Nowoczesne urządzenia elektropróżniowe zawdzięczają swój wygląd amerykańskiemu wynalazcy Thomasowi Edissonowi. To on opracował pierwszy udany sposób oświetlenia, wykorzystując do tego żarówkę elektryczną.
Historia lampy
Obecnie trudno uwierzyć, że elektryczność nie istniała we wszystkich okresach historycznych. Pierwsze żarówki żarowe pojawiły się dopiero pod koniec XIX wieku. Edisonowi udało się opracować model żarówki, w której znajdowały się włókna węglowe, platynowe i bambusowe. To ten naukowiec słusznie nazywany jest „ojcem” nowoczesnej lampy elektrycznej. Uprościł obwód żarówki, znacznie obniżył koszty produkcji. W rezultacie na ulicach pojawiło się nie oświetlenie gazowe, ale elektryczne, a nowe urządzenia oświetleniowe zaczęto nazywać lampami Edisona. Thomas przez długi czas pracował nad udoskonaleniem swojego wynalazku, w wyniku czego używanie świec stało się nieopłacalnym środkiem.
Zasada działania
Jakie urządzenie mają żarówki Edisona? Każde urządzenie ma obudowężarnik, bańka szklana, styk główny, elektrody, podstawa. Każdy z nich ma swój własny cel funkcjonalny.
Istota tego urządzenia jest następująca. Kiedy korpus grzejny jest silnie nagrzewany przez strumień naładowanych cząstek, energia elektryczna jest zamieniana na lekką formę.
Aby promieniowanie było postrzegane przez ludzkie oko, konieczne jest osiągnięcie temperatury co najmniej 580 stopni.
Wśród metali wolfram ma najwyższą temperaturę topnienia, więc z niego wykonany jest korpus grzewczy. Aby zmniejszyć objętość, zaczęto układać drut w formie spirali.
Pomimo wysokiej odporności chemicznej wolframu, dla maksymalnej ochrony przed korozją, korpus żarnika jest umieszczony w szczelnym szklanym naczyniu, z którego wcześniej zostało wypompowane powietrze. Zamiast tego do kolby pompowany jest gaz obojętny, który zapobiega wchodzeniu drutu wolframowego w reakcje utleniania. Najczęściej stosowanym gazem obojętnym jest argon, czasami stosuje się azot lub krypton.
Istotą wynalazku Edisona jest to, że parowanie, które występuje podczas długotrwałego ogrzewania metalu, jest zapobiegane przez ciśnienie wytwarzane przez gaz obojętny.
Cechy lampy
Istnieje wiele różnych lamp zaprojektowanych do oświetlania dużego obszaru. Cechą wynalazku Edisona jest możliwość regulacji mocy tego urządzenia z uwzględnieniem oświetlanego obszaru.
Producenci oferują różne typy lamp, różniące się żywotnością, wielkością, mocą. Zastanówmy się nad niektórymi rodzajami tych urządzeń elektrycznych.
Najpopularniejsze lampy próżniowe to LON. Są w pełni higieniczne i mają średnią żywotność 1000 godzin.
Wśród wad lamp ogólnego przeznaczenia zwracamy uwagę na niską sprawność. Około 5 procent energii elektrycznej jest przekształcane w światło, reszta jest uwalniana w postaci ciepła.
Reflektory
Mają dość dużą moc, przeznaczone do oświetlania dużych powierzchni. Urządzenia elektrovacuum dzielą się na trzy grupy:
- projekcja filmowa;
- latarnie morskie;
- ogólne zastosowanie.
Źródło światła projektora różni się długością korpusu żarnika, ma bardziej kompaktowy rozmiar, co pozwala zwiększyć ogólną jasność, poprawić skupienie strumienia światła.
Urządzenia elektroodkurzające z lustrem mają odblaskową warstwę aluminium, inną konstrukcję żarówki.
Ta część, która jest przeznaczona do przewodzenia światła, jest wykonana z matowego szkła. Pozwala to zmiękczyć światło, zredukować kontrastujące cienie z różnych obiektów. Takie urządzenia elektropróżniowe są używane do oświetlenia wnętrz.
Wewnątrz kolby halogenowej znajdują się związki bromu lub jodu. Ze względu na ich odporność na temperatury do 3000 K żywotność lamp wynosi około 2000 godzin. Ale to białe źródło światła ma też swoje wady, na przykładlampa halogenowa, po schłodzeniu ma niską rezystancję elektryczną.
Główne parametry
W żarówce Edisona żarnik wolframowy ma różne kształty. Do stabilnej pracy takiego urządzenia wymagane jest napięcie 220 V. Średnio jego żywotność wynosi od 3000 do 3500 godzin. Biorąc pod uwagę, że temperatura barwowa wynosi 2700 K, lampa zapewnia ciepłe białe lub żółte widmo. Obecnie oferowane są lampy z różnymi rozmiarami cokołów (E14, E27). W razie potrzeby możesz podnieść lampę w formie szpilki do włosów, jodełki, spirali w żyrandolu sufitowym lub oprawie ściennej.
Wynalazek Edisona jest podzielony na oddzielne klasy w zależności od liczby włókien wolframowych. Koszt oprawy oświetleniowej, jej moc i żywotność zależą bezpośrednio od tego wskaźnika.
Zasada działania EVL
Emisja termiczna polega na emisji elektronów przez rozgrzany korpus żarowy do próżni lub ośrodka obojętnego utworzonego wewnątrz żarówki. Do kontroli przepływu elektronów wykorzystuje się pole magnetyczne lub elektryczne.
Emisja termiczna pozwala praktycznie wykorzystać pozytywne właściwości przepływu elektronów - do generowania, wzmacniania drgań elektrycznych o różnych częstotliwościach.
Cechy lamp radiowych
Dioda elektropróżniowa jest podstawą inżynierii radiowej. Konstrukcja lampy posiada dwie elektrody (katodę i anodę), siatkę. Katoda zapewnia emisję, dlatego warstwa wolframu pokryta jest barem lub torem. Anoda wykonana jest w postaci niklu, molibdenu, płyty grafitowej. Internetjest separatorem między elektrodami. Gdy płyn roboczy jest podgrzewany, z poruszających się cząstek w próżni wytwarzany jest silny prąd elektryczny. Urządzenia elektropróżniowe tego typu stanowią podstawę radiotechniki. W drugiej połowie ubiegłego wieku lampy próżniowe znalazły zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu technicznego, radioelektronicznego.
Bez nich nie można było wyprodukować radia, telewizora, specjalnego sprzętu, komputerów.
Obszary zastosowań
Wraz z rozwojem precyzyjnego oprzyrządowania, elektroniki radiowej, lampy te straciły na znaczeniu, przestały być używane na dużą skalę.
Ale nawet teraz istnieją takie obszary przemysłowe, które wymagają EVL, ponieważ tylko lampa próżniowa jest w stanie zapewnić działanie urządzeń zgodnie z określonymi parametrami, w określonym środowisku.
EVL są szczególnie interesujące dla kompleksu wojskowo-przemysłowego, ponieważ to lampy próżniowe wyróżniają się zwiększoną odpornością na impulsy elektromagnetyczne.
Jeden aparat wojskowy może pomieścić do stu EVL. Większość materiałów półprzewodnikowych REC nie może funkcjonować przy zwiększonym promieniowaniu, a także w warunkach naturalnej próżni (w kosmosie).
EVL pomaga poprawić niezawodność i trwałość satelitów i rakiet kosmicznych.
Wniosek
W urządzeniach elektropróżniowych, które umożliwiają generowanie, wzmacnianie, przekształcanie energii elektromagnetycznej, przestrzeń robocza jest całkowicie wolna od powietrza,osłonięty od atmosfery nieprzeniknioną powłoką.
Odkrycie emisji termoelektrycznej przyczyniło się do powstania prostej dwuelektrodowej lampy zwanej diodą próżniową.
Gdy jest podłączony do obwodu elektrycznego, wewnątrz urządzenia pojawia się prąd. Kiedy zmienia się polaryzacja napięcia, znika ono bez względu na to, jak gorąca jest katoda. Utrzymując stałą wartość temperatury rozgrzanej katody, udało się ustalić bezpośrednią zależność między napięciem anodowym a natężeniem prądu. Uzyskane wyniki zostały wykorzystane w rozwoju elektronicznych urządzeń próżniowych.
Na przykład trioda jest lampą próżniową z trzema elektrodami: anodą, katodą termoelektryczną, siatką kontrolną.
To triody stały się pierwszymi urządzeniami używanymi do wzmacniania sygnałów elektrycznych na początku ubiegłego wieku. Obecnie triody zostały zastąpione tranzystorami półprzewodnikowymi. Triody próżniowe są używane tylko w tych obszarach, w których konieczne jest przekształcenie potężnych sygnałów przy niewielkiej liczbie elementów aktywnych, a wagę i wymiary można pominąć.
Potężne lampy radiowe są porównywalne z tranzystorami pod względem wydajności, niezawodności, ale ich żywotność jest znacznie krótsza. W triodach małej mocy większość ciepła trafia do zużytej mocy kaskady, czasami jej wartość sięga 50%.
Tetrody to elektroniczna dwusiatkowa lampa, która ma na celu zwiększenie mocy i napięcia elektrycznegosygnały. Urządzenia te mają większe wzmocnienie w porównaniu do triody. Takie cechy konstrukcyjne umożliwiają wykorzystanie tetrod do wzmacniania niskich częstotliwości w telewizorach, odbiornikach i innych urządzeniach radiowych.
Konsumenci aktywnie korzystają z żarówek, w których korpusem żarnika jest żarnik lub drut wolframowy. Urządzenia te mają moc od 25 do 100 W, ich żywotność to 2500-3000 godzin. Producenci oferują lampy o różnych podstawach, kształtach, rozmiarach, dzięki czemu możesz wybrać opcję lampy, biorąc pod uwagę charakterystykę urządzenia oświetleniowego, powierzchnię pomieszczenia.
