Катодолюмінесцентні джерела світла

Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії

Перейти до навігації Перейти до пошуку

Катодолюмінесцентне джерело світла (КІС) - люмінесцентне джерело світла , в якому видиме світло випромінюється люмінофором , який у свою чергу світиться під впливом потоку електронів , що випускається емітером.

Принцип дії КІС аналогічний механізму роботи телевізійного кінескопа, який є вакуумною трубкою з екраном, покритим люмінофором, що збуджується електронним пучком. Емісія електронів здійснювалася автоемісійним катодом . У виробництво КІС не використовуються токсичні матеріали, що не позначається на світловіддачі.

Історія

Ще в 1980-ті роки можна було зустріти так звані катодолюмінесцентні вакуумні індикатори та джерела світла. За своєю суттю вони були своєрідними невеликими телевізорами , у яких була відсутня лише система просторового переміщення електронного променя (розгортка), але були скляна колба, катод , що випускає електрони, і анод з нанесеним люмінофором. Катод у цих джерелах світла був, як у кінескопах і радіолампах, що накалюється. Люмінофори , що використовуються в таких приладах, мали одну особливість - вони порушувалися досить повільними електронами, які не встигали набрати високу швидкість через малу відстань між анодом і катодом; тому для катодолюмінесцентних джерел світла було розроблено спеціальні люмінофори. Для забезпечення високого терміну служби подібні прилади вимагали застосування високих вакуумних технологій, а катод, що розжарюється, визначав високе енергоспоживання і обмежував яскравість світіння. Незабаром подібні прилади були витіснені плазмовими тасвітлодіодними аналогами. Але були й переваги: ​​наприклад, відсутність ртуті , хороша контрастність випромінювання, а також ідеальна перешкода і низьке енергоспоживання. [ уточнити ] [1] .

Катодолюмінесцентна технологія перейшла в розряд реліктових, хоч і продовжувала вдосконалюватися, здебільшого в наукових лабораторіях. Було ясно, що необхідно модернізувати насамперед катод. Як емітера електронів запропонували використовувати так званий багатогострий холодний катод , в якому емісія досягалася за рахунок збільшення електричного поля на мікровістрії його поверхні. При певній напруженості електричного поля у матеріалі катода виникають умови виходу електронів. Емітери цієї групи зазвичай називають польовими . При цьому що менше розміри вістрів, то вище емісія електронів. Було випробувано багато типів матеріалів, від тугоплавких металів до кремнію і напівпровідників . Але технологія виготовлення подібних катодів виявилася дуже складною та дорогою. Головне ж, що такі катоди могли ефективно працювати лише в умовах надвисокого вакууму та швидко руйнувалися за наявності домішкових газів. Тому слід було продовжувати пошуки.

«Світло наприкінці тунелю» виникло 1990-ті роки, коли увагу дослідників привернули різні форми вуглецю; Насамперед було досліджено емісійні властивості вуглецевих волокон , пористого вуглецю і про алмазоподобных плівок, які виходили під час розкладання органічних речовин у вакуумі. Виявилося, що такі матеріали можуть працювати в умовах технічного вакууму [2] . Це значно спрощувало технологію виготовлення катодолюмінесцентних джерел світла. До того ж вуглець не може бути віднесений до дефіцитних і дорогих матеріалів. Все це збільшувало шанси забутої технології. Однак найбільші надії на прогрес катодолюмінесцентної технології виникли з появою нового типу вуглецевих матеріалів, а саме з вуглецевими нанотрубками , перші відомості про які з'явилися на початку 90-х років. [3]

Переваги

  • сприятливий для людського сприйняття спектр випромінювання ;
  • велика площа світловипромінюючої поверхні та рівномірність засвітлення (порівняно зі світлодіодними лампами);
  • низька інерційність (готовність до роботи – 0,5 мс );
  • діапазон робочих температур від -196 до +150 °C; [4]
  • високий термін служби понад 10 тис. годин; [5]
  • проста технологія та доступна сировина;
  • можливість повної автоматизації виробництва;
  • відсутність проблем під час утилізації; екологічна чистота

Області застосування

  • Освітлювальні лампи
  • Елементи підсвічування РК-дисплеїв
  • Плоскі автоемісійні екрани (Field Emission Display – FED).
  • Пікселі великих відеоекранів колективного користування
  • Світлофори та семафори
  • Джерела резервного освітлення
  • Сигнали порятунку на воді та в горах
  • Будь-які джерела світла високої яскравості з можливістю вибору спектра випромінювання [6]

Див. також

Посилання

Примітки

  1. Журнал "Зовнішня реклама. Матеріали та обладнання", російський випуск № 11 лютий 2009
  2. Е. П. Шешин Структура поверхні та автоемісійні властивості вуглецевих матеріалів. - М: Видавництво МФТІ , 2001. - 288с. ISBN 5-89155-066-0
  3. https://mir24.tv/news/16368119/svetit-vsegda-v-rossii-izobreli-chudo-lampochku // mir24.tv, 6.07.2019
  4. Катодолюмінесцентні лампи-нове джерело світла (недоступне посилання) . Дата звернення: 2 травня 2011 року. Архівовано 23 липня 2015 року.
  5. В. Одинокий, Г. Павлов, Є. Шешин. Катодолюмінесцентні автоемісійні джерела світла та їх виготовлення, "Наноіндустрія" № 5 за 2010р.
  6. О. Лейченко, О. Шешин, О. Щука . Наноструктурні вуглецеві матеріали в катодолюмінесцентних джерелах світла, ЕЛЕКТРОНІКА: Наука, Технологія, Бізнес Випуск № 6/2007