Los físicos rusos han creado un prototipo de lámpara, similar en principio a un tubo de imagen de televisión, que posee características de confiabilidad, durabilidad e intensidad luminosa que nadie más en el mundo ha logrado. La "receta" para su montaje y los primeros resultados de la comprobación se presentaron en el Journal of Vacuum Science & Technology.
Durante mucho tiempo, las lámparas incandescentes ordinarias sirvieron como la principal fuente de luz en las casas, cuyos primeros prototipos aparecieron a finales del siglo XIX gracias a los experimentos de Lodygin, Edison y otras luminarias de la ciencia de la época. Solo recientemente han comenzado a ser reemplazados por fuentes de iluminación compactas alternativas, incluidos LED y emisores fluorescentes.
A pesar de su bajo consumo de energía y su relativa durabilidad, tales fuentes de iluminación tienen muchas desventajas, comenzando con un espectro de radiación no natural y terminando con el hecho de que su producción o las propias lámparas contienen mercurio y otras sustancias tóxicas. Todo esto obliga a los científicos e ingenieros a buscar un reemplazo para ellos y "reinventar" los tipos de bombillas existentes.
Por ejemplo, hace cuatro y tres años, físicos de Corea del Sur y Estados Unidos crearon revestimientos especiales y filamentos de grafeno para una lámpara incandescente convencional, lo que aumentó su eficiencia cientos de veces y la hizo más económica que ambos tipos de lámparas de "ahorro de energía".
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Según el servicio de prensa de MIPT, Ozol y sus colegas de Phystech y el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de Rusia lograron hacer algo similar, mejorando radicalmente el diseño de las llamadas lámparas catodoluminiscentes.
Estos dispositivos de iluminación existen desde hace más de medio siglo, pero han recibido una distribución extremadamente limitada debido a que eran notablemente más grandes en tamaño que sus "competidores", se encendían tan lentamente como las lámparas fluorescentes y eran aproximadamente el doble que los LED. en términos de eficiencia energética.
Estas desventajas se deben al hecho de que las lámparas de cátodo funcionan aproximadamente con el mismo principio que el tubo de imagen de los televisores antiguos. De hecho, son un matraz recubierto con una sustancia especial de fósforo. Brilla cuando es "bombardeado" por electrones, que son emitidos por el cátodo, el electrodo cargado negativamente o el "cañón de haz de electrones".
En la mayoría de estos dispositivos, las partículas cargadas negativamente no comienzan a salir del cátodo inmediatamente, sino solo después de que se calienta y alcanza su temperatura de funcionamiento. Por esta razón, los tubos de imagen de TV y las lámparas de cátodo antiguas no se encienden inmediatamente, sino después de unos segundos.
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Este problema puede resolverse utilizando los llamados cátodos de emisión de campo, electrodos de un dispositivo especial capaz de "disparar" electrones en un estado frío debido al efecto túnel cuántico.
Estos "cañones de electrones" se utilizaron anteriormente para crear tubos de vacío para las primeras computadoras primitivas, así como sistemas de retroiluminación para pantallas de cristal líquido. A pesar de los esfuerzos de científicos e ingenieros, no lograron hacerlos duraderos, compactos y baratos, por lo que dieron paso a los transistores y los LED.
“Nuestro cátodo automático está construido con carbono convencional. Funciona no solo como un producto químico, sino como una estructura: hemos aprendido cómo crear una estructura a partir de fibras de carbono que no teme al bombardeo de iones, da una alta corriente de emisión, es tecnológicamente avanzada y barata de fabricar. Esto es puramente nuestro conocimiento, no existe tal tecnología en ningún otro lugar del mundo”, dijo Evgeny Sheshin, profesor de MIPT.
Como señaló el físico, para esto, los científicos procesaron la punta del cátodo de tal manera que se convirtió en una especie de cepillo o peine, cubierto con muchas microprotuberancias de una fracción de micrón de espesor. Crean una fuerza de campo eléctrico ultra alta cerca de la superficie del cátodo, que elimina electrones en el vacío circundante.
Además, los investigadores rusos han creado una fuente de energía compacta para la lámpara de cátodo, lo que le permite "exprimirse" al tamaño de una lámpara incandescente convencional o su contraparte LED. Una lámpara similar, como señalaron los científicos, consume solo 5,6 vatios de energía y produce aproximadamente la misma cantidad de luz que una lámpara incandescente de 25 vatios.
En este sentido, no es inferior ni a los LED ni a las lámparas fluorescentes convencionales, pero al mismo tiempo su durabilidad y brillo en sí no se ven afectados por la temperatura ambiente, tiene un espectro más natural y puede funcionar por más de 10 mil horas.
Además, estas lámparas no contienen componentes importados, no requieren materias primas importadas para su producción y, en principio, pueden producirse en cualquier fábrica de lámparas eléctricas nacional. Los científicos esperan que su invención ayude a Rusia a abandonar por completo el uso de mercurio en la producción de dispositivos de iluminación.
