Namjena žarulje sa žarnom niti. Pogledajte šta je "Električna lampa" u drugim rječnicima. Efikasnost žarulje sa žarnom niti

Lampa sa žarnom niti - rasvjetno tijelo, veštački izvor svetlosti. Svjetlost se emituje iz zagrijane metalne zavojnice kada kroz nju teče električna struja.

Princip rada

Žarulja sa žarnom niti koristi efekat zagrijavanja vodiča (filamenta) kada kroz njega teče električna struja. Temperatura volframove niti naglo raste nakon uključivanja struje. Konac emituje elektromagnetno zračenje u skladu sa zakonom daska. Plankova funkcija ima maksimum čiji položaj na skali talasnih dužina zavisi od temperature. Ovaj maksimum se pomera sa povećanjem temperature prema kraćim talasnim dužinama (zakon pomaka Krivica). Da bi se dobilo vidljivo zračenje, potrebno je da temperatura bude reda veličine nekoliko hiljada stepeni, idealno 6000 K (temperatura površine sunce). Što je temperatura niža, to je manji udio vidljive svjetlosti i zračenje je više "crveno".

Nove sijalice kao što su halogene žarulje sa žarnom niti, kompaktne fluorescentne sijalice i diode koje emituju svjetlost imaju duži vijek trajanja i troše manje energije od tradicionalnih sijalica sa žarnom niti, čime se štedite od lakih računa. U naredne dvije godine svaka sijalica koja ne zadovoljava ove standarde biće uklonjena.

Uz ovu promjenu za korištenje efikasnijih sijalica, postoji novi način da ih odaberete kada idete u kupovinu. Godinama su ljudi birali sijalice na osnovu vati, učeći iz iskustva koliko svjetla troši tipična sijalica od 40 ili 60 vati. Ali snaga sijalice samo vam govori koliko energije koristite - ne govori vam koliko sija.

Dio potrošenog električna energijažarulja sa žarnom niti pretvara se u zračenje, a neke nestaju kao rezultat procesa provođenja topline i konvekcije. Samo mali dio zračenja leži u području vidljive svjetlosti, a glavni dio pada na njega infracrveno zračenje. Da bi se povećala efikasnost lampe i dobila maksimalna "bijela" svjetlost, potrebno je povećati temperaturu žarne niti, koja je zauzvrat ograničena svojstvima materijala niti - tačkom topljenja. Idealna temperatura od 6000 K je nedostižna, jer se na toj temperaturi svaki materijal topi, razbija i prestaje da provodi struja. IN moderne lampe koriste se užareni materijali sa maksimalnim tačkama topljenja - volfram (3410°C) i, vrlo retko, osmijum (3045°C).

Moderne sorte žarulja sa žarnom niti

Budući da su nove sijalice dizajnirane da troše manje energije, snaga nije pouzdanija pri mjerenju svjetline sijalice - koristite lumene. Razmak = svjetlina = energija. Na primjer, standardna sijalica sa žarnom niti od 60 W proizvodi 800 lumena.

Ova tabela prikazuje broj lumena koje proizvode tradicionalne žarulje sa žarnom niti. Ako želite kupiti sijalicu koja vam daje svjetlinu koju vam je davala sijalica od 60 vati, sada morate potražiti sijalicu od 800 lumena. Upotreba lumena omogućava vam da uporedite svjetlinu lampi prilikom kupovine. Kada saznate koliku svjetlinu želite, možete uporediti druge faktore kao što je godišnji trošak energije.

Na praktično dostižnim temperaturama od 2300-2900°C, daleko od bijele i ne emituje se dnevna svjetlost. Iz tog razloga, žarulje sa žarnom niti emituju svjetlost koja izgleda više "žuto-crvena" od dnevne svjetlosti. Za karakterizaciju kvaliteta svjetlosti, tzv. Šarena temperatura.

U običnom zraku na takvim temperaturama volfram bi se momentalno pretvorio u oksid. Iz tog razloga, volframova nit je zaštićena staklenom sijalicom napunjenom neutralnim plinom (obično argonom). Prve sijalice su napravljene sa evakuisanim sijalicama. Međutim, u vakuumu na visokim temperaturama, volfram brzo isparava, stanjivajući nit i potamnjujući staklenu sijalicu dok se taloži na njoj. Kasnije su tikvice napunjene hemijski neutralnim gasovima. Vakum tikvice se sada koriste samo za lampe male snage.

Oznaka koja će vam pomoći da obavite kupovinu

Kada želite da kupite sijalicu, razmislite i o tome kako izgleda svetlost koju emituje, tj. boja. Izgled varira od toplog do hladnog. Više toplo svetlo izgleda više žuto kao tradicionalna lampa sa žarnom niti, dok hladno svetlo izgleda plavo.

Za osvjetljenje sijalice pogledajte karticu Podaci o rasvjeti na pakovanju. Na kartici Podaci o rasvjeti naći ćete informacije koje su vam potrebne za upoređivanje različitih tipova sijalica. Svjetlina Procijenjeni godišnji trošak energije Trajanje ili očekivani vijek trajanja lampe.

Izgled rasvjetne lampe.
Ako lampa sadrži živu.

Oznaka na podacima o rasvjeti naći će se na većini lampi za domaćinstvo od godinu dana nadalje.

Dizajn

Žarulja sa žarnom niti sastoji se od postolja, kontaktnih provodnika, filamenta, osigurača i staklene žarulje koja štiti nit od okruženje.

Flask

Staklena sijalica štiti filament od sagorevanja u okolnom vazduhu. Dimenzije tikvice su određene brzinom taloženja filamentnog materijala. Lampe veće snage zahtevaju sijalice veća veličina tako da se taloženi filamentni materijal raspoređuje na velikoj površini i nema jak uticaj na transparentnost.

Broj lumena će biti odštampan na lampi. Električna sijalica, takođe poznata kao sijalica ili sijalica sa žarnom niti, je veštački izvor svetlosti i. radi samo na toploti. Sijalica ili električna sijalica je stakleni globus. električno osvjetljenje, unutar kojeg se nalazi nit koja na sebe postavlja žarulju sa žarnom niti.

Žarulja sa žarnom niti: svjetlo proizvedeno od metala i drugih materijala kada se temperatura podigne na vrlo visoke temperature. Unutar sijalica nalazimo sledeće vrste i sorte: • Žarulje sa žarnom niti: One imaju volframovu nit koja svijetli kada se zagrije. Oni su najčešći i emituju svijetložućkasti oreol.  Štedne sijalice: najčešće su zasnovane na sistemu sličnom fluorescentnim sijalicama. sa hladnom belom svetlošću. Izdržljivije su od konvencionalnih sijalica i njihova potrošnja je znatno manja.  Refleksija žarulje: Imaju srebrnu reflektirajuću kupku koja sprječava da svjetlost napusti područje. sprijeda kako biste izbjegli odsjaj direktnog svjetla.

pufer gas

Boce prvih lampi su evakuisane. Moderne lampe su punjene puferskim gasom (osim sijalica male snage, koje se i dalje prave u vakuumu). Ovo smanjuje brzinu isparavanja materijala filamenta. Toplotni gubici koji nastaju u ovom slučaju zbog toplinske provodljivosti smanjuju se odabirom plina s najtežim mogućim molekulima. Smjese dušika i argona su prihvatljiv kompromis u smislu smanjenja troškova. Skuplje lampe sadrže kripton ili ksenon (atomske težine: dušik: 28,0134 g/mol; argon: 39,948 g/mol; kripton: 83,798 g/mol; ksenon: 131,293 g/mol)

Oni stvaraju meku indirektnu svjetlost pogodnu za. niske lampe ili područja za čitanje. Halogene sijalice: emituju belu svetlost i posebno su pogodne za upotrebu sa dimerima. Zbog njih mala velicina većina lampi koristi nisku potrošnju i visoko osvjetljenje. ugradna, radna ili ambijentalna svjetla. Fluorescentne sijalice: Emituju veoma belu i blistavu svetlost sa malom potrošnjom energije, zbog čega su idealne. za radna područja. Ovo je vrlo hladno svjetlo, pa su neugodni u mjestima za rekreaciju i razonodu.

Načini da se osigura trajnost žarulja sa žarnom niti

Odredite signale kao što su semafori ili farovi. Dovoljno je da je pračovjek otkrio vatru, pa je shvatio da mu ona neće služiti samo da primi toplinu. i kuvao hranu, ali je uspeo da plamen osvetli svoje pećine noću. sunčeva svetlost koristi se samo tokom dana.

Filament

Filament u prvim sijalicama napravljen je od uglja (tačka sublimacije 3559 °C). Moderne sijalice koriste gotovo isključivo osmijum-volframove niti. Žica je često dvostruka spirala kako bi se smanjila konvekcija smanjenjem Langmuirovog sloja.

Lampe se proizvode za različite radne napone. Jačina struje određena je Ohmovim zakonom (I = U / R), a snaga po formuli P = U \ cdot I, ili P = U2 / R. Pri snazi od 60 W i radnom naponu od 230 V, kroz sijalicu treba da teče struja od 0,26 A, odnosno otpor žarne niti treba da bude 882 oma. Jer metala ima malo otpornost, da bi se postigao takav otpor, dugo i tanka žica. Debljina žice u konvencionalnim sijalicama je 40-50 mikrona.

Nedostaci sijalica sa žarnom niti

Uspjeh koji je rezultirao navodi Edisona da stvori druge biljke. U desetom veku a. koji je napravio električne lukove i izazvao da tanka žica od platine svijetli u zraku kada struja prođe kroz nju. Ubrzo su se pridružili i drugi gradovi u zemlji veštačko osvetljenje njihove ulice. a najlakši se sastojao od nekoliko berača. ukrašena velikom zanatom. Nakon toga je napravljena jedna vrsta kante od kamena, namijenjena za korištenje kao svjetiljke. ponekad mirisna. Francuski Foucault - zasnovan na Davyjevim otkrićima.

Jer kada se uključi, nit je na sobnoj temperaturi, njegov otpor je mnogo manji od radnog otpora. Stoga, kada se uključi, teče vrlo velika struja (dva do tri puta veća od radne struje). Kako se filament zagrijava, njegov otpor raste, a struja opada. Za razliku od modernih svjetiljki, rane žarulje sa žarnom niti s ugljičnim nitima, kada su uključene, radile su na suprotnom principu - kada se zagriju, njihov otpor se smanjivao, a sjaj se polako povećavao.

Istovremeno je napravljen napredak u pronalasku i upotrebi mreža ili košulja od specijalne tkanine na bazi azbesta. With razni materijali: keramika. a koji su rađeni sa ornamentima. koji je ostao u Njujorku dva dana. školjke mekušaca korišćene su kao lampe. Svijeće su također poboljšane. Prve eksperimente izveo je britanski hemičar Sir Humphry Davy. U Sjedinjenim Američkim Državama. Guillermo Murdoch je napravio plinsko svjetlo da osvijetli tvornicu. Od tog trenutka počele su da se šire prve gasne lampe. koje su trgovci raširili po cijelom Mediteranu.

U trepćućim sijalicama, bimetalni prekidač je ugrađen u seriju sa žarnom niti. Zbog toga takve žarulje samostalno rade u trepćućem načinu rada.

postolje

Predložen je oblik grla sa navojem konvencionalne žarulje sa žarnom niti Thomas Alva Edison. Dimenzije postolja su standardizovane.

Osigurač

Osigurač (komad tanke žice) nalazi se u dnu žarulje sa žarnom niti, dizajniran da spriječi pojavu električnog luka u trenutku kada lampa pregori. Za kućne lampe sa nazivni napon 220 V takvi osigurači obično imaju 7 A.

Šeme za uključivanje žarulja sa žarnom niti

U zlatu ili alabastru ili reproducirano u zlatu ili alabastru. da bi se postigla bela žarulja sa žarnom niti u gasnim lampama. Thomas Alva Edison instalirao je prvu elektranu u Pearl Streetu. koji je proizvodio svjetlost električnim pražnjenjem između dvije ugljične elektrode. Hašero i lusteri od kovanog gvožđa korišteni su za osvjetljavanje velikih površina. koji je vjerovatno koristio drvo. pojavile su se lampione sa unutrašnjim fitiljima. Pronađeni su tragovi kamina i kuća. Procjenjuje se da neki od njih počinju eksperimentirati s električnim osvjetljenjem.

efikasnost i trajnost

Gotovo sva energija dovedena u lampu pretvara se u zračenje. Gubici zbog provođenja toplote i konvekcije su mali. Za ljudsko oko, međutim, dostupan je samo mali raspon valnih dužina ovog zračenja. Glavni dio zračenja leži u nevidljivom infracrvenom opsegu, a percipira se kao toplina. Koeficijent korisna akcijažarulje sa žarnom niti dostižu svoju maksimalnu vrijednost od 15% na temperaturi od oko 3400 K. Na praktično dostižnim temperaturama od 2700 K, efikasnost je 5%.

U ulju ili masti. onaj koji je izvađen iz životinje. U srednjem vijeku. itd. su poboljšani. prema tadašnjim freskama. u Engleskoj 500 godina prije kršćanske ere. u Egiptu i na Kritu. Svijeća je izumljena u Egiptu. i oblika sličnog Aladinovoj lampi. i uljane lampe. Rashladna površina mora biti povećana. sve dok ga nisu prvi pomerili tranzistori. napon i otpor. Od ovog ventila stvorio je američki fizičar i inženjer Lee de Forest. uzrokuje da se postepeno ispari spajanjem metalne niti koja ga čini.

Kako temperatura raste, efikasnost žarulje sa žarnom niti se povećava, ali se u isto vrijeme njena trajnost značajno smanjuje. Na temperaturi filamenta od 2700 K, životni vek lampe je približno 1000 sati, na 3400 K samo nekoliko sati. Kada se napon poveća za 20%, svjetlina se udvostručuje. U isto vrijeme, vijek trajanja je smanjen za 95%.

Visoka temperatura na kojoj žarna nit svijetli unutar lampe kada su upaljene. Koje ste promjene imali od kada ste ga prvi put kreirali? Završeno je metalni poklopac. a zatim integrisana kola i mikroprocesori. koji se, nemajući izlaza, iznutra sudaraju staklenih zidova lampe. u kojima se nalaze električni priključci. round. Engleski inženjer Sir John Ambrose Fleming. TV ili kompjuter. To je postignuto tehnički naprednom električnom lampom.

Staklene cijevi su punjene posebnim plinom. Operacija. aviona. udobnost i dizajn. Fluorescentna lampa je napravljen naredne godine. Šta je izazvalo ovaj izum? Velika sposobnost zapažanja Thomasa Alve Edisona. na osnovu onoga što je danas poznato kao "Edisonov efekat". mnogo manji i sa manjom potrošnjom energije. postaju sjaj. sila koja se primenjuje prilikom zatezanja sijalice. Za ovaj termoelektrični ili termoelektrični efekat, Edison nije našao objašnjenje ili praktična primjena dok. koji su povezani sa električnom strujom ili sa određenim supstancama. televizije i moderne elektronike. proizvodi crnjenje. prirodno poprima ovaj oblik globus. oblika i veličina. stvorio diodni ventil ili ispravljač. koji je poslužio kao osnova za dalji razvoj radija. kako bi se izbjeglo zagrijavanje filamenta zbog visokih temperatura koje se moraju postići. Postoje i izdužene i tanke.

Smanjenje napona za polovinu (na primjer, kada se poveže u seriju), iako smanjuje efikasnost, produžava vijek trajanja za skoro hiljadu puta. Ovaj efekat se često koristi kada je potrebno osigurati pouzdanost rasvjeta za hitne slučajeve bez posebnih zahtjeva za svjetlinu, na primjer, uključeno sletanja.

Ograničeni vijek trajanja žarulje sa žarnom niti je u manjoj mjeri posljedica isparavanja materijala niti tokom rada, au većoj mjeri nehomogenosti koje nastaju u niti. Neravnomjerno isparavanje filamentnog materijala dovodi do pojave tankih područja sa povećanim električnim otporom, što zauzvrat dovodi do još većeg zagrijavanja i isparavanja materijala na takvim mjestima. Kada jedno od ovih suženja postane toliko tanko da se materijal sa žarnom niti u tom trenutku topi ili potpuno ispari, struja se prekida i lampa prestaje.

Lampa se razlikuje u zavisnosti od snage lampe. na primjer, u slučaju dioda koje emituju svjetlost. Koja svojstva imaju? U isto vrijeme izlazi infracrvena elektromagnetna energija. obične sijalice treba da budu u zatvorenom prostoru. Tip vlakna koji se obično koristi je volfram. čak. Sijalica proizvodi svjetlost zagrijavanjem Joule efekta ove metalne niti. zbog struje koja teče kroz filament. kao što je vlažnost. Kakav je odnos između stranaka? Najčešći su  Boja svjetlosti: emitirana svjetlost može biti više ili manje bijela. obično se javlja kada se prekidač zatvori električni krug. jer kontakt s vodom može uzrokovati njihovu eksploziju. i tako dalje. neki od njihovih dizajna mogu izdržati teška okruženja i nepovoljne uslove. lampe u boji za poboljšanje toplog okruženja. vode.

Halogene lampe

Dodavanje broma ili joda puferskom gasu produžava životni vek lampe na 2000-4000 sati. Istovremeno, radna temperatura je približno 3000 K. Efikasnost halogenih sijalica dostiže 28 lm / W.

Jod (zajedno sa preostalim kiseonikom) ulazi u hemijsko jedinjenje sa isparenim atomima volframa. Ovaj proces je reverzibilan - na visokim temperaturama, spoj se raspada na svoje sastavne tvari. Atomi volframa se tako oslobađaju ili na samoj spirali ili blizu nje.

Šta je ulazni efekat? kroz prolaz električne struje.  Lokacija izvora svjetlosti: plafonske lampe. i postoje. Na kom principu se zasniva? Šta se dešava ako se koristi na na otvorenom? Na drugoj strani.  Intenzitet: zavisiće od broja izvora svetlosti i očekivane aktivnosti u osvetljenom prostoru. dok ne pobijeli. izbor materijala i oblik svakog elementa i seta?

Sve u svemu, sijalice veoma slično. Šta se dešava ako moram da radim na vlažnim mestima ili sa zapaljivim materijalima? Lampe koriste sve vrste ljudi kojima je potreban sistem rasvjete. budući da je nema sumnje da je vrijednost predmeta od njih zanemarljiva u odnosu na one koje se koriste i koristi koje pruža. koristi se u razne vrste Vozilo ili za različitim uređajima ili aparatima. Ekonomija: Postoje modeli sijalica koji troše manje energije i traju duže od tradicionalnih sijalica.

Dodatak halogena sprečava taloženje volframa na staklu, pod uslovom da je temperatura stakla veća od 250 °C. Zbog odsustva zacrnjenja sijalice, halogene lampe se mogu napraviti u vrlo kompaktnom obliku. Mala zapremina tikvice omogućava, s jedne strane, upotrebu više radni pritisak(što opet dovodi do smanjenja brzine isparavanja niti) i, s druge strane, bez značajnog povećanja cijene, napuniti tikvicu teškim inertnim plinovima, što dovodi do smanjenja gubitaka energije zbog provođenja topline . Sve to produžava vijek trajanja halogenih sijalica i povećava njihovu efikasnost.

Zbog visoke temperature tikvice, svi površinski zagađivači (kao što su otisci prstiju) brzo izgore tokom rada, ostavljajući crnilo. To dovodi do lokalnog povećanja temperature tikvice, što može uzrokovati njeno uništenje. Takođe, zbog visoke temperature, tikvice su napravljene od kvarca.

Novi pravac u razvoju lampi je tzv. IRC halogene sijalice (IRC označava infracrveni premaz). Na sijalice takvih lampi nanosi se poseban premaz koji propušta vidljivu svjetlost, ali odgađa infracrveno (toplinsko) zračenje i odbija ga nazad u spiralu. Zbog toga se smanjuje gubitak topline i, kao rezultat, povećava se efikasnost lampe. Prema OSRAM-u, potrošnja energije je smanjena za 45% i životni vijek je udvostručen (u poređenju sa konvencionalnom halogenom lampom).

Iako IRC halogene sijalice ne postižu efikasnost lampe dnevno svjetlo, njihova prednost je što se mogu koristiti kao direktna zamjena za konvencionalne halogene sijalice.

Specijalne lampe

Projekcione lampe - za dija- i filmske projektore. Imaju povećanu temperaturu niti (i, shodno tome, povećanu svjetlinu i smanjeni vijek trajanja); obično se konac postavlja tako da svijetleća površina formira pravougaonik.

Sijalice sa dvostrukom niti za farove automobila. Jedan navoj za duga svjetla, drugi za kratka svjetla. Osim toga, takve lampe sadrže ekran koji, u režimu kratkih svjetala, odsijeca zrake koje bi mogle zasljepiti nadolazeće vozače.

Istorija izuma

Godine 1854. njemački pronalazač Heinrich Goebel razvio prvu "modernu" sijalicu: ugljenisanu bambusovu nit u evakuiranoj posudi. U narednih 5 godina razvio je ono što mnogi nazivaju prvom praktičnom sijalicom.

11. jula 1874. ruski inženjer Aleksandar Nikolajevič Lodigin dobio patent broj 1619 za lampu sa žarnom niti. Kao filament je koristio karbonsku šipku postavljenu u evakuisanu posudu.

engleski izumitelj Joseph Wilson Swan dobio je britanski patent 1878. za lampu sa karbonskom niti. U njegovim lampama, filament je bio u atmosferi razrijeđenog kisika, što je omogućilo dobivanje vrlo jakog svjetla.

U drugoj polovini 1870-ih, američki pronalazač Thomas Edison drži istraživački rad u kojoj isprobava razne metale kao konac. Na kraju se vraća karbonskim vlaknima i stvara sijalicu sa životnim vijekom od 40 sati. Uprkos tome kratko vrijeme njegove sijalice zamjenjuju do tada korišteno plinsko osvjetljenje.

Lodygin je 1890-ih izumio nekoliko vrsta svjetiljki s metalnim nitima.

Godine 1906. Lodygin je prodao patent za volframovu nit kompaniji General Electric. Zbog visoka cijena Patent za volfram nalazi samo ograničenu primjenu.

Godine 1910 William David Coolidge izume poboljšanu metodu za proizvodnju volframove niti. Nakon toga, volframova nit istiskuje sve ostale vrste filamenata.

Preostali problem s brzim isparavanjem filamenta u vakuumu riješio je američki naučnik. Irving Langmuir, koji radi od 1909. godine u kompaniji General Electric, došao je na ideju da sijalice lampe napune inertnim gasom, što je značajno produžilo život sijalica.

Po definiciji, žarulja sa žarnom niti je električni izvor svjetlo, pri čemu se užareno tijelo, koje je obično vatrostalni provodnik, nalazi unutar sijalice, evakuirano ili napunjeno inertnim plinom, i zagrijano na visoku temperaturu uz pomoć električne struje koja prolazi kroz njega. Kao rezultat, emituje se vidljiva svjetlost. Za filament se koristi legura na bazi volframa.

lampa sa žarnom niti opće namjene(230 V, 60 W, 720 lm, baza E27, ukupna visina cca. 110 mm

Princip rada žarulje sa žarnom niti

Pa, ovdje je sve vrlo jednostavno. Električna struja prolazi kroz tijelo sa žarnom niti i zagrijava ga. Filament emituje elektromagnetno toplotno zračenje, što je u skladu sa Planckovim zakonom. Njegova funkcija ima maksimum ovisno o temperaturi. Ako temperatura raste, onda se maksimum pomiče prema kraćim valnim dužinama. Da bi se dobilo vidljivo zračenje, temperatura mora biti nekoliko hiljada stepeni. Na primjer, na temperaturi od 5770 K (takva temperatura na površini Sunca), svjetlost će odgovarati spektru Sunca. Ako se temperatura smanji, tada će biti manje vidljive svjetlosti, a zračenje će biti crveno.

Ali samo se dio energije pretvara u zračenje, ostatak se troši na provođenje topline i konvekciju. Mali dio zračenja je u vidnom polju, a ostatak je infracrveno zračenje. Da bi se povećala efikasnost sijalice i time dobila "bijela" svjetlost, potrebno je povećati temperaturu niti, ali je njena granica ograničena svojstvima materijala. Na primjer, neće moći izdržati temperaturu od 5771 K, jer bilo koji od poznato čoveku materijali na ovoj temperaturi počinju da se tope, razgrađuju ili jednostavno ne provode struju. Sada su žarulje sa žarnom niti opremljene filamentom koji može izdržati maksimalna temperatura topljenje. To je uglavnom volfram, koji može izdržati 3410 ° C, a rjeđe osmijum sa granicom od 3045 ° C.

Kvaliteta svjetlosti se procjenjuje pomoću temperature boje. Obična sijalica sa žarnom niti ima temperaturu od 2200 - 3000 K i istovremeno zrači žuta, što je daleko od dana.

Ali u zraku volfram ne može izdržati takvu temperaturu. Odmah se pretvara u oksid, tako da morate stvarati posebnim uslovima. Prilikom izrade svjetiljke, zrak se ispumpava iz žarulje, ali u naše vrijeme ovom tehnologijom se izrađuju samo lampe male snage (do 25 W). Bočice efikasnijih lampi sadrže inertni gas (obično azot, argon ili kripton). Zbog visokog pritiska volfram ne isparava tako brzo. Također povećava vijek trajanja i omogućava vam povećanje temperature sjaja, a to povećava efikasnost i omogućava vam da se približite bijelom spektru zračenja. Lampe punjene gasom ne potamne tako brzo od taloženja materijala sa žarnom niti nego vakuumske lampe.

Od čega je napravljena lampa sa žarnom niti? Sad ćemo saznati. Općenito, njihov dizajn ovisi o namjeni, ali glavni elementi su sijalica, tijelo niti i strujni vodovi. Lampe su napravljene za posebne namjene, tako da neke mogu imati neobične držače niti, ili možda nemaju bazu, ili bazu druge veličine, ili dodatnu sijalicu. IN jednostavne lampe možete pronaći osigurač - ovo je veza koja se sastoji od legure feronikla i zavarena u razmak jednog od strujnih vodova. Ova veza se obično nalazi u nozi. Njegova svrha je spriječiti da se sijalica sruši kada se nit pukne. Kada se filament razbije, formira se električni luk koji može rastopiti preostali filament. Rastopljeni metal može oštetiti staklo i uzrokovati požar. A zahvaljujući osiguraču, to se može izbjeći, jer se uništava kada se pojavi luk čija je struja nekoliko puta veća od nazivna struja lampe. Feronikl karika se nalazi u šupljini, gde je pritisak jednak atmosferskom, pa se luk gasi bez problema. Niska efikasnost dovela je do činjenice da su morali biti napušteni.

Dizajn žarulje sa žarnom niti: 1 - sijalica; 2 - šupljina tikvice (vakuumska ili napunjena gasom); 3 - tijelo sjaja; 4, 5 - elektrode (strujni ulazi); 6 - kuke-držači tijela topline; 7 - noga lampe; 8 - vanjska veza strujnog voda, osigurač; 9 - osnovno kućište; 10 - osnovni izolator (staklo); 11 - kontakt dna baze.

Flask

Zahvaljujući boci, tijelo filamenta je zaštićeno od atmosferskih plinova. Da biste odredili veličinu sijalice, morate znati kojom brzinom će se taložiti materijal sa žarnom niti.

Gasni medij

U početku su lampe evakuisane. U naše vrijeme inertni plin je prisutan u lampama (osim lampi sa niske snage). Što više gasa molarna masa, manje topline se gubi zbog toplotne provodljivosti. Najpopularnija mješavina plina uključuje dušik N2 i argon Ar (zbog niske cijene). Može se koristiti i čisti osušeni argon, ksenon Xe ili kripton Kr.

Molarne mase gasova:

N2 - 28,0134 g/mol;
Ar: 39,948 g/mol;
Kr - 83,798 g/mol;
Xe - 131,293 g/mol;

Posebnoj grupi lampi treba pripisati halogen, budući da se halogeni ili njihova jedinjenja unose u njihovu tikvicu. Materijal tela filamenta isparava i kombinuje se sa halogenima. Termička razgradnja takvih spojeva omogućava da se materijal vrati na površinu niti. Zbog toga lampa ima višu temperaturu žarne niti, veću efikasnost, duži vijek trajanja i manju sijalicu. Glavni nedostatak je niska električni otpor u hladnom stanju.

Glow body

Grejno telo može imati različite forme, koje zavise od namjene sijalice. Telo od žice kružnog poprečnog preseka je popularnije, ali mogu biti i filamentna tela (od metalnih traka). Zato reći "filament" neće biti sasvim ispravno.

Prve sijalice koristile su ugalj (temperatura sublimacije 3559 °C). Danas se koristi spirala od volframa ili legure osmijum-volfram. Oblik spirale vam omogućava da smanjite veličinu tijela filamenta. Heliks može biti podvrgnut ponavljanom ili čak tercijarnom heliksu (bi-helix ili tri-helix). Ovo vam omogućava da povećate efikasnost lampi, smanjujući gubitak toplote zbog konvencije.

Električni parametri

Zato što su lampe razne namene, a njihov radni napon je različit. Jačina struje može se odrediti zakonom Ohm (I=U/R) i snaga prema formuli P=U I, ili P=U²/R. Za postizanje željenog otpora koristi se duga i tanka žica čija je debljina 40 - 50 mikrometara.

Kod isključene sijalice tijelo žarulja ima sobnu temperaturu, stoga, kada se uključi, prolazi vrlo velika struja (negdje 10-14 puta više od radne struje). Struja se smanjuje samo kada se filament zagrije i otpor raste. Na primjer, prije je bilo obrnuto. Lampe s karbonskim nitima, kada su se zagrijale, smanjivale su otpor i polako povećavale sjaj.

Za nezavisno treperenje lampe, bimetalni prekidač je ugrađen u nju u seriji sa žarnom niti.

postolje

Postolje s navojem koje svi poznajemo predložio je Joseph Wilson Swan. Dimenzije postolja su standardizovane. Obično na farmi postoje Edisonovi socles E14 (minion), E27 i E40 (broj znači vanjski prečnik u mm). Postoje postolja bez navoja (u ovom slučaju lampa se drži u patroni trenjem ili parenjem bez navoja, na primjer, bajonetom) - britanski standard i, općenito, lampe bez baze, na primjer, u automobilu.

U SAD-u i Kanadi koriste se i drugi sokovi, jer mrežni napon može biti 110 V, pa su promjenili veličinu sokla (E12 (kandelabra), E17 (srednja), E26 (standardna ili srednja), E39 (mogul) ) da ne bi greškom zašrafili evropske lampe. Također koriste postolja bez navoja.

Efikasnost žarulje sa žarnom niti

Gotovo sva energija koja se dovodi do lampe troši se na zračenje, a samo dio na vođenje i konvekciju topline. Naše oči vide samo u uskom rasponu valnih dužina (opseg vidljivog zračenja), ali glavna snaga zračenja je u infracrvenom opsegu, koji ne možemo vidjeti i percipirati kao toplinu. Stoga je efikasnost žarulje sa žarnom niti na temperaturi od 3400 K 15%. Na temperaturi od 2700 K (ovo je obična sijalica od 60 W), efikasnost je samo 5%.

Što je temperatura viša, to je veća efikasnost, ali je trajnost značajno smanjena. Ako temperatura dostigne 2700 K, tada će lampa trajati 1000 sati, ali ako se temperatura žarne niti poveća na 3400 K, tada će sijalica trajati samo nekoliko sati. Ako povećate napon za 20%, tada će se svjetlina povećati za 2 puta, ali će vijek trajanja pasti za 95%.

Nizak napon, naravno, smanjuje efikasnost, ali će sijalica trajati duže. Ako smanjite napon (serijsko povezivanje), tada će efikasnost pasti za 4-5 puta, ali će lampa trajati gotovo hiljadu puta duže. Ova opcija rada je vrlo efikasna ako nema posebnih zahtjeva za osvjetljenjem, na primjer, na podestima. Lampa je povezana serijski sa diodom i pokreće se naizmenična struja, tada će struja u lampi teći samo polovinu perioda. Ovo će smanjiti snagu za 2 puta, a samim tim i napon će se smanjiti za ~ 1,41 puta.

Ako to uzmemo u obzir s ekonomske točke gledišta, onda je povećanje trajnosti smanjenjem napona potpuno neisplativo, jer će tijekom radnog vijeka trošak električne energije koju troši lampa biti veći od cijene same svjetiljke. Stoga je odabran optimalni napon koji je veći od nazivnog napona i minimizira troškove rasvjete.

Životno vrijeme

Vijek trajanja žarulje sa žarnom niti može biti ograničen isparavanjem materijala niti tokom rada ili nehomogenostima koje nastaju u niti. Budući da materijal filamenta ne isparava uvijek ravnomjerno, pojavljuju se tanke oblasti gdje električni otpor postaje veći, a to dovodi do većeg zagrijavanja i materijal počinje intenzivnije isparavati na takvim mjestima, jer je snaga u serijskom električnom kolu proporcionalna I r2. Stoga lampa pregori kada se žarna niti toliko iscrpi da se materijal topi ili potpuno ispari.

Kada se napon primeni naglo, žarna nit se najviše troši, tako da se mogu koristiti različiti meki starteri za produžavanje životnog veka lampe.

Otpornost volframa na sobnoj temperaturi je dvostruko veća od otpornosti aluminijuma. Kada se lampa upali, struja premašuje nazivnu struju 10 - 15 puta, tako da sijalice pregore u trenutku kada su uključene. Za zaštitu mreže od strujnih udara, neke svjetiljke (na primjer, one za kućanstvo) imaju ugrađen osigurač. To se može vidjeti pažljivim pregledom lampe. Ovo je provodnik koji je tanji od drugog, povezan sa postoljem lampe. U trenutku uključivanja, uobičajeno kućna sijalica 60 W troši preko 700 W, a 100 W preko 1 kW. Kada se filament zagrije, otpor se povećava i snaga pada na nominalnu vrijednost.

NTC termistor se može koristiti za meki start. U trenutku uključivanja, otpornik je hladan i ima visok otpor, pa će lampa tek nakon što se zagrije primiti sav napon. Ali glatko uključivanje je zasebno pitanje.

Tip	Relativna izlazna svjetlost %	Svjetlosni izlaz (lumen/vat)
Žarulja sa žarnom niti 40 W	1,9 %	12,6
Žarulja sa žarnom niti 60 W	2,1 %	14,5
Žarulja sa žarnom niti 100 W	2,6 %	17,5
Halogene lampe	2,3 %	16
Halogene lampe (sa kvarcnim staklom)	3,5 %	24
Žarulja sa visokom temperaturom	5,1 %	35
Crno tijelo na 4000 K	7,0 %	47,5
Crno tijelo na 7000 K	14 %	95
Savršen izvor bijelog svjetla	35,5 %	242,5
Izvor monohromatskog zelenog svetla sa talasnom dužinom od 555 nm	100 %	683

Zahvaljujući donjoj tabeli, možete približno saznati omjer snage i svjetlosni tok za običnu sijalicu "krušku" (baza E27, 220 V).

Snaga, W)	Svjetlosni tok (lm)	Svjetlosna efikasnost (lm/W)
200	3100	15,5
150	2200	14,6
100	1200	13,6
75	940	12,5
60	720	12
40	420	10,5
25	230	9,2
15	90	6

Vrste sijalica sa žarnom niti

vakuum(najjednostavniji tip sijalice);
Argon(azot-argon);
Krypton(10% svjetlije od argona);
Xenon(dva puta svjetlije od argona);
Halogen(I ili Br se koristi kao punilo, takve sijalice su 2,5 puta svjetlije od argonskih, imaju duži vijek trajanja i ne vole kratkotrajne, jer halogeni ciklus prestaje raditi);
Halogena sa dvije tikvice(bolje zagrevanje unutrašnje tikvice povećava efikasnost halogenog ciklusa);
ksenon halogen(Xe + I ili Br se koristi kao punilo, najefikasnije punilo, svjetlina je 3 puta bolja od argonske);
Ksenon-halogen sa IR reflektorom(Budući da je glavni dio zračenja u IR rasponu, refleksija IR zračenja prema unutra omogućava vam značajno povećanje efikasnosti, takve lampe se mogu naći u lovačkim lampama);
Žarulja sa premazom koji pretvara infracrveno zračenje u vidljivi opseg. Trenutno se razvija lampa sa visokotemperaturnim fosforom, koji, kada se zagreje, emituje vidljivi spektar;

Prednosti i nedostaci sijalica sa žarnom niti

Prednosti:

visok indeks prikazivanja boja, Ra 100;
stabilna masovna proizvodnja;
jeftino;
kompaktne dimenzije;
nema balasta;
ne boji se jonizujućeg zračenja;
čisto aktivni električni otpor (jedinični faktor snage);
paljenje i ponovno paljenje se dešava odmah;
otporan na nestanke struje i udare struje;
ne sadrži toksične elemente, tako da nema potrebe za mjestima prikupljanja i odlaganja;
može raditi na bilo kojoj vrsti struje;
neosjetljivost na polaritet napona;
možete napraviti lampu za bilo koji napon (od djelića volta do stotina volti);
kada radite na naizmjenična struja nema treperenja (važno u preduzećima);
kada radite na naizmjeničnu struju, nema zujanja;
kontinuirani emisioni spektar;
poznat i prijatan spektar u svakodnevnom životu;
otpornost na elektromagnetne impulse;
može raditi s kontrolama svjetline;
ne boji se niskih i visokih temperatura okoline, otpornost na kondenzat;

Nedostaci:

slab izlaz svjetla;
kratak vijek trajanja;
krhkost, poželjno je izbjegavati udarce ili vibracije;
vrlo veliki strujni udar kada je uključen (oko deset puta);
u slučaju termičkog udara ili puknuća niti pod zatezanjem, cilindar može eksplodirati;
ovisnost svjetlosne efikasnosti i vijeka trajanja od napona;
može izazvati požar. Nakon 30 minuta, vanjska površina lampe ima visoke temperature, što zavisi od snage: 25W - 100°C, 40W - 145°C, 75W - 250°C, 100W - 290°C, 200W - 330°C. Ako se lampa postavi na tekstilni materijal, žarulja će se još više zagrijati. Obična sijalica od 60 W može zapaliti slamu nakon 67 minuta rada;
s obzirom da se dijelovi svjetiljke zagrijavaju, potrebni su ugradbeni elementi otporni na toplinu;
niska svjetlosna efikasnost (odnos snage zraka vidljivog spektra i utrošene energije) je oko 4%. Ako spojite električnu lampu kroz diodu (to je učinjeno kako bi se produžio vijek trajanja svjetiljke na podestima ili u predvorjima), onda će se samo pogoršati, jer učinkovitost značajno opada i pojavljuju se treperenje svjetla;

Znate li kako se prave žarulje sa žarnom niti? Ne? Zatim evo uvodnog videa sa Discoveryja

I zapamtite, sijalica zaglavljena u vašim ustima neće izaći, pa nemojte to raditi. 🙂