Mūsdienu elektrovakuuma ierīces ir parādā savu izskatu amerikāņu izgudrotājam Tomasam Edisonam. Tieši viņš izstrādāja pirmo veiksmīgo apgaismojuma veidu, šim nolūkam izmantojot elektrisko spuldzi.
Spuldžu vēsture
Šobrīd ir grūti noticēt, ka elektrība nepastāvēja visos vēstures periodos. Pirmās kvēlspuldzes parādījās tikai deviņpadsmitā gadsimta beigās. Edisonam izdevās izstrādāt spuldzes modeli, kurā atradās oglekļa, platīna un bambusa pavedieni. Tieši šo zinātnieku pamatoti sauc par mūsdienu elektriskās lampas "tēvu". Viņš vienkāršoja spuldžu ķēdi, ievērojami samazināja ražošanas izmaksas. Līdz ar to ielās parādījās nevis gāzes, bet gan elektriskais apgaismojums, un jaunas apgaismes ierīces sāka saukt par Edisona lampām. Tomass ilgu laiku strādāja pie sava izgudrojuma pilnveidošanas, kā rezultātā sveču izmantošana kļuva par neizdevīgu pasākumu.
Darba princips
Kāda ierīce ir Edison kvēlspuldzēm? Katrai ierīcei ir korpusskvēldiegs, stikla spuldze, galvenais kontakts, elektrodi, pamatne. Katram no tiem ir savs funkcionālais mērķis.
Šīs ierīces būtība ir šāda. Ja sildīšanas korpusu spēcīgi karsē uzlādētu daļiņu plūsma, elektriskā enerģija tiek pārvērsta gaismas formā.
Lai starojumu uztvertu cilvēka acs, ir jāsasniedz vismaz 580 grādu temperatūra.
Starp metāliem volframam ir visaugstākā kušanas temperatūra, tāpēc tieši no tā tiek izgatavots sildīšanas korpuss. Lai samazinātu skaļumu, vadu sāka likt spirāles formā.
Neskatoties uz volframa augsto ķīmisko izturību, tā maksimālai aizsardzībai pret korozijas procesu kvēldiega korpuss tiek ievietots noslēgtā stikla traukā, no kura iepriekš ir izsūknēts gaiss. Tā vietā kolbā tiek iesūknēta inerta gāze, kas novērš volframa stieples iekļūšanu oksidācijas reakcijās. Visbiežāk izmantotā inertā gāze ir argons, dažreiz tiek izmantots slāpeklis vai kriptons.
Edisona izgudrojuma būtība ir tāda, ka iztvaikošanu, kas notiek ilgstošas metāla karsēšanas laikā, novērš inertas gāzes radītais spiediens.
Spuldžu funkcijas
Ir diezgan daudz dažādu lampu, kas paredzētas lielas platības apgaismošanai. Edisona izgudrojuma iezīme ir iespēja regulēt šīs ierīces jaudu, ņemot vērā apgaismoto laukumu.
Ražotāji piedāvā dažāda veida lampas, kas atšķiras pēc kalpošanas laika, izmēra, jaudas. Pakavēsimies pie dažiem šo elektroierīču veidiem.
Visizplatītākās vakuuma caurules ir LON. Tie ir pilnībā higiēniski, un to vidējais kalpošanas laiks ir 1000 stundas.
Starp vispārējas nozīmes lampu trūkumiem mēs izceļam zemo efektivitāti. Apmēram 5 procenti elektroenerģijas tiek pārvērsti gaismā, pārējā daļa tiek atbrīvota kā siltums.
Prožektori
Tām ir diezgan liela jauda, kas paredzētas lielu laukumu apgaismošanai. Elektrovakuuma ierīces ir iedalītas trīs grupās:
- filmas projekcija;
- bākas;
- vispārējam mērķim.
Projektora gaismas avots atšķiras ar kvēldiega korpusa garumu, tam ir kompaktāks izmērs, kas ļauj palielināt kopējo spilgtumu, uzlabot gaismas plūsmas fokusu.
Spoguļa elektrovakuuma ierīcēm ir atstarojošs alumīnija slānis, atšķirīgs spuldzes dizains.
Tā daļa, kas paredzēta gaismas vadīšanai, ir izgatavota no matēta stikla. Tas ļauj padarīt gaismu mīkstu, samazināt kontrastējošas ēnas no dažādiem objektiem. Šādas elektrovakuuma ierīces izmanto salona apgaismojumam.
Halogēna kolbā ir broma vai joda savienojumi. Pateicoties to spējai izturēt temperatūru līdz 3000 K, lampu kalpošanas laiks ir aptuveni 2000 stundas. Bet šim b altās gaismas avotam ir arī savi trūkumi, piemēram,halogēna lampa, dzesēšanas laikā tai ir zema elektriskā pretestība.
Galvenie parametri
Edisona kvēlspuldzē volframa kvēldiegs ir sakārtots dažādās formās. Šādas ierīces stabilai darbībai ir nepieciešams spriegums 220 V. Vidēji tā kalpošanas laiks ir no 3000 līdz 3500 stundām. Ņemot vērā, ka krāsu temperatūra ir 2700 K, lampa nodrošina silti b altu vai dzeltenu spektru. Šobrīd lampas tiek piedāvātas ar dažāda izmēra ligzdām (E14, E27). Ja vēlaties, varat paņemt lampu matu sprādzes, skujiņas, spirāles veidā griestu lustā vai sienas apgaismojuma ķermeņos.
Edisona izgudrojums ir sadalīts atsevišķās klasēs pēc volframa pavedienu skaita. Apgaismes ķermeņa izmaksas, tā jauda un kalpošanas laiks ir tieši atkarīgas no šī indikatora.
EVL darbības princips
Termioniskā emisija ir uzkarsēta kvēlspuldzes ķermeņa elektronu emisija vakuumā vai inertā vidē, kas izveidota spuldzes iekšpusē. Lai kontrolētu elektronu plūsmu, tiek izmantots magnētiskais vai elektriskais lauks.
Termioniskā emisija ļauj praktiski izmantot elektronu plūsmas pozitīvās īpašības - radīt, pastiprināt dažādu frekvenču elektriskās vibrācijas.
Radio lampu īpašības
Elektrovakuuma diode ir radiotehnikas pamats. Lampas konstrukcijā ir divi elektrodi (katods un anods), režģis. Katods nodrošina emisiju, šim nolūkam volframa slānis ir pārklāts ar bāriju vai toriju. Anods ir izgatavots niķeļa, molibdēna, grafīta plāksnes veidā. Tīklsir atdalītājs starp elektrodiem. Kad darba šķidrums tiek uzkarsēts, no kustīgām daļiņām vakuumā tiek radīta spēcīga elektriskā strāva. Šāda veida elektrovakuuma ierīces veido radiotehnikas pamatu. Pagājušā gadsimta otrajā pusē vakuuma lampas tika izmantotas dažādās tehniskās, radioelektroniskās rūpniecības jomās.
Bez tiem nebija iespējams ražot radioaparātus, televizorus, speciālo aprīkojumu, datorus.
Lietošanas jomas
Attīstoties precīzai instrumentācijai, radioelektronikai, šīs lampas ir zaudējušas savu aktualitāti, vairs netiek plaši izmantotas.
Bet arī šobrīd ir tādas industriālās zonas, kurās ir nepieciešams EVL, jo tikai vakuuma lampa spēj nodrošināt ierīču darbību pēc norādītajiem parametriem, noteiktā vidē.
EVL īpaši interesē militāri rūpnieciskais komplekss, jo tieši vakuuma lampas izceļas ar paaugstinātu izturību pret elektromagnētiskajiem impulsiem.
Viens militārais aparāts var saturēt līdz simts EVL. Lielākā daļa pusvadītāju materiālu, REC nevar darboties ar pastiprinātu starojumu, kā arī dabiskā vakuuma apstākļos (kosmosā).
EVL palīdz uzlabot satelītu un kosmosa raķešu uzticamību un izturību.
Secinājums
Elektrovakuuma ierīcēs, kas ļauj ģenerēt, pastiprināt, pārveidot elektromagnētisko enerģiju, darba telpa tiek pilnībā atbrīvota no gaisa,no atmosfēras pasargāts ar necaurlaidīgu apvalku.
Termioniskās emisijas atklāšana palīdzēja izveidot vienkāršu divu elektrodu lampu, ko sauc par vakuuma diodi.
Kad tas ir pievienots elektriskajai ķēdei, ierīces iekšpusē parādās strāva. Kad mainās sprieguma polaritāte, tā pazūd neatkarīgi no tā, cik katods ir karsts. Uzturot nemainīgu apsildāmā katoda temperatūras vērtību, bija iespējams izveidot tiešu saistību starp anoda spriegumu un strāvas stiprumu. Iegūtie rezultāti tika izmantoti elektronisko vakuuma ierīču izstrādē.
Piemēram, triode ir vakuuma caurule ar trim elektrodiem: anodu, termisko katodu, vadības režģi.
Pagājušā gadsimta sākumā triodes kļuva par pirmajām ierīcēm, ko izmantoja elektrisko signālu pastiprināšanai. Šobrīd triodes ir aizstātas ar pusvadītāju tranzistoriem. Vakuuma triodes tiek izmantotas tikai tajās vietās, kur ir nepieciešams pārveidot spēcīgus signālus ar nelielu skaitu aktīvo komponentu, un svaru un izmērus var neievērot.
Jaudīgas radiolampas efektivitātes, uzticamības ziņā ir pielīdzināmas tranzistoriem, taču to kalpošanas laiks ir daudz īsāks. Mazjaudas triodēs lielākā daļa siltuma nonāk patērētajā kaskādes jaudā, dažreiz tās vērtība sasniedz 50%.
Tetrodes ir elektroniska divu režģu lampa, kas paredzēta, lai palielinātu elektriskās strāvas jaudu un spriegumusignāliem. Šīm ierīcēm ir lielāks pastiprinājums salīdzinājumā ar triode. Šādas konstrukcijas īpašības ļauj izmantot tetrodes, lai pastiprinātu zemās frekvences televizoros, uztvērējos un citās radioiekārtās.
Patērētāji aktīvi izmanto kvēlspuldzes, kurās kvēldiega korpuss ir volframa kvēldiegs vai stieple. Šo ierīču jauda ir no 25 līdz 100 W, to kalpošanas laiks ir 2500-3000 stundas. Ražotāji piedāvā lampas ar dažādām pamatnēm, formām, izmēriem, lai jūs varētu izvēlēties lampas variantu, ņemot vērā apgaismes ierīces īpašības, telpas platību.
