Rusští fyzici vytvořili prototyp lampy, která je v zásadě podobná trubici televizního obrazu, která má vlastnosti spolehlivosti, trvanlivosti a svítivosti, které nikdo jiný na světě nedosáhl. "Recept" pro jeho sestavení a první výsledky kontroly byly uvedeny v Journal of Vacuum Science & Technology.
Po dlouhou dobu sloužily obyčejné žárovky jako hlavní zdroj světla v domech, jejichž první prototypy se objevily na konci 19. století díky experimentům s Lodyginem, Edisonem a dalšími tehdejšími světelnými vědci. Teprve nedávno se začaly nahrazovat alternativními kompaktními světelnými zdroji, včetně LED a zářivek.
Navzdory nízké spotřebě energie a relativní životnosti mají takové světelné zdroje řadu nevýhod, počínaje nepřirozeným spektrem záření a končící skutečností, že jejich výroba nebo samotné lampy obsahují rtuť a jiné toxické látky. To vše nutí vědce a inženýry hledat náhradu za ně a „znovuobjevovat“stávající typy žárovek.
Například před čtyřmi a třemi lety vytvořili fyzici z Jižní Koreje a Spojených států speciální povlaky a grafenová vlákna pro konvenční žárovky, které stokrát zvýšily jeho účinnost a učinily jej ekonomičtějším než oba typy „úsporných“lamp.
Podle tiskové služby MIPT se Ozol a jeho kolegové z Phystechu a Fyzikálního ústavu Ruské akademie věd podařilo udělat něco podobného a radikálně zlepšit design takzvaných katodoluminiscenčních lamp.
Taková osvětlovací zařízení existují již více než půl století, ale dostaly extrémně omezenou distribuci kvůli skutečnosti, že byly znatelně větší velikosti než jejich „konkurenti“, zapínali se tak pomalu jako zářivky a byly asi dvakrát tak dlouhé než LED z hlediska energetické účinnosti.
Tyto nevýhody jsou způsobeny skutečností, že katodové lampy pracují na přibližně stejném principu jako obrazová trubice starých televizorů. Ve skutečnosti jsou to baňky potažené speciální fosforovou látkou. Svítí, když je „bombardován“elektrony, které jsou emitovány katodou, záporně nabitou elektrodou nebo „elektronovým paprskem“.
Ve většině takových zařízení záporně nabité částice nezačnou katodu okamžitě opouštět, ale teprve poté, co se zahřejí a dosáhne své provozní teploty. Z tohoto důvodu se televizní obrazovky a staré katodové žárovky nezapnou okamžitě, ale po několika sekundách.
Propagační video:
Tento problém lze vyřešit pomocí tzv. Katodových emisních katod, elektrod speciálního zařízení schopného „střílet“elektrony v chladném stavu díky kvantovému tunelování.
Takové „elektronové děla“byly dříve používány k vytváření vakuových zkumavek pro první primitivní počítače a také pro systémy podsvícení pro obrazovky z tekutých krystalů. Přes úsilí vědců a inženýrů je nedokázali vyrobit odolnými, kompaktními a levnými, a proto ustoupili tranzistorům a LED.
„Naše autokatoda je postavena na konvenčním uhlíku. Funguje to nejen jako chemikálie, ale také jako struktura: naučili jsme se vytvořit strukturu z uhlíkových vláken, která se nebojí bombardování ionty, dává vysoký emisní proud, je technologicky vyspělá a levná výroba. To je čistě naše know-how, žádná taková technologie nikde na světě neexistuje, “řekla Evgeny Sheshin, profesorka MIPT.
Jak fyzik poznamenává, vědci zpracovali špičku katody tak, že se stala jako druh kartáče nebo hřebenu a pokryla mnoha mikroprotriony zlomkem mikronu. Vytvářejí extrémně vysokou intenzitu elektrického pole poblíž povrchu katody, která vyrazuje elektrony do okolního vakua.
Kromě toho ruští vědci vytvořili kompaktní zdroj energie pro katodovou lampu, což jí umožňuje „stlačit“velikost konvenční žárovky nebo její protějšku LED. Podobná lampa, jak poznamenali vědci, spotřebuje pouze 5,6 W energie, produkující přibližně stejné množství světla jako 25 W žárovka.
V tomto ohledu to není horší než LED nebo konvenční zářivky, ale zároveň jeho trvanlivost a záře sama o sobě nejsou ovlivněny teplotou okolí, má přirozenější spektrum a může pracovat déle než 10 tisíc hodin.
Kromě toho tyto žárovky neobsahují dovážené komponenty, nevyžadují pro výrobu dovážené suroviny a v zásadě je lze je vyrábět v jakékoli domácí elektrické továrně na žárovky. Vědci doufají, že jejich vynález pomůže Rusku úplně opustit používání rtuti při výrobě osvětlovacích zařízení.