Kvēlspuldžu spirāle. Kvēlspuldze: viss apgaismojuma laikmets

Neskatoties uz aktīvo energotaupības spuldžu izmantošanu, kvēlspuldzes joprojām ir visizplatītākais gaismas avots. Elektriskās kvēlspuldzes pamatkonstrukcija nav mainījusies vairāk nekā 100 gadus, un tā sastāv no pamatnes, kontaktvadiem un stikla spuldzes, kas aizsargā kvēldiega plāno spirāli no iedarbības. vide. Kvēlspuldžu darbības princips ir balstīts uz optisko starojumu, kas iegūts no vadītāja, kas inertā vidē uzkarsēts līdz augstai temperatūrai.

Vēsture

Pirmkārt elektriskais avots Sveta - elektriskā loka 1802. gadā iededza krievu zinātnieks V.V. Petrovs. Kā strāvas avotu viņš izmantoja milzīgu akumulators no 2100 vara-cinka elementiem, kas nosaukti pēc viena no elektrības radītājiem Volta, "voltaic". Petrovs izmantoja oglekļa stieņu pāri, kas savienoti ar dažādiem galvaniskā akumulatora poliem. Tuvojoties stieņu galiem tuvā attālumā, caur gaisa spraugu izlauzās elektriskā izlāde, savukārt stieņu gali kļuva balti karsti, un starp tiem parādījās ugunīgs loks. Bija grūti izmantot šādu lampu - oglekļa stieņi dega ātri un nevienmērīgi, un loks izdalīja pārāk karstu un spilgtu gaismu.

Aleksandrs Nikolajevičs Lodigins 1872. gadā iesniedza pieteikumu, un pēc tam saņēma patentu (Nr. 1619, datēts ar 1874. gada 11. jūliju) ierīcei - kvēlspuldzei un lēta elektriskā apgaismojuma metodei. Viņš patentēja šo izgudrojumu vispirms Krievijā, bet pēc tam arī Austrijā, Lielbritānijā, Francijā, Beļģijā. Lodygin lampā sildīšanas korpuss bija plāns retorta ogļu stienis, kas novietots zem stikla vāciņa. 1875. gadā Lodigina spuldzes izgaismoja Florenta veikalu Bolshaya Morskaya ielā Sanktpēterburgā, kas bija pagodināts kļūt par pasaulē pirmo veikalu ar elektrisko apgaismojumu. Pirmā Krievijā āra elektriskā apgaismojuma uzstādīšana ar loka lampām tika nodota ekspluatācijā 1880. gada 10. maijā uz Liteini tilta Sanktpēterburgā. Lodigina sīpoli kalpoja apmēram divus mēnešus, līdz izdega ogles (Lodigina jaunajā lampā šādas ogles bija četras – vienai oglei izdegot, vietā stājās cita).

Krievu zinātnieks Pāvels Nikolajevičs Jabločkovs ogļu stieņus sakārtoja paralēli, atdalot tos ar māla slāni, kas pamazām iztvaikoja. Jabločkova "sveces" dega ar skaistu rozā un violets. 1877. gadā tie apgaismoja vienu no galvenajām Parīzes ielām. Un elektrisko apgaismojumu sāka saukt par "la lumiere russe" - "krievu gaismu".

Neskatoties uz to, mūsdienu elektriskās spuldzes izgudrotāju sauc Tomass Edisons. 1880. gada 1. janvārī Menlo parkā (ASV) notika Tomasa Edisona ierosinātā māju un ielu elektriskā apgaismojuma demonstrācija, kurā piedalījās trīs tūkstoši cilvēku. Edisons veica vissvarīgākos uzlabojumus Lodygina kvēlspuldzes dizainā: viņš panāca ievērojamu gaisa noņemšanu no lampas, kā rezultātā kvēldiega kvēldiegs spīdēja bez izdegšanas.

Edisons izstrādāja labi zināmo mūsdienu lampu vītņoto pamatni, kas nosaukta viņa vārdā. Mūsdienās no pilnā nosaukuma ir saglabājies tikai pirmais burts "E" tā apzīmējumā. Turklāt Edisons ierosināja sistēmu apgaismojuma elektroenerģijas ražošanai un sadalei.

Kvēlspuldžu uzlabošana turpinās līdz pat šai dienai. Ogļu vietā pavedienus sāka izgatavot no karstumizturīgiem metāliem - vispirms no osmija un tantala, bet pēc tam no volframa. Lai samazinātu iztvaikošanu un palielinātu izturību, kopš pagājušā gadsimta 10. gadiem viņi iemācījās savīt metāla pavedienu atsevišķās un atkārtoti atkārtojošās spirālēs. Lai uz stikla nenosēstos metāla tvaiki, kolbas sāka to pildīt ar slāpekli vai inertajām gāzēm.

Tas viss ļāva palielināt kvēlspuldžu gaismas efektivitāti no oriģinālajiem 4-6 līdz 10-15 lm / W un kalpošanas laiku no 50-100 līdz tagad pazīstamajai vērtībai 1000 stundas. termiskais princips gaismas iegūšana ir atradusi pielietojumu halogēna kvēlspuldzēs.

Piezīme. Kāpēc karsts metāls spīd? Saskaņā ar kvantu teoriju, ja elektronam jebkādā veidā tiek nodota pietiekama enerģija, tad tas nonāks augstākajā enerģijas līmenis, atgriezīsies sākotnējā pamatstāvoklī pēc 10–13 sekundēm, izstarojot fotonu. Šis fakts nosaka ne tikai karsta metāla mirdzumu, bet arī ugunspuķu "auksto" fluorescenci, kurā ATP šķelšanās enerģijas dēļ tiek uzbudināti elektroni, kā arī to luminoforu mirdzumu, kas bijuši saulē, izstarojot. zaļā gaisma Tumsā.

Tehniskā informācija

Kvēlspuldžu gaismas efektivitāte ir salīdzinoši zema. Tas ir zemākais starp mūsdienu elektriskajām lampām un atrodas diapazonā no 4 līdz 15 lm / W. Kvēldiega augstais spilgtums apvienojumā ar tā miniatūro izmēru ļauj izmantot kvēlspuldzes optiskajās sistēmās un prožektoros. Kvēlspuldzēm ir plašs nominālo spriegumu un jaudas diapazons. Šāda veida lampa var darboties plašā apkārtējās vides temperatūras diapazonā, ko ierobežo tikai tās ražošanā izmantoto materiālu siltumnoturība (-100...+300°C). Kvēlspuldžu gaismas plūsma tiek regulēta, mainot darba spriegumu, ko var panākt ar jebkuras konstrukcijas dimmeru (dimmeru).

Trūkums ir augstā darba temperatūra un darbības laikā radītais siltuma daudzums. Kvēlspuldzes ir jutīgas pret ūdens iekļūšanu, jo kāda stikla spuldzes daļa saplīsīs, pēkšņai stikla spuldzes daļai atdziestot, un ir potenciāli ugunsbīstamas augstās darba temperatūras dēļ.

Mūsdienās pasaulē pastāvīgi samazinās kvēlspuldžu īpatsvars kopējā apgaismes ķermeņu apjomā. Attīstīto valstu apgaismojuma tirgus profesionālajā sektorā šī daļa jau šobrīd nepārsniedz 10%, to aizvieto ekonomiskākas halogēna un LED apgaismes ierīces.

Šī tēma ir diezgan plaša, tāpēc es gribu uzreiz atzīmēt, ka šajā rakstā mēs aplūkosim tikai ikdienas dzīvē izmantoto lampu ugunsbīstamību.

Elektrisko lampu ligzdas aizdegšanās risks

Darbības laikā izstrādājuma lampu turētāji var izraisīt ugunsgrēku no īssavienojuma lampas turētājā, no pārslodzes strāvām, no lielas kontakta pretestība saskares daļās.

No īssavienojumiem lampu ligzdās var būt īssavienojums starp fāzi un nulli. Šajā gadījumā ugunsgrēka cēlonis ir pavadošais īssavienojums, kā arī kontakta daļu pārkaršana īssavienojuma strāvu termiskās ietekmes dēļ.

Virsstrāvas kārtridži ir iespējami, pieslēdzot spuldzes, kuru jauda pārsniedz šīs kārtridža nominālo. Parasti ugunsgrēki pārslodžu laikā ir saistīti arī ar paaugstinātu sprieguma kritumu kontaktos.

Sprieguma krituma pieaugums kontaktos palielinās, palielinoties kontaktu kontaktu pretestībai un slodzes strāvai. Jo lielāks ir sprieguma kritums kontaktos, jo lielāka ir to sasilšana un lielāka ar kontaktiem pievienotās plastmasas vai vadu aizdegšanās iespējamība.

Atsevišķos gadījumos var aizdegties arī padeves vadu un auklu izolācija vadošo vadu nolietošanās un izolācijas novecošanas rezultātā.

Viss šeit aprakstītais attiecas arī uz citiem elektroinstalācijas produktiem (rozetes, slēdži). Īpaši ugunsbīstami ir elektroinstalācijas izstrādājumi, kuriem ir nekvalitatīva montāža vai noteikti konstrukcijas trūkumi, piemēram, lēto slēdžu momentkontaktu atbrīvošanas mehānismu trūkums u.c.

Bet atpakaļ pie jautājuma par gaismas avotu ugunsbīstamību.

Galvenais jebkuras elektriskās lampas ugunsgrēka cēlonis ir materiālu un konstrukciju aizdegšanās no lampu termiskās iedarbības ierobežotas siltuma noņemšanas apstākļos. Tas var notikt lampas uzstādīšanas dēļ tieši uz degošiem materiāliem un konstrukcijām, lampu pārklāšanu ar degošiem materiāliem, kā arī gaismekļu konstrukcijas defektiem vai nepareizu gaismekļa novietojumu - bez siltuma noņemšanas, ko paredz prasības. saskaņā ar tehnisko dokumentāciju uz lampas.

Kvēlspuldžu ugunsbīstamība

Kvēlspuldzēs elektriskā enerģija tiek pārvērsta gaismas un siltuma enerģijā, un siltumenerģija veido lielu daļu no kopējās enerģijas, un tāpēc kvēlspuldžu spuldzes uzsilst ļoti pienācīgi un tām ir ievērojama termiskā ietekme uz apkārtējiem priekšmetiem un materiāliem. lampa.

Sildīšana lampas degšanas laikā tiek sadalīta pa tās virsmu nevienmērīgi. Tātad ar gāzi pildītai lampai ar jaudu 200 W kolbas sienas temperatūra visā tās augstumā ar vertikālu balstiekārtu mērījumu laikā bija: uz pamatnes - 82 ° C, kolbas augstuma vidū. kolba - 165 ° C, kolbas apakšējā daļā - 85 ° C.

Gaisa spraugas klātbūtne starp lampu un jebkuru priekšmetu ievērojami samazina tā sildīšanu. Ja spuldzes temperatūra tās galā ir vienāda ar 80 ° C kvēlspuldzei ar jaudu 100 W, tad temperatūra 2 cm attālumā no spuldzes gala jau bija 35 ° C attālumā. 10 cm - 22 ° C un 20 cm - 20 ° C attālumā NO.

Ja kvēlspuldzes spuldze saskaras ar ķermeņiem ar zemu siltumvadītspēju (audums, papīrs, koks utt.), Siltuma izkliedes pasliktināšanās rezultātā kontakta zonā iespējama spēcīga pārkaršana. Tā, piemēram, man ir 100 vatu kvēlspuldze, kas ietīta kokvilnas audumā, pēc 1 minūtes pēc ieslēgšanas horizontālā stāvoklī tā uzkarsa līdz 79 ° C, pēc divām minūtēm - līdz 103 ° C un pēc tam 5 minūtes - līdz 340 ° C, pēc tam tas sāka gruzdēt (un tas var izraisīt ugunsgrēku).

Temperatūras mērījumi tika veikti, izmantojot termopāri.

Došu vēl dažus skaitļus, kas iegūti mērījumu rezultātā. Varbūt kādam tās noderēs.

Tātad temperatūra uz 40 W kvēlspuldzes spuldzes (viena no visizplatītākajām lampu jaudām mājas lampās) ir 113 grādi 10 minūtes pēc lampas ieslēgšanas, pēc 30 minūtēm. - 147 par C.

75 W lampa pēc 15 minūtēm uzkarsēja līdz 250 grādiem. Tiesa, turpmāk temperatūra uz spuldzes spuldzes stabilizējas un praktiski nemainās (pēc 30 minūtēm bija aptuveni tie paši 250 grādi).

25W kvēlspuldze uzsilst līdz 100 grādiem.

Vissmagākā temperatūra tika reģistrēta 275 W fotolampas spuldzei. 2 minūšu laikā pēc ieslēgšanas temperatūra sasniedza 485 grādus, bet pēc 12 minūtēm - 550 grādus.

Lietojot halogēnās spuldzes (pēc darbības principa tās ir kvēlspuldžu tuvi radinieki), arī to ugunsbīstamības jautājums ir ja ne vēl akūtāks.

Īpaši svarīgi ir ņemt vērā spēju radīt siltumu lieli izmēri halogēna lampas, ja nepieciešams, izmantojiet tās koka virsmas kas, starp citu, notiek diezgan bieži. Šajā gadījumā ieteicams izmantot zemsprieguma halogēna lampas (12 V) ar mazu jaudu. Tātad jau ar 20 W halogēna spuldzi no priedes izgatavotās konstrukcijas sāk žūt, un materiāli no skaidu plātnes izdala formaldehīdu. Spuldzes ar jaudu, kas lielāka par 20 W, ir vēl karstākas, kas ir pilns ar spontānu aizdegšanos.

Īpaša uzmanība jāpievērš, izvēloties halogēnu lampu gaismekļu dizainu. Mūsdienu augstas kvalitātes lampas pašas par sevi diezgan labi izolē materiālus, kas apņem lampu, no karstuma. Galvenais, ka lampa varēja brīvi zaudēt šo siltumu un lampas dizains kopumā nebija termoss siltumam.

Ja pieskaramies vispārpieņemtajam viedoklim, ka halogēnās spuldzes ar īpašiem reflektoriem (piemēram, tā sauktās dihroiskās lampas) praktiski neizdala siltumu, tas ir skaidrs malds. Dihroiskais atstarotājs darbojas kā redzamās gaismas spogulis, bet bloķē lielāko daļu infrasarkanā (termiskā) starojuma. Viss siltums tiek atgriezts atpakaļ lampā. Tāpēc dihromiskās spuldzes mazāk silda apgaismoto objektu (aukstais gaismas stars), bet tajā pašā laikā daudz vairāk silda pašu lampu nekā parastās halogēna spuldzes un kvēlspuldzes.

ugunsbīstamība dienasgaismas spuldzes

Kas attiecas uz mūsdienu dienasgaismas spuldzēm (piemēram, T5 un T2) un visām dienasgaismas spuldzēm ar elektronisko vadības ierīci, man vēl nav informācijas par to lielo termisko efektu. Apsveriet iespējamie iemesli augstas temperatūras parādīšanās dienasgaismas spuldzēs ar standarta elektromagnētisko vadības ierīci. Neskatoties uz to, ka Eiropā šādi balasti ir gandrīz pilnībā aizliegti, mūsu valstī tie joprojām ir ļoti, ļoti izplatīti, un paies diezgan ilgs laiks, līdz tos pilnībā nomainīs elektroniskie balasti.

No skatu punkta fiziskais process Luminiscences spuldzes pārvērš vairāk elektroenerģijas redzamā gaismā nekā kvēlspuldzes. Tomēr noteiktos apstākļos, kas saistīti ar dienasgaismas spuldžu balastu darbības traucējumiem (startera “pielipšana” utt.), Ir iespējama to spēcīga sildīšana (dažos gadījumos lampu uzkarsēšana ir iespējama līdz 190 - 200 grādiem, un - līdz 120).

Šādas temperatūras uz lampām ir elektrodu kušanas rezultāts. Turklāt, ja elektrodi virzās tuvāk lampas stiklam, sildīšana var būt vēl lielāka (elektrodu kušanas temperatūra atkarībā no to materiāla ir 1450 - 3300 ° C). Kas attiecas uz iespējamo temperatūru pie droseļvārsta (100 - 120 ° C), tā ir arī bīstama, jo pildījuma masas mīkstināšanas temperatūra saskaņā ar standartiem ir 105 ° C.

noteikti ugunsbīstamība attēlo starterus: tajos ir viegli uzliesmojoši materiāli (papīra kondensators, kartona blīves utt.).

Tie prasa, lai gaismekļu nesošo virsmu maksimālā pārkaršana nepārsniegtu 50 grādus.

Kopumā šodien skartā tēma ir ļoti interesanta un diezgan plaša, tāpēc pie tās noteikti vēl atgriezīsimies arī turpmāk.

Mūsdienu apgaismojuma tirgu šodien pārstāv ne tikai dažādas lampas, bet arī gaismas avoti. Viena no vecākajām mūsu laika spuldzēm ir kvēlspuldzes (LN).

Pat ņemot vērā to, ka mūsdienās ir daudz modernāki gaismas avoti, cilvēki joprojām plaši izmanto kvēlspuldzes dažādu telpu apgaismošanai. Šeit mēs apsvērsim tik svarīgu šo lampu parametru kā apkures temperatūra darbības laikā, kā arī krāsu temperatūra.

Gaismas avota īpašības

Kvēlspuldzes ir pirmais elektriskās gaismas avots, ko izgudroja cilvēks. Šim produktam var būt dažāda jauda(no 5 līdz 200 W). Bet visbiežāk izmantotie modeļi ir 60 vati.

Piezīme! Lielākais kvēlspuldžu trūkums ir lielais enerģijas patēriņš. Sakarā ar to LN skaits, kas tiek aktīvi izmantots kā gaismas avots, katru gadu samazinās.

Pirms turpināt apsvērt tādus parametrus kā apkures temperatūra un krāsu temperatūra, ir jāsaprot šādu lampu konstrukcijas iezīmes, kā arī to darbības princips.
Kvēlspuldzes sava darba gaitā pārvērš elektrisko enerģiju, kas iet cauri volframa pavedienam (spirāli), gaismā un siltumā.
Līdz šim starojums, savā veidā fiziskā īpašība, ir sadalīts divos veidos:

Kvēlspuldžu ierīce

• termiski;
• luminiscējošs.

Siltums, kas raksturīgs kvēlspuldzēm, attiecas uz gaismas starojumu. Kvēlspuldžu kvēlspuldžu mirdzums ir balstīts uz termisko starojumu.
Kvēlspuldzes sastāv no:

• stikla kolba;
• ugunsizturīgs volframa pavediens (spirāles daļa). Svarīgs elements visa lampa, jo, ja kvēldiegs ir bojāts, spuldze pārstāj degt;
• cokols.

Šādu spuldžu darbības laikā kvēldiega t0 palielinās, pateicoties caurlaidībai caur to elektriskā enerģija strāvas veidā. Lai izvairītos no ātras vītnes izdegšanas spirālē, no kolbas tiek izsūknēts gaiss.
Piezīme! Uzlabotākos kvēlspuldžu modeļos, kas ir halogēna spuldzes, vakuuma vietā spuldzē tiek iesūknēta inerta gāze.
Volframa kvēldiegs ir uzstādīts spirālē, kas ir fiksēts uz elektrodiem. Spirālē pavediens atrodas vidū. Elektrodi, kuriem attiecīgi ir uzstādīta spirāle un volframa kvēldiegs, ir pielodēti pie dažādiem elementiem: viens pie pamatnes metāla uzmavas, bet otrs pie metāla kontaktplāksnes.
Šādas spuldzes konstrukcijas rezultātā strāva, kas iet caur spirāli, izraisa kvēldiega sildīšanu (t0 palielināšanos spuldzes iekšpusē), pārvarot tā pretestību.

Spuldzes princips

Darba kvēlspuldze

LN sildīšana darbības laikā notiek gaismas avota konstrukcijas īpašību dēļ. Tieši spēcīgās sildīšanas dēļ ekspluatācijas laikā lampu darbības laiks ir ievērojami samazināts, kas padara tās mūsdienās ne tik izdevīgas. Šajā gadījumā kvēldiega sildīšanas dēļ palielinās pašas spuldzes t0.

LN darbības princips ir balstīts uz elektriskās enerģijas, kas iet caur spirāles pavedieniem, pārvēršanu gaismas starojumā. Šajā gadījumā uzkarsētā vītnes temperatūra var sasniegt 2600-3000 °C.

Piezīme! Kušanas temperatūra volframam, no kura tiek izgatavoti spirālveida pavedieni, ir 3200-3400 °C. Kā redzat, parasti vītnes sildīšanas temperatūra nevar izraisīt kušanas procesa sākumu.

Lampu ar šādu struktūru spektrs ievērojami atšķiras no dienasgaismas spektra. Šādai lampai izstarotās gaismas spektru raksturos sarkano un dzelteno staru pārsvars.
Jāatzīmē, ka kolbas ir vairāk mūsdienīgi modeļi LN (halogēni) nav evakuēti, un to sastāvā arī nav spirālveida pavedienu. Tā vietā kolbā tiek iesūknētas inertas gāzes (argons, slāpeklis, kriptons, ksenons un argons). Šādi strukturāli uzlabojumi ir noveduši pie tā, ka kolbas sildīšanas temperatūra darbības laikā ir nedaudz pazeminājusies.

Gaismas avota priekšrocības un trūkumi

Neskatoties uz to, ka šodien gaismas avotu tirgus ir pārpildīts ar plašu modeļu klāstu, kvēlspuldzes joprojām ir diezgan izplatītas. Šeit jūs varat atrast produktus dažādiem vatu daudzumiem (no 5 līdz 200 vatiem un vairāk). Populārākās spuldzes ir no 20 līdz 60 vatiem, kā arī 100 vatiem.

Izvēles diapazons

LN joprojām tiek plaši izmantoti, jo tiem ir savas priekšrocības:

• ieslēdzot, gaisma aizdegas gandrīz uzreiz;
• mazi izmēri;
• lēts;
• modeļi, kuru kolbā ir tikai vakuums, ir videi draudzīgi izstrādājumi.

Tieši šīs priekšrocības noveda pie tā, ka LN joprojām ir diezgan pieprasīti mūsdienu pasaule. Mūsdienās mājās un darbā varat viegli satikt šī apgaismojuma izstrādājuma pārstāvjus ar jaudu 60 W un vairāk.
Piezīme! Liela daļa LN lietojuma attiecas uz rūpniecību. Šeit bieži tiek izmantoti jaudīgi modeļi (200 W).
Bet kvēlspuldzēm ir arī diezgan iespaidīgs trūkumu saraksts, kas ietver:

• apžilbinoša gaismas spilgtuma klātbūtne, kas darbības laikā izplūst no lampām. Tā rezultātā ir nepieciešams izmantot īpašus aizsargekrānus;
• darbības laikā tiek uzkarsēts kvēldiegs, kā arī pati kolba. Kolbas spēcīgās uzkarsēšanas dēļ, pat nelielam ūdens daudzumam nokļūstot uz tās virsmas, iespējams sprādziens. Turklāt spuldze tiek apsildīta visām spuldzēm (vismaz 60 W, vismaz zemāka vai lielāka);

Piezīme! Palielinot kolbas sildīšanu, joprojām pastāv zināms ievainojumu risks. Paaugstināta stikla spuldzes temperatūra, pieskaroties ar neaizsargātu ādu, var izraisīt apdegumus. Tāpēc šādas lampas nevajadzētu ievietot tajās lampās, kuras bērns var viegli aizsniegt. Turklāt stikla spuldzes bojājumi var izraisīt iegriezumus vai citus ievainojumus.

Volframa kvēldiega kvēlspuldze

• augsts elektroenerģijas patēriņš;
• atteices gadījumā tos nevar salabot;
• zems kalpošanas laiks. Kvēlspuldzes ātri sabojājas tāpēc, ka brīdī, kad gaisma tiek ieslēgta vai izslēgta, spirālveida vītne var tikt bojāta biežas sildīšanas dēļ.

Kā redzat, LN izmantošana ir ļoti svarīga vairāk mīnusu nekā plusi. Būtiskākie kvēlspuldžu ķepu trūkumi ir sildīšana, ko izraisa temperatūras paaugstināšanās spuldzes iekšpusē, kā arī liels enerģijas patēriņš. Un tas attiecas uz visām opcijām lampām ar jaudu no 5 līdz 60 W un vairāk.

Svarīgi vērtēšanas parametri

Viens no svarīgākajiem LN darbības parametriem ir gaismas faktors. Šim parametram ir redzamā spektra starojuma jaudas un patērētās elektroenerģijas jaudas attiecības forma. Šim produktam tā ir diezgan maza vērtība, kas nepārsniedz 4%. Tas ir, LN raksturo zema gaismas jauda.
Citi svarīgi veiktspējas parametri ir:

• gaismas plūsma;
• krāsa t0 vai spīduma krāsa;
• jauda;
• mūžs.

Apsveriet pirmos divus parametrus, jo iepriekšējā punktā mēs aplūkojām kalpošanas laiku.

Gaismas plūsma

Gaismas plūsma ir fiziskais daudzums, kas nosaka gaismas jaudas daudzumu konkrētā gaismas emisijas plūsmā. Turklāt ir vēl viens svarīgs aspekts piemēram, gaismas atdeve. Tas nosaka lampai izstarotās spuldzes attiecību gaismas plūsma jaudai, ko tā patērē. Gaismas jauda tiek mērīta lm/W.

Piezīme! Gaismas efektivitāte ir gaismas avotu ekonomiskuma un efektivitātes rādītājs.

Kvēlspuldžu gaismas plūsmas un gaismas efektivitātes tabula

Kā redzat, mūsu gaismas avotam iepriekš minētās vērtības ir zemā līmenī, kas norāda uz to zemo efektivitāti.

Spuldzes krāsa

Krāsu temperatūra (t0) arī ir svarīgs rādītājs.
Krāsa t0 ir spuldzes gaismas emisijas intensitātes gaitas raksturlielums un ir optiskajam diapazonam noteiktā viļņa garuma funkcija. Šo parametru mēra kelvinos (K).

Krāsu temperatūra kvēlspuldzei

Jāņem vērā, ka LN krāsu temperatūra ir aptuveni 2700 K līmenī (gaismas avotiem ar jaudu no 5 līdz 60 W un vairāk). Krāsa t0 LN atrodas redzamā spektra sarkanās un termiskās nokrāsas reģionā.
Krāsa t0 pilnībā atbilst volframa kvēldiega sildīšanas pakāpei, kas neļauj LN ātri sabojāt.

Piezīme! Citiem gaismas avotiem (piemēram, LED spuldzēm) krāsu temperatūra nenorāda, cik tie ir silti. Ar LN sildīšanas parametru 2700 K LED sildīs tikai par 80ºС.

Tādējādi, jo lielāka ir LN jauda (no 5 līdz 60 W un lielāka), jo vairāk tiks uzkarsēts volframa kvēldiegs un pati spuldze. Attiecīgi, jo lielāka būs krāsa t0. Zemāk ir tabula, kurā ir salīdzināta efektivitāte un enerģijas patēriņš dažādi veidi spuldzes. Kā kontroles grupa, ar kuru tiek veikts salīdzinājums, šeit tiek ņemti LN ar jaudu no 20 līdz 60 un līdz 200 W.

Jaudas salīdzināšanas tabula dažādi avoti Sveta

Kā redzat, šī parametra kvēlspuldzes enerģijas patēriņa ziņā ir ievērojami zemākas par citiem gaismas avotiem.

Apgaismojuma tehnoloģija un spīduma krāsa

Gaismas inženierijā vissvarīgākais gaismas avota parametrs ir tā krāsa t0. Pateicoties tam, jūs varat noteikt gaismas avotu krāsu toni un krāsu.

Krāsu temperatūras iespējas

Spuldžu krāsu t0 nosaka krāsas tonis, un tā var būt trīs veidu:

• auksts (no 5000 līdz 120000K);
• neitrāls (no 4000 līdz 50000K);
• silts (no 1850 līdz 20000K). To piešķir stearīna svece.

Piezīme! Ņemot vērā LN krāsas temperatūru, jāatceras, ka tā nesakrīt ar produkta faktisko termisko temperatūru, kas ir jūtama, pieskaroties tai ar roku.

LN krāsu temperatūra svārstās no 2200 līdz 30000K. Tāpēc tiem var būt radiācija tuvu ultravioletajam starojumam.

Secinājums

Jebkura veida gaismas avotam krāsu temperatūra ir svarīgs novērtēšanas parametrs. Tajā pašā laikā LN tas kalpo kā produkta sildīšanas pakāpes atspoguļojums tā darbības laikā. Šādas spuldzes raksturo apkures temperatūras paaugstināšanās darbības laikā, kas ir nepārprotams trūkums, kas mūsdienu avoti gaismas, piemēram, LED spuldzes. Tāpēc šodien daudzi dod priekšroku luminiscējošām un LED spuldzes, un kvēlspuldzes pamazām kļūst par pagātni.

Pašlaik 100 W kvēlspuldzei ir šāds dizains:

1. Aizzīmogota bumbierveida stikla kolba. No tā ir daļēji izsūknēts gaiss vai aizstāts ar inertu gāzi. Tas tiek darīts, lai volframa kvēldiegs neizdegtu.
2. Kolbas iekšpusē ir kājiņa, kurai piestiprināti divi elektrodi un vairāki no metāla (molibdēna) izgatavoti turētāji, kas atbalsta volframa pavedienu, neļaujot tam karsēšanas laikā nokarst un saplīst zem sava svara.
3. Bumbierveida kolbas šaurā daļa ir nostiprināta metāla korpuss pamatne ar spirālveida vītni ieskrūvēšanai ligzdā. Vītņotā daļa ir viens kontakts, pie tā pielodēts viens elektrods.
4. Otrais elektrods ir pielodēts pie kontakta pamatnes apakšā. Tam apkārt ir gredzenveida izolācija no vītņotā korpusa.

Atkarībā no konkrētajiem ekspluatācijas apstākļiem dažu konstrukcijas elementu var nebūt (piemēram, cokols vai turētāji), tie var tikt pārveidoti (piemēram, cokols), papildināti ar citām detaļām (papildu kolba). Taču galvenās ir tādas daļas kā kvēldiegs, spuldze un elektrodi.

Elektriskās kvēlspuldzes darbības princips

Elektriskās kvēlspuldzes mirdzums ir saistīts ar volframa kvēldiega sildīšanu, caur kuru iet elektriskā strāva. Izvēle par labu volframam kvēlojošā korpusa ražošanā tika izdarīta tāpēc, ka no daudziem ugunsizturīgiem vadošiem materiāliem tas ir lētākais. Bet dažreiz elektrisko spuldžu kvēldiegs ir izgatavots no citiem metāliem: osmija un rēnija.
Lampas jauda ir atkarīga no izmantotā kvēldiega izmēra. Tas ir, tas ir atkarīgs no stieples garuma un biezuma. Tātad 100 W kvēlspuldzei būs garāks kvēldiegs nekā 60 W kvēlspuldzei.

Dažas volframa lampas konstrukcijas elementu īpašības un mērķis

Katrai elektriskās lampas daļai ir savs mērķis un tā veic savas funkcijas:

1. Kolba. Tas ir izgatavots no stikla, diezgan lēta materiāla, kas atbilst pamatprasībām:
   – augsta caurspīdība ļauj gaismas enerģijai iziet cauri un absorbēt to līdz minimumam, izvairoties no papildu apkures (šim faktoram ir liela nozīme apgaismes ķermeņiem);
   - karstumizturība ļauj izturēt augstu temperatūru, ko izraisa karsta kvēldiega sildīšana (piemēram, 100 W lampā spuldze uzsilst līdz 290 ° C, 60 W - 200 ° C; 200 W - 330 ° C; 25 W - 100 ° C, 40 W - 145 ° C);
   - cietība ļauj izturēt ārējo spiedienu, kad gaiss tiek izsūknēts, un nesabrukt, ieskrūvējot.
2. Kolbas pildījums.Ļoti reta vide ļauj samazināt siltuma pārnesi no karstā kvēldiega uz lampas daļām, bet uzlabo karstā korpusa daļiņu iztvaikošanu. Uzpildīšana ar inertu gāzi (argons, ksenons, slāpeklis, kriptons) novērš spēcīgu volframa iztvaikošanu no spoles, novērš kvēldiega aizdegšanos un samazina siltuma pārnesi. Halogēnu izmantošana ļauj iztvaicētajam volframam ieplūst atpakaļ spirālveida pavedienā.
3. Spirāle. Tas ir izgatavots no volframa, kas var izturēt 3400 ° C, rēnija - 3400 ° C, osmija - 3000 ° C. Dažreiz spirālveida vītnes vietā lampā tiek izmantota lente vai citas formas korpuss. Izmantotajai stieplei ir apaļš šķērsgriezums, lai samazinātu izmēru un enerģijas zudumus siltuma pārnesei, tā ir savīta dubultā vai trīskāršā spirālē.
4. Āķu turētāji ir izgatavoti no molibdēna. Tie nepieļauj lielu spirāles nokarāšanos, kas darbības laikā ir palielinājusies no apkures. To skaits ir atkarīgs no stieples garuma, tas ir, no lampas jaudas. Piemēram, 100 W lampai būs 2 - 3 turētāji. Mazākām kvēlspuldzēm var nebūt turētāju.
5. cokols izgatavots no metāla ar ārējo vītni. Tas veic vairākas funkcijas:
   - savieno vairākas daļas (kolbu, elektrodus un centrālo kontaktu);
   - kalpo stiprināšanai ligzdas kārtridžā, izmantojot vītni;
   - ir viens kontakts.

Atkarībā no mērķa ir vairāki cokolu veidi un formas. apgaismes ierīce. Ir konstrukcijas, kurām nav pamatnes, bet ar tādu pašu kvēlspuldzes darbības principu. Visizplatītākie bāzes veidi ir E27, E14 un E40.

Šeit ir daži izmantoto cokolu veidi dažādi veidi lampas:

Papildus dažādiem cokola veidiem ir Dažādi kolba

Papildus uzskaitītajām konstrukcijas detaļām kvēlspuldzēm var būt dažas papildu elementi: bimetāla slēdži, atstarotāji, ligzdas bez vītnes, dažādi pārklājumi utt.

Kvēlspuldžu izveides un dizaina uzlabošanas vēsture

Kvēlspuldžu ar volframa pavedienu vairāk nekā 100 gadu pastāvēšanas laikā darbības princips un galvenie dizaina elementi gandrīz nav mainījušies.
Viss sākās 1840. gadā, kad tika radīta lampa, kas apgaismojumam izmanto platīna spirāles kvēldiega principu.
1854. gads - pirmā praktiskā lampa. Tika izmantots trauks ar evakuētu gaisu un pārogļotu bambusa pavedienu.
1874. gads - kā apkures korpuss tiek izmantots oglekļa stienis, kas ievietots vakuuma traukā.
1875. gads - lampa ar vairākiem stieņiem, kas viens pēc otra kvēlo iepriekšējās sadegšanas gadījumā.
1876. gads - kaolīna pavedienu izmantošana, kas neprasīja gaisa izvadīšanu no trauka.
1878. gads - oglekļa šķiedras izmantošana retinātā skābekļa atmosfērā. Tas ļāva iegūt spilgtu apgaismojumu.
1880. gads — tika izveidota oglekļa šķiedras lampa ar spīdēšanas laiku līdz 40 stundām.
1890. gads - ugunsizturīgo metālu (magnija oksīda, torija, cirkonija, itrija, metāliskā osmija, tantala) spirālveida pavedienu izmantošana un kolbu piepildīšana ar slāpekli.
1904. gads - lampu izlaišana ar volframa kvēldiegu.
1909. gads - kolbu piepildīšana ar argonu.
Kopš tā laika ir pagājuši vairāk nekā 100 gadi. Darbības princips, detaļu materiāli, kolbas pildījums praktiski nemainījās. Tikai lampu ražošanā izmantoto materiālu kvalitāte ir mainījusies, specifikācijas un nelieli papildinājumi.

Kvēlspuldžu priekšrocības un trūkumi salīdzinājumā ar citiem mākslīgajiem gaismas avotiem

Radīts apgaismojumam. Daudzi no tiem tika izgudroti pēdējo 20-30 gadu laikā, izmantojot augstās tehnoloģijas, taču parastajai kvēlspuldzei joprojām ir vairākas priekšrocības vai parametru kopums, kas ir optimālāki praktiskā lietošanā:

1. Lētums ražošanā.
2. Nejutīgs pret sprieguma kritumiem.
3. Ātra aizdegšanās.
4. Nav mirgošanas. Šis faktors ir ļoti būtisks, lietojot maiņstrāva frekvence 50 Hz.
5. Iespēja regulēt gaismas avota spilgtumu.
6. Pastāvīgs gaismas starojuma spektrs, tuvu dabiskajam.
7. Ēnu asums, kā saules gaismā. Kas arī ir normāli cilvēkiem.
8. Iespēja darboties augstas un zemas temperatūras apstākļos.
9. Iespēja ražot dažādas jaudas lampas (no vairākiem W līdz vairākiem kW) un paredzētas dažādiem spriegumiem (no vairākiem voltiem līdz vairākiem kV).
10. Viegli likvidējams, jo nesatur toksiskas vielas.
11. Iespēja izmantot jebkura veida strāvu ar jebkuru polaritāti.
12. Darbība bez papildu palaišanas ierīcēm.
13. Klusa darbība.
14. Nerada radio traucējumus.

Līdzās tik lielam pozitīvo faktoru sarakstam kvēlspuldzēm ir arī vairāki būtiski trūkumi:

1. Galvenais negatīvais faktors ir ļoti zemā efektivitāte. 100 W lampai tas sasniedz tikai 15%, 60 W ierīcei šis rādītājs ir tikai 5%. Viens no efektivitātes paaugstināšanas veidiem ir kvēldiega temperatūras paaugstināšana, taču tas krasi samazina volframa spoles kalpošanas laiku.
2. Īss kalpošanas laiks.
3. Augsta spuldzes virsmas temperatūra, kas var sasniegt 300°C 100 vatu lampai. Tas rada draudus dzīvo būtņu dzīvībai un veselībai, kā arī ir ugunsbīstamība.
4. Jutība pret triecieniem un vibrācijām.
5. Karstumizturīgu veidgabalu izmantošana un strāvu nesošo vadu izolācija.
6. Liels enerģijas patēriņš (5 līdz 10 reizes pārsniedz nominālo) palaišanas laikā.

Neskatoties uz ievērojamiem trūkumiem, elektriskā kvēlspuldze ir nealternatīva apgaismojuma ierīce. Zemo efektivitāti kompensē zemās ražošanas izmaksas. Tāpēc tuvāko 10 - 20 gadu laikā tas būs ļoti pieprasīts produkts.

Šo metālu sauc par volframu. To 1781. gada beigās atklāja zviedru ķīmiķis Šēle, un visu 19. gadsimtu zinātnieki to aktīvi pētīja. Mūsdienās cilvēce zina pietiekami daudz, lai veiksmīgi izmantotu volframu un tā savienojumus dažādās nozarēs.

Volframam ir mainīga valence, kas saistīta ar īpašu elektronu izvietojumu atomu orbitālēs. Šis metāls parasti ir sudrabaini baltā krāsā, un tam ir raksturīgs spīdums. Tas izskatās pēc platīna.

Volframu var attiecināt uz nepretencioziem metāliem. Neviena sārma to neizšķīdinās. Pat spēcīgas skābes, piemēram, sālsskābe, to neietekmēs. Šī iemesla dēļ galvanizācijā un elektrolīzē izmantotie elektrodi ir izgatavoti no volframa.

Volframa un kvēlspuldzes

Kāpēc kvēlspuldzes kvēldiegs ir izgatavots no volframa? Tas viss ir par tā unikālo fizikālās īpašības. Galvenā loma šeit ir kušanas temperatūrai, kas ir aptuveni 3500 grādi pēc Celsija. Tas ir par lielumu augstāks nekā daudziem metāliem, ko parasti izmanto rūpniecībā. Piemēram, alumīnijs kūst 660 grādos.

Elektrība, izejot cauri kvēldiegam, uzsilda to līdz 3000 grādiem. izceļas liels skaits siltumenerģija, kas tiek bezjēdzīgi iztērēta apkārtējā telpā. No visiem zinātnei zināmajiem metāliem tikai volframs spēj izturēt tik augstu temperatūru un nekust, atšķirībā no tā paša alumīnija. Volframa nepretenciozitāte ļauj spuldzēm kalpot mājās diezgan ilgu laiku. Tomēr pēc kāda laika kvēldiegs saplīst un lampa sabojājas. Kāpēc tā notiek? Lieta ir tāda, ka ļoti augstas temperatūras ietekmē strāvas pārejas laikā (apmēram 3000 grādi) volframs sāk iztvaikot. Plānais lampas kvēldiegs laika gaitā kļūst vēl plānāks, līdz tas plīst.

Lai izkausētu volframa paraugu, izmanto elektronu staru vai argona kausēšanu. Izmantojot šīs metodes, jūs varat viegli uzsildīt metālu līdz 6000 grādiem pēc Celsija.

Volframa iegūšana

Ir diezgan grūti iegūt kvalitatīvu šī metāla paraugu, taču šodien zinātnieki ar šo uzdevumu tiek galā ar spožumu. Ir izstrādātas vairākas unikālas tehnoloģijas, kas dod iespēju audzēt volframa monokristālus, milzīgus volframa tīģeļus (sver līdz 6 kg). Pēdējie tiek plaši izmantoti dārgu sakausējumu iegūšanai.