فرصة ثانية للمصابيح المتوهجة؟

في مرحلة ما كان لدينا جميعا مصباح متوهج في منازلنا. تتميز هذه الأضواء بدفئها وذلك الجو العائلي الذي ميزها كثيرًا. يعود تاريخها إلى أكثر من 130 عامًا، حيث اخترعها توماس إديسون. وعلى الرغم من أنها في انخفاض حاليا بسبب عدم كفاءتها في استهلاك الطاقة، إلا أنها لا تزال تستخدم في بعض الأماكن. إلا أن هذا النوع من الإضاءة قد تراجع بعد ظهوره مصابيح لد.

لقد طور أحد العلماء أ لمبة متوهجة جديدة والتي يمكن أن تنافس كفاءتها مصابيح LED، مما يطرح سؤالاً أساسياً: هل سيتم نسيان المصابيح المتوهجة أم أننا أمام ثورة تكنولوجية؟ في هذه المقالة، سنقوم بتحليل حاضر ومستقبل المصابيح المتوهجة ونحلل عائدها المحتمل.

وداعا أيها المصباح المتوهج

لأكثر من قرن من الزمان، أضاءت المصابيح المتوهجة المنازل في جميع أنحاء العالم. على الرغم من شعبيتها وضوءها الدافئ، فإن استهلاك هذه المصابيح للطاقة غير متناسب مقارنة بالضوء الذي تولده. يتم تحويل 15% فقط من طاقتها إلى ضوء مرئي، بينما يتم إهدار الـ 85% المتبقية كحرارة.

مع ظهور مصابيح لد في السوق، تعرض مستقبل المصابيح المتوهجة للخطر بشكل خطير. مصابيح LED ليست أكثر كفاءة فحسب، بل إن تأثيرها البيئي أقل بكثير. تستهلك طاقة أقل بحوالي 80% ولها عمر أطول بكثير.

بالفعل مع إدخال المصابيح الكهربائية الموفرة للطاقة (المعروفة أيضًا باسم مصابيح الفلورسنت المدمجة)، بدأ استبدال المصابيح المتوهجة ببطء. ومع ذلك، فإن هذه المصابيح الموفرة للطاقة لم تحقق النجاح الهائل الذي حققته مصابيح LED. كانت استجابتهم البطيئة للتشغيل والوقت الذي يحتاجونه للوصول إلى الحد الأقصى من السطوع غير ملائمة للمواقف التي تكون فيها الحاجة إلى الضوء فقط لفترة قصيرة من الزمن.

تعتبر الحرارة الزائدة الناتجة عن المصابيح المتوهجة مشكلة أخرى واجهها الكثيرون. من منا لم يلمس المصباح المتوهج ويحرق أصابعه؟ لا يتم الشعور بهذه الحرارة عند اللمس فحسب، بل تساهم أيضًا في ارتفاع درجة حرارة البيئة. لحسن الحظ، مصابيح LED، مع تشغيلها في درجات حرارة أقل بكثير، قضت على هذه المشكلة.

فكرة جديدة للمصباح الكهربائي

على الرغم من أنه يبدو أن مصير المصابيح المتوهجة قد تم تحديده، إلا أن مجموعة من الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا اكتشفوا كيفية ذلك تحسين الكفاءة من هذه المصابيح، من خلال منحها فرصة جديدة في السوق. والمفتاح هو إعادة تصميم الخيوط والبنية المحيطة بها، مما يضمن فقدان قدر أقل من الطاقة في شكل حرارة.

في الأصل، كان المفهوم الكامن وراء المصباح الكهربائي المتوهج بسيطًا: يتم تسخين خيط التنغستن إلى 2.700 درجة مئوية، مما ينتج الضوء. ومع ذلك، فإن الكثير من الطاقة التي تستهلكها تُفقد على شكل أشعة تحت حمراء (حرارة).

اقترح معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إحاطة الخيوط بهياكل تلتقط الأشعة تحت الحمراء، ثم تعيد امتصاصها وتحولها مرة أخرى إلى ضوء مرئي. هذه العملية تسمى إعادة تدوير الضوءيعد بزيادة كفاءة استخدام الطاقة للمصباح المتوهج بشكل كبير. وتشير التقديرات إلى أن التحسينات يمكن أن تقودهم إلى تحويل ما يصل إلى 40% من الطاقة إلى ضوء مرئي، وهي قفزة ثورية بالنظر إلى أن المصابيح المتوهجة الحالية تحول فقط ما بين 2% و3% من الطاقة.

الآليات الحديثة والاختبارات اللازمة

المواد المستخدمة لإنشاء هذه الهياكل الجديدة التي تلتقط حرارة الأشعة تحت الحمراء متوفرة بكثرة على الأرض، مما يعني أن إنتاج هذه التكنولوجيا الجديدة يمكن أن يكون اقتصاديًا للغاية وقابلاً للتضخيم بسهولة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إنتاجه باستخدام التكنولوجيا التقليدية، مما يقلل التكاليف بشكل كبير.

في الواقع، تشير التقديرات إلى أن كفاءة المصابيح المتوهجة التقليدية تتراوح بين 2% و3%، في حين أن المصابيح الجديدة التي تم تطويرها في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يمكن أن تصل كفاءتها إلى 40%. لا يمثل هذا تحسنًا كبيرًا في أداء الطاقة فحسب، بل يمكن أن يتنافس بشكل مباشر مع مصابيح LED وغيرها من مصادر الإضاءة الموفرة للطاقة.

ومع ذلك، ليس كل شيء بهذه البساطة. أظهرت الاختبارات الأولية كفاءة تصل إلى 6,6% كحد أقصى في النماذج الأولية، وهو ما يمثل تقدمًا كبيرًا، حيث أنها تتفوق بالفعل في الأداء على العديد من مصابيح الفلورسنت المدمجة. وعلى الرغم من أنه لا يزال هناك مجال كبير للتحسين، إلا أن حقيقة تحقيق هذه الأرقام في المراحل المبكرة من الاختبار أمر واعد للغاية.

إعادة تدوير الضوء: تقدم رئيسي

الإجراء الذي يستخدمه علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يسمى إعادة تدوير الضوء. تتكون هذه العملية من التقاط موجات الضوء غير الضرورية وإعادة تدويرها لتحويلها إلى طاقة مفيدة. ومن خلال تطبيق هذه التقنية، يمكن للمصابيح المتوهجة أن تتنافس مع مصابيح LED من حيث الكفاءة.

إحدى النقاط الرئيسية في تطوير هذه التكنولوجيا هي إنشاء بلورة ضوئية. هذا الزجاج قادر على تصفية الأطوال الموجية غير المرغوب فيها من الضوء، مما يسمح فقط باستخدام تلك التي تنتج الضوء المرئي.

وبفضل هذا التقدم في تصنيع هذه البلورات، يمكن للمصابيح المتوهجة الجديدة أن تنافس ليس فقط من حيث الكفاءة، ولكن أيضًا من حيث التكلفة وسهولة الإنتاج مع مصابيح LED، الأمر الذي من شأنه أن يفتح إمكانيات جديدة للمستهلكين.

على الرغم من أن مصابيح LED ستظل حلاً فعالاً وضروريًا في تحول الطاقة العالمي، إلا أن هذه المصابيح المتوهجة الجديدة يمكن أن تجد مكانتها في السوق، مما يوفر خيارات أكبر للمستخدمين ويعزز المنافسة بين تقنيات الإضاءة المختلفة.

ومع التقدم المستقبلي، فلن يكون من غير المعقول أن نرى مصابيح متوهجة أكثر كفاءة في المتاجر، مع تركيز الاقتراح على الاستدامة وتوفير الطاقة.