Energia

Lâmpadas incandescentes superam LEDs reciclando calor

Redação do Site Inovação Tecnológica -  13/01/2016

Como apenas a luz visível consegue sair da lâmpada, o calor fica saltando de volta para o filamento até que finalmente todo ele seja convertido em luz. [Imagem: Ognjen Ilic/MIT]

Luz quente

As agora banidas lâmpadas incandescentes podem estar dando a volta por cima.

Uma equipe das universidades MIT e Purdue, nos EUA, criou um dispositivo fotônico que conseguereciclar o calor emitido pelas lâmpadas incandescentes, transformando-o em luz visível, elevando dramaticamente a eficiência das lâmpadas.

As lâmpadas incandescentes emitem luz aquecendo um fio de tungstênio a temperaturas de cerca de 2.700 graus Celsius. Esse fio quente emite o que é conhecido como radiação de corpo negro, um amplo espectro de luz que fornece uma luz quente e agradável, com uma representação fiel de todas as cores - algo nunca alcançado pelas lâmpadas fluorescentes e pelos LEDs.

O problema é o calor desperdiçado, que significa energia jogada fora.

Reciclagem de luz

Ognjen Ilic e seus colegas criaram um dispositivo que captura o calor e o devolve para o filamento, aquecendo-o ainda mais para que ele emita mais luz visível. Eles chamam o processo de "reciclagem de luz", já que o calor nada mais é que radiação eletromagnética, ou luz, com um comprimento de onda conhecido como infravermelho.

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O processo funciona em duas fases. Na primeira é utilizado o filamento metálico tradicional das lâmpadas incandescentes, com todas as suas perdas.

Na segunda fase, as estruturas, que são um tipo de cristal fotônico, funcionam como um filtro, deixando passar os comprimentos de onda visíveis, que então saem da lâmpada.

Mas, para os comprimentos de onda infravermelhos, as estruturas funcionam como um espelho, explica Ilic. A radiação refletida então viaja de volta para o filamento, acrescentando mais calor, sendo em seguida convertida em mais luz. Como apenas a luz visível consegue sair da lâmpada, o calor fica saltando de volta para o filamento até que finalmente todo ele seja convertido em luz, e assim continuamente.

Os cristais fotônicos são feitos de elementos abundantes e de baixo custo, utilizando uma tecnologia convencional de deposição de material.

Eficiência luminosa

Comparação da qualidade da luz emitida por lâmpadas fluorescentes compactas (alto), LEDs (centro) e pelo novo protótipo de lâmpada incandescente com reciclagem de luz (embaixo). [Imagem: Ognjen Ilic et al. - 10.1038/nnano.2015.309]

Enquanto a eficiência luminosa geral de uma lâmpada incandescente pouco supera os 2%, o protótipo da nova lâmpada com reciclagem de calor chegou aos 6,6%, mas seu limite teórico é de 40% - para comparação, a eficiência luminosa de uma lâmpada fluorescente compacta varia entre 7 e 13%, e a dos LEDs varia entre 5 e 13%.

O dispositivo tem amplos usos potenciais, virtualmente em qualquer área onde seja necessário reaproveitar ou reciclar o calor dissipado por máquinas e equipamentos. Esse calor pode ser recapturado pelo cristal fotônico e direcionado, por exemplo, para iluminação ou para geração de eletricidade a partir do calor, por meio de células termofotovoltaicas.

Em 2008, outra equipe também usou técnicas fotônicas para criar uma lâmpada incandescente fria e 8 vezes mais eficiente. No ano seguinte, um processo de produção de filamento usando raios laser também soou promissor. Mas nenhuma das inovações conseguiu chegar ainda ao mercado.

Bibliografia:

Tailoring high-temperature radiation and the resurrection of the incandescent source
Ognjen Ilic, Peter Bermel, Gang Chen, John D. Joannopoulos, Ivan Celanovic, Marin Soljacic
Nature Nanotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2015.309