Construyendo una mejor bombilla

Las bombillas incandescentes ya están prohibidas en muchas naciones, pero los rumores sobre su muerte pueden, parafraseando a Mark Twain, ser muy exagerados. Una innovación del MIT podría darles una nueva oportunidad de vida.

Las bombillas, uno de los inventos más famosos de Thomas Edison, son una tecnología con más de 130 años. Funcionan calentando un cable delgado a alrededor de 2700 °C, lo que hace que emita radiación de cuerpo negro, un amplio espectro de luz que brinda una apariencia cálida y una representación fiel de todos los colores en una escena. Pero alrededor del 95 por ciento de la energía que se destina a estas bombillas se desperdicia, la mayor parte en forma de calor. La nueva investigación finalmente podría cambiar eso.

Esta historia fue parte de nuestra edición de marzo de 2016

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El profesor de física Marin Soljacic '96, PhD '00, el postdoctorado Ognjen Ilic, PhD '15, el jefe del departamento de ingeniería mecánica Gang Chen y otros tres publicaron su solución a principios de este año. La clave, dicen, es crear un proceso de dos etapas.

Primero, se calienta un filamento de metal convencional. Pero no se permite que el calor residual se disipe como radiación infrarroja, como de costumbre. En cambio, las estructuras secundarias que rodean el filamento capturan esta radiación y la reflejan de regreso al filamento para ser reabsorbida. Estas estructuras, una forma de cristal fotónico, están hechas de elementos abundantes en la tierra y se pueden fabricar utilizando tecnología de deposición de material convencional.

Las longitudes de onda de luz visibles deseadas atraviesan este material y salen de la bombilla, pero las longitudes de onda infrarrojas se reflejan como en un espejo. Luego viajan de regreso al filamento, agregando más calor que se convierte en más luz. Dado que solo sale la luz visible, el calor sigue rebotando hacia el filamento hasta que finalmente termina como luz.

Ese segundo paso mejora drásticamente la eficiencia con la que la electricidad se convierte en luz. Las medidas de eficiencia luminosa, que tienen en cuenta la respuesta del ojo humano, son del 2 al 3 por ciento para las bombillas incandescentes convencionales, entre el 7 y el 15 por ciento para las fluorescentes (incluidas las CFL) y entre el 5 y el 15 por ciento para la mayoría de las bombillas LED compactas. Los nuevos incandescentes de dos etapas podrían alcanzar eficiencias de hasta el 40 por ciento.

Las primeras unidades de prueba de concepto del equipo ya alcanzan una eficiencia luminosa de alrededor del 6,6 por ciento, un resultado que se acerca a la eficiencia de algunas de las lámparas fluorescentes compactas y LED compactas actuales y es una mejora triple con respecto a las lámparas incandescentes actuales.

Los investigadores se refieren a su enfoque como reciclaje de luz, dice Ilic, ya que su material en efecto pesca basura, las longitudes de onda de energía inútiles y no deseadas, de la papelera y la convierte en luz visible agradable y útil.

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