Spirale d'ampoule à incandescence. Ampoule à incandescence : toute une époque dans l'éclairage

Malgré l'offensive active des ampoules à économie d'énergie, les lampes à incandescence restent de loin la source de lumière la plus courante. La conception fondamentale d'une lampe à incandescence électrique n'a pas changé depuis plus de 100 ans et se compose d'une base, de conducteurs de contact et d'une ampoule en verre qui protège la fine spirale du filament de l'exposition environnement. Le principe de fonctionnement des lampes à incandescence repose sur un rayonnement optique obtenu à partir d'un conducteur chauffé à haute température dans un environnement inerte.

Récit

Première source électrique Sveta - arc électrique a été allumé en 1802 par le scientifique russe V.V. Petrov. Comme source de courant, il utilisait un énorme batterie de 2100 éléments en cuivre-zinc, du nom d'un des créateurs de l'électricité Volta, "voltaïque". Petrov a utilisé une paire de tiges de carbone connectées à différents pôles d'une batterie galvanique. Lorsque les extrémités des tiges se sont approchées à une distance proche, une décharge électrique a traversé l'entrefer, tandis que les extrémités des tiges sont devenues chauffées à blanc et un arc de feu est apparu entre elles. Il était difficile d'utiliser une telle lampe - les tiges de carbone brûlaient rapidement et de manière inégale, et l'arc émettait une lumière trop chaude et brillante.

Alexander Nikolaevich Lodygin en 1872 a déposé une demande, puis a reçu un brevet (n ° 1619, daté du 11 juillet 1874) pour un appareil - une lampe à incandescence et une méthode d'éclairage électrique bon marché. Il a breveté cette invention d'abord en Russie, puis également en Autriche, en Grande-Bretagne, en France et en Belgique. Dans la lampe Lodygin, le corps chauffant était une fine tige de charbon de cornue placée sous un capuchon de verre. En 1875, les ampoules de Lodygin ont illuminé la boutique de Florent dans la rue Bolshaya Morskaya à Saint-Pétersbourg, qui a eu l'honneur de devenir la première boutique au monde à éclairage électrique. La première installation en Russie d'éclairage électrique extérieur avec lampes à arc a été mise en service le 10 mai 1880 sur le pont Liteiny à Saint-Pétersbourg. Les ampoules de Lodygin ont servi pendant environ deux mois jusqu'à ce que les charbons brûlent (il y avait quatre charbons de ce type dans la nouvelle lampe de Lodygin - lorsqu'un charbon brûlait, un autre prenait sa place).

Le scientifique russe Pavel Nikolaevich Yablochkov a disposé les barres de charbon en parallèle, en les séparant par une couche d'argile qui s'est progressivement évaporée. Les "bougies" de Yablochkov ont brûlé avec une belle rose et violet. En 1877, ils illuminent l'une des principales rues de Paris. Et l'éclairage électrique a commencé à s'appeler "la lumière russe" - "la lumière russe".

Néanmoins, l'inventeur de l'ampoule électrique moderne s'appelle Thomas Edison. Le 1er janvier 1880, à Menlo Park (États-Unis), une démonstration d'éclairage électrique pour les maisons et les rues, proposée par Thomas Edison, a eu lieu, à laquelle ont assisté trois mille personnes. Edison a apporté les améliorations les plus importantes à la conception de la lampe à incandescence de Lodygin: il a réalisé une élimination significative de l'air de la lampe, grâce à laquelle le filament incandescent a brillé sans s'éteindre.

Edison a conçu la base filetée bien connue des lampes modernes, qui porte son nom. Aujourd'hui, seule la première lettre "E" de sa désignation a survécu du nom complet. De plus, Edison a proposé un système de production et de distribution d'électricité pour l'éclairage.

L'amélioration de la lampe à incandescence se poursuit à ce jour. Au lieu de charbon, les filaments ont commencé à être fabriqués à partir de métaux résistants à la chaleur - d'abord à partir d'osmium et de tantale, puis à partir de tungstène. Pour réduire l'évaporation et augmenter la résistance, depuis les années 1910, ils ont appris à tordre un fil métallique en spirales simples et répétées. Afin d'empêcher les vapeurs métalliques de se déposer sur le verre, les flacons ont commencé à le remplir d'azote ou de gaz inertes.

Tout cela a permis d'augmenter l'efficacité lumineuse des lampes à incandescence de l'original 4-6 à 10-15 lm / W, et la durée de vie de 50-100 à la valeur désormais familière de 1000 heures. principe thermique l'obtention de lumière a trouvé une application dans les lampes à incandescence halogènes.

Noter. Pourquoi le métal brûlant brille-t-il ? Selon la théorie quantique, si une énergie suffisante est transmise à un électron de quelque manière que ce soit, il ira à un niveau supérieur. niveau d'énergie, a reviendra à son état fondamental d'origine en 10–13 s, émettant un photon. Ce fait détermine non seulement la lueur d'un métal chaud, mais aussi la fluorescence "froide" des lucioles, dans laquelle les électrons sont excités en raison de l'énergie de la division de l'ATP, ainsi que la lueur des phosphores qui ont été au soleil, émettant lumière verte Dans le noir.

Informations techniques

L'efficacité lumineuse des lampes à incandescence est relativement faible. Il est le plus bas parmi les lampes électriques modernes et se situe dans la plage de 4 à 15 lm / W. La haute luminosité du filament, combinée à sa taille miniature, permet l'utilisation de lampes à incandescence dans les systèmes optiques et les projecteurs. Les lampes à incandescence ont une large gamme de tensions et de puissances nominales. Ce type de lampe peut fonctionner dans une large gamme de températures ambiantes, qui n'est limitée que par la résistance à la chaleur des matériaux utilisés dans sa fabrication (-100...+300°C). Le flux lumineux des lampes à incandescence est régulé en modifiant la tension de fonctionnement, ce qui peut être obtenu avec un gradateur (gradateur) de n'importe quelle conception.

L'inconvénient est la température de fonctionnement élevée et la quantité de chaleur générée pendant le fonctionnement. Les lampes à incandescence sont sensibles à l'intrusion d'eau, car une partie de l'ampoule en verre se brisera en raison du refroidissement soudain d'une partie de l'ampoule en verre, et sont potentiellement dangereuses en raison de la température de fonctionnement élevée.

Aujourd'hui, dans le monde, la part des lampes à incandescence dans le volume total des appareils d'éclairage tend à baisser régulièrement. Dans le secteur professionnel du marché de l'éclairage dans les pays développés, cette part ne dépasse déjà aujourd'hui pas 10%, étant remplacée par des appareils d'éclairage halogènes et LED plus économiques.

Ce sujet est assez vaste, par conséquent, je tiens à noter tout de suite que dans cet article, nous examinerons la question du risque d'incendie des lampes utilisées exclusivement dans la vie quotidienne.

Risque d'incendie des douilles de lampes électriques

Pendant le fonctionnement, les douilles du produit peuvent provoquer un incendie à cause d'un court-circuit à l'intérieur de la douille, de courants de surcharge, de résistance de contact dans les pièces en contact.

À partir de courts-circuits, un court-circuit entre la phase et le zéro peut être possible dans les douilles de lampe. Dans ce cas, la cause de l'incendie est le court-circuit qui l'accompagne, ainsi que la surchauffe des pièces de contact due aux effets thermiques des courants de court-circuit.

Des cartouches de surintensité sont possibles lors de la connexion d'ampoules d'une puissance supérieure à la valeur nominale de cette cartouche. Habituellement, les incendies lors de surcharges sont également associés à une chute de tension accrue dans les contacts.

La croissance de la chute de tension dans les contacts augmente avec une augmentation de la résistance de contact des contacts et du courant de charge. Plus la chute de tension dans les contacts est importante, plus leur échauffement est important et plus la probabilité d'inflammation du plastique ou des fils connectés aux contacts est grande.

Dans certains cas, il est également possible d'enflammer l'isolant des fils et cordons d'alimentation, du fait de l'usure des fils conducteurs et du vieillissement de l'isolant.

Tout ce qui est décrit ici s'applique également aux autres produits d'installation électrique (prises, interrupteurs). Les produits d'installation électrique présentant un assemblage de mauvaise qualité ou certains défauts de conception, par exemple l'absence de mécanismes de libération instantanée des contacts pour les interrupteurs bon marché, etc., sont particulièrement dangereux pour le feu.

Mais revenons à la question du risque d'incendie des sources lumineuses.

La principale cause d'incendie de toute lampe électrique est l'inflammation de matériaux et de structures par les effets thermiques des lampes dans des conditions d'évacuation de chaleur limitée. Cela peut se produire en raison de l'installation de la lampe directement sur des matériaux et des structures combustibles, en recouvrant les lampes de matériaux combustibles, ainsi qu'en raison de défauts de conception dans les luminaires ou d'une position incorrecte du luminaire - sans évacuation de la chaleur, prévue par les exigences selon documentation technique sur la lampe.

Danger d'incendie des lampes à incandescence

Dans les lampes à incandescence, l'énergie électrique est convertie en énergie lumineuse et thermique, et l'énergie thermique représente une grande partie de l'énergie totale. Par conséquent, les ampoules des lampes à incandescence chauffent très bien et ont des effets thermiques importants sur les objets et les matériaux entourant le lampe.

Le chauffage pendant la combustion de la lampe est réparti de manière inégale sur sa surface. Ainsi, pour une lampe à gaz d'une puissance de 200 W, la température de la paroi du ballon sur sa hauteur avec une suspension verticale lors des mesures était de : à la base - 82°C, au milieu de la hauteur de la ballon - 165 ° C, dans la partie inférieure du ballon - 85 ° C.

La présence d'un espace d'air entre la lampe et tout objet réduit considérablement son échauffement. Si la température de l'ampoule à son extrémité est égale à 80°C pour une lampe à incandescence d'une puissance de 100 W, alors la température à une distance de 2 cm de l'extrémité de l'ampoule était déjà de 35°C, à une distance de 10 cm - 22°C, et à une distance de 20 cm - 20°C AVEC.

Si l'ampoule d'une lampe à incandescence entre en contact avec des corps à faible conductivité thermique (tissu, papier, bois, etc.), une forte surchauffe est possible dans la zone de contact en raison d'une détérioration de la dissipation thermique. Ainsi, par exemple, j'ai une ampoule à incandescence de 100 watts enveloppée dans un tissu en coton, après 1 minute après l'avoir allumée en position horizontale, elle a chauffé jusqu'à 79 ° C, après deux minutes - jusqu'à 103 ° C, et après 5 minutes - jusqu'à 340 ° C, après quoi il a commencé à couver (et cela pourrait bien provoquer un incendie).

Les mesures de température ont été effectuées à l'aide d'un thermocouple.

Je donnerai quelques chiffres supplémentaires obtenus à la suite de mesures. Peut-être que quelqu'un les trouvera utiles.

Ainsi, la température sur l'ampoule d'une lampe à incandescence de 40 W (l'une des puissances de lampe les plus courantes dans les lampes domestiques) est de 113 degrés 10 minutes après l'allumage de la lampe, après 30 minutes. - 147 sur C.

Une lampe de 75 W chauffée jusqu'à 250 degrés après 15 minutes. Certes, à l'avenir, la température sur l'ampoule de la lampe se stabilise et ne change pratiquement pas (après 30 minutes, elle était à peu près la même à 250 degrés).

Une ampoule à incandescence de 25 W chauffe jusqu'à 100 degrés.

Les températures les plus sévères ont été relevées sur l'ampoule d'une lampe photo de 275 W. Dans les 2 minutes après la mise en marche, la température a atteint 485 degrés et après 12 minutes - 550 degrés.

Lors de l'utilisation de lampes halogènes (selon le principe de fonctionnement, elles sont proches des lampes à incandescence), la question de leur risque d'incendie est également, sinon plus aiguë.

Il est particulièrement important de prendre en compte la capacité à générer de la chaleur dans grandes tailles lampes halogènes, si nécessaire, utilisez-les sur surfaces en bois ce qui d'ailleurs arrive assez souvent. Dans ce cas, il est conseillé d'utiliser des lampes halogènes basse tension (12 V) de faible puissance. Ainsi, déjà avec une ampoule halogène de 20 W, les structures en pin commencent à se dessécher et les matériaux en aggloméré émettent du formaldéhyde. Les ampoules d'une puissance supérieure à 20 W sont encore plus chaudes, ce qui entraîne une combustion spontanée.

Une attention particulière doit être portée lors du choix de la conception des luminaires pour lampes halogènes. Les lampes modernes de haute qualité isolent assez bien les matériaux entourant la lampe de la chaleur. L'essentiel est que la lampe puisse librement perdre cette chaleur et la conception de la lampe, en général, n'était pas un thermos pour la chaleur.

Si nous abordons l'opinion généralement acceptée selon laquelle les lampes halogènes à réflecteurs spéciaux (par exemple, les lampes dites dichroïques) n'émettent pratiquement pas de chaleur, il s'agit d'une illusion évidente. Un réflecteur dichroïque agit comme un miroir pour la lumière visible, mais bloque la majeure partie du rayonnement infrarouge (thermique). Toute la chaleur est renvoyée à la lampe. Par conséquent, les lampes dichroïques chauffent moins l'objet éclairé (faisceau de lumière froide), mais en même temps, elles chauffent la lampe elle-même beaucoup plus que les lampes halogènes et les lampes à incandescence conventionnelles.

risque d'incendie lampes fluorescentes

En ce qui concerne les lampes fluorescentes modernes (par exemple, T5 et T2) et toutes les lampes fluorescentes à ballast électronique, je n'ai pas encore d'informations sur leurs effets thermiques importants. Considérer raisons possibles l'apparition de hautes températures sur les lampes fluorescentes à ballasts électromagnétiques standards. Malgré le fait que ces ballasts soient presque complètement interdits en Europe, ils sont encore très, très courants dans notre pays, et il faudra encore beaucoup de temps avant qu'ils ne soient complètement remplacés par des ballasts électroniques.

Du point de vue processus physique Les lampes fluorescentes convertissent plus d'électricité en lumière visible que les lampes à incandescence. Cependant, dans certaines conditions liées à des dysfonctionnements des ballasts de lampes fluorescentes («collage» du démarreur, etc.), leur fort échauffement est possible (dans certains cas, le chauffage des lampes est possible jusqu'à 190 - 200 degrés, et - jusqu'à 120).

De telles températures sur les lampes sont le résultat de la fusion des électrodes. De plus, si les électrodes se rapprochent du verre de la lampe, l'échauffement peut être encore plus important (le point de fusion des électrodes, selon leur matériau, est de 1450 - 3300°C). Quant à la température possible à la manette des gaz (100 - 120 ° C), elle est également dangereuse, car la température de ramollissement de la masse de remplissage selon les normes est de 105 ° C.

certain risque d'incendie représentent des démarreurs : ils contiennent des matériaux facilement inflammables (condensateur papier, joints carton, etc.).

Ils exigent que la surchauffe maximale des surfaces d'appui des luminaires ne dépasse pas 50 degrés.

En général, le sujet abordé aujourd'hui est très intéressant et assez vaste, nous y reviendrons donc certainement à l'avenir.

Le marché de l'éclairage moderne est aujourd'hui représenté non seulement par une variété de lampes, mais également par des sources lumineuses. L'une des plus anciennes ampoules de notre époque sont les lampes à incandescence (LN).

Même en tenant compte du fait qu'il existe aujourd'hui des sources lumineuses plus avancées, les lampes à incandescence sont encore largement utilisées par les gens pour éclairer divers types de locaux. Ici, nous considérerons un paramètre aussi important de ces lampes que la température de chauffage pendant le fonctionnement, ainsi que la température de couleur.

Caractéristiques de la source lumineuse

Les lampes à incandescence sont la toute première source de lumière électrique inventée par l'homme. Ce produit peut avoir puissance différente(de 5 à 200 W). Mais les modèles les plus couramment utilisés sont de 60 watts.

Noter! Le plus gros inconvénient des lampes à incandescence est la forte consommation d'énergie. Pour cette raison, le nombre de LN qui sont activement utilisés comme source de lumière diminue chaque année.

Avant de procéder à l'examen de paramètres tels que la température de chauffage et la température de couleur, il est nécessaire de comprendre les caractéristiques de conception de ces lampes, ainsi que le principe de son fonctionnement.
Les lampes à incandescence au cours de leur travail convertissent l'énergie électrique traversant le filament de tungstène (spirale) en lumière et en chaleur.
A ce jour, les radiations, à leur manière caractéristiques physiques, se divise en deux types :

Appareil à lampe à incandescence

• thermique;
• luminescent.

Thermique, caractéristique des lampes à incandescence, fait référence au rayonnement lumineux. C'est sur le rayonnement thermique que repose la lueur d'une ampoule électrique à incandescence.
Les lampes à incandescence se composent de :

• flacon en verre;
• filament de tungstène réfractaire (partie de la spirale). Élément important toute la lampe, car si le filament est endommagé, l'ampoule cesse de briller ;
• socle.

Pendant le fonctionnement de telles lampes, le t0 du filament augmente en raison du passage à travers celui-ci énergie électrique sous forme de courant. Pour éviter l'épuisement rapide du fil dans la spirale, l'air est pompé hors du flacon.
Noter! Dans les modèles plus avancés de lampes à incandescence, qui sont des ampoules halogènes, un gaz inerte est pompé dans l'ampoule au lieu d'un vide.
Le filament de tungstène est installé dans une spirale, qui est fixée sur les électrodes. Dans une spirale, le fil est au milieu. Les électrodes sur lesquelles la spirale et le filament de tungstène sont installés, respectivement, sont soudées à différents éléments: l'un au manchon métallique de la base et le second à la plaque de contact métallique.
Du fait de cette conception d'ampoule, le courant traversant la spirale provoque un échauffement (une augmentation de t0 à l'intérieur de l'ampoule) du filament, en surmontant sa résistance.

Le principe de l'ampoule

Lampe à incandescence de travail

Le chauffage du LN pendant le fonctionnement se produit en raison des caractéristiques de conception de la source lumineuse. C'est à cause du fort échauffement pendant le fonctionnement que le temps de fonctionnement des lampes est considérablement réduit, ce qui les rend moins rentables aujourd'hui. Dans ce cas, en raison de l'échauffement du filament, une augmentation de t0 de l'ampoule elle-même se produit.

Le principe de fonctionnement du LN repose sur la conversion de l'énergie électrique qui traverse les filaments de la spirale en rayonnement lumineux. Dans ce cas, la température du fil chauffé peut atteindre 2600-3000 °C.

Noter! Le point de fusion du tungstène, à partir duquel les filaments en spirale sont fabriqués, est de 3200-3400 °C. Comme vous pouvez le voir, normalement la température de chauffage du fil ne peut pas conduire au début du processus de fusion.

Le spectre des lampes avec une telle structure diffère nettement du spectre de la lumière du jour. Pour une telle lampe, le spectre de la lumière émise sera caractérisé par la prédominance des rayons rouges et jaunes.
A noter que les flacons de plus modèles modernes Les LN (halogènes) ne sont pas évacués et ne contiennent pas non plus de fil en spirale dans leur composition. Au lieu de cela, des gaz inertes (argon, azote, krypton, xénon et argon) sont pompés dans le ballon. De telles améliorations structurelles ont conduit au fait que la température de chauffage du ballon pendant le fonctionnement a quelque peu diminué.

Avantages et inconvénients d'une source lumineuse

Malgré le fait qu'aujourd'hui le marché des sources lumineuses regorge d'une grande variété de modèles, les lampes à incandescence y sont encore assez courantes. Vous trouverez ici des produits pour différentes quantités de watts (de 5 à 200 watts et plus). Les ampoules les plus populaires sont de 20 à 60 watts, ainsi que 100 watts.

Gamme de choix

Les LN continuent d'être largement utilisés car ils ont leurs propres avantages :

• lorsqu'il est allumé, l'allumage de la lumière se produit presque instantanément;
• petites dimensions;
• faible coût;
• les modèles, à l'intérieur du flacon desquels il n'y a que du vide, sont des produits respectueux de l'environnement.

Ce sont ces avantages qui ont conduit au fait que les LN sont encore très demandés dans monde moderne. Dans les maisons et au travail aujourd'hui, vous pouvez facilement rencontrer des représentants de ce produit d'éclairage à 60 W et plus.
Noter! Un grand pourcentage de l'utilisation de LN se rapporte à l'industrie. Des modèles souvent puissants (200 W) sont utilisés ici.
Mais les lampes à incandescence présentent également une liste assez impressionnante d'inconvénients, parmi lesquels :

• la présence d'une luminosité aveuglante de la lumière émanant des lampes pendant le fonctionnement. En conséquence, l'utilisation d'écrans de protection spéciaux est nécessaire ;
• pendant le fonctionnement, le filament est chauffé, ainsi que le ballon lui-même. En raison du fort échauffement du ballon, même lorsqu'une petite quantité d'eau frappe sa surface, une explosion est possible. De plus, l'ampoule est chauffée pour toutes les ampoules (au moins 60 W, au moins inférieure ou supérieure) ;

Noter! L'augmentation du chauffage du ballon comporte toujours un certain degré de danger de blessure. La température élevée de l'ampoule en verre, lorsqu'elle est touchée par une peau non protégée, peut provoquer des brûlures. Par conséquent, ces lampes ne doivent pas être placées dans les lampes qu'un enfant peut facilement atteindre. De plus, des dommages à l'ampoule en verre peuvent provoquer des coupures ou d'autres blessures.

Incandescence d'un filament de tungstène

• forte consommation d'électricité;
• en cas de panne, ils ne peuvent pas être réparés ;
• faible durée de vie. Les lampes à incandescence échouent rapidement en raison du fait qu'au moment où la lumière est allumée ou éteinte, le fil en spirale peut être endommagé en raison d'un échauffement fréquent.

Comme vous pouvez le voir, l'utilisation de LN porte beaucoup plus d'inconvénients que des plus. Les inconvénients les plus importants des pattes incandescentes sont le chauffage dû à une augmentation de la température à l'intérieur de l'ampoule, ainsi qu'une forte consommation d'énergie. Et cela s'applique à toutes les options pour les lampes d'une puissance de 5 à 60 W et plus.

Paramètres d'évaluation importants

L'un des paramètres les plus importants du fonctionnement du LN est le facteur lumineux. Ce paramètre a la forme du rapport de la puissance de rayonnement du spectre visible et de la puissance de l'électricité consommée. Pour ce produit, il s'agit d'une valeur assez faible, qui ne dépasse pas 4 %. C'est-à-dire que LN se caractérise par un faible rendement lumineux.
D'autres paramètres de performance importants incluent :

• flux lumineux;
• couleur t0 ou couleur luisante ;
• Puissance;
• durée de vie.

Considérez les deux premiers paramètres, puisque nous avons traité de la durée de vie dans le paragraphe précédent.

Flux lumineux

Le flux lumineux est quantité physique, qui détermine la quantité de puissance lumineuse dans un flux d'émission de lumière particulier. De plus, il y en a un de plus aspect important comme le rendement lumineux. Il détermine pour la lampe le rapport de l'ampoule émise flux lumineuxà la puissance qu'il consomme. Le rendement lumineux est mesuré en lm/W.

Noter! L'efficacité lumineuse est un indicateur de l'économie et de l'efficacité des sources lumineuses.

Tableau du flux lumineux et de l'efficacité lumineuse des lampes à incandescence

Comme vous pouvez le voir, pour notre source lumineuse, les valeurs ci-dessus sont à un niveau bas, ce qui indique leur faible efficacité.

Couleur de l'ampoule

La température de couleur (t0) est également un indicateur important.
La couleur t0 est une caractéristique de l'évolution de l'intensité de l'émission lumineuse d'une ampoule et est fonction de la longueur d'onde définie pour le domaine optique. Ce paramètre est mesuré en kelvins (K).

Température de couleur pour lampe à incandescence

Il convient de noter que la température de couleur pour LN se situe approximativement au niveau de 2700 K (pour les sources lumineuses d'une puissance de 5 à 60 W et plus). La couleur t0 LN se situe dans la région de la teinte rouge et thermique du spectre visible.
La couleur t0 correspond parfaitement au degré d'échauffement du filament de tungstène, ce qui ne permet pas au LN de se rompre rapidement.

Noter! Pour les autres sources lumineuses (par exemple, les ampoules LED), la température de couleur n'indique pas leur degré de chaleur. Avec un paramètre de chauffage LN de 2700 K, la LED ne chauffera que de 80ºС.

Ainsi, plus la puissance du LN est élevée (de 5 à 60 W et plus), plus l'échauffement du filament de tungstène et de l'ampoule elle-même se produira. En conséquence, plus la couleur t0 sera grande. Vous trouverez ci-dessous un tableau qui compare l'efficacité et la consommation d'énergie différents types ampoules. Comme groupe de contrôle avec lequel une comparaison est effectuée, les LN d'une puissance de 20 à 60 et jusqu'à 200 W sont pris ici.

Tableau de comparaison de puissance différentes sources Sveta

Comme vous pouvez le constater, les lampes à incandescence de ce paramètre sont nettement inférieures en termes de consommation d'énergie aux autres sources lumineuses.

Technologie d'éclairage et couleur de lueur

En technique d'éclairage, le paramètre le plus important pour une source lumineuse est sa couleur t0. Grâce à cela, vous pouvez déterminer la tonalité de couleur et la couleur des sources lumineuses.

Options de température de couleur

La couleur t0 des ampoules est déterminée par la tonalité de couleur et peut être de trois types :

• froid (de 5000 à 120000K);
• neutre (de 4000 à 50000K);
• chaud (de 1850 à 20000K). Il est donné par une bougie à la stéarine.

Noter! Compte tenu de la température de couleur du LN, il convient de rappeler qu'elle ne coïncide pas avec la température thermique réelle du produit, ressentie au toucher avec la main.

Pour LN, la température de couleur varie de 2200 à 30000K. Par conséquent, ils peuvent avoir un rayonnement proche de l'ultraviolet.

Conclusion

Pour tout type de source lumineuse, la température de couleur est un paramètre d'évaluation important. En même temps, pour LN, il sert de reflet du degré d'échauffement du produit pendant son fonctionnement. De telles ampoules se caractérisent par une augmentation de la température de chauffage pendant le fonctionnement, ce qui est un inconvénient évident, qui sources contemporaines des luminaires tels que des ampoules LED. Par conséquent, aujourd'hui, beaucoup donnent leur préférence aux luminescents et Ampoule LED, et les lampes à incandescence appartiennent progressivement au passé.

À l'heure actuelle, une lampe à incandescence de 100 W a la conception suivante :

1. Flacon en verre scellé en forme de poire. L'air en a été partiellement pompé ou remplacé par un gaz inerte. Ceci est fait pour que le filament de tungstène ne brûle pas.
2. À l'intérieur du ballon, il y a une jambe, à laquelle sont attachés deux électrodes et plusieurs supports en métal (molybdène), qui soutiennent le filament de tungstène, l'empêchant de s'affaisser et de se casser sous son propre poids pendant le chauffage.
3. La partie étroite du flacon en forme de poire est fixée dans étui métallique une base ayant un filetage en spirale pour se visser dans une douille. La partie filetée est un contact, une électrode y est soudée.
4. La deuxième électrode est soudée au contact sur le fond de la base. Il est entouré d'une isolation annulaire par rapport au corps fileté.

Selon les conditions particulières d'utilisation, certains éléments structurels peuvent être absents (par exemple, un socle ou des supports), être modifiés (par exemple, un socle), complétés par d'autres détails (flacon supplémentaire). Mais les pièces comme le filament, l'ampoule et les électrodes sont les pièces principales.

Le principe de fonctionnement d'une lampe à incandescence électrique

La lueur d'une lampe à incandescence électrique est due à l'échauffement d'un filament de tungstène traversé par un courant électrique. Le choix en faveur du tungstène dans la fabrication du corps luminescent a été fait pour la raison que de nombreux matériaux conducteurs réfractaires, c'est le moins cher. Mais parfois le filament des lampes électriques est composé d'autres métaux : l'osmium et le rhénium.
La puissance de la lampe dépend de la taille du filament utilisé. Autrement dit, cela dépend de la longueur et de l'épaisseur du fil. Ainsi, une lampe à incandescence de 100 W aura un filament plus long qu'une lampe à incandescence de 60 W.

Quelques caractéristiques et but des éléments structurels d'une lampe au tungstène

Chaque partie d'une lampe électrique a son propre but et remplit ses fonctions :

1. Ballon. Il est en verre, un matériau assez bon marché qui répond aux exigences de base :
   – une transparence élevée laisse passer l'énergie lumineuse et l'absorbe au minimum, en évitant un échauffement supplémentaire (ce facteur est d'une importance primordiale pour les appareils d'éclairage) ;
   - la résistance à la chaleur permet de supporter des températures élevées dues à l'échauffement d'un filament chaud (par exemple, dans une lampe de 100 W, l'ampoule chauffe jusqu'à 290°C, 60 W - 200°C ; 200 W - 330°C ; 25W - 100°C, 40W - 145°C);
   - la dureté vous permet de résister à la pression extérieure lorsque l'air est pompé et de ne pas s'effondrer lors du vissage.
2. Remplissage de flacon. Un milieu très raréfié permet de minimiser le transfert de chaleur du filament chaud vers les parties de la lampe, mais favorise l'évaporation des particules du corps chaud. Le remplissage avec un gaz inerte (argon, xénon, azote, krypton) élimine la forte évaporation du tungstène de la résistance, empêche le filament de s'enflammer et minimise le transfert de chaleur. L'utilisation d'halogènes permet au tungstène évaporé de refluer dans le filament hélicoïdal.
3. Spirale. Il est fait de tungstène, qui peut supporter 3400°C, rhénium - 3400°C, osmium - 3000°C. Parfois, au lieu d'un fil en spirale, un ruban ou un corps de forme différente est utilisé dans la lampe. Le fil utilisé a une section ronde, pour réduire la taille et la perte d'énergie pour le transfert de chaleur, il est torsadé en une double ou triple hélice.
4. Les porte-hameçons sont en molybdène. Ils ne permettent pas beaucoup d'affaissement de la spirale qui a augmenté à cause du chauffage pendant le fonctionnement. Leur nombre dépend de la longueur du fil, c'est-à-dire de la puissance de la lampe. Par exemple, une lampe de 100 W aura 2 à 3 douilles. Les lampes à incandescence plus petites peuvent ne pas avoir de supports.
5. socle en métal avec filetage extérieur. Il remplit plusieurs fonctions :
   - connecte plusieurs pièces (flacon, électrodes et contact central) ;
   - sert à la fixation dans une cartouche à douille à l'aide d'un filetage;
   - est un contact.

Il existe plusieurs types et formes de plinthes, selon le but. dispositif d'éclairage. Il existe des conceptions qui n'ont pas de base, mais avec le même principe de fonctionnement qu'une lampe à incandescence. Les types de culot les plus courants sont E27, E14 et E40.

Voici quelques types de socles utilisés pour divers types les lampes:

En plus des différents types de plinthes, il existe différentes sortes ballon

En plus des détails structurels énumérés, les lampes à incandescence peuvent avoir certains éléments supplémentaires: interrupteurs bimétalliques, réflecteurs, socles sans filetage, revêtements divers, etc.

L'histoire de la création et de l'amélioration de la conception d'une lampe à incandescence

Pour ses plus de 100 ans d'existence d'une lampe à incandescence à filament de tungstène, le principe de fonctionnement et les principaux éléments de conception n'ont guère changé.
Tout a commencé en 1840, lors de la création d'une lampe utilisant le principe d'incandescence d'une spirale de platine pour l'éclairage.
1854 - la première lampe pratique. Un récipient avec de l'air évacué et du fil de bambou carbonisé a été utilisé.
1874 - une tige de carbone placée dans une enceinte à vide est utilisée comme corps de chauffe.
1875 - une lampe à plusieurs tiges qui brillent l'une après l'autre en cas de combustion de la précédente.
1876 ​​- utilisation de filament de kaolin, qui ne nécessitait pas l'évacuation de l'air du navire.
1878 - l'utilisation de la fibre de carbone dans une atmosphère d'oxygène raréfié. Cela a permis d'obtenir un éclairage lumineux.
1880 - Une lampe en fibre de carbone a été créée avec un temps de lueur allant jusqu'à 40 heures.
1890 - l'utilisation de fils en spirale de métaux réfractaires (oxyde de magnésium, thorium, zirconium, yttrium, osmium métallique, tantale) et le remplissage des flacons avec de l'azote.
1904 - la sortie des lampes à filament de tungstène.
1909 - remplissage des flacons avec de l'argon.
Plus de 100 ans se sont écoulés depuis lors. Le principe de fonctionnement, les matériaux des pièces, le remplissage du flacon sont restés pratiquement inchangés. Seule la qualité des matériaux utilisés dans la fabrication des lampes a évolué, Caractéristiques et petits ajouts.

Avantages et inconvénients des lampes à incandescence par rapport aux autres sources de lumière artificielle

Créé pour l'éclairage. Beaucoup d'entre eux ont été inventés au cours des 20 à 30 dernières années en utilisant haute technologie, mais une lampe à incandescence ordinaire présente encore un certain nombre d'avantages ou un ensemble de caractéristiques plus optimales en utilisation pratique:

1. Bon marché dans la production.
2. Insensible aux chutes de tension.
3. Allumage rapide.
4. Pas de scintillement. Ce facteur est très pertinent lors de l'utilisation courant alternatif fréquence 50 Hz.
5. Possibilité de régler la luminosité de la source lumineuse.
6. Spectre de rayonnement lumineux constant, proche du naturel.
7. La netteté des ombres, comme en plein soleil. Ce qui est également normal pour les humains.
8. Possibilité de fonctionnement dans des conditions de hautes et basses températures.
9. Possibilité de réaliser des lampes de différentes puissances (de quelques W à plusieurs kW) et conçues pour différentes tensions (de quelques Volts à plusieurs kV).
10. Élimination facile grâce à l'absence de substances toxiques.
11. Possibilité d'utiliser n'importe quel type de courant avec n'importe quelle polarité.
12. Fonctionnement sans dispositifs de démarrage supplémentaires.
13. Fonctionnement silencieux.
14. Ne crée pas d'interférence radio.

En plus d'une si longue liste de facteurs positifs, les lampes à incandescence présentent également un certain nombre d'inconvénients importants :

1. Le principal facteur négatif est le très faible rendement. Il n'atteint que 15% pour une lampe de 100 W, pour un appareil de 60 W ce chiffre n'est que de 5%. L'un des moyens d'augmenter l'efficacité consiste à augmenter la température du filament, mais cela réduit considérablement la durée de vie de la bobine de tungstène.
2. Durée de vie courte.
3. Température de surface élevée de l'ampoule, pouvant atteindre 300°C pour une lampe de 100 watts. Cela constitue une menace pour la vie et la santé des êtres vivants et constitue un risque d'incendie.
4. Sensibilité aux chocs et aux vibrations.
5. Utilisation de raccords résistants à la chaleur et isolation des fils conducteurs de courant.
6. Consommation électrique élevée (5 à 10 fois la valeur nominale) lors du démarrage.

Malgré la présence d'inconvénients importants, une lampe à incandescence électrique est un dispositif d'éclairage non alternatif. La faible efficacité est compensée par le faible coût de production. Par conséquent, dans les 10 à 20 prochaines années, ce sera un produit très demandé.

Ce métal s'appelle le tungstène. Il a été découvert à la fin de 1781 par le chimiste suédois Scheele, et tout au long du XIXe siècle, les scientifiques l'ont activement exploré. Aujourd'hui, l'humanité en sait assez pour utiliser avec succès le tungstène et ses composés dans diverses industries.

Le tungstène a une valence variable, qui est associée à une disposition spéciale des électrons dans les orbitales atomiques. Ce métal est généralement de couleur blanc argenté et a un éclat caractéristique. Il ressemble à du platine.

Le tungstène peut être attribué à des métaux sans prétention. Pas un seul alcali ne le dissoudra. Même les acides forts, comme l'acide chlorhydrique, ne l'affecteront pas. Pour cette raison, les électrodes utilisées dans la galvanisation et l'électrolyse sont en tungstène.

Lampes au tungstène et à incandescence

Pourquoi le filament des lampes à incandescence est-il en tungstène ? Il s'agit de son unique propriétés physiques. Le rôle clé ici est joué par le point de fusion, qui est d'environ 3500 degrés Celsius. C'est un ordre de grandeur supérieur à celui de nombreux métaux couramment utilisés dans l'industrie. Par exemple, l'aluminium fond à 660 degrés.

Électricité, passant à travers le filament, le chauffe jusqu'à 3000 degrés. se démarque un grand nombre de l'énergie thermique, inutilement dépensée dans l'espace environnant. De tous les métaux connus de la science, seul le tungstène est capable de résister à une température aussi élevée et de ne pas fondre, contrairement au même aluminium. La simplicité du tungstène permet aux ampoules de servir dans les maisons pendant assez longtemps. Cependant, après un certain temps, le filament se casse et la lampe tombe en panne. Pourquoi cela arrive-t-il? Le fait est que sous l'influence d'une température très élevée lors du passage du courant (environ 3000 degrés), le tungstène commence à s'évaporer. Le fin filament de la lampe devient encore plus fin avec le temps jusqu'à ce qu'il se casse.

Pour faire fondre un échantillon de tungstène, un faisceau d'électrons ou une fusion d'argon est utilisé. En utilisant ces méthodes, vous pouvez facilement chauffer le métal jusqu'à 6000 degrés Celsius.

Obtention de tungstène

Il est assez difficile d'obtenir un échantillon de haute qualité de ce métal, mais aujourd'hui, les scientifiques s'acquittent de cette tâche avec brio. Plusieurs technologies uniques ont été développées qui permettent de faire croître des monocristaux de tungstène, d'énormes creusets de tungstène (pesant jusqu'à 6 kg). Ces derniers sont largement utilisés pour obtenir des alliages coûteux.