JVST: в МФТИ эксперты создали лампочку после изучения кинескопа телевизора
Российские исследователи разработали инновационный прототип лампы, функционирующей по принципу кинескопа телевизора. Данная разработка демонстрирует высокую надежность, долговечность и яркость свечения, что подтверждается публикациями в авторитетном научном журнале Journal of Vacuum Science & Technology, как сообщает РИА Новости.
Дмитрий Озол, эксперт Московского физико-технического института (МФТИ), отмечает, что ключевым преимуществом новой лампы является её способность выдерживать высокие температуры. Это делает её особенно перспективной для применения в условиях, где традиционные светодиодные источники света подвержены быстрому износу, например, в системах потолочного освещения при недостаточном теплоотводе.
Исторически лампы накаливания, изобретенные Лодыгиным и Эдисоном в конце XIX века, были заменены более современными источниками света, такими как светодиодные и люминесцентные лампы. Несмотря на их преимущества, они также имеют ряд недостатков, включая неестественный спектр излучения и наличие токсичных компонентов, таких как ртуть. В связи с этим продолжаются активные научные исследования, направленные на разработку альтернативных решений в области освещения.
Четыре года назад в Южной Корее и США была разработана технология нанесения графенового покрытия и использования графеновых нитей в конструкции ламп накаливания, что позволило значительно повысить их энергоэффективность. Аналогичные результаты были достигнуты российским коллективом ученых из МФТИ и Физического института РАН, которые радикально усовершенствовали катодолюминесцентные лампы (КЛ).
Катодолюминесцентные лампы основаны на принципе работы кинескопа старых телевизоров и представляют собой герметичные колбы, заполненные люминофором, который излучает свет под воздействием электронного пучка, генерируемого катодом. Однако для активации катодов требуется предварительный разогрев, что приводит к длительному времени выхода лампы на рабочий режим.
Для преодоления этого ограничения были разработаны автоэмиссионные катоды, способные испускать электроны при комнатной температуре. Ранее такие катоды использовались в электронных лампах первых компьютеров и системах подсветки ЖК-дисплеев. Однако создание экономически эффективных, долговечных и компактных автоэмиссионных катодов представляло собой сложную техническую задачу, в результате чего они были вытеснены транзисторами и светодиодами.
Евгений Шешин, профессор МФТИ, представил инновационный автокатод, изготовленный на основе углеродных волокон, обработанных для формирования микровыступов, напоминающих кисточку. Эти микровыступы создают высокую напряженность электрического поля, что способствует эффективному выбиванию электронов в вакуум.
Кроме того, российские ученые разработали компактный источник питания для катодолюминесцентных ламп, что позволило существенно уменьшить их габариты до уровня традиционных ламп накаливания или светодиодов. Новая лампа потребляет всего 5,6 Вт энергии, но при этом излучает световой поток, эквивалентный лампе накаливания мощностью 25 Вт.
Разработанная лампа не уступает светодиодным и люминесцентным источникам света по уровню яркости. Однако её эксплуатационные характеристики, такие как долговечность и стабильность свечения, не зависят от температурных колебаний окружающей среды. Более того, лампа обладает более естественным спектром излучения и способна функционировать в течение более 10 тысяч часов.
Дополнительным преимуществом является отсутствие импортных комплектующих, что позволяет производить лампу на любом отечественном предприятии. Эта разработка может способствовать снижению зависимости России от использования ртутьсодержащих материалов в производстве осветительных устройств.