Катодолюминесцентная лампа основана на явлении электронной эмиссии. Принцип работы аналогичен принципу работы обычных кинескопов прошлого века. Такая лампа обладает высокими характеристиками надежности, долговечности и высокой силой света.
С 1980-х годов изучают возможность применения для общего освещения катодолюминесцентных светильников (КИС). Принцип устройства: внутри вакуумной колбы находятся катод (отрицательный электрод) и анод (положительный электрод), между которыми создается значительная разность потенциалов (несколько киловольт). Под действием электрического поля электроны, испускаемые катодом, бомбардируют поверхность анода, под которой нанесен слой люминофора, и заставляют последний светиться.
Такая лампочка хороша тем, что может излучать свет практически в любой области спектра — от красной до ультрафиолетовой, — зависит только от люминофора. Но особенно полезна возможность КИС ламп работать в ультрафиолетовой области спектра.
Катодолюминесцентные осветительные приборы, излучающие ультрафиолет, не содержат ртути. Абсолютно экологичны, как в эксплуатации, так и при утилизации. Недостатком катодолюминесцентной лампы является низкая световая эффективность, что обусловлено низкой эффективностью катодолюминесценции (низким квантовым выходом) и недостатками конструкции устройства с источником постоянного напряжения. Удаление накопленного заряда со слоя катодолюминофора осуществляется, в первую очередь, за счет вторичной эмиссии, что не позволяет использовать наиболее эффективные катодолюминофоры и обеспечивать достаточно высокую энергию электронов. А применение дополнительного проводящего покрытия на слое катодолюминофора приводит к росту потерь энергии оптического излучения и снижению суммарного светового потока лампы. Впрочем, существуют и катоды, не требующие нагрева, — так называемые автокатоды. Их принцип действия основан на явлении автоэлектронной эмиссии — испускании электронов холодным катодом под действием одного лишь электрического поля, за счет туннельного эффекта.
Катодолюминесцентные лампочки пытались одно время серийно производить и продавать в США. Но рынок не принял новинку — в основном из-за ее громоздких размеров и необходимости ждать после включения несколько секунд, пока катод достигнет рабочей температуры. Однако новые, более совершенные технологии изменили ситуацию. Технология освещения Electron Stimulated Luminescence ™ (ESL) использует ускоренные электроны, чтобы стимулировать люминофор, заставляя поверхность колбы светиться. Технология ESL создает такое же качество света, что и лампы накаливания, но на 70% более энергоэффективна, срок службы до 5 раз больше, чем у ламп накаливания, и там не используется ртуть (Hg) в процессе освещения. Срок службы 11 000 часов жизни или 10 лет. Преимущества катодолюминесцентных источников света благоприятный для человеческого восприятия спектр излучения, большая площадь светоизлучающей поверхности, большой диапазон рабочих температур внешней среды, более высокая яркость по сравнению со светодиодами, длительный срок службы, меньший нагрев лампы.
Катодолюминесцентная лампа способна излучать свет в любой области спектра, не боится перегрева и не требует охлаждения.
Российские катодолюминесцентные лампы Новый автокатод построен на основе обычного углерода. Но этот углерод работает не просто химикатом, а структурой: специалисты научились создавать из углеродных волокон такую конструкцию, которая не боится ионной бомбардировки, дает высокий эмиссионный ток, технологична и дешева в производстве. Это чисто российское ноу-хау, такой технологии нет больше нигде в мире.
Специальная обработка углеродного материала позволяет формировать на острие катода множество микровыступов размером в доли микрона. Они создают вблизи поверхности катода сверхвысокую напряженность электрического поля, которая и выбивает электроны в окружающий вакуум.
Второе достижение ученых — им удалось сконструировать компактный источник питания для автокатодной катодолюминесцентной лампочки, обеспечивающий необходимые для эффективной эмиссии электронов киловольты. Он целиком помещается по периметру колбы лампочки, почти не влияя на ее размеры.
Использована инфорамция: https://radioskot.ru/publ/nachinajushhim/katodoljuminescentnye_lampy/5-1-0-1449