жк днепропетровская 37 евродвушка

Актуальное

Альтернатива светодиодам (инновационные разработки МФТИ)

Светлое будущее могут обеспечить не только энергосберегающие люминесцентные или светодиодные светильники. В лаборатории МФТИ разработан экологически безопасный источник света, не уступающий им по долговечности, световым характеристикам и энергоэффективности.

Источники на выбор

По самым скромным подсчетам, в России действует более 10 млрд электриче­ских источников света. Ежегодный оборот ламп разного назначения и вида состав­ляет свыше 1 млрд шт., или, около 40 млрд руб.

На таком емком рынке наиболее распространенным источником света по-прежнему остаются лампы накаливания. На них приходится 75% всей потребляемой на освещение электроэнергии. При скромном КПД (2–3%) и невысоком световом потоке (720 лм для лампы 60 Вт) низкая цена остается ключевой для потребителя при их покупке.

Галогенные и металлогалогенные лампы за счет наличия в колбе паров галогена или металлов имеют повышенный срок службы, отличаются яркостью, световой отдачей от 54 до 73 лм/Вт, эффективностью до 28 лм/Вт и высокой ценой.

Благодаря энергосберегающей государственной политике люминесцентные лампы набирают популярность. Их сравнительно высокий КПД позволяет потребителю снизить энергопотребление до 20 Вт/ч. Они обеспечивают световой поток до 1000 лм, эффективность до 50 лм/Вт. Пока распространение люминесцентных ламп сдерживает их высокая стоимость и необходимость утилизации из-за содержания ртути (от 20 до 100 мг в единице продукции).

Особые надежды возлагаются на светодиодные источники света, хотя специалисты критикуют их за неблагоприятный спектр излучения и высокую стоимость. Она обусловлена как высокой технологичностью производства, так и применением редких материалов.

Кроме того, при эффективности светодиодов 90 лм/Вт и световом потоке 300 лм для соблюдения норм освещенности лампа должна состоять из 3–4 светодиодов. Это делает ее неконкурентоспособной по цене по сравнению с люминесцентным источником света.

По подсчетам специалистов, для успешной конкуренции необходимы светодиоды с параметрами 150–200 лм/Вт – и это без учета потерь энергии на конструкционные и оптические особенности светильника, которые могут достигать 25–50%.

Таким образом, при наличии большого количества осветительных приборов одной из задач по-прежнему остается создание и внедрение недорогих в эксплуатации и при производстве, долговечных и экологически безопасных источников света общего назначения.



Ноу-хау из России

– В качестве альтернативы существующим лампам в каждом сегменте рынка может быть использован осветительный прибор, в основе которого лежит катодо-люминесцентный принцип получения света, – уверяет доцент МФТИ к. ф.-м. наук Виктор Киреев. – Стабильность излучения и малая работа эмиссионного выхода обеспечивают ему высокую эффективность. В лабораторных образцах она достигает 40–60 лм/Вт, а световой поток – 1000–1500 лм при мощности лампы 25 Вт.

Работа этих источников света базируется на явлении автоэлектронной эмиссии. Она состоит в вытягивании электронов из катода под воздействием электрического поля модулятора. Электроны ускоряются электрическим полем анода и, ударившись о него, возбуждают световые кванты в слое люминофора. Слой алюминия служит для увеличения яркости свечения, отражая свет во внешнюю часть.

 В состав лампы входит автоэмиссионный катод из нано-структурированного углерода, модулятора из нержавеющей стали, анод, состоящий из алюминия и телевизионного люминофора, стеклянный корпус. Новизна предлагаемого оборудования состоит в уникальном катоде и электронном прожекторе, который обеспечивает засветку люминесцентного экрана.

В лаборатории МФТИ под руководством д. ф.-м. н. проф. Е.П. Шешина удалось создать и запатентовать технологии обработки углеродных материалов для получения автокатодов с практически неограниченным эмиссионным ресурсом при определенных режимах эксплуатации. Это гарантирует надежность, устойчивость и высокую долговечность будущих источников света. Аналогичных автокатодов, несмотря на конкуренцию со стороны разработчиков из США, Великобритании, Южной Кореи, Японии и Китая, пока нет нигде в мире.



Перспективы применения

Главными практическими достоинствами катодолюминесцентного источника света являются простота в изготовлении, возможность использования в производстве российских комплектующих, широко распространенных, экологически безопа­сных и недорогих материалов.

Обеспечивая такую же энергоэффективность, что и светодиоды, катодолюминесцентные лампы требуют для своего производства более простых технологий с использованием уже существующих производственных мощностей по выпуску электроламп с небольшими технологиче­скими доработками.

Так, при изготовлении автокатода применяются промышленно производимые в России углеродные материалы (углеродные волокна и терморасширенный графит). Сам прибор может быть выполнен в виде различных ламп, в том числе трубчатых люминесцентных. Таким образом, их можно выпускать по стандартной технологии действующих электровакуумных производств.

– Созданы прототипы катодолюминесцентных ламп с большим сроком службы и высокими потребительскими свойствами для освещения, светофоров, подсветки, видеоэкранов, – рассказывает Виктор Киреев. – Дальнейшее развитие того или иного направления для массового производства зависит от задач заказчика и инвестора.

С точки зрения окупаемости наиболее перспективным является производство приборов бытового и наружного освещения, как наиболее быстро развивающихся сегментов рынка. Такой инновационный проект предусматривает выпуск ламп со стандартной колбой и цоколем Е27. Инициаторы проекта выступают первопроходцами, так как аналогичная продукция не выпускается ни в России, ни за рубежом.

Проект состоит из нескольких этапов. В течение года предполагается создание прототипа с разработкой конструкции автокатода, миниатюрного источника питания, размещенного в цоколе, и дизайна лампы. Возможна также организация разработки и выпуска отечественного люминофора, который обеспечивал бы благоприятный для человека спектр излучения и эффективность 80–100 лм/Вт. Расходы на эти ОКР оцениваются в 20–30 млн руб.

Следующий шаг – подготовка к масштабному производству с приобретением дополнительного технологического оборудования (сроки 1–2 года, инвестиции на дооснащение производства – 50–60 млн руб.).

Если стоимость лабораторных образцов разработчики оценивают в 100–200 руб., то при массовом производстве в количестве 1 млн штук она может снизиться до 30–40 руб. При 40%-ной загруженности производственных мощностей, доходность предприятия даже при такой себестоимости продукции позволит окупить затраты за считанные годы.

Татьяна Рейтер

Другие материалы по теме

X