Moderne elektrovacuümapparaten danken hun uiterlijk aan de Amerikaanse uitvinder Thomas Edison. Hij was het die de eerste succesvolle manier van verlichting ontwikkelde, waarbij hij hiervoor een elektrische gloeilamp gebruikte.
De geschiedenis van de lamp
Momenteel is het moeilijk te geloven dat elektriciteit niet in alle historische perioden bestond. De eerste gloeilampen verschenen pas aan het einde van de negentiende eeuw. Edison slaagde erin een model van een gloeilamp te ontwikkelen, waarin koolstof-, platina- en bamboefilamenten zaten. Het is deze wetenschapper die met recht de "vader" van de moderne elektrische lamp wordt genoemd. Hij vereenvoudigde het gloeilampencircuit en verlaagde de productiekosten aanzienlijk. Als gevolg hiervan verscheen er geen gas, maar elektrische verlichting op straat en werden nieuwe verlichtingsapparaten Edison-lampen genoemd. Thomas werkte lange tijd aan het verbeteren van zijn uitvinding, waardoor het gebruik van kaarsen een onrendabele maatregel werd.
Werkingsprincipe
Welk apparaat hebben Edison-gloeilampen? Elk apparaat heeft een lichaamgloeidraad, glazen bol, hoofdcontact, elektroden, voet. Elk van hen heeft zijn eigen functionele doel.
De essentie van dit apparaat is als volgt. Wanneer het verwarmingslichaam sterk wordt verwarmd door een stroom geladen deeltjes, wordt elektrische energie omgezet in een lichte vorm.
Om de straling door het menselijk oog waar te nemen, moet een temperatuur van ten minste 580 graden worden bereikt.
Van de metalen heeft wolfraam het hoogste smeltpunt, dus hier wordt het verwarmingslichaam van gemaakt. Om het volume te verminderen, begon de draad in de vorm van een spiraal te worden geplaatst.
Ondanks de hoge chemische bestendigheid van wolfraam, voor zijn maximale bescherming tegen het corrosieproces, wordt het filamentlichaam in een afgesloten glazen vat geplaatst, waaruit eerder lucht is weggepompt. In plaats daarvan wordt een inert gas in de kolf gepompt, dat voorkomt dat de wolfraamdraad oxidatiereacties aangaat. Het meest gebruikte inerte gas is argon, soms wordt stikstof of krypton gebruikt.
De essentie van Edisons uitvinding is dat de verdamping die optreedt tijdens langdurige verhitting van het metaal wordt voorkomen door de druk die wordt gecreëerd door een inert gas.
Lampkenmerken
Er zijn nogal wat verschillende lampen ontworpen om een groot gebied te verlichten. Een kenmerk van de uitvinding van Edison is de mogelijkheid om het vermogen van dit apparaat aan te passen, rekening houdend met het verlichte gebied.
Fabrikanten bieden verschillende soorten lampen aan, die verschillen in levensduur, grootte en vermogen. Laten we stilstaan bij enkele soorten van deze elektrische apparaten.
De meest voorkomende vacuümbuizen zijn LON. Ze zijn volledig hygiënisch en hebben een gemiddelde levensduur van 1000 uur.
Onder de tekortkomingen van lampen voor algemeen gebruik, benadrukken we het lage rendement. Ongeveer 5 procent van de elektrische energie wordt omgezet in licht, de rest komt vrij als warmte.
Spotlights
Ze hebben een vrij hoog vermogen, ontworpen om grote gebieden te verlichten. Elektrovacuümapparaten zijn onderverdeeld in drie groepen:
- filmprojectie;
- vuurtorens;
- algemeen doel.
De projectorlichtbron verschilt in de lengte van het filamentlichaam, het heeft een compacter formaat, waardoor u de algehele helderheid kunt verhogen en de focus van de lichtstroom kunt verbeteren.
Spiegelelektrovacuümapparaten hebben een reflecterende aluminiumlaag, een ander lampontwerp.
Dat deel ervan, dat is ontworpen om licht te geleiden, is gemaakt van mat glas. Hiermee kunt u het licht zacht maken, contrasterende schaduwen van verschillende objecten verminderen. Dergelijke elektrovacuümapparaten worden gebruikt voor binnenverlichting.
In de halogeenkolf zitten verbindingen van broom of jodium. Vanwege hun vermogen om temperaturen tot 3000 K te weerstaan, is de levensduur van de lampen ongeveer 2000 uur. Maar deze witte lichtbron heeft ook zijn nadelen, bijvoorbeeldhalogeenlamp, heeft een lage elektrische weerstand bij koeling.
Hoofdparameters
In een Edison-gloeilamp is de wolfraamgloeidraad in verschillende vormen gerangschikt. Voor een stabiele werking van een dergelijk apparaat is een spanning vereist van 220 V. Gemiddeld is de levensduur 3000 tot 3500 uur. Aangezien de kleurtemperatuur 2700 K is, geeft de lamp een warm wit of geel spectrum. Momenteel worden lampen aangeboden met verschillende maten sokkels (E14, E27). Indien gewenst kun je een lamp in de vorm van een haarspeld, visgraat, spiraal in een plafondkroonluchter of wandverlichtingsarmatuur pakken.
Edison's uitvinding is onderverdeeld in afzonderlijke klassen op basis van het aantal wolfraamfilamenten. De kosten van de verlichtingsarmatuur, het vermogen en de levensduur zijn rechtstreeks afhankelijk van deze indicator.
EVL-werkingsprincipe
Thermionische emissie bestaat uit de emissie van elektronen door een verwarmd gloeiend lichaam in een vacuüm of een inert medium dat in de lamp wordt gecreëerd. Om de stroom van elektronen te regelen, wordt een magnetisch of elektrisch veld gebruikt.
Thermionische emissie stelt je in staat om de positieve eigenschappen van de elektronenstroom praktisch te gebruiken - om elektrische trillingen van verschillende frequenties te genereren en te versterken.
Kenmerken van radiobuizen
Elektrovacuümdiode is de basis van radiotechniek. Het ontwerp van de lamp heeft twee elektroden (kathode en anode), een rooster. De kathode zorgt voor emissie, hiervoor wordt de wolfraamlaag bedekt met barium of thorium. De anode is gemaakt in de vorm van een nikkel, molybdeen, grafiet plaat. Nettois de separator tussen de elektroden. Wanneer de werkvloeistof wordt verwarmd, wordt een krachtige elektrische stroom gecreëerd door bewegende deeltjes in een vacuüm. Elektrovacuümapparaten van dit type vormen de basis van radiotechniek. In de tweede helft van de vorige eeuw werden vacuümbuizen gebruikt in verschillende gebieden van de technische, radio-elektronische industrie.
Zonder hen was het onmogelijk om radio's, televisies, speciale apparatuur, computers te maken.
Toepassingsgebieden
Met de ontwikkeling van precisie-instrumenten, radio-elektronica, hebben deze lampen hun relevantie verloren en worden ze niet meer op grote schaal gebruikt.
Maar zelfs nu zijn er industriële gebieden die EVL vereisen, omdat alleen een vacuümlamp de prestaties van apparaten kan garanderen volgens de gespecificeerde parameters, in een bepaalde omgeving.
EVL is van bijzonder belang voor het militair-industriële complex, omdat het vacuümbuizen zijn die zich onderscheiden door een verhoogde weerstand tegen elektromagnetische impulsen.
Eén militair apparaat kan maximaal honderd EVL bevatten. De meeste halfgeleidermaterialen, REC, kunnen niet functioneren bij verhoogde straling en ook niet in natuurlijke vacuümomstandigheden (in de ruimte).
EVL helpt de betrouwbaarheid en duurzaamheid van satellieten en ruimteraketten te verbeteren.
Conclusie
In elektrovacuümapparaten die het mogelijk maken om elektromagnetische energie op te wekken, te versterken en om te zetten, is de werkruimte volledig vrij van lucht,afgeschermd van de atmosfeer door een ondoordringbare schaal.
De ontdekking van thermionische emissie heeft bijgedragen aan de creatie van een eenvoudige lamp met twee elektroden, een vacuümdiode genaamd.
Wanneer het is aangesloten op een elektrisch circuit, verschijnt er een stroom in het apparaat. Wanneer de polariteit van de spanning verandert, verdwijnt deze, en hoe heet de kathode ook is. Door de temperatuur van de verwarmde kathode constant te houden, kon een direct verband worden gelegd tussen de anodespanning en de stroomsterkte. De verkregen resultaten werden gebruikt bij de ontwikkeling van elektronische vacuümapparaten.
Een triode is bijvoorbeeld een vacuümbuis met drie elektroden: een anode, een thermionische kathode, een stuurrooster.
Het waren triodes die aan het begin van de vorige eeuw de eerste apparaten werden die werden gebruikt om elektrische signalen te versterken. Op dit moment zijn triodes vervangen door halfgeleidertransistors. Vacuümtriodes worden alleen gebruikt in die gebieden waar het nodig is om krachtige signalen om te zetten met een klein aantal actieve componenten, en gewicht en afmetingen kunnen worden verwaarloosd.
Krachtige radiobuizen zijn vergelijkbaar met transistors in termen van efficiëntie, betrouwbaarheid, maar hun levensduur is veel korter. In triodes met laag vermogen gaat de meeste warmte naar het verbruikte cascadevermogen, soms bereikt de waarde 50%.
Tetrodes zijn een elektronische lamp met twee rasters, die is ontworpen om het vermogen en de spanning van elektrische apparaten te vergrotensignalen. Deze apparaten hebben een hogere gain in vergelijking met de triode. Dergelijke ontwerpkenmerken maken het mogelijk om tetrodes te gebruiken om lage frequenties in televisies, ontvangers en andere radioapparatuur te versterken.
Consumenten gebruiken actief gloeilampen, waarbij de gloeidraad een wolfraamgloeidraad of draad is. Deze apparaten hebben een vermogen van 25 tot 100 W, hun levensduur is 2500-3000 uur. Fabrikanten bieden lampen aan met verschillende basissen, vormen, maten, zodat u de lampoptie kunt kiezen, rekening houdend met de kenmerken van het verlichtingsapparaat, het gebied van de kamer.
