Катодолюминесцентный источник света (КИС) — люминесцентный источник света , в котором видимый свет излучается люминофором , который в свою очередь светится под воздействием потока электронов , испускаемого эмиттером.

Принцип действия КИС аналогичен механизму работы телевизионного кинескопа, который представляет собой вакуумную трубку с экраном, покрытым люминофором, возбуждаемым электронным пучком. Эмиссия электронов осуществлялась автоэмиссионным катодом . В производство КИС не используются токсичные материалы, что не сказывается на светоотдаче.

История

Ещё в 1980-е годы можно было встретить так называемые катодолюминесцентные вакуумные индикаторы и источники света. По своей сути они были своеобразными небольшими телевизорами , в которых отсутствовала лишь система пространственного перемещения электронного луча (развёртка), но были стеклянная колба, катод , испускающий электроны, и анод с нанесённым люминофором. Катод в этих источниках света был, как в кинескопах и радиолампах, накаливаемым. Люминофоры , используемые в таких приборах, имели одну особенность — они возбуждались достаточно медленными электронами, которые не успевали набрать высокую скорость из-за малого расстояния между анодом и катодом; поэтому для катодолюминесцентных источников света были разработаны специальные люминофоры. Для обеспечения высокого срока службы подобные приборы требовали применения высоких вакуумных технологий, а накаливаемый катод определял высокое энергопотребление и ограничивал яркость свечения. Вскоре подобные приборы были вытеснены плазменными и светодиодными аналогами. Но были и преимущества: например, отсутствие ртути , хорошая контрастность излучения, а также идеальная помехозащищённость и низкое энергопотребление ^{[ уточнить ]} .

Катодолюминесцентная технология перешла в разряд реликтовых, хотя и продолжала совершенствоваться, в основном — в научных лабораториях. Было ясно, что необходимо модернизировать прежде всего катод. В качестве эмиттера электронов предложили использовать так называемый многоострийный холодный катод , в котором эмиссия достигалась за счёт увеличения электрического поля на микроостриях его поверхности. При определённой напряжённости электрического поля в материале катода возникают условия для выхода электронов. Эмиттеры этой группы обычно называют . При этом чем меньше размеры острий, тем выше эмиссия электронов. Были испробованы многие типы материалов, от тугоплавких металлов до кремния и полупроводников . Но технология изготовления подобных катодов оказалась весьма сложной и дорогостоящей. Главное же, что такие катоды могли эффективно работать только в условиях сверхвысокого вакуума и быстро разрушались при наличии примесных газов. Поэтому следовало продолжать поиски.

«Свет в конце тоннеля» появился в 1990-е годы, когда внимание исследователей привлекли различные формы углерода; прежде всего были исследованы эмиссионные свойства углеродных волокон , пористого углерода и так называемых алмазоподобных плёнок, которые получались при разложении органических веществ в вакууме. Оказалось, что подобные материалы могут работать в условиях технического вакуума . Это существенно упрощало технологию изготовления катодолюминесцентных источников света. К тому же углерод никак не может быть отнесен к дефицитным и дорогостоящим материалам. Все это увеличивало шансы забытой технологии. Однако самые большие надежды на прогресс катодолюминесцентной технологии возникли с появлением нового типа углеродных материалов, а именно с углеродными нанотрубками , первые сведения о которых появились в самом начале 90-х годов.

Преимущества

• благоприятный для человеческого восприятия спектр излучения ;
• большая площадь светоизлучающей поверхности и равномерность засветки (по сравнению со светодиодными лампами);
• низкая инерционность (готовность к работе - 0,5 мс );
• диапазон рабочих температур от -196 °C до +150 °C;
• высокий срок службы более 10 тыс. часов;
• простая технология и доступное сырьё;
• возможность полной автоматизации производства;
• отсутствие проблем при утилизации; экологическая чистота.

Области применения

• Осветительные лампы
• Элементы подсветки ЖК-дисплеев
• Плоские автоэмиссионные экраны (Field Emission Display – FED).
• Пиксели больших видеоэкранов коллективного пользования
• Светофоры и семафоры
• Источники резервного освещения
• Сигналы спасения на воде и в горах
• Любые источники света высокой яркости с возможностью подбора спектра излучения

См. также

• Вакуумный люминесцентный индикатор

Ссылки

• /вебархив/
• // Журнал «ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ №6 2007

Примечания