อุปกรณ์สูญญากาศไฟฟ้าสมัยใหม่เป็นหนี้การปรากฏตัวของนักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน โธมัส เอดิสัน เขาเป็นคนที่พัฒนาวิธีการให้แสงที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกโดยใช้หลอดไฟฟ้าสำหรับสิ่งนี้
ประวัติตะเกียง
ปัจจุบันนี้เป็นเรื่องยากที่จะเชื่อว่าไฟฟ้าไม่มีอยู่จริงในทุกยุคสมัย หลอดไส้หลอดแรกปรากฏขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่สิบเก้าเท่านั้น เอดิสันสามารถพัฒนาแบบจำลองของหลอดไฟซึ่งมีเส้นใยคาร์บอน แพลตตินัม และไม้ไผ่อยู่ นักวิทยาศาสตร์คนนี้ถูกเรียกว่า "บิดา" ของโคมไฟไฟฟ้าสมัยใหม่อย่างถูกต้อง เขาลดความซับซ้อนของวงจรหลอดไฟช่วยลดต้นทุนการผลิตลงอย่างมาก เป็นผลให้ไม่ใช่แก๊ส แต่มีไฟส่องสว่างบนถนนและอุปกรณ์ให้แสงสว่างใหม่เริ่มถูกเรียกว่าหลอดเอดิสัน โธมัสทำงานปรับปรุงสิ่งประดิษฐ์ของเขามาเป็นเวลานาน ส่งผลให้การใช้เทียนกลายเป็นมาตรการที่ไร้ประโยชน์
หลักการทำงาน
หลอดไส้ Edison มีอุปกรณ์อะไรบ้าง? ทุกอุปกรณ์มีร่างกายไส้หลอด, หลอดแก้ว, หน้าสัมผัสหลัก, อิเล็กโทรด, ฐาน แต่ละคนมีจุดประสงค์ในการใช้งาน
สาระสำคัญของอุปกรณ์นี้มีดังนี้ เมื่อตัวทำความร้อนได้รับความร้อนอย่างแรงจากกระแสของอนุภาคที่มีประจุ พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นรูปแบบแสง
เพื่อให้สามารถมองเห็นรังสีได้ด้วยตามนุษย์ จำเป็นต้องมีอุณหภูมิอย่างน้อย 580 องศา
ในหมู่โลหะ ทังสเตนมีจุดหลอมเหลวสูงสุด ดังนั้นจึงเกิดจากตัวทำความร้อน เพื่อลดระดับเสียง ลวดจึงเริ่มวางเป็นเกลียว
ทั้งที่ทังสเตนมีความทนทานต่อสารเคมีสูง แต่สำหรับการป้องกันกระบวนการกัดกร่อนสูงสุด ตัวไส้หลอดจะวางอยู่ในภาชนะแก้วที่ปิดสนิท ซึ่งอากาศได้ถูกสูบออกไปก่อนหน้านี้ ก๊าซเฉื่อยจะถูกสูบเข้าไปในขวดแทน ซึ่งจะป้องกันไม่ให้ลวดทังสเตนเข้าสู่ปฏิกิริยาออกซิเดชัน ก๊าซเฉื่อยที่ใช้กันมากที่สุดคืออาร์กอน บางครั้งใช้ไนโตรเจนหรือคริปทอน
สาระสำคัญของการประดิษฐ์ของ Edison คือการระเหยที่เกิดขึ้นระหว่างการให้ความร้อนแก่โลหะเป็นเวลานาน ถูกป้องกันโดยแรงดันที่เกิดจากก๊าซเฉื่อย
คุณสมบัติของหลอดไฟ
มีโคมไฟหลายแบบที่ออกแบบมาเพื่อให้แสงสว่างในพื้นที่ขนาดใหญ่ คุณลักษณะของการประดิษฐ์ของ Edison คือความสามารถในการปรับพลังของอุปกรณ์นี้โดยคำนึงถึงพื้นที่ที่ส่องสว่าง
ผู้ผลิตนำเสนอหลอดไฟประเภทต่างๆ อายุการใช้งาน ขนาด กำลังไฟต่างกันมาดูเครื่องใช้ไฟฟ้าบางประเภทกันดีกว่า
หลอดสุญญากาศที่พบมากที่สุดคือ LON ถูกสุขอนามัยและมีอายุการใช้งานเฉลี่ย 1,000 ชั่วโมง
ในบรรดาข้อบกพร่องของหลอดไฟเอนกประสงค์ เราเน้นที่ประสิทธิภาพต่ำ พลังงานไฟฟ้าประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์จะถูกแปลงเป็นแสง ส่วนที่เหลือจะถูกปล่อยออกมาเป็นความร้อน
สปอตไลท์
พวกมันมีกำลังค่อนข้างสูง ออกแบบมาเพื่อให้แสงสว่างในพื้นที่ขนาดใหญ่ อุปกรณ์ไฟฟ้าแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:
- ฉายภาพยนตร์;
- ประภาคาร;
- วัตถุประสงค์ทั่วไป
แหล่งกำเนิดแสงโปรเจ็กเตอร์มีความยาวที่แตกต่างกันของตัวไส้หลอด มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น ซึ่งช่วยให้คุณเพิ่มความสว่างโดยรวม ปรับปรุงโฟกัสของกระแสไฟ
กระจกดูดไฟฟ้ามีชั้นอลูมิเนียมสะท้อนแสง หลอดไฟอีกแบบ
ส่วนนั้นซึ่งออกแบบมาเพื่อนำแสง ทำจากกระจกฝ้า ช่วยให้คุณปรับแสงให้นุ่มนวล ลดเงาที่ตัดกันจากวัตถุต่างๆ อุปกรณ์ไฟฟ้าดังกล่าวใช้สำหรับให้แสงสว่างภายในรถ
ภายในขวดมีสารโบรมีนหรือไอโอดีน เนื่องจากความสามารถในการทนต่ออุณหภูมิได้สูงถึง 3000 K อายุการใช้งานของหลอดไฟจึงอยู่ที่ประมาณ 2,000 ชั่วโมง แต่แหล่งกำเนิดแสงสีขาวนี้ก็มีข้อเสียเช่นกัน เช่นหลอดฮาโลเจน มีความต้านทานไฟฟ้าต่ำเมื่อเย็นลง
พารามิเตอร์หลัก
ในหลอดไส้ Edison ไส้หลอดทังสเตนถูกจัดเรียงเป็นรูปทรงต่างๆ สำหรับการทำงานที่มั่นคงของอุปกรณ์ดังกล่าว ต้องใช้แรงดันไฟฟ้า 220 V โดยเฉลี่ยแล้ว อายุการใช้งานจะอยู่ที่ 3000 ถึง 3500 ชั่วโมง เมื่อพิจารณาว่าอุณหภูมิสีอยู่ที่ 2700 K หลอดไฟจะให้แสงสีขาวหรือสีเหลืองอบอุ่น ปัจจุบันมีหลอดไฟให้เลือกหลายขนาด (E14, E27) คุณสามารถเลือกโคมไฟในรูปแบบของกิ๊บติดผม ก้างปลา เกลียวในโคมระย้าติดเพดานหรือโคมไฟติดผนังได้ตามต้องการ
สิ่งประดิษฐ์ของเอดิสันแบ่งออกเป็นประเภทต่าง ๆ ตามจำนวนเส้นใยทังสเตน ราคาของโคมไฟ กำลังไฟ และอายุการใช้งานขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้นี้โดยตรง
หลักการทำงานของ EVL
การปล่อยความร้อน (Thermionic emission) ประกอบด้วยการปล่อยอิเล็กตรอนโดยหลอดไฟฟ้าที่ให้ความร้อนเข้าสู่สุญญากาศหรือตัวกลางเฉื่อยที่สร้างขึ้นภายในหลอดไฟ จะใช้สนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้าเพื่อควบคุมการไหลของอิเล็กตรอน
การแผ่รังสีความร้อนช่วยให้คุณใช้คุณสมบัติเชิงบวกของการไหลของอิเล็กตรอนได้จริง - เพื่อสร้างและขยายการสั่นสะเทือนทางไฟฟ้าของความถี่ต่างๆ
คุณสมบัติของหลอดวิทยุ
หลอดไฟฟ้าเป็นพื้นฐานของวิศวกรรมวิทยุ การออกแบบหลอดไฟมีสองอิเล็กโทรด (แคโทดและแอโนด) กริด แคโทดให้การแผ่รังสี ด้วยเหตุนี้ ชั้นทังสเตนจึงถูกปกคลุมด้วยแบเรียมหรือทอเรียม แอโนดทำในรูปของแผ่นนิกเกิล โมลิบดีนัม และกราไฟท์ สุทธิเป็นตัวคั่นระหว่างอิเล็กโทรด เมื่อของเหลวทำงานถูกทำให้ร้อน กระแสไฟฟ้าอันทรงพลังจะถูกสร้างขึ้นจากอนุภาคที่เคลื่อนที่ในสุญญากาศ อุปกรณ์ไฟฟ้าประเภทนี้เป็นพื้นฐานของวิศวกรรมวิทยุ ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ผ่านมา หลอดสุญญากาศถูกนำมาใช้ในด้านต่างๆ ของอุตสาหกรรมทางเทคนิค วิทยุ-อิเล็กทรอนิกส์
หากไม่มีพวกมันก็ไม่สามารถผลิตวิทยุ โทรทัศน์ อุปกรณ์พิเศษ คอมพิวเตอร์
พื้นที่สมัคร
ด้วยการพัฒนาเครื่องมือวัดความแม่นยำ วิทยุอิเล็กทรอนิกส์ โคมไฟเหล่านี้สูญเสียความเกี่ยวข้อง หยุดใช้ในขนาดใหญ่
แต่ถึงกระนั้นตอนนี้ก็ยังมีพื้นที่อุตสาหกรรมที่ต้องการ EVL เพราะมีเพียงหลอดสุญญากาศเท่านั้นที่สามารถรับประกันประสิทธิภาพของอุปกรณ์ตามพารามิเตอร์ที่ระบุได้ในบางสภาพแวดล้อม
EVL เป็นที่สนใจเป็นพิเศษสำหรับกลุ่มอุตสาหกรรมการทหาร เนื่องจากเป็นท่อสูญญากาศที่โดดเด่นด้วยความต้านทานที่เพิ่มขึ้นต่อแรงกระตุ้นแม่เหล็กไฟฟ้า
เครื่องมือทางทหารหนึ่งเครื่องสามารถบรรจุ EVL ได้มากถึงร้อยเครื่อง วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่ REC ไม่สามารถทำงานได้เมื่อมีการแผ่รังสีที่เพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับในสภาวะสุญญากาศตามธรรมชาติ (ในอวกาศ)
EVL ช่วยปรับปรุงความน่าเชื่อถือและความทนทานของดาวเทียมและจรวดอวกาศ
สรุป
ในอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ให้กำเนิด ขยาย แปลงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า พื้นที่ทำงานปราศจากอากาศโดยสมบูรณ์เกราะป้องกันจากชั้นบรรยากาศ
การค้นพบการปล่อยความร้อนมีส่วนทำให้เกิดหลอดไฟฟ้าสองขั้วที่เรียกว่าไดโอดสุญญากาศ
เมื่อต่อเข้ากับวงจรไฟฟ้า กระแสไฟจะปรากฏภายในตัวเครื่อง เมื่อขั้วของแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลง ขั้วไฟฟ้าจะหายไป และไม่ว่าแคโทดจะร้อนเพียงใด ด้วยการรักษาค่าคงที่ของอุณหภูมิของแคโทดที่ให้ความร้อน ทำให้สามารถสร้างความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างแรงดันแอโนดกับความแรงของกระแสได้ ผลลัพธ์ที่ได้ถูกนำมาใช้ในการพัฒนาอุปกรณ์สูญญากาศไฟฟ้า
ตัวอย่างเช่น ไตรโอดคือหลอดสุญญากาศที่มีอิเล็กโทรดสามขั้ว: แอโนด แคโทดเทอร์มิโอนิก กริดควบคุม
มันเป็นไตรโอดที่กลายเป็นอุปกรณ์แรกที่ใช้ในการขยายสัญญาณไฟฟ้าเมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมา ปัจจุบัน ทรานซิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ถูกแทนที่ด้วยไตรโอด ไทรโอดสุญญากาศจะใช้เฉพาะในพื้นที่ที่จำเป็นในการแปลงสัญญาณอันทรงพลังด้วยส่วนประกอบที่ทำงานอยู่จำนวนน้อย และน้ำหนักและขนาดสามารถละเลยได้
หลอดวิทยุที่ทรงพลังเปรียบได้กับทรานซิสเตอร์ในแง่ของประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ แต่อายุการใช้งานสั้นกว่ามาก ในไตรโอดที่ใช้พลังงานต่ำ ความร้อนส่วนใหญ่จะเข้าสู่กระแสไฟที่ใช้เป็นแคสเคด ซึ่งบางครั้งอาจมีค่าถึง 50%
Tetrodes เป็นหลอดไฟฟ้าแบบสองกริดซึ่งออกแบบมาเพื่อเพิ่มกำลังและแรงดันไฟฟ้าของไฟฟ้าสัญญาณ อุปกรณ์เหล่านี้มีอัตราขยายที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับไตรโอด คุณสมบัติการออกแบบดังกล่าวทำให้สามารถใช้เทโทรดเพื่อขยายความถี่ต่ำในโทรทัศน์ เครื่องรับ และอุปกรณ์วิทยุอื่นๆ
ผู้บริโภคมักใช้หลอดไส้ซึ่งตัวไส้เป็นไส้หลอดทังสเตนหรือลวด อุปกรณ์เหล่านี้มีกำลังไฟ 25 ถึง 100 วัตต์อายุการใช้งาน 2,500-3,000 ชั่วโมง ผู้ผลิตนำเสนอโคมไฟที่มีฐาน รูปทรง ขนาดต่างกัน ดังนั้นคุณจึงสามารถเลือกตัวเลือกหลอดไฟได้โดยคำนึงถึงลักษณะของอุปกรณ์ให้แสงสว่าง พื้นที่ของห้อง
