Bec incandescent spiralat. Bec cu incandescență: o întreagă eră în iluminat

În ciuda apariției active a becurilor economice, lămpile cu incandescență rămân de departe cea mai comună sursă de lumină. Designul fundamental al unei lămpi electrice cu incandescență nu s-a schimbat de mai mult de 100 de ani și constă dintr-o bază, conductori de contact și un bec de sticlă care protejează elica subțire a filamentului de expunere. mediu inconjurator. Principiul de funcționare al lămpilor incandescente se bazează pe radiația optică obținută de la un conductor încălzit la o temperatură ridicată într-un mediu inert.

Poveste

Primul sursa electrica Sveta - arc electric a fost aprinsă în 1802 de omul de știință rus V.V. Petrov. Ca sursă de curent, a folosit un uriaș baterie din 2100 de elemente cupru-zinc, numite după unul dintre creatorii energiei electrice Volta, „voltaic”. Petrov a folosit o pereche de tije de carbon conectate la diferiți poli ai unei baterii galvanice. Când capetele tijelor s-au apropiat la o distanță apropiată, o descărcare electrică a spart prin golul de aer, în timp ce capetele tijelor au devenit albe încinse și a apărut un arc de foc între ele. A fost dificil să folosești o astfel de lampă - tijele de carbon ardeau rapid și neuniform, iar arcul emana lumină prea fierbinte și strălucitoare.

Alexander Nikolaevich Lodygin în 1872 a depus o cerere și apoi a primit un brevet (nr. 1619, datat 11 iulie 1874) pentru un dispozitiv - o lampă cu incandescență și o metodă de iluminat electric ieftin. A brevetat această invenție mai întâi în Rusia, apoi și în Austria, Marea Britanie, Franța, Belgia. În lampa Lodygin, corpul de încălzire era o tijă subțire de cărbune de retortă plasată sub un capac de sticlă. În 1875, becurile lui Lodygin au iluminat magazinul lui Floran de pe strada Bolshaya Morskaya din Sankt Petersburg, care a fost onorat să devină primul magazin din lume cu iluminat electric. Prima instalare din Rusia a iluminatului electric exterior cu lămpi cu arc a fost pusă în funcțiune pe 10 mai 1880 pe podul Liteiny din Sankt Petersburg. Becurile lui Lodygin au servit aproximativ două luni până când cărbunii s-au ars (au fost patru astfel de cărbuni în noua lampă a lui Lodygin - când un cărbune a ars, altul i-a luat locul).

Omul de știință rus Pavel Nikolaevich Yablochkov a aranjat barele de cărbune în paralel, separându-le cu un strat de lut, care s-a evaporat treptat. „Lumânările” lui Yablochkov au ars cu un roz frumos și Violet. În 1877 au iluminat una dintre străzile principale din Paris. Iar iluminatul electric a început să se numească „la lumiere russe” - „lumina rusă”.

Cu toate acestea, inventatorul becului electric modern se numește Thomas Edison. La 1 ianuarie 1880, în Menlo Park (SUA), a avut loc o demonstrație de iluminat electric pentru case și străzi, propusă de Thomas Edison, la care au participat trei mii de oameni. Edison a adus cele mai importante îmbunătățiri în designul lămpii cu incandescență a lui Lodygin: a realizat o îndepărtare semnificativă a aerului din lampă, datorită căreia filamentul incandescent a strălucit fără să se ardă.

Edison a proiectat binecunoscuta bază filetată a lămpilor moderne, care poartă numele lui. Astăzi, doar prima literă „E” din denumirea sa a supraviețuit din numele complet. În plus, Edison a propus un sistem de producere și distribuție a energiei electrice pentru iluminat.

Îmbunătățirea lămpii cu incandescență continuă și astăzi. În loc de cărbune, filamentele au început să fie făcute din metale rezistente la căldură - mai întâi din osmiu și tantal, iar apoi din wolfram. Pentru a reduce evaporarea și a crește rezistența, încă din anii 1910, ei au învățat să răsucească un fir de metal în spirale simple și repetate în mod repetat. Pentru a preveni depunerea vaporilor de metal pe sticlă, baloanele au început să-l umple cu azot sau gaze inerte.

Toate acestea au făcut posibilă creșterea eficienței luminoase a lămpilor cu incandescență de la 4-6 la 10-15 lm / W inițial, iar durata de viață de la 50-100 la valoarea acum familiară de 1000 de ore. principiul termic obţinerea luminii şi-a găsit aplicaţie în lămpile cu incandescenţă cu halogen.

Notă. De ce strălucește metalul fierbinte? Conform teoriei cuantice, dacă unui electron i se transmite suficientă energie în vreun fel, atunci acesta va merge la un nivel superior. nivel de energie, a va reveni la starea sa fundamentală inițială în 10–13 s, emițând un foton. Acest fapt provoacă nu numai strălucirea unui metal fierbinte, ci și fluorescența „rece” a licuricilor, în care electronii sunt excitați din cauza energiei divizării ATP, precum și strălucirea fosforilor care au fost în soare, emitând lumina verde In intuneric.

Informații tehnice

Eficiența luminoasă a lămpilor cu incandescență este relativ scăzută. Este cea mai scăzută dintre lămpile electrice moderne și se află în intervalul de la 4 la 15 lm/W. Luminozitatea ridicată a filamentului, combinată cu dimensiunea sa în miniatură, permite utilizarea lămpilor cu incandescență în sisteme optice și spoturi. Lămpile cu incandescență au o gamă largă de tensiuni și puteri nominale. Acest tip de lampă poate funcționa într-o gamă largă de temperaturi ambientale, care este limitată doar de rezistența la căldură a materialelor utilizate la fabricarea sa (-100...+300°C). Fluxul luminos al lămpilor cu incandescență este reglat prin modificarea tensiunii de funcționare, care poate fi realizată cu un dimmer (dimmer) de orice design.

Dezavantajul este temperatura ridicată de funcționare și cantitatea de căldură generată în timpul funcționării. Lămpile incandescente sunt sensibile la pătrunderea apei, deoarece o parte a becului de sticlă se va sparge din cauza răcirii bruște a unei părți a becului de sticlă și sunt potențial periculoase de incendiu din cauza temperaturii ridicate de funcționare.

Astăzi, în lume, există o tendință de scădere constantă a ponderii lămpilor cu incandescență în volumul total al corpurilor de iluminat. În sectorul profesional al pieței de iluminat din țările dezvoltate, această pondere deja astăzi nu depășește 10%, fiind înlocuită de dispozitive de iluminat cu halogen și LED mai economice.

Acest subiect este destul de extins, prin urmare, vreau să observ imediat că în acest articol vom lua în considerare problema pericolului de incendiu al lămpilor utilizate exclusiv în viața de zi cu zi.

Pericol de incendiu al prizelor de lămpi electrice

În timpul funcționării, suporturile de lampă ale produsului pot provoca un incendiu din cauza unui scurtcircuit în interiorul suportului lămpii, din cauza curenților de suprasarcină, de la Rezistența la contactîn părțile de contact.

Din scurtcircuite, un scurtcircuit între fază și zero poate fi posibil în prizele lămpii. În acest caz, cauza incendiului este scurtcircuitul însoțitor, precum și supraîncălzirea părților de contact din cauza efectelor termice ale curenților de scurtcircuit.

Cartușele de supracurent sunt posibile la conectarea becurilor cu o putere care depășește valoarea nominală pentru acest cartuș. De obicei, incendiile în timpul supraîncărcărilor sunt asociate și cu o cădere crescută de tensiune în contacte.

Creșterea căderii de tensiune în contacte crește odată cu creșterea rezistenței de contact a contactelor și a curentului de sarcină. Cu cât căderea de tensiune a contactelor este mai mare, cu atât încălzirea acestora este mai mare și probabilitatea de aprindere a plasticului sau a firelor conectate la contacte este mai mare.

În unele cazuri, este, de asemenea, posibilă aprinderea izolației firelor și cablurilor de alimentare, ca urmare a uzurii miezurilor conductoare și a îmbătrânirii izolației.

Tot ceea ce este descris aici se aplică și altor produse de instalații electrice (prize, întrerupătoare). În special periculoase de incendiu sunt produsele de instalare electrică care au asamblare de proastă calitate sau anumite defecte de proiectare, de exemplu, lipsa mecanismelor de eliberare instantanee a contactului pentru întrerupătoarele ieftine etc.

Dar să revenim la problema pericolului de incendiu al surselor de lumină.

Cauza principală a incendiilor de la orice lămpi electrice este aprinderea materialelor și structurilor din efectele termice ale lămpilor în condiții de îndepărtare limitată a căldurii. Acest lucru se poate întâmpla din cauza instalării lămpii direct pe materiale și structuri combustibile, acoperirea lămpilor cu materiale combustibile, precum și din cauza defectelor de proiectare ale corpurilor de iluminat sau a poziției incorecte a corpului de iluminat - fără îndepărtarea căldurii, prevăzută de cerințe. in conformitate cu documentatie tehnica pe lampă.

Pericol de incendiu al lămpilor incandescente

În lămpile cu incandescență, energia electrică este transformată în energie luminoasă și termică, iar energia termică reprezintă o mare parte din energia totală și, prin urmare, becurile lămpilor cu incandescență se încălzesc foarte decent și au efecte termice semnificative asupra obiectelor și materialelor din jur. lampă.

Încălzirea în timpul arderii lămpii este distribuită neuniform pe suprafața acesteia. Deci, pentru o lampă umplută cu gaz cu o putere de 200 W, temperatura peretelui balonului de-a lungul înălțimii sale cu o suspensie verticală în timpul măsurătorilor a fost: pe bază - 82 ° C, la mijlocul înălțimii balon - 165 ° C, în partea inferioară a balonului - 85 ° C.

Prezența unui spațiu de aer între lampă și orice obiect reduce semnificativ încălzirea acesteia. Dacă temperatura becului la capătul său este egală cu 80 ° C pentru o lampă incandescentă cu o putere de 100 W, atunci temperatura la o distanță de 2 cm de capătul becului era deja de 35 ° C, la distanță. de 10 cm - 22 ° C, iar la o distanță de 20 cm - 20 ° C CU.

Dacă becul unei lămpi cu incandescență intră în contact cu corpuri cu conductivitate termică scăzută (țesătură, hârtie, lemn etc.), este posibilă o supraîncălzire severă în zona de contact ca urmare a deteriorării disipării căldurii. Deci, de exemplu, am un bec incandescent de 100 de wați învelit în cârpă de bumbac, după 1 minut după ce l-am pornit în poziție orizontală, s-a încălzit până la 79 ° C, după două minute - până la 103 ° C și după 5 minute - până la 340 ° C, după care a început să mocnească (și acest lucru poate provoca un incendiu).

Măsurătorile de temperatură au fost efectuate cu ajutorul unui termocuplu.

O sa mai dau cateva cifre obtinute in urma masuratorilor. Poate cineva le va găsi utile.

Deci temperatura de pe becul unei lămpi cu incandescență de 40 W (una dintre cele mai comune puteri ale lămpii în lămpile de acasă) este de 113 grade la 10 minute după aprinderea lămpii, după 30 de minute. - 147 despre C.

O lampă de 75 W încălzită până la 250 de grade după 15 minute. Adevărat, în viitor, temperatura becului se stabilizează și practic nu se schimbă (după 30 de minute a fost aproximativ aceeași 250 de grade).

Un bec incandescent de 25 W încălzește până la 100 de grade.

Cele mai severe temperaturi au fost înregistrate pe becul unei lămpi foto de 275 W. În 2 minute de la pornire, temperatura a ajuns la 485 de grade, iar după 12 minute - 550 de grade.

Atunci când se utilizează lămpi cu halogen (conform principiului de funcționare, acestea sunt rude apropiate ale lămpilor cu incandescență), problema pericolului lor de incendiu este de asemenea, dacă nu mai acută.

Este deosebit de important să se țină cont de capacitatea de a genera căldură în interior dimensiuni mari lămpi cu halogen, dacă este necesar, folosiți-le suprafete din lemn care de altfel se întâmplă destul de des. În acest caz, este recomandabil să folosiți lămpi cu halogen de joasă tensiune (12 V) de putere mică. Deci, deja cu un bec cu halogen de 20 W, structurile din pin încep să se usuce, iar materialele din PAL emit formaldehidă. Becurile cu o putere mai mare de 20 W sunt și mai fierbinți, ceea ce este plin de ardere spontană.

O atenție deosebită trebuie acordată atunci când alegeți designul corpurilor de iluminat pentru lămpi cu halogen. Lămpile moderne de înaltă calitate izolează destul de bine materialele din jurul lămpii de căldură. Principalul lucru este că lampa ar putea pierde în mod liber această căldură și designul lămpii, în general, nu a fost un termos pentru căldură.

Dacă atingem opinia general acceptată că lămpile cu halogen cu reflectoare speciale (de exemplu, așa-numitele lămpi dicroice) practic nu emit căldură, aceasta este o iluzie clară. Un reflector dicroic acționează ca o oglindă pentru lumina vizibilă, dar blochează cea mai mare parte a radiației infraroșii (termice). Toată căldura este returnată înapoi la lampă. Prin urmare, lămpile dicroice încălzesc obiectul iluminat mai puțin (fascicul de lumină rece), dar, în același timp, încălzesc lampa în sine mult mai mult decât lămpile cu halogen convenționale și lămpile incandescente.

pericol de foc lampă fluorescentă

În ceea ce privește lămpile fluorescente moderne (de exemplu, T5 și T2) și toate lămpile fluorescente cu dispozitiv de control electronic, nu am încă informații despre efectele lor termice mari. Considera motive posibile apariția temperaturilor ridicate la lămpile fluorescente cu dispozitiv de control electromagnetic standard. În ciuda faptului că astfel de balasturi sunt aproape complet interzise în Europa, ele sunt încă foarte, foarte comune în țara noastră și va trece destul de mult timp până să fie înlocuite complet cu balasturi electronice.

Din punct de vedere proces fizic Lămpile fluorescente transformă mai multă electricitate în lumină vizibilă decât lămpile cu incandescență. Cu toate acestea, în anumite condiții asociate cu defecțiuni ale balastului lămpilor fluorescente („lipirea” demarorului etc.), este posibilă încălzirea puternică a acestora (în unele cazuri, încălzirea lămpilor este posibilă până la 190 - 200 de grade și - până la 120).

Astfel de temperaturi de pe lămpi sunt rezultatul topirii electrozilor. Mai mult, dacă electrozii se apropie de sticla lămpii, încălzirea poate fi și mai semnificativă (punctul de topire al electrozilor, în funcție de materialul lor, este de 1450 - 3300 ° C). În ceea ce privește temperatura posibilă la accelerație (100 - 120 ° C), este și periculoasă, deoarece temperatura de înmuiere a masei de umplere conform standardelor este de 105 ° C.

anumit pericol de foc reprezinta demaroare: contin materiale usor combustibile (condensator de hartie, garnituri din carton etc.).

Acestea cer ca supraîncălzirea maximă a suprafețelor de sprijin ale corpurilor de iluminat să nu depășească 50 de grade.

În general, subiectul atins astăzi este foarte interesant și destul de extins, așa că cu siguranță vom reveni asupra lui în viitor.

Piața modernă de iluminat astăzi este reprezentată nu numai de o varietate de lămpi, ci și de surse de lumină. Unul dintre cele mai vechi becuri ale vremurilor noastre sunt lămpile cu incandescență (LN).

Chiar și ținând cont de faptul că astăzi există surse de lumină mai avansate, lămpile cu incandescență sunt încă utilizate pe scară largă de oameni pentru a ilumina diferite tipuri de spații. Aici vom lua în considerare un parametru atât de important al acestor lămpi precum temperatura de încălzire în timpul funcționării, precum și temperatura culorii.

Caracteristicile sursei de lumină

Lămpile incandescente sunt prima sursă de lumină electrică care a fost inventată de om. Acest produs poate avea putere diferită(de la 5 la 200 W). Dar cele mai utilizate modele sunt de 60 de wați.

Notă! Cel mai mare dezavantaj al lămpilor incandescente este consumul mare de energie. Din acest motiv, numărul de LN care sunt utilizate activ ca sursă de lumină scade în fiecare an.

Înainte de a trece la luarea în considerare a unor parametri precum temperatura de încălzire și temperatura de culoare, este necesar să înțelegeți caracteristicile de proiectare ale unor astfel de lămpi, precum și principiul funcționării acesteia.
Lămpile cu incandescență în timpul activității lor transformă energia electrică care trece prin filamentul de wolfram (spirală) în lumină și căldură.
Până în prezent, radiația, în felul ei caracteristici fizice, este împărțit în două tipuri:

Dispozitiv cu lampă incandescentă

• termic;
• luminescent.

Termica, care este caracteristică lămpilor cu incandescență, se referă la radiația luminoasă. Pe radiația termică se bazează strălucirea unui bec electric cu incandescență.
Lămpile incandescente constau din:

• balon de sticlă;
• filament refractar de tungsten (parte a spiralei). Element importantîntreaga lampă, deoarece dacă filamentul este deteriorat, becul nu mai luminează;
• soclu.

În timpul funcționării unor astfel de lămpi, t0 al filamentului crește datorită trecerii prin acesta energie electrica sub formă de curent. Pentru a evita arderea rapidă a firului în spirală, aerul este pompat din balon.
Notă! În modelele mai avansate de lămpi cu incandescență, care sunt becuri cu halogen, un gaz inert este pompat în bec în loc de vid.
Filamentul de wolfram este instalat într-o spirală, care este fixată pe electrozi. Într-o spirală, firul este în mijloc. Electrozii la care sunt instalate spirala și, respectiv, filamentul de wolfram sunt lipiți pe diferite elemente: unul pe manșonul metalic al bazei și al doilea pe placa de contact metalică.
Ca urmare a acestui design al unui bec, curentul care trece prin spirală determină încălzirea (o creștere a t0 în interiorul becului) filamentului, deoarece acesta își învinge rezistența.

Principiul becului

Lampa incandescenta de lucru

Încălzirea LN în timpul funcționării are loc datorită caracteristicilor de proiectare ale sursei de lumină. Din cauza încălzirii puternice în timpul funcționării, timpul de funcționare al lămpilor este redus semnificativ, ceea ce le face să nu fie atât de profitabile astăzi. În acest caz, din cauza încălzirii filamentului, are loc o creștere a t0 a becului în sine.

Principiul de funcționare al LN se bazează pe conversia energiei electrice care trece prin filamentele spiralei în radiații luminoase. În acest caz, temperatura firului încălzit poate ajunge la 2600-3000 °C.

Notă! Punctul de topire al wolframului, din care sunt realizate filamentele spiralate, este de 3200-3400 °C. După cum puteți vedea, în mod normal, temperatura de încălzire a firului nu poate duce la începutul procesului de topire.

Spectrul lămpilor cu o astfel de structură diferă semnificativ de spectrul luminii naturale. Pentru o astfel de lampă, spectrul luminii emise va fi caracterizat prin predominanța razelor roșii și galbene.
Trebuie remarcat faptul că baloanele de mai mult modele moderne LN (halogen) nu sunt evacuate și, de asemenea, nu conțin fir spiralat în compoziția lor. În schimb, gazele inerte (argon, azot, kripton, xenon și argon) sunt pompate în balon. Astfel de îmbunătățiri structurale au condus la faptul că temperatura de încălzire a balonului în timpul funcționării a scăzut oarecum.

Avantajele și dezavantajele unei surse de lumină

În ciuda faptului că astăzi piața surselor de lumină este plină cu o mare varietate de modele, lămpile cu incandescență sunt încă destul de comune pe ea. Aici puteți găsi produse pentru diferite cantități de wați (de la 5 la 200 de wați și mai sus). Cele mai populare becuri sunt de la 20 la 60 de wați, precum și de 100 de wați.

Gama de alegere

LN-urile continuă să fie utilizate pe scară largă deoarece au propriile lor avantaje:

• când este pornită, aprinderea luminii are loc aproape instantaneu;
• dimensiuni mici;
• cost scăzut;
• modelele, în interiorul balonului cărora există doar vid, sunt produse ecologice.

Aceste avantaje au dus la faptul că LN-urile sunt încă destul de solicitate în lumea modernă. În case și la locul de muncă astăzi puteți întâlni cu ușurință reprezentanții acestui produs de iluminat la 60 W și mai mult.
Notă! Un procent mare din utilizarea LN se referă la industrie. Aici sunt folosite adesea modele puternice (200 W).
Dar lămpile cu incandescență au și o listă destul de impresionantă de dezavantaje, care includ:

• prezența luminozității orbitoare a luminii emanate de lămpi în timpul funcționării. Ca urmare, este necesară utilizarea unor ecrane speciale de protecție;
• în timpul funcționării, filamentul este încălzit, precum și balonul în sine. Datorită încălzirii puternice a balonului, atunci când chiar și o cantitate mică de apă lovește suprafața acestuia, este posibilă o explozie. Mai mult, becul este incalzit pentru toate becurile (cel putin 60 W, cel putin mai mic sau mai mare);

Notă! Creșterea încălzirii balonului prezintă încă un anumit grad de pericol de rănire. Temperatura ridicată a becului de sticlă, atunci când este atins cu pielea neprotejată, poate provoca arsuri. Prin urmare, astfel de lămpi nu trebuie plasate în acele lămpi la care copilul poate ajunge cu ușurință. În plus, deteriorarea becului de sticlă poate cauza tăieturi sau alte răni.

Incandescenta unui filament de wolfram

• consum mare de energie electrică;
• în caz de defecțiune nu pot fi reparate;
• durata de viata redusa. Lămpile cu incandescență eșuează rapid din cauza faptului că în momentul în care lumina este aprinsă sau oprită, filamentul spiralei poate fi deteriorat din cauza încălzirii frecvente.

După cum puteți vedea, utilizarea LN implică mult mai multe contra decât plusuri. Cele mai importante dezavantaje ale labelor incandescente sunt considerate a fi încălzirea din cauza creșterii temperaturii din interiorul becului, precum și a consumului mare de energie. Și acest lucru se aplică tuturor opțiunilor pentru lămpi cu o putere de la 5 la 60 W și mai mult.

Parametri importanți de evaluare

Unul dintre cei mai importanți parametri ai funcționării LN este factorul de lumină. Acest parametru are forma raportului dintre puterea de radiație a spectrului vizibil și puterea energiei electrice consumate. Pentru acest produs, aceasta este o valoare destul de mică, care nu depășește 4%. Adică, LN se caracterizează printr-o ieșire de lumină scăzută.
Alți parametri importanți de performanță includ:

• flux de lumină;
• culoare t0 sau culoare strălucitoare;
• putere;
• durata de viață.

Luați în considerare primii doi parametri, deoarece ne-am ocupat de durata de viață în paragraful anterior.

Flux de lumină

Fluxul luminos este cantitate fizica, care determină cantitatea de putere luminoasă într-un anumit flux de emisie de lumină. În plus, mai este unul aspect important precum puterea de lumină. Determină pentru lampă raportul dintre becul emis flux luminos la puterea pe care o consumă. Ieșirea luminii este măsurată în lm/W.

Notă! Eficacitatea luminoasă este un indicator al economiei și eficienței surselor de lumină.

Tabel cu fluxul luminos și eficiența luminoasă a lămpilor cu incandescență

După cum puteți vedea, pentru sursa noastră de lumină, valorile de mai sus sunt la un nivel scăzut, ceea ce indică eficiența lor scăzută.

Culoarea becului

Temperatura de culoare (t0) este, de asemenea, un indicator important.
Culoarea t0 este o caracteristică a cursului intensității luminii a becului și este o funcție a lungimii de undă definită pentru domeniul optic. Acest parametru este măsurat în kelvins (K).

Temperatura de culoare pentru lampa incandescenta

Trebuie remarcat faptul că temperatura de culoare pentru LN este aproximativ la nivelul de 2700 K (pentru surse de lumină cu putere de la 5 la 60 W și mai sus). Culoarea t0 LN este în regiunea de nuanță roșie și termică a spectrului vizibil.
Culoarea t0 corespunde pe deplin gradului de încălzire al filamentului de wolfram, ceea ce nu permite ca LN-ul să se defecteze rapid.

Notă! Pentru alte surse de lumină (de exemplu, becurile LED), temperatura culorii nu indică cât de calde sunt acestea. Cu un parametru de încălzire LN de 2700 K, LED-ul se va încălzi cu doar 80ºС.

Astfel, cu cât puterea LN-ului este mai mare (de la 5 la 60 W și mai mare), cu atât va avea loc încălzirea filamentului de wolfram și a becului în sine. În consecință, cu atât mai mare va fi culoarea t0. Mai jos este un tabel care compară eficiența și consumul de energie tipuri diferite becuri. Ca grup de control cu ​​care se face o comparație, aici sunt luate LN-uri cu o putere de 20 până la 60 și până la 200 W.

Tabel de comparație a puterii surse diferite Sveta

După cum puteți vedea, lămpile cu incandescență din acest parametru sunt semnificativ inferioare în ceea ce privește consumul de energie față de alte surse de lumină.

Tehnologia de iluminare și culoarea strălucitoare

În ingineria luminii, cel mai important parametru pentru o sursă de lumină este culoarea sa t0. Datorită acesteia, puteți determina tonul de culoare și culoarea surselor de lumină.

Opțiuni de temperatură de culoare

Culoarea t0 a becurilor este determinată de tonul de culoare și poate fi de trei tipuri:

• rece (de la 5000 la 120000K);
• neutru (de la 4000 la 50000K);
• cald (de la 1850 la 20000K). Este dat de o lumânare cu stearina.

Notă! Având în vedere temperatura de culoare a LN, trebuie amintit că aceasta nu coincide cu temperatura termică reală a produsului, care se simte la atingerea acestuia cu mâna.

Pentru LN, temperatura de culoare variază de la 2200 la 30000K. Prin urmare, pot avea radiații apropiate de ultraviolete.

Concluzie

Pentru orice tip de sursă de lumină, temperatura culorii este un parametru important de evaluare. În același timp, pentru LN servește ca o reflectare a gradului de încălzire a produsului în timpul funcționării acestuia. Astfel de becuri se caracterizează printr-o creștere a temperaturii de încălzire în timpul funcționării, ceea ce este un dezavantaj clar, care sursele contemporane lumini precum becurile LED. Prin urmare, astăzi mulți își acordă preferința luminiscentelor și becuri LED, iar lămpile cu incandescență devin treptat un lucru din trecut.

În prezent, o lampă cu incandescență de 100 W are următorul design:

1. Balon de sticlă etanș în formă de pară. Aerul a fost parțial pompat din el sau înlocuit cu un gaz inert. Acest lucru se face astfel încât filamentul de wolfram să nu se ardă.
2. In interiorul balonului se afla un picior, la care sunt atasati doi electrozi si mai multe suporturi din metal (molibden), care sustin filamentul de wolfram, impiedicandu-l sa se lase si sa se rupa sub propria greutate in timpul incalzirii.
3. Partea îngustă a balonului în formă de pară este fixată în carcasa metalica o bază având un filet spiralat pentru înșurubare într-o priză. Partea filetată este un contact, un electrod este lipit de ea.
4. Al doilea electrod este lipit la contactul din partea de jos a bazei. Are izolație inelară în jurul său față de corpul filetat.

În funcție de condițiile specifice de funcționare, unele elemente structurale pot lipsi (de exemplu, un soclu sau suporturi), pot fi modificate (de exemplu, un soclu), completate cu alte detalii (balon suplimentar). Dar părți precum filamentul, becul și electrozii sunt părțile principale.

Principiul de funcționare a unei lămpi electrice cu incandescență

Strălucirea unei lămpi electrice cu incandescență se datorează încălzirii unui filament de wolfram prin care trece un curent electric. Alegerea în favoarea wolframului în fabricarea corpului strălucitor a fost făcută pentru că dintre multe materiale conductoare refractare, acesta este cel mai puțin costisitor. Dar uneori filamentul lămpilor electrice este făcut din alte metale: osmiu și reniu.
Puterea lămpii depinde de dimensiunea filamentului utilizat. Adică depinde de lungimea și grosimea firului. Deci o lampă incandescentă de 100W va avea un filament mai lung decât o lampă incandescentă de 60W.

Câteva caracteristici și scopul elementelor structurale ale unei lămpi de tungsten

Fiecare parte dintr-o lampă electrică are propriul său scop și își îndeplinește funcțiile:

1. balon. Este realizat din sticlă, un material destul de ieftin care îndeplinește cerințele de bază:
   – transparența ridicată permite trecerea energiei luminoase și absorbția acesteia la minimum, evitând încălzirea suplimentară (acest factor este de o importanță capitală pentru corpurile de iluminat);
   - rezistența la căldură face posibilă rezistența la temperaturi ridicate datorită încălzirii de la un filament fierbinte (de exemplu, într-o lampă de 100 W, becul se încălzește până la 290 ° C, 60 W - 200 ° C; 200 W - 330 ° C; 25 W - 100 ° C, 40 W - 145 ° C);
   - duritatea vă permite să rezistați la presiunea externă atunci când aerul este pompat și să nu vă prăbușiți la înșurubare.
2. Umplerea balonului. Un mediu foarte rarefiat face posibilă reducerea la minimum a transferului de căldură de la filamentul fierbinte la părțile lămpii, dar sporește evaporarea particulelor corpului fierbinte. Umplerea cu un gaz inert (argon, xenon, azot, cripton) elimină evaporarea puternică a wolframului din bobină, împiedică aprinderea filamentului și minimizează transferul de căldură. Utilizarea halogenilor permite wolframului evaporat să curgă înapoi în filamentul elicoidal.
3. Spirală. Este fabricat din wolfram, care poate rezista la 3400 ° C, reniu - 3400 ° C, osmiu - 3000 ° C. Uneori, în loc de un fir în spirală, în lampă este folosită o panglică sau un corp de altă formă. Firul folosit are o secțiune transversală rotundă, pentru a reduce dimensiunea și pierderea de energie pentru transferul de căldură, este răsucit într-o spirală dublă sau triplă.
4. Suporturile pentru cârlige sunt fabricate din molibden. Ele nu permit foarte mult lasarea spiralei care a crescut de la încălzire în timpul funcționării. Numărul lor depinde de lungimea firului, adică de puterea lămpii. De exemplu, o lampă de 100 W va avea 2 - 3 suporturi. Este posibil ca lămpile cu incandescență mai mici să nu aibă suporturi.
5. soclu din metal cu filet exterior. Îndeplinește mai multe funcții:
   - conecteaza mai multe piese (balon, electrozi si contact central);
   - servește pentru fixarea într-un cartuș priză cu ajutorul unui filet;
   - este un contact.

Există mai multe tipuri și forme de plinte, în funcție de scop. dispozitiv de iluminat. Există modele care nu au bază, dar cu același principiu de funcționare al unei lămpi cu incandescență. Cele mai comune tipuri de bază sunt E27, E14 și E40.

Iată câteva tipuri de plinte folosite pentru tipuri variate lămpi:

Pe lângă diferitele tipuri de plinte, există tipuri diferite balon

Pe lângă detaliile structurale enumerate, lămpile cu incandescență pot avea unele elemente suplimentare: întrerupătoare bimetalice, reflectoare, socluri fără filet, acoperiri diverse etc.

Istoria creării și îmbunătățirii designului unei lămpi cu incandescență

De-a lungul istoriei de peste 100 de ani a existenței unei lămpi cu incandescență cu filament de wolfram, principiul de funcționare și principalele elemente de design s-au schimbat cu greu.
Totul a început în 1840, când a fost creată o lampă care folosește pentru iluminat principiul incandescenței unei spirale de platină.
1854 - prima lampă practică. S-a folosit un vas cu aer evacuat și fir de bambus carbonizat.
1874 - ca corp de încălzire este folosită o tijă de carbon plasată într-un vas cu vid.
1875 - o lampă cu mai multe tije care luminează una după alta în cazul arderii celei precedente.
1876 ​​- utilizarea filamentului de caolin, care nu necesita evacuarea aerului din vas.
1878 - utilizarea fibrei de carbon într-o atmosferă de oxigen rarefiat. Acest lucru a făcut posibilă obținerea unei lumini puternice.
1880 - A fost creată o lampă din fibră de carbon cu un timp de strălucire de până la 40 de ore.
1890 - utilizarea firelor spiralate din metale refractare (oxid de magneziu, toriu, zirconiu, ytriu, osmiu metalic, tantal) și umplerea baloanelor cu azot.
1904 - lansarea lămpilor cu filament de wolfram.
1909 - umplerea baloanelor cu argon.
De atunci au trecut peste 100 de ani. Principiul de funcționare, materialele pieselor, umplerea balonului au rămas practic neschimbate. Doar calitatea materialelor folosite la producerea lămpilor a suferit evoluție, specificații si mici adaosuri.

Avantajele și dezavantajele lămpilor cu incandescență față de alte surse de lumină artificială

Creat pentru iluminat. Multe dintre ele au fost inventate în ultimii 20-30 de ani folosind tehnologie avansata, dar o lampă incandescentă obișnuită are încă o serie de avantaje sau un set de caracteristici care sunt mai optime în utilizare practică:

1. Ieftin în producție.
2. Insensibil la căderi de tensiune.
3. Aprindere rapidă.
4. Fără pâlpâire. Acest factor este foarte relevant la utilizare curent alternativ frecventa 50 Hz.
5. Posibilitatea de a regla luminozitatea sursei de lumină.
6. Spectru constant de radiație luminoasă, aproape de natural.
7. Claritatea umbrelor, ca în lumina soarelui. Ceea ce este normal și pentru oameni.
8. Posibilitate de funcționare în condiții de temperaturi ridicate și scăzute.
9. Posibilitatea de a produce lămpi de diferite puteri (de la câțiva W la câțiva kW) și proiectate pentru diferite tensiuni (de la câțiva Volți la câțiva kV).
10. Eliminare ușoară datorită absenței substanțelor toxice.
11. Posibilitatea de a folosi orice fel de curent cu orice polaritate.
12. Funcționare fără dispozitive de pornire suplimentare.
13. Funcționare silențioasă.
14. Nu creează interferențe radio.

Pe lângă o listă atât de mare de factori pozitivi, lămpile cu incandescență au și o serie de dezavantaje semnificative:

1. Principalul factor negativ este eficiența foarte scăzută. Se ajunge la doar 15% pentru o lampă de 100 W, pentru un dispozitiv de 60 W această cifră este de doar 5%. Una dintre modalitățile de a crește eficiența este creșterea temperaturii filamentului, dar aceasta reduce drastic durata de viață a bobinei de tungsten.
2. Durată de viață scurtă.
3. Temperatura ridicată la suprafața becului, care poate ajunge la 300°C pentru o lampă de 100 de wați. Aceasta reprezintă o amenințare pentru viața și sănătatea ființelor vii și reprezintă un pericol de incendiu.
4. Sensibilitate la șocuri și vibrații.
5. Utilizarea fitingurilor rezistente la căldură și izolarea firelor care transportă curent.
6. Consum mare de energie (de 5 până la 10 ori nominal) în timpul pornirii.

În ciuda prezenței unor dezavantaje semnificative, o lampă electrică cu incandescență este un dispozitiv de iluminat nealternativ. Eficiența scăzută este compensată de costul scăzut de producție. Prin urmare, în următorii 10 - 20 de ani, va fi un produs foarte solicitat.

Acest metal se numește wolfram. A fost descoperită la sfârșitul anului 1781 de chimistul suedez Scheele și, de-a lungul secolului al XIX-lea, oamenii de știință l-au explorat activ. Astăzi, omenirea știe suficient pentru a utiliza cu succes wolfram și compușii săi în diverse industrii.

Tungstenul are o valență variabilă, care este asociată cu un aranjament special de electroni în orbitalii atomici. Acest metal este de obicei de culoare alb-argintiu și are un luciu caracteristic. Arată ca platină.

Tungstenul poate fi atribuit metalelor nepretențioase. Nici un alcali nu o va dizolva. Nici măcar acizii puternici, cum ar fi acidul clorhidric, nu îl vor afecta. Din acest motiv, electrozii utilizați în galvanizare și electroliză sunt fabricați din wolfram.

Lămpi de tungsten și incandescente

De ce filamentul lămpilor cu incandescență este făcut din wolfram? Totul este despre unicitatea sa proprietăți fizice. Rolul cheie aici este jucat de punctul de topire, care este de aproximativ 3500 de grade Celsius. Acesta este un ordin de mărime mai mare decât multe metale utilizate în mod obișnuit în industrie. De exemplu, aluminiul se topește la 660 de grade.

Electricitate, trecând prin filament, îl încălzește până la 3000 de grade. iese în evidență un numar mare de energie termică, care este cheltuită inutil în spațiul înconjurător. Dintre toate metalele cunoscute de știință, numai wolfram este capabil să reziste la o temperatură atât de ridicată și să nu se topească, spre deosebire de același aluminiu. Nepretenția tungstenului permite becurilor să servească în case pentru o perioadă destul de lungă de timp. Cu toate acestea, după ceva timp, filamentul se rupe și lampa se defectează. De ce se întâmplă asta? Chestia este că sub influența unei temperaturi foarte ridicate în timpul trecerii curentului (aproximativ 3000 de grade), wolfram începe să se evapore. Filamentul subțire al lămpii devine și mai subțire în timp până se rupe.

Pentru a topi o probă de wolfram, se utilizează fascicul de electroni sau topirea argonului. Folosind aceste metode, puteți încălzi cu ușurință metalul până la 6000 de grade Celsius.

Obținerea tungstenului

Este destul de dificil să obțineți o probă de înaltă calitate din acest metal, dar astăzi oamenii de știință fac față acestei sarcini cu strălucire. Au fost dezvoltate mai multe tehnologii unice care fac posibilă creșterea monocristalelor de wolfram, a creuzetelor uriașe de tungsten (cu o greutate de până la 6 kg). Acestea din urmă sunt utilizate pe scară largă pentru a obține aliaje scumpe.