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Presentamos un emisor térmico monomodo de alta calidad (Q>100) para el infrarrojo medio que funciona con una alta eficiencia de utilización de la energía. El emisor consiste en una losa de cristal fotónico (PC) de tipo varilla que interactúa con múltiples pozos cuánticos (MQWs) de GaAs/AlGaAs, un marco de sustrato de GaAs que soporta la losa de PC, y los cables eléctricos del dispositivo para el calentamiento Joule. Con el fin de reducir las pérdidas térmicas innecesarias y realizar una emisión térmica de banda estrecha que tenga un pico de intensidad, bajo una potencia eléctrica de entrada determinada, diseñamos cuidadosamente la configuración de la losa de PC y el marco/alambres de soporte, que es un orden de magnitud mayor que la de un emisor de cuerpo negro de referencia debido al aumento eficiente de la temperatura del sistema.
M. U. Pralle, N. Moelders, M. P. McNeal, I. Puscasu, A. C. Greenwald, J. T. Daly, E. A. Johnson, I. El-Kady, T. George, D. S. Choi y R. “Biswas, “Narrow-band infrared emitters enhanced with photonic crystal”, Appl. Phys. Lett. 81(25), 4685-4687 (2002).

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La emisión térmica es un mecanismo ubicuo y fundamental por el que la radiación electromagnética es irradiada por todos los objetos a temperaturas distintas de cero. Tanto en el espacio como en el tiempo, se cree que este mecanismo es incoherente, lo que da lugar a una emisión de luz de banda ancha y omnidireccional hacia la región lejana, con una densidad espectral por la ley de Planck relativa a la temperatura del emisor. En las dos últimas décadas, la ingeniería del espectro, la direccionalidad, la polarización y la reacción temporal de la luz emitida térmicamente mediante materiales nanoestructurados ha experimentado un enorme progreso. Este análisis resume la física básica de la emisión térmica, identifica diferentes enfoques nanofotónicos para la ingeniería de la emisión térmica en el sector de gran alcance, y destaca una variedad de aplicaciones, incluyendo la recolección de energía, la iluminación y la refrigeración radiativa.
Fig. 1: Física de la emisión térmica.Fig. 2: Emisión térmica de sistemas nanofotónicos por banda estrecha y directiva.Fig. 3: Modulación dinámica de la emisión térmica.Fig. 4: Conversión de energía y potencia TE de iluminación. Fig. 5: Refrigeración radiativa.

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En este trabajo se describe un estudio numérico del efecto de las características de los emisores de calor sobre el estado de confort térmico local en una habitación. Se construye un modelo dinámico capaz de evaluar la distribución 3D de la temperatura media radiante en todo el volumen de una región térmica. Gracias al uso de la rutina MATLAB Contour Double Integral Formula (CDIF), el modelo realiza una evaluación rápida en términos de tiempo computacional de los factores de vista asociados a los puntos interiores de un espacio. La nueva herramienta se utilizó para obtener una comparación entre diferentes emisores de calor (es decir, suelo radiante en losa, techo radiante en losa, techo radiante ligero, radiador, pared vertical radiante y sistemas de todo aire) mediante una serie de simulaciones dinámicas anuales en términos de la distribución 3D de la temperatura de funcionamiento local en una habitación. El conocimiento de la distribución 3D de la temperatura de funcionamiento permite el análisis local de las condiciones de confort térmico interior desarrolladas durante el año en el local. Para cada configuración considerada, se determina la distribución local del Voto Medio Esperado (PMV) dentro de la habitación. Los resultados permiten medir cómo la reducción de la temperatura superficial global de los emisores, que se observa cuando se aumenta el aislamiento térmico de la envolvente, puede crear unas condiciones térmicas interiores más uniformes al reducir las variaciones entre los emisores de calor.

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La ingeniería nanofotónica de la interacción luz-materia a escala de sub-longitud de onda permite una radiación térmica radicalmente diferente a la de los emisores térmicos convencionales y presenta interesantes posibilidades para diferentes aplicaciones termofotónicas. Con nanocapas libres de litografía y dieléctricas/metálicas, proponemos una nueva forma de emisor térmico integrado y operado eléctricamente que explota los metamateriales en capas. Teórica y experimentalmente, demostramos que el principio propuesto puede establecer un gran bandgap fotónico en el sistema visible y permitir un pequeño desajuste de impedancia en las longitudes de onda infrarrojas, lo que da lugar a características ópticas con una emisividad significativamente mayor en las amplias longitudes de onda infrarrojas de 1,4-14 μm y una emisividad eficientemente suprimida en el área visible. Con una eficiencia de conversión electro-óptica superior al 30 por ciento, los dispositivos metamateriales alimentados eléctricamente son óptica y térmicamente estables a temperaturas de hasta ⁇ 800 K. Suponemos que los emisores térmicos de alta eficiencia propuestos allanarían el camino para múltiples aplicaciones termo-fotónicas a in

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