Физики МФТИ создали прототип нового вида ламп освещения, обладающих лучшими в мире характеристиками надежности, долговечности и силы света.
Привычные всем лампы накаливания очень неэкономичны: в видимый свет в них преобразуются всего несколько процентов потребляемой электроэнергии. Поэтому для освещения уже давно используются значительно более экономичные светодиодные и люминесцентные лампы. Однако первые «не любят» повышенную температуру, а вторые используют вредные пары ртути, которые порождают ультрафиолетовое излучение под действием электрического разряда.
Проблема в том, что Россия подписала международную Минаматскую конвенцию о ртути, направленную на защиту здоровья людей и окружающей среды от выбросов ртути и её соединений, которые могут приводить к отравлениям. С 2020 года конвенция запрещает производство ряда бытовых приборов, содержащих ртуть. Так что с будущего года люминесцентные лампы окажутся вне закона. Что же придёт им на смену?
С 1980-х годов во многих странах исследователи ведут работы по созданию так называемых катодолюминесцентных светильников. В них внутри вакуумной колбы находятся катод (отрицательный электрод) и анод (положительный электрод), между которыми создано значительное напряжение (до десятка тысяч Вольт). Под действием электрического поля электроны, испускаемые катодом, разгоняются и бомбардируют поверхность анода, под которой нанесен слой люминофора, испускающий при этом свет. В зависимости от люминофора такая лампа может излучать практически в любой области спектра — от красной до ультрафиолетовой. Особенно актуальна сейчас их способность давать ультрафиолетовое излучение. При этом, что важно, катодолюминесцентные осветительные приборы никакой ртути не содержат и абсолютно экологичны как в эксплуатации, так и при утилизации.
Как говорится, всё новое – это хорошо забытое старое. Таким же способом создавали поток электронов кинескопы старых телевизоров и электронные лампы (радиолампы). Однако в них катод испускал электроны при сильном нагреве. Когда же катодолюминесцентные лампочки с нагреваемым катодом попытались серийно производить в США, рынок не принял новинку, – основном из-за ее громоздких размеров и необходимости ждать после включения несколько секунд, пока катод достигнет рабочей температуры. По той же причине старый ламповый телевизор или радиоприёмник начинал работать не сразу после включения, а после того, как «прогреется».
В поисках решения проблемы физики изобрели катоды, не требующие нагрева, так называемые автокатоды. Их принцип действия основан на явлении автоэлектронной эмиссии — испускании электронов холодным катодом под действием электрического поля за счет туннельного эффекта. Вот только создать эффективный, долговечный и при этом технологичный автокатод, имеющий приемлемую для массового производства себестоимость, оказалось крайне сложно. Ни в Японии, ни в США, где сейчас ведутся подобные работы, этого сделать до сих пор не удалось, а российским физикам — удалось!
Исследователи из МФТИ и ФИАН создали и испытали прототип такой лампы, обладающей не достигнутыми никем в мире характеристиками надежности, долговечности и силы света. Об этом они рассказали в журнале Journal of Vacuum Science & Technology B
Как объяснил руководитель работы профессор МФТИ Евгений Шешин, разработанный автокатод построен на основе обычного углерода. Исследователи научились создавать из углеродных волокон такую конструкцию, которая не боится ионной бомбардировки, дает большой ток, технологична и дешева в производстве. Такой технологии нет больше нигде в мире. Специальная обработка позволяет формировать на острие катода множество микровыступов размером в доли микрона (тысячная доля миллиметра), создающих вблизи поверхности катода сверхвысокую напряженность электрического поля, которая и выбивает электроны в окружающий вакуум.
Второе достижение российских физиков заключается в том, что им удалось сконструировать компактный источник высокого напряжения, необходимого для работы лампы. Его удалось разместить по периметру колбы лампочки, почти не влияя на ее размеры.
Результаты испытаний свидетельствуют, что новая лампочка при массовом производстве вполне способна конкурировать с массовой светодиодной продукцией из Китая. Она не содержит импортных комплектующих и может выпускаться на любом отечественном электроламповом заводе. Она сможет окончательно вытеснить экологически опасные ртутные люминесцентные лампы, которые мы сейчас повсеместно используем в своих квартирах.
По материалам пресс релиза МФТИ
Автор: Алексей Понятов
Комментарии
Надёжность и долговечность естественно будут искусственно занижены.
Никому не нужны "вечные" вещи.
бесят современные люминисцентные лампы с ресурсом в 13000 часов, за 50+ рублей, 18-ватки в армстронги-потолки. Почти ни одна толком не доживает, выбивают эпра. Попробовал светодиоды - тоже полно брака.
Просто по человечески хочется лампу пусть за 100 но штоб лет 5 не менять
У меня 23 года горят лампы, рассчитанные на 230-240 вольт, горят немного красновато, зато не перегорают. Просто рассчитаны на большее напряжение. И фирма тут ни при чём. У холодной спирали низкое сопротивление, поэтому при включении идёт большой ток, который плавит спираль.
OSRAM 36W служит у меня в коридоре по 4 года - горит непрерывно.
Люминесцентные лампы не любят включений. Каждое включение - минус 3 часа работы.
Светодиодные лампы работают в пограничном режиме, за которым перегрев.
Если хотите, чтобы лампы служили долго, или покупайте задорого с большим радиатором алюминиевым, но при этом лампа будет светить только на 180% или чуть шире.
Или покупайте заведомо бОльшей мощности, скажем, 12 вт, пара диодов сгорят, вскройте и закоротите их. Будут светиться 10 диодов на радиаторе под 12 светодиодов, в итоге температурный режим будет более щадящим, и лампа проработает значительно дольше.
Можно заморочиться и сделать лампу самому на таблетках из китая, где на плате драйвер встроенный.
Купите за 450+ рублей, и будут светить 10 лет. Главное, чтобы радиатор был большой и ребристый.
Не надо так делать. У модулей со встроенным драйвером жуткое мерцание 100%. Они только для кратковременного освещения, долго под ними находится нельзя, посадите зрение.
После моста допаивается электролит на 4.7мкф - и нет мерцаний.
И модуль выгорает из-за перегрева. Надо ещё на входе кондер ограничить ток.
С люминесцентными "армстронгами" всё понятно, они задрали изрядно, а вот со светодиодными проблема только в изначально криворуком конструктиве/изготовлении.
В армстронги нужно ориентироваться в 300-400 рублей за ватт. Увы, высокотемпературные светики - дорогие.
И не надо гнаться за высокой удельной мощностью, лучше 10 ламп по 3 ватта, чем одна но на 30 ватт.
Неслабо..
У современных массово выпускаемых светодиодов 80-120 лм/вт
У люминесцентных, обычно около 40лм/вт
Надеюсь преимущество не только в отсутствии ртути, но и в чём-то другом. Типа дешевизне или технологического <может выпускаться на любом отечественном электроламповом заводе>
И десяток киловольт на каждой лампочке как-то воодушевляет.. Ибо видел, как с жабы весёлый синенький огонёчек заходит в язык, а выходит с жизнеутверждающим треском из ботинка в пол...
Перспективы на мой взгляд туманны. Ну или инфы больше нужно..
Но всё равно молодцы, конечно..
Помнится, в 2001 году в июньском номере "Науки и жизни" в разделе БНТИ была статья про отечественные газоразрядные лампы с отдачей 140 лм/Вт. это архивный текст статьи без фото Речь про источник света диаметром 30 мм и мощностью от 500 Вт, полностью повторяющий по спектру дневной свет (мечта студийного фотографа) и может регулироваться. Работает за счёт высокочастотного разряда в парах серы. Я тогда ещё подумал - вот наиболее правильная замена 5 кВт лампам накаливания в звёздах кремлёвских башен; гроздьям натриевых ламп на осветительных мачтах федеральных автотрасс; лампам освещения теплиц. Но внедрение как-то подзатянулось...
Спасибо за ссылку. О этой разработке не слышал. Действительно великолепный показатель светоотдачи, даже сейчас, а в 2001г почти революционный. Почти идеальный спектр. Почти 20 лет прошло. Наверное какие-то проблемы... Может быть связано с СВЧ или с ценой. В общем очень интересно. Ещё раз спасибо!
Стоимость киловатного свч транзистора - в килорублях.
В квартиру не поставить.
На дороге, в лампу нужна оптика, скорее всего из качественного оптического стекла.
Смотря насколько "СВЧ" и насколько "транзисторы"( к слову о магнетронах )..
А вообще, речь о т.н Серной лампе
Индекс цветопередачи 80- у пром. образцов, что никак не назвать "отличным", СВЧ излучение, длительный разогрев лампы и возможность повторного включения лишь после остывания.. Не сказать, что сильно хорошие показатели.
Спасибо за маячок. Всё как обычно.. Чем больше технических подробностей, тем меньше позолоты и У`же рамки разумного применения.
Но всё равно интересная штука на 2450MГц.
Магнетрон и по мощности и по частоте идентичен тому, что стоит в обычной микроволновке. Прям даже руки зачесались колбу с аргоном и серой сунуть в микроволновку и получить собственное Солнце в 100клм )))
Она там будет работать периодически, когда магнетрон "дует".
Ну и КПД будет так себе, из-за электромагнитной защиты.
Это все здорово, только непонятно где в квартире киловольты взять и что с техникой безопасности при бытовом использовании ламп с киловольтовым питанием.
Киловольты из 220 сформирует инвертор, стоящей в этой лампочке.
Ток там будет минимальным.
Вопрос в формфакторе. Если нельзя будет её вкрутить в Е27, то такая лампа в основном только для общественных помещений. Домой вряд ли будут брать.
По ссылке автора, опытный образец создан именно в формфакторе E27. Мощность потребления на вилке 5,5Вт, световой поток 250лм.
Как разработчик источников вторичного электропитания, я бы не взялся делать такое устройство миниатюрным. Недавно пришлось разрабатывать на 10 кВ с током 8 мА, наоборот постарался в нем все растащить подальше, чтобы избежать возможных пробоев в разных условиях эксплуатации. Но может там физики что-то прорывное придумали, хотелось бы технических подробностей.
Если весь хай-вольтаж запрессовать во фторопаст - то почему бы и нет?
Можно, но себестоимость будет бешеная.
Не только. Можно использовать оптическое оргстекло (он же полиметилметакрилат (C5O2H8)n). Изоляторы из которого стоят, например, на ускорителях типа ЛУЭ с клистроном КИУ-12-АМ.
Умножитель на кондёрах, запаянный в компаунд?
Нет, у меня по ТЗ было переменное напряжение.
Даёшь рентгеновскую лампу в каждую квартиру!
Тоже подумал.
В кинескопах стекло хотя бы толстое было.
Хотя рентген может оказаться мягким, теплым (2800) и ламповым
Где купить эти лампы?)))
китайские диодки горят так быстро, что заколебался по гарантии менять.
Курочка ишшо в гнезде...
Вам с лампами просто не везет. Светодиодные горят уже года три. Последние две не замененные люм. лампы горят уже лет 8. Китай.
Не знаю что там светит 3 года, вот такие поделия Gauss LED Elementary A67 25W при заявленной гарантии в 2 года больше 8 месяцев не живут (эксплуатация 12-14 часов/сутки).
Что у Вас с напряжением? Если это сельская местность, то могут быть большие колебания. В городе ночью тоже напряжение может повышаться. Тогда лучше на ночь выключать, где возможно.
Вообще есть зависмость цена-качество. Попадались и мне недорогие и ненадежные.
Они ночью выключаются, работают днём. Остальные электрические устройства на напряжение на жалуются, хотя действительно скачки могут иметь место, но специально я это не отслеживал.
Аналогов по световому потоку на лампу в местных магазинах нет. Диодные лампочки выручает только гарантия, при её отсутствии они полностью теряют экономический смысл (на упаковке есть красивая надпись о сроке службы в 25 лет, мне кажется за такой срок она самостоятельно разложится на исходные ингредиенты).
Я заказывал как то (давно уже) на Али, когда там сильно дешевле было. Сейчас цены и у нас снизились. Я думаю, отработают технологию и срок службы станет разумным. По своему опыту сейчас приходится менять не чаще, чем раз в год. В смысле из всех ламп раз в год одну. В сравнении с накальными земля и небо.
Вспоминаю учебник по полупроводниковым приборам 197...какого то года. Там была фраза: срок службы для некоторых приборов не определен, что означает, как его изготовили, так и работает до сих пор. В светодиодных лампах компоненты работают в достаточно напряженном эл. и тепловом режимах, что сокращает срок службы.
У гауса серия Элементари полное говно. Базовые серии дорогие, но довольно качественные.
Что то трешево, и похоже хотят состричь инвесторов. Вроде как для вояк пытались делать автокатоды на углеродных трубках и прочее, выгорают, ресурс ну совсем плохой.
А так многие высоковольтники мечтают об всевозможных радиолампах с автокатодами, есть автокатоды на которые надо в начале светить, есть которые с сильно маленькой плотностью тока , с малым ресурсом и так далее, нет короче полного счастья разработчиков электровакуумных приборов.
Значит впереди очередная принудиловка с заменой ламп. Интересно чем обоснуют чем плохи светодиоды, которые по долговечности хуже энергосберегающих, которые у меня ещё работают. А светодиодные сгорают быстро
Автоэмиссию в бытовку - это гут. Но, раз Кужугетович не сказал "... Такая корова нужна самому", то как бэ...э... Ну, вы понимаете... Впрочем, с такими токами - может и пусть.
Для меня лично люминесцентные лампы говно по причине 1). мерцания, ибо голова начинает болеть уже через полчаса, я даже работу хорошую один раз бросил из-за офисных потолочных ламп; и 2) синий свет, это жесть, раздражает и утомляет быстрее, чем тупые рабочие задания. Кстати, это относится и к диодам)).
ЗЫ. Немецкая приятельница как-то лет 5 назад интересно обмолвилась, что-то вроде: "Мой доход сейчас позволяет уже вкрутить нормальные лампы". Я ее преспросил - нормальные это диоды? Она сказала, что нормальные - это накаливания.
Категорически согласен!
Линейчатый спектр так и останется? Если да то какой в них смысл, при сравнимых с LED характеристиками.