Сверхтонкие панели освещают будущее микроплазмой
Учёные изобрели экономичный источник света в виде пластинки толщиной менее 1 миллиметра. Впечатляет, впрочем, не только толщина.
В первых образцах этого устройства его авторы ухитрились разместить на тонкой алюминиевой подложке площадью в пару ладоней 250 тысяч газоразрядных лампочек с поперечником менее половины миллиметра каждая.
Удивили мир Сун-Цзинь Парк (Sung-Jin Park), Гэри Эден (Gary Eden) и их коллеги из университета Иллинойса (University of Illinois at Urbana-Champaign — UIUC).
Их изобретение называется «Плазменная лампа с микровпадинами» (Microcavity Plasma Lamp). Как и обычные люминесцентные лампы, источник света нового типа генерирует излучение благодаря атомам газа, бомбардируемым электронами.
Но, в отличие от классической конструкции, требуемая для работы новой лампы плазма (ионизированный газ) находится в многочисленных микроскопических отсеках.
Фактически, перед нами набор из тысяч люминесцентных лампочек, созданных не по отдельности, а одновременно, в виде единого устройства. Примерно так, как получаются транзисторы и диоды на поверхности микросхемы, или многочисленные и почти незаметные глазу отверстия на поверхности какого-нибудь фильтра.
«Каждая лампа – немногим больше диаметра человеческого волоса, — говорит Парк. — Мы можем упаковать более 250 тысяч ламп в единственную панель». Эден добавляет: «Построенные из алюминиевой фольги, сапфира и маленького количества газа панели меньше миллиметра толщиной могут висеть на стене как фотографии в рамке».
Microcavity Plasma Lamp со светящейся площадью 225 квадратных сантиметров.
На врезке — её ячейки при сильном увеличении (фото с сайта news.uiuc.edu).
Microcavity Plasma Lamp состоит из алюминиевой подложки, алюминиевой же маски (экрана) с регулярно расположенными отверстиями в форме бриллиантов (с поперечником около 500 микрометров), служащими «ловушками» для газа, слоёв сапфира (прозрачный оксид алюминия), покрывающих подложку и маску (он служит изолятором), тонкого стеклянного покрытия маски и «финального» стекла со слоем фосфорного люминофора на внутренней стороне.
Общая толщина этого бутерброда составила 800 микрометров. При этом Парк и Эден построили несколько образцов таких плоских панелей.
Светящийся участок некоторых по площади превышал 200 квадратных сантиметров.
И, надо сказать, светятся эти панели вполне ярко. Эффективность лампы нового типа составила 15 люменов на ватт.
После некоторой оптимизации конструкции, как рассчитывают изобретатели, от неё можно будет легко получить 30 люменов (а может, и больше) на ватт.
Конечно, это далеко не рекорд в мире осветительной техники (в дальнейшем тут могут отличиться перспективные светодиоды), но всё же лучше самых обычных ламп накаливания, которые обладают отдачей в 10-13 люменов на ватт.
Цель же исследователей – достичь с так называемой «микроплазмой» эффективности обычных люминесцентных ламп, то есть примерно 60-90 люменов на ватт.
В довершении этих достоинств новые лампы-плёнки, в отличие от обычных люминесцентных светильников больших размеров (с длинными «трубками»), не требуют отражателя, рассеивателя и громоздкого тяжёлого корпуса. А ещё «микроплазме» для работы не нужен балласт.
Кроме того, хотя в кратком пресс-релизе авторы не уточняют, какой газ светится в микроскопических ячейках их панели, известно, что в лампе нет ртути, что с удовольствием отметят защитники природы.
Разрез новой панели. Внизу справа — одна из новых лам, снятая с увеличением.
Рядом линейка с миллиметровыми делениями. На врезке — «алмазные» ячейки Microcavity Plasma Lamp при большом увеличении (иллюстрация и фото с сайта news.uiuc.edu).
Очевидно, что по аналогичной технологии можно создавать лампы большой площади. И напрашивающиеся светящиеся стены, декоративные панели или плитки — далеко не единственное применение новинки.
Исследователи построили аналогичные светящиеся панели на гибкой полимерной подложке и с гибким прозрачным покрытием. Их уже можно сгибать, а значит — наклеивать на кривые поверхности (лобовое стекло автомобиля, к примеру, детали кузова).
Также легко представить такую плёнку, наклеенную на обшивку потолка автомобиля. Рассеянное мягкое свечение такого потолка будет смотреться выигрышно, в сравнении с обычными плафонами.
А ведь эта лампа будет ещё и экономичнее.
Гибкие наборы таких микроячеек могут использоваться и как фототерапевтические бандажи для лечения псориаза при помощи ультрафиолета.
Результаты нынешней работы будут опубликованы в Journal of Physics D — Applied Physics в июне. А тем временем авторы лампы намерены существенно улучшить её параметры.
И они уже представляют, как Microcavity Plasma Lamp вытесняет лампы накаливания из офисов, домов, театров и магазинов.
