Bóng đèn dây tóc hay còn gọi là bóng đèn sợi đốt có thể tái chế lại ánh sáng

Bạn sẽ không thể nào ngờ rằng loại bóng đèn dây tóc lỗi thời này sẽ quay trở lại và lợi hại hơn rất nhiều.

Các loại bóng đèn sợi đốt truyền thống đã mang đến những lợi ích to lớn cho nhân loại kể từ khi nó được phát minh vào thế kỷ 19. Sự phát triển của loại đèn này kéo dài trong suốt nhiều thập kỷ và mãi cho đến giai đoạn gần đây, chúng mới được thay thế bằng các loại đèn khác thân thiện với môi trường và có hiệu quả về mặt năng lượng hơn.

Bóng đèn dây tóc có thể tái chế lại ánh sáng - 1

Công nghệ mới giúp đèn sợi tóc hoạt động hiệu quả hơn bao giờ hết.

Tuy nhiên, bạn sẽ không thể nào ngờ rằng, xu hướng lỗi thời này có thể sẽ quay trở lại nhờ vào một loại bóng đèn sợi đốt thế hệ mới đang được phát triển bởi các nhà khoa học tại Mỹ. Loại đèn này có thể tái hấp thụ nhiệt lượng do chính bản thân chúng phát ra để tái tạo lại thành năng lượng điện năng. Nói một cách khác, chúng có khả năng “tái chế” lại ánh sáng.

Các nhà nghiên cứu cho rằng nếu phát triển đạt đến mức hoàn hảo thì loại bóng đèn dây tóc thế hệ mới này thậm chí có thể vượt mặt các loại đèn công nghệ cao hiện nay như bóng đèn compact huỳnh quang (CFL) và bóng đèn diode (LED) trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng.

Bóng đèn dây tóc hay còn gọi là đèn sợi đốt hoạt động bằng cách dùng năng lượng điện đốt nóng một sợi dây kim loại mảnh - thường được làm bằng vonfram - đến nhiệt độ cực nóng, khoảng 2.700 độ C. Sức nóng dữ dội này làm cho sợi dây kim loại phát ra ánh sáng trong tầm nhìn thấy được của mắt người.

Nhưng nó đồng thời cũng tạo ra thêm rất nhiều loại bức xạ không nhìn thấy được, chủ yếu là tia hồng ngoại. Điều này dẫn đến kết quả là có hơn 95% năng lượng điện đầu vào để vận hành bóng đèn sợi đốt đã hoàn toàn bị lãng phí. Phần lớn chúng đều bị chuyển hóa thành nhiệt lượng chứ không phải là ánh sáng.

Đây cũng là lý do vì sao các loại đèn tiết kiệm hiệu quả năng lượng hơn như đèn compact huỳnh quang CFL và đèn LED đã ngày càng thay thế dần loại đèn sợi đốt trên toàn thế giới.

Nhưng các nhà khoa học tại Học viện công nghệ Massachusetts đã làm một điều ngược lại với xu hướng khi cố gắng tìm cách khai thác và sử dụng lại phần năng lượng bị lãng phí trong bóng đèn dây tóc. Họ gọi công nghệ mới này là “bóng đèn tái chế ánh sáng". Quá trình hoạt động của loại đèn này sẽ trải qua 2 giai đoạn.

Ở giai đoạn đầu tiên, sợi kim loại cũng sẽ được làm nóng lên tương tự như những bóng đèn sợi đốt thông thường. Mấu chốt nằm ở giai đoạn thứ hai.

Các nhà nghiên cứu sẽ tạo ra một cấu trúc đặc biệt bao quanh sợi dây tóc.

Loại cấu trúc này được tạo thành từ một dạng tinh thể có khả năng hấp thụ các hạt lượng tử có trong ánh sáng. Chúng sẽ hút và bắn ngược các bức xạ nhiệt trở lại sợi dây tóc. Tại đây, bức xạ nhiệt sẽ hỗ trợ và tăng cường nhiệt độ của sợi dây tóc. Quá trình này cứ thế tiếp diễn liên tục và từ đó hiệu suất năng lượng của bóng đèn dây tóc đã được cải thiện đến mức kỉ lục vì có rất ít năng lượng bị thất thoát vô ích.

Thách thức đối với các nhà nghiên cứu là phải tìm ra một loại vật liệu có khả năng phản xạ ngược lại các tia bức xạ hồng ngoại trong khi vẫn cho phép ánh sáng nhìn thấy được đi xuyên qua.

Bên cạnh đó, góc phản chiếu của loại cấu trúc quang tử này cũng phải rất rộng để có thể tập trung các tia bức xạ trở lại vào sợi dây tóc của bóng đèn. Các loại bộ lọc quang tử thường được sử dụng hiện nay chỉ có thể hoạt động với một góc ánh sáng chiếu tới duy nhất.

Các nhà khoa học cần phải điều chỉnh tính chất của những loại bộ lọc này sao cho chúng có thể phản chiếu ở tất cả các hướng.

Công nghệ mới này có tên là “Hệ thống can thiệp quang lượng tử nano” (nanophotonic interference system). Thế hệ đầu tiên của loại bóng đèn dây tóc có sự hỗ trợ của công nghệ mới này đã cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng gấp ba lần (6,6%) khi so sánh với các loại bóng đèn truyền thống (2-3%).

Tất nhiên, mức hiệu suất này vẫn chưa thể so sánh với các loại bóng đèn công nghệ cao giúp tiết kiệm năng lượng hiện nay như đèn compact CFL (7-13%) hoặc đèn LED (5-13%).

Nhưng nhóm nghiên cứu tin rằng trong tương lai, công nghệ này sẽ tiếp tục được phát triển và cải tiến đến mức có thể đạt được hiệu quả cao đến 40%.

Nhưng trước khi đến được thời điểm đó, thì các loại bóng đèn tiết kiệm năng lượng như LED và đèn compact vẫn là những lựa chọn hàng đầu. Dù rằng, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự chớp nháy liên tục trong hoạt động của các loại bóng đèn này có thể gây ảnh hưởng xấu đến mắt và căng thẳng thần kinh.

Trong khi ánh sáng vàng dịu và liên tục của bóng đèn dây tóc lại có tác động tốt đối với sức khỏe hơn nhiều.

Điều này có nghĩa là một ngày nào đó, bạn sẽ lại nhìn thấy sự xuất hiện trở lại của bóng đèn dây tóc trên các kệ hàng siêu thị.

Theo: khám phá