Modernit sähkötyhjiölaitteet ovat ulkonäönsä velkaa amerikkalaiselle keksijälle Thomas Edisonille. Hän kehitti ensimmäisen onnistuneen valaistustavan, jossa käytettiin sähkölamppua.
Lampun historia
Tällä hetkellä on vaikea uskoa, että sähköä ei ollut olemassa kaikilla historiallisilla jaksoilla. Ensimmäiset hehkulamput ilmestyivät vasta 1800-luvun lopulla. Edison onnistui kehittämään mallin hehkulampusta, jossa sijaitsi hiili-, platina- ja bambufilamentit. Juuri tätä tiedemiestä kutsutaan oikeutetusti nykyaikaisen sähkölampun "isäksi". Hän yksinkertaisti hehkulamppupiiriä, alensi merkittävästi tuotantokustannuksia. Tämän seurauksena kaduille ei ilmestynyt kaasu-, vaan sähkövalaistus, ja uusia valaistuslaitteita alettiin kutsua Edison-lampuiksi. Thomas työskenteli pitkään keksintönsä parantamiseksi, minkä seurauksena kynttilöiden käytöstä tuli kannattamaton toimenpide.
Toimintaperiaate
Mikä laite Edison-hehkulampuissa on? Jokaisella laitteella on runkohehkulanka, lasipolttimo, pääkosketin, elektrodit, pohja. Jokaisella niistä on oma toiminnallinen tarkoitus.
Tämän laitteen olemus on seuraava. Kun lämmityskappaletta lämmittää voimakkaasti varautuneiden hiukkasten virta, sähköenergia muuttuu kevyeksi.
Jotta ihmissilmä havaitsee säteilyn, on saavutettava vähintään 580 asteen lämpötila.
Metalleista volframilla on korkein sulamispiste, joten siitä valmistetaan lämpökappale. Äänenvoimakkuuden vähentämiseksi lanka alettiin sijoittaa spiraalin muotoon.
Huolimatta volframin korkeasta kemiallisesta kestävyydestä, sen maksimaalisen suojan saamiseksi korroosiota vastaan filamenttikappale asetetaan suljettuun lasiastiaan, josta ilma on aiemmin pumpattu ulos. Sen sijaan pulloon pumpataan inerttiä kaasua, joka estää volframilangan joutumisen hapetusreaktioihin. Yleisimmin käytetty inertti kaasu on argon, joskus käytetään typpeä tai kryptonia.
Edisonin keksinnön ydin on, että metallin pitkäaikaisen kuumennuksen aikana tapahtuva haihtuminen estetään inertin kaasun aiheuttamalla paineella.
Lampun ominaisuudet
On olemassa useita erilaisia lamppuja, jotka on suunniteltu valaisemaan laajaa aluetta. Edisonin keksinnön ominaisuus on kyky säätää tämän laitteen tehoa ottaen huomioon valaistun alueen.
Valmistajat tarjoavat erilaisia lamppuja, joiden käyttöikä, koko ja teho eroavat toisistaan. Tarkastellaanpa joidenkin tyyppisiä näitä sähkölaitteita.
Yleisimmät tyhjiöputket ovat LON. Ne ovat täysin hygieenisiä ja niiden keskimääräinen käyttöikä on 1000 tuntia.
Yleislamppujen puutteista korostamme alhaista hyötysuhdetta. Noin 5 prosenttia sähköenergiasta muuttuu valoksi, loput vapautuvat lämpönä.
Spotlights
Niillä on melko suuri teho, ja ne on suunniteltu valaisemaan suuria alueita. Sähkötyhjiölaitteet on jaettu kolmeen ryhmään:
- elokuvaprojektio;
- majakat;
- yleinen tarkoitus.
Projektorin valonlähde eroaa hehkulangan rungon pituudesta, sen koko on pienempi, minkä ansiosta voit lisätä yleistä kirkkautta ja parantaa valovirran tarkennusta.
Peilielektroniikkalaitteissa on heijastava alumiinikerros, erilainen polttimomuotoilu.
Se osa, joka on suunniteltu johtamaan valoa, on valmistettu himmeästä lasista. Näin voit tehdä valosta pehmeän, vähentää erilaisten esineiden kontrastisia varjoja. Tällaisia sähkötyhjiölaitteita käytetään sisävalaistukseen.
Halogeenipullon sisällä on bromi- tai jodiyhdisteitä. Lamppujen käyttöikä on noin 2000 tuntia, koska ne kestävät jopa 3000 K lämpötiloja. Mutta tällä valkoisen valon lähteellä on myös haittapuolensa, esim.halogeenilamppu, sen sähkövastus on alhainen jäähdytettynä.
Pääparametrit
Edison-hehkulampussa volframilanka on järjestetty eri muotoihin. Tällaisen laitteen vakaaseen toimintaan tarvitaan jännite 220 V. Keskimäärin sen käyttöikä on 3000 - 3500 tuntia. Ottaen huomioon, että värilämpötila on 2700 K, lamppu tarjoaa lämpimän valkoisen tai keltaisen spektrin. Tällä hetkellä lamppuja tarjotaan erikokoisilla sokkelilla (E14, E27). Halutessasi voit poimia lampun hiusneulan, kalanruoton, spiraalin muodossa kattokruunuun tai seinävalaisimiin.
Edisonin keksintö on jaettu erillisiin luokkiin volframifilamenttien lukumäärän mukaan. Valaisimen hinta, teho ja käyttöikä riippuvat suoraan tästä indikaattorista.
EVL:n toimintaperiaate
Termioninen emissio koostuu elektronien emissionamisesta kuumennetun hehkukappaleen avulla tyhjiöön tai inerttiin väliaineeseen, joka syntyy polttimon sisällä. Elektronien virran ohjaamiseen käytetään magneetti- tai sähkökenttää.
Termioninen emissio mahdollistaa elektronivirran positiivisten ominaisuuksien käytön käytännössä – eritaajuisten sähköisten värähtelyjen synnyttämiseen, vahvistamiseen.
Radioputkien ominaisuudet
Sähkövakuumidiodi on radiotekniikan perusta. Lampun suunnittelussa on kaksi elektrodia (katodi ja anodi), ristikko. Katodi tuottaa emission, tätä varten volframikerros peitetään bariumilla tai toriumilla. Anodi on valmistettu nikkeli-, molybdeeni- ja grafiittilevyn muodossa. Nettoon elektrodien välinen erotin. Kun työnestettä kuumennetaan, tyhjiössä liikkuvista hiukkasista syntyy voimakas sähkövirta. Tämän tyyppiset sähkötyhjiölaitteet muodostavat radiotekniikan perustan. Viime vuosisadan jälkipuoliskolla tyhjiöputkia käytettiin erilaisilla teknisen, radioelektroniikan aloilla.
Ilman niitä oli mahdotonta valmistaa radioita, televisioita, erikoislaitteita, tietokoneita.
Sovellusalueet
Tarkkuusinstrumentoinnin ja radioelektroniikan kehittyessä nämä lamput ovat menettäneet merkityksensä, ja niitä ei enää käytetä laajasti.
Mutta nytkin on sellaisia teollisuusalueita, jotka vaativat EVL:n, koska vain alipainelamppu pystyy varmistamaan laitteiden suorituskyvyn määriteltyjen parametrien mukaisesti, tietyssä ympäristössä.
EVL ovat erityisen kiinnostavia sotilas-teollisen kompleksin kann alta, koska tyhjiöputket erottuvat lisääntyneestä sähkömagneettisten impulssien kestävyydestä.
Yksi sotilaslaitteisto voi sisältää jopa sata EVL:ää. Suurin osa puolijohdemateriaaleista, REC ei voi toimia lisääntyneellä säteilyllä eikä luonnollisessa tyhjiöolosuhteissa (avaruudessa).
EVL auttaa parantamaan satelliittien ja avaruusrakettien luotettavuutta ja kestävyyttä.
Johtopäätös
Sähkötyhjölaitteissa, jotka mahdollistavat sähkömagneettisen energian generoinnin, vahvistamisen, muuntamisen, työtila vapautetaan täysin ilmasta,suojattu ilmakehältä läpäisemättömällä kuorella.
Termionisen emission löytäminen auttoi yksinkertaisen kaksielektrodisen lampun, jota kutsutaan tyhjiödiodiksi, luomiseen.
Kun se liitetään sähköpiiriin, laitteen sisällä näkyy virta. Kun jännitteen napaisuus muuttuu, se katoaa, riippumatta siitä, kuinka kuuma katodi on. Säilyttämällä lämmitetyn katodin lämpötilan vakioarvo oli mahdollista muodostaa suora suhde anodin jännitteen ja virran voimakkuuden välille. Saatuja tuloksia käytettiin elektronisten tyhjiölaitteiden kehittämisessä.
Esimerkiksi triodi on tyhjiöputki, jossa on kolme elektrodia: anodi, lämpökatodi, ohjausristikko.
Triodeista tuli ensimmäiset laitteet, joita käytettiin sähköisten signaalien vahvistamiseen viime vuosisadan alussa. Tällä hetkellä triodit on korvattu puolijohdetransistoreilla. Tyhjiötriodeja käytetään vain alueilla, joilla on tarpeen muuntaa voimakkaita signaaleja pienellä määrällä aktiivisia komponentteja, ja paino ja mitat voidaan jättää huomiotta.
Tehokkaat radioputket ovat verrattavissa transistoreihin tehokkuudeltaan ja luotettavuudeltaan, mutta niiden käyttöikä on paljon lyhyempi. Pienitehoisissa triodeissa suurin osa lämmöstä menee kulutettuun kaskaditehoon, joskus sen arvo saavuttaa 50%.
Tetrodit ovat elektroninen kaksiristikkolamppu, joka on suunniteltu lisäämään sähkön tehoa ja jännitettäsignaaleja. Näillä laitteilla on suurempi vahvistus verrattuna triodiin. Tällaisten suunnitteluominaisuuksien avulla on mahdollista käyttää tetrodeja matalien taajuuksien vahvistamiseen televisioissa, vastaanottimissa ja muissa radiolaitteissa.
Kuluttajat käyttävät aktiivisesti hehkulamppuja, joissa hehkulanka on volframilanka tai lanka. Näiden laitteiden teho on 25 - 100 W, niiden käyttöikä on 2500-3000 tuntia. Valmistajat tarjoavat valaisimia erilaisilla pohjalla, muodoilla, kokoilla, joten voit valita lamppuvaihtoehdon ottaen huomioon valaisimen ominaisuudet, huoneen pinta-alan.
