РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Правда ли, что катодолюминесцентные лампы заменят светодиодные?

В 2019 году ученые из МФТИ объявили о желании запустить в промышленное производство лампы нового типа, которые могут составить конкуренцию светодиодам и стать безопасной альтернативой ртутным лампам.

Энергосберегающие, дешевые, устойчивые к нагреванию, экологически безопасные и практически вечные – катодолюминесцентные лампы, созданные физиками из МФТИ и ФИАН, кажется, всем хороши. На совершенствование конструкции ушло три десятилетия, сейчас уникальная технология производства катодов масштабируется, и уже в ближайшие годы «лампы Шешина» могут появиться на полках магазинов. Если российские производители вовремя оценят разработку, «лампы Шешина» могут прийти на смену светодиодам и заменить ультрафиолетовые ртутные лампы в медицинской технике. Спрос на энергоэффективные источники освещения в мире растет, и у России есть все шансы стать лидером рынка.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Максим Гарькуша
Максим Гарькуша
Выпускник факультета физической и квантовой электроники МФТИ // 
Сотрудник лаборатории вакуумной электроники // Ответственный за сборку прототипов катодолюминесцентных ламп

Матчасть

В «лампе Шешина» (по фамилии заместителя заведующего кафедрой вакуумной электроники МФТИ) свет дает люминофор, которым покрыта внутренняя сторона вакуумной колбы; свечение люминофора вызывает поток электронов с катода в цоколе.

Немного теории: чтобы превратить тело в источник электронов, нужно заставить электроны покинуть это тело. Сделать это можно, сообщив телу энергию – повысив температуру (термоэмиссия) или облучив материал (фотоэмиссия). В катодно-лучевых трубках старых телевизоров электронный поток возникал в результате термоэмиссии, поэтому экрану требовалось время на разогрев. Однако получить поток электронов можно без затрат энергии на нагрев катода; для этого нужно воспользоваться чудесами квантовой механики. 

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Электроны – объекты квантового мира и могут вести себя странно, к примеру перемещаться в пространстве без затрат энергии. Это явление называется туннельным эффектом и давно используется в полупроводниковых светодиодах. Правда, чтобы построить такой «туннель» для электронов, мощность поля должна быть очень большой.

Форма и функция

Уменьшить необходимую для туннелирования мощность поля можно, меняя геометрию материала. Катод «лампы Шешина» представляет собой набор углеродных волокон, усаженных тонкими (7 микрон) иголочками; такая форма позволяет получать поток электронов в слабом поле, для создания которого достаточно совсем небольшого напряжения. Поэтому катоднолюминесцентная лампа экономно расходует электроэнергию – так же, как сравнимые по яркости светодиоды. Нужную форму катоду придают по разработанной в МФТИ технологии. Она – главное ноу-хау, отличающее прототипы, собранные в МФТИ, от других подобных проектов.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Лампочка

Попытку сделать КЛЛ предприняла несколько лет назад частная американская компания; материалом катода в этом проекте служили углеродные нанотрубки, оказавшиеся не самым удачным решением из-за быстрого выгорания. Тонкие иголки из углеволокна не разрушаются в процессе работы и, по словам Шешина, будут работать «пока вам не надоест». Его слова подтверждают прототипы, которые хранятся в лаборатории вакуумной электроники; некоторые из них светят с конца восьмидесятых и не думают гаснуть.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Химия и жизнь

Диапазон КЛЛ зависит от состава люминофора; уже разработаны формулы, дающие цвет в разных частях видимого спектра (красном, синем, желтом, белом), в рентгене и ультрафиолете. Некоторые составы известны давно, другие изобретают заново: так, для получения УФ-лучей в МФТИ экспериментируют с люминофорами с содержанием лантана. Усовершенствовать технологию получения УФ-излучения особенно важно: сегодня главные источники жесткого ультрафиолета – это ртутные лампы, но в действие скоро вступит Минаматская конвенция, запрещающая производство и оборот бытовых приборов, содержащих ртуть. Россия подписала этот документ, поэтому со следующего года все ртутные УФ-светильники в стране окажутся вне закона. В катодолюминесцентных лампах ядовитой ртути нет, и утилизировать их можно с бытовыми отходами, поэтому они могут оказаться единственной безопасной альтернативой для медицины, промышленности и сельского хозяйства – отраслей, которые сегодня зависят от производителей ртутных светильников. 

Виктор Худяков
Виктор Худяков 07 Ноября 2021, 18:43
Всё это прекрасно, технический прогресс и всё такое, чипы и мипы, экологически насколько вредны эти производства( а тут без сарказма).... Так вот, на мой взгляд, первым должен быть вопрос, насколько этот свет, спектр, его равномерность будут безопасны для человеческого глаза и сравнимы с солнечным ,родным много(!) лет светом!? Потом стоимость и долговечность, ресурсоёмкость, соответственно, безопасность производства и утилизации. В первую очередь обеспечить полную сравнимость с солнечным светом по безопасности для глаз. Мерцающий спектр светодиодов(при всех их технологиях) и смещение спектра ртутных ламп здоровья при повседневном использовании не приносит.
Viktor Sorokin
Viktor Sorokin 06 Ноября 2021, 14:55
Ну это лампы освещения, а что касается лед светодиодов то вряд ли они могут конкурировать в чип электронике с ними. Так как миниатюрного размера по сравнению с диодами вряд ли их получиться сделать.
Sergei Gubanov
Sergei Gubanov 26 Апреля 2021, 18:43
Кстати поправка: не углеродные микро волокна, а графитовые усы(есть такой термин). Температура "выгорания" графитовых усов за 3000 гр цельсия Я занимался разработкой технологии получения и применения углеволокон и попутно интересовался графитовыми усами(большая удельная прочность и высочайший модуль упругости). Кстати толщина графитовых усов около толщины двух слоёв графита, а при такой толщине для эмиссии электронов высокое напряжение не нужно и питаться может прямо от сети(мерцание будет незаметно глазу из за инерции люминофора). Так что Бурнашев не прав! Прежде чем что то хаять,нужно хоть что то прочесть про угольные волокна или про графит.
Viktor Sorokin
Viktor Sorokin 06 Ноября 2021, 14:57
А какая разница углерод это и есть графит.
ПросТо Я
ПросТо Я 21 Апреля 2021, 14:26
какова стоимость?
Павел Покальнетов
Павел Покальнетов 13 Апреля 2021, 20:01
По поводу запрещения ртутных приборов. Медицинские приборы, не совсем бытового назначения, и приборы с содержанием ртути для медучреждений будут производиться и дальше.
v-s3
v-s3 11 Апреля 2021, 13:51
А потом очередной сговор производителей ламп и ресурс не более 10000 часов.
Юрий Белозерский
Юрий Белозерский 11 Февраля 2021, 06:20
Вопрос только в том, успеем ли мы раньше китайцев сделать наши лампочки ?!
Петр ggg
Петр ggg 29 Января 2020, 01:13
и у России есть все шансы стать лидером рынка Шансы то есть, НО с №8, Август 2019 никакого движения нет.И не будет. Будет КАК ВСЕГДА (В. Черномырдин)
Артем Шевченко
Артем Шевченко 23 Января 2020, 12:06
Поток электронов при взаимодействии с материей вызовет тормозное рентгеновской излучение, сами живите под такой лампочкой. Можно сразу рентгеновскую трубку включить дома вместо лампы чтобы долго не страдать. Идея такой лампы стара как мир, но из-за радиации отказались ее использовать
Kobzar
Kobzar 10 Июля 2021, 17:56
Для тормозного излучения в рентгеновском диапазоне нужно напряжение в десятки киловольт. Откуда такое напряжение в катоднолюминесцентной лампе?
Евгений Боярский
Евгений Боярский 16 Января 2020, 13:38
Народ, а хоть кто-то видел ртутную лампу которую можно ремонтировать, да ещё со сменным люминофорным чехлом? Это сомнительно. Ртутная лампа без подогрева с высоковольтным зажиганием (похожая конструкция лампа ИФК) способна прослужить сотню лет если не больше, заменил тонкий пластиковый чехол с впаянным люминофором и нет проблем - продолжаем пользоваться, но нас ЗАСТАВЛЯЮТ покупать недолговечные и ненадёжные лампы (и не только их), а это можно приравнять и к вымогательству и мошенничеству.
obscur
obscur 14 Января 2020, 17:51
У прототипов низкий световой поток - 250 Лм, примерно как 25 Вт лампа накаливания. Сколько таких надо натыкать в светильник, чтобы осветить комнату хотя бы метров 20? Холодный катод используется давно, но напр. из подсветки мониторов и телевизоров был вытеснен светодиодами.
Алекс Смирнов
Алекс Смирнов 11 Января 2020, 20:29
Хорошая разработка, но опоздала лет на 15. И потому не сможет заменить светодиодные лампы. Увы.
Цезарус
Цезарус 09 Января 2020, 10:45
Что-то очень сильно сомневаюсь, что 100 люмен на ватт будет подсилу таким лампочкам.
Pale
Pale 09 Января 2020, 07:14
О, ПМ форсит рыхлые статьи годичной давности... А если немного поискать в сети, внезапно выяснится, что лампы с холодным катодом (ЛХК) производятся уже не один год, многими производителями и за рубежом в том числе. Первые же упоминания о рабочих катодах, не требующих подогрева, и их перспективах в источниках света относятся ещё к 90-м годам. На дворе уже 2020-й - "ноу-хау", блин! Да, я понимаю, что команда Шеина только год назад могла сотворить нечто действительно отличное от существовавшего ранее (хотя, слова "светят с конца восьмидесятых" заставляют в этом сомневаться) - но в чём это отличие? О чём статья?
Сергей Мартынов
Сергей Мартынов 08 Января 2020, 23:07
пример тому лампочка в пожарном депо США,горит не выключаясь уже сотню лет!)
Гость Иванов
Гость Иванов 08 Января 2020, 20:32
Вечные?... Насмешили. Кто же согласиться делать свой товар ,,вечным,,?....
Михаил Заикин
Михаил Заикин 08 Января 2020, 14:15
Да даже простая лампа накаливания может гореть десятилетия если её изготовить качественно. А Ннедолговечность любой лампы искуственная. И даже  эти супернавороченные квантовые лампы  будут проивзодиться так чтобы долго не работали.
Sha
Sha 09 Января 2020, 09:38
Так и есть.
Николай Николаев
Николай Николаев 04 Сентября 2019, 00:52
Где-то читал, что лампочка Эдисона в его лаборатории светит не переставая до сих пор...
Вик Иванников
Вик Иванников 02 Сентября 2019, 19:28
с 80-х а почему не с 50-х .Сочинил бы легенду что ещё при Сталине первую сделали до сих пор работает.Тем более на фото именно светодиодная .Тема вообще не раскрыта.Набор баек из склепа.
Владислав Кузнецов
Владислав Кузнецов 02 Сентября 2019, 05:28
КЛОУНЫ с большой буквы
Влад Макаров
Влад Макаров 01 Сентября 2019, 22:26
Получим свет по яркости,  как линия на экране осциллографа, но не больше. Кроме того   люминофор выгорает. И далее,  любой люминофор дает только линейчатый спектр, а глаз привык к сплошному типа солнечный, свет от костра, свечи, лампы накаливания, так что проблемы цветопередачи останутся.
Pale
Pale 02 Сентября 2019, 14:19
Вообще-то, про "долговечность" ЕСТЬ слова и в моём комментарии, перечитайте. Не долговечнее светодиодов.
Дедушка Крок
Дедушка Крок 02 Сентября 2019, 06:24
null
Aqel
Aqel 02 Сентября 2019, 05:30
Бабло срубить - капитализм же!..
Pale
Pale 02 Сентября 2019, 14:37
Да, мощные светодиоды белого света используют люминофоры. В этом плане светодиоды не лучше, но и не хуже. Какое, к чёрту, "пока вам не надоест"? Насчёт охлаждения уже интереснее. В статье сказано, что - хвала ноу-хау! - катод не не требуется специально подогревать для эмиссии электронов. Но ни слова не сказано о том, будет ли он греться сам по себе, под действием протекающего по нему тока. А греться он наверняка будет. Вопрос, насколько сильно, и насколько этот нагрев будет угрожать его работоспособности. В статье об этом ни единого слова. Т.е., вполне возможно, этой лампе как и светодиодам с ростом мощности потребуется внушительный радиатор. Так я повторяю вопрос (не к вам персонально): чем эта лампа так хороша?
Станислав Качнов
Станислав Качнов 01 Сентября 2019, 21:54
В белых светодиодах тоже светится люминофор под действием синего или уф излучения самого светодиода и он тоже со временем выгорает. К тому же светодиоды очень требовательны к охлаждению.
Pale
Pale 01 Сентября 2019, 21:27
Мож, я, конечно, чего не понимаю... Но чем плохи светодиоды? Или - спрошу иначе - чем это вот изобретение лучше? В статье о преимуществах ни слова. А насколько я могу судить по прочитанному - их нет. Во-первых, эта лампа конструктивно предполагает колбу пониженного давления. Т.е., по сравнению со светодиодами они более габаритные и хрупкие. Непосредственно свет излучает люминофор - со временем он будет деградировать и "вечной" такая лампа один чёрт не будет. Если люминофор возбуждается потоком электронов, необходимо электрическое поле, чтобы направить этот поток - очевидно, постоянное, а не переменное. Т.е., просто подключить такую лампу к сети переменного тока не выйдет - нужен блок питания (может, более простой, чем светодиодных ламп, но всё равно нужен). А если речь сугубо об ультрафиолетовых светильниках, так УФ светодиоды давно существуют. Так в чём преимущество? Из-за чего такие восторги?
Прохор Иванов
Прохор Иванов 01 Сентября 2019, 21:26
Автор банальный дурачок.
awn-wgg
awn-wgg 01 Сентября 2019, 20:39
Что-то у автора с физикой плохо. Что такое 'мощность поля'? Когда это у кинескопа экран разогревался для появления изображения?
Александр Бурнашев
Александр Бурнашев 01 Сентября 2019, 20:05
Понятно что стиль подачи вызывает сомнения в работоспособности (у меня вызывает сомнения даже внешность изобретателя - но это очень субъективно).  Но изложенные принципы работы вполне реальны и подобные лампочки имеет право существовать. Осталось сделать одну маленькую вещь. Нет, не купить чудо-лампочку с целью проверить лохотрон или нет (хотя и это возможно, однако я сомневаюсь в быстрой возможности их покупки частным лицом), а провести расчеты. Для этого хватит листика бумаги с ручкой и калькулятора. Формула, показывающая зависимость тока автоэмиссии электронов в зависимости от напряженности поля известна. Напряжение работы ламп, по заявлению авторов  невысокое, потому возьмем 1000 вольт. Форма электрода(ов) у нас тоже известна -это волокно (т.е. тонкий и длинный циллиндр), напряженность поля можно вычислить. КПД люминофоров тоже можно найти. Ну и прикинуть -какие там должны быть токи в этой лампе при заданных параметрах. Реально ли оно вообще. Вот после этого можно о чем-то говорить.
Sha
Sha 09 Января 2020, 09:47
У меня ртутные около 18 лет служили. Недавно диоды поставил. Год пашут.
Дедушка Крок
Дедушка Крок 02 Сентября 2019, 06:31
null
Вольфрам Молибден
Вольфрам Молибден 01 Сентября 2019, 19:48
А производителям нужны вечные лампочки ? пример обычные лампочки накаливания после СССР  стали перегорать быстрее чем советские даже не смотря на применение диммера  а дешёвые светодиодные  лампочки перегорают так же как лампочки накаливания  у меня  вышла из строя даже  диммирумаемая светодиодная лампочка мощностью 10 ватт
Влад Макаров
Влад Макаров 01 Сентября 2019, 19:26
В радиолампах сначала были вольфрамовые катоды, но они давали малый ток, затем пошли оксидные катоды с большими токами, но их срок службы в среднем был 500 часов для заданных характеристик. А что будем сейчас иметь пока вопрос?
MaxusR
MaxusR 01 Сентября 2019, 17:52
Сперва радуют фразой "работает, пока вам не надоест", а затем огорчают фразой "утилизировать их можно с бытовыми отходами".
андрей ануфриев
андрей ануфриев 01 Сентября 2019, 16:57
не верю.
Aqel
Aqel 02 Сентября 2019, 05:33
Так он имбецил ЕГЭшный! :)
pedrotomos maldivskiy
pedrotomos maldivskiy 01 Сентября 2019, 16:42
Можешь себя поздравить с изобретением вечного двигателя. То бишь вечной лампочки. И если ты дятел доношенный, то должен понимать что  вечного ничего в нашем мире нет. И к тому же кому будет выгодно изготавливать ,,вечные,, лампочки или что либо иное? Наоборот современную технику делают так что бы она не работала больше определенного времени. Но тебе, жертве аборта, этого не понять.
Александр Костин
Александр Костин 01 Сентября 2019, 15:40
Дятел,если ты далёк от темы.. не читай вообще подобные сайты.Ты не только в механике,эл.механике,светотехнике,электронике.. ты вообще по жизни.. обыкновенный недоношенный дятел..едва освоивший престижную профессию говночерпия-ассенизатора.. так что не напрягай свою куриную репу с остатками в ней серой вонючей жижи..
pedrotomos maldivskiy
pedrotomos maldivskiy 01 Сентября 2019, 15:17
,,и практически вечные,, (с) дальше можно не читать. как же у нас привыкли к безнаказанному обману людей... Что пенсионная реформа, что лампочки... Везде надо россиянина нае....ать.
Загрузка статьи...