Lampe à décharge

Lampe à décharge - dispositif d'éclairage, le principe d'action est basé sur la combustion d'un arc de gaz ionisé.C'est une vaste famille qui, au début du XXIe siècle, occupait près des trois quarts du segment de l'éclairage dans le monde. Cela inclut les lampes fluorescentes fluorescentes populaires, les lampes DRL.Même avant l'introduction des dispositifs d'éclairage fonctionnant aux dépens de la décharge de gaz, on trouve dans le roman de Jules Verne, "Voyage au centre de la terre"( 1864).

Historique du développement de l'ionisation électrostatique des gazPour que les lecteurs présentent le phénomène, vous devez prendre en compte les particularités de la conception. Dans le baromètre à mercure, il y a un tube, scellé à la fin. En plus, il y a un bol. Les deux articles sont remplis de mercure métallique.

Pour déterminer la pression, le tube est retourné brusquement et descendu dans le bol. Ensuite, le mercure sous l’influence de la force terrestre s’écoule, formant un vide au-dessus de lui-même. En conséquence, l'extrémité scellée du tube reste creuse et la longueur de l'espace vide dépend de la pression atmosphérique qui, agissant sur le mercure contenu dans le bol, est conçue pour équilibrer la force de gravité.Baromètre

instagram viewer

Picard

Lors du transport du baromètre, Picard s'est précipité et a secoué l'appareil. En conséquence, le verre a été électrisé par frottement avec du mercure et une charge statique a provoqué l’ionisation des vapeurs métalliques. Le processus a été grandement facilité par le vide créé.Les vapeurs de mercure et de nos jours sont utilisées dans des sources lumineuses séparées à décharge de gaz. Par exemple, le composant ultraviolet de la lueur active le phosphore de la lampe fluorescente.

Picard n'a pas pu expliquer le phénomène détecté, mais a immédiatement rendu compte de ce qui s'est passé dans les milieux scientifiques. Plus tard, l’étude a fait appel au célèbre mathématicien suisse Johann Bernoulli. La tâche s’est avérée trop difficile pour lui, mais ce savant a activement exploité l’expérience avec brio et a donné une idée à l’Académie des sciences de France. En 1700, un mécanicien britannique, Francis Hoxby, scientifique à temps partiel, a été témoin d'un phénomène lors de la démonstration. Sur la base de la Société scientifique royale britannique, Hawksby est activement engagé dans des expériences.

Hawksby s'inspire du modèle du générateur électrostatique de Gericke( 1660) comme base de l'expérience décisive. Selon les descriptions de la machine, il s'agissait d'une boule de soufre solide tournant sur une barre de fer. Avec le frottement de la paume de l’opérateur, l’objet a acquis une charge importante pendant la rotation. La suite des pensées de Hoxby est claire. Les instructions de Guericke comprenaient une proposition de verser le soufre dans une boule de verre, puis de la casser. Scientifique anglais a raté l'étape indiquée. Malheureusement, on ne sait pas si les travaux antérieurs( par exemple, le traité de Hilbert en 1600) avaient une idée de l'électrification du verre, mais Hoxby a avancé une hypothèse appropriée.

Modèle de générateur électrostatique Gericke

En conséquence, la configuration expérimentale contenait à la place d'une boule de soufre un verre avec des gouttes de mercure au fond, et un vide était créé à l'intérieur si possible. Lorsque la sphère tournait sur la barre de fer et électrisée par frottement avec les paumes, une luminescence était observée pour lire le livre à proximité.En 1705, la communauté scientifique anglaise a présenté la première lampe à décharge. L'explication correcte a été fournie selon laquelle la vapeur de mercure était impliquée dans le phénomène détecté.Ensuite, le travail s’est arrêté pendant un siècle. Il n’ya pas eu d’application pratique du phénomène nouvellement découvert.

Les premières lampes à décharge de gaz

On ne peut pas dire que le 18ème siècle fut inutile pour la recherche dans le domaine de l'électricité, malgré la phrase ci-dessus. Les travaux de Dufet, en 1733, suggèrent la présence de deux types d’accusations aux fins de la justification théorique du phénomène observé.Il les appelait pitch and glass. Ceci est une explication du phénomène envisagé par Gilbert en 1600:

1. Un ballon électrifié attire les corps.
2. Après avoir touché le ballon, les corps commencent à se dégager de l'objet.

Selon la compréhension de Dufet, un objet a acquis la charge d'un signe similaire au contact. Ce qui explique le phénomèneMais les véritables progrès de la science ont commencé lorsque les États ont aboli la punition pour avoir pratiqué la sorcellerie. En conséquence, la banque de Leiden est née et Benjamin Franklin a démontré la nature électrique de la foudre. Volta a inventé la première source d'énergie électrochimique. En 1729, une découverte révolutionnaire a eu lieu, qui est devenue la base d'autres: Stephen Gray a pensé à assembler les conducteurs et a obtenu le premier circuit électrique au monde. Depuis lors, le courant a commencé à transmettre à distance.

Inventée en 1746 par William Watson, une machine électrique fondait une charge sur des cordons de soie, ce qui permettait à Jean-Antoine Nollet de démontrer un arc spectaculaire dans un milieu gazeux déchargé.Au point de Gottfried, Grummert a suggéré qu'un tel éclairage serait approprié pour une utilisation dans les mines et les endroits où une flamme nue augmente le risque d'explosion. Johann Winkler a fait remarquer qu’il n’était pas mauvais d’utiliser des flacons longs pliés en forme de lettres de l’alphabet au lieu de balles, anticipant l’apparition des tubes Heusler et de l’écran de télévision.

Un peu plus tard, en 1752, Watson appliqua partiellement ces idées( le premier affichage fut breveté en 1893).Par exemple, démontrer l'expérience de la combustion à l'arc dans un tube d'une longueur de 32 pouces. Grâce à ces brillantes découvertes, il se produisit en 1802 deux événements immédiatement significatifs pour le sujet considéré:

• L'Anglais Humphrey Davy découvrit le phénomène de la lueur du fil de platine chauffé à l'électricité.
• Notre compatriote, V. Petrov, à l'aide d'une colonne voltaïque constituée de 4200 paires( selon d'autres données - 2100) de plaques de cuivre et de zinc.À titre de comparaison, la source d’énergie de Sir Humphry Davy présentait deux fois moins de puissance( 2000 plaques).Les réalisations de

Petrov ont été oubliées sous l’influence des événements de la guerre patriotique de 1812 et en raison de la langue russe. En Angleterre, l'électricité a été abordée sérieusement. Le mérite de Humphrey Davy est considérable. En tant que chimiste, reprenant les expériences d'un collègue étranger, il a commencé à expérimenter différents milieux gazeux. Bien entendu, un membre de la Royal Scientific Society était au courant des expériences de Francis Hawksby et souhaitait vérifier si une nouvelle découverte était devenue une répétition des premières tentatives de création de sources de lumière artificielles.

Les expériences de Francis Hawksby

Ces expériences ont conduit à la découverte de spectres linéaires de rejets gazeux. En cours de route, Wollaston et Fraunhofer ont remarqué les caractéristiques du rayonnement solaire qui ont ensuite permis à Kirchhoff et à Bunsen de formuler des hypothèses sur la composition de l'atmosphère solaire. Il est étroitement lié au sujet à l’examen, le spectre de décharge est également réglé.Par exemple, les lampes au sodium émettent une lumière orange et, à l'aide du luminophore, il est nécessaire d'ajuster la distribution de fréquence( lampes DRL).Puis Michael Faraday a pris le relais( à partir du milieu des années 30 du XIXe siècle) et a montré le processus de formation d'arcs électriques dans l'environnement des gaz raréfiés. Heinrich Rumkorf a également apporté sa contribution en fournissant à un physicien un outil permettant d’obtenir des impulsions haute tension( bobine de Rumkorf, 1851).En 1835, Charles Wheatstone enregistra le spectre de la décharge en arc dans la vapeur de mercure, notant par ailleurs la composante ultraviolette. Lampes à décharge

Heusler Les créations

Heusler sont considérées comme les premières réussies sur le plan commercial. La date de naissance est 1857.Le souffleur de verre et le physicien à temps partiel susmentionnés ont supposé insérer 2 électrodes dans un ballon contenant un gaz évacué.En se nourrissant, on a vu la tension de l'arc. Geisler a relié les découvertes de Petrov et de Hawksby. L'arc se fond dans le ballon avec l'atmosphère de vapeurs de gaz. Et plus loin - le choix de la couleur - n’est pas difficile, sur la base des développements de Sir Humphrey Davy et de Michael Faraday.

Depuis les années 1980, les tubes Heusler ont été largement produits à des fins de divertissement par la population. Aujourd'hui, les néons sont considérés comme le visage des États-Unis. Il est à noter que le fait d'être placé près de sources de rayonnement électromagnétique puissant - bobines de Tesla - lampes Heusler s'allument spontanément. Les conditions pour l'ionisation du milieu gazeux raréfié sont remplies. Les recherches associées à la recherche de solutions techniques pour l'éclairage ont conduit les scientifiques à la découverte d'un électron, à la mesure de sa charge et de sa masse, à l'émergence de tubes lumineux.

Lampe Geisler

Pendant ce temps en Russie

La possibilité d’allumer une charge de poudre par une étincelle électrique est connue depuis environ 1745.Mais le sapeur pouvait difficilement porter le pot de Leyde ou frotter patiemment de l’ambre avec de la laine, quelles que soient les conditions météorologiques. Pendant longtemps, les affaires militaires n’ont pas tenu compte de telles bagatelles. En 1812, l'officier russe Shilling réussit à provoquer une explosion sous-marine à l'aide d'une batterie électrique. On pense que les affaires militaires ont donné une impulsion au développement de la recherche en électricité en Russie. La première lampe à arc a été installée en 1849 par l'inventeur( Jacobi) sur la tour de l'amirauté de Saint-Pétersbourg. Sa lumière s'est avérée si brillante qu'elle a été comparée à l'homme moyen et au soleil.

L'utilisation de projecteurs à lampes à décharge est limitée aux affaires militaires, à quelques exceptions près, lorsque des sources indiquent la direction d'un navire à partir d'une balise. Nous nous intéressons au travail de John Thomas Ray, daté de 1860, qui a supposé combiner l’arc électrique( Petrov et Jacobi) à l’atmosphère de vapeur de mercure( Michael Faraday) à pression normale.

D'Edison aux lampes à décharge modernes

Malgré des avantages évidents, les lampes à décharge Heusler présentaient des inconvénients importants. Par exemple, une petite durée de vie.À partir des années 90 du 19e siècle, Daniel McFarlen Moore travailla pour la société Edison. Peu après son entrée en fonction, il commença à étudier l’histoire. Il s'intéressait aux lampes à décharge de gaz Heusler. Quel est le problème avec ma lumière? Demanda Edison. Moore a répondu: il est trop terne, trop chaud et trop rouge. C’est toute la vérité sur les ampoules à incandescence de cette époque.

Lampe moderne

En 1892, Martin Leo Arons améliora la lampe à décharge de mercure. Le développement en 1901 a été amélioré par Peter Cooper Hewitt et a remporté un succès commercial.

Depuis 1894, Moore a créé deux de ses propres sociétés s’occupant d’éclairage. La caractéristique principale des lampes( 1896) était que le gaz était repris au fur et à mesure de sa consommation. En conséquence, l'appareil a fonctionné indéfiniment. Le premier usage commercial a été enregistré en 1904.Une lampe avec un retour de 10 lumens par 1 W éclairait le magasin de quincaillerie et d'électroménager. Comme l'ont écrit des témoins oculaires, malgré la complexité et l'encombrement( 50 mètres de long), le retour en valait la peine. L'efficacité des nouvelles lampes à décharge était trois fois plus élevée que celle des lampes à incandescence.

L'utilisation de vapeurs d'azote et de dioxyde de carbone dans les lampes Moore était une caractéristique distinctive. Le résultat était la lumière du jour. Une paire d'azote donnait une lueur douce et une température de couleur basse. L'avènement des filaments de tungstène a rendu la production non rentable, les sociétés ont été absorbées par General Electric( 1912) et les brevets ont été rachetés. Mais Moore n'est pas resté sans travail, se rendant dans les laboratoires de son successeur au relais sans fin. Plus tard, a inventé la lampe au néon.

Ceux qui veulent en savoir plus peuvent consulter les sections sur les lampes DRL et les lampes fluorescentes.