Žárovka
Doutnavka je trubic naplněných plynem , které používá k doutnavý výboj vytvářet slabou tzv záře světlo .
Skleněná baňka zářivé lampy je naplněna plynem při nízkém tlaku. Obvykle se používá ušlechtilý plynový neon , který září oranžovo-červenou barvou. Do skleněné baňky jsou zapuštěny dvě elektrody . Zářivé světlo je generováno na katodě ; při provozu se střídavým napětím se obě elektrody střídavě rozsvěcují. Vzhledem k tomu, že zářiče jsou obvykle naplněny neónovým plynem, jsou v tomto provedení klasifikovány jako neonové žárovky. Existují také zářiče s jinými plyny, které umožňují různé barvy. V anglicky mluvících zemích jsou zářivé lampy označovány jako neonové lampy, i když nejsou naplněny neónovým plynem .
Aplikace
Žárovky se používají především jako signální žárovky v různých elektrických zařízeních, která jsou většinou provozována se síťovým napětím , aby se zobrazil provozní stav. Najdeme je například v elektrických domácích spotřebičích, jako jsou žehličky , kávovary nebo v osvětlených vypínačích více zásuvek . Žárovka se používá také v technických aplikacích, jako je fázový tester . Žárovka je na výrobu levná, ale stále více je nahrazována světelnými diodami (LED). Monochromatické plazmové obrazovky představují další technický rozvoj principu .
Další aplikace, nikoli jako lampa, ale jako typ spínače, je použití jako ústředního prvku v běžných spouštěčích pro zářivky bez elektronického předřadníku; také ve zvláště jednoduchých obvodech oscilátoru , jako je naklápěcí oscilátor pro generování vibrací, který byl mimo jiné používán v raných elektronických hudebních nástrojích . V obou případech je speciální charakteristika zářivé lampy použita funkčně.
Speciální konstrukcí zářivek je lampa s dutou katodou , protože se používá jako referenční zdroj záření pro atomovou spektroskopii .
technologie
Vzdálenost d mezi oběma elektrodami je tak malá, že při U ≈ 100 V je intenzita pole U / d dostatečná k vyvolání spontánní nárazové ionizace , která po lavinovém efektu přemění alespoň částečně obsaženou směs plynu na potřebnou plazmu .
Komerčně dostupné neonové skleněné žárovky se železnými elektrodami a tlakem plynu 1 mbar mají za následek zapalovací napětí kolem 100 V (bod A ). Specifické napětí závisí mimo jiné na tlaku plynu, materiálu elektrody a typu plynové náplně. Zapalování je usnadněno přidáním 0,5% argonu .
Začátek doutnavého výboje způsobí, že protéká proud a napětí přes lampu klesá. Pokud je přídržné napětí B podkusem, když je proud příliš nízký , kontrolka zhasne. Záporná charakteristická křivka mezi body A a B je výsledkem takzvaného katodového pádu a představuje záporný diferenciální odpor, který lze použít ke generování oscilace přerušení .
Pokud je vnitřní odpor zdroje napájecího napětí odpovídajícím způsobem nízký, dojde po zapálení k prudkému nárůstu proudu, přičemž doutnavý výboj se změní na obloukový výboj - charakterizovaný vysokou teplotou oblouku - a tím dojde k tepelné destrukci žárovky. Z tohoto důvodu musí být během provozu napájecího zdroje s ochranným odporem vždy k dispozici žhavicí žárovky pro omezení proudu, který je dimenzován tak, aby pracovní bod v charakteristické křivce mezi body B a C byl.
Kromě neonové plynové náplně s oranžovo-červenou barvou lze dosáhnout dalších barev také použitím jiných plnících plynů, například bílé s kryptonem a modrozelené s argonem . Podívejte se také na barvy zářivek .
Pokud protéká žhavicí lampou v osvětleném spínači (spínač světel, zásuvková lišta atd.) Proud přibližně 1 mA, má to za následek nepřetržitý provoz kolem 2 kWh za rok.
Světelný výkon
Světelná účinnost doutnavek je podstatně vyšší než u žárovek , v závislosti na designu a barvě, to je až 65 lm / W Většina dnes používaných zářivek má spotřebu energie nižší než 4 W, takže není třeba uvádět žádnou třídu energetické účinnosti. Třída účinnosti C je specifikována pro zářiče se spotřebou energie více než 4 W.
životnost
Životnost z doutnavek je uveden jako 5000 až 100.000 hodin.
příběh
Velké žárovky byly použity pro účely osvětlení v budovách během stávajícího požadavku na zatemnění , například během druhé světové války . Jeho elektrody sestávaly z dvojité šroubovice typu 1, která se zužovala směrem nahoru a byla spojena do běžné skleněné baňky pro všeobecné použití se základnou E27 Edison . Sériový odpor byl umístěn v základně. Tvar elektrod mu dal název zářivá lampa v úlu . Jejich výkon byl mezi dvěma a čtyřmi watty včetně sériového rezistoru. Vyráběly se až do 80. let minulého století a stále je lze nalézt ve sbírkách fyziky jednotlivých škol.
Na konci třicátých let byly také prováděny experimenty se zářivkou jako usměrňovačem . Efekt usměrňovače je založen na asymetrickém tvarování dvou výbojových elektrod nebo na povlacích elektrod, aby se snížil pokles katody. Žárový usměrňovač se v praxi nedokázal prosadit kvůli velmi špatnému poměru dopředného a zpětného proudu (<100: 1).
V padesátých letech minulého století byly pomocí záporného diferenciálního odporu za pomoci malých zářivek vyvinuty a použity různé obvody oscilátoru v kombinaci s počítacími obvody a děliči frekvence v prvních tehdy vznikajících elektronických orgánech . Další aplikace byly jednoduché obvody jako generátory zapalování ve stroboskopických lampách .
V měřicích a laboratorních zařízeních osazených trubičkami byly žhavicí žárovky použity také jako stabilizátory napětí v rozsahu asi 80 až 500 V. Tyto stabilizátory záře jsou připojeny jako bočníkové regulátory a v některých případech obsahují několik výbojových cest.
Speciální design se svíčkovitými elektrodami je známý jako blikající svíčka . Další aplikace byly číslicové zobrazovací elektronky - takzvané Nixie elektronky - , elektronky , hlasovací a maticové displeje . V těchto oblastech byly žárovky téměř úplně nahrazeny jinými technologiemi, jako jsou světelné diody nebo vakuové fluorescenční displeje .
Návrhy
| příklad | popis |
|---|---|
|
Bezzásuvkové zářiče s tyčovými elektrodami a různými druhy plynových náplní. |
|
Neonová zářivá žárovka s tyčovými elektrodami, průměr přibližně 8 milimetrů; elektrody se rozsvítí střídavě za poloviční cyklus, jak ukazují dva snímky; Spektrum: červené a žluté neonové čáry a slabá zelená spektrální čára při 540 nanometrech. |
|
Žárovka se základnou E10 . Horní a dolní elektroda tvoří při pohledu ze světelné strany světelný kotouč (na obrázku výše). |
|
Žárovky s paticí pro provozní napětí do 230 V se sériovým odporem v základně a fázový tester s bezzásuvkovou žárovkou pro zobrazení napětí . |
|
Záblesková svíčka se základnou E14. Elektroda má tvar plamene s velkým povrchem a skládá se z částečně oxidovaného, nevyčištěného železného plechu, což má za následek blikání připomínající svíčku. |
|
Žárovka se základnou E27 a umělecky navrženou elektrodou. |
|
Žárovky také obsahují trubice Nixie , jejichž katody jsou tvarovány ve formě čísel nebo jiných symbolů. Byly používány hlavně ve starších digitálních měřicích zařízeních a provozovány se stejnosměrným napětím. |
|
Maticový displej plazmového displeje z hracího automatu . Změnou napětí jednotlivých pixelů lze zobrazit úrovně šedé . |
|
Svítící zářivka z testeru napětí 20 kV |
literatura
- Karl Küpfmüller , Wolfgang Mathis , Albrecht Reibiger: Teoretická elektrotechnika. Úvod . 18. vydání. Springer, Berlín 2008, ISBN 978-3-540-78589-7 ( omezený náhled ve vyhledávání knih Google).
Individuální důkazy
- ↑ Žárovky / životnost. In: FAQ. Gira, Giersiepen GmbH & Co. KG, přístup 20. prosince 2014 .
- ↑ Osram GmbH KG (ed.): Žárovky OSRAM . Ceník G. Září 1952 ( patric-sokoll.de [PDF; 3.7 MB ; přístup 18. listopadu 2019]).
- ↑ Nentwig, Geffcken, Richter: Zářící trubice v technologii. Německý literární institut J. Schneider, Berlin-Tempelhof 1939, s. 110 a násl.
- ↑ AA Vuylsteke: klopný obvod neonové lampy a binární počítadlo. In: Electronics, sv. 26, s. 248 (duben 1953).
- ^ MS Raphael, AS Robinson: Digitální úložiště pomocí neonových trubic. In: Electronics, sv. 29, s. 162-165 (červenec 1956).
- ^ JC Manley, EF Buckley: Počítadlo neonových diod. In: Electronics, sv. 23, s. 84–87 (leden 1950).
- ↑ CE Hendrix, RB Purcell: Logické brány s neonovými lampami hrají tic-tac-toe. In: Electronics, sv. 31, s. 68–69 (20. června 1958).