Entladungslampe

Entladungslampe - Beleuchtungsgerät, das Wirkprinzip beruht auf der Verbrennung eines Lichtbogens aus ionisiertem Gas. Dies ist eine große Familie, die zu Beginn des XXI. Jahrhunderts fast drei Viertel des Beleuchtungssegments der Welt einnahm. Dazu gehören die beliebten Leuchtstofflampen, Lampen DRL.Noch vor der Einführung von Beleuchtungsgeräten, die auf Kosten der Gasentladung betrieben werden, findet sich in dem Roman von Jules Verne "Reise zum Mittelpunkt der Erde"( 1864).

Geschichte der Entwicklung der elektrostatischen Ionisierung von GasenUm den Lesern das Phänomen vorzustellen, müssen Sie die Besonderheiten des Designs berücksichtigen. Im Quecksilberbarometer befindet sich eine vom Ende her abgedichtete Röhre. Außerdem gibt es eine Schüssel. Beide Gegenstände sind mit metallischem Quecksilber gefüllt.

Zur Bestimmung des Drucks wird der Schlauch scharf gedreht und in die Schüssel abgesenkt. Dann fließt Quecksilber unter dem Einfluss irdischer Kräfte nach unten und bildet ein Vakuum über sich. Infolgedessen bleibt das abgedichtete Ende des Rohrs hohl und die Länge des leeren Raums hängt vom Atmosphärendruck ab, der auf Quecksilber in der Schüssel wirkt und die Schwerkraft ausgleichen soll.

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Picard Barometer

Beim Transport des Barometers beeilte sich Picard und schüttelte das Gerät. Als Ergebnis wurde Glas durch Reibung mit Quecksilber elektrisiert und eine statische Ladung verursachte die Ionisierung metallischer Dämpfe. Der Prozess wurde durch das erzeugte Vakuum stark erleichtert. Quecksilberdämpfe werden heute in separaten Gasentladungslichtquellen verwendet. Zum Beispiel aktiviert die ultraviolette Komponente des Glühens einen Leuchtstofflampenleuchtstoff.

Picard konnte das entdeckte Phänomen nicht erklären, berichtete jedoch sofort darüber, was in wissenschaftlichen Kreisen geschah. Später engagierte sich die Studie mit dem berühmten Schweizer Mathematiker Johann Bernoulli. Die Aufgabe erwies sich als zu schwierig für ihn, aber dieser Gelehrte übte die Erfahrung aktiv mit einem Schimmer aus und gab der französischen Akademie der Wissenschaften eine Idee. Im Jahr 1700 sah der britische Mechaniker und Teilzeitwissenschaftler Francis Hoxby auf der Demonstration ein Phänomen. Auf der Grundlage der Royal Scientific Society of Britain ist Hawksby aktiv an Experimenten beteiligt.

Als Grundlage für das entscheidende Experiment nimmt Hawksby das Modell des elektrostatischen Generators von Gericke( 1660) an. Nach den Beschreibungen der Maschine war eine feste Schwefelkugel, die auf einer Eisenstange drehte. Durch die Reibung der Handfläche des Bedieners erhält das Objekt während der Drehung eine erhebliche Ladung. Der weitere Gedankengang von Hoxby ist klar. Guerickes Anweisungen enthielten den Vorschlag, Schwefel in eine Glaskugel zu gießen und dann zu brechen. Englischer Wissenschaftler hat den angegebenen Schritt verfehlt. Leider ist nicht bekannt, ob die früheren Arbeiten( zum Beispiel die Abhandlung von Hilbert im Jahre 1600) eine Vorstellung von der Elektrifizierung von Glas hatten, aber Hoxby hat eine entsprechende Annahme gemacht.

Gericke elektrostatischer Generator, Modell

Als Ergebnis enthielt der Versuchsaufbau anstelle einer Schwefelkugel ein Glas mit Quecksilbertropfen am Boden. Wenn möglich, wurde im Inneren ein Vakuum erzeugt. Wenn sich die Kugel auf dem Eisenstab drehte und durch Reiben mit den Handflächen elektrisiert wurde, wurde eine Lumineszenz beobachtet, um das Buch in unmittelbarer Nähe zu lesen.1705 demonstrierte die English Scientific Society die erste Gasentladungslampe. Die korrekte Erklärung wurde angegeben, dass Quecksilberdampf am detektierten Phänomen beteiligt war. Dann - der Ablauf der Arbeit wurde für ein Jahrhundert eingestellt. Es gab keine praktische Anwendung des neu entdeckten Phänomens.

Die ersten Gasentladungslampen

Es kann nicht gesagt werden, dass das 18. Jahrhundert für die Forschung auf dem Gebiet der Elektrizität unbrauchbar war, obwohl der oben erwähnte Satz gefallen ist. Bedeutsam sind die Werke von Dufet im Jahr 1733, die das Vorhandensein zweier Arten von Anklagen zur theoretischen Begründung des beobachteten Phänomens vorschlugen. Er nannte sie Pech und Glas. Dies ist eine Erklärung des Phänomens, das Gilbert im Jahre 1600 betrachtet hat:

1. Ein elektrifizierter Ball zieht Körper an.
2. Nachdem Sie den Ball berührt haben, drücken sich die Körper vom Objekt ab.

Nach Dufets Verständnis hat ein Objekt beim Kontakt eine Ladung eines ähnlichen Zeichens erhalten. Was erklärt das Phänomen? Der wahre Fortschritt in der Wissenschaft begann jedoch, als die Staaten die Strafe für das Praktizieren von Hexerei aufhoben. Als Ergebnis wurde die Leiden Bank geboren, und Benjamin Franklin hat die elektrische Natur des Blitzes unter Beweis gestellt. Volta hat die erste elektrochemische Energiequelle erfunden. Im Jahr 1729 fand eine revolutionäre Entdeckung statt, die zur Grundlage für andere wurde: Stephen Gray dachte daran, die Leiter zusammenzubringen und bekam den ersten elektrischen Stromkreis der Welt. Seitdem begann der Strom über eine Distanz zu übertragen.

Im Jahr 1746 von William Watson erfunden, schmolz eine elektrische Maschine eine Ladung Seidenschnüre, wodurch Jean-Antoine Nollet einen spektakulären Lichtbogen in einem entladenen Gasmedium demonstrieren konnte. An der Stelle von Gottfried schlug Grummert vor, dass sich eine solche Beleuchtung für den Einsatz in Bergwerken und Orten eignet, an denen eine offene Flamme die Wahrscheinlichkeit einer Explosion erhöht. Johann Winkler merkte an, dass es nicht schlecht ist, lange Flaschen in Form der Buchstaben des Alphabets anstelle von Kugeln zu verwenden, um das Erscheinungsbild der Heusler-Röhren und des Fernsehbildschirms vorwegzunehmen.

Wenig später, 1752, setzte Watson diese Ideen teilweise um( das erste Display wurde 1893 patentiert).Zum Beispiel die Erfahrung mit dem Bogenbrennen in einer Röhre mit einer Länge von 32 Zoll. Dank dieser brillanten Entdeckungen fanden 1802 zwei Ereignisse statt, die für das betreffende Thema unmittelbar von Bedeutung waren:

• Der Engländer Humphrey Davy entdeckte das Phänomen des Glühens von mit Elektrizität beheiztem Platindraht.
• Unser Landsmann V. Petrov mit Hilfe einer voltaischen Säule, die aus 4200( nach anderen Angaben - 2100) Paaren von Kupfer- und Zinkplatten besteht. Zum Vergleich zeigte die Energiequelle von Sir Humphry Davy die doppelte Leistung( 2000 Platten).

Petrovs Leistungen wurden unter dem Einfluss der Ereignisse des Patriotischen Krieges von 1812 und aufgrund der russischen Spucke vergessen. In England wurde die Elektrizität ernsthaft angegangen. Das Verdienst von Humphrey Davy ist beachtlich. Als Chemiker wiederholte er die Experimente eines ausländischen Kollegen und begann mit verschiedenen Gasmedien zu experimentieren. Natürlich war ein Mitglied der Royal Scientific Society mit den Erfahrungen von Francis Hawksby vertraut und wollte prüfen, ob eine neue Entdeckung zu einer Wiederholung früherer Versuche zur Erzeugung künstlicher Lichtquellen geworden war.

Die Experimente von Francis Hawksby

Diese Experimente führten zur Entdeckung linearer Spektren von Gasentladungen. Wollaston und Fraunhofer bemerkten unterwegs die Eigenschaften der Sonnenstrahlung, die später Kirchhoff und Bunsen Annahmen über die Zusammensetzung der Sonnenatmosphäre erlaubten. Es ist eng mit dem behandelten Thema verbunden, auch das Entladungsspektrum ist ausgeschlossen. Zum Beispiel leuchten Natriumlampen orangefarbenes Licht, und mit Hilfe des Leuchtstoffs muss die Frequenzverteilung( DRL-Lampen) angepasst werden. Dann übernahm Michael Faraday den Stab( ab Mitte der neunziger Jahre des 19. Jahrhunderts) und zeigte den Bogenprozess in der Umgebung von verdünnten Gasen. Heinrich Rumkorf leistete ebenfalls einen Beitrag, indem er einem Physiker ein Werkzeug zur Erlangung von Hochspannungsimpulsen lieferte( Rumkorf-Spule, 1851).Im Jahr 1835 registrierte Charles Wheatstone das Spektrum der Bogenentladung in Quecksilberdampf, wobei er übrigens die ultraviolette Komponente feststellte.

Heusler Entladungslampen

Heuslers Kreationen gelten als die ersten kommerziell erfolgreichen. Das Geburtsdatum gilt als 1857.Der zuvor erwähnte Glasbläser und Teilzeit-Physiker vermutete, zwei Elektroden mit einem abgelassenen Gas in einen Kolben einzuführen. An ihnen wurde die Spannung des Lichtbogens gespeist. Geisler verband die Entdeckungen von Petrov und Hawksby. Der Lichtbogen glimmert im Kolben mit der Atmosphäre von Gasdämpfen. Und weiter - die Wahl der Farbe - ist nicht schwer, basierend auf den Entwicklungen von Sir Humphrey Davy und Michael Faraday.

Heusler-Röhren werden seit den 1980er Jahren in großem Umfang zur Unterhaltung der Bevölkerung produziert. Neonlichter gelten heute als Gesicht der Vereinigten Staaten. Es ist bemerkenswert, dass Heusler-Lampen spontan aufleuchten, wenn sie sich in der Nähe starker elektromagnetischer Strahlungsquellen befinden - Tesla-Spulen. Die Bedingungen für die Ionisierung des verdünnten Gasmediums sind erfüllt. Forschung im Zusammenhang mit der Suche nach technischen Lösungen für die Beleuchtung führte Wissenschaftler zur Entdeckung eines Elektrons, zur Messung seiner Ladung und Masse und zum Aufkommen von Lichtröhren.

Lampe Geisler

Inzwischen

in Russland

Die Möglichkeit, eine Pulverladung durch einen elektrischen Funken zu zünden, ist seit etwa 1745 bekannt. Aber der Sapper konnte das Leyden-Glas kaum tragen oder bei jeder Witterung geduldig Bernstein mit Wolle reiben. Militärische Angelegenheiten haben solche Kleinigkeiten lange Zeit nicht berücksichtigt. Im Jahr 1812 konnte der russische Offizier Shilling eine Unterwasserexplosion durch eine elektrische Batterie erzeugen. Es wird vermutet, dass militärische Angelegenheiten der Entwicklung der Elektrizitätsforschung in Russland Impulse verliehen haben. Die erste Bogenlampe wurde 1849 vom Erfinder( Jacobi) auf dem Turm der Admiralität von St. Petersburg installiert. Ihr Licht erwies sich als so hell, dass es mit dem Durchschnittsmenschen und der Sonne verglichen wurde.

Die Verwendung von Scheinwerfern mit Entladungslampen ist, mit wenigen Ausnahmen, auf militärische Angelegenheiten beschränkt, wenn Quellen den Weg von einem Beacon zu Schiffen weisen. Wir interessieren uns für die Arbeit von John Thomas Ray aus dem Jahr 1860, der vermutete, den Lichtbogen( Petrov und Jacobi) mit der Atmosphäre aus Quecksilberdampf( Michael Faraday) bei Normaldruck zu kombinieren.

Von Edison zu modernen Gasentladungslampen

Trotz klarer Vorteile zeigten die Heusler-Gasentladungslampen erhebliche Nachteile. Zum Beispiel eine kleine Lebensdauer. In den 90er Jahren des 19. Jahrhunderts arbeitete ein Daniel McFarlen Moore für Edisons Firma, und kurz nach seinem Eintritt in den Dienst begann er, Geschichte zu studieren. Er interessierte sich für Heusler Gasentladungslampen. Was ist los mit meinem Licht? Fragte Edison. Moore antwortete: er ist zu langweilig, zu heiß und zu rot. Dies ist die ganze Wahrheit über die Glühlampen der damaligen Zeit.

Moderne Lampe

1892 wurde die Quecksilberentladungslampe von Martin Leo Arons verbessert. Die Entwicklung im Jahr 1901 wurde von Peter Cooper Hewitt verbessert und erlangte kommerziellen Erfolg.

Seit 1894 hat Moore zwei eigene Unternehmen für Beleuchtung gegründet. Das Hauptmerkmal der Lampen( 1896) bestand darin, dass das Gas wieder aufgenommen wurde, als es verbraucht wurde. Infolgedessen arbeitete das Gerät unbegrenzt. Die erste kommerzielle Nutzung wurde 1904 registriert. Eine Lampe mit einem Ertrag von 10 Lumen pro 1 W beleuchtete den Eisenwaren- und Haushaltsgeräte-Shop. Wie Augenzeugen berichteten, war die Rückgabe trotz der Komplexität und Sperrigkeit( 50 Meter Länge) wert. Der Wirkungsgrad neuer Gasentladungslampen war dreimal so hoch wie bei Glühlampen.

Eine Besonderheit war die Verwendung von Stickstoff- und Kohlendioxiddämpfen in Moore-Lampen. Das Ergebnis war Tageslicht. Ein Stickstoffpaar ergab ein weiches Glühen und eine niedrige Farbtemperatur. Das Aufkommen von Wolframfilamenten machte die weitere Produktion unrentabel, die Firmen wurden von General Electric( 1912) übernommen und die Patente aufgekauft. Aber Moore blieb nicht ohne Arbeit und zog in die Laboratorien seines Nachfolgers in der endlosen Staffel. Später erfand die Neonlampe.

Wer mehr erfahren möchte, kann sich die Abschnitte über DRL-Lampen und Leuchtstofflampen anschauen.