Lampă cu incandescență. 230 V. 60 W. 720 lm. soclu E27. Înălțime aproximativ 110 mm
Lampă cu incandescență - electrică, sursă de lumină. în care transformarea energiei electrice în energie luminoasă are loc ca urmare a unei spirale metalice foarte încălzite atunci când un curent electric curge prin ea.
În lampa cu incandescență se folosește efectul încălzirii conductorului (filamentului) cu ajutorul curentului care trece prin el (acțiunea termică a curentului). Temperatura filamentului tungsten crește brusc după pornirea curentului. Filamentul emite radiații termale electromagnetice în conformitate cu legea lui Planck. Funcția Planck are un maxim al cărui poziție pe scala lungimii de undă depinde de temperatură. Acest maxim se schimbă odată cu creșterea temperaturii către lungimi de undă mai mici (Legea schimbării Wien). Pentru a obține radiații vizibile, este necesar ca temperatura să fie de ordinul câtorva mii de grade, în mod ideal 5770 K (temperatura suprafeței soarelui). Cu cât temperatura este mai mică, cu atât mai puțin proporția de lumină vizibilă și radiația mai "roșie" apare.
O parte din energia electrică consumată, lampa cu incandescență se transformă în radiație, o parte din ea se pierde ca urmare a proceselor de conducere a căldurii și de convecție. Doar o mică parte din radiații se află în regiunea luminii vizibile, partea principală fiind radiația infraroșie. Pentru a îmbunătăți eficiența lămpii și se obține este necesară mai multă lumină „alb“ pentru a ridica temperatura filamentului, care la rândul său este limitată de proprietățile materialului filament - temperatura de topire. Temperatura ideală la 5770 K este inaccesibilă, deoarece la această temperatură orice material cunoscut se topeste, se prăbușește și încetează să conducă un curent electric. Lămpile incandescente moderne utilizează materiale cu puncte de topire maxime - tungsten (3410 ° C) și, foarte rar, osmiu (3045 ° C).
La temperaturi practic realizabile de 2300-2900 ° C, departe de lumina albă și de lumina zilei. Din acest motiv, lămpile cu incandescență emit lumină care pare mai "galben-roșu" decât lumina zilei. Pentru a caracteriza calitatea luminii se folosește așa-numita. temperatura culorii.
În aer obișnuit la astfel de temperaturi, tungstenul s-ar transforma instantaneu în oxid. Din acest motiv, filamentul de wolfram este protejat de un bec de sticlă umplut cu gaz neutru (de obicei argon). Primele lămpi au fost făcute cu baloane evacuate. Totuși, într-un vid la temperaturi ridicate, tungstenul se evaporă rapid, făcând filamentul mai subțire și întunecând becul din sticlă atunci când este depus pe el. Ulterior, baloanele au fost umplute cu gaze neutre din punct de vedere chimic. Sticlele de vid se folosesc acum numai pentru lămpile cu putere redusă.
Construirea unei lampi moderne. Pe diagrama: 1 - un balon; 2 - cavitatea bulbului (evacuată sau umplută cu gaz); 3 - corpul de incandescență; 4, 5 - electrozi (intrări de curent); 6 - suporturi de cârlige din TN; 7 - picior lampă; 8 - legătura externă a conductorului curent, siguranță; 9 - cochilie soclu; 10 - izolator de capac (sticlă); 11 - capacul inferior al capacului.
Modelele LN sunt foarte diverse și depind de scopul unui anumit tip de lampă. Cu toate acestea, următoarele elemente sunt comune pentru toate LN: TH, bec, conducători curenți. În funcție de caracteristicile unui anumit tip de lampă, se pot utiliza suporturi de VT cu un design diferit; lămpile pot fi făcute fără un capac sau cu socluri de diferite tipuri, au un balon exterior suplimentar și alte elemente structurale suplimentare.
Flask [editați]
Un bec de sticlă protejează filamentul de combustie în aerul înconjurător. Dimensiunile becului sunt determinate de viteza de depunere a materialului de fire. Pentru becurile de putere mai mare, sunt necesare becuri mai mari, astfel încât materialul depus al filamentului să fie distribuit pe o suprafață mai mare și nu are o influență puternică asupra transparenței.
Tampon de gaz [edita]
Flacoanele primelor lămpi au fost evacuate. Lămpile moderne sunt umplute cu gaz tampon (cu excepția lămpilor cu putere redusă, care sunt încă realizate sub vid). Aceasta reduce viteza de evaporare a materialului de fire. Pierderea căldurii, care apare datorită conductivității termice, este redusă prin alegerea gazului, dacă este posibil, cu cele mai grele molecule. Amestecurile de azot cu argon reprezintă compromisul acceptat în ceea ce privește reducerea costurilor. lămpi mai scumpe conțin cripton sau xenon (masa molara de azot. 28.0134 g / mol; argon :. 39.948 g / mol, cripton 83.798 g / mol, xenon 131.293 g / mol).
Filament [edita]
Spirală dublă cu filament (Osram 200 W) cu conductoare de contact și suporturi de filet
Filamentul din primele lămpi a fost fabricat din cărbune (punctul de sublimare 3559 ° C). În lămpile moderne, spiralele din aliajul osmiu-tungsten sunt utilizate aproape exclusiv. Sârmă are adesea forma unei dublu helix, pentru a reduce convecția prin scăderea stratului Langmuir.
Becurile sunt fabricate pentru diferite tensiuni de operare. Intensitatea curentului este determinată de legea lui Ohm (\ (I = U / R \)) și puterea prin formula \ (P = U \ cdot I \) sau \ (P = U ^ 2 / R \). La o putere de 60 W și tensiune de 230 V peste curentul lămpii trebuie să curgă 0,26 A. t. E. Rezistența filamentului trebuie să fie 882 ohmi. Deoarece metalele au o rezistivitate scăzută specifică. Pentru a obține această rezistență, aveți nevoie de un fir lung și subțire. Grosimea firului în lămpile convenționale este de 40-50 de microni.
Deoarece filamentul este pornit la temperatura camerei când este pornit, rezistența sa este mult mai mică decât rezistența de funcționare. Prin urmare, la pornire, un curent foarte mare (de două până la trei ori mai mare decât curentul de funcționare). Pe măsură ce filamentul se încălzește, rezistența crește și curentul scade. Spre deosebire de lămpi moderne, lămpi incandescente timpurii cu filamente de carbon, atunci când lucrează pe principiul opus - încălzirea pe rezistența lor scade, iar lumina a fost în creștere încet.
În lămpile cu intermitență, un comutator bimetal este construit în serie cu filamentul. Din această cauză, aceste lămpi funcționează independent într-un mod intermitent.
Socle [edita]
Forma soclului cu firul unei lămpi incandescente convenționale a fost propusă de Thomas Alva Edison. Dimensiunile soclurilor sunt standardizate. Lămpile de uz casnic cel mai frecvent utilizate sunt soclurile Edison E14 (minion), E27 și E40. Există și socluri fără fire.
Siguranță [editați]
Lampa se arde în timpul funcționării sale, adică în același timp când filamentul este încălzit simultan și un curent electric curge prin filament. Dacă, în acest moment, firele se rupe, un arc electric se aprinde de obicei între capetele divergente ale filamentului. În viața de zi cu zi, poate fi văzut dintr-o bliț albastru-albastru în momentul epuizării lămpii.
Pentru a deschide circuitul atunci când arcul este aprins și circuitul de alimentare nu este supraîncărcat, este prevăzută o siguranță în proiectarea lămpii. Este o bucată de sârmă subțire și este amplasată în plinca lămpii cu incandescență. Pentru lămpile de uz casnic cu o tensiune nominală de 220 V, astfel de siguranțe sunt de obicei evaluate pentru 7 amperi.
Durabilitate și luminozitate în funcție de tensiunea de funcționare
Aproape toată energia furnizată la lampă se transformă în radiații. Pierderile datorate conductivității termice și convecției sunt mici. Cu toate acestea, pentru ochiul uman, este disponibilă doar o mică gamă de lungimi de undă ale acestei radiații. Partea principală a radiației se află în domeniul invizibil în infraroșu și este percepută drept căldură. Eficiența lămpilor incandescente atinge maximum 15% la o temperatură de aproximativ 3400 K. La temperaturi practic realizabile de 2700 K, eficiența este de 5%.
Pe măsură ce crește temperatura, eficiența lămpii cu incandescență crește, însă longevitatea acesteia este redusă semnificativ. La o temperatură a filamentului de 2700 K, durata de viață a lămpii este de aproximativ 1000 ore, la 3400 K este doar câteva ore. După cum se arată în figura din dreapta, atunci când tensiunea este mărită cu 20%, luminozitatea este dublată. În același timp, durata de viață este redusă cu 95%.
Pentru netezirea puterii de vârf, se pot folosi termostori cu rezistență foarte scăzută, care se încălzesc, balast reactiv sub formă de capacitate sau inductanță. Tensiunea la lampă crește deoarece helixul se încălzește și poate fi utilizat pentru a ocoli automatizarea balasturilor. Fără deconectarea balastului, lampa poate pierde de la 5 până la 20% din capacitate, lucru care poate fi favorabil și pentru creșterea unei resurse.
Iodul (împreună cu oxigenul rezidual) intră într-un compus chimic cu atomii de tungsten evaporați. Acest proces este reversibil - la temperaturi ridicate compusul se descompune în constituenți ai substanței. Atomii de tungsten sunt eliberați în acest fel, fie pe spirala sau în apropierea ei.
Transformator și invertor electronic pentru alimentarea lămpilor cu halogen de 12 volți
Adăugarea de halogeni previne depunerea de wolfram pe sticlă, cu condiția ca temperatura sticlei să fie peste 250 ° C. Datorită lipsei de înnegrire a becului, lămpile cu halogen pot fi fabricate într-o formă foarte compactă. balon de volum mic permite, pe de o parte, de a utiliza o presiune de lucru mai mare (ceea ce duce din nou la o scădere a ratei de filament evaporare) și, pe de altă parte, fără a mări substanțial costul umplerii vasului cu gaze inerte grele, ceea ce duce la o scădere a pierderilor de energie datorită conducției căldurii. Toate acestea extind durata de viață a lămpilor cu halogen și cresc eficiența lor.
Datorită temperaturii ridicate a bulbului, orice contaminare a suprafeței (de exemplu, amprentele digitale) se arde rapid în timpul funcționării, lăsând înnegrirea. Aceasta duce la creșterea locală a temperaturii bulbului, ceea ce poate duce la distrugerea acestuia. De asemenea, datorită temperaturii ridicate, baloanele sunt fabricate din sticlă de cuarț.
Noua direcție de dezvoltare a lămpilor este așa-numita. IRC-lămpi cu halogen (prescurtarea IRC înseamnă "acoperire în infraroșu"). Becurile acestor lămpi sunt acoperite cu o acoperire specială care trece lumina vizibilă, dar întârzie radiația infraroșie (termică) și o reflectă în spirală. Datorită acestui fapt, pierderile de căldură sunt reduse și, în consecință, crește eficiența lămpii. Potrivit companiei OSRAM. Consumul de energie este redus cu 45%, iar durata de viață este dublată (comparativ cu o lampă convențională cu halogen) [1].
Deși lămpile cu halogen IRC nu ating eficiența lămpilor fluorescente. avantajul acestora este că pot fi folosite ca înlocuitori direcți pentru lămpile cu halogen convenționale.
- Lămpile de proiecție sunt pentru diafragme și proiectoare de film. Ele au crescut luminozitatea (și, în consecință, creșterea temperaturii filamentului și reducerea duratei de viață); de obicei, filamentul este plasat astfel încât regiunea luminată să formeze un dreptunghi.
- Lămpi cu două capete pentru farurile auto. Un fir pentru fasciculul de drum, celălalt pentru cel apropiat. În plus, aceste lămpi conțin un ecran care, în bucăți mici de pe modul fascicul de raze, care ar putea uimi conducătorii auto din sens opus.
Eroare la crearea miniaturii: Fișierul nu a fost găsit
Thomas Alva Edison
Alexander Nikolaevich Lodygin
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: