Udladningslampe

Udladningslampe - belysningsenhed er handlingsprincippet baseret på brænding af en bue ioniseret gas. Dette er en stor familie, der i begyndelsen af ​​XXI århundrede fangede næsten tre fjerdedele af belysningssegmentet i verden. Dette omfatter de populære fluorescerende fluorescerende lamper, lamper DRL.Allerede inden introduktionen til belysningsanordninger, der opererer på bekostning af gasudladningen, findes i romanen af ​​Jules Verne, "Rejse til Jordens centrum"( 1864).

Historien om udviklingen af ​​elektrostatisk ionisering af gasser

Det betragtes som fødselsåret for gasudladningslamperne 1675. En aften bemærkede den franske videnskabsmand Jean-Felix Picard et kviksølvbarometers glød, da han overførte det fra observatoriet til havnen i St. Michael. For at læserne præsenterede fænomenet, skal du tage højde for egenskaberne ved designet. I kviksølvbarometeret er der et rør, forseglet fra enden. Derudover er der en skål. Begge varer er fyldt med metallisk kviksølv.

For at bestemme trykket drejes røret skarpt og sænkes ned i skålen. Derefter strømmer kviksølv under indflydelse af jordisk kraft ned og danner et vakuum over sig selv. Som følge heraf forbliver den forseglede ende af røret hult, og længden af ​​det tomme rum afhænger af det atmosfæriske tryk, som, når det handler om kviksølv i skålen, er udformet til at afbalancere tyngdekraften.

Ved transport af barometeret skyndte Picard og rystede enheden. Som følge heraf blev glas elektrificeret ved friktion med kviksølv, og en statisk ladning forårsagede ioniseringen af ​​metalliske dampe. Processen blev i høj grad lettet af det dannede vakuum. Kviksølvdampe og i dag anvendes i separate gasudladningskilder. For eksempel aktiverer den ultraviolette komponent i gløden fluorescerende lampefosfor.

Picard kunne ikke forklare det påviste fænomen, men blev straks rapporteret om, hvad der skete i videnskabelige kredse. Senere involverede undersøgelsen den berømte schweiziske matematiker Johann Bernoulli. Opgaven viste sig at være for hård for ham, men denne lærer praktiserede erfaringen med en glød, gav en ide til det franske videnskabsakademi. I 1700 så en engelsk mekaniker, deltidsforsker, Francis Hoxby, et fænomen ved demonstrationen. På grundlag af Storbritanniens Royal Scientific Society er Hawksby aktivt engageret i forsøg.

Som grundlag for det afgørende eksperiment tager Hawksby modellen af ​​Gerickes elektrostatiske generator( 1660).Ifølge beskrivelserne af maskinen var en solid svovlkugle, der roterede på en jernstang. Med friktionen af ​​operatørens palme fik objektet en betydelig ladning under rotation. Det videre forløb af Hoxby's tanker er tydeligt. Guerickes instruktion indeholdt et forslag om at hælde svovl i en glaskugle og derefter bryde den. Engelsk forsker savnede det angivne trin. Det er desværre ikke kendt, om de tidligere værker( for eksempel Hilberts afhandling i 1600) havde en ide om elektrificering af glas, men Hoxby fremlagde en passende antagelse.

Som følge heraf indeholdt den eksperimentelle opsætning i stedet for en svovlkugle et glas med kviksølvdråber i bunden, og der blev skabt et vakuum indvendigt, hvis det var muligt. Da kuglen roterede på jernstangen og elektrificeret ved gnidning med palmer, blev der observeret en luminescens for at læse bogen i umiddelbar nærhed. I 1705 viste det engelske videnskabelige samfund den første gasudladningslampe. Den korrekte forklaring blev givet, at kviksølvdamp var involveret i det detekterede fænomen. Derefter standsede arbejdet i et århundrede. Der var ingen praktisk anvendelse af det nyopdagede fænomen.

De første gasudladningslamper

Det kan ikke siges, at det 18. århundrede var ubrugeligt for forskning inden for elektricitet, på trods af udtrykket faldt ovenfor. Betydende er Dufets værker i 1733, der foreslog tilstedeværelsen af ​​to slags afgifter med det formål at teoretisk underbygge det observerede fænomen. Han kaldte dem tone og glas. Dette er en forklaring på fænomenet, der blev betragtet af Gilbert i 1600:

1. En elektrifieret bold tiltrækker organer.
2. Efter at have rørt bolden, begynder kroppene at skubbe fra objektet.

I Dufets forståelse fik et objekt en beskatning af et lignende tegn ved kontakt. Hvad forklarer fænomenet. Men sande fremskridt inden for videnskab begyndte, da staterne afskaffet straffen for at praktisere hekseri. Som følge heraf blev Leiden Bank født, og Benjamin Franklin beviste lynets elektriske natur, opfandt Volta den første elektrokemiske energikilde. I 1729 fandt en revolutionerende opdagelse sted, som blev grundlaget for andre: Stephen Gray tænkte på at sætte lederne sammen og fik verdens første elektriske kredsløb. Siden da begyndte strømmen at sende over en afstand.

Inventet i 1746 af William Watson fusionerede en elektrisk maskine en ladning på silkebånd, hvilket gjorde det muligt for Jean-Antoine Nollet at demonstrere en spektakulær lysbue i et afladet gasmedium. På punktet Gottfried foreslog Grummert, at en sådan belysning ville være egnet til brug i miner og steder, hvor en åben ild øger sandsynligheden for en eksplosion. Johann Winkler bemærkede, at det ikke er dårligt at bruge lange kolber bøjet i form af bogstaverne i alfabetet i stedet for bolde, forud for udseendet af Heusler-rørene og tv-skærmen.

Lidt senere, i 1752, implementerede Watson delvist disse ideer( den første skærm blev patenteret i 1893).Eksempelvis demonstrerer erfaring med bueforbrænding i et rør med en længde på 32 inches. Takket være sådanne strålende opdagelser opstod der i 1802 to begivenheder, der var umiddelbart signifikante for emnet under overvejelse:

• Englænderen Humphrey Davy opdagede fænomenet glød af platintråd opvarmet med elektricitet.
• Vores landsmand, V. Petrov ved hjælp af en voltaisk søjle bestående af 4200( ifølge andre data - 2100) par af kobber og zinkplader. Til sammenligning viste Sir Humphry Davys energikilde dobbelt så lidt strøm( 2000 plader).

Petrovs resultater blev glemt under indflydelse af begivenhederne i den patriotiske krig af 1812 og i kraft af russisk spyt. I England blev el nærmet alvorligt. Fortjenesten af ​​Humphrey Davy er betydelig. Han, som kemiker, gentog eksperimenterne fra en udenlandsk kollega, begyndte at eksperimentere med forskellige gasmedier. Selvfølgelig var et medlem af Royal Scientific Society bekendt med Francis Hawksby's erfaringer og ønskede at undersøge, om en ny opdagelse var blevet en gentagelse af tidlige forsøg på at skabe kunstige lyskilder.

Disse eksperimenter førte til opdagelsen af ​​lineære spektra af gasudledninger. Undervejs har Wollaston og Fraunhofer bemærket funktionerne i solstråling, der senere tillod Kirchhoff og Bunsen at tage antagelser om solens atmosfæres sammensætning. Det er tæt forbundet med emnet under overvejelse, udlednings spektret er også styret. For eksempel giver natriumlamper orange lys, og ved hjælp af phosphoren er det nødvendigt at justere frekvensfordelingen( DRL-lamper).Derefter tog Michael Faraday stafetten( fra midten af ​​30'erne af XIX århundrede), viste processen med bue i miljøet af sjældne gasser. Heinrich Rumkorf gjorde også et bidrag, idet han havde leveret en fysiker med et værktøj til opnåelse af højspændingsimpulser( Rumkorf-spole, 1851).I 1835 registrerede Charles Wheatstone spektret af bueudladningen i kviksølvdamp, hvilket tilfældigvis noterede den ultraviolette komponent.

Heusler Udladningslamper

Heuslers kreationer anses for at være den første kommercielt succesfulde. Fødselsdatoen anses for at være 1857.Den førnævnte glasblæser og deltidsfysiker gættede at indsætte 2 elektroder i en kolbe med en udledt gas. Feeding på dem blev spændingen af ​​lysbuen set. Geisler forbundet sammen opdagelser af Petrov og Hawksby. Bue smolders i kolben med atmosfæren af ​​gasdampe. Og yderligere - valget af farve - er ikke svært, baseret på udviklingen af ​​Sir Humphrey Davy og Michael Faraday.

Siden 1980'erne er Heusler-rør produceret i vid udstrækning for underholdningens formål. I dag betragtes neonlys som USAs ansigt. Det er bemærkelsesværdigt at være placeret tæt på kilder til stærk elektromagnetisk stråling - Tesla-spoler - Heusler-lamper lyder spontant. Betingelserne for ionisering af det sjældne gasmedium er opfyldt. Forskning i forbindelse med søgning efter tekniske løsninger til belysning ledede forskere til opdagelsen af ​​en elektron, måling af dets ladning og masse, fremkomsten af ​​lysrør.

I mellemtiden i Rusland

Muligheden for at antænde en pulverladning ved en elektrisk gnist har været kendt siden omkring 1745.Men sapper kunne næppe bære Leyden-krukken eller tålmodigt gnide rav med uld under alle vejrforhold. I lang tid tog militære anliggender ikke hensyn til sådanne baggrunde. I 1812 kunne russiske officer Shilling producere en undervands eksplosion gennem et elektrisk batteri. Det antages, at militære anliggender gav fremdrift til udviklingen af ​​forskning i elektricitet i Rusland. Den første lysbue lampe blev installeret i 1849 af opfinderen( Jacobi) på tårnet af Admiralty of St. Petersburg. Hendes lys viste sig at være så lyst, at det blev sammenlignet med den gennemsnitlige mand og solen.

Brug af spotlights med udladningslamper er begrænset til militære anliggender, med få undtagelser, når kilder peger vejen til skibe fra et fyrtårn. Vi er interesserede i arbejdet i John Thomas Ray, dateret 1860, som gættede at kombinere lysbue( Petrov og Jacobi) med atmosfæren af ​​kviksølvdamp( Michael Faraday) ved normalt tryk.

Fra Edison til moderne gasudladningslamper

På trods af klare fordele viste Heusler-gasudladningslamperne betydelige ulemper. For eksempel et lille levetid. Fra 90-tallet af det 19. århundrede arbejdede en Daniel McFarlen Moore til Edisons firma, og straks efter at han kom ind i tjenesten, begyndte han at studere historie. Han var interesseret i Heusler gasudladningslamper. Hvad er der galt med mit lys? Spurgte Edison. Moore svarede: Han er for kedelig, for varm og for rød. Dette er hele sandheden om glødepærer fra den tid.

I 1892 blev kviksølvudladningslampen forbedret af Martin Leo Arons. Udviklingen i 1901 blev forbedret af Peter Cooper Hewitt og fik kommerciel succes.

Siden 1894 har Moore organiseret to af sine egne virksomheder, der beskæftiger sig med belysning. Lampens hovedfunktion( 1896) var, at gassen blev genoptaget, da den blev forbrugt. Som følge heraf arbejdede enheden på ubestemt tid. Den første kommercielle brug blev registreret i 1904.En lampe med en retur på 10 lumen pr. 1 W belyste hardware- og apparatforretningen. Som øjenvidner skrev, på trods af kompleksiteten og storheden( 50 meter lang), var afkastet det værd. Effektiviteten af ​​nye gasudladningslamper var 3 gange højere end de tilsvarende tal for glødelamper.

En særprægende funktion var brugen af ​​nitrogen- og kuldioxiddampe i Moore-lamper. Resultatet var dagslys. Et par nitrogen gav en blød glød og lav farvetemperatur. Adventen af ​​wolframfilamenter gjorde yderligere produktion urentabel, selskaberne blev absorberet af General Electric( 1912), og patenterne blev købt. Men Moore forblev ikke uden arbejde og flyttede til hans efterfølgeres laboratorier i det endeløse relæ.Senere opfandt neonlampen.

De, der ønsker at lære mere, kan se på afsnittene om DRL-lamper og lysstofrør.