백열 전구 나선형. 백열 전구: 조명의 전체 시대

에너지 절약형 전구의 적극적인 공격에도 불구하고 백열 램프는 가장 일반적인 광원으로 남아 있습니다. 백열전구의 기본 디자인은 100년 이상 변하지 않았으며 필라멘트의 얇은 나선을 노출로부터 보호하는 베이스, 접촉 도체 및 유리 전구로 구성됩니다. 환경. 백열 램프의 작동 원리는 불활성 환경에서 고온으로 가열된 도체에서 얻은 광 복사를 기반으로 합니다.

이야기

첫 번째 전원스베타 - 전기 아크 1802년 러시아 과학자 V.V. 페트로프. 전류원으로 그는 거대한 배터리 2100개의 구리-아연 원소로 이루어진 것으로, 전기의 창시자 중 한 명인 "볼타(voltaic)"의 이름을 따서 명명되었습니다. Petrov는 갈바닉 배터리의 다른 극에 연결된 한 쌍의 탄소 막대를 사용했습니다. 막대의 끝이 가까운 거리에 접근하면 에어 갭을 통해 방전이 일어나고 막대의 끝이 하얗게 뜨거워지며 불꽃이 그 사이에 나타납니다. 그런 램프를 사용하는 것은 어려웠습니다. 탄소 막대가 빠르고 고르지 않게 연소되었고 아크가 너무 뜨겁고 밝은 빛을 냈습니다.

1872년 Alexander Nikolaevich Lodygin은 백열등과 저렴한 전기 조명 장치에 대한 특허(1874년 7월 11일자 1619호)를 신청한 후 특허를 받았습니다. 그는 이 발명품에 대해 러시아에서 먼저 특허를 냈고 오스트리아, 영국, 프랑스, 벨기에에서도 특허를 받았습니다. Lodygin 램프에서 가열 본체는 유리 캡 아래에 놓인 얇은 레토르트 석탄 막대였습니다. 1875년, Lodygin의 전구는 St. Petersburg의 Bolshaya Morskaya Street에 있는 Florent의 가게를 밝혀주었고, 이 가게는 전기 조명을 갖춘 세계 최초의 가게가 되는 영예를 안았습니다. 1880년 5월 10일 상트페테르부르크의 Liteiny Bridge에서 러시아 최초의 아크 램프가 있는 실외 전기 조명 설치가 시작되었습니다. Lodygin의 전구는 석탄이 다 타버릴 때까지 약 2개월 동안 사용되었습니다(Lodygin의 새 램프에는 4개의 그러한 석탄이 있었습니다. 하나의 석탄이 타면 다른 석탄이 그 자리를 차지했습니다).

러시아 과학자 Pavel Nikolaevich Yablochkov는 석탄 막대를 평행하게 배열하여 점차적으로 증발하는 점토 층으로 분리했습니다. Yablochkov의 "양초"는 아름다운 분홍색으로 타올랐고 자주색. 1877년 그들은 파리의 주요 거리 중 하나를 조명했습니다. 그리고 전기 조명은 "la lumiere russe"- "Russian light"라고 불리기 시작했습니다.

그럼에도 불구하고 현대 전구의 발명가는 Thomas Edison이라고 불립니다. 1880년 1월 1일 미국 멘로 파크(Menlo Park)에서 토마스 에디슨(Thomas Edison)이 제안한 주택과 거리의 전기 조명 시연이 열렸고 3천 명이 참석했습니다. Edison은 Lodygin의 백열 램프 디자인에서 가장 중요한 개선 사항을 만들었습니다. 그는 램프에서 공기를 크게 제거하여 백열 필라멘트가 타지 않고 빛났습니다.

Edison은 그의 이름을 따서 명명된 현대 램프의 잘 알려진 나사 기반을 설계했습니다. 오늘날에는 이름의 첫 글자 "E"만 남아 있습니다. 또한 Edison은 조명용 전기 생산 및 분배 시스템을 제안했습니다.

백열등의 개선은 오늘날까지 계속되고 있습니다. 석탄 대신 필라멘트가 내열 금속으로 만들어지기 시작했습니다. 처음에는 오스뮴과 탄탈륨으로 만든 다음 텅스텐으로 만들었습니다. 증발을 줄이고 강도를 높이기 위해 1910년대부터 그들은 금속 실을 하나의 그리고 반복적으로 반복되는 나선으로 꼬는 법을 배웠습니다. 금속 증기가 유리에 침전되는 것을 방지하기 위해 플라스크는 유리를 질소 또는 불활성 가스로 채우기 시작했습니다.

이 모든 것이 백열등의 발광 효율을 원래의 4-6에서 10-15lm/W로, 수명을 50-100에서 1000시간이라는 이제 친숙한 값으로 높이는 것을 가능하게 했습니다. 열 원리빛을 얻는 것은 할로겐 백열 램프에 응용되었습니다.

에너지 수준

초록불

기술적 인 정보

백열등의 발광 효율은 상대적으로 낮습니다. 그것은 현대 전등 중 가장 낮고 4 ~ 15lm/W 범위에 있습니다. 필라멘트의 고휘도와 소형 크기가 결합되어 광학 시스템 및 스포트라이트에 백열 램프를 사용할 수 있습니다. 백열등은 다양한 정격 전압과 전력을 가지고 있습니다. 이러한 유형의 램프는 제조에 사용된 재료의 내열성(-100...+300°C)에 의해서만 제한되는 광범위한 주변 온도에서 작동할 수 있습니다. 백열 램프의 광속은 작동 전압을 변경하여 조절되며, 이는 모든 디자인의 조광기(조광기)로 달성할 수 있습니다.

단점은 높은 작동 온도와 작동 중 발생하는 열의 양입니다. 백열 램프는 유리 전구의 일부가 갑자기 냉각되어 유리 전구의 일부가 파손되고 높은 작동 온도로 인해 잠재적으로 화재 위험이 있기 때문에 물 침투에 민감합니다.

오늘날 세계에서는 조명기구의 총량에서 백열등의 비율이 꾸준히 감소하는 추세입니다. 선진국 조명 시장의 전문 분야에서 이 점유율은 이미 10%를 넘지 않고 더 경제적인 할로겐 및 LED 조명 장치로 대체되었습니다.

이 주제는 매우 광범위하므로이 기사에서는 일상 생활에서만 독점적으로 사용되는 램프의 화재 위험 문제를 고려할 것입니다.

전기 램프 소켓의 화재 위험

제품의 램프 홀더는 작동 중 램프 홀더 내부의 단락, 과부하 전류, 큰 전류로 인해 화재를 일으킬 수 있습니다. 접촉 저항접촉 부분에서.

단락으로 인해 램프 소켓에서 위상과 0 사이의 단락이 발생할 수 있습니다. 이 경우 화재의 원인은 단락 전류의 열 영향으로 인한 접점 부품의 과열뿐만 아니라 수반되는 단락입니다.

이 카트리지의 정격을 초과하는 전력으로 전구를 연결할 때 과전류 카트리지가 발생할 수 있습니다. 일반적으로 과부하 중 화재는 접점의 전압 강하 증가와 관련이 있습니다.

접점의 전압 강하 증가는 접점의 접점 저항과 부하 전류가 증가함에 따라 증가합니다. 접점의 전압 강하가 클수록 가열이 커지고 접점에 연결된 플라스틱이나 전선이 점화될 가능성이 커집니다.

어떤 경우에는 전도성 와이어의 마모 및 절연체의 노화로 인해 공급 와이어 및 코드의 절연체를 점화할 수도 있습니다.

여기에 설명된 모든 내용은 다른 전기 설치 제품(소켓, 스위치)에도 적용됩니다. 특히 화재 위험은 조립 품질이 좋지 않거나 특정 설계 결함(예: 값싼 스위치에 대한 즉각적인 접촉 해제 메커니즘 부족 등)이 있는 전기 설치 제품입니다.

그러나 광원의 화재 위험 문제로 돌아갑니다.

모든 전기 램프에서 발생하는 화재의 주요 원인은 제한된 열 제거 조건에서 램프의 열 효과로 인한 재료 및 구조의 발화입니다. 이것은 가연성 물질 및 구조에 램프를 직접 설치하고 가연성 물질로 램프를 덮고 등기구의 설계 결함 또는 등기구의 잘못된 위치로 인해 발생할 수 있습니다. 요구 사항에서 제공하는 열 제거 없이 에 따라 기술 문서램프에.

백열등의 화재 위험

백열등은 전기에너지가 빛과 열에너지로 변환되고 열에너지가 전체 에너지의 많은 부분을 차지하므로 백열등의 전구는 매우 적절하게 가열되고 주변의 물체와 재료에 상당한 열적 영향을 미칩니다. 램프.

램프 연소 중 가열은 표면에 고르지 않게 분포됩니다. 따라서 200W의 전력을 가진 가스로 채워진 램프의 경우 측정 중 수직 서스펜션이있는 높이를 따라 플라스크 벽의 온도는 다음과 같습니다. 바닥 - 82 ° C, 높이 중간 플라스크 - 165 ° C, 플라스크 하부 - 85 ° C

램프와 물체 사이에 공극이 있으면 가열이 크게 감소합니다. 100W의 전력을 가진 백열 램프의 경우 끝 부분의 전구 온도가 80 ° C와 같으면 전구 끝에서 2cm 떨어진 곳의 온도는 이미 35 ° C였습니다. 10 cm - 22 ° C, 20 cm - 20 ° C의 거리에서 와.

백열등의 전구가 열전도율이 낮은 물체(천, 종이, 나무 등)와 접촉하면 방열성이 저하되어 접촉부에서 심각한 과열이 발생할 수 있습니다. 예를 들어 100와트 백열전구를 면포로 감싼 상태에서 가로로 켠 후 1분 후 79°C까지 가열되고 2분 후 최대 103°C까지 가열되고 그 후 5분 - 최대 340°C, 그 후 연기가 나기 시작합니다(화재가 발생할 수 있음).

온도 측정은 열전대를 사용하여 수행되었습니다.

측정 결과 얻은 몇 가지 수치를 더 알려 드리겠습니다. 누군가 유용하다고 생각할 수도 있습니다.

따라서 40W 백열 램프(가정용 램프에서 가장 일반적인 램프 전원 중 하나)의 전구 온도는 램프를 켠 후 10분, 즉 30분 후 113도입니다. - 147 C에 대해

75W 램프는 15분 후 250도까지 가열되었습니다. 사실, 미래에는 램프 전구의 온도가 안정화되고 실질적으로 변하지 않습니다(30분 후에는 거의 동일한 250도였습니다).

25W 백열 전구는 최대 100도까지 가열됩니다.

가장 가혹한 온도는 275W 포토 램프의 전구에서 기록되었습니다. 전원을 켠 후 2분 이내에 온도가 485도에 도달하고 12분 후 - 550도에 도달했습니다.

할로겐 램프를 사용할 때(작동 원리에 따르면 백열 램프의 가까운 친척임) 화재 위험 문제도 심각하지는 않습니다.

열을 발생시키는 능력을 고려하는 것이 특히 중요합니다. 큰 크기필요한 경우 할로겐 램프를 사용하십시오. 나무 표면그건 그렇고 꽤 자주 발생합니다. 이 경우 저전력 저전압 할로겐 램프(12V)를 사용하는 것이 좋습니다. 따라서 이미 20W 할로겐 전구를 사용하면 소나무로 만든 구조물이 마르기 시작하고 마분지의 재료에서 포름알데히드가 방출됩니다. 20W 이상의 전력을 가진 전구는 훨씬 더 뜨겁고 자연 발화로 가득 차 있습니다.

할로겐 램프용 등기구 디자인을 선택할 때 특별한 주의를 기울여야 합니다. 현대의 고품질 램프는 그 자체로 램프를 둘러싼 재료를 열로부터 잘 격리시킵니다. 가장 중요한 것은 램프가이 열을 자유롭게 잃을 수 있으며 램프의 디자인은 일반적으로 열을위한 보온병이 아니라는 것입니다.

특수 반사경이 있는 할로겐 램프(예: 소위 다이크로익 램프)가 실제로 열을 방출하지 않는다는 일반적으로 받아 들여지는 의견을 건드리면 이것은 명백한 착각입니다. 이색성 반사기는 가시광선용 거울처럼 작동하지만 대부분의 적외선(열) 복사를 차단합니다. 모든 열은 램프로 다시 돌아갑니다. 따라서 다이크로익 램프는 조명 대상물을 덜 가열하지만(차가운 광선), 동시에 기존 할로겐 램프 및 백열 램프보다 램프 자체를 훨씬 더 가열합니다.

화재 위험 형광등

최신 형광등(예: T5 및 T2)과 전자 제어 장치가 있는 모든 형광등의 경우 큰 열 효과에 대한 정보가 아직 없습니다. 고려하다 가능한 이유표준 전자기 제어 장치가 있는 형광등의 고온 현상. 그러한 안정기는 유럽에서 거의 완전히 금지되어 있음에도 불구하고 여전히 우리나라에서는 매우 일반적이며 전자식 안정기로 완전히 대체되기까지 꽤 오랜 시간이 걸립니다.

관점에서 물리적 과정형광등은 백열등보다 더 많은 전기를 가시광선으로 변환합니다. 그러나 형광등 안정기의 오작동과 관련된 특정 조건 (스타터의 "고착"등)에서는 강한 가열이 가능합니다 (경우에 따라 램프 가열은 190-200도까지 가능하며 - 최대 120).

램프의 이러한 온도는 전극이 녹은 결과입니다. 또한 전극이 램프 유리에 더 가깝게 이동하면 가열이 훨씬 더 중요해질 수 있습니다(전극의 융점은 재료에 따라 1450~3300°C임). 스로틀 (100-120 ° C)의 가능한 온도는 표준에 따른 충전 질량의 연화 온도가 105 ° C이기 때문에 위험합니다.

확실한 화재 위험스타터를 나타냅니다. 쉽게 가연성 물질(종이 축전기, 판지 개스킷 등)을 포함합니다.

그들은 등기구의 지지 표면의 최대 과열이 50도를 초과하지 않도록 요구합니다.

일반적으로 오늘 다룬 주제는 매우 흥미롭고 매우 광범위하므로 앞으로는 확실히 다시 다룰 것입니다.

오늘날 현대 조명 시장은 다양한 램프뿐만 아니라 광원으로 대표됩니다. 우리 시대의 가장 오래된 전구 중 하나는 백열등(LN)입니다.

오늘날 더 발전된 광원이 있다는 사실을 고려하더라도 백열 램프는 사람들이 다양한 종류의 건물을 밝히는 데 여전히 널리 사용됩니다. 여기서 우리는 작동 중 가열 온도와 색온도와 같은 이러한 램프의 중요한 매개 변수를 고려할 것입니다.

광원의 특징

백열등은 인류가 발명한 최초의 전기 광원입니다. 이 제품에는 다음이 있을 수 있습니다. 다른 힘(5 ~ 200W). 그러나 가장 일반적으로 사용되는 모델은 60와트입니다.

메모! 백열 램프의 가장 큰 단점은 높은 전력 소비입니다. 이 때문에 광원으로 활발히 사용되는 LN의 수가 매년 감소하고 있습니다.

가열 온도 및 색온도와 같은 매개 변수를 고려하기 전에 이러한 램프의 설계 기능과 작동 원리를 이해해야 합니다.
작업 과정에서 백열 램프는 텅스텐 필라멘트(나선형)를 통과하는 전기 에너지를 빛과 열로 변환합니다.
현재까지 방사선은 자체 방식으로 신체적 특징, 두 가지 유형으로 나뉩니다.

백열등 장치

열의;
발광.

백열등의 특성인 열은 빛의 복사를 의미합니다. 백열 전구의 빛이 기반이 되는 것은 열 복사에 있습니다.
백열 램프는 다음으로 구성됩니다.

유리 플라스크;
내화 텅스텐 필라멘트(나선의 일부). 중요 요소필라멘트가 손상되면 전구가 더 이상 빛나지 않기 때문에 전체 램프.
주각.

이러한 램프의 작동 중에 필라멘트의 t0는 통과로 인해 증가합니다. 전기 에너지전류의 형태로. 나선형 스레드가 빠르게 소모되는 것을 방지하기 위해 플라스크에서 공기를 펌핑합니다.
메모! 할로겐 전구인 백열 램프의 고급 모델에서는 불활성 가스가 진공 대신 전구로 펌핑됩니다.
텅스텐 필라멘트는 나선형으로 설치되어 전극에 고정됩니다. 나선에서 실은 중간에 있습니다. 나선형 및 텅스텐 필라멘트가 각각 설치된 전극은 서로 다른 요소에 납땜됩니다. 하나는 베이스의 금속 슬리브에, 다른 하나는 금속 접촉판에 납땜됩니다.
이러한 전구 설계의 결과로 나선형을 통과하는 전류는 필라멘트의 저항을 극복함에 따라 필라멘트의 가열(전구 내부 t0 증가)을 유발합니다.

전구의 원리

백열등 작동

작동 중 LN의 가열은 광원의 설계 특성으로 인해 발생합니다.램프의 작동 시간이 크게 단축되는 것은 작동 중 강한 가열로 인해 오늘날 수익성이 좋지 않습니다. 이 경우 필라멘트의 가열로 인해 전구 자체의 t0 증가가 발생합니다.

LN의 작동 원리는 나선의 필라멘트를 통과하는 전기 에너지를 광선으로 변환하는 것에 기반합니다. 이 경우 가열된 실의 온도는 2600-3000 °C에 도달할 수 있습니다.

메모! 나선형 필라멘트가 만들어지는 텅스텐의 융점은 3200-3400 °C입니다. 보시다시피, 일반적으로 스레드의 가열 온도는 용융 과정의 시작으로 이어질 수 없습니다.

이러한 구조의 램프 스펙트럼은 일광 스펙트럼과 현저하게 다릅니다. 이러한 램프의 경우 방출된 빛의 스펙트럼은 빨간색과 노란색 광선의 우세를 특징으로 합니다.
더 많은 플라스크가 있다는 점에 유의해야 합니다. 현대 모델 LN(할로겐)은 비워지지 않으며 구성에 나선형 실이 포함되어 있지 않습니다. 대신 불활성 가스(아르곤, 질소, 크립톤, 크세논 및 아르곤)가 플라스크로 펌핑됩니다. 이러한 구조적 개선으로 작동 중 플라스크의 가열 온도가 다소 낮아졌습니다.

광원의 장점과 단점

오늘날 광원 시장은 다양한 모델로 가득 차 있음에도 불구하고 백열등은 여전히 일반적입니다. 여기에서 다양한 양의 와트(5 ~ 200와트 이상)에 대한 제품을 찾을 수 있습니다. 가장 인기 있는 전구는 20~60와트와 100와트입니다.

선택 범위

LN은 고유한 장점이 있기 때문에 계속해서 널리 사용됩니다.

켜지면 조명의 점화가 거의 즉시 발생합니다.
작은 치수;
저렴한 비용;
플라스크 내부에 진공만 있는 모델은 친환경 제품입니다.

LN이 여전히 수요가 많다는 사실로 이어진 것은 이러한 장점입니다. 현대 세계. 오늘날 가정과 직장에서 60W 이상에서 이 조명 제품의 대표자를 쉽게 만날 수 있습니다.
메모! LN 사용의 큰 비율은 산업을 나타냅니다. 종종 강력한 모델(200W)이 여기에 사용됩니다.
그러나 백열 램프에는 다음과 같은 다소 인상적인 단점도 있습니다.

작동 중 램프에서 나오는 빛의 눈부신 밝기의 존재. 결과적으로 특수 보호 스크린을 사용해야 합니다.
작동 중에 필라멘트와 플라스크 자체가 가열됩니다. 플라스크의 강한 가열로 인해 소량의 물이라도 표면에 닿아도 폭발할 수 있습니다. 또한 전구는 모든 전구에 대해 가열됩니다(최소 60W, 최소 이하 또는 이상).

메모! 플라스크의 가열을 증가시키면 여전히 어느 정도 부상의 위험이 있습니다. 보호되지 않은 피부를 만지면 유리 전구의 높은 온도로 인해 화상을 입을 수 있습니다. 따라서 이러한 램프는 어린이가 쉽게 접근할 수 있는 램프에 두어서는 안 됩니다. 또한 유리 전구가 손상되면 절단 또는 기타 부상을 입을 수 있습니다.

텅스텐 필라멘트의 백열

높은 전력 소비;
고장이 나면 수리할 수 없습니다.
낮은 서비스 수명. 백열등은 조명을 켜거나 끄는 순간 빈번한 가열로 인해 나선형 필라멘트가 손상 될 수 있기 때문에 빠르게 고장납니다.

보시다시피 LN을 사용하면 더 많은 단점플러스보다. 백열 발의 가장 중요한 단점은 전구 내부의 온도 상승과 높은 전력 소비로 인한 가열입니다. 그리고 이것은 5 ~ 60W 이상의 전력을 가진 램프의 모든 옵션에 적용됩니다.

중요한 평가 매개변수

LN 작동의 가장 중요한 매개변수 중 하나는 광 계수입니다. 이 매개변수는 가시 스펙트럼의 복사 전력과 소비된 전력의 비율의 형태를 갖습니다. 이 제품의 경우 4%를 초과하지 않는 상당히 작은 값입니다. 즉, LN은 낮은 광출력이 특징이다.
기타 중요한 성능 매개변수는 다음과 같습니다.

가벼운 흐름;
색상 t0 또는 글로우 색상;
힘;
수명.

이전 단락에서 서비스 수명을 다루었으므로 처음 두 매개 변수를 고려하십시오.

빛의 흐름

광속은 물리량, 특정 발광 플럭스에서 광 전력의 양을 결정합니다. 게다가 하나 더 있다 중요한 측면광출력처럼. 램프에 대해 방출되는 전구의 비율을 결정합니다. 광속소비하는 전력까지. 광 출력은 lm/W로 측정됩니다.

메모! 발광 효율은 광원의 경제성과 효율성을 나타내는 지표입니다.

백열등의 광속 및 광효율 표

보시다시피, 우리 광원의 경우 위의 값은 낮은 수준에 있으며 이는 낮은 효율을 나타냅니다.

전구 색

색온도(t0)도 중요한 지표입니다.
색상 t0는 전구의 광도 과정의 특성이며 광학 범위에 대해 정의된 파장의 함수입니다. 이 매개변수는 켈빈(K)으로 측정됩니다.

백열등의 색온도

LN의 색온도는 대략 2700K 수준입니다(5~60W 이상의 전력을 사용하는 광원의 경우). 색상 t0 LN은 가시 스펙트럼의 빨간색 및 열 색조 영역에 있습니다.
색상 t0은 텅스텐 필라멘트의 가열 정도와 완전히 일치하므로 LN이 빨리 고장나지 않습니다.

메모! 다른 광원(예: LED 전구)의 경우 색온도가 얼마나 따뜻한지를 나타내지 않습니다. 2700K의 LN 가열 매개변수를 사용하면 LED가 80ºC만 예열됩니다.

따라서 LN의 전력(5~60W 이상)이 클수록 텅스텐 필라멘트와 전구 자체의 가열이 더 많이 발생합니다. 따라서 색상 t0이 클수록 더 커집니다. 아래는 효율성과 전력 소비를 비교한 표입니다. 다른 유형전구. 비교 대상이 되는 대조군으로 20~60의 전력과 최대 200W의 LN이 여기에 사용됩니다.

전력 비교표 다른 소스스베타

보시다시피,이 매개 변수의 백열 램프는 다른 광원에 비해 전력 소비 측면에서 상당히 열등합니다.

조명 기술 및 발광 색상

조명 공학에서 광원에 대한 가장 중요한 매개변수는 색상 t0입니다. 덕분에 광원의 색조와 색상을 결정할 수 있습니다.

색온도 옵션

전구의 색상 t0은 색조에 따라 결정되며 세 가지 유형이 있습니다.

추위 (5000에서 120000K);
중립(4000~50000K);
따뜻한 (1850 ~ 20000K). 그것은 스테아린 양초에 의해 주어집니다.

메모! LN의 색온도를 고려할 때, 손으로 만졌을 때 느껴지는 제품의 실제 열온도와 일치하지 않는다는 점을 유념해야 한다.

LN의 경우 색온도 범위는 2200~30000K입니다. 따라서 그들은 자외선에 가까운 방사선을 가질 수 있습니다.

결론

모든 유형의 광원에 대해 색온도는 중요한 평가 매개변수입니다. 동시에 LN의 경우 작동 중 제품의 가열 정도를 반영하는 역할을 합니다. 이러한 전구는 작동 중 가열 온도가 상승하는 것이 특징이며 이는 명백한 단점입니다. 현대 소스 LED 전구와 같은 조명. 따라서 오늘날 많은 사람들이 발광 및 LED 전구, 백열등은 점차 과거의 일이 되고 있습니다.

현재 100W 백열등의 디자인은 다음과 같습니다.

밀봉된 배 모양의 유리 플라스크. 공기가 부분적으로 펌핑되었거나 불활성 가스로 교체되었습니다. 이것은 텅스텐 필라멘트가 타지 않도록 수행됩니다.
플라스크 내부에는 텅스텐 필라멘트를 지지하는 두 개의 전극과 금속(몰리브덴)으로 만든 여러 개의 홀더가 부착되어 있어 가열 중에 자체 무게로 처지거나 끊어지는 것을 방지하는 다리가 있습니다.
배 모양의 플라스크의 좁은 부분은 금속 케이스소켓에 나사로 고정하기 위한 나선형 나사산이 있는 베이스. 나사산 부분은 하나의 접점이고 하나의 전극이 납땜되어 있습니다.
두 번째 전극은 베이스 바닥의 접점에 납땜됩니다. 나사산 몸체로부터 주위에 환형 단열재가 있습니다.

특정 작동 조건에 따라 일부 구조적 요소가 없을 수 있으며(예: 주각 또는 홀더), 수정(예: 주각), 기타 세부사항(추가 플라스크)으로 보완될 수 있습니다. 그러나 필라멘트, 전구 및 전극과 같은 부품이 주요 부품입니다.

전기 백열등의 작동 원리

전기 백열등의 빛은 전류가 통과하는 텅스텐 필라멘트의 가열로 인한 것입니다. 글로우 바디의 제조에서 텅스텐을 선택한 이유는 많은 내화 전도성 재료 중에서 가장 저렴하기 때문입니다. 그러나 때때로 전기 램프의 필라멘트는 오스뮴과 레늄과 같은 다른 금속으로 만들어집니다.
램프의 전력은 사용되는 필라멘트의 크기에 따라 다릅니다. 즉, 와이어의 길이와 굵기에 따라 다릅니다. 따라서 100W 백열 램프는 60W 백열 램프보다 필라멘트가 더 깁니다.

텅스텐 램프의 구조적 요소의 일부 기능 및 목적

전기 램프의 각 부분에는 고유한 목적이 있으며 다음과 같은 기능을 수행합니다.

플라스크.기본 요구 사항을 충족하는 상당히 저렴한 재료인 유리로 만들어졌습니다.
– 높은 투명도는 빛 에너지가 통과하고 최소한으로 흡수하여 추가 가열을 방지합니다(이 요소는 조명 기구에 가장 중요함).
- 내열성으로 인해 뜨거운 필라멘트의 가열로 인한 고온을 견딜 수 있습니다(예: 100W 램프에서 전구는 최대 290°C, 60W - 200°C, 200W - 330°C, 25W - 100°C, 40W - 145°C);
- 경도로 인해 공기가 펌핑될 때 외부 압력을 견딜 수 있고 나사로 조일 때 무너지지 않습니다.
플라스크 충전.매우 희박한 매체를 사용하면 뜨거운 필라멘트에서 램프 부품으로의 열 전달을 최소화할 수 있지만 뜨거운 본체의 입자 증발은 향상됩니다. 불활성 가스(아르곤, 크세논, 질소, 크립톤)를 채우면 코일에서 텅스텐의 강한 증발을 제거하고 필라멘트의 점화를 방지하며 열 전달을 최소화합니다. 할로겐을 사용하면 증발된 텅스텐이 나선형 필라멘트로 다시 흘러 들어갈 수 있습니다.
나선.그것은 3400 ° C, 레늄 - 3400 ° C, 오스뮴 - 3000 ° C를 견딜 수있는 텅스텐으로 만들어졌습니다. 때로는 나선형 실 대신 리본이나 다른 모양의 몸체가 램프에 사용됩니다. 사용된 와이어는 단면이 원형이며 열 전달을 위한 크기와 에너지 손실을 줄이기 위해 이중 또는 삼중 나선으로 꼬여 있습니다.
후크 홀더는 몰리브덴으로 만들어집니다.그들은 작동 중 가열로 인해 증가한 나선형의 처짐을 많이 허용하지 않습니다. 그 수는 전선의 길이, 즉 램프의 전력에 따라 다릅니다. 예를 들어, 100W 램프에는 2~3개의 홀더가 있습니다. 더 작은 백열 램프에는 홀더가 없을 수 있습니다.
주각외부 스레드가 있는 금속으로 만들어졌습니다. 여러 기능을 수행합니다.
- 여러 부품(플라스크, 전극 및 중앙 접점)을 연결합니다.
- 스레드를 사용하여 소켓 카트리지에 고정하는 역할을 합니다.
- 하나의 연락처입니다.

목적에 따라 여러 유형과 형태의 받침대가 있습니다. 조명 장치. 베이스가 없지만 백열등의 작동 원리와 동일한 디자인이 있습니다. 가장 일반적인 베이스 유형은 E27, E14 및 E40입니다.

여기에 사용되는 몇 가지 유형의 받침대가 있습니다. 다양한 타입램프:

다양한 종류의 받침대 외에도 다른 종류플라스크

나열된 구조적 세부 사항 외에도 백열 램프에는 일부 추가 요소: 바이메탈 스위치, 리플렉터, 무나사 소켓, 각종 코팅 등

백열등 디자인의 창조와 개선의 역사

텅스텐 필라멘트를 사용한 백열등의 존재 100년이 넘는 동안 작동 원리와 주요 디자인 요소는 거의 변경되지 않았습니다.
이 모든 것은 1840년에 백금 나선의 백열 원리를 조명용으로 사용하는 램프가 만들어지면서 시작되었습니다.
1854 - 최초의 실용적인 램프. 배기된 공기와 그을린 대나무 실이 있는 용기를 사용했습니다.
1874년 - 진공 용기에 넣은 탄소 막대가 가열체로 사용됩니다.
1875 - 이전 막대가 연소되는 경우 차례로 빛나는 여러 막대가있는 램프.
1876년 - 용기에서 공기를 빼낼 필요가 없는 카올린 필라멘트 사용.
1878 - 희박한 산소 분위기에서 탄소 섬유 사용. 이를 통해 밝은 조명을 얻을 수 있었습니다.
1880년 - 최대 40시간의 발광 시간을 가진 탄소 섬유 램프가 만들어졌습니다.
1890 - 내화 금속(산화마그네슘, 토륨, 지르코늄, 이트륨, 금속 오스뮴, 탄탈륨)의 나선형 실을 사용하고 플라스크를 질소로 채움.
1904년 - 텅스텐 필라멘트가 있는 램프 출시.
1909년 - 플라스크에 아르곤을 채웁니다.
그로부터 100년이 넘는 세월이 흘렀다. 작동 원리, 부품 재료, 플라스크 충전은 실질적으로 변경되지 않았습니다. 램프 생산에 사용되는 재료의 품질만이 진화를 거쳤으며, 명세서그리고 작은 추가.

다른 인공 광원에 비해 백열 램프의 장점과 단점

조명용으로 제작되었습니다. 그들 중 많은 것들이 지난 20-30년 동안 다음을 사용하여 발명되었습니다. 첨단 기술, 그러나 일반 백열 램프에는 여전히 실제 사용에 더 적합한 여러 가지 장점 또는 특성 세트가 있습니다.

생산의 저렴함.
전압 강하에 둔감합니다.
빠른 점화.
깜박임 없음. 이 요소는 사용할 때 매우 관련이 있습니다. 교류주파수 50Hz.
광원의 밝기를 조정할 수 있습니다.
자연에 가까운 일정한 광 복사 스펙트럼.
햇빛과 같은 그림자의 선명도. 인간에게도 당연한 일이다.
고온 및 저온 조건에서의 작동 가능성.
다양한 전력(수 W에서 수 kW)의 램프를 생산할 수 있고 다양한 전압(수 볼트에서 수 kV까지)에 맞게 설계되었습니다.
독성 물질이 없어 폐기가 용이합니다.
극성에 관계없이 모든 종류의 전류를 사용할 수 있습니다.
추가 시동 장치 없이 작동.
조용한 작동.
무선 간섭을 생성하지 않습니다.

이러한 많은 긍정적인 요소와 함께 백열 램프에는 여러 가지 중요한 단점이 있습니다.

주요 부정적인 요인은 효율성이 매우 낮다는 것입니다. 100W 램프의 경우 15%에 도달하고 60W 장치의 경우 이 수치는 5%에 불과합니다. 효율성을 높이는 방법 중 하나는 필라멘트 온도를 높이는 것이지만 이는 텅스텐 코일의 수명을 급격히 감소시킵니다.
짧은 서비스 수명.
100와트 램프의 경우 300°C에 도달할 수 있는 높은 전구 표면 온도. 이는 생명체의 생명과 건강에 위협이 되며 화재의 위험이 있습니다.
충격과 진동에 민감합니다.
내열 피팅 사용 및 전류 전달 전선 절연.
시작 시 높은 전력 소비(공칭 5~10배).

심각한 단점이 있음에도 불구하고 전기 백열등은 대체 조명 장치가 아닙니다. 낮은 효율성은 낮은 생산 비용으로 상쇄됩니다. 따라서 향후 10~20년 내에 수요가 높은 제품이 될 것입니다.

이 금속을 텅스텐이라고 합니다. 1781년 말 스웨덴 화학자 Scheele에 의해 발견되었으며 19세기 내내 과학자들이 적극적으로 탐구했습니다. 오늘날 인류는 다양한 산업 분야에서 텅스텐과 그 화합물을 성공적으로 사용할 수 있을 만큼 충분히 알고 있습니다.

텅스텐은 원자 궤도에서 전자의 특별한 배열과 관련된 가변 원자가를 가지고 있습니다. 이 금속은 일반적으로 은백색이며 특징적인 광택이 있습니다. 플래티넘 같네요.

텅스텐은 소박한 금속 때문일 수 있습니다. 어떤 알칼리도 그것을 녹이지 않습니다. 염산과 같은 강산도 영향을 미치지 않습니다. 이러한 이유로 아연 도금 및 전기 분해에 사용되는 전극은 텅스텐으로 만들어집니다.

텅스텐 및 백열 램프

백열등의 필라멘트가 텅스텐으로 된 이유는 무엇입니까? 모든 것이 독특합니다. 물리적 특성. 여기서 중요한 역할은 섭씨 약 3500도인 녹는점입니다. 이것은 산업에서 일반적으로 사용되는 많은 금속보다 훨씬 더 높습니다. 예를 들어 알루미늄은 660도에서 녹습니다.

전기, 필라멘트를 통과하여 최대 3000도까지 가열합니다. 눈에 띄는 많은 수의주변 공간에서 쓸데없이 소모되는 열에너지. 과학에 알려진 모든 금속 중에서 텅스텐만이 동일한 알루미늄과 달리 이러한 고온을 견딜 수 있고 녹지 않습니다. 텅스텐의 소박함으로 인해 전구는 꽤 오랫동안 가정에서 사용할 수 있습니다. 그러나 시간이 지나면 필라멘트가 끊어지고 램프가 작동하지 않습니다. 왜 이런 일이 발생합니까? 문제는 전류 (약 3000도)가 통과하는 동안 매우 높은 온도의 영향으로 텅스텐이 증발하기 시작한다는 것입니다. 램프의 가는 필라멘트는 시간이 지남에 따라 끊어질 때까지 더욱 가늘어집니다.

텅스텐 샘플을 녹이기 위해 전자빔 또는 아르곤 용융이 사용됩니다. 이러한 방법을 사용하면 금속을 섭씨 6000도까지 쉽게 가열할 수 있습니다.