Лого Сделано у нас
96

В Физтехе создали конкурента светодиодным лампочкам

  • Лабораторные прототипы катодолюминесцентных лампочек
  • Лабораторные прототипы катодолюминесцентных лампочек
  •  © mipt.ru

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.

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).

  •  © lh6.googleusercontent.com

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.

  •  © lh3.googleusercontent.com

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).

  •  © lh3.googleusercontent.com

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.

  • 3
    Evgenii Koptev Evgenii Koptev
    03.06.1913:01:33

    Главный вопрос — это цена этой лампы.

  • -1
    Вальтер Погосов Вальтер Погосов
    03.06.1913:45:53

    Не в физтехе, а на физтехе.

    • 0
      Нет аватара Иван Кутузов
      03.06.1914:31:19

      Вы не путаете факультет с институтом?

      • -1
        Вальтер Погосов Вальтер Погосов
        03.06.1915:46:37

        Нет. Это традиция физтеха так склонять родной вуз. Восходит к истокам, ведь физтех сначала был факультетом МГУ.

        • 1
          Сергей Ивженко Сергей Ивженко
          03.06.1917:27:09

          Похоже: не «на Украине», а «в Украине». И это чрезвычайно принципиально!

          • 2
            Нет аватара Vahmur-OK
            03.06.1920:34:44

            Похоже: не «на Украине», а «в Украине». И это чрезвычайно принципиально!

            Вот, что по этому поводу говорит мой знакомый филолог, языковед, паремиолог:

            «Со студентами говорили о нормативных ошибках в переводе. Есть такие ошибки, которые не имеют семантического характера, то есть не связаны с различием в значениях. Но, тем не менее, они нарушают норму. Например, по-русски принято говорить и писать „в Крыму“, но при этом „на Чукотке“. Использование в одном случае предлога „в“, а в другом — „на“ является языковой традицией, иначе говоря, узусом, который перешёл в норму. По смыслу и то, и другое — название полуострова. Такова норма. Не скажешь „в Чукотке“ или „на Крыму“. В связи с этим вспоминаю разговор с одним уважаемым мною знакомым, для которого литературный украинский язык по-настоящему родной. Он рассказал как-то, что ему поначалу сильно резало слух нетрадиционное употребление предлога „в“ с названием страны — „в Украине“. По его словам, этот предлог привезли на Украину представители диаспоры, прежде всего, канадской. Естественно, для них привычно было английское in Ukraine с предлогом in, это автоматически переводилось в виде кальки на украинский и русский языки. Причём очень активно. Традиция, видимо, не принималась во внимание (вспомним знаменитые строки Кобзаря с предлогом „на“: „Серед степу широкого На Вкраїні милій“). Потом вмешалась политика, на государственном уровне появилось желание умышленно сломать традицию, сделать нормативным предлог „в“. В результате за четверть века узус „в Украине“ перешёл на Украине в норму. Разумеется, только в украинском языке и в региональном варианте русского языка. В русском (точнее, великорусском) варианте русского языка норма остаётся прежней — „на Украине“, так же, как „на Руси“, „на Камчатке“ и пр. Предлог „в“ в данном случае нарушает традиционную норму русского языка, то есть является одним из видов нормативной ошибки.»

  • 5
    Clausson Clausson
    03.06.1913:52:59

    Если все так прекрасно — срочно в производство!

    • Комментарий скрыт по причине низкого рейтинга. показать
      • 5
        Виктор Гюго Виктор Гюго
        03.06.1917:17:00

        Вообще никак не связано. Но так-то полный цикл у нас у трёх предприятий:

        «Оптоган» г. Санкт-Петербург;

        ЗАО «Светлана-ЛЕД» г. Санкт-Петербург;

        ЗАО «Планета-СИД» г. Великий Новгород.

        Только в магазинах они практически не представлены, потому что производить «всё у себя» для завоевания рынка — мало. Так что мне лично кажется — лучше не откладывая начать выходить на рынок с новой продукцией, не оглядываясь на светодиоды. И с точки зрения государства (лучше рискнуть и в случае успеха создать рынок и занять его), и с точки зрения бизнеса (в смысле «подождать пока светодиодчики раскрутятся»?) это независимые вещи и продвигать их надо независимо.

        • -5
          Нет аватара Инженер2015
          03.06.1917:38:29

          «Оптоган» г. Санкт-Петербург;

          ЗАО «Светлана-ЛЕД» г. Санкт-Петербург;

          ЗАО «Планета-СИД» г. Великий Новгород.

          Оптоган не производит сами диоды

          Светалед вообще больше не существует

          Планета-СИД…судя по их странице в сети, действительно производят полный цыкл, хотя это только для промышленности

          я же давно искал российские ЛЕД лампы для домашнего пользования. как правила в РФ продают максимум «собранно в РФ»

          • 7
            DokDi DokDi
            03.06.1919:00:59

            А песать абязательна «как правила» вместо «как правило», «цыкл» вместо «цикл»?

            Про «продадут с ПОТРАХАМИ» я вообще молчу, это вам к Фрейду =)

            И — при такой грамотности (а ошибки я и не все счел),срочно и необходимо указывать стране и предприятиям, что им и как делать чтобы продавать не «собраННо», ага-ага… Умище-то какой — аж на грамотность не хватает =)

            Это не «инженер» пишет, а полуграмотный дикарь…

            • -3
              Нет аватара Инженер2015
              04.06.1912:54:00

              мне наверное тоже нужно пользоватся сайтами с проверкой орфографии, как вероятно делаете вы

              чтобы избегать вашего провокационного паноса в свой адрес

      • 0
        Павел П Павел П
        04.06.1903:46:56

        Зачем замахиватся на следующее поколение, если потом всё равно продадут всё с потрахами за бугор и потом оттуда покупать будем…

        Давайте я вам отвечу как я думаю? Люди, я уверен умные и талантливые, провели серьёзную работу и дали возможность производству выпускать продукт который наверняка будет востребован и конкурентен в мире, пусть и в узкой области применения. Воспользуется промышленность возможностью или нет от этих людей уже не зависит, но свою работу они сделали хорошо и то что будет дальше их заслуг не умаляет. Наверное как-то так.

  • 0
    kolop kolop
    03.06.1915:01:47

    Световой поток слабый. У меня светодиодная лампа 15Вт имеет 1400 Люм, так что тяжело будет конкурировать с Китаем. Главная ниша конечно замена люминесцентных ламп.

    • -6
      Константин Киселев Константин Киселев
      03.06.1918:36:28

      Вот передомной лежат 2 лампы:led-a60 Китайской фирмы iek иsba6010 фирмы Saffit которые имеют почти схожие тх: 1-15вт- 1300 Л 2-15вт1200Л.

      Чё лепим ДУРОЧКУ? Или ты один пуп земли, а остальные ЛОХи?

      • 0
        Нет аватара 9imi
        04.06.1904:47:45

        что вы хотели этим сказать?

  • 1
    Е.Юрий Е.Юрий
    03.06.1915:30:53

       Класс. Понемногу усовершенствуют, увеличат световой поток и будет хороший конкурент светодиодам.

    • 0
      Нет аватара hvt
      03.06.1919:13:53

      Не усовершенствуют, люминофор другой нужен, для увеличения светового потока.)))

  • 3
    Николай Белый Николай Белый
    03.06.1923:35:23

    Слышал об этой технологии еще лет 5 назад, так ничего и не поменялось и не поменяется: светодиоды проще, лучше и стоят сейчас очень дешево. Разве что как написано в статье замена ртутных ультрафиолетовых ламп.

    А вот что действительно могло бы выстрелить, так это создание электронных ламп с холодным катодом на данном эффекте. Ламповые усилители пользуются определенным спросом, а отсутствие накала заметно улучшило бы их характеристики, ну и никакой рекламы бы не потребовалось — единственная новинка в деле изготовления ламп за последние пол века однозначно привлекла бы внимание любителей со всего мира.

    А учитывая что в России до сих пор лампы выпускаться, есть и мощности для производства.

    • 1
      Strange Hunter Strange Hunter
      04.06.1907:17:12

      Спрос на ламповые усилители даже меньше, чем спрос на фотоплёнку которая для некоторых задач до сих пор имеет практическое применение. К тому же для покупателей ламповых усилителей важны не технические характеристики(по которым ламповая техника полное барахло), а причастность к секте «особо избранных», соблюдение ритуалов этой секты, отдельные упоротые радиолампы и другие радиодетали выпуска 40-х годов специально ищут — мол «они звук дают более душевный».

  • 0
    Сергей Пышненко
    04.06.1905:13:21

    Только мы привыкли к свету сто ваттной лампочки.

  • 0
    Нет аватара Лекс
    04.06.1911:39:04

    Боюсь через годик мы будем смотреть презентацию инновационной лампочки которая перевернет представление о свете от Илона Маска или одной из китайской компании. Если бы в Китае или США это изобрели, уже несколько заводов наводнили бы рынок подобной продукцией и стали бы лидером отрасли… а акции предприятия подскочили бы в 1000 раз. Я рад конечно что изобрели, но дальше то что? Дальше технология станет доступна другим, которые смогут это внедрить в массовое производство… к сожалению.

  • 0
    Нет аватара Свет
    04.06.1920:04:15

    Несомненными плюсами данных ламп являются:

    Высокая цветопередача, близко к солнечному свету и свету ламп накаливания.

    Низкое тепловыделение.

    Соответственно, при решении вопроса с увеличением светового потока, области применения данных ламп:

    Индустрия красоты — салоны красоты, показы мод, ювелирные салоны, магазины модной одежды и т. д.

    Фото ателье, мастерские художников, фотографов, полиграфия, картинные галереи, выставки. Профессиональная кино, видео или фото съемка. и т. д.

    Рынок сбыта есть — дерзайте!

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,