Что такое катодолюминесцентные лампы
Катодолюминесцентные лампы - это научная разработка российских ученых из МФТИ, которые абсолютно экологичны (не содержат ртути) и по некоторым параметрам превосходят как люминесцентные, так и светодиодные лампы. А если учесть, что с 2020 года, согласно Минаматской конвенции будут запрещены к производству и эксплуатации приборы с содержанием ртути, то это очень своевременная разработка. Так давайте познакомимся с этой новинкой от российских ученых поближе.
В основе работы такой лампы положен принцип излучения ультрафиолета, но при этом в данной конструкции не используются опасные пары ртути. А это означает, что со стороны экологии это абсолютно безопасный продукт, который можно утилизировать с обычным мусором.
Сотрудниками МФТИ проделана колоссальная работа, которая увенчалась успехом. И была создана и проверена в работе катодолюминесцентная лампа, действие которой основано на автоэлектронной эмиссии.
Примечание. Это поистине уникальная разработка, аналогов в мире просто не существует.
Если вы застали времена кинескопных телевизоров, то в принципе вы уже знакомы с принципиальной работой такой лампы:
Ведь там внутри расположена катодно-анодная пара, между которой формируется огромная разность потенциалов (достигающая десятка киловольт).
В результате воздействия мощного электрического поля электроны, которые испускаются катодом, бомбардируют анод, под поверхностью которого размещен слой люминофора. Процесс бомбардировки и заставляет люминофор светиться.
Лампа такой конструкции способна излучать свет буквально в любом спектре (начиная от ультрафиолета и заканчивая инфракрасным излучением). Но разработчики (на данном этапе испытания) уделяют особое внимание именно работе лампы в ультрафиолетовом диапазоне излучения.
Лампы (ультрафиолетовые, содержащие ртуть) еще очень активно используются в различных областях промышленности, например, для специальной обработки на станциях водоочистки и обработки.
Стоит отметить, что аналогичные лампы пытались производить в США, но они не стали востребованными из-за довольно высокой себестоимости и задержки при включении.
Но российским ученым удалось устранить эти проблемы, так как ими был применены так называемые автокатоды. Принцип их действия основан на явлении автоэлектронной эмиссии – испускании электронного потока холодным катодом под воздействием только лишь электрического поля используя туннельный эффект.
Сотрудники МФТИ создали автокатод из обычного углерода, но при этом придали такую конструкцию, которая легко выдерживает бомбардировку ионами, обеспечивает повышенный эмиссионный ток, еще и стоит буквально копейки.
Особая обработка формирует на острие автокатода огромное количество микроскопических выступов размерами в сотые доли микрона. На их остриях формируется сверхвысокая напряженность электрического пол. Именно такое поле и гарантирует надежное «выбивание» электронов в вакуумную камеру лампы.
Но мало только создать дешевый и эффективный автокатод. Для успешной конкуренции на рынке нужен еще компактный и дешевый источник питания.
И эту задачу удалось решить российским ученым. Они создали компактный источник питания, который практически не увеличивает габариты лампы.
Преимущества катодолюминесцентных ламп:
У катодолюминесцентных ламп (с автокатодом) есть следующие преимущества:
1. Спектр излучения благоприятен для зрения человека.
2. Существенная площадь поверхности светоизлучения и отличная равномерность засветки (если сравнивать с классическими светодиодами).
3. Инерционность минимальна и находится на уровне 0,5 миллисекунд. То есть лампочка готова к работе спустя такое короткое время.
4. Лампа успешно функционирует в температурном коридоре от -196 до +150 градусов по Цельсию.
5. Простота производства и широкая доступность материала.
6. Нет никаких проблем с утилизацией.
Таким образом созданная российскими учеными катодолюминесцентная лампа с автокатодом вполне способна полностью заменить опасные люминесцентные лампы и при этом быть гораздо более эффективной и долговечной в работе.