Ruski fizičari stvorili su prototip svjetiljke, po principima rada slične cijevi za TV slike, posjedujući karakteristike pouzdanosti, izdržljivosti i svjetlosnog intenziteta koje niko drugi na svijetu nije postigao. "Recept" za njegovo sastavljanje i prvi rezultati provjere predstavljeni su u časopisu Vacuum Science & Technology.
Dugo su obične žarulje sa žarnom niti služile kao glavni izvor svjetlosti u kućama, čiji su se prvi prototipi pojavili krajem 19. stoljeća zahvaljujući eksperimentima Lodygina, Edisona i drugih svjetiljki toga vremena. Tek nedavno su ih počeli zamjenjivati alternativni kompaktni izvori rasvjete, uključujući LED i fluorescentne zrake.
Unatoč maloj potrošnji energije i relativnoj trajnosti, takvi izvori rasvjete imaju mnogo nedostataka, počevši od neprirodnog spektra zračenja i završavajući činjenicom da njihova proizvodnja ili same svjetiljke sadrže živu i druge otrovne tvari. Sve to prisiljava znanstvenike i inženjere da traže zamjenu za njih i „izumljuju“postojeće vrste žarulja.
Primjerice, prije četiri i tri godine fizičari iz Južne Koreje i Sjedinjenih Država stvorili su posebne premaze i grafenske niti za konvencionalnu žarulju sa žarnom niti, što je povećalo učinkovitost stotina puta i učinilo je ekonomičnijom od obje vrste svjetiljki koje štede energiju.
Prema tiskovnoj službi MIPT-a, Ozol i njegovi kolege iz Phystech-a i Instituta za fiziku Ruske akademije znanosti uspjeli su učiniti nešto slično, radikalno poboljšavajući dizajn takozvanih katodoluminiscentnih svjetiljki.
Takvi rasvjetni uređaji postoje više od pola stoljeća, ali oni su dobili izuzetno ograničenu distribuciju zbog činjenice da su bili primjetno veće veličine od svojih "konkurenata", uključivali se polako kao fluorescentne svjetiljke i bili oko dva puta duži od LED-ova u smislu energetske učinkovitosti.
Ovi nedostaci nastaju zbog činjenice da katodne svjetiljke djeluju na približno istom principu kao i cijev za slike starih televizora. Zapravo su tikvica obložena posebnom fosfornom tvari. Svijetli kad je "bombardiran" elektronima koje emitira katoda, negativno nabijena elektroda ili "pištolj elektronskog snopa".
U većini takvih uređaja negativno nabijene čestice ne počinju napuštati katodu odmah, već tek nakon što se zagrije i dosegne radnu temperaturu. Zbog toga se cijevi za TV slike i stare katodne žarulje ne uključuju odmah, već nakon nekoliko sekundi.
Promotivni video:
Taj se problem može riješiti korištenjem takozvanih katodnih emisija polja, elektroda posebnog uređaja koji mogu "hladno" pucati elektrone zbog kvantnog tuneliranja.
Takve "elektronske puške" prethodno su korištene za izradu vakuumskih cijevi za prva primitivna računala, kao i sustave sa pozadinskim osvjetljenjem za ekrane s tekućim kristalima. Unatoč naporima znanstvenika i inženjera, nisu ih uspjeli učiniti izdržljivim, kompaktnim i jeftinim, zbog čega su ustupili mjesto tranzistorima i LED-ima.
"Naš je autokatod izgrađen na uobičajenom ugljiku. Djeluje ne samo kao kemikalija, već i kao struktura: naučili smo kako stvoriti strukturu od ugljičnih vlakana koja se ne boji ionskog bombardiranja, daje struju velike emisije, tehnološki je napredna i jeftina za proizvodnju. To je čisto naše znanje, a takve tehnologije nema nigdje drugdje u svijetu ", rekao je Evgeny Sheshin, profesor na MIPT-u.
Kao što je fizičar primijetio, znanstvenici su radi toga obradili vrh katode na takav način da je postao poput vrste četke ili češlja, prekriven mnogim mikroprorusima djelić mikrona debljine. Stvaraju izuzetno visoku jakost električnog polja u blizini površine katode, koja istiskuje elektrone u okolni vakuum.
Osim toga, ruski istraživači stvorili su kompaktni izvor napajanja za katodnu svjetiljku, omogućujući mu da se "stisne" do veličine konvencionalne žarulje sa žarnom niti ili njezinog LED kolega. Slična svjetiljka, kako su primijetili znanstvenici, troši samo 5,6 vata energije, proizvodeći približno istu količinu svjetlosti kao žarulja sa žarnom silom od 25 vata.
U tom pogledu nije inferiorna niti LED niti uobičajenim fluorescentnim svjetiljkama, ali istodobno na njegovu trajnost i sjaj ne utječe temperatura okoline, ima prirodniji spektar i može raditi više od 10 tisuća sati.
Osim toga, ove svjetiljke ne sadrže uvozne komponente, ne zahtijevaju uvezene sirovine za proizvodnju i, u načelu, mogu se proizvoditi u bilo kojoj domaćoj tvornici električnih svjetiljki. Znanstvenici se nadaju da će njihov izum pomoći Rusiji da u potpunosti odustane od upotrebe žive u proizvodnji rasvjetnih uređaja.
