Les physiciens russes ont créé un prototype de lampe, similaire en principe à un tube image de télévision, possédant des caractéristiques de fiabilité, de durabilité et d'intensité lumineuse qui n'ont été atteintes par personne d'autre dans le monde. La «recette» de son assemblage et les premiers résultats du contrôle ont été présentés dans le Journal of Vacuum Science & Technology.
Pendant longtemps, les lampes à incandescence ordinaires ont servi de source principale de lumière dans les maisons, dont les premiers prototypes sont apparus à la fin du XIXe siècle grâce aux expériences de Lodygin, Edison et d'autres sommités de la science de l'époque. Ce n'est que récemment qu'ils ont commencé à être remplacés par des sources d'éclairage compactes alternatives, notamment des LED et des émetteurs fluorescents.
Malgré leur faible consommation d'énergie et leur durabilité relative, ces sources d'éclairage présentent de nombreux inconvénients, à commencer par un spectre de rayonnement artificiel et à se terminer par le fait que leur production ou les lampes elles-mêmes contiennent du mercure et d'autres substances toxiques. Tout cela oblige les scientifiques et les ingénieurs à chercher un remplaçant et à «réinventer» les types d'ampoules existants.
Par exemple, il y a quatre ou trois ans, des physiciens de Corée du Sud et des États-Unis ont créé des revêtements spéciaux et des filaments de graphène pour une lampe à incandescence classique, ce qui a augmenté son efficacité des centaines de fois et l'a rendue plus économique que les deux types de lampes «à économie d'énergie».
Selon le service de presse du MIPT, Ozol et ses collègues de Phystech et de l'Institut de physique de l'Académie des sciences de Russie ont réussi à faire quelque chose de similaire, améliorant radicalement la conception des lampes dites cathodoluminescentes.
De tels dispositifs d'éclairage existent depuis plus d'un demi-siècle, mais ils ont reçu une distribution extrêmement limitée en raison du fait qu'ils étaient sensiblement plus grands que leurs «concurrents», allumés aussi lentement que les lampes fluorescentes et étaient environ deux fois plus longs que les LED. en termes d'efficacité énergétique.
Ces inconvénients sont dus au fait que les lampes à cathode fonctionnent à peu près sur le même principe que le tube-image des anciens téléviseurs. En fait, il s'agit d'un flacon recouvert d'une substance phosphorescente spéciale. Il brille lorsqu'il est "bombardé" par des électrons, qui sont émis par la cathode, l'électrode chargée négativement ou le "canon à faisceau d'électrons".
Dans la plupart de ces dispositifs, les particules chargées négativement ne commencent pas à quitter la cathode immédiatement, mais seulement après qu'elle se soit réchauffée et ait atteint sa température de fonctionnement. Pour cette raison, les tubes image de télévision et les anciennes lampes à cathode ne s'allument pas immédiatement, mais après quelques secondes.
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Ce problème peut être résolu en utilisant les cathodes dites à émission de champ, électrodes d'un dispositif spécial capable de «projeter» des électrons à froid en raison du tunnel quantique.
Ces «canons à électrons» étaient auparavant utilisés pour créer des tubes à vide pour les premiers ordinateurs primitifs, ainsi que des systèmes de rétroéclairage pour les écrans à cristaux liquides. Malgré les efforts des scientifiques et des ingénieurs, ils n'ont pas réussi à les rendre durables, compacts et bon marché, c'est pourquoi ils ont cédé la place aux transistors et aux LED.
«Notre autocathode est construite sur du carbone conventionnel. Cela fonctionne non seulement comme un produit chimique, mais comme une structure: nous avons appris à créer une structure à partir de fibres de carbone qui ne craint pas le bombardement ionique, donne un courant d'émission élevé, est technologiquement avancée et peu coûteuse à fabriquer. Ceci est purement notre savoir-faire, il n’existe nulle part ailleurs dans le monde », a déclaré Evgeny Sheshin, professeur au MIPT.
Comme le note le physicien, pour cela, les scientifiques ont traité la pointe de la cathode de telle sorte qu'elle devienne une sorte de brosse ou de peigne, recouverte de nombreuses microprotrusions d'une fraction de micron d'épaisseur. Ils créent une intensité de champ électrique ultra-élevée près de la surface de la cathode, qui élimine les électrons dans le vide environnant.
En outre, des chercheurs russes ont créé une source d'alimentation compacte pour la lampe à cathode, lui permettant d'être «pressée» à la taille d'une lampe à incandescence classique ou de son homologue à LED. Une lampe similaire, comme l'ont noté les scientifiques, ne consomme que 5,6 watts d'énergie, produisant à peu près la même quantité de lumière qu'une lampe à incandescence de 25 watts.
À cet égard, il n'est inférieur ni aux LED ni aux lampes fluorescentes conventionnelles, mais en même temps, sa durabilité et sa brillance ne sont pas affectées par la température ambiante, il a un spectre plus naturel et peut fonctionner pendant plus de 10000 heures.
En outre, ces lampes ne contiennent pas de composants importés, ne nécessitent pas de matières premières importées pour la production et, en principe, peuvent être produites dans n'importe quelle usine de lampes électriques nationales. Les scientifiques espèrent que leur invention aidera la Russie à abandonner complètement l'utilisation du mercure dans la production d'appareils d'éclairage.
