?

Log in

No account? Create an account

masterok


Мастерок.жж.рф

Хочу все знать


Previous Entry Share Next Entry
Российская лампочка будет конкурировать со светодиодами
masterok

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.

Ставшие уже привычными в быту светодиодные лампочки — не единственная экономичная альтернатива лампам накаливания: с 1980-х 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 (рис. 1).


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 / ©Пресс-служба МФТИ

Такая лампочка хороша тем, что может излучать свет практически в любой области спектра — от красной до ультрафиолетовой — и 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 этой конвенцией, и с будущего года люминесцентные лампы, излучающие в ультрафиолетовом спектре и 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 все 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 (рис. 2). Они создают вблизи поверхности катода сверхвысокую напряженность электрического поля, которая и выбивает электроны в окружающий вакуум.


Рисунок 2. Модуль катодного модулятора (а): стрелка указывает на излучающий катод. Увеличенное изображение излучающего катода, изготовленного из углеволокна (b). / ©Пресс-служба МФТИ, 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 (рис. 3).


Рисунок 3. Лабораторные прототипы катодолюминесцентных лампочек с 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. / ©Пресс-служба МФТИ, фото предоставлено авторами исследования

В опубликованной работе по результатам испытаний прототипа приводятся его технические характеристики. Эти данные свидетельствуют, что катодолюминесцентная лампочка при массовом производстве вполне способна на равных конкурировать с массовой светодиодной продукцией из Китая.

Такие лампочки помогут окончательно вытеснить и экологически опасные ртутные люминесцентные лампы, которые мы сейчас повсеместно используем в своих квартирах. А ведь их нельзя даже выбрасывать на обычную свалку, их надо специально утилизировать чтобы не загрязнять ртутью окружающую среду.

«Такая 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.

Соответствующая работа опубликована в конце мая в международном научном журнале Journal of Vacuum Science & Technology B.

[источники]
Источники:
https://naked-science.ru/article/column/na-fiztehe-sozdali-konkurenta?fbclid=IwAR0PCgShHm-82Vd8Kmy_iMoVhnZgvF4OKMgYWq_2p_7FjNIgjbWQVLcfTlg&page=1

Это копия статьи, находящейся по адресу https://masterokblog.ru/?p=37411.
Subscribe to  masterok

Posts from This Journal by “Технологии” Tag


promo masterok январь 2, 2018 12:00 47
Buy for 300 tokens
Вот так выглядит 2017 год. А вот 2018 год показывает еще больший трафик, чем декабрь 2017: И вот один из дней - рекордсменов за всю историю журнала тоже уже в 2018 году: Красная цифра - это общее количество уникальных посетителей попавших в блог. В принципе эта цифра…

  • 1
этот углерод, ну ок

это бот, не ок

Непонятно зачем сложности с вакуумом и катодами когда можно напрямую подать переменный ток на люминофор.

Не будет светиться?

Когда пойдёт в массовое производство???

Заглядывайте периодически на алиэкспресс. Если и правда всё так замечательно, как тут нам пишут, то скоро появятся.

Интересна кривая эмиссии от температуры.

интересно, на сколько долговечность сравнима с диодами, ведь люминофор выгорает со временем


Диоды тоже покрыты люминофором.

>с будущего года люминесцентные лампы, излучающие в ультрафиолетовом спектре и потому широко используемые у нас для освещения теплиц, окажутся вне закона.

Ультрафиолет в теплицах не нужен. Люмлампы не используются. Натриевые там ставят. Хотя в них тоже есть ртуть. Где данные по световой отдаче новых ламп? Данные по цветопередаче? Статья почти бесполезна.

По ссылке в абстракте написано

The luminous flux of the bulb amounts to 250 lm (comparable to a 25 W incandescent bulb), and its luminous efficiency is 30–40 lm/W at the wall-plug power of 5.5 W.

За весь текста аж 30 бакинских просят, что как бы намекает.

Вот тебе и ржавая бензоколонка!

25 ватт в каждую квартиру! чтоб жить как при лучине - по новому.

И опять русские впереди!

причем давно :-) со времен СССР,




причем последнеи были и с люминофором, зеленым и синим, на пятачке под линзой.


Отдача не алё. У светодиодов почти вдвое выше на ватт. И раз лампа вакуумная, то она разбития боится в отличии от светодиодной. Взлетит но в узком сегменте рынка.

в мире одноразовых вещей лампу
обладающей не достигнутыми никем в мире характеристиками надежности, долговечности и силы света.
просто запретят

учитывая, что хваленые светодиоды часто горят быстрей обычных ламп, хотелось бы увидеть реальные продукты в реальных испытаниях. Мож эта лампочка также по факту окажется бесполезной дорогой игрушкой.

Светодиоды горят при неправильной эксплуатации (перегреве). Если брать СИД от Сунь Хуй Вчая, да, там может быть и криво разработанный теплоотвод, и криво при этом реализованный.

абсурдность изобретения зашкаливает. Ни малейших преимуществ по сравнению с светодиодами, сплошные недостатки. Если б я был бы руководителем, ни копейки бы не выделил на данную разработку.
Кстати, сами диоды в светодиодных источниках излучают исключительно в ультрафиолетовой части спектра.

Мне даже стрёмно было бы такие лампы дома ставить. Очень неэкологичная, если её разбить. А диодную попробуй разбей. Разработка интересная, но диоды интересней.

(Deleted comment)
Почитал я почитал и понял: я такие лампы для дома для семьи покупать не буду. И для подсветки растений фитолампы дают оптимальный для них красный и синий свет, а не УФ

  • 1