Glödlampsspiral. Glödlampa: en hel era inom belysning

Trots den aktiva starten av energibesparande glödlampor är glödlampor fortfarande den i särklass vanligaste ljuskällan. Den grundläggande designen av en elektrisk glödlampa har inte förändrats på mer än 100 år och består av en bas, kontaktledare och en glaslampa som skyddar glödtrådens tunna spiral från exponering miljö. Funktionsprincipen för glödlampor är baserad på optisk strålning som erhålls från en ledare som värms upp till en hög temperatur i en inert miljö.

Historia

Först elektrisk källa Sveta - elektrisk ljusbåge tändes 1802 av den ryske vetenskapsmannen V.V. Petrov. Som strömkälla använde han en enorm batteri av 2100 koppar-zink element, uppkallad efter en av skaparna av el Volta, "voltaisk". Petrov använde ett par kolstavar kopplade till olika poler i ett galvaniskt batteri. När stavarnas ändar närmade sig på nära avstånd, bröt en elektrisk urladdning genom luftgapet, medan stavarnas ändar blev glödheta, och en eldbåge uppträdde mellan dem. Det var svårt att använda en sådan lampa - kolstavarna brann snabbt och ojämnt, och bågen gav ut för varmt och starkt ljus.

Alexander Nikolaevich Lodygin lämnade in en ansökan 1872 och fick sedan ett patent (nr 1619, daterad 11 juli 1874) för en enhet - en glödlampa och en metod för billig elektrisk belysning. Han patenterade denna uppfinning först i Ryssland och sedan även i Österrike, Storbritannien, Frankrike, Belgien. I Lodygin-lampan var värmekroppen en tunn stav av retortkol placerad under en glaskåpa. 1875 lyste Lodygins glödlampor upp Florans butik på Bolshaya Morskaya Street i St. Petersburg, som fick äran att bli världens första butik med elektrisk belysning. Den första i Ryssland installation av elektrisk utomhusbelysning med båglampor togs i drift den 10 maj 1880 på Liteiny-bron i St. Petersburg. Lodygins lökar fungerade i ungefär två månader tills kolen brann ut (det fanns fyra sådana kol i Lodygins nya lampa - när ett kol brann ut tog ett annat dess plats).

Den ryska vetenskapsmannen Pavel Nikolaevich Yablochkov arrangerade kolstavarna parallellt och separerade dem med ett lager av lera, som gradvis avdunstade. Yablochkovs "ljus" brann med en vacker rosa och lila. 1877 belyste de en av huvudgatorna i Paris. Och elektrisk belysning började kallas "la lumiere russe" - "Ryskt ljus".

Ändå heter uppfinnaren av den moderna elektriska glödlampan Thomas Edison. Den 1 januari 1880, i Menlo Park (USA), hölls en demonstration av elektrisk belysning för hus och gator, föreslagen av Thomas Edison, som deltog tre tusen personer. Edison gjorde de viktigaste förbättringarna i designen av Lodygins glödlampa: han uppnådde ett betydande avlägsnande av luft från lampan, på grund av vilket glödtråden lyste utan att brinna ut.

Edison designade den välkända gängade basen av moderna lampor, som är uppkallad efter honom. Idag har bara den första bokstaven "E" i dess beteckning överlevt från det fullständiga namnet. Dessutom föreslog Edison ett system för produktion och distribution av el för belysning.

Förbättringen av glödlampan fortsätter till denna dag. Istället för kol började glödtrådar tillverkas av värmebeständiga metaller - först av osmium och tantal och sedan av volfram. För att minska avdunstning och öka styrkan, sedan 1910-talet, lärde de sig att tvinna en metalltråd till enstaka och upprepade gånger upprepade spiraler. För att förhindra att metallångor satte sig på glaset började kolvarna fylla det med kväve eller inerta gaser.

Allt detta gjorde det möjligt att öka glödlampornas ljuseffektivitet från de ursprungliga 4-6 till 10-15 lm/W, och livslängden från 50-100 till det nu bekanta värdet på 1000 timmar. termisk princip att få ljus har funnits i halogenglödlampor.

energinivå

grönt ljus

Teknisk information

Ljuseffektiviteten hos glödlampor är relativt låg. Den är den lägsta bland moderna elektriska lampor och ligger i intervallet från 4 till 15 lm / W. Den höga ljusstyrkan hos glödtråden, i kombination med dess miniatyrstorlek, tillåter användning av glödlampor i optiska system och spotlights. Glödlampor har ett brett utbud av märkspänningar och effekter. Denna typ av lampa kan fungera i ett brett område av omgivande temperaturer, vilket endast begränsas av värmebeständigheten hos materialen som används vid tillverkningen (-100...+300°C). Ljusflödet hos glödlampor regleras genom att ändra driftsspänningen, vilket kan uppnås med en dimmer (dimmer) av vilken design som helst.

Nackdelen är den höga driftstemperaturen och mängden värme som genereras under drift. Glödlampor är känsliga för vatteninträngning, eftersom en del av glödlampan går sönder på grund av att en del av glödlampan plötsligt svalnar, och är potentiellt brandfarliga på grund av den höga driftstemperaturen.

Idag i världen finns en stadig nedåtgående trend i andelen glödlampor av den totala volymen av belysningsarmaturer. I den professionella sektorn av belysningsmarknaden i utvecklade länder överstiger denna andel redan idag inte 10%, och förskjuts av mer ekonomiska halogen- och LED-belysningsanordningar.

Det här ämnet är ganska omfattande, därför vill jag genast notera att vi i den här artikeln kommer att överväga frågan om brandrisken för lampor som uteslutande används i vardagen.

Brandrisk för elektriska lamputtag

Under drift kan lamphållare för produkten orsaka brand på grund av kortslutning inuti lamphållaren, från överbelastningsströmmar, från stora Kontaktmotstånd i kontaktdelar.

Från kortslutning kan en kortslutning mellan fas och noll vara möjlig i lamputtag. I det här fallet är orsaken till branden den medföljande kortslutningen, såväl som överhettning av kontaktdelarna på grund av de termiska effekterna av kortslutningsströmmar.

Överströmspatroner är möjliga när du ansluter glödlampor med en effekt som överstiger den nominella för denna patron. Vanligtvis är bränder vid överbelastning också förknippade med ett ökat spänningsfall i kontakterna.

Tillväxten av spänningsfallet i kontakterna ökar med en ökning av kontaktresistansen för kontakterna och belastningsströmmen. Ju större spänningsfallet i kontakterna är, desto större är deras uppvärmning och desto större är sannolikheten för antändning av plasten eller ledningarna som är anslutna till kontakterna.

I vissa fall är det också möjligt att antända isoleringen av matningsledningar och sladdar, som ett resultat av slitage på de ledande trådarna och åldrande av isoleringen.

Allt som beskrivs här gäller även andra elinstallationsprodukter (uttag, strömbrytare). Speciellt brandfarliga är elektriska installationsprodukter som har dålig monteringskvalitet eller vissa konstruktionsbrister, till exempel bristen på omedelbar kontaktfrigöringsmekanism för billiga strömbrytare, etc.

Men tillbaka till frågan om brandrisk för ljuskällor.

Den främsta orsaken till bränder från alla elektriska lampor är antändning av material och strukturer från lampornas termiska effekter under förhållanden med begränsad värmeavledning. Detta kan hända på grund av installationen av lampan direkt på brännbara material och strukturer, täckning av lamporna med brännbara material, såväl som på grund av konstruktionsfel i armaturerna eller felaktig placering av armaturen - utan värmeavlägsning, enligt kraven i enlighet med teknisk dokumentation på lampan.

Brandrisk för glödlampor

I glödlampor omvandlas elektrisk energi till ljus- och värmeenergi, och termisk energi utgör en stor del av den totala energin, och därför värms glödlampornas glödlampor upp mycket anständigt och har betydande termiska effekter på föremålen och materialen som omger glödlamporna. lampa.

Uppvärmning under lampans förbränning fördelas ojämnt över dess yta. Så, för en gasfylld lampa med en effekt på 200 W, var temperaturen på kolvens vägg längs dess höjd med en vertikal suspension under mätningar: på basen - 82 ° C, i mitten av höjden av kolv - 165 ° C, i den nedre delen av kolven - 85 ° C.

Närvaron av ett luftgap mellan lampan och alla föremål minskar dess uppvärmning avsevärt. Om temperaturen på glödlampan i dess ände är lika med 80 ° C för en glödlampa med en effekt på 100 W, var temperaturen på ett avstånd av 2 cm från glödlampans ände redan 35 ° C, på ett avstånd på 10 cm - 22 ° C, och på ett avstånd av 20 cm - 20 ° C FRÅN.

Om glödlampans glödlampa kommer i kontakt med kroppar med låg värmeledningsförmåga (tyg, papper, trä, etc.), är allvarlig överhettning möjlig i kontaktzonen som ett resultat av en försämring av värmeavledning. Så, till exempel, har jag en 100-watts glödlampa insvept i bomullstyg, efter 1 minut efter att ha slagit på den i horisontellt läge värmdes den upp till 79 ° C, efter två minuter - upp till 103 ° C, och efter 5 minuter - upp till 340 ° C, varefter det började glöda (och detta kan mycket väl orsaka brand).

Temperaturmätningar utfördes med användning av ett termoelement.

Jag kommer att ge några fler siffror som erhållits som ett resultat av mätningar. Kanske någon kommer att ha nytta av dem.

Så temperaturen på glödlampan på en 40 W glödlampa (en av de vanligaste lampeffekterna i hemlampor) är 113 grader 10 minuter efter att lampan har slagits på, efter 30 minuter. - 147 om C.

En 75 W lampa värmdes upp till 250 grader efter 15 minuter. Det är sant att temperaturen på glödlampan stabiliseras i framtiden och praktiskt taget inte förändras (efter 30 minuter var det ungefär samma 250 grader).

En 25W glödlampa värmer upp till 100 grader.

De svåraste temperaturerna registrerades på glödlampan på en 275 W fotolampa. Inom 2 minuter efter påslagning nådde temperaturen 485 grader och efter 12 minuter - 550 grader.

När du använder halogenlampor (enligt funktionsprincipen är de nära släktingar till glödlampor), är frågan om deras brandrisk också, om inte mer akut.

Det är särskilt viktigt att ta hänsyn till förmågan att generera värme in stora storlekar halogenlampor, vid behov, använd dem på träytor vilket för övrigt händer ganska ofta. I det här fallet är det lämpligt att använda lågspänningshalogenlampor (12 V) med låg effekt. Så redan med en 20 W halogenlampa börjar strukturer gjorda av furu torka ut och material från spånskivor avger formaldehyd. Glödlampor med en effekt större än 20 W är ännu hetare, vilket är fyllt med spontan förbränning.

Särskild uppmärksamhet bör ägnas vid val av design av armaturer för halogenlampor. Moderna högkvalitativa lampor isolerar själva materialen som omger lampan från värme ganska bra. Huvudsaken är att lampan fritt kunde förlora denna värme och lampans design var i allmänhet inte en termos för värme.

Om vi berör den allmänt accepterade åsikten att halogenlampor med speciella reflektorer (till exempel de så kallade dikroiska lamporna) praktiskt taget inte avger värme, är detta en tydlig vanföreställning. En dikroisk reflektor fungerar som en spegel för synligt ljus, men blockerar det mesta av den infraröda (termiska) strålningen. All värme återförs till lampan. Därför värmer dikroiska lampor det upplysta föremålet mindre (kall ljusstråle), men samtidigt värmer de själva lampan mycket mer än konventionella halogenlampor och glödlampor.

brandrisk fluorescerande lampor

När det gäller moderna lysrör (till exempel T5 och T2) och alla lysrör med elektroniska driftdon har jag ännu ingen information om deras stora termiska effekter. Överväga möjliga orsaker uppkomsten av höga temperaturer på lysrör med standard elektromagnetisk kontrollutrustning. Trots att sådana förkopplingsdon nästan är helt förbjudna i Europa är de fortfarande väldigt, väldigt vanliga i vårt land, och det kommer att ta ganska lång tid innan de helt ersätts av elektroniska förkopplingsdon.

Ur synvinkel fysisk process Lysrör omvandlar mer elektricitet till synligt ljus än glödlampor. Under vissa förhållanden som är förknippade med funktionsfel i förkopplingsdonen i lysrör ("fastsättning" av startmotorn etc.), är deras starka uppvärmning möjlig (i vissa fall är uppvärmning av lamporna möjlig upp till 190 - 200 grader, och - upp till 120).

Sådana temperaturer på lamporna är resultatet av smältning av elektroderna. Dessutom, om elektroderna rör sig närmare lampans glas, kan uppvärmningen vara ännu mer betydande (smältpunkten för elektroderna, beroende på deras material, är 1450 - 3300 ° C). När det gäller den möjliga temperaturen vid gasreglaget (100 - 120 ° C) är det också farligt, eftersom mjukningstemperaturen för fyllningsmassan enligt standarderna är 105 ° C.

vissa brandrisk representerar förrätter: de innehåller lättantändliga material (papperskondensator, kartongpackningar, etc.).

De kräver att den maximala överhettningen av armaturernas stödytor inte överstiger 50 grader.

I allmänhet är ämnet som berörs idag mycket intressant och ganska omfattande, så vi kommer definitivt att återkomma till det i framtiden.

Den moderna belysningsmarknaden idag representeras inte bara av en mängd olika lampor utan också av ljuskällor. En av vår tids äldsta glödlampor är glödlampor (LN).

Även med hänsyn till det faktum att det idag finns mer avancerade ljuskällor, används glödlampor fortfarande i stor utsträckning av människor för att belysa olika typer av lokaler. Här kommer vi att överväga en så viktig parameter för dessa lampor som uppvärmningstemperaturen under drift, såväl som färgtemperaturen.

Ljuskällans egenskaper

Glödlampor är den allra första källan till elektriskt ljus som uppfanns av människan. Denna produkt kan ha annan kraft(från 5 till 200 W). Men de vanligaste modellerna är 60 watt.

Notera! Den största nackdelen med glödlampor är den höga strömförbrukningen. På grund av detta minskar antalet LN som aktivt används som ljuskälla varje år.

Innan man går vidare till övervägandet av parametrar som uppvärmningstemperatur och färgtemperatur, är det nödvändigt att förstå designegenskaperna hos sådana lampor, såväl som principen för dess funktion.
Glödlampor omvandlar under sitt arbete den elektriska energin som passerar genom volframglödtråden (spiralen) till ljus och värme.
Hittills strålning, på sitt eget sätt fysiska drag, är uppdelad i två typer:

Glödlampsanordning

termisk;
självlysande.

Termisk, som är karakteristisk för glödlampor, hänvisar till ljusstrålning. Det är på termisk strålning som glöden från en glödlampa är baserad.
Glödlampor består av:

glaskolv;
eldfast volframfilament (del av spiralen). Viktigt element hela lampan, eftersom om glödtråden är skadad slutar glödlampan att lysa;
plint.

Under driften av sådana lampor ökar glödtrådens t0 på grund av passagen genom den elektrisk energi i form av ström. För att undvika snabb utbränning av tråden i spiralen pumpas luft ut ur kolven.
Notera! I mer avancerade modeller av glödlampor, som är halogenlampor, pumpas en inert gas in i glödlampan istället för ett vakuum.
Volframfilamentet är installerat i en spiral, som är fixerad på elektroderna. I en spiral är tråden i mitten. Elektroderna på vilka spiralen respektive volframtråden är installerade är lödda till olika element: en till metallhylsan på basen och den andra till metallkontaktplattan.
Som ett resultat av denna design av en glödlampa orsakar strömmen som passerar genom spiralen uppvärmning (en ökning av t0 inuti glödlampan) av glödtråden, eftersom den övervinner dess motstånd.

Principen för glödlampan

Fungerande glödlampa

Uppvärmning av LN under drift sker på grund av ljuskällans designegenskaper. Det är på grund av den starka uppvärmningen under drift som lampornas drifttid minskar avsevärt, vilket gör dem inte så lönsamma idag. I detta fall, på grund av uppvärmningen av glödtråden, uppstår en ökning av t0 för själva glödlampan.

Funktionsprincipen för LN är baserad på omvandlingen av elektrisk energi som passerar genom spiralens filament till ljusstrålning. I detta fall kan temperaturen på den uppvärmda tråden nå 2600-3000 °C.

Notera! Smältpunkten för volfram, som spiralfilamenten är gjorda av, är 3200-3400 °C. Som du kan se kan trådens uppvärmningstemperatur normalt inte leda till början av smältningsprocessen.

Spektrum av lampor med en sådan struktur skiljer sig markant från spektrumet av dagsljus. För en sådan lampa kommer spektrumet av emitterat ljus att kännetecknas av dominansen av röda och gula strålar.
Det bör noteras att kolvarna av mer moderna modeller LN (halogen) är inte evakuerade och innehåller inte heller en spiraltråd i sin sammansättning. Istället pumpas inerta gaser (argon, kväve, krypton, xenon och argon) in i kolven. Sådana strukturella förbättringar har lett till att kolvens uppvärmningstemperatur under drift har minskat något.

Fördelar och nackdelar med en ljuskälla

Trots det faktum att marknaden för ljuskällor idag är full av ett brett utbud av modeller, är glödlampor fortfarande ganska vanliga på den. Här kan du hitta produkter för olika mängder watt (från 5 till 200 watt och uppåt). De mest populära glödlamporna är från 20 till 60 watt, samt 100 watt.

Valutbud

LN fortsätter att användas i stor utsträckning eftersom de har sina egna fördelar:

när den slås på sker tändningen av ljuset nästan omedelbart;
små dimensioner;
låg kostnad;
modeller, inuti kolven där det bara finns vakuum, är miljövänliga produkter.

Det är dessa fördelar som ledde till att LN fortfarande är ganska eftertraktade i modern värld. I hemmet och på jobbet idag kan du enkelt träffa representanter för denna belysningsprodukt på 60 W och över.
Notera! En stor andel av användningen av LN avser industrin. Här används ofta kraftfulla modeller (200 W).
Men glödlampor har också en ganska imponerande lista över nackdelar, som inkluderar:

närvaron av bländande ljusstyrka av ljus som kommer från lamporna under drift. Som ett resultat krävs användning av speciella skyddsskärmar;
under drift värms filamentet, liksom själva kolven. På grund av den starka uppvärmningen av kolven, när även en liten mängd vatten träffar dess yta, är en explosion möjlig. Dessutom är glödlampan uppvärmd för alla glödlampor (minst 60 W, minst lägre eller högre);

Notera! Att öka uppvärmningen av kolven medför fortfarande en viss risk för skador. Den förhöjda temperaturen på glödlampan, när den berörs med oskyddad hud, kan orsaka brännskador. Därför bör sådana lampor inte placeras i de lampor som ett barn lätt kan nå. Dessutom kan skador på glödlampan orsaka skärsår eller andra skador.

Glödande av ett volframtråd

hög elförbrukning;
i händelse av fel kan de inte repareras;
låg livslängd. Glödlampor misslyckas snabbt på grund av att i det ögonblick som ljuset slås på eller av kan spiralgängan skadas på grund av frekvent uppvärmning.

Som du kan se bär användningen av LN mycket fler nackdelarän plus. De viktigaste nackdelarna med glödtassar är uppvärmning på grund av en ökning av temperaturen inuti glödlampan, såväl som hög energiförbrukning. Och detta gäller alla alternativ för lampor med en effekt på 5 till 60 W och över.

Viktiga utvärderingsparametrar

En av de viktigaste parametrarna för LN-drift är ljusfaktorn. Denna parameter har formen av förhållandet mellan strålningseffekten för det synliga spektrumet och effekten av den förbrukade elektriciteten. För denna produkt är detta ett ganska litet värde, som inte överstiger 4%. Det vill säga, LN kännetecknas av låg ljuseffekt.
Andra viktiga prestandaparametrar inkluderar:

ljusflöde;
färg t0 eller glödfärg;
kraft;
livstid.

Tänk på de två första parametrarna, eftersom vi behandlade livslängden i föregående stycke.

Lätt flöde

Ljusflödet är fysisk kvantitet, som bestämmer mängden ljuseffekt i ett visst ljusemissionsflöde. Dessutom finns det en till viktig aspekt som ljuseffekt. Den bestämmer för lampan förhållandet mellan den avgivna glödlampan ljusflöde till den ström den förbrukar. Ljuseffekten mäts i lm/W.

Notera! Ljuseffektivitet är en indikator på ljuskällors ekonomi och effektivitet.

Tabell över ljusflöde och ljuseffektivitet för glödlampor

Som du kan se, för vår ljuskälla, är ovanstående värden på en låg nivå, vilket indikerar deras låga effektivitet.

Färg på glödlampan

Färgtemperatur (t0) är också en viktig indikator.
Färgen t0 är ett kännetecken för förloppet av intensiteten av ljusemissionen från en glödlampa och är en funktion av våglängden som definieras för det optiska området. Denna parameter mäts i kelvin (K).

Färgtemperatur för glödlampa

Det bör noteras att färgtemperaturen för LN är ungefär på nivån 2700 K (för ljuskällor med effekt från 5 till 60 W och över). Färg t0 LN är i den röda och termiska färgtonen i det synliga spektrumet.
Färgen t0 motsvarar till fullo graden av uppvärmning av volframfilamentet, vilket inte gör att LN misslyckas snabbt.

Notera! För andra ljuskällor (till exempel LED-lampor) anger inte färgtemperaturen hur varma de är. Med en LN-värmeparameter på 2700 K kommer lysdioden att värmas upp med endast 80ºС.

Således, ju större effekt LN har (från 5 till 60 W och högre), desto mer kommer uppvärmningen av volframtråden och själva glödlampan att ske. Följaktligen blir färgen t0 större. Nedan finns en tabell som jämför effektivitet och strömförbrukning olika typer glödlampor. Som en kontrollgrupp som det görs en jämförelse med tas här LN med en effekt på 20 till 60 och upp till 200 W.

Effektjämförelsetabell olika källor Sveta

Som du kan se är glödlampor i denna parameter betydligt sämre när det gäller strömförbrukning jämfört med andra ljuskällor.

Ljusteknik och glödfärg

Inom ljusteknik är den viktigaste parametern för en ljuskälla dess färg t0. Tack vare det kan du bestämma färgtonen och färgen på ljuskällor.

Färgtemperaturalternativ

Färgen t0 på glödlampor bestäms av färgtonen och kan vara av tre typer:

kallt (från 5000 till 120000K);
neutral (från 4000 till 50000K);
varm (från 1850 till 20000K). Det ges av ett stearinljus.

Notera! Med tanke på färgtemperaturen på LN bör man komma ihåg att den inte sammanfaller med produktens faktiska termiska temperatur, vilket känns när man berör den med en hand.

För LN varierar färgtemperaturen från 2200 till 30000K. Därför kan de ha strålning nära ultraviolett.

Slutsats

För alla typer av ljuskällor är färgtemperaturen en viktig utvärderingsparameter. Samtidigt fungerar det för LN som en reflektion av graden av uppvärmning av produkten under dess drift. Sådana glödlampor kännetecknas av en ökning av uppvärmningstemperaturen under drift, vilket är en klar nackdel, som samtida källor lampor som LED-lampor. Därför föredrar många idag självlysande och LED-lampor, och glödlampor håller gradvis på att bli ett minne blott.

För närvarande har en 100 W glödlampa följande design:

Förseglad päronformad glaskolv. Luft har delvis pumpats ut ur den eller ersatts med en inert gas. Detta görs för att volframfilamentet inte ska brinna ut.
Inuti kolven finns ett ben, till vilket två elektroder och flera hållare gjorda av metall (molybden) är fästa, som stöder volframfilamentet, vilket förhindrar att det hänger och går sönder under sin egen vikt under uppvärmning.
Den smala delen av den päronformade kolven är fixerad i metallhölje en bas med en spiralgänga för inskruvning i en hylsa. Den gängade delen är en kontakt, en elektrod är lödd till den.
Den andra elektroden är lödd till kontakten på botten av basen. Den har ringformig isolering runt sig från den gängade kroppen.

Beroende på de specifika driftsförhållandena kan vissa strukturella element saknas (till exempel en sockel eller hållare), modifieras (till exempel en sockel), kompletteras med andra detaljer (ytterligare kolv). Men delar som glödtråd, glödlampa och elektroder är huvuddelarna.

Funktionsprincipen för en elektrisk glödlampa

Glödet från en elektrisk glödlampa beror på uppvärmningen av en volframglödtråd genom vilken en elektrisk ström passerar. Valet till förmån för volfram vid tillverkningen av glödkroppen gjordes på grund av att det av många eldfasta ledande material är det billigaste. Men ibland är glödtråden hos elektriska lampor gjord av andra metaller: osmium och rhenium.
Lampans kraft beror på vilken storlek glödtråd som används. Det vill säga, det beror på längden och tjockleken på tråden. Så en 100W glödlampa kommer att ha en längre glödtråd än en 60W glödlampa.

Vissa funktioner och syftet med de strukturella delarna av en volframlampa

Varje del i en elektrisk lampa har sitt eget syfte och utför sina funktioner:

Flaska. Den är gjord av glas, ett ganska billigt material som uppfyller de grundläggande kraven:
– hög transparens tillåter ljusenergi att passera igenom och absorbera den till ett minimum, vilket undviker ytterligare uppvärmning (denna faktor är av största vikt för belysningsarmaturer);
- värmebeständighet gör det möjligt att motstå höga temperaturer på grund av uppvärmning från en varm glödtråd (till exempel i en 100 W lampa värmer glödlampan upp till 290 ° C, 60 W - 200 ° C; 200 W - 330 ° C; 25 W - 100°C, 40 W - 145°C);
- hårdhet gör att du tål yttre tryck när luft pumpas ut, och inte kollapsar när du skruvar in.
Kolvfyllning. Ett mycket förtärt medium gör det möjligt att minimera värmeöverföringen från den varma glödtråden till lampans delar, men förstärker förångningen av den varma kroppens partiklar. Fyllning med en inert gas (argon, xenon, kväve, krypton) eliminerar den starka avdunstning av volfram från spolen, förhindrar glödtråden från att antändas och minimerar värmeöverföringen. Användningen av halogener gör att den förångade volframen kan strömma tillbaka in i det spiralformade filamentet.
Spiral. Den är gjord av volfram, som tål 3400 ° C, rhenium - 3400 ° C, osmium - 3000 ° C. Ibland, istället för en spiraltråd, används ett band eller en kropp av en annan form i lampan. Tråden som används har ett runt tvärsnitt, för att minska storleken och energiförlusten för värmeöverföring tvinnas den till en dubbel eller trippel helix.
Krokhållare är gjorda av molybden. De tillåter inte mycket häng av spiralen som har ökat från uppvärmning under drift. Deras antal beror på längden på tråden, det vill säga på lampans kraft. Till exempel kommer en 100 W lampa att ha 2 - 3 hållare. Mindre glödlampor kanske inte har hållare.
plint gjord av metall med utvändig gänga. Den utför flera funktioner:
- ansluter flera delar (flaska, elektroder och central kontakt);
- tjänar till att fästa i en hylsa patron med hjälp av en tråd;
- är en kontakt.

Det finns flera typer och former av plintar, beroende på syfte. belysningsanordning. Det finns mönster som inte har en bas, men med samma princip för drift av en glödlampa. De vanligaste typerna av bas är E27, E14 och E40.

Här är några typer av socklar som används till olika typer lampor:

Förutom olika typer av sockel finns olika sorter flaska

Utöver de angivna strukturella detaljerna kan glödlampor ha några ytterligare element: bimetallbrytare, reflektorer, socklar utan gänga, olika beläggningar, etc.

Historien om skapandet och förbättringen av designen av en glödlampa

För dess mer än 100 år av existens av en glödlampa med en volframglödtråd, har principen för drift och de viktigaste designelementen knappast förändrats.
Allt började 1840, när en lampa skapades som använder principen om glödlampa av en platinaspiral för belysning.
1854 - den första praktiska lampan. Ett kärl med evakuerad luft och förkolnad bambuttråd användes.
1874 - en kolstav placerad i ett vakuumkärl används som värmekropp.
1875 - en lampa med flera stavar som lyser en efter en i händelse av förbränning av den föregående.
1876 - användning av kaolinfilament, som inte krävde att luft evakuerades från kärlet.
1878 - användningen av kolfiber i en sällsynt syreatmosfär. Detta gjorde det möjligt att få stark belysning.
1880 - En kolfiberlampa skapades med en glödtid på upp till 40 timmar.
1890 - användningen av spiraltrådar av eldfasta metaller (magnesiumoxid, torium, zirkonium, yttrium, metalliskt osmium, tantal) och fyllning av kolvarna med kväve.
1904 - frisläppandet av lampor med en volframglödtråd.
1909 - fyllning av kolvarna med argon.
Mer än 100 år har gått sedan dess. Funktionsprincipen, materialen i delarna, fyllningen av kolven förblev praktiskt taget oförändrad. Endast kvaliteten på materialen som används vid tillverkningen av lampor har genomgått evolution, specifikationer och små tillägg.

För- och nackdelar med glödlampor framför andra artificiella ljuskällor

Skapad för belysning. Många av dem uppfanns under de senaste 20-30 åren med hjälp av högteknologi, men en vanlig glödlampa har fortfarande ett antal fördelar eller en uppsättning egenskaper som är mer optimala i praktisk användning:

Billighet i produktionen.
Okänslig för spänningsfall.
Snabb tändning.
Inget flimmer. Denna faktor är mycket relevant vid användning växelström frekvens 50 Hz.
Möjlighet att justera ljuskällans ljusstyrka.
Konstant spektrum av ljusstrålning, nära naturligt.
Skuggornas skärpa, som i solljus. Vilket också är normalt för människor.
Möjlighet till drift under förhållanden med höga och låga temperaturer.
Möjlighet att producera lampor med olika effekt (från flera W till flera kW) och designade för olika spänningar (från flera volt till flera kV).
Enkel kassering på grund av frånvaron av giftiga ämnen.
Möjlighet att använda vilken typ av ström som helst med valfri polaritet.
Drift utan extra startanordningar.
Tyst drift.
Skapar inte radiostörningar.

Tillsammans med en så stor lista med positiva faktorer har glödlampor också ett antal betydande nackdelar:

Den främsta negativa faktorn är den mycket låga effektiviteten. Den når endast 15 % för en 100 W-lampa, för en 60 W-enhet är denna siffra endast 5 %. Ett av sätten att öka effektiviteten är att öka glödtrådstemperaturen, men detta minskar kraftigt volframspolens livslängd.
Kort livslängd.
Hög glödtemperatur, som kan nå 300°C för en 100-watts lampa. Detta utgör ett hot mot levande varelsers liv och hälsa och är en brandrisk.
Känslighet för stötar och vibrationer.
Användning av värmebeständiga beslag och isolering av strömförande ledningar.
Hög strömförbrukning (5 till 10 gånger nominellt) under uppstart.

Trots förekomsten av betydande nackdelar är en elektrisk glödlampa en icke-alternativ belysningsanordning. Den låga effektiviteten uppvägs av den låga produktionskostnaden. Därför kommer det att vara en mycket efterfrågad produkt under de kommande 10 - 20 åren.

Denna metall kallas volfram. Den upptäcktes i slutet av 1781 av den svenska kemisten Scheele, och under hela 1800-talet utforskade forskare den aktivt. Idag vet mänskligheten tillräckligt för att framgångsrikt använda volfram och dess föreningar i olika industrier.

Volfram har en variabel valens, som är associerad med ett speciellt arrangemang av elektroner i atomära orbitaler. Denna metall är vanligtvis silvervit till färgen och har en karakteristisk lyster. Det ser ut som platina.

Volfram kan hänföras till opretentiösa metaller. Inte ett enda alkali kommer att lösa det. Inte ens starka syror, som saltsyra, påverkar det. Av denna anledning är elektroder som används vid galvanisering och elektrolys gjorda av volfram.

Volfram och glödlampor

Varför är glödtråden i glödlampor gjord av volfram? Allt handlar om dess unika fysikaliska egenskaper. Nyckelrollen här spelas av smältpunkten, som är cirka 3500 grader Celsius. Detta är en storleksordning högre än många metaller som vanligtvis används inom industrin. Till exempel smälter aluminium vid 660 grader.

Elektricitet, passerar genom glödtråden, värmer den upp till 3000 grader. står ut Ett stort antal termisk energi, som förbrukas värdelöst i det omgivande utrymmet. Av alla metaller som är kända för vetenskapen är det bara volfram som kan motstå en så hög temperatur och inte smälta, till skillnad från samma aluminium. Volframets anspråkslösa gör att glödlampor kan tjäna i hem under ganska lång tid. Men efter en tid går glödtråden sönder och lampan går sönder. Varför händer det? Saken är att under påverkan av en mycket hög temperatur under passagen av ström (cirka 3000 grader), börjar volfram avdunsta. Lampans tunna glödtråd blir med tiden ännu tunnare tills den går sönder.

För att smälta ett volframprov används elektronstråle eller argonsmältning. Med dessa metoder kan du enkelt värma metallen upp till 6000 grader Celsius.

Skaffa volfram

Det är ganska svårt att få ett högkvalitativt prov av denna metall, men idag klarar forskare denna uppgift med briljans. Flera unika teknologier har utvecklats som gör det möjligt att odla volfram enkristaller, enorma volframdeglar (upp till 6 kg). De senare används ofta för att få dyra legeringar.