Venäläiset fyysikot ovat luoneet lampun prototyypin, joka on periaatteessa samanlainen kuin TV-kuvaputki ja jolla on luotettavuuden, kestävyyden ja valovoiman ominaisuuksia, joita kukaan muu ei ole saavuttanut maailmassa. Kokoonpanon "resepti" ja tarkistuksen ensimmäiset tulokset esitettiin lehdessä Vacuum Science & Technology.
Kauan aikaa tavalliset hehkulamput toimivat pääasiallisena valonlähteenä taloissa, joiden ensimmäiset prototyypit ilmestyivät 1800-luvun lopulla Lodyginin, Edisonin ja muiden tuon ajan tiedevalojen kokeilujen ansiosta. Vasta suhteellisen äskettäin ne ovat alkaneet korvata vaihtoehtoisilla pienikokoisilla valaisinlähteillä, mukaan lukien LED- ja loisteputket.
Huolimatta alhaisesta energiankulutuksestaan ja suhteellisesta kestävyydestään, tällaisilla valaistuslähteillä on paljon haittoja, jotka alkavat epäluonnolliselta säteilyspektriltä ja päättyen siihen, että niiden tuotanto tai itse lamput sisältävät elohopeaa ja muita myrkyllisiä aineita. Kaikki tämä pakottaa tutkijat ja insinöörit etsimään korvausta heille ja "keksimään" olemassa olevia lampputyyppejä.
Esimerkiksi neljä ja kolme vuotta sitten fyysikot Etelä-Koreasta ja Yhdysvalloista loivat erityiset pinnoitteet ja grafeenifilamentit tavanomaiselle hehkulampulle, mikä lisäsi sen tehokkuutta satoja kertoja ja teki siitä taloudellisemman kuin molemmat tyypit "energiansäästölamput".
MIPT: n lehdistöpalvelun mukaan Ozol ja hänen kollegansa Phystechissä ja Venäjän tiedeakatemian fysiikan instituutissa onnistuivat tekemään jotain vastaavaa parantamalla radikaalisti niin kutsuttujen katodoluminesenssilamppujen suunnittelua.
Tällaisia valaistuslaitteita on ollut olemassa jo yli puoli vuosisataa, mutta niiden jakelu on ollut erittäin rajallista johtuen siitä, että ne olivat huomattavasti kooltaan suuremmat kuin "kilpailijansa", ne käynnistyivät yhtä hitaasti kuin loistelamput ja olivat noin kaksi kertaa hitaampia kuin LEDit energiatehokkuuden kannalta.
Nämä haitat johtuvat siitä, että katodilamput toimivat suunnilleen samalla periaatteella kuin vanhojen televisioiden kuvaputki. Itse asiassa ne ovat pullo, joka on päällystetty erityisellä fosforiaineella. Se hehkuu, kun sitä "pommittavat" elektronit, joita emittoi katodi, negatiivisesti varautunut elektrodi tai "elektronisäde".
Useimmissa tällaisissa laitteissa negatiivisesti varautuneet hiukkaset eivät ala katodia heti, vaan vasta sen jälkeen kun se lämpenee ja saavuttaa käyttölämpötilansa. Tästä syystä TV-kuvaputket ja vanhat katodilamput eivät syty heti, mutta muutaman sekunnin kuluttua.
Mainosvideo:
Tämä ongelma voidaan ratkaista käyttämällä ns. Kenttäemissiokatodeja, erityisen laitteen elektrodeja, jotka kykenevät "ampumaan" elektroneja kylmässä tilassa kvantitunneloinnin takia.
Tällaisia "elektronipistooleja" käytettiin aikaisemmin tyhjiöputkien luomiseen ensimmäisille primitiivisille tietokoneille, samoin kuin taustavalojärjestelmiin nestekidenäytöille. Tutkijoiden ja insinöörien ponnisteluista huolimatta he eivät onnistuneet tekemään niistä kestäviä, kompakteja ja halpoja, minkä vuoksi he antoivat tien transistoreille ja LEDille.
”Autokraatto on rakennettu perinteiselle hiilelle. Se ei toimi vain kemikaalina, vaan myös rakenteena: olemme oppineet luomaan hiilikuiduista rakenteen, joka ei pelkää ionipommitusta, antaa suuren päästövirran, on teknisesti edistynyt ja halpa valmistaa. Tämä on puhtaasti osaamistamme, muualla maailmassa ei ole sellaista tekniikkaa”, sanoi MIPT: n professori Evgeny Sheshin.
Kuten fyysikko huomautti, tutkijat tätä varten prosessoivat katodin kärjen siten, että siitä tuli kuin eräänlainen harja tai kampa, peitettynä monilla mikrotuloksilla, mikronin paksuinen osa. Ne luovat katodin pinnan lähellä erittäin korkean sähkökentän voimakkuuden, joka tiputtaa elektroneja ympäröivään tyhjiöön.
Lisäksi venäläiset tutkijat ovat luoneet pienikokoisen virtalähteen katodilampulle, jonka avulla se voidaan "puristaa" tavanomaisen hehkulampun tai sen LED-vastineen kokoon. Samanlainen lamppu, kuten tutkijat ovat todenneet, kuluttaa vain 5,6 wattia energiaa, tuottaen suunnilleen saman määrän valoa kuin 25 watin hehkulamppu.
Tässä suhteessa se ei ole huonompi kuin LED tai tavanomaiset loistelamput, mutta samalla ympäristön lämpötila ei vaikuta sen kestävyyteen ja hehkuvuuteen, sillä on luonnollisempi spektri ja se voi toimia yli 10 tuhatta tuntia.
Nämä valaisimet eivät myöskään sisällä tuontikomponentteja, eivät vaadi tuonnissa käytettäviä raaka-aineita tuotannossa ja periaatteessa niitä voidaan tuottaa missä tahansa kotimaisessa sähkölamppujen tehtaassa. Tutkijat toivovat, että heidän keksintönsä auttaa Venäjää luopumaan kokonaan elohopean käytöstä valaistuslaitteiden tuotannossa.
