Fizicienii ruși au creat un prototip al unei lămpi, similar în principiu cu un tub de imagine TV, care posedă caracteristici de fiabilitate, durabilitate și intensitate luminoasă care nu au fost obținute de nimeni altcineva în lume. „Rețeta” pentru asamblarea sa și primele rezultate ale verificării au fost prezentate în Journal of Vacuum Science & Technology.
Multă vreme, lămpile incandescente obișnuite au servit ca principală sursă de lumină în case, ale căror primele prototipuri au apărut la sfârșitul secolului al XIX-lea datorită experimentelor lui Lodygin, Edison și a altor luminare ale științei din acea vreme. Doar relativ recent au început să fie înlocuite cu surse alternative de iluminare compacte, inclusiv LED-uri și emițătoare fluorescente.
În ciuda consumului redus de energie și a durabilității relative, astfel de surse de iluminare prezintă o mulțime de dezavantaje, începând cu un spectru de radiații nefiresc și terminând cu faptul că producția lor sau lămpile în sine conțin mercur și alte substanțe toxice. Toate acestea îi determină pe oamenii de știință și ingineri să caute un înlocuitor pentru ei și să „reinventeze” tipurile de becuri existente.
De exemplu, în urmă cu patru și trei ani, fizicienii din Coreea de Sud și Statele Unite au creat acoperiri speciale și filamente grafen pentru o lampă cu incandescență convențională, care și-a mărit eficiența de sute de ori și a făcut-o mai economică decât ambele tipuri de lămpi „cu economie de energie”.
Potrivit serviciului de presă MIPT, Ozol și colegii săi de la Phystech și Institutul de fizică al Academiei Ruse de Științe au reușit să facă ceva similar, îmbunătățind radical designul așa-numitelor lămpi catodoluminescente.
Astfel de dispozitive de iluminat există de mai bine de jumătate de secol, dar au primit o distribuție extrem de limitată datorită faptului că aveau dimensiuni vizibil mai mari decât „concurenții” lor, aprinși la fel de lent ca lămpile fluorescente și erau cam de două ori mai lente decât LED-urile. în ceea ce privește eficiența energetică.
Aceste dezavantaje se datorează faptului că lămpile catodice funcționează aproximativ pe același principiu ca tubul de imagine al televizoarelor vechi. De fapt, sunt un balon acoperit cu o substanță specială cu fosfor. Luminează când este „bombardat” de electroni, care sunt emiși de catod, electrod încărcat negativ sau „pistol cu fascicul de electroni”.
În majoritatea acestor dispozitive, particulele încărcate negativ nu încep să părăsească imediat catodul, ci doar după ce se încălzește și ajung la temperatura de funcționare. Din acest motiv, tuburile de imagine TV și vechile lămpi catodice nu se aprind imediat, ci după câteva secunde.
Video promotional:
Această problemă poate fi rezolvată folosind așa-numitele catode cu emisii de câmp, electrozi ai unui dispozitiv special capabil să „tragă” electroni în stare rece, datorită tunelării cuantice.
Astfel de "arme cu electroni" au fost folosite anterior pentru a crea tuburi de vid pentru primele computere primitive, precum și sisteme de iluminare de fundal pentru ecrane cu cristale lichide. În ciuda eforturilor oamenilor de știință și ale inginerilor, nu au reușit să le facă durabile, compacte și ieftine, motiv pentru care au dat loc tranzistoarelor și LED-urilor.
„Autocathode noastre sunt construite pe carbon convențional. Funcționează nu doar ca o substanță chimică, ci ca o structură: am învățat să creăm o structură din fibre de carbon care nu se teme de bombardarea cu ioni, dă un curent ridicat de emisie, este avansat tehnologic și ieftin de fabricat. Acesta este doar know-how-ul nostru, nu există nicio altă tehnologie în altă parte a lumii”, a declarat Evgeny Șheshin, profesor la MIPT.
După cum observă fizicianul, pentru aceasta, oamenii de știință prelucrau vârful catodului în așa fel încât să devină ca un fel de perie sau pieptene, acoperit cu multe microprotrusii cu o fracțiune dintr-o grosime de micron. Acestea creează o rezistență de câmp electric ultra-înaltă lângă suprafața catodului, care elimină electronii în vidul din jur.
În plus, cercetătorii ruși au creat o sursă compactă de alimentare pentru lampa catodică, permițând-o să fie „stoarsă” la dimensiunea unei lămpi incandescente convenționale sau a omologiei sale LED. O lampă similară, după cum au menționat oamenii de știință, consumă doar 5,6 wați de energie, producând aproximativ aceeași cantitate de lumină ca o lampă incandescentă de 25 de wați.
În acest sens, nu este inferior nici cu LED-uri, nici cu lămpi fluorescente convenționale, dar, în același timp, durabilitatea și strălucirea sa în sine nu sunt afectate de temperatura ambientală, are un spectru mai natural și poate funcționa mai mult de 10 mii de ore.
În plus, aceste lămpi nu conțin componente importate, nu necesită materii prime importate pentru producție și, în principiu, pot fi produse la orice fabrică de lămpi electrice interne. Oamenii de știință speră că invenția lor va ajuta Rusia să renunțe complet la utilizarea mercurului în producerea dispozitivelor de iluminat.
