Luminenssilamput kehittyvät

Venäläistutkijoiden kehittämien katodiluminesenssilamppujen prototyypit. Niiden valovoima on jopa 250 lumenia (30-40 lm/W), mikä on noin 25 wattisen hehkulampun teho, mutta virrankulutus on vain 5,5 wattia.

Moskovan fysiikan ja teknologian instituutin (MIPT) ja Venäjän tiedeakatemian Lebedevin fyysinen instituutin tutkijat ovat suunnitelleet ja testanneet uudenlaista katodiluminesenssilamppua (cathodoluminescent) yleisvalaistusta ajatellen.

Uusi lamppu, joka perustuu kenttäemission ilmiöön, on luotettavampi, kestävämpi ja valoisampi kuin sen vastineet ympäri maailman.

Vaikka LED-lamput ovat yleistyneet, ne eivät ole ainoa puhdas ja energiansäästävä vaihtoehto hehkulampuille. 1980-luvulta lähtien insinöörit ympäri maailmaa ovat tutkineet niin sanottuja katodiluminesenssilamppuja toisena vaihtoehtona yleisvalaistukseen.

Katodiluminesenssiin perustuvilla valaisimilla on se etu, että ne voivat säteillä valoa lähes millä tahansa aallonpituudella, punaisesta ultraviolettiin, riippuen siitä, mitä fluoresoivaa materiaalia käytetään.

Uudet ultraviolettivalot olisivat erityisen ajankohtaisia, kun otetaan huomioon äskettäin elohopeaa käyttävien kodinkoneiden, kuten loisteputkien kieltäminen YK:n Minamata -yleissopimuksessa.

Toinen tärkeä etu uudelle lampulle ledien ja loisteputkien yli on se, että se ei tukeudu kriittisiin raaka-aineisiin. Näitä ovat gallium, indium ja jotkut harvinaisten maametallien osat.

Yhdysvalloissa on yritetty tuottaa kaupallisia katodiluminesenssilamppuja, mutta ne olivat kookkaita ja niiltä kesti useita sekunteja katodin lämmittämiseksi käyttölämpötilaan.

Kenttäemissioilmiö toteuttavat emissiokatodit eivät vaadi lämmitystä. Kylmä katodi emittoi elektroneja vain sähköstaattisen kenttään ja tunnelointiin perustuen.

Tehokkaan, pitkäkestoisen ja teknisesti edistyneen katodin suunnitteleminen, jota voidaan valmistaa massatuotannossa kohtuuhintaan, on kuitenkin osoittautunut haastavaksi.

”Meidän kenttäemissio katodimme on valmistettu tavallisesta hiilestä”, iloitsee professori Evgenii Sheshin, MIPT:n tyhjiöelektroniikan tutkija ja tutkimusryhmän vetäjä. ”Mutta tätä hiiltä ei käytetä pelkästään kemikaalina, vaan rakenteena.

Löysimme keinon muodostaa rakenteen hiilikuiduista, jotka ovat kestäviä ionipommitukselle, tuottavat korkean emissiovirran ja ovat teknisesti kohtuuhintaan tuotettavissa.”

Hiilen erikoiskäsittelyllä katodin kärkeen muodostettiin monia alle mikrometrin ulkonemia, mikä johtaa ultrakorkeisiin sähkökenttiin elektroneja tyhjiöön ohjaavissa kärjissä.

MIPT:n tutkijaryhmä on myös kehittänyt kompaktin teholähteen katodiluminesenssivalolle, joka toimittaa riittävästi kilovoltteja onnistuneelle elektronien kenttäemissiolle.

Aiheesta aiemmin:

Hukkafotonit kierrätykseen

Grafeeni realisoituu käytäntöön