通常多个),电子,散热器,扩散器等)。Cree XP-L, XHP50和XHP70是在大约过去的一年中发布的,用于现代手电筒,可从许多来源获得)
    这是一个好主意,但大约10-15年太晚了。此外,HIR HALOGE是一种既定的技术,从未捕获过,同样的概念,并且仍然可用于一些带有单长丝灯泡的汽车(它们不适用于双灯泡高/低光束大灯)。

  11. 蒂姆·C||#11

    克里族303 lm / W
    CREE在其303lm /W公告中没有包括CRI。在这种效率下,90 CRI将是相当令人难以置信的;在该CRI下,最大可实现的效率约为360 lm/W。

  12. 艾伦B.||#12

    @蒂姆
    你的正确,我不

    @蒂姆
    你的正确,我不知道我在哪里得到90cri形式
    http://www.cree.com/News-and-Events/Cree-News/Press-Releases/2014/March/300LPW-LED-barrier

    你是如何在90CRI下计算出360lm/w的理论最大值的?

  13. 蒂姆·C||#13.

    最大效率
    我自己没有计算,我只是在图表上看了一下:)

    它实际上并不是一种理论最大值 - 使用四个窄带发射器(例如LED而不是荧光体),具有红色,黄色,绿色和蓝色波长,这并不是一种理论最大的最大值 - 大约408 LM / W。但是,我从考虑到时,由于RYGB的200 LM / W甚至需要甚至需要黄色和绿色LED效率的重大突破。值得注意的是,CRI对窄带发射器设计不充分;这种方法“游戏”CRI在非平凡的程度上,表现明显比具有类似CRI RA和R9评级的当前典型灯泡。

    提供的360lm / w i用于截短的黑色体谱(其中通过截断极端蓝色和红色末端的可见光谱来降低CRI)。蓝色LED具有绿色+红磷光体转换并不完全遵循该频谱,但最终可实现的光谱效率无论如何都是相似的。

  14. 艾伦B.||#14

    有趣,你可以提供
    有趣的是,可以提供更多信息或链接到这些图表的一些来源,我很奇怪理论效率在80Cri上的情况下,因为大多数LED芯片在其数据表中有光谱图(无论如何都是很好的影响)。基本上,我很好奇,今天我们可以购买的80cri灯泡效率是多少,给出了10瓦的最多800个流明。

  15. 蒂姆·C||#15

    来源
    http://arxiv.org/pdf/1309.7039.pdf.是截短黑体的光谱效率的好源。

    http://apps1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/ssl/soer_250lmw_tampa2014.pdf是一个幻灯片,所以它可能不透明和令人困惑,但它有一个很好的概述,我们在哪里和不同的方法的限制是什么。(请注意,它在不同的部分在光谱效率和墙插效率之间切换)。

    如果您从90 CRI到80 CRI放松,您不能高于408 LM / W(可能415-420),rgyb。然而,更重要的是,它确实可以让你只需达到400-410 LM / W,只需RGB发射器(但不幸的是,与垃圾渲染的红色,不适合肤色)。通过蓝色LED +磷光体转换(有或没有额外的红色LED),我们可以做的最佳光谱效率更像是370 LM / W,因此这将是零售灯泡的相当公平的基准。

  16. 查理•沙利文||#16

    Sylvania colorcalculator.
    ALAN,壁塞到光学辐射的效率约为80升/瓦,80℃,80 CRI灯泡约为27%。

    如果您喜欢探索这些想法,Osram / Sylvania会使用其LED芯片为人们制造软件,从而计算CRI和不同光谱的功效。它非常棒,它是免费的。

    https://www.sylvania.com/en-us/tools-and-resources/pages/led-color-calculator.aspx.

    我刚刚解雇了它,看了标准的2700K,CRI = 82个谱。该光谱每瓦的辐射给出300流明。因此,如果从壁插头到光学辐射的转换效率为27%,则产生该光谱的灯泡将使每个瓦的电力为80个电力。这可能由驾驶员(电源)的80%效率和34%的LED本身效率组成。

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