Sodobne elektrovakuumske naprave dolgujejo svoj videz ameriškemu izumitelju Thomasu Edisonu. Prav on je razvil prvi uspešen način osvetlitve, pri čemer je za to uporabil električno žarnico.
Zgodovina svetilke
Trenutno je težko verjeti, da električna energija ni obstajala v vseh zgodovinskih obdobjih. Prve žarnice z žarilno nitko so se pojavile šele konec devetnajstega stoletja. Edisonu je uspelo razviti model žarnice, v kateri so bile nitke iz ogljika, platine in bambusa. Prav ta znanstvenik se upravičeno imenuje "oče" sodobne električne svetilke. Poenostavil je vezje žarnice, znatno zmanjšal stroške proizvodnje. Posledično se na ulicah ni pojavila plinska, ampak električna razsvetljava, nove svetlobne naprave pa so se začele imenovati Edisonove svetilke. Thomas je dolgo delal na izboljšanju svojega izuma, zato je uporaba sveč postala nedonosna.
Načelo dela
Katero napravo imajo Edisonove žarnice z žarilno nitko? Vsaka naprava ima ohišježarilna nitka, steklena žarnica, glavni kontakt, elektrode, podstavek. Vsak od njih ima svoj funkcionalni namen.
Bistvo te naprave je naslednje. Ko grelno telo močno segreje tok nabitih delcev, se električna energija pretvori v svetlobno obliko.
Da bi sevanje zaznalo človeško oko, je potrebno doseči temperaturo najmanj 580 stopinj.
Med kovinami ima volfram najvišje tališče, zato je iz njega izdelano grelno telo. Da bi zmanjšali glasnost, so žico začeli postavljati v obliki spirale.
Kljub visoki kemični odpornosti volframa je za maksimalno zaščito pred korozijskim procesom telo žarilne nitke nameščeno v zaprto stekleno posodo, iz katere je bil predhodno izčrpan zrak. Namesto tega se v bučko črpa inertni plin, ki preprečuje, da bi volframova žica vstopila v oksidacijske reakcije. Najpogosteje uporabljen inertni plin je argon, včasih se uporablja dušik ali kripton.
Bistvo Edisonovega izuma je, da izhlapevanje, ki nastane pri dolgotrajnem segrevanju kovine, prepreči tlak, ki ga ustvari inertni plin.
Lastnosti žarnice
Obstaja kar nekaj različnih svetilk, zasnovanih za osvetlitev velikega območja. Značilnost Edisonovega izuma je možnost prilagajanja moči te naprave ob upoštevanju osvetljenega območja.
Proizvajalci ponujajo različne vrste svetilk, ki se razlikujejo po življenjski dobi, velikosti, moči. Oglejmo si nekaj vrst teh električnih naprav.
Najpogostejše vakuumske cevi so LON. So popolnoma higienski in imajo povprečno življenjsko dobo 1000 ur.
Med pomanjkljivostmi splošnih svetilk izpostavljamo nizek izkoristek. Približno 5 odstotkov električne energije se pretvori v svetlobo, preostanek se sprosti kot toplota.
Spotlights
Imajo dokaj visoko moč, zasnovano za osvetlitev velikih površin. Elektrovakuumske naprave so razdeljene v tri skupine:
- filmska projekcija;
- svetilniki;
- splošni namen.
Svetlobni vir projektorja se razlikuje po dolžini telesa žarilne nitke, ima bolj kompaktno velikost, kar vam omogoča povečanje celotne svetlosti, izboljšanje fokusa svetlobnega toka.
Zrcalne elektrovakuumske naprave imajo odsevno aluminijasto plast, drugačno zasnovo žarnice.
Ta del, ki je zasnovan za prevajanje svetlobe, je izdelan iz motnega stekla. To vam omogoča, da naredite svetlobo mehko, zmanjšate kontrastne sence različnih predmetov. Takšne elektrovakuumske naprave se uporabljajo za notranjo razsvetljavo.
Znotraj halogenske bučke so spojine broma ali joda. Zaradi sposobnosti, da prenesejo temperature do 3000 K, je življenjska doba žarnic približno 2000 ur. Toda ta vir bele svetlobe ima tudi svoje pomanjkljivosti, npr.halogenska žarnica, ima nizek električni upor, ko je ohlajena.
Glavni parametri
V Edisonovi žarnici z žarilno nitko je volframova nitka razporejena v različnih oblikah. Za stabilno delovanje takšne naprave je potrebna napetost 220 V. V povprečju je njena življenjska doba od 3000 do 3500 ur. Glede na to, da je barvna temperatura 2700 K, žarnica zagotavlja toplo bel ali rumeni spekter. Trenutno so na voljo svetilke z različnimi velikostmi podnožja (E14, E27). Po želji lahko vzamete svetilko v obliki lasnice, ribje kosti, spirale v stropnem lestencu ali stensko razsvetljavo.
Edisonov izum je razdeljen v ločene razrede glede na število volframovih filamentov. Cena svetilke, njena moč in življenjska doba so neposredno odvisni od tega indikatorja.
načelo delovanja EVL
Termionska emisija je sestavljena iz oddajanja elektronov s segretim telom z žarilno nitko v vakuum ali inerten medij, ustvarjen znotraj žarnice. Za nadzor pretoka elektronov se uporablja magnetno ali električno polje.
Termionska emisija vam omogoča praktično uporabo pozitivnih lastnosti toka elektronov - za ustvarjanje, ojačanje električnih vibracij različnih frekvenc.
Lastnosti radijskih cevi
Elektrovakumska dioda je osnova radijskega inženiringa. Zasnova svetilke ima dve elektrodi (katoda in anoda), mrežo. Katoda zagotavlja emisijo, zato je volframova plast prekrita z barijem ali torijem. Anoda je izdelana v obliki plošče iz niklja, molibdena, grafita. Mrežaje ločevalnik med elektrodama. Ko se delovna tekočina segreje, se iz gibljivih delcev v vakuumu ustvari močan električni tok. Elektrovakuumske naprave te vrste so osnova radijskega inženiringa. V drugi polovici prejšnjega stoletja so se vakuumske cevi uporabljale na različnih področjih tehnične, radioelektronske industrije.
Brez njih je bilo nemogoče izdelovati radijske sprejemnike, televizorje, posebno opremo, računalnike.
Območja uporabe
Z razvojem natančnih instrumentov, radijske elektronike so te svetilke izgubile svojo pomembnost, prenehale se uporabljati v velikem obsegu.
A tudi zdaj obstajajo taka industrijska področja, ki zahtevajo EVL, saj lahko samo vakuumska svetilka zagotovi delovanje naprav po določenih parametrih v določenem okolju.
EVL so še posebej zanimivi za vojaško-industrijski kompleks, saj so vakuumske cevi, ki jih odlikuje povečana odpornost na elektromagnetne impulze.
Ena vojaška naprava lahko vsebuje do sto EVL. Večine polprevodniških materialov REC ne more delovati s povečanim sevanjem, pa tudi v naravnih vakuumskih pogojih (v vesolju).
EVL pomaga izboljšati zanesljivost in vzdržljivost satelitov in vesoljskih raket.
Sklep
V elektrovakuumskih napravah, ki omogočajo generiranje, ojačanje, pretvorbo elektromagnetne energije, je delovni prostor popolnoma osvobojen zraka,zaščiten pred atmosfero z neprebojno školjko.
Odkritje termoionske emisije je prispevalo k ustvarjanju preproste dvoelektrodne sijalke, imenovane vakuumska dioda.
Ko je priključen na električni tokokrog, se v napravi pojavi tok. Ko se polarnost napetosti spremeni, izgine in ne glede na to, kako vroča je katoda. Z vzdrževanjem konstantne vrednosti temperature ogrete katode je bilo mogoče vzpostaviti neposredno povezavo med anodno napetostjo in jakostjo toka. Dobljene rezultate smo uporabili pri razvoju elektronskih vakuumskih naprav.
Na primer, trioda je vakuumska cev s tremi elektrodami: anodo, termoionsko katodo, kontrolno mrežo.
Prav triode so postale prve naprave, ki so se uporabljale za ojačanje električnih signalov na začetku prejšnjega stoletja. Trenutno so triode zamenjali polprevodniški tranzistorji. Vakuumske triode se uporabljajo samo na tistih področjih, kjer je potrebno pretvarjati močne signale z majhnim številom aktivnih komponent, težo in dimenzije pa je mogoče zanemariti.
Zmogljive radijske cevi so po učinkovitosti, zanesljivosti primerljive s tranzistorji, vendar je njihova življenjska doba veliko krajša. Pri triodah z majhno močjo gre večina toplote v porabljeno kaskadno moč, včasih njena vrednost doseže 50%.
Tetrode so elektronska dvomrežna sijalka, ki je zasnovana za povečanje moči in napetosti električnegasignali. Te naprave imajo večji dobiček v primerjavi s triodo. Takšne oblikovne značilnosti omogočajo uporabo tetrod za ojačanje nizkih frekvenc v televizorjih, sprejemnikih in drugi radijski opremi.
Potrošniki aktivno uporabljajo žarnice z žarilno nitko, pri katerih je telo žarilne nitke volframova nitka ali žica. Te naprave imajo moč od 25 do 100 W, njihova življenjska doba je 2500-3000 ur. Proizvajalci ponujajo svetilke z različnimi osnovami, oblikami, velikostmi, tako da lahko izberete možnost svetilke ob upoštevanju značilnosti svetlobne naprave, površine
