Các thiết bị điện chân không hiện đại có sự xuất hiện của nhà phát minh người Mỹ Thomas Edison. Chính anh ấy là người đã phát triển thành công cách chiếu sáng đầu tiên, sử dụng bóng đèn điện cho việc này.
Lịch sử của đèn
Hiện tại, thật khó tin rằng điện không tồn tại trong mọi thời kỳ lịch sử. Những bóng đèn sợi đốt đầu tiên chỉ xuất hiện vào cuối thế kỷ XIX. Edison đã cố gắng phát triển một mô hình bóng đèn, trong đó có các sợi carbon, bạch kim và sợi tre. Chính nhà khoa học này được mệnh danh đúng là “cha đẻ” của đèn điện hiện đại. Ông đã đơn giản hóa mạch điện bóng đèn, giảm đáng kể giá thành sản xuất. Kết quả là, không phải khí đốt, mà ánh sáng điện xuất hiện trên đường phố, và các thiết bị chiếu sáng mới bắt đầu được gọi là đèn Edison. Thomas đã làm việc để cải tiến phát minh của mình trong một thời gian dài, kết quả là việc sử dụng nến đã trở thành một biện pháp không có lãi.
Nguyên tắc làm việc
Bóng đèn sợi đốt Edison có thiết bị gì? Mọi thiết bị đều có phần thândây tóc, bóng đèn thủy tinh, tiếp điểm chính, điện cực, đế. Mỗi người trong số họ có mục đích chức năng riêng.
Bản chất của thiết bị này như sau. Khi cơ thể sưởi bị đốt nóng mạnh bởi một dòng hạt mang điện, năng lượng điện được chuyển thành dạng ánh sáng.
Để mắt người có thể cảm nhận được bức xạ, cần phải đạt nhiệt độ ít nhất là 580 độ.
Trong số các kim loại, vonfram có nhiệt độ nóng chảy cao nhất nên từ đó tạo ra thân nhiệt. Để giảm âm lượng, người ta bắt đầu đặt dây theo hình xoắn ốc.
Mặc dù vonfram có khả năng kháng hóa chất cao, nhưng để bảo vệ tối đa chống lại quá trình ăn mòn, thân dây tóc được đặt trong một bình thủy tinh kín, từ đó không khí đã được bơm ra ngoài. Thay vào đó, một khí trơ được bơm vào bình, ngăn không cho dây vonfram tham gia vào các phản ứng oxy hóa. Khí trơ được sử dụng phổ biến nhất là argon, đôi khi nitơ hoặc krypton được sử dụng.
Bản chất của phát minh của Edison là sự bay hơi xảy ra trong quá trình nung nóng kim loại trong thời gian dài bị ngăn cản bởi áp suất tạo ra bởi khí trơ.
Tính năng của đèn
Có khá nhiều loại đèn khác nhau được thiết kế để chiếu sáng một khu vực rộng lớn. Một tính năng trong phát minh của Edison là khả năng điều chỉnh công suất của thiết bị này, có tính đến khu vực được chiếu sáng.
Các nhà sản xuất cung cấp các loại đèn khác nhau, khác nhau về tuổi thọ sử dụng, kích thước, công suất. Hãy xem xét một số loại thiết bị điện này.
Các ống chân không phổ biến nhất là LON. Chúng hoàn toàn đảm bảo vệ sinh và có tuổi thọ trung bình là 1000 giờ.
Trong số những khuyết điểm của đèn đa năng, chúng tôi nêu bật hiệu quả thấp. Khoảng 5 phần trăm năng lượng điện được chuyển hóa thành ánh sáng, phần còn lại được giải phóng dưới dạng nhiệt.
Tiêu điểm
Chúng có công suất khá cao, được thiết kế để chiếu sáng các khu vực rộng lớn. Thiết bị chân không điện được chia thành ba nhóm:
- chiếu phim;
- hải đăng;
- mục đích chung.
Nguồn sáng máy chiếu khác nhau ở độ dài của thân dây tóc, nó có kích thước nhỏ gọn hơn, cho phép bạn tăng độ sáng tổng thể, cải thiện độ tập trung của luồng ánh sáng.
Thiết bị điện chân không gương có lớp nhôm phản chiếu, thiết kế bóng đèn khác.
Phần đó, được thiết kế để dẫn ánh sáng, được làm bằng thủy tinh mờ. Điều này cho phép bạn làm cho ánh sáng mềm mại, giảm bóng tương phản từ các đối tượng khác nhau. Các thiết bị điện chân không như vậy được sử dụng để chiếu sáng nội thất.
Bên trong bình halogen là các hợp chất của brom hoặc iot. Do có khả năng chịu nhiệt độ lên đến 3000 K nên tuổi thọ của đèn khoảng 2000 giờ. Nhưng nguồn ánh sáng trắng này cũng có những hạn chế của nó, chẳng hạn nhưđèn halogen, có điện trở thấp khi làm mát.
Thông số chính
Trong đèn sợi đốt Edison, dây tóc vonfram được sắp xếp theo các hình dạng khác nhau. Để hoạt động ổn định của một thiết bị như vậy, cần phải có điện áp 220 V. Trung bình, tuổi thọ của nó là từ 3000 đến 3500 giờ. Coi nhiệt độ màu là 2700 K, đèn cung cấp quang phổ màu trắng hoặc vàng ấm. Hiện tại, đèn được cung cấp với các kích thước khác nhau của đế (E14, E27). Nếu muốn, bạn có thể chọn một chiếc đèn ở dạng kẹp tóc, hình xương cá, hình xoắn ốc trong đèn chùm trần hoặc thiết bị chiếu sáng trên tường.
Sáng chế của Edison được chia thành các lớp riêng biệt theo số lượng sợi vonfram. Chi phí của thiết bị chiếu sáng, công suất và tuổi thọ của nó phụ thuộc trực tiếp vào chỉ số này.
Nguyên lý hoạt động của EVL
Sự phát xạ nhiệt bao gồm sự phát xạ các electron của thân đèn nóng sáng vào chân không hoặc môi trường trơ được tạo ra bên trong bóng đèn. Để điều khiển dòng electron, từ trường hoặc điện trường được sử dụng.
Phát xạ nhiệt cho phép bạn thực tế sử dụng các phẩm chất tích cực của dòng điện tử - để tạo ra, khuếch đại các dao động điện ở các tần số khác nhau.
Tính năng của ống radio
Diode chân không điện tử là cơ sở của kỹ thuật vô tuyến. Thiết kế của đèn có hai điện cực (cực âm và cực dương), dạng lưới. Cực âm cung cấp sự phát xạ, vì lớp vonfram này được bao phủ bởi bari hoặc thori. Cực dương được chế tạo dưới dạng tấm niken, molypden, graphit. Mạnglà ngăn cách giữa các điện cực. Khi chất lỏng làm việc bị đốt nóng, một dòng điện mạnh được tạo ra từ các hạt chuyển động trong chân không. Các thiết bị chân không điện loại này là cơ sở của kỹ thuật vô tuyến. Trong nửa sau của thế kỷ trước, ống chân không đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của kỹ thuật, công nghiệp vô tuyến-điện tử.
Không có chúng thì không thể sản xuất đài, ti vi, thiết bị đặc biệt, máy tính.
Khu vực ứng dụng
Với sự phát triển của thiết bị đo đạc chính xác, điện tử vô tuyến, những loại đèn này đã không còn phù hợp nữa, không còn được sử dụng trên quy mô lớn.
Nhưng ngay cả bây giờ cũng có những khu vực công nghiệp yêu cầu EVL, bởi vì chỉ có đèn chân không mới có thể đảm bảo hoạt động của các thiết bị theo các thông số chỉ định, trong một môi trường nhất định.
EVL là mối quan tâm đặc biệt đối với khu phức hợp quân sự-công nghiệp, vì nó là các ống chân không được phân biệt bằng cách tăng khả năng chống xung điện từ.
Một bộ máy quân sự có thể chứa tới một trăm EVL. Hầu hết các vật liệu bán dẫn, REC không thể hoạt động khi tăng bức xạ, cũng như trong điều kiện chân không tự nhiên (trong không gian).
EVL giúp cải thiện độ tin cậy và độ bền của vệ tinh và tên lửa vũ trụ.
Kết
Trong các thiết bị điện chân không cho phép tạo ra, khuếch đại, chuyển đổi năng lượng điện từ, không gian làm việc được giải phóng hoàn toàn khỏi không khí,được che chắn khỏi bầu khí quyển bởi một lớp vỏ không thể xuyên thủng.
Việc phát hiện ra sự phát xạ nhiệt đã góp phần tạo ra đèn hai điện cực đơn giản gọi là điốt chân không.
Khi nó được kết nối với một mạch điện, một dòng điện xuất hiện bên trong thiết bị. Khi phân cực của điện áp thay đổi, nó sẽ biến mất, và cho dù catốt có nóng đến đâu. Bằng cách duy trì một giá trị không đổi của nhiệt độ của catốt bị nung nóng, có thể thiết lập mối quan hệ trực tiếp giữa điện áp ở anốt và cường độ dòng điện. Các kết quả thu được đã được sử dụng trong việc phát triển các thiết bị chân không điện tử.
Ví dụ, một triode là một ống chân không có ba điện cực: một cực dương, một cực âm nhiệt, một lưới điều khiển.
Nó đã trở thành thiết bị đầu tiên được sử dụng để khuếch đại tín hiệu điện vào đầu thế kỷ trước. Hiện nay, các triode đã được thay thế bằng các bóng bán dẫn. Các triode chân không chỉ được sử dụng trong những khu vực cần chuyển đổi tín hiệu mạnh mẽ với một số lượng nhỏ các thành phần hoạt động và trọng lượng và kích thước có thể bị bỏ qua.
Các ống vô tuyến mạnh mẽ có thể so sánh với bóng bán dẫn về hiệu quả, độ tin cậy, nhưng tuổi thọ của chúng ngắn hơn nhiều. Trong các triode công suất thấp, phần lớn nhiệt đi vào công suất dòng tiêu thụ, đôi khi giá trị của nó đạt tới 50%.
Tetrodes là một bóng đèn hai lưới điện tử, được thiết kế để tăng công suất và điện áp của điệncác tín hiệu. Các thiết bị này có độ lợi cao hơn so với triode. Những đặc điểm thiết kế như vậy giúp bạn có thể sử dụng tetrode để khuếch đại tần số thấp trong TV, máy thu và các thiết bị vô tuyến khác.
Người tiêu dùng tích cực sử dụng đèn sợi đốt, trong đó thân đèn là dây tóc hoặc dây tóc bằng vonfram. Các thiết bị này có công suất từ 25 đến 100 W, tuổi thọ của chúng là 2500-3000 giờ. Các nhà sản xuất cung cấp các loại đèn với nhiều chân đế, hình dạng, kích thước khác nhau, vì vậy bạn có thể chọn tùy chọn đèn, có tính đến đặc điểm của thiết bị chiếu sáng, diện tích của căn phòng.
