Лампочка Шешина будет конкурировать со светодиодами

    Эту статью могут комментировать только участники сообщества.
    Вы можете вступить в сообщество одним кликом по кнопке справа.
    Николай Зуб перепечатал из forum.if4.ru
    4 оценок, 505 просмотров Обсудить (19)

    03-06-2019
    Сотрудники кафедры вакуумной электроники МФТИ совместно с учеными из ФИАН создали и испытали прототип катодолюминесцентной лампы общего освещения, основанной на явлении автоэлектронной эмиссии и обладающей не достигнутыми никем в мире характеристиками надежности, долговечности и силы света. Соответствующая работа опубликована в международном научном журнале Journal of Vacuum Science & Technology B.

    Революция лампочек
    «Революция лампочек». Дизайнер: @tsarcyanide, пресс-служба МФТИ.

    Ставшие уже привычными в быту светодиодные лампочки — не единственная экономичная альтернатива лампам накаливания: с 1980-х годов в мире изучают возможность применения для общего освещения так называемых катодолюминесцентных светильников. Их работа основана на том же принципе, что и кинескопы старых телевизоров: внутри вакуумной колбы находятся катод (отрицательный электрод) и анод (положительный электрод), между которыми создается значительная разность потенциалов (до десятка киловольт). Под действием электрического поля электроны, испускаемые катодом, бомбардируют поверхность анода, под которой нанесен слой люминофора, и заставляют последний светиться (Рисунок 1).

    Схема устройства лампочки
    Рисунок 1. Схема устройства лампочки: 1 — модуль катодного модулятора;
    2 — катод; 3 — модулятор; 4 — испускаемые электроны;
    5 — люминофор; 6 — анод (алюминиевое зеркало); 7 — вывод анода;
    8  — стеклянная вакуумная колба.

    Такая лампочка хороша тем, что может излучать свет практически в любой области спектра — от красной до ультрафиолетовой, — зависит только от люминофора. Но особенно актуальна сейчас возможность катодолюминесцентных ламп работать в ультрафиолетовой области спектра. Дело в том, что вот-вот вступит в действие международная Минаматская конвенция, запрещающая производство и оборот бытовых приборов, содержащих ртуть. Россия тоже поставила подпись под этим документом, и с будущего года люминесцентные лампы, излучающие в ультрафиолетовом спектре, а потому широко используемые у нас для освещения теплиц, окажутся вне закона. Катодолюминесцентные же осветительные приборы, излучающие тот же ультрафиолет, никакой ртути не содержат и вообще абсолютно экологичны как в эксплуатации, так и при утилизации.

    Михаил Данилкин из ФИАН уточняет:«Есть отрасли, из которых ртутные лампы будут вытесняться крайне медленно и неохотно - например, водоподготовка и водоочистка, дезинфекция воздуха. Но в медицине - это другое дело, поскольку проблема утилизации ртутных ламп отдельными медицинскими учреждениями до конца так и не решена, а требования по экологической безопасности всё ужесточаются. Так, катодолюминесцентные лампы можно использовать для обеззараживания операционных, для проведения процедур по облучению ультрафиолетом горла и миндалин, а также для отверждения пломб у стоматологов».

    Катодолюминесцентные лампочки пытались серийно производить и продавать в США. Но рынок не принял новинку — в основном из-за ее громоздких размеров и необходимости ждать после включения несколько секунд, пока катод достигнет рабочей температуры. (По той же причине старый кинескопный телевизор начинал показывать не сразу после включения, а после того, как прогреется).

    Впрочем, существуют и катоды, не требующие нагрева, — так называемые автокатоды. Их принцип действия основан на явлении автоэлектронной эмиссии — испускании электронов холодным катодом под действием одного лишь электрического поля, за счет туннельного эффекта. Но создать эффективный, долговечный и при этом технологичный автокатод, имеющий приемлемую для массового производства себестоимость, крайне сложно: ни в Японии, ни в США, где сейчас ведутся подобные работы, этого сделать до сих пор не удалось.

    А российским физикам — удалось.

    «Наш автокатод построен на основе обычного углерода, — рассказывает Евгений Шешин, руководитель работы, профессор МФТИ, заместитель заведующего кафедрой вакуумной электроники. — Но этот углерод работает не просто химикатом, а структурой: мы научились создавать из углеродных волокон такую конструкцию, которая не боится ионной бомбардировки, дает высокий эмиссионный ток, технологична и дешева в производстве. Это чисто наше ноу-хау, такой технологии нет больше нигде в мире».

    Специальная обработка углеродного материала позволяет формировать на острие катода множество микровыступов размером в доли микрона (Рисунок 2). Они создают вблизи поверхности катода сверхвысокую напряженность электрического поля, которая и выбивает электроны в окружающий вакуум.

    Модуль катодного модулятора
    Рисунок 2. Модуль катодного модулятора (а): стрелка указывает на
    излучающий катод. Увеличенное изображение излучающего
    катода, изготовленного из углеволокна (b). Фото предоставлено
    авторами исследования.

    Второе достижение ученых Физтеха — им удалось сконструировать компактный источник питания для автокатодной катодолюминесцентной лампочки, обеспечивающий необходимые для эффективной эмиссии электронов киловольты. Он целиком помещается по периметру колбы лампочки, почти не влияя на ее размеры (Рисунок 3).

    Лабораторные прототипы катодолюминесцентных лампочек
    Рисунок 3. Лабораторные прототипы катодолюминесцентных лампочек
    со встроенным блоком питания на стандартном цоколе E27 с
    рассеивателем (a) и без него (b). Cветовой поток каждой из них
    достигает 250 лм, что приблизительно соответствует
    25-ваттной лампочке накаливания. Потреблямая мощность — 5.5 Вт.
    Фото предоставлено авторами исследования.

    В опубликованной работе по результатам испытаний прототипа приводятся его технические характеристики. Эти данные свидетельствуют, что катодолюминесцентные лампочки при массовом производстве вполне способны на равных конкурировать с массовой светодиодной продукцией из Китая. Они помогут окончательно вытеснить и экологически опасные ртутные люминесцентные лампы, которые мы сейчас повсеместно используем в своих квартирах.

    «Наша лампочка не боится повышенных температур, в отличие от светодиода, — говорит Дмитрий Озол, соавтор работы, сотрудник кафедры вакуумной электроники МФТИ. — И может эксплуатироваться там, где светодиод быстро потеряет яркость, например, в спотовых потолочных светильниках, где не обеспечивается хорошее охлаждение».

    Лампы не содержат импортных комплектующих, не требуют при производстве импортного сырья и, в принципе, могут выпускаться на любом отечественном электроламповом заводе. 


    mipt.ru
    https://www.rlocman.ru/news/new.html?di=588697

    Комментировать

    осталось 1185 символов
    пользователи оставили 19 комментариев , вы можете свернуть их
    Александр Втюрин # написал комментарий 5 августа 2019, 13:45

    Две проблемы: КПД, по сравнению теми же светодиодами? И необходимость высоковольтного питания, соответственно, специфических сетей. А светодиоды на УФ диапазон уже есть, это не проблема.
    ссылка на russian.alibaba.comссылка на krasnoyarsk.tiu.ru

    Николай Зуб # ответил на комментарий Александр Втюрин 5 августа 2019, 20:49
    Выше фото.
    Лабораторные прототипы катодолюминесцентных лампочек
    со встроенным блоком питания на стандартном цоколе E27 с
    рассеивателем (a) и без него (b). Cветовой поток каждой из них
    достигает 250 лм, что приблизительно соответствует
    25-ваттной лампочке накаливания. Потребляемая мощность — 5.5 Вт.
    Фото предоставлено авторами исследования.
    Аркадий Хромов # ответил на комментарий Николай Зуб 6 августа 2019, 00:00
    Это ОЧЕНЬ мало.
    Обычная светодиодная лампочка мощностью 10 Вт создает световой поток почти в 4 раза больше - 780 люмен, что соответствует 100 Вт лампочки накаливания.
    Цена ее менее 100 рублей
    К тому же главный недостаток кинескопа - нить накаливания и нагреваемый катод.
    Современные светодиодные лампочки почти не греются
    Виктор Перепёлкин # ответил на комментарий Аркадий Хромов 8 августа 2019, 20:49
    Светодиоды портятся при повышенной температуре окружающей среды.
    Александр Втюрин # ответил на комментарий Николай Зуб 6 августа 2019, 12:30
    Собственно, то же самое хотел писать. Коммерческие светодиодные лампы дают от 70 лм/Вт (дешевые нонейм китайские) до 150-200 лм/Вт (фирменные сверхъяркие по технологии COB). То есть при 5 Вт потребления это 350-1000 люмен.
    Виктор Перепёлкин # ответил на комментарий Александр Втюрин 8 августа 2019, 21:00
    Высоковольтное питание - с помощью схем умножения - это элементарно - просто - в интеграле.
    Александр Втюрин # ответил на комментарий Виктор Перепёлкин 9 августа 2019, 06:06
    Это просто, но размеры большие -- чтобы пробоя избежать.
    Гайдпаркер Игорёк M # написал комментарий 5 августа 2019, 14:19

    Вот интересный материал: Юный техник 1977-08, страница 42
    ссылка на zhurnalko.net

    Гацкий Безя # ответил на комментарий Гайдпаркер Игорёк M 5 августа 2019, 17:38
    Я рыдаю от смеха. Поколение ЕГЭ изобретает велосипед!
    Леонид Андреич # написал комментарий 5 августа 2019, 16:22
    Бич любого вакуумного прибора - потеря вакуума со временем.
    И эти не свободны от этого недостатка.

    ..Скорее нужно подумать об использовании этих щеточных катодов из углеволокон, равно как и миниатюризации нарисованной здесь лампы для рентгеновских источников.
    Николай Зуб # ответил на комментарий Леонид Андреич 5 августа 2019, 20:50
    Недостатки есть.
    Виктор Перепёлкин # ответил на комментарий Леонид Андреич 8 августа 2019, 20:54
    Для получения рентгена потребуется ещё более высокая электрическая напряжённость , ускоряющая электроны.
    Армен Арутюнян # написал комментарий 5 августа 2019, 18:28
    Задолбали своим будет-шмудет! Я даже не спрашиваю ни к.п.д., ни себестоимость. Пусть они будут супер пупер!
    Но не пишите - будет. Про коммунизм тоже писали - будет. И хде он?
    Николай Зуб # ответил на комментарий Армен Арутюнян 5 августа 2019, 20:52
    Пессимизм понятен, но может не все так печально?
    Аркадий Хромов # ответил на комментарий Николай Зуб 6 августа 2019, 00:04
    Светодиодные лампочки постоянно дешевеют, их можно купить уже по 30-50 рублей.
    Вряд ли они смогут уложиться в такую цену с высоковольтным блоком
    Владимир Будяков # написал комментарий 5 августа 2019, 20:21
    А как с мягким рентгеновским излучением? Этим в той или иной степени страдали все кинескопы с анодным напряжением от 27 и выше кВ.
    . . # написал комментарий 12 августа 2019, 06:48
    Лампочки кроме света что-нибудь в электромагнитном спектре излучают ?

    Мне кажется изобретателям не надо сразу замахиваться на всё и вся, а выбрать нишу прменения, в которой их лампочки реально будут иметь шансы быть востребованными.
    Николай Зуб # ответил на комментарий . . 12 августа 2019, 22:46
    Именно.
    • Регистрация
    • Вход
    Ваш комментарий сохранен, но пока скрыт.
    Войдите или зарегистрируйтесь для того, чтобы Ваш комментарий стал видимым для всех.
    Код с картинки
    Я согласен
    Код с картинки
      Забыли пароль?
    ×

    Напоминание пароля

    Хотите зарегистрироваться?
    За сутки посетители оставили 776 записей в блогах и 6522 комментария.
    Зарегистрировалось 28 новых макспаркеров. Теперь нас 5025656.