I fisici russi hanno creato un prototipo di lampada, simile in linea di principio a un cinescopio televisivo, che possiede caratteristiche di affidabilità, durata e intensità luminosa che non sono state raggiunte da nessun altro al mondo. La "ricetta" per il suo assemblaggio ed i primi risultati del controllo sono stati presentati sul Journal of Vacuum Science & Technology.
Per molto tempo, le normali lampade a incandescenza sono state la principale fonte di luce nelle case, i cui primi prototipi apparvero alla fine del XIX secolo grazie agli esperimenti di Lodygin, Edison e altri luminari della scienza dell'epoca. Solo in tempi relativamente recenti hanno iniziato a essere sostituiti da sorgenti luminose alternative compatte, inclusi LED ed emettitori fluorescenti.
Nonostante il basso consumo energetico e la relativa durata, tali sorgenti luminose presentano molti svantaggi, a partire da uno spettro di radiazioni innaturale e terminano con il fatto che la loro produzione o le lampade stesse contengono mercurio e altre sostanze tossiche. Tutto ciò costringe scienziati e ingegneri a cercare un sostituto per loro e "reinventare" i tipi esistenti di lampadine.
Ad esempio, quattro e tre anni fa, i fisici della Corea del Sud e degli Stati Uniti crearono rivestimenti speciali e filamenti di grafene per una lampada a incandescenza convenzionale, che ne aumentarono l'efficienza centinaia di volte e la resero più economica di entrambi i tipi di lampade a "risparmio energetico".
Secondo il servizio stampa MIPT, Ozol ei suoi colleghi della Phystech e dell'Istituto di fisica dell'Accademia delle scienze russa sono riusciti a fare qualcosa di simile, migliorando radicalmente il design delle cosiddette lampade catodoluminescenti.
Tali dispositivi di illuminazione esistono da più di mezzo secolo, ma hanno ricevuto una distribuzione estremamente limitata a causa del fatto che erano di dimensioni notevolmente maggiori rispetto ai loro "concorrenti", si accendevano lentamente come le lampade fluorescenti ed erano circa due volte più lenti dei LED in termini di efficienza energetica.
Questi svantaggi sono dovuti al fatto che le lampade catodiche funzionano approssimativamente secondo lo stesso principio del cinescopio dei vecchi televisori. In realtà, sono una fiaschetta rivestita con una speciale sostanza di fosforo. Emette luce quando viene "bombardato" da elettroni, che vengono emessi dal catodo, dall'elettrodo caricato negativamente o dal "cannone a fascio di elettroni".
Nella maggior parte di questi dispositivi, le particelle caricate negativamente non iniziano a lasciare il catodo immediatamente, ma solo dopo che si è riscaldato e ha raggiunto la sua temperatura di esercizio. Per questo motivo, i tubi catodici dei televisori e le vecchie lampade catodiche non si accendono immediatamente, ma dopo pochi secondi.
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Questo problema può essere risolto utilizzando i cosiddetti catodi ad emissione di campo, elettrodi di uno speciale dispositivo in grado di "sparare" elettroni allo stato freddo grazie al tunneling quantistico.
Tali "cannoni elettronici" erano stati precedentemente utilizzati per creare tubi a vuoto per i primi computer primitivi, nonché sistemi di retroilluminazione per schermi a cristalli liquidi. Nonostante gli sforzi di scienziati e ingegneri, non sono riusciti a renderli durevoli, compatti ed economici, motivo per cui hanno lasciato il posto a transistor e LED.
“Il nostro autocathode è costruito sul carbonio convenzionale. Non funziona solo come una sostanza chimica, ma come una struttura: abbiamo imparato a creare una struttura dalle fibre di carbonio che non teme il bombardamento ionico, fornisce una corrente ad alta emissione, è tecnologicamente avanzata ed economica da produrre. Questo è puramente il nostro know-how, non esiste una tecnologia simile in nessun'altra parte del mondo , ha affermato Evgeny Sheshin, professore al MIPT.
Come notato dal fisico, per questo gli scienziati hanno elaborato la punta del catodo in modo tale che diventasse una specie di spazzola o pettine, ricoperta da molte microprotrusioni spesse una frazione di micron. Creano un'intensità di campo elettrico ultraelevata vicino alla superficie del catodo, che elimina gli elettroni nel vuoto circostante.
Inoltre, i ricercatori russi hanno creato una sorgente di alimentazione compatta per la lampada a catodo, permettendole di essere "compressa" fino alle dimensioni di una lampada a incandescenza convenzionale o della sua controparte a LED. Una lampada simile, come notato dagli scienziati, consuma solo 5,6 watt di energia, producendo circa la stessa quantità di luce di una lampada a incandescenza da 25 watt.
A questo proposito, non è inferiore né al LED né alle lampade fluorescenti convenzionali, ma allo stesso tempo la sua durata e il bagliore stesso non sono influenzati dalla temperatura ambiente, ha uno spettro più naturale e può funzionare per più di 10 mila ore.
Inoltre, queste lampade non contengono componenti importati, non richiedono materie prime importate per la produzione e, in linea di principio, possono essere prodotte in qualsiasi fabbrica di lampade elettriche domestiche. Gli scienziati sperano che la loro invenzione aiuterà la Russia ad abbandonare completamente l'uso del mercurio nella produzione di dispositivi di illuminazione.
