Своєю появою сучасні електровакуумні прилади зобов'язані американському винахіднику Томасу Едісону. Саме він розробив перший вдалий спосіб освітлення, використовуючи для цього електричну лампочку.

Історія створення лампи

В даний час з трудом віриться, що електрика існувало далеко не у всі історичні періоди. Перші лампочки розжарювання з'явилися тільки в кінці дев'ятнадцятого століття. Едісону вдалося розробити модель лампочки, в якій розташовувалися вугільні, платинові, бамбукові нитки. Саме цього вченого по праву називають «батьком» сучасної електричної лампи. Їм була спрощена схема лампочки, істотно знижена вартість продукції. В результаті на вулицях з'явилося газове, а електричне освітлення, а нові освітлювальні прилади стали іменувати лампами Едісона. Томас протягом тривалого часу працював над удосконаленням свого винаходу, в результаті застосування свічок стало нерентабельним заходом.

Принцип роботи

Який пристрій мають лампочки розжарювання Едісона? В кожному приладі є тіло розжарення, скляна колба, основний контакт, електроди, цоколь. У кожного з них є своє функціональне призначення. Суть роботи даного пристрою полягає в наступному. При сильному нагріванні тіла розжарення потоком заряджених частинок, відбувається перетворення електричної енергії в світловий вигляд. Для того щоб випромінювання міг сприймати людське око, необхідно досягти температури не менше 580 градусів. Серед металів максимальною температурою плавлення має вольфрам, тому саме з нього виготовляється тіло розжарення. Для зменшення обсягу дріт стали розташовувати у вигляді спіралі. Незважаючи на високу хімічну стійкість вольфраму, для його максимального захисту від процесу корозії тіло розжарення розміщується у герметичному скляному посуді, з якого попередньо викачано повітря. Замість нього в колбу закачується інертний газ, який не дає вольфрамової дроту вступати в реакції окислення. Найчастіше в якості інертного газу застосовується аргон, іноді використовують азот або криптон.


Суть винаходу Едісона в тому, що випаровування, що відбувається при тривалому нагріванні металу, перешкоджає тиск, створюване інертним газом.

Особливості лампи

Існує досить багато різних ламп, призначених для освітлення великої площі. Особливість винаходу Едісона в можливості коригувати потужність даного приладу з урахуванням освітлюваної площі. Виробники пропонують різні види ламп, що відрізняються по терміну служби, розмірів, потужності. Зупинимося на деяких видах цих електричних приладів. Найпоширеніші вакуумні лампи – ЛОН. Вони повною мірою відповідають гігієнічним вимогам, а середній термін їх служби складає 1000 годин. Серед недоліків ламп загального призначення виділимо низький коефіцієнт корисної дії. Приблизно 5 відсотків електричної енергії переходить в світлову, решта виділяються у вигляді тепла.

Прожекторні лампи

Вони мають досить високу потужність, призначені для освітлення великих площ. Електровакуумні прилади поділяють на три групи:

кінопроекційні;

маякові;

загального призначення.

Прожекторний світловий джерело відрізняється довжиною тіла напруження, у нього більш компактні розміри, що дозволяє підсилювати габаритну яскравість, покращувати фокусування потоку світла.
Дзеркальні електровакуумні прилади мають світловідбиваючий алюмінієвий шар, іншу конструкцію колби. Та її частина, яка призначена для проведення світу, виготовлена з матового скла. Це дозволяє робити світло м'яким, знижувати контрастні тіні різних предметів. Такі електровакуумні прилади застосовують для інтер'єрного освітлення. Всередині галогенною колби знаходяться сполук брому або йоду. Завдяки їх здатності витримувати температури до 3000 К, експлуатаційний термін ламп становить близько 2000 годин. Але і в цьому джерелі білого світла існують свої недоліки, наприклад, галогенна лампа, має невисоке електричний опір при охолодженні.

Основні параметри

У лампі розжарювання Едісона вольфрамова нитка розташовується в різній формі. Для стабільної роботи такого приладу необхідно напруга 220 В. В середньому термін її експлуатації складає від 3000 до 3500 годин. Враховуючи, що колірна температура 2700 К, лампа забезпечує білий теплий або жовтий спектр. В даний час пропонуються лампи з різними розмірами цоколів (Е14 Е27). При бажанні можна підібрати в стельову люстру або настінний освітлювальний прилад лампу у вигляді шпильки, ялинки, спіралі. Винахід Едісона поділено за кількістю вольфрамових ниток на окремі класи. Від цього показника безпосередньо залежить вартість освітлювального приладу, його потужність, експлуатаційний термін.

Принцип роботи ЭВЛ

Термоэлектронная емісія полягає у випущенні нагрітим тілом напруження електронів у вакуум або інертну середу, створювану усередині колби. Для управління потоком електронів використовується магнітне чи електричне поле. Термоэлектронная емісія дозволяє практично використовувати позитивні якості електронного потоку – генерувати, підсилювати електричні коливання різної частоти.

Особливості радіоламп

Електровакуумний діод – основа радіотехніки. У конструкції лампи є два електроди (катод і анод), сітка. Катод забезпечує емісію, для цього шар вольфраму покривається барієм або торієм. Анод виконується у вигляді пластини з нікелю, молібдену, графіту. Сітка є роздільником між електродами. При нагріванні робочого тіла з рухомих частинок створюється потужний електричний струм у вакуумі. Електровакуумні прилади даного виду складають основу радіотехніки. У другій половині минулого століття електровакуумні лампи використовувалися в різноманітних сферах технічної, радіоелектронної промисловості.
Без них неможливо було виготовити радіоприймачі, телевізори, спеціальне устаткування, обчислювальні машини.

Сфери застосування

По мірі розвитку точного приладобудування, радіоелектроніки, ці лампи втратили свою актуальність, перестали застосовуватися в великих масштабах. Але і в даний час є такі промислові напрями, в яких потрібні ЭВЛ, адже тільки вакуумна лампа здатна забезпечити працездатність приладів за заданими параметрами, у певному середовищі. Особливий інтерес ЭВЛ представляють для військово-промислового комплексу, оскільки саме вакуумні лампи відрізняються підвищеною стійкістю до електромагнітним імпульсам. В одному військовому апараті може міститися до сотні ЭВЛ. Велика частина напівпровідникових матеріалів, РЕК не може функціонувати при підвищеній радіації, а також в умовах природного вакууму (в космосі). ЭВЛ сприяють підвищенню надійності і довговічності супутників і космічних ракет.

Висновок

В електровакуумних приладах, які дозволяють генерувати, посилювати, перетворювати електромагнітну енергію, робочий простір повністю звільнена від повітря, відгороджене від атмосфери непроникною оболонкою. Відкриття термоелектронної емісії сприяло створенню простий двухэлектродной лампи, названої вакуумним діодом. При його включенні в електричну ланцюг всередині приладу з'являється струм. При зміні полярності напруги він зникає, причому незалежно від того, наскільки нагрівається катод. При підтримці постійного значення температури нагрітого катода вдалося встановити пряму залежність між анодним напругою і силою струму. Отримані результати стали застосовуватися при розробці електронних вакуумних приладів. Наприклад, тріод являє собою електронну лампу, яка має три електроди: анод, термоелектронної катод, керуючу сітку. Саме триоди стали першими пристроями, застосовуваними для підсилення електричних сигналів в початку минулого століття. В даний час на зміну триодам прийшли напівпровідникові транзистори. Вакуумні триоди застосовуються тільки в тих областях, де необхідно перетворення потужних сигналів при незначній кількості активних компонентів, а масою і габаритами можна знехтувати. Потужні радіолампи порівнянні з транзисторами за коефіцієнтом корисної дії, надійністю, але термін їх служби значно менше. У малопотужних тріодів велика частина напруження йде на споживану каскадну потужність, іноді її величина доходить до 50%. Тетроди являють собою електронну двухсеточную лампу, яка призначається для збільшення потужності й напруги електричних сигналів. Ці пристрої мають більший коефіцієнт посилення в порівнянні з триодом. Подібні конструкційні особливості дозволяють застосовувати тетроди для посилення низьких частот в телевізорах, приймачах, інший радіоапаратурі. Споживачі активно використовують лампи розжарювання, в яких тілом напруження є вольфрамова спіраль або дріт. Ці прилади мають потужність від 25 до 100 Вт, їх експлуатаційний термін становить 2500-3000 годин. Виробники пропонують лампи з різними цоколем, формою, розмірами, тому можна підібрати варіант лампи з урахуванням особливостей освітлювального приладу, площі кімнати.