A SEGUNDA OPORTUNIDADE DA LÁMPADA INCANDESCENTE

Esta é a primeira lámpada que recicla a radiación infravermella e luz visible / Ognjen Ilic

Condenadas á morte pola súa baixa eficiencia, as lámpadas incandescentes poderían ter unha segunda oportunidade. Investigadores estadounidenses conseguiron que a calor que emiten convértase en máis luz. Cos primeiros prototipos igualaron en rendemento a algunhas lámpadas LED, pero grazas á nanotecnoloxía están convencidos de que iluminarán máis e mellor que as luminarias actuais.

A das lámpadas é unha das tecnoloxías máis ineficientes que inventase o ser humano. Desde que Edison e Swan presentasen as súas respectivas lámpadas hai case 140 anos, os seus fundamentos cambiaron pouco: a corrente eléctrica pasa por un material que funde a moi alta temperatura (o wolframio ou tungsteno) rodeado por un gas inerte para que o filamento non se queime e todo encerrado nunha cápsula de vidro. O problema desta tecnoloxía é que consome demasiada enerxía para a pouca luz que dá. Só entre o 10% e o 15% da enerxía é convertida en luz visible, o resto transfórmase en calor, na súa maioría en forma de radiación infravermella, no rango non visible do espectro.

Aínda que esa ineficiencia é parte do seu encanto, xa que é responsable da calidez que dan as lámpadas incandescentes, tamén provocou que as distintas autoridades prohibisen a súa fabricación e venda e imposto unha axenda de retirada. En Europa, xa non se poden conseguir as máis ineficientes e só as halóxenas cun maior cociente de lumen por watt (lm/w) lograron unha moratoria ata 2018. En México, por exemplo, non se comercializa ningunha incandescente desde o ano pasado.
Durante décadas, moitos investigaron como aumentar o rendemento das lámpadas incandescentes. Unha das posibilidades máis evidentes era atopar a maneira de converter a radiación infravermella en luz visible. En 1977, houbo quen rexistrou unha patente dun sistema que reflectía os infravermellos de novo contra o filamento. Pero operar sobre un finísimo fío de tungsteno a uns 2.700º non era fácil entón nin agora.

Por iso, o que fixo un grupo de investigadores do Instituto Tecnolóxico de Massachusetts (MIT) foi manipular o ttungsteno antes de quentalo. Primeiro, esmagaron o filamento para deixalo case nunha estrutura bidimensional, plana. Buscaban así aumentar a superficie emisora. O segundo foi facerlle un bocadillo con 300 finísimas capas de catro materiais diferentes. Todos son óxidos (de silicio, de aluminio, tantalio ou titanio), todos son moi abundantes e os catro presentan, a escala nanométrica, a capacidade para reflectir parte do espectro da luz mentres deixan pasar o resto.

"O avance crave foi deseñar unha estrutura fotónica que transmite a luz visible e reflicte a luz infravermella nun amplo rango de ángulos", explican investigadores do MIT. Desta maneira, a corrente eléctrica pasa polo tungsteno ata que entra en incandescencia, de toda a radiación emitida, os materiais que rodean ao filamento devolven a infravermella de novo cara ao tungsteno, recalentándolo. Así, xera máis luz reciclando a enerxía térmica e con menor eléctrica.

No prototipo de lámpada que deseñaron, e por razóns de operatividade, usaron só 90 capas e unicamente con dúas dos materiais, o óxido de silicio e o óxido de aluminio. Aínda así triplicaron a eficiencia das lámpadas convencionais e igualaron ás das de baixo consumo e algúns dos LED que hai no mercado. Con todo, o seu modelo teórico prevé que poidan alcanzar un rendemento do 40%, superando mesmo ás tecnoloxías de iluminación LED máis avanzadas, segundo mostran na revista Nature Nanotechnology.

Pero tan importante como a eficiencia é a fidelidade á cor. A capacidade que ten unha fonte luminosa para reproducir fielmente as cores mídese co denominado índice de reprodución cromática (CRI, polas súas siglas en inglés). O máximo é 100 e correspóndese co das lámpadas incandescentes, o máis parecido ao Sol que pode haber durante a noite. Por comparar, as lámpadas de sodio non chegan a un CRI de 70 e só algunhas das novas fluorescentes logran un 85 e só os mellores LED alcanzan o 95. Ese é o CRI que conseguiu o prototipo de lámpada do MIT.

Aínda queda resolver algúns problemas, como apilar as 300 capas de nanomaterial, cubrir todos os ángulos nun obxecto esférico ou resolver o recalentamiento do fío de tungsteno, pero os investigadores cren que a súa idea podería resucitar á lámpada incandescente. Outra cousa é que a súa resurrección chegue demasiado tarde e as lámpadas LED, grafeno e quen sabe que novo material máis xa lle quitaran o seu sitio.

FONTE: Xornal El País/Ciencia