Los dispositivos de electrovacío modernos deben su aparición al inventor estadounidense Thomas Edison. Fue él quien desarrolló la primera forma exitosa de iluminación, usando una bombilla eléctrica para esto.
La historia de la lámpara
Actualmente, es difícil creer que la electricidad no existió en todos los períodos históricos. Las primeras bombillas de luz incandescente aparecieron solo a fines del siglo XIX. Edison logró desarrollar un modelo de bombilla, en el que se ubicaron filamentos de carbono, platino y bambú. Es este científico a quien se le llama con razón el "padre" de la lámpara eléctrica moderna. Simplificó el circuito de la bombilla, redujo significativamente el costo de producción. Como resultado, no apareció el gas, sino la iluminación eléctrica en las calles, y los nuevos dispositivos de iluminación comenzaron a llamarse lámparas Edison. Thomas trabajó durante mucho tiempo para mejorar su invento, como resultado, el uso de velas se convirtió en una medida poco rentable.
Principio de funcionamiento
¿Qué dispositivo tienen las bombillas incandescentes de Edison? Cada dispositivo tiene un cuerpo.filamento, ampolla de vidrio, contacto principal, electrodos, base. Cada uno de ellos tiene su propio propósito funcional.
La esencia de este dispositivo es la siguiente. Cuando el cuerpo de calentamiento se calienta fuertemente por una corriente de partículas cargadas, la energía eléctrica se convierte en una forma de luz.
Para que la radiación sea percibida por el ojo humano, es necesario alcanzar una temperatura de al menos 580 grados.
Entre los metales, el tungsteno tiene el punto de fusión más alto, por lo que es a partir de él que se fabrica el cuerpo calefactor. Para reducir el volumen, se comenzó a colocar el alambre en forma de espiral.
A pesar de la alta resistencia química del tungsteno, para su máxima protección contra el proceso de corrosión, el cuerpo del filamento se coloca en un recipiente de vidrio sellado, del cual se ha bombeado previamente el aire. En cambio, se bombea un gas inerte al matraz, lo que evita que el alambre de tungsteno entre en reacciones de oxidación. El gas inerte más utilizado es el argón, a veces se utiliza nitrógeno o criptón.
La esencia del invento de Edison es que la presión creada por un gas inerte evita la evaporación que se produce durante el calentamiento prolongado del metal.
Características de la lámpara
Hay bastantes lámparas diferentes diseñadas para iluminar un área grande. Una característica de la invención de Edison es la capacidad de ajustar la potencia de este dispositivo, teniendo en cuenta el área iluminada.
Los fabricantes ofrecen diferentes tipos de lámparas, que difieren en vida útil, tamaño y potencia. Detengámonos en algunos tipos de estos aparatos eléctricos.
Los tubos de vacío más comunes son LON. Son totalmente higiénicos y tienen una vida útil media de 1000 horas.
Entre las carencias de las lámparas de propósito general, destacamos la baja eficiencia. Aproximadamente el 5 por ciento de la energía eléctrica se convierte en luz, el resto se libera en forma de calor.
Focos
Tienen una potencia bastante alta, pensadas para iluminar grandes superficies. Los dispositivos de electrovacío se dividen en tres grupos:
- proyección de cine;
- faros;
- uso general.
La fuente de luz del proyector difiere en la longitud del cuerpo del filamento, tiene un tamaño más compacto, lo que le permite aumentar el brillo general y mejorar el enfoque del flujo de luz.
Los dispositivos de electrovacío de espejo tienen una capa de aluminio reflectante, un diseño de bombilla diferente.
Esa parte, que está diseñada para conducir la luz, está hecha de vidrio esmerilado. Esto le permite suavizar la luz, reducir las sombras contrastantes de varios objetos. Estos dispositivos de electrovacío se utilizan para la iluminación interior.
Dentro del matraz de halógeno hay compuestos de bromo o yodo. Debido a su capacidad para soportar temperaturas de hasta 3000 K, la vida útil de las lámparas es de unas 2000 horas. Pero esta fuente de luz blanca también tiene sus inconvenientes, por ejemplo,lámpara halógena, tiene una baja resistencia eléctrica cuando se enfría.
Parámetros principales
En una lámpara incandescente de Edison, el filamento de tungsteno está dispuesto en diferentes formas. Para un funcionamiento estable de dicho dispositivo, se requiere un voltaje de 220 V. En promedio, su vida útil es de 3000 a 3500 horas. Teniendo en cuenta que la temperatura de color es de 2700 K, la lámpara proporciona un espectro blanco cálido o amarillo. Actualmente, las lámparas se ofrecen con diferentes tamaños de zócalos (E14, E27). Si lo desea, puede elegir una lámpara en forma de horquilla, espiga, espiral en un candelabro de techo o lámpara de pared.
El invento de Edison se divide en clases separadas según el número de filamentos de tungsteno. El costo de la lámpara, su potencia y vida útil dependen directamente de este indicador.
Principio de funcionamiento de EVL
La emisión termoiónica consiste en la emisión de electrones por un cuerpo incandescente calentado en un vacío o en un medio inerte creado dentro de la bombilla. Para controlar el flujo de electrones, se utiliza un campo magnético o eléctrico.
La emisión termoiónica le permite utilizar prácticamente las cualidades positivas del flujo de electrones para generar y amplificar vibraciones eléctricas de varias frecuencias.
Características de los tubos de radio
El diodo de electrovacío es la base de la ingeniería de radio. El diseño de la lámpara tiene dos electrodos (cátodo y ánodo), una rejilla. El cátodo proporciona emisión, para ello la capa de tungsteno se cubre con bario o torio. El ánodo está hecho en forma de placa de níquel, molibdeno y grafito. Redes el separador entre los electrodos. Cuando el fluido de trabajo se calienta, se crea una poderosa corriente eléctrica a partir de partículas en movimiento en el vacío. Los dispositivos de electrovacío de este tipo forman la base de la ingeniería de radio. En la segunda mitad del siglo pasado, los tubos de vacío se utilizaron en varios campos de la industria técnica y radioelectrónica.
Sin ellos era imposible fabricar radios, televisores, equipos especiales, computadoras.
Áreas de aplicación
Con el desarrollo de la instrumentación de precisión, la radioelectrónica, estas lámparas han perdido su relevancia, han dejado de utilizarse a gran escala.
Pero incluso ahora hay áreas industriales que requieren EVL, porque solo una lámpara de vacío puede garantizar el rendimiento de los dispositivos de acuerdo con los parámetros especificados, en un entorno determinado.
EVL son de particular interés para el complejo militar-industrial, ya que son los tubos de vacío los que se distinguen por una mayor resistencia a los impulsos electromagnéticos.
Un aparato militar puede contener hasta cien EVL. La mayoría de los materiales semiconductores, REC, no pueden funcionar con una mayor radiación, así como en condiciones naturales de vacío (en el espacio).
EVL ayuda a mejorar la confiabilidad y durabilidad de los satélites y cohetes espaciales.
Conclusión
En los dispositivos de electrovacío que permiten generar, amplificar, convertir energía electromagnética, el espacio de trabajo está completamente libre de aire,protegido de la atmósfera por un caparazón impenetrable.
El descubrimiento de la emisión termoiónica contribuyó a la creación de una lámpara simple de dos electrodos llamada diodo de vacío.
Cuando se conecta a un circuito eléctrico, aparece una corriente dentro del dispositivo. Cuando la polaridad del voltaje cambia, desaparece, y no importa cuán caliente esté el cátodo. Manteniendo un valor constante de la temperatura del cátodo calentado, fue posible establecer una relación directa entre el voltaje del ánodo y la intensidad de la corriente. Los resultados obtenidos se utilizaron en el desarrollo de dispositivos electrónicos de vacío.
Por ejemplo, un triodo es un tubo de vacío con tres electrodos: un ánodo, un cátodo termoiónico y una rejilla de control.
Fueron los triodos los primeros dispositivos utilizados para amplificar señales eléctricas a principios del siglo pasado. En la actualidad, los triodos han sido reemplazados por transistores semiconductores. Los triodos de vacío se usan solo en aquellas áreas donde es necesario convertir señales potentes con una pequeña cantidad de componentes activos, y se pueden despreciar el peso y las dimensiones.
Los potentes tubos de radio son comparables a los transistores en términos de eficiencia y confiabilidad, pero su vida útil es mucho más corta. En los triodos de baja potencia, la mayor parte del calor se destina a la potencia de cascada consumida, a veces su valor alcanza el 50%.
Los tetrodos son una lámpara electrónica de dos rejillas, que está diseñada para aumentar la potencia y el voltaje de lasseñales Estos dispositivos tienen una mayor ganancia en comparación con el triodo. Tales características de diseño hacen posible el uso de tetrodos para amplificar bajas frecuencias en televisores, receptores y otros equipos de radio.
Los consumidores utilizan activamente lámparas incandescentes, en las que el cuerpo del filamento es un filamento o alambre de tungsteno. Estos dispositivos tienen una potencia de 25 a 100 W, su vida útil es de 2500-3000 horas. Los fabricantes ofrecen lámparas con diferentes bases, formas, tamaños, para que pueda elegir la opción de la lámpara, teniendo en cuenta las características del dispositivo de iluminación, el área de la habitación.
