Spiral bola lampu pijar. Bola lampu pijar: seluruh era dalam pencahayaan

Terlepas dari serangan aktif bola lampu hemat energi, lampu pijar tetap menjadi sumber cahaya yang paling umum. Desain dasar lampu pijar listrik tidak berubah selama lebih dari 100 tahun dan terdiri dari alas, konduktor kontak, dan bohlam kaca yang melindungi spiral tipis filamen dari paparan. lingkungan. Prinsip pengoperasian lampu pijar didasarkan pada radiasi optik yang diperoleh dari konduktor yang dipanaskan hingga suhu tinggi di lingkungan lembam.

Cerita

Pertama sumber listrik Sveta - busur listrik dinyalakan pada tahun 1802 oleh ilmuwan Rusia V.V. Petrov. Sebagai sumber arus, dia menggunakan yang sangat besar baterai dari 2100 elemen tembaga-seng, dinamai salah satu pencipta listrik Volta, "voltaik". Petrov menggunakan sepasang batang karbon yang dihubungkan ke kutub yang berbeda dari baterai galvanik. Ketika ujung batang mendekat dari jarak dekat, pelepasan listrik menerobos celah udara, sementara ujung batang menjadi putih panas, dan busur api muncul di antara mereka. Sulit untuk menggunakan lampu seperti itu - batang karbon terbakar dengan cepat dan tidak merata, dan busur mengeluarkan cahaya yang terlalu panas dan terang.

Alexander Nikolaevich Lodygin pada tahun 1872 mengajukan aplikasi, dan kemudian menerima paten (No. 1619, tertanggal 11 Juli 1874) untuk perangkat - lampu pijar dan metode penerangan listrik murah. Dia mematenkan penemuan ini pertama kali di Rusia, dan kemudian juga di Austria, Inggris Raya, Prancis, Belgia. Di lampu Lodygin, badan pemanas adalah batang tipis batubara retort yang ditempatkan di bawah tutup kaca. Pada tahun 1875, bohlam Lodygin menerangi toko Florent di Jalan Bolshaya Morskaya di St. Petersburg, yang mendapat kehormatan menjadi toko pertama di dunia dengan penerangan listrik. Instalasi penerangan listrik luar ruangan pertama di Rusia dengan lampu busur dioperasikan pada 10 Mei 1880 di Jembatan Liteiny di St. Petersburg. Umbi Lodygin berfungsi selama sekitar dua bulan sampai arang padam (ada empat arang seperti itu di lampu baru Lodygin - ketika satu arang terbakar, yang lain menggantikannya).

Ilmuwan Rusia Pavel Nikolaevich Yablochkov mengatur batang batu bara secara paralel, memisahkannya dengan lapisan tanah liat, yang secara bertahap menguap. "Lilin" Yablochkov menyala dengan warna merah muda yang indah dan ungu. Pada tahun 1877 mereka menerangi salah satu jalan utama di Paris. Dan penerangan listrik mulai disebut "la lumiere russe" - "cahaya Rusia".

Meski demikian, penemu bola lampu listrik modern bernama Thomas Edison. Pada tanggal 1 Januari 1880, di Menlo Park (AS), diadakan demonstrasi penerangan listrik untuk rumah dan jalan, yang diusulkan oleh Thomas Edison, yang dihadiri oleh tiga ribu orang. Edison membuat perbaikan paling penting dalam desain lampu pijar Lodygin: ia mencapai penghilangan udara yang signifikan dari lampu, karena itu filamen pijar bersinar tanpa terbakar.

Edison merancang dasar ulir lampu modern yang terkenal, yang dinamai menurut namanya. Hari ini, hanya huruf pertama "E" dalam penunjukannya yang bertahan dari nama lengkapnya. Selain itu, Edison mengusulkan sistem produksi dan distribusi listrik untuk penerangan.

Perbaikan lampu pijar terus berlanjut hingga hari ini. Alih-alih batu bara, filamen mulai dibuat dari logam tahan panas - pertama dari osmium dan tantalum, dan kemudian dari tungsten. Untuk mengurangi penguapan dan meningkatkan kekuatan, sejak tahun 1910-an, mereka belajar memelintir benang logam menjadi spiral tunggal dan berulang. Untuk mencegah uap logam mengendap di kaca, labu mulai mengisinya dengan nitrogen atau gas inert.

Semua ini memungkinkan untuk meningkatkan efisiensi cahaya lampu pijar dari asli 4-6 menjadi 10-15 lm / W, dan masa pakai dari 50-100 ke nilai 1000 jam yang sekarang dikenal. prinsip termal memperoleh cahaya telah menemukan aplikasi dalam lampu pijar halogen.

Catatan. Mengapa logam panas bersinar? Menurut teori kuantum, jika energi yang cukup diberikan ke elektron dengan cara apa pun, maka elektron akan menuju ke yang lebih tinggi tingkat energi, a akan kembali ke keadaan dasar semula dalam 10–13 detik, memancarkan foton. Fakta ini menentukan tidak hanya pancaran logam panas, tetapi juga fluoresensi "dingin" kunang-kunang, di mana elektron tereksitasi karena energi pemecahan ATP, serta pancaran fosfor yang telah berada di bawah sinar matahari, memancarkan lampu hijau Dalam gelap.

Informasi teknis

Efisiensi cahaya lampu pijar relatif rendah. Ini adalah yang terendah di antara lampu listrik modern dan terletak pada kisaran 4 hingga 15 lm / W. Kecerahan tinggi dari filamen, dikombinasikan dengan ukuran miniaturnya, memungkinkan penggunaan lampu pijar dalam sistem optik dan lampu sorot. Lampu pijar memiliki rentang tegangan dan daya pengenal yang luas. Jenis lampu ini dapat beroperasi dalam kisaran suhu lingkungan yang luas, yang hanya dibatasi oleh ketahanan panas dari bahan yang digunakan dalam pembuatannya (-100...+300 °C). Fluks bercahaya lampu pijar diatur dengan mengubah tegangan operasi, yang dapat dicapai dengan peredup (dimmer) dari desain apa pun.

Kerugiannya adalah suhu operasi yang tinggi dan jumlah panas yang dihasilkan selama operasi. Lampu pijar sensitif terhadap intrusi air, karena bagian dari bohlam kaca akan pecah karena pendinginan mendadak dari bagian bohlam kaca, dan berpotensi bahaya kebakaran karena suhu pengoperasian yang tinggi.

Saat ini di dunia ada tren penurunan yang stabil dalam pangsa lampu pijar dalam total volume perlengkapan pencahayaan. Di sektor profesional pasar pencahayaan di negara maju, pangsa ini saat ini tidak melebihi 10%, digantikan oleh perangkat pencahayaan halogen dan LED yang lebih ekonomis.

Topik ini cukup luas, oleh karena itu, saya ingin segera mencatat bahwa dalam artikel ini kami akan mempertimbangkan masalah bahaya kebakaran lampu yang digunakan secara eksklusif dalam kehidupan sehari-hari.

Bahaya kebakaran soket lampu listrik

Selama pengoperasian, dudukan lampu pada produk dapat menyebabkan kebakaran dari korsleting di dalam dudukan lampu, dari arus beban lebih, dari besar resistensi kontak di bagian kontak.

Dari hubung singkat, korsleting antara fase dan nol dapat terjadi pada soket lampu. Dalam hal ini, penyebab kebakaran adalah korsleting yang menyertainya, serta panas berlebih pada bagian kontak karena efek termal dari arus hubung singkat.

Kartrid arus berlebih dimungkinkan saat menghubungkan bola lampu dengan daya yang melebihi nominal untuk kartrid ini. Biasanya, kebakaran selama kelebihan beban juga dikaitkan dengan peningkatan penurunan tegangan pada kontak.

Pertumbuhan penurunan tegangan pada kontak meningkat dengan peningkatan resistansi kontak kontak dan arus beban. Semakin besar penurunan tegangan pada kontak, semakin besar pemanasannya dan semakin besar kemungkinan penyalaan plastik atau kabel yang terhubung ke kontak.

Dalam beberapa kasus, juga dimungkinkan untuk menyalakan insulasi kabel dan kabel suplai, sebagai akibat dari keausan kabel konduktif dan penuaan insulasi.

Semua yang dijelaskan di sini juga berlaku untuk produk instalasi listrik lainnya (soket, sakelar). Terutama bahaya kebakaran adalah produk instalasi listrik yang memiliki perakitan berkualitas buruk atau cacat desain tertentu, misalnya, kurangnya mekanisme pelepasan kontak instan untuk sakelar murah, dll.

Namun kembali ke masalah bahaya kebakaran dari sumber cahaya.

Penyebab utama kebakaran dari lampu listrik apa pun adalah penyalaan material dan struktur dari efek termal lampu dalam kondisi pelepasan panas terbatas. Ini dapat terjadi karena pemasangan lampu langsung ke bahan dan struktur yang mudah terbakar, menutupi lampu dengan bahan yang mudah terbakar, serta karena cacat desain pada luminer atau posisi luminer yang salah - tanpa pelepasan panas, disediakan oleh persyaratan Menurut dokumentasi teknis pada lampu.

Bahaya kebakaran lampu pijar

Dalam lampu pijar, energi listrik diubah menjadi energi cahaya dan panas, dan energi panas membentuk sebagian besar dari total energi, dan oleh karena itu bola lampu pijar memanas dengan sangat baik dan memiliki efek termal yang signifikan pada objek dan bahan di sekitarnya. lampu.

Pemanasan selama pembakaran lampu didistribusikan di atas permukaannya secara tidak merata. Jadi, untuk lampu berisi gas dengan daya 200 W, suhu dinding labu sepanjang ketinggiannya dengan suspensi vertikal selama pengukuran adalah: di alas - 82 ° C, di tengah ketinggian labu - 165 ° C, di bagian bawah labu - 85 ° C.

Kehadiran celah udara antara lampu dan benda apa pun secara signifikan mengurangi pemanasannya. Jika suhu bola lampu pada ujungnya sama dengan 80 ° C untuk lampu pijar dengan daya 100 W, maka suhu pada jarak 2 cm dari ujung bola sudah 35 ° C, pada jarak dari 10 cm - 22 ° C, dan pada jarak 20 cm - 20 ° C DENGAN.

Jika bohlam lampu pijar bersentuhan dengan benda dengan konduktivitas termal rendah (kain, kertas, kayu, dll.), panas berlebih yang parah dapat terjadi di zona kontak sebagai akibat dari penurunan pembuangan panas. Jadi, misalnya, saya memiliki bola lampu pijar 100 watt yang dibungkus kain katun, setelah 1 menit setelah dinyalakan dalam posisi horizontal, memanas hingga 79 ° C, setelah dua menit - hingga 103 ° C, dan setelah itu 5 menit - hingga 340 ° C, setelah itu mulai membara (dan ini dapat menyebabkan kebakaran).

Pengukuran suhu dilakukan dengan menggunakan termokopel.

Saya akan memberikan beberapa angka lagi yang diperoleh sebagai hasil pengukuran. Mungkin seseorang akan menemukan mereka berguna.

Jadi suhu pada bohlam lampu pijar 40 W (salah satu daya lampu paling umum di lampu rumah) adalah 113 derajat 10 menit setelah lampu dinyalakan, setelah 30 menit. - 147 tentang C.

Lampu 75 W dipanaskan hingga 250 derajat setelah 15 menit. Benar, di masa depan, suhu pada bola lampu stabil dan praktis tidak berubah (setelah 30 menit kira-kira sama 250 derajat).

Bola lampu pijar 25W memanas hingga 100 derajat.

Suhu paling parah tercatat pada bohlam lampu foto 275 W. Dalam 2 menit setelah dinyalakan, suhu mencapai 485 derajat, dan setelah 12 menit - 550 derajat.

Saat menggunakan lampu halogen (menurut prinsip operasi, mereka adalah kerabat dekat lampu pijar), masalah bahaya kebakaran mereka juga, jika tidak lebih akut.

Hal ini sangat penting untuk memperhitungkan kemampuan untuk menghasilkan panas dalam ukuran besar lampu halogen, jika perlu, gunakan pada permukaan kayu yang omong-omong terjadi cukup sering. Dalam hal ini, disarankan untuk menggunakan lampu halogen tegangan rendah (12 V) dengan daya rendah. Jadi, sudah dengan bola lampu halogen 20 W, struktur yang terbuat dari pinus mulai mengering, dan bahan dari chipboard memancarkan formaldehida. Bola lampu dengan daya lebih besar dari 20 W bahkan lebih panas, yang penuh dengan pembakaran spontan.

Perhatian khusus harus diberikan ketika memilih desain luminer untuk lampu halogen. Lampu modern berkualitas tinggi dengan sendirinya mengisolasi bahan di sekitar lampu dari panas dengan cukup baik. Hal utama adalah bahwa lampu dapat dengan bebas kehilangan panas ini dan desain lampu, secara umum, bukanlah termos untuk panas.

Jika kita menyentuh pendapat yang diterima secara umum bahwa lampu halogen dengan reflektor khusus (misalnya, yang disebut lampu dichroic) praktis tidak memancarkan panas, ini adalah khayalan yang jelas. Reflektor dikroik bertindak seperti cermin untuk cahaya tampak, tetapi menghalangi sebagian besar radiasi inframerah (termal). Semua panas dikembalikan kembali ke lampu. Oleh karena itu, lampu dichroic memanaskan objek yang diterangi lebih sedikit (berkas cahaya dingin), tetapi pada saat yang sama, mereka memanaskan lampu itu sendiri lebih banyak daripada lampu halogen konvensional dan lampu pijar.

bahaya kebakaran Lampu Pijar

Adapun lampu neon modern (misalnya, T5 dan T2) dan semua lampu neon dengan peralatan kontrol elektronik, saya belum memiliki informasi tentang efek termalnya yang besar. Mempertimbangkan kemungkinan alasan munculnya suhu tinggi pada lampu neon dengan peralatan kontrol elektromagnetik standar. Terlepas dari kenyataan bahwa ballast seperti itu hampir sepenuhnya dilarang di Eropa, mereka masih sangat, sangat umum di negara kita, dan cukup lama akan berlalu sebelum mereka sepenuhnya digantikan oleh ballast elektronik.

Dari sudut pandang proses fisik Lampu neon mengubah lebih banyak listrik menjadi cahaya tampak daripada lampu pijar. Namun, dalam kondisi tertentu yang terkait dengan malfungsi ballast lampu neon ("menempel" starter, dll.), pemanasan kuat mereka dimungkinkan (dalam beberapa kasus, pemanasan lampu dimungkinkan hingga 190 - 200 derajat, dan - hingga 120).

Temperatur seperti itu pada lampu adalah hasil dari pelelehan elektroda. Selain itu, jika elektroda bergerak lebih dekat ke kaca lampu, pemanasannya bisa lebih signifikan (titik leleh elektroda, tergantung pada bahannya, adalah 1450 - 3300 ° C). Adapun suhu yang mungkin pada throttle (100 - 120 ° C), juga berbahaya, karena suhu pelunakan untuk massa pengisian menurut standar adalah 105 ° C.

yakin bahaya kebakaran mewakili permulaan: mereka mengandung bahan yang mudah terbakar (kapasitor kertas, paking kardus, dll.).

Mereka mensyaratkan bahwa panas berlebih maksimum dari permukaan pendukung luminer tidak melebihi 50 derajat.

Secara umum, topik yang dibahas hari ini sangat menarik dan cukup luas, jadi kami pasti akan kembali ke sana di masa mendatang.

Pasar pencahayaan modern saat ini tidak hanya diwakili oleh berbagai lampu, tetapi juga oleh sumber cahaya. Salah satu bola lampu tertua di zaman kita adalah lampu pijar (LN).

Bahkan dengan mempertimbangkan fakta bahwa saat ini ada sumber cahaya yang lebih maju, lampu pijar masih banyak digunakan oleh orang-orang untuk menerangi berbagai jenis bangunan. Di sini kami akan mempertimbangkan parameter penting dari lampu ini seperti suhu pemanasan selama operasi, serta suhu warna.

Fitur sumber cahaya

Lampu pijar adalah sumber cahaya listrik pertama yang ditemukan oleh manusia. Produk ini mungkin memiliki kekuatan yang berbeda(dari 5 hingga 200 W). Tetapi model yang paling umum digunakan adalah 60 watt.

Catatan! Kerugian terbesar dari lampu pijar adalah konsumsi daya yang tinggi. Karena itu, jumlah LN yang aktif digunakan sebagai sumber cahaya berkurang setiap tahun.

Sebelum melanjutkan ke pertimbangan parameter seperti suhu pemanasan dan suhu warna, perlu untuk memahami fitur desain lampu tersebut, serta prinsip operasinya.
Lampu pijar dalam perjalanan kerjanya mengubah energi listrik yang melewati filamen tungsten (spiral) menjadi cahaya dan panas.
Sampai saat ini, radiasi dengan caranya sendiri karakter fisik, dibagi menjadi dua jenis:

Perangkat lampu pijar

• panas;
• bercahaya.

Termal, yang merupakan karakteristik lampu pijar, mengacu pada radiasi cahaya. Pada radiasi termal, pancaran bola lampu listrik pijar didasarkan.
Lampu pijar terdiri dari :

• botol kaca;
• filamen tungsten tahan api (bagian dari spiral). Elemen penting seluruh lampu, karena jika filamen rusak, bola lampu berhenti bersinar;
• alas tiang.

Selama pengoperasian lampu seperti itu, t0 filamen meningkat karena lintasan melaluinya energi listrik berupa arus. Untuk menghindari kelelahan benang yang cepat dalam spiral, udara dipompa keluar dari labu.
Catatan! Dalam model lampu pijar yang lebih maju, yang merupakan bohlam halogen, gas inert dipompa ke dalam bohlam alih-alih vakum.
Filamen tungsten dipasang dalam bentuk spiral, yang dipasang pada elektroda. Dalam spiral, utasnya ada di tengah. Elektroda tempat spiral dan filamen tungsten dipasang, masing-masing, disolder ke elemen yang berbeda: satu ke selongsong logam alas, dan yang kedua ke pelat kontak logam.
Sebagai hasil dari desain bola lampu ini, arus yang melewati spiral menyebabkan pemanasan (peningkatan t0 di dalam bola lampu) dari filamen, karena mengatasi hambatannya.

Prinsip bola lampu

Lampu pijar yang berfungsi

Pemanasan LN selama operasi terjadi karena fitur desain sumber cahaya. Karena pemanasan yang kuat selama operasi, waktu pengoperasian lampu berkurang secara signifikan, yang membuatnya tidak begitu menguntungkan hari ini. Dalam hal ini, karena pemanasan filamen, peningkatan t0 bohlam itu sendiri terjadi.

Prinsip operasi LN didasarkan pada konversi energi listrik yang melewati filamen spiral menjadi radiasi cahaya. Dalam hal ini, suhu ulir yang dipanaskan bisa mencapai 2600-3000 °C.

Catatan! Titik leleh tungsten, dari mana filamen spiral dibuat, adalah 3200-3400 °C. Seperti yang Anda lihat, biasanya suhu pemanasan benang tidak dapat menyebabkan awal proses peleburan.

Spektrum lampu dengan struktur seperti itu sangat berbeda dari spektrum siang hari. Untuk lampu seperti itu, spektrum cahaya yang dipancarkan akan ditandai dengan dominasi sinar merah dan kuning.
Perlu dicatat bahwa termos lebih model modern LN (halogen) tidak dievakuasi, dan juga tidak mengandung benang spiral dalam komposisinya. Sebaliknya, gas inert (argon, nitrogen, kripton, xenon dan argon) dipompa ke dalam labu. Perbaikan struktural tersebut telah menyebabkan fakta bahwa suhu pemanasan labu selama operasi agak menurun.

Keuntungan dan kerugian dari sumber cahaya

Terlepas dari kenyataan bahwa saat ini pasar untuk sumber cahaya penuh dengan berbagai model, lampu pijar masih cukup umum di sana. Di sini Anda dapat menemukan produk untuk berbagai jumlah watt (dari 5 hingga 200 watt ke atas). Bola lampu paling populer adalah dari 20 hingga 60 watt, serta 100 watt.

Rentang pilihan

LN terus digunakan secara luas karena memiliki keunggulan tersendiri:

• ketika dihidupkan, penyalaan cahaya terjadi hampir seketika;
• dimensi kecil;
• biaya rendah;
• model, di dalam labu yang hanya ada ruang hampa, adalah produk ramah lingkungan.

Keunggulan inilah yang menyebabkan LN masih cukup diminati di dunia modern. Di rumah dan di tempat kerja hari ini Anda dapat dengan mudah bertemu perwakilan dari produk pencahayaan ini pada 60 W ke atas.
Catatan! Sebagian besar penggunaan LN mengacu pada industri. Seringkali model yang kuat (200 W) digunakan di sini.
Tetapi lampu pijar juga memiliki daftar kerugian yang cukup mengesankan, yang meliputi:

• adanya kecerahan menyilaukan cahaya yang berasal dari lampu selama operasi. Akibatnya, penggunaan layar pelindung khusus diperlukan;
• selama operasi, filamen dipanaskan, serta labu itu sendiri. Karena pemanasan yang kuat dari labu, bahkan ketika sejumlah kecil air menyentuh permukaannya, ledakan mungkin terjadi. Selain itu, bohlam dipanaskan untuk semua bola lampu (setidaknya 60 W, setidaknya lebih rendah atau lebih tinggi);

Catatan! Meningkatkan pemanasan termos masih membawa tingkat bahaya cedera tertentu. Temperatur bohlam kaca yang meningkat, bila disentuh dengan kulit yang tidak terlindungi, dapat menyebabkan luka bakar. Oleh karena itu, lampu seperti itu tidak boleh ditempatkan di lampu yang mudah dijangkau oleh anak-anak. Selain itu, kerusakan pada bohlam kaca dapat menyebabkan luka atau cedera lainnya.

Pijaran filamen tungsten

• konsumsi listrik yang tinggi;
• dalam kasus kegagalan mereka tidak dapat diperbaiki;
• kehidupan pelayanan yang rendah. Lampu pijar cepat mati karena fakta bahwa pada saat lampu dinyalakan atau dimatikan, benang spiral dapat rusak karena seringnya pemanasan.

Seperti yang Anda lihat, penggunaan LN membawa banyak manfaat lebih banyak kontra daripada plus. Kerugian paling penting dari kaki pijar adalah pemanasan karena peningkatan suhu di dalam bohlam, serta konsumsi daya yang tinggi. Dan ini berlaku untuk semua opsi untuk lampu dengan daya 5 hingga 60 W ke atas.

Parameter evaluasi penting

Salah satu parameter terpenting dari operasi LN adalah faktor cahaya. Parameter ini berupa perbandingan daya radiasi spektrum tampak dan daya listrik yang dikonsumsi. Untuk produk ini, ini adalah nilai yang cukup kecil, yaitu tidak melebihi 4%. Artinya, LN ditandai dengan output cahaya rendah.
Parameter kinerja penting lainnya meliputi:

• aliran cahaya;
• warna t0 atau warna cahaya;
• kekuatan;
• seumur hidup.

Pertimbangkan dua parameter pertama, karena kami membahas masa pakai di paragraf sebelumnya.

Aliran cahaya

Fluks bercahaya adalah kuantitas fisik, yang menentukan jumlah daya cahaya dalam fluks emisi cahaya tertentu. Selain itu, ada satu lagi aspek penting seperti keluaran cahaya. Ini menentukan untuk lampu rasio bola lampu yang dipancarkan fluks bercahaya terhadap daya yang dikonsumsinya. Output cahaya diukur dalam lm/W.

Catatan! Khasiat bercahaya merupakan indikator ekonomi dan efisiensi sumber cahaya.

Tabel fluks bercahaya dan efisiensi cahaya lampu pijar

Seperti yang Anda lihat, untuk sumber cahaya kami, nilai di atas berada pada level rendah, yang menunjukkan efisiensinya yang rendah.

Warna bola lampu

Suhu warna (t0) juga merupakan indikator penting.
Warna t0 adalah karakteristik jalannya intensitas pancaran cahaya bola lampu dan merupakan fungsi dari panjang gelombang yang ditentukan untuk jangkauan optik. Parameter ini diukur dalam kelvin (K).

Suhu warna untuk lampu pijar

Perlu dicatat bahwa suhu warna untuk LN kira-kira pada level 2700 K (untuk sumber cahaya dengan daya dari 5 hingga 60 W ke atas). Warna t0 LN berada di wilayah warna merah dan termal dari spektrum yang terlihat.
Warna t0 sepenuhnya sesuai dengan tingkat pemanasan filamen tungsten, yang tidak memungkinkan LN gagal dengan cepat.

Catatan! Untuk sumber cahaya lain (misalnya, bohlam LED), suhu warna tidak menunjukkan seberapa hangatnya. Dengan parameter pemanasan LN 2700 K, LED akan memanas hanya 80ºС.

Dengan demikian, semakin besar kekuatan LN (dari 5 hingga 60 W dan lebih tinggi), semakin banyak pemanasan filamen tungsten dan bohlam itu sendiri akan terjadi. Dengan demikian, semakin besar warna t0. Di bawah ini adalah tabel yang membandingkan efisiensi dan konsumsi daya jenis yang berbeda bola lampu. Sebagai grup kontrol yang membuat perbandingan, LN dengan kekuatan 20 hingga 60 dan hingga 200 W diambil di sini.

Tabel Perbandingan Daya sumber yang berbeda Sveta

Seperti yang Anda lihat, lampu pijar dalam parameter ini secara signifikan lebih rendah dalam hal konsumsi daya daripada sumber cahaya lain.

Teknologi pencahayaan dan warna cahaya

Dalam teknik pencahayaan, parameter terpenting untuk sumber cahaya adalah warnanya t0. Berkat itu, Anda dapat menentukan nada warna dan warna sumber cahaya.

Pilihan suhu warna

Warna t0 bola lampu ditentukan oleh nada warna dan dapat terdiri dari tiga jenis:

• dingin (dari 5000 hingga 120000K);
• netral (dari 4000 hingga 50000K);
• hangat (dari 1850 hingga 20000K). Itu diberikan oleh lilin stearin.

Catatan! Mempertimbangkan suhu warna LN, harus diingat bahwa itu tidak sesuai dengan suhu termal aktual produk, yang dirasakan saat menyentuhnya dengan tangan.

Untuk LN, suhu warna berkisar antara 2200 hingga 30000K. Oleh karena itu, mereka dapat memiliki radiasi yang dekat dengan ultraviolet.

Kesimpulan

Untuk semua jenis sumber cahaya, suhu warna merupakan parameter evaluasi yang penting. Pada saat yang sama, untuk LN ini berfungsi sebagai cerminan dari tingkat pemanasan produk selama operasinya. Bola lampu seperti itu dicirikan oleh peningkatan suhu pemanasan selama operasi, yang merupakan kerugian yang jelas, yang sumber kontemporer lampu seperti lampu LED. Oleh karena itu, saat ini banyak yang memilih luminescent dan lampu LED, dan lampu pijar secara bertahap menjadi sesuatu dari masa lalu.

Saat ini, lampu pijar 100 W memiliki desain sebagai berikut:

1. Labu kaca berbentuk buah pir yang disegel. Udara telah dipompa keluar sebagian atau diganti dengan gas inert. Ini dilakukan agar filamen tungsten tidak terbakar.
2. Di dalam labu ada kaki, di mana dua elektroda dan beberapa dudukan yang terbuat dari logam (molibdenum) terpasang, yang menopang filamen tungsten, mencegahnya kendur dan pecah karena beratnya sendiri selama pemanasan.
3. Bagian sempit dari labu berbentuk buah pir dipasang di kasus logam dasar yang memiliki ulir spiral untuk disekrup ke dalam soket. Bagian berulir adalah satu kontak, satu elektroda disolder ke sana.
4. Elektroda kedua disolder ke kontak di bagian bawah alas. Ini memiliki insulasi annular di sekitarnya dari badan berulir.

Bergantung pada kondisi operasi spesifik, beberapa elemen struktural mungkin tidak ada (misalnya, alas atau dudukan), dimodifikasi (misalnya, alas), dilengkapi dengan detail lainnya (labu tambahan). Tapi bagian seperti filamen, bohlam dan elektroda adalah bagian utama.

Prinsip pengoperasian lampu pijar listrik

Cahaya lampu pijar listrik disebabkan oleh pemanasan filamen tungsten yang dilalui arus listrik. Pilihan yang mendukung tungsten dalam pembuatan badan pijar dibuat dengan alasan bahwa dari banyak bahan konduktif tahan api, bahan ini paling murah. Tetapi terkadang filamen lampu listrik terbuat dari logam lain: osmium dan renium.
Kekuatan lampu tergantung pada ukuran filamen yang digunakan. Artinya, itu tergantung pada panjang dan ketebalan kawat. Jadi lampu pijar 100W akan memiliki filamen yang lebih panjang dari lampu pijar 60W.

Beberapa fitur dan tujuan elemen struktural lampu tungsten

Setiap bagian dalam lampu listrik memiliki tujuannya sendiri dan menjalankan fungsinya:

1. Labu. Itu terbuat dari kaca, bahan yang cukup murah yang memenuhi persyaratan dasar:
   – transparansi tinggi memungkinkan energi cahaya melewati dan menyerapnya seminimal mungkin, menghindari pemanasan tambahan (faktor ini sangat penting untuk perlengkapan pencahayaan);
   - tahan panas memungkinkan untuk menahan suhu tinggi karena pemanasan dari filamen panas (misalnya, dalam lampu 100 W, bohlam memanas hingga 290 ° C, 60 W - 200 ° C; 200 W - 330 ° C; 25 W - 100 ° C, 40 W - 145 ° C);
   - kekerasan memungkinkan Anda menahan tekanan eksternal saat udara dipompa keluar, dan tidak runtuh saat memasang sekrup.
2. Pengisian labu. Media yang sangat dijernihkan memungkinkan untuk meminimalkan perpindahan panas dari filamen panas ke bagian lampu, tetapi meningkatkan penguapan partikel benda panas. Mengisi dengan gas inert (argon, xenon, nitrogen, kripton) menghilangkan penguapan kuat tungsten dari koil, mencegah filamen menyala dan meminimalkan perpindahan panas. Penggunaan halogen memungkinkan tungsten yang diuapkan mengalir kembali ke filamen heliks.
3. Spiral. Itu terbuat dari tungsten, yang dapat menahan 3400 ° C, renium - 3400 ° C, osmium - 3000 ° C. Terkadang, alih-alih benang spiral, pita atau badan dengan bentuk berbeda digunakan di lampu. Kawat yang digunakan memiliki penampang bulat, untuk mengurangi ukuran dan kehilangan energi untuk perpindahan panas, dipilin menjadi double atau triple helix.
4. Pemegang kait terbuat dari molibdenum. Mereka tidak memungkinkan banyak kendurnya spiral yang meningkat dari pemanasan selama operasi. Jumlahnya tergantung pada panjang kabel, yaitu pada kekuatan lampu. Misalnya, lampu 100 W akan memiliki 2 - 3 dudukan. Lampu pijar yang lebih kecil mungkin tidak memiliki dudukan.
5. alas tiang terbuat dari logam dengan ulir luar. Ini melakukan beberapa fungsi:
   - menghubungkan beberapa bagian (labu, elektroda, dan kontak pusat);
   - berfungsi untuk mengencangkan dalam kartrid soket menggunakan ulir;
   - adalah satu kontak.

Ada beberapa jenis dan bentuk alas, tergantung tujuannya. perangkat pencahayaan. Ada desain yang tidak memiliki alas, tetapi dengan prinsip pengoperasian lampu pijar yang sama. Jenis dasar yang paling umum adalah E27, E14 dan E40.

Berikut adalah beberapa jenis alas yang digunakan untuk berbagai jenis lampu:

Selain berbagai jenis alas, ada jenis yang berbeda labu

Selain detail struktural yang terdaftar, lampu pijar mungkin memiliki beberapa: elemen tambahan: sakelar bimetal, reflektor, sol tanpa ulir, berbagai pelapis, dll.

Sejarah penciptaan dan peningkatan desain lampu pijar

Selama lebih dari 100 tahun keberadaan lampu pijar dengan filamen tungsten, prinsip operasi dan elemen desain utama hampir tidak berubah.
Semuanya dimulai pada tahun 1840, ketika sebuah lampu diciptakan yang menggunakan prinsip pijar spiral platinum untuk penerangan.
1854 - lampu praktis pertama. Sebuah kapal dengan udara yang dievakuasi dan benang bambu hangus digunakan.
1874 - batang karbon yang ditempatkan di bejana vakum digunakan sebagai badan pemanas.
1875 - lampu dengan beberapa batang yang menyala satu demi satu dalam kasus pembakaran yang sebelumnya.
1876 ​​- penggunaan filamen kaolin, yang tidak memerlukan udara untuk dievakuasi dari kapal.
1878 - penggunaan serat karbon dalam atmosfer oksigen yang dijernihkan. Ini memungkinkan untuk mendapatkan penerangan yang terang.
1880 - Lampu serat karbon dibuat dengan waktu nyala hingga 40 jam.
1890 - penggunaan benang spiral dari logam tahan api (magnesium oksida, torium, zirkonium, itrium, osmium logam, tantalum) dan mengisi labu dengan nitrogen.
1904 - pelepasan lampu dengan filamen tungsten.
1909 - mengisi termos dengan argon.
Lebih dari 100 tahun telah berlalu sejak itu. Prinsip operasi, bahan bagian, pengisian labu praktis tidak berubah. Hanya kualitas bahan yang digunakan dalam produksi lampu yang mengalami evolusi, spesifikasi dan tambahan kecil.

Keuntungan dan kerugian lampu pijar dibandingkan sumber cahaya buatan lainnya

Dibuat untuk penerangan. Banyak dari mereka ditemukan dalam 20-30 tahun terakhir menggunakan teknologi tinggi, namun lampu pijar biasa tetap memiliki sejumlah keunggulan atau sekumpulan karakteristik yang lebih optimal dalam penggunaan praktisnya:

1. Murahnya produksi.
2. Tidak sensitif terhadap penurunan tegangan.
3. Pengapian cepat.
4. Tidak berkedip. Faktor ini sangat relevan saat menggunakan arus bolak-balik frekuensi 50Hz.
5. Kemungkinan untuk menyesuaikan kecerahan sumber cahaya.
6. Spektrum radiasi cahaya konstan, mendekati alami.
7. Ketajaman bayangan, seperti di bawah sinar matahari. Yang juga normal bagi manusia.
8. Kemungkinan operasi dalam kondisi suhu tinggi dan rendah.
9. Kemungkinan menghasilkan lampu dengan berbagai daya (dari beberapa W hingga beberapa kW) dan dirancang untuk berbagai tegangan (dari beberapa Volt hingga beberapa kV).
10. Pembuangan mudah karena tidak adanya zat beracun.
11. Kemungkinan menggunakan segala jenis arus dengan polaritas apa pun.
12. Pengoperasian tanpa perangkat start tambahan.
13. Operasi yang tenang.
14. Tidak menimbulkan interferensi radio.

Seiring dengan daftar besar faktor positif, lampu pijar juga memiliki sejumlah kelemahan signifikan:

1. Faktor negatif utama adalah efisiensi yang sangat rendah. Hanya mencapai 15% untuk lampu 100 W, untuk perangkat 60 W angka ini hanya 5%. Salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi adalah dengan meningkatkan suhu filamen, tetapi ini secara tajam mengurangi masa pakai kumparan tungsten.
2. Kehidupan pelayanan yang singkat.
3. Suhu permukaan bohlam tinggi, yang bisa mencapai 300 °C untuk lampu 100 watt. Ini menimbulkan ancaman bagi kehidupan dan kesehatan makhluk hidup, dan merupakan bahaya kebakaran.
4. Kepekaan terhadap goncangan dan getaran.
5. Penggunaan alat kelengkapan tahan panas dan isolasi kabel pembawa arus.
6. Konsumsi daya tinggi (5 hingga 10 kali nominal) selama startup.

Meskipun ada kekurangan yang signifikan, lampu pijar listrik adalah perangkat penerangan non-alternatif. Efisiensi yang rendah diimbangi dengan biaya produksi yang rendah. Oleh karena itu, dalam 10 - 20 tahun ke depan, ini akan menjadi produk yang sangat diminati.

Logam ini disebut tungsten. Ditemukan pada akhir 1781 oleh ahli kimia Swedia Scheele, dan sepanjang abad ke-19, para ilmuwan secara aktif menjelajahinya. Saat ini, umat manusia cukup tahu untuk berhasil menggunakan tungsten dan senyawanya di berbagai industri.

Tungsten memiliki valensi variabel, yang dikaitkan dengan susunan khusus elektron dalam orbital atom. Logam ini biasanya berwarna putih keperakan dan memiliki kilau yang khas. Sepertinya platina.

Tungsten dapat dikaitkan dengan logam bersahaja. Tidak ada satu alkali pun yang akan melarutkannya. Bahkan asam kuat, seperti asam klorida, tidak akan mempengaruhinya. Untuk alasan ini, elektroda yang digunakan dalam galvanisasi dan elektrolisis terbuat dari tungsten.

Tungsten dan lampu pijar

Mengapa filamen pada lampu pijar terbuat dari tungsten? Ini semua tentang keunikannya properti fisik. Peran kunci di sini dimainkan oleh titik leleh, yaitu sekitar 3500 derajat Celcius. Ini adalah urutan besarnya lebih tinggi daripada banyak logam yang biasa digunakan dalam industri. Misalnya, aluminium meleleh pada 660 derajat.

Listrik, melewati filamen, memanaskannya hingga 3000 derajat. menonjol sejumlah besar energi panas, yang terbuang sia-sia di ruang sekitarnya. Dari semua logam yang dikenal sains, hanya tungsten yang mampu menahan suhu setinggi itu dan tidak meleleh, tidak seperti aluminium yang sama. Kesederhanaan tungsten memungkinkan bola lampu menyala di rumah untuk waktu yang cukup lama. Namun, setelah beberapa waktu, filamen putus dan lampu mati. Mengapa ini terjadi? Masalahnya adalah bahwa di bawah pengaruh suhu yang sangat tinggi selama aliran arus (sekitar 3000 derajat), tungsten mulai menguap. Filamen tipis lampu menjadi lebih tipis dari waktu ke waktu sampai putus.

Untuk melelehkan sampel tungsten, berkas elektron atau peleburan argon digunakan. Dengan menggunakan metode ini, Anda dapat dengan mudah memanaskan logam hingga 6000 derajat Celcius.

Mendapatkan tungsten

Agak sulit untuk mendapatkan sampel logam ini berkualitas tinggi, tetapi hari ini para ilmuwan mengatasi tugas ini dengan cemerlang. Beberapa teknologi unik telah dikembangkan yang memungkinkan untuk menumbuhkan kristal tunggal tungsten, cawan lebur tungsten besar (beratnya mencapai 6 kg). Yang terakhir ini banyak digunakan untuk mendapatkan paduan mahal.