3k
7 лет назад · 3 фото · 13059 просмотров · 107 комментариев
Лампочка Шешина будет конкурировать со светодиодами (3 фото)
Метки: #МФТИ #лампочки #прорыв #светодиоды #экономия
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.
1.
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.
2.
3.
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. Они создают вблизи поверхности катода сверхвысокую напряженность электрического поля, которая и выбивает электроны в окружающий вакуум.
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. Они создают вблизи поверхности катода сверхвысокую напряженность электрического поля, которая и выбивает электроны в окружающий вакуум.
4.
5.
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.
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.
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.
6.
7.
«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.
Лампы не содержат импортных комплектующих, не требуют при производстве импортного сырья и, в принципе, могут выпускаться на любом отечественном электроламповом заводе.
Метки: #МФТИ #лампочки #прорыв #светодиоды #экономия
Увы, Яндекс неумолим. Лампа Шешина купить в Москве. Дуля.
А на магнит эти лампочки реагировать будут ?
Освещение в морозильных камерах (-18-25), переваривают только лампочки Ильича. Диоды сдуваются через 2 недели. Из опыта эксплуатации.
Я не супротив, конечно, "им удалось" и "нет аналогов"...
Но тока опосля нано-носков, нано-танка, Совсем-засохшего-суперджета и совсем свежего "квантового" телефона с EBay... как то сцыкотно делается за светлое будущее этой лампочки :D
Если по делу - то срок эксплуатации кинескопов был невелик. И не только по вине катодов, но и по причине деградации люминофора под действием электронного потока. Этот эффект был и на наших кинескопах "среднего" качества и на импортных. И назывался "выгоранием" люминофора.
Так что о долгой жизни этой лампы можно забыть, даже если предположить, что катод просто волшебный.
Серная лампа рулит
https://ru.wikipedia.org/wiki/Серная_лампаhttps://ru.wikipedia.org/wiki/Серная_лампа
Российские ученые изобрели уникальный автокатод - но пытаются применить его там, где он никому в буй не упёрся.
В этом и проблема наших инноваций которым нет аналогов в мире, по тому что они там никому и накуй не нужны.
П.С. в посте нет цены, вангую что себестоимость подобных устройств будет раза в два выше тех же светодиодных, которые к слову уже давно со встроенными радиаторами которые позволяют им работать годы без проблем.
ну я бы так категоричен не был....скорее этот катод был разработан для МО...потом заказ МО отвалился и стали думать куда применить.
для военных систем автокатод вещь ценная....ионизирующее излучение уйдет и лампа снова заработает. а кремний сдохнет весь.
А кино этот микро-телевизор показывать будет?
Такая же чушь, как двигатель дуюнова и, не помню как звали того дебила, который при поддержке Лужкова хотел свой "уникальный" фильтр воды в каждый дом.
мне кажется, кто-то опять хочет заработать по русски )
Скоро во всех помещениях страны, висящие под потолком кинескопы
ультрафиолетовые светодиоды так же существуют. Это раз.
Второе- на такую лампочку нужна отклоняющая система и система развертки, иначе катод будет бомбить только одну точку анода. Электроны- они ведь ленивые- идут прямиком, а что бы уйти в сторону- нужно электрическое/манитное поле. Кто его будет генерировать?
китайцы, их много
Тут вы не правы. В кинескопе используют фокусировку луча, дабы он попадал в одну точку люминофора (еще и маску перед люминофором ставят), посему и нужна развертка луча. Если засвечивать весь люминофор экрана сразу то не нужен узкий луч, т.е. нет фокусировки и не нужна развертка. Просто электроны летят конусом и барабанят по всей площади люминофора.
Скорее всего подобные лампы конкуренцией светодиодам в квартирах не станут. Да и дешевле светодиодных не будут. А что касаемо освещения улиц (там ртутно-натриевые лампы стоят) теоретически могут заменить. Про медицину и водоочистку не скажу, но осветительных столбов в городах много - вполне могут "занять нишу".
фокусировка луча нужна для того, что бы луч попадал в конкретную точку люминофора, если бы Вы вспонмили черно белые ламповые телевизоры, то вспомнили бы и о том, что там нет маски, перед люминофором. Если не будет развертки- то получим точку в центре экрана, которая выжжет люминофор. С выжиганием можно бороться уменьшением анодного напряжения, но для полета "к краю" электрон что-то должно отклонить- или отклоняющая система, или отклоняющие пластины, или какие еще вихревые магнитные поля. Поскольку в лампочке не нужно что бы электрон попадал в конкретную точку, а нужно, что бы электроны просто отклонялись от прямой линии- сделать это будет проще, но электрон отклонить нужно, в любом случае
на улицах гораздо эффективнее будут индукционки. 100тыс часов, светоотдача выше чем у диодов. CRI>85%, не мерцают. работают от -40 до +60, а высокочастотное поле вокруг лампы на высоте 6-9 метров над землей - всем поровну. Их на выставках Интерсвет еще с 2013 года встречаю. Монстрический свет. В быту не очень, а как хайбэй - очень даже.
Повторяю еще раз. Фокусировка нужна для луча. Тут в лампе НЕТ фокусировки. Наоборот, анод выполнен в виде набора "иголок" электроны с которых летят в катод (скорее всего выгнутый, с равными расстояниями от анода до катода - а не как на рисунке плоский) по случайному закону и тем самым образуют конусный поток. По логике распределение электронов все равно будет плотнее в центре, чем по краям (распределение Гаусса) но тут выкручиваются изменением формы катода т.е. полусферический катод вогнут чуть сильнее в центре, за счет чего расстояние от анода до центра катода чуть больше, чем расстояние до краев. Бывает даже выгибают катод сложной формы типа той же "шляпы Гаусса". Но это уже технические нюансы. Смысл в том, что НЕ НАДО никаких фокусирующих элементов и, соответственно, отклоняющих. Просто анод и катод хитрой формы. Плюс еще катушка повышающего трансформатора для катодного напряжения и небольшая схема (в т.ч. выпрямитель) - похожая схема и в светодиодных лампах стоит так что, процесс отлажен. Но повышающий дроссель из тонкой медной проволоки цену, конечно, задерет...
повторяю- по Вашей логике толщина катода должна быть равна толщине анода. Только в этом случае анод будет засвечен полностью. Абсолютно пофигу- какой формы катод, как только электрон с него вылетит- он полетит по кратчайшему пути к аноду. Учите физику, а не читайте британских ученых. Распределение Гаусса здесь при чем? Вы просто знаете это словосочетение? Зачем повышать катодное напряжение? Что бы электрон не так быстро мчался к аноду? Так проще снизить анодное- в реализации проще, выше безопасность. Дроссель не может быть повышающим- повышающим может быть трансформатор. А дроссель может стоять с степ-ап преобразователе, но поверьте, он от дросселя из степ-даун преобразователя отличаться не будет ни чем. Прекращайте нести ересь, еще и плюсуете себя со второго своего аккаунта, непонятно зачем
экологи и грин пис запретят. Комаров и бабочек будет облучать))))
с чего бы? их вовсю применяют вместо ртутных и натриевых в тепличных хозяйствах, на складах и стадионах. там уничтожение комаров и бабочек - полезный бонус.)))
И уважаемый Логин, если вы что-то не понимаете, не пытайтесь "брать на голос", и уж тем более не позорьтесь инсинуациями. Впрочем, почитать про ваше недопонимающее но пафосное выступление было весело. На сим позвольте закруглить дискуссию.
Кому нужна лампа которая не перегорает? А как же запланированное старение?
Старые телеки из-за излучения хаяли, а новые лампы с таким же излучением стали панацеей...
250 Лм на цоколе Е27 это ниочем!
Минимум - 800-900!
Выкинули галогенки, затарились энергосберегайками.
Выкинули энергосберегайки, затарились светодиодами.
Теперь что, светодиоды на помойку?
Ну это мне не подходит))
У меня светодиодки в зале, регулируются обычным диммером от ламп накаливания! Минус в том, что совсем уж минимальную яркость поставить не получается, мерцать начинает, но где-то от 20-30% и выше - норм.
Да, для умных, что незя.. да и вообще у меня специальный диммер.
Поясняю, что диммер выпущен когда еще светодиодок не было в продаже, т.е древний очень. А лампы такие Philips FLED DIM B35-4.5w-827-E14 в перемешку с этими X-Flash XF-E14-CCD-6W.
Есть.
https://sovet-ingenera.com/elektrika/rozetk-vykl/dimmiruemye-svetodiodnye-lampy.htmlhttps://sovet-ingenera.com/elektrika/rozetk-vykl/dimmiruemye-svetodiodnye-lampy.html
Ну круг интереса очерчен в статье - медицина, сельское хозяйство. Ртутные давно пора прекратить использовать и эти лампы хорошая альтернатива.
Ну все карты им в руки. Только все нужно быстро делать в максимально короткий срок от разработки до массового производства, а то наши желтомазые друзья с АлиЭкспресс не дремлют!
Надеюсь данный проект не останется только на бумаге.
Круто просто читать такие новости о России!!!
В добрый путь! Очень надеюсь, что истинно российская технология получит развитие.
Вот же оно истинное импортозамещение
Запатентовали или как обычно наши лопухи придумывают, а конечный продукт и бабки иметь будут другие страны?
Продукт - это намного больше, чем само изобретение или макет. В России исторически не имеют делать продукты. Поэтому, скорее всего, будет как с радио, светодиодами и лазерами - российские учёные на государственные деньги изобрели, а страны, где умеют делать продукты, сделали эти продукты и получают большую часть прибыли.