Come funzionano le lampadine FIPEL

Le aziende amano sicuramente le loro luci fluorescenti per ufficio ; impiegati, non tanto. Queste luci possono essere più efficienti dal punto di vista energetico rispetto alle tradizionali luci a incandescenza, ma tendono a sfarfallare ed emettono una strana tinta gialla innaturale che alcuni lamentano è dura per gli occhi. Peggio ancora, spesso emettono un ronzio continuo, che può diventare così fastidioso e snervante che, a un certo punto, ti immagini come lo scienziato che è stato accidentalmente trasformato in un ibrido umano-insetto nel film horror del 1958 "The Fly".

Le persone sopportano le carenze visive e uditive delle luci fluorescenti da oltre 60 anni, da quando gli apparecchi che utilizzano la tecnologia hanno iniziato a diffondersi dopo la seconda guerra mondiale. Un articolo del 1947 sulla rivista Popular Mechanics, ad esempio, paragonava il loro suono a "un'ape in volo nella quiete di una camera da letto" e avvertiva i proprietari di case di installarli in luoghi come soffitte e scantinati, dove non avrebbero fatto sballottare i dormienti e girare a scatti [fonte: Brown ]. Mentre i tubi fluorescenti più recenti non ronzano tanto quanto i loro predecessori, fanno comunque abbastanza rumore da essere diabolici.

Ma c'è una nuova lampadina all'orizzonte, che dura più a lungo di una luce fluorescente ed è silenziosa; consuma meno energia di una lampadina a incandescenza e o anche di una luce fluorescente compatta (CFL); e non emette la luce bluastra del CFL o la lampadina a diodo a emissione di luce (LED). I ricercatori della Wake Forest University nella Carolina del Nord e del Trinity College in Irlanda hanno sviluppato un nuovo tipo di lampada basata sulla tecnologia elettroluminescente polimerica indotta dal campo , nota anche come FIPEL . Stanno già lavorando con un'azienda chiamata CeeLite per produrre luci FIPEL e sperano di averle sul mercato consumer entro la fine del 2013 [fonte: Neal , Spector ]

In questo articolo spiegheremo come funziona l'illuminazione FIPEL e perché molti lo vedono come un potenziale enorme progresso.

1. Perché le luci fluorescenti sono così fastidiose
2. Un nuovo tipo di lampadina
3. Perché le luci FIPEL possono essere il futuro

General Electric introdusse per la prima volta le lampade fluorescenti alla Fiera mondiale di New York del 1939. Furono subito un successo nelle industrie perché le lampade avevano una lunga durata e quindi costavano meno da installare e mantenere. Ma non erano così popolari tra la gente comune a causa di quel dannato ronzio di luce e della luce dura emessa dalle lampade [fonte: Adams ]. Da dove viene?

Le luci fluorescenti sono fondamentalmente tubi limati con una miscela di un gas inerte, come l'argon, e del mercurio. Quando la corrente elettrica viene pompata nel tubo, gli elettroni entrano in collisione con gli atomi di mercurio, eccitandoli e facendoli rilasciare luce ultravioletta [fonte: Adams ]. Il materiale chiamato fosforo , che riveste l'interno del tubo, converte la luce ultravioletta in luce visibile. Il problema è che se lasciata a se stessa, la corrente continuerebbe a salire nel tubo a livelli pericolosi, fino a far scattare l'interruttore di casa tua. Un dispositivo chiamato ballast impedisce che ciò accada, creando un campo magnetico che ostruisce il flusso di corrente quanto basta per tenerti al sicuro [fonte: Adams ].

In particolare nei vecchi apparecchi di illuminazione fluorescenti, il campo magnetico del reattore ha la tendenza a causare un effetto chiamato magnetostrizione . Ciò significa che il campo magnetico comprime effettivamente il nucleo del ballast, alterandone leggermente la forma. Ciò fa scricchiolare il tuo apparecchio fluorescente più e più volte, circa 120 volte al secondo [fonte: Adams ]. Probabilmente non potresti progettare una tecnologia quotidiana per essere più fastidiosa. Ecco perché ci voleva una tecnologia completamente nuova per aggirarlo.

Il lato positivo del ronzio

I trasduttori magnetostrittivi sono stati utilizzati dai sistemi sonar per far rimbalzare il suono dal fondo dell'oceano e rilevare gli U-Boot di Hitler durante la seconda guerra mondiale [fonte: Physics 24/7 ].

I ricercatori di Wake Forest e Trinity in realtà non hanno inventato la tecnologia FIPEL - il primo articolo su di essa sembra essere stato pubblicato da ricercatori austriaci nel 1992 - ma il loro dispositivo è il primo a trasformarlo in una valida fonte di luce [fonte: Dillow , Grem, et al ].

Invece del mercurio o dei filamenti delle lampadine a incandescenza vecchio stile , le luci FIPEL contengono più strati di polimeri - plastica - imbevuti di un composto di iridio e un piccolo numero di nanotubi di carbonio. Queste ultime sono strutture cilindriche, costruite in laboratori minuscoli quanto 1/10.000 del diametro di un capello umano! Rispetto ai materiali convenzionali, questi nanomateriali hanno molte nuove caratteristiche, come maggiore resistenza, reattività chimica e/o conduttività [fonte: Commissione europea ]. Quando la corrente elettrica scorre nel tubo FIPEL, lo stimola a produrre luce proprio come fa la corrente elettrica che passa attraverso il mercurio in un tubo fluorescente. Quell'energia viene filtrata attraverso i polimeri per creare luce [fonti: Dillow ,Settimanale dell'elettronica ].

Dal punto di vista energetico, la luce FIPEL è due volte più efficiente dal punto di vista energetico di una CFL, circa la stessa di un LED . Ma non ha sostanze chimiche caustiche come il CFL che contiene una piccola quantità di mercurio. E poiché è di plastica, FIPEL è facile da riciclare. La lampadina ha una durata compresa tra 25.000 e 50.000 ore, più o meno la stessa del LED. Il professore di fisica di Wake Forest David Carroll, che è l'inventore, ha detto di aver avuto una lampadina accesa nel suo laboratorio per un decennio [fonte: Neal , Spector ].

I ricercatori affermano che le luci FIPEL possono essere prodotte per produrre praticamente qualsiasi colore di luce visibile nello spettro solare. Come ha detto Carroll alla BBC, le luci FIPEL sono di gran lunga superiori alle CFL . "[CFL] hanno una sfumatura bluastra e dura", ha spiegato Carroll. "Non è davvero accomodante per l'occhio umano; le persone si lamentano del mal di testa e il motivo è che il contenuto spettrale di quella luce non corrisponde al Sole: il nostro dispositivo può corrispondere perfettamente allo spettro solare.

"Siamo più luminosi di una di queste lampadine a ricciolo e posso darti qualsiasi sfumatura per quella luce bianca che desideri", ha aggiunto Carroll [fonte: McGrath ].

Inoltre, poiché sono realizzate in plastica, le luci FIPEL possono essere modellate in un'ampia varietà di forme, dalle lampadine che si adattano alle vecchie prese progettate per lampadine a incandescenza a grandi lastre o pannelli che potrebbero adattarsi agli spazi sopra i pannelli del controsoffitto e dietro le pareti, in modo che una luce morbida e discreta possa essere diffusa uniformemente in tutta la stanza [fonte: Dillow ].

Per quanto riguarda i costi, un consulente di gestione di CeeLite ha affermato che le lampadine FIPEL prodotte dovrebbero costare meno dei LED ma un po' più delle CFL [fonte: Spector ].

Un critico si è chiesto se in realtà FIPEL fosse effettivamente una svolta, dal momento che i LED bianchi caldi sono già disponibili (senza la tinta bluastra) e le CFL hanno solo una minuscola quantità di mercurio, troppo poco per essere un pericolo ambientale [fonte: Holloway ]. Ma la maggior parte della reazione è stata positiva. Il sito Web Engadget, ad esempio, chiamava FIPEL la "super-lampadina" [fonte: Cooper ].

Nota dell'autore: come funzionano le lampadine FIPEL

La luce fluorescente ha molte strane associazioni per me. Da ragazzo, negli anni '60, trascorrevo molto tempo nel reparto animali del negozio di cinque e dieci di Woolworth, ad ammirare i colorati pesci tropicali e la varietà di tartarughe, camaleonti e altri minuscoli rettili che trascorrevano il loro tempo. brevi vite in minuscoli terrari di vetro, circondati da piante di plastica e immersi in una luce fluorescente inquietante e tremolante. Anni dopo, quando lavoravo in un angolo senza finestre dell'ufficio di un giornale, trascorrevo lunghi giorni e notti immersi nello stesso tipo di bagliore innaturale delle luci ronzanti e tremolanti del soffitto. Alla fine ho capito come si sentivano quei rettili.

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