Lampara de descarga

Lámpara de descarga

: dispositivo de iluminación, el principio de acción se basa en la combustión de un arco de gas ionizado. Esta es una vasta familia que a principios del siglo XXI capturó casi las tres cuartas partes del segmento de iluminación en el mundo. Esto incluye las populares lámparas fluorescentes fluorescentes, lámparas DRL.Incluso antes de la introducción en el uso de dispositivos de iluminación que funcionan a expensas de la descarga de gas, se encuentran en la novela de Julio Verne, "Viaje al centro de la Tierra"( 1864).

Historia del desarrollo de la ionización electrostática de gases. Para que los lectores presenten el fenómeno, es necesario tener en cuenta las peculiaridades del diseño. En el barómetro de mercurio hay un tubo, sellado desde el extremo. Además, hay un cuenco. Ambos artículos están rellenos de mercurio metálico.

Para determinar la presión, el tubo se gira bruscamente y se baja al recipiente. Entonces el mercurio, bajo la influencia de la fuerza terrenal, fluye hacia abajo, formando un vacío sobre sí mismo. Como resultado, el extremo sellado del tubo permanece hueco, y la longitud del espacio vacío depende de la presión atmosférica que, actuando sobre el mercurio en el recipiente, está diseñada para equilibrar la fuerza de la gravedad.

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Picard Barometer

Al transportar el Barómetro, Picard se apresuró y sacudió el dispositivo. Como resultado, el vidrio se electrizó por fricción con mercurio, y una carga estática causó la ionización de los vapores metálicos. El proceso fue facilitado grandemente por el vacío creado. Los vapores de mercurio y hoy en día se utilizan en fuentes de luz de descarga de gas separadas. Por ejemplo, el componente ultravioleta del resplandor activa el fósforo de una lámpara fluorescente.

Picard no pudo explicar el fenómeno detectado, pero informó inmediatamente sobre lo que sucedió en los círculos científicos. Más tarde, el estudio contrató al famoso matemático suizo Johann Bernoulli. La tarea resultó ser demasiado difícil para él, pero este erudito practicó activamente la experiencia con un brillo, le dio una idea a la Academia Francesa de Ciencias. En 1700, un mecánico británico, científico a tiempo parcial, Francis Hoxby, vio un fenómeno en la manifestación. Sobre la base de la Royal Scientific Society of Britain, Hawksby participa activamente en experimentos.

Como base para el experimento decisivo, Hawksby toma el modelo del generador electrostático de Gericke( 1660).Según las descripciones de la máquina era una bola sólida de azufre, girando sobre una barra de hierro. Con la fricción de la palma del operador, el objeto adquirió una carga significativa durante la rotación. El curso posterior de los pensamientos de Hoxby es claro. La instrucción de Guericke contenía una propuesta para verter azufre en una bola de vidrio y luego romperla. Científico inglés perdió el paso especificado. Desafortunadamente, no se sabe si los trabajos anteriores( por ejemplo, el tratado de Hilbert en 1600) tuvieron una idea sobre la electrificación del vidrio, pero Hoxby propuso un supuesto apropiado.

Generador electrostático Gericke modelo

Como resultado, la configuración experimental contenía en lugar de una bola de azufre un vaso con gotas de mercurio en la parte inferior, y se creaba un vacío en el interior si era posible. Cuando la esfera giraba sobre la barra de hierro y se electrificaba frotándola con palmas, se observó una luminiscencia que leía el libro muy cerca. En 1705, la English Scientific Society demostró la primera lámpara de descarga de gas. Se proporcionó la explicación correcta de que el vapor de mercurio estuvo involucrado en el fenómeno detectado. Entonces - el curso del trabajo se detuvo durante un siglo. No hubo una aplicación práctica del fenómeno recién descubierto.

Las primeras lámparas de descarga de gas

No se puede decir que el siglo XVIII fue inútil para la investigación en el campo de la electricidad, a pesar de la frase mencionada anteriormente. Significativas son las obras de Dufet, en 1733, que sugirieron la presencia de dos tipos de cargos con el propósito de fundamentar teóricamente el fenómeno observado. Los llamó brea y copa. Esta es una explicación del fenómeno considerado por Gilbert en 1600:

1. Una bola electrificada atrae cuerpos.
2. Habiendo tocado la pelota, los cuerpos comienzan a empujar hacia afuera del objeto.

En la comprensión de Dufet, un objeto adquirió un cargo de un signo similar al contacto. Lo que explica el fenómeno. Pero el verdadero progreso en la ciencia comenzó cuando los estados abolieron el castigo por practicar la brujería. Como resultado, nació el Banco Leiden, y Benjamin Franklin demostró la naturaleza eléctrica de los rayos, Volta inventó la primera fuente electroquímica de energía. En 1729, tuvo lugar un descubrimiento revolucionario, que se convirtió en la base de otros: Stephen Gray pensó en juntar los conductores y obtener el primer circuito eléctrico del mundo. Desde entonces, la corriente comenzó a transmitir sobre una distancia.

Inventado en 1746 por William Watson, una máquina eléctrica fusionó una carga en los cordones de seda, lo que permitió a Jean-Antoine Nollet demostrar un arco espectacular en un medio de gas descargado. En el punto de Gottfried, Grummert sugirió que tal iluminación sería adecuada para su uso en minas y lugares donde una llama abierta aumenta la probabilidad de una explosión. Johann Winkler señaló que no está mal usar frascos largos doblados en forma de letras del alfabeto en lugar de bolas, anticipando la aparición de los tubos de Heusler y la pantalla del televisor.

Un poco más tarde, en 1752, Watson implementó parcialmente estas ideas( la primera pantalla se patentó en 1893).Por ejemplo, demostrando experiencia con ardor de arco en un tubo con una longitud de 32 pulgadas. Gracias a estos brillantes descubrimientos, en 1802 se produjeron dos eventos inmediatamente importantes para el tema en cuestión:

• El inglés Humphrey Davy descubrió el fenómeno del resplandor del alambre de platino calentado con electricidad.
• Nuestro compatriota, V. Petrov, con la ayuda de una columna voltaica que consta de 4200( según otros datos - 2100) pares de placas de cobre y zinc. A modo de comparación, la fuente de energía de Sir Humphry Davy mostró el doble de potencia( 2000 placas).

Los logros de Petrov fueron olvidados bajo la influencia de los eventos de la Guerra Patriótica de 1812 y en virtud del escupitajo ruso. En Inglaterra, la electricidad fue abordada seriamente. El mérito de Humphrey Davy es considerable.Él, como químico, repitiendo los experimentos de un colega extranjero, comenzó a experimentar con varios medios de gas. Por supuesto, un miembro de la Royal Scientific Society estaba familiarizado con las experiencias de Francis Hawksby y quería comprobar si un nuevo descubrimiento se había convertido en una repetición de los primeros intentos de crear fuentes de luz artificiales.

Los experimentos de Francis Hawksby

Estos experimentos llevaron al descubrimiento de espectros lineales de descargas de gases. En el camino, Wollaston y Fraunhofer notaron las características de la radiación solar que más tarde permitieron a Kirchhoff y Bunsen hacer suposiciones sobre la composición de la atmósfera solar. Está estrechamente relacionado con el tema en cuestión, el espectro de descarga también se rige. Por ejemplo, las lámparas de sodio dan luz naranja, y con la ayuda del fósforo es necesario ajustar la distribución de frecuencia( lámparas DRL).Luego, Michael Faraday tomó la batuta( desde mediados de los años 30 del siglo XIX), mostró el proceso de formación de arco en el ambiente de gases enrarecidos. Heinrich Rumkorf también hizo una contribución, habiendo proporcionado a un físico una herramienta para obtener pulsos de alto voltaje( bobina Rumkorf, 1851).En 1835, Charles Wheatstone registró el espectro de la descarga de arco en vapor de mercurio, observando incidentalmente el componente ultravioleta. Lámparas de descarga

Heusler Las creaciones de

Heusler se consideran las primeras comercialmente exitosas. La fecha de nacimiento se considera que es 1857.El soplador de vidrio y el físico a tiempo parcial mencionados supuestamente insertaron 2 electrodos en un matraz con un gas descargado. Alimentándolos se vio la tensión del arco. Geisler conectó los descubrimientos de Petrov y Hawksby. El arco arde en el matraz con la atmósfera de vapor de gas. Y además, la elección del color no es difícil, según los desarrollos de Sir Humphrey Davy y Michael Faraday.

Desde la década de 1980, los tubos Heusler se han producido ampliamente para los fines de entretenimiento de la población. Hoy en día, las luces de neón son consideradas la cara de los Estados Unidos. Cabe destacar que al colocarse cerca de fuentes de fuerte radiación electromagnética - bobinas de Tesla - las lámparas Heusler se encienden espontáneamente. Se cumplen las condiciones para la ionización del medio gaseoso enrarecido. La investigación asociada con la búsqueda de soluciones técnicas para la iluminación llevó a los científicos al descubrimiento de un electrón, a la medición de su carga y masa, a la aparición de tubos de luz.

Lámpara Geisler

Mientras tanto en Rusia

La posibilidad de encender una carga de polvo por una chispa eléctrica se conoce desde alrededor de 1745.Pero el zapador difícilmente podría haber llevado un frasco de Leyden o haber frotado pacientemente el ámbar con lana en cualquier condición climática. Durante mucho tiempo, los asuntos militares no tuvieron en cuenta tales detalles. En 1812, el oficial ruso Shilling pudo producir una explosión bajo el agua a través de una batería eléctrica. Se cree que los asuntos militares impulsaron el desarrollo de la investigación en electricidad en Rusia. La primera lámpara de arco fue instalada en 1849 por el inventor( Jacobi) en la torre del Almirantazgo de San Petersburgo. Su luz resultó ser tan brillante que se comparó con el hombre promedio y el sol.

El uso de proyectores con lámparas de descarga se limita a asuntos militares, con algunas excepciones, cuando las fuentes señalan el camino a los barcos desde una baliza. Nos interesa el trabajo de John Thomas Ray, fechado en 1860, que supuso combinar el arco eléctrico( Petrov y Jacobi) con la atmósfera de vapor de mercurio( Michael Faraday) a presión normal.

De Edison a las modernas lámparas de descarga de gas

A pesar de las claras ventajas, las lámparas de descarga de gas Heusler mostraron importantes inconvenientes. Por ejemplo, una pequeña vida de servicio. A partir de los años 90 del siglo XIX, un tal Daniel McFarlen Moore trabajó para la compañía Edison y, poco después de ingresar al servicio, comenzó a estudiar historia. Estaba interesado en las lámparas de descarga de gas Heusler.¿Qué está mal con mi luz? Preguntó Edison. Moore respondió: él es demasiado aburrido, demasiado caliente y demasiado rojo. Esta es toda la verdad acerca de las bombillas incandescentes de ese tiempo.

Lámpara moderna

En 1892, la lámpara de descarga de mercurio fue mejorada por Martin Leo Arons. El desarrollo en 1901 fue mejorado por Peter Cooper Hewitt y obtuvo éxito comercial.

Desde 1894, Moore ha organizado dos de sus propias empresas relacionadas con la iluminación. La principal característica de las lámparas( 1896) fue que el gas se reanudó a medida que se consumía. Como resultado, el dispositivo funcionó indefinidamente. El primer uso comercial se registró en 1904.Una lámpara con un retorno de 10 lúmenes por 1 W iluminó la tienda de hardware y electrodomésticos. Como escribieron testigos presenciales, a pesar de la complejidad y el volumen( 50 yardas de longitud), el regreso valió la pena. La eficiencia de las nuevas lámparas de descarga de gas fue 3 veces mayor que las cifras similares para las lámparas incandescentes.

Una característica distintiva fue el uso de nitrógeno y vapores de dióxido de carbono en las lámparas Moore. El resultado fue la luz del día. Un par de nitrógeno dio un brillo suave y baja temperatura de color. La llegada de los filamentos de tungsteno hizo que la producción fuera poco rentable, las compañías fueron absorbidas por General Electric( 1912) y las patentes fueron compradas. Pero Moore no se quedó sin trabajo, trasladándose a los laboratorios de su sucesor en el interminable relevo. Más tarde inventó la lámpara de neón.

Aquellos que quieran aprender más pueden ver las secciones sobre lámparas DRL y lámparas fluorescentes.