Руските физици са създали прототип на лампа, подобна по принципи на работа на тръба за телевизионна картина, притежаваща характеристики на надеждност, издръжливост и светеща интензивност, които не са постигнати от никой друг в света. „Рецептата“за нейното сглобяване и първите резултати от проверката бяха представени в Journal of Vacuum Science & Technology.
Дълго време обикновените лампи с нажежаема жичка служеха като основен източник на светлина в къщи, чиито първи прототипи се появяват в края на 19 век благодарение на експериментите на Лодигин, Едисон и други светила на науката от онова време. Едва сравнително наскоро те започнаха да бъдат заменени от алтернативни компактни източници на осветление, включително LED и флуоресцентни излъчватели.
Въпреки ниската си консумация на енергия и относителната издръжливост, такива източници на осветление имат много недостатъци, започвайки от неестествен спектър на излъчване и завършвайки с факта, че тяхното производство или самите лампи съдържат живак и други токсични вещества. Всичко това принуждава учените и инженерите да търсят замяна на тях и да „изобретяват“съществуващите видове електрически крушки.
Например преди четири и три години физиците от Южна Корея и Съединените щати създадоха специални покрития и графенови нишки за конвенционална лампа с нажежаема жичка, които повишиха ефективността й стотици пъти и я направиха по-икономична от двата типа "енергоспестяващи" лампи.
Според пресслужбата на MIPT Озол и неговите колеги от Phystech и Физическия институт на Руската академия на науките са успели да направят нещо подобно, като подобриха радикално дизайна на така наречените катодолуминесцентни лампи.
Такива осветителни устройства съществуват повече от половин век, но те са получили изключително ограничено разпространение поради факта, че са забележимо по-големи по размер от своите „конкуренти“, включени са толкова бавно, колкото флуоресцентните лампи и са били около два пъти по-бавни от светодиодите по отношение на енергийната ефективност.
Тези недостатъци се дължат на факта, че катодните лампи работят на приблизително същия принцип като тръбата за картини на стари телевизори. Всъщност те са колба, покрита със специално фосфорно вещество. Той свети, когато е "бомбардиран" от електрони, които се излъчват от катода, отрицателно зареден електрод или "пистолет с електронно лъч".
В повечето такива устройства отрицателно заредените частици не започват да напускат катода веднага, а едва след като се загрее и достигне работната температура. Поради тази причина тръбите за телевизионни картинки и старите катодни лампи не се включват веднага, но след няколко секунди.
Промоционално видео:
Този проблем може да бъде решен с помощта на така наречените полево-емисионни катоди, електроди на специално устройство, способно да „стреля“електрони в студено състояние поради квантово тунелиране.
Такива „електронни пушки“по-рано са били използвани за създаване на вакуумни тръби за първите примитивни компютри, както и системи за подсветка на екрани с течни кристали. Въпреки усилията на учени и инженери, те не успяха да ги направят издръжливи, компактни и евтини, поради което отстъпиха място на транзисторите и светодиодите.
„Нашият автокатод е изграден на конвенционален въглерод. Той работи не само като химикал, но и като структура: научихме се как да създаваме структура от въглеродни влакна, която не се страхува от бомбардиране с йони, дава ток с високо ниво на емисии, технологично е напреднала и евтина за производство. Това е чисто нашето ноу-хау, няма такава технология никъде другаде по света”, каза Евгений Шешин, професор в MIPT.
Както отбелязва физикът, за това учените обработват върха на катода по такъв начин, че той става като вид четка или гребен, покрит с много микропростуди, частица от микрон с дебелина. Те създават свръхвисока сила на електрическото поле в близост до повърхността на катода, което избива електрони в околния вакуум.
В допълнение, руските изследователи са създали компактен източник на енергия за катодната лампа, което позволява тя да бъде „изцедена“до размера на конвенционална лампа с нажежаема жичка или нейния LED колега. Подобна лампа, както отбелязват учените, консумира само 5,6 вата енергия, произвеждайки приблизително същото количество светлина като 25 вата лампа с нажежаема жичка.
В това отношение той не е по-нисък нито от LED, нито от конвенционалните луминесцентни лампи, но в същото време неговата издръжливост и сияние не се влияят от околната температура, той има по-естествен спектър и може да работи повече от 10 хиляди часа.
В допълнение, тези лампи не съдържат вносни компоненти, не изискват внесени суровини за производството и по принцип могат да бъдат произведени във всяка домашна фабрика за електрически лампи. Учените се надяват, че тяхното изобретение ще помогне на Русия напълно да се откаже от използването на живак при производството на осветителни устройства.
