गरमागरम लैंप का उद्देश्य. देखें अन्य शब्दकोशों में "इलेक्ट्रिक लैंप" क्या है। तापदीप्त लैंप दक्षता

उज्ज्वल दीपक - प्रकाश स्थिरता, कृत्रिम प्रकाश स्रोत। गर्म धातु की कुंडली से विद्युत धारा प्रवाहित होने पर प्रकाश उत्सर्जित होता है।

परिचालन सिद्धांत

एक गरमागरम लैंप एक कंडक्टर (फिलामेंट) को गर्म करने के प्रभाव का उपयोग करता है जब विद्युत प्रवाह इसके माध्यम से प्रवाहित होता है। करंट चालू करने के बाद टंगस्टन फिलामेंट का तापमान तेजी से बढ़ जाता है। धागा कानून के अनुसार विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्सर्जित करता है काष्ठफलक. प्लैंक फ़ंक्शन की अधिकतम सीमा होती है, जिसकी तरंग दैर्ध्य पैमाने पर स्थिति तापमान पर निर्भर करती है। यह अधिकतम तापमान बढ़ते तापमान के साथ छोटी तरंग दैर्ध्य (शिफ्ट कानून) की ओर बढ़ता है अपराध). दृश्य विकिरण प्राप्त करने के लिए, तापमान कई हजार डिग्री के क्रम पर होना चाहिए, आदर्श रूप से 6000 K (सतह का तापमान) सूरज). तापमान जितना कम होगा, दृश्य प्रकाश का अनुपात उतना ही कम होगा और विकिरण उतना ही अधिक "लाल" दिखाई देगा।

उपभोग का भाग विद्युतीय ऊर्जाएक गरमागरम लैंप विकिरण में परिवर्तित हो जाता है, जिसका कुछ हिस्सा तापीय चालकता और संवहन की प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप नष्ट हो जाता है। विकिरण का केवल एक छोटा सा अंश दृश्य प्रकाश के क्षेत्र में होता है, अधिकांश भाग यहीं से आता है अवरक्त विकिरण. लैंप की दक्षता बढ़ाने और सबसे अधिक "सफेद" प्रकाश प्राप्त करने के लिए, फिलामेंट के तापमान को बढ़ाना आवश्यक है, जो बदले में फिलामेंट सामग्री के गुणों - पिघलने बिंदु द्वारा सीमित है। 6000 K का आदर्श तापमान अप्राप्य है, क्योंकि इस तापमान पर कोई भी पदार्थ पिघल जाता है, टूट जाता है और संचालन बंद कर देता है बिजली. में आधुनिक लैंपगरमागरम में, अधिकतम गलनांक वाली सामग्रियों का उपयोग किया जाता है - टंगस्टन (3410 डिग्री सेल्सियस) और, बहुत कम ही, ऑस्मियम (3045 डिग्री सेल्सियस)।

2300-2900 डिग्री सेल्सियस के व्यावहारिक रूप से प्राप्त तापमान पर, उत्सर्जित प्रकाश सफेद से बहुत दूर है और दिन के उजाले से नहीं। इस कारण से, गरमागरम प्रकाश बल्ब प्रकाश उत्सर्जित करते हैं जो दिन के उजाले की तुलना में अधिक "पीला-लाल" दिखाई देता है। प्रकाश की गुणवत्ता को चिह्नित करने के लिए, तथाकथित रंगीन तापमान.

ऐसे तापमान पर सामान्य हवा में, टंगस्टन तुरंत ऑक्साइड में बदल जाएगा। इस कारण से, टंगस्टन फिलामेंट को तटस्थ गैस (आमतौर पर आर्गन) से भरे ग्लास बल्ब द्वारा संरक्षित किया जाता है। पहले प्रकाश बल्ब खाली किए गए बल्बों से बनाए गए थे। हालाँकि, उच्च तापमान पर वैक्यूम में, टंगस्टन जल्दी से वाष्पित हो जाता है, जिससे फिलामेंट पतला हो जाता है और उस पर जमा होने पर कांच का बल्ब काला हो जाता है। बाद में, फ्लास्क रासायनिक रूप से तटस्थ गैसों से भरे जाने लगे। वैक्यूम फ्लास्क का उपयोग अब केवल कम-शक्ति लैंप के लिए किया जाता है।

डिज़ाइन

एक गरमागरम लैंप में एक आधार, संपर्क कंडक्टर, एक फिलामेंट, एक फ्यूज और एक ग्लास बल्ब होता है जो फिलामेंट को बचाता है पर्यावरण.

फ्लास्क

कांच का बल्ब धागे को आसपास की हवा में जलने से बचाता है। फ्लास्क के आयाम फिलामेंट सामग्री की जमाव दर से निर्धारित होते हैं। अधिक वाट क्षमता वाले लैंप के लिए बल्बों की आवश्यकता होती है बड़ा आकार, ताकि जमा फिलामेंट सामग्री एक बड़े क्षेत्र में वितरित हो और पारदर्शिता पर गहरा प्रभाव न पड़े।

बफर गैस

पहले लैंप के बल्ब खाली कर दिए गए। आधुनिक लैंप बफर गैस से भरे होते हैं (कम-शक्ति वाले लैंप को छोड़कर, जो अभी भी वैक्यूम बनाए जाते हैं)। इससे फिलामेंट सामग्री के वाष्पीकरण की दर कम हो जाती है। संभवतः सबसे भारी अणुओं वाली गैस का चयन करके तापीय चालकता के कारण उत्पन्न होने वाली गर्मी की हानि को कम किया जाता है। लागत में कमी के संदर्भ में नाइट्रोजन और आर्गन का मिश्रण एक स्वीकार्य समझौता है। अधिक महंगे लैंप में क्रिप्टन या क्सीनन (परमाणु भार: नाइट्रोजन: 28.0134 ग्राम/मोल; आर्गन: 39.948 ग्राम/मोल; क्रिप्टन: 83.798 ग्राम/मोल; क्सीनन: 131.293 ग्राम/मोल) होते हैं।

रेशा

पहले प्रकाश बल्बों में फिलामेंट कोयले (ऊर्ध्वपातन बिंदु 3559 डिग्री सेल्सियस) से बना था। आधुनिक प्रकाश बल्ब लगभग विशेष रूप से ऑस्मियम-टंगस्टन मिश्र धातु फिलामेंट्स का उपयोग करते हैं। लैंगमुइर परत को कम करके संवहन को कम करने के लिए तार को अक्सर डबल हेलिक्स के आकार का बनाया जाता है।

लैंप विभिन्न ऑपरेटिंग वोल्टेज के लिए निर्मित होते हैं। वर्तमान ताकत ओम के नियम (I = U / R) द्वारा और शक्ति सूत्र P = U\cdot I, या P = U2 / R द्वारा निर्धारित की जाती है। 60 W की शक्ति और 230 V के ऑपरेटिंग वोल्टेज के साथ, एक करंट प्रकाश बल्ब के माध्यम से 0.26 ए का प्रवाह होना चाहिए, यानी, फिलामेंट का प्रतिरोध 882 ओम होना चाहिए। क्योंकि धातुओं में बहुत कम होता है प्रतिरोधकता, इस तरह के प्रतिरोध को प्राप्त करने के लिए, एक लंबा और पतला तार. पारंपरिक प्रकाश बल्बों में तार की मोटाई 40-50 माइक्रोन होती है।

क्योंकि चालू होने पर, फिलामेंट चालू होता है कमरे का तापमान, इसका प्रतिरोध ऑपरेटिंग प्रतिरोध से बहुत कम है। इसलिए, जब चालू किया जाता है, तो एक बहुत बड़ा करंट प्रवाहित होता है (ऑपरेटिंग करंट का दो से तीन गुना)। जैसे-जैसे फिलामेंट गर्म होता है, इसका प्रतिरोध बढ़ता है और धारा कम हो जाती है। आधुनिक लैंप के विपरीत, कार्बन फिलामेंट्स के साथ शुरुआती गरमागरम लैंप चालू होने पर विपरीत सिद्धांत पर काम करते थे - गर्म होने पर, उनका प्रतिरोध कम हो जाता था और चमक धीरे-धीरे बढ़ जाती थी।

चमकते प्रकाश बल्बों में, फिलामेंट के साथ श्रृंखला में एक द्विधातु स्विच बनाया जाता है। इसके कारण, ऐसे प्रकाश बल्ब फ्लैशिंग मोड में स्वतंत्र रूप से काम करते हैं।

आधार

एक पारंपरिक गरमागरम लैंप का थ्रेडेड आधार आकार प्रस्तावित किया गया है थॉमस अल्वा एडीसन. तलवों के आकार मानकीकृत हैं।

फ्यूज

गरमागरम लैंप के आधार में स्थित एक फ्यूज (पतले तार का एक टुकड़ा) को लैंप के जलने पर विद्युत चाप उत्पन्न होने से रोकने के लिए डिज़ाइन किया गया है। घरेलू लैंप के लिए रेटेड वोल्टेज 220 V ऐसे फ़्यूज़ को आमतौर पर 7 ए की धारा के लिए रेट किया जाता है।

दक्षता और स्थायित्व

लैंप को आपूर्ति की गई लगभग सारी ऊर्जा विकिरण में परिवर्तित हो जाती है। तापीय चालकता और संवहन के कारण होने वाली हानियाँ छोटी हैं। हालाँकि, इस विकिरण की तरंग दैर्ध्य की केवल एक छोटी श्रृंखला ही मानव आँख तक पहुँच पाती है। विकिरण का बड़ा हिस्सा अदृश्य अवरक्त रेंज में होता है, और इसे गर्मी के रूप में माना जाता है। गुणक उपयोगी क्रियागरमागरम लैंप लगभग 3400 K के तापमान पर अपने अधिकतम मूल्य 15% तक पहुँच जाता है। 2700 K के व्यावहारिक रूप से प्राप्य तापमान पर, दक्षता 5% है।

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, गरमागरम लैंप की दक्षता बढ़ जाती है, लेकिन साथ ही इसका स्थायित्व काफी कम हो जाता है। 2700 K के फिलामेंट तापमान पर, लैंप का जीवन लगभग 1000 घंटे है, 3400 K पर केवल कुछ घंटे। जब वोल्टेज 20% बढ़ जाता है, तो चमक दोगुनी हो जाती है। साथ ही जीवनकाल 95% कम हो जाता है।

वोल्टेज को आधे से कम करना (उदाहरण के लिए, श्रृंखला में कनेक्ट होने पर), हालांकि यह दक्षता को कम करता है, लेकिन जीवनकाल को लगभग एक हजार गुना बढ़ा देता है। इस आशय का उपयोग अक्सर तब किया जाता है जब विश्वसनीयता सुनिश्चित करना आवश्यक होता है आपातकालीन प्रकाशचमक के लिए विशेष आवश्यकताओं के बिना, उदाहरण के लिए, पर सीढ़ी उतरना.

एक तापदीप्त लैंप का सीमित जीवनकाल कुछ हद तक ऑपरेशन के दौरान फिलामेंट सामग्री के वाष्पीकरण के कारण होता है, और काफी हद तक फिलामेंट में उत्पन्न होने वाली असमानताओं के कारण होता है। फिलामेंट सामग्री के असमान वाष्पीकरण से बढ़े हुए विद्युत प्रतिरोध के साथ पतले क्षेत्रों की उपस्थिति होती है, जिसके परिणामस्वरूप ऐसे स्थानों में सामग्री का और भी अधिक ताप और वाष्पीकरण होता है। जब इनमें से एक संकुचन इतना पतला हो जाता है कि उस बिंदु पर फिलामेंट सामग्री पिघल जाती है या पूरी तरह से वाष्पित हो जाती है, तो करंट बाधित हो जाता है और लैंप विफल हो जाता है।

हलोजन लैंप

बफर गैस में ब्रोमीन या आयोडीन हैलोजन मिलाने से लैंप का जीवन 2000-4000 घंटे तक बढ़ जाता है। इस मामले में, ऑपरेटिंग तापमान लगभग 3000 K है। हैलोजन लैंप की दक्षता 28 lm/W तक पहुंच जाती है।

आयोडीन (अवशिष्ट ऑक्सीजन के साथ) प्रवेश करता है रासायनिक यौगिकवाष्पीकृत टंगस्टन परमाणुओं के साथ। यह प्रक्रिया प्रतिवर्ती है - उच्च तापमान पर यौगिक अपने घटक पदार्थों में टूट जाता है। टंगस्टन परमाणु इस प्रकार या तो हेलिक्स पर या उसके निकट मुक्त होते हैं।

हैलोजन मिलाने से कांच पर टंगस्टन का जमाव रुक जाता है, बशर्ते कि कांच का तापमान 250 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो। बल्ब के काले न पड़ने के कारण हैलोजन लैंप का निर्माण बहुत ही कॉम्पैक्ट रूप में किया जा सकता है। फ्लास्क की छोटी मात्रा, एक ओर, अधिक उपयोग करने की अनुमति देती है परिचालन दाब(जिससे फिर से फिलामेंट के वाष्पीकरण की दर में कमी आती है) और दूसरी ओर, लागत में उल्लेखनीय वृद्धि के बिना, फ्लास्क को भारी अक्रिय गैसों से भर देते हैं, जिससे तापीय चालकता के कारण ऊर्जा हानि में कमी आती है . यह सब हैलोजन लैंप का जीवन बढ़ाता है और उनकी दक्षता बढ़ाता है।

फ्लास्क के उच्च तापमान के कारण, कोई भी सतह संदूषक (उदाहरण के लिए, उंगलियों के निशान) ऑपरेशन के दौरान जल्दी से जल जाते हैं, जिससे काले निशान रह जाते हैं। इससे फ्लास्क के तापमान में स्थानीय वृद्धि होती है, जो इसके विनाश का कारण बन सकती है। इसके अलावा, उच्च तापमान के कारण, फ्लास्क क्वार्ट्ज से बने होते हैं।

लैंप के विकास में एक नई दिशा तथाकथित है। आईआरसी हैलोजन लैंप (आईआरसी का मतलब इन्फ्रारेड कोटिंग है)। ऐसे लैंप के बल्बों पर एक विशेष कोटिंग लगाई जाती है, जो दृश्य प्रकाश को गुजरने देती है, लेकिन अवरक्त (थर्मल) विकिरण को बरकरार रखती है और इसे वापस सर्पिल में परावर्तित कर देती है। इसके कारण, गर्मी का नुकसान कम हो जाता है और परिणामस्वरूप, लैंप की दक्षता बढ़ जाती है। OSRAM के अनुसार, ऊर्जा की खपत 45% कम हो जाती है और जीवनकाल दोगुना हो जाता है (पारंपरिक हैलोजन लैंप की तुलना में)।

हालांकि आईआरसी हैलोजन लैंप लैंप की दक्षता हासिल नहीं कर पाते हैं दिन का प्रकाशउनका लाभ यह है कि उनका उपयोग पारंपरिक हैलोजन लैंप के सीधे प्रतिस्थापन के रूप में किया जा सकता है।

विशेष लैंप

प्रोजेक्शन लैंप - स्लाइड और फिल्म प्रोजेक्टर के लिए। उनके पास एक बढ़ा हुआ फिलामेंट तापमान है (और, तदनुसार, बढ़ी हुई चमक और कम सेवा जीवन); आमतौर पर धागा इस तरह रखा जाता है कि चमकदार क्षेत्र एक आयत बन जाए।

कार हेडलाइट्स के लिए डबल-फिलामेंट लैंप। एक धागा हाई बीम के लिए, दूसरा लो बीम के लिए। इसके अलावा, ऐसे लैंप में एक स्क्रीन होती है, जो कम बीम मोड में, उन किरणों को काट देती है जो आने वाले ड्राइवरों को अंधा कर सकती हैं।

आविष्कार का इतिहास

1854 में, एक जर्मन आविष्कारक हेनरिक गोएबेलपहला "आधुनिक" प्रकाश बल्ब विकसित किया: एक खाली कंटेनर में एक जले हुए बांस का फिलामेंट। अगले 5 वर्षों में, उन्होंने वह विकसित किया जिसे कई लोग पहला व्यावहारिक प्रकाश बल्ब कहते हैं।

11 जुलाई, 1874 रूसी इंजीनियर अलेक्जेंडर निकोलाइविच लॉडगिनफिलामेंट लैंप के लिए पेटेंट संख्या 1619 प्राप्त हुई। उन्होंने एक खाली बर्तन में रखी कार्बन रॉड को फिलामेंट के रूप में इस्तेमाल किया।

अंग्रेजी आविष्कारक जोसेफ विल्सन स्वान 1878 में कार्बन फिलामेंट लैंप के लिए ब्रिटिश पेटेंट प्राप्त हुआ। उनके लैंप में, फिलामेंट एक दुर्लभ ऑक्सीजन वातावरण में था, जिससे बहुत उज्ज्वल प्रकाश प्राप्त करना संभव हो गया।

1870 के दशक के उत्तरार्ध में, अमेरिकी आविष्कारक थॉमस एडीसनआयोजित अनुसंधान कार्यजिसमें वह विभिन्न धातुओं को धागे के रूप में आजमाता है। अंततः वह कार्बन फाइबर पर लौट आया और 40 घंटे के जीवनकाल वाला एक प्रकाश बल्ब बनाया। ऐसा होते हुए भी थोड़े समय के लिएजीवन, इसके प्रकाश बल्ब उस समय तक उपयोग की जाने वाली गैस प्रकाश व्यवस्था की जगह ले रहे हैं।

1890 के दशक में, लॉडगिन ने धातु के फिलामेंट्स के साथ कई प्रकार के लैंप का आविष्कार किया।

1906 में, लॉडगिन ने जनरल इलेक्ट्रिक को टंगस्टन फिलामेंट का पेटेंट बेच दिया। के कारण उच्च लागतटंगस्टन पेटेंट का केवल सीमित उपयोग होता है।

1910 में विलियम डेविड कूलिजटंगस्टन फिलामेंट के उत्पादन के लिए एक बेहतर विधि का आविष्कार किया। इसके बाद, टंगस्टन फिलामेंट अन्य सभी प्रकार के फिलामेंट्स को विस्थापित कर देता है।

निर्वात में फिलामेंट के तेजी से वाष्पीकरण की शेष समस्या को एक अमेरिकी वैज्ञानिक द्वारा हल किया गया था इरविंग लैंगमुइर, जो 1909 से कंपनी में काम कर रहे हैं सामान्य विद्युतीय, लैंप बल्बों को अक्रिय गैस से भरने का विचार आया, जिससे लैंप का जीवन काफी बढ़ गया।

परिभाषा के अनुसार, एक गरमागरम दीपक है विद्युत स्रोतप्रकाश, जहां गरमागरम शरीर, जो आमतौर पर एक दुर्दम्य कंडक्टर होता है, एक फ्लास्क के अंदर स्थित होता है, खाली किया जाता है या एक अक्रिय गैस से भरा होता है, और इसके माध्यम से पारित विद्युत प्रवाह की मदद से उच्च तापमान तक गर्म किया जाता है। परिणामस्वरूप दृश्य प्रकाश उत्सर्जित होता है। फिलामेंट के लिए टंगस्टन-आधारित मिश्र धातु का उपयोग किया जाता है।

उज्ज्वल दीपक सामान्य उद्देश्य(230 वी, 60 डब्ल्यू, 720 एलएम, ई27 बेस, कुल ऊंचाई लगभग 110 मिमी

गरमागरम लैंप का कार्य सिद्धांत

खैर, यहां सब कुछ बहुत सरल है। विद्युत धारा फिलामेंट बॉडी से होकर गुजरती है और इसे गर्म करती है। फिलामेंट विद्युत चुम्बकीय थर्मल विकिरण उत्सर्जित करता है, जो प्लैंक के नियम के अनुसार है। इसका कार्य तापमान पर निर्भर अधिकतम है। यदि तापमान बढ़ता है, तो अधिकतम तरंग दैर्ध्य की ओर स्थानांतरित हो जाता है। दृश्यमान विकिरण उत्पन्न करने के लिए तापमान कई हजार डिग्री होना चाहिए। उदाहरण के लिए, 5770 K (सूर्य की सतह पर तापमान) के तापमान पर, प्रकाश सूर्य के स्पेक्ट्रम के अनुरूप होगा। यदि तापमान घटेगा तो प्रकाश कम दिखाई देगा और विकिरण लाल होगा।

लेकिन ऊर्जा का केवल एक हिस्सा विकिरण में परिवर्तित होता है; बाकी गर्मी संचालन और संवहन पर खर्च किया जाता है। विकिरण का एक छोटा सा हिस्सा दृश्य सीमा में है, और शेष अवरक्त विकिरण है। एक प्रकाश बल्ब की दक्षता बढ़ाने और इस तरह "सफेद" प्रकाश प्राप्त करने के लिए, आपको फिलामेंट का तापमान बढ़ाने की आवश्यकता है, लेकिन इसकी सीमा सामग्री के गुणों द्वारा सीमित है। उदाहरण के लिए, यह 5771 K के तापमान को झेलने में सक्षम नहीं होगा, क्योंकि इनमें से कोई भी मनुष्य को ज्ञात हैइस तापमान पर सामग्री पिघलना, ढहना शुरू हो जाती है, या बस विद्युत प्रवाह का संचालन नहीं करती है। आजकल गरमागरम लैंप एक फिलामेंट से सुसज्जित होते हैं जो झेलने में सक्षम होते हैं अधिकतम तापमानपिघलना. यह मुख्य रूप से टंगस्टन है, जो 3410 डिग्री सेल्सियस का सामना कर सकता है, और कम अक्सर ऑस्मियम 3045 डिग्री सेल्सियस की सीमा के साथ।

रंग तापमान का उपयोग करके प्रकाश की गुणवत्ता का आकलन किया जाता है। एक साधारण गरमागरम प्रकाश बल्ब का तापमान 2200 - 3000 K होता है और यह उत्सर्जित करता है पीला, जो दिन के समय से बहुत दूर है।

लेकिन हवा में टंगस्टन ऐसे तापमान को झेलने में सक्षम नहीं है। यह तुरंत ऑक्साइड में बदल जाता है, इसलिए इसे बनाना जरूरी है विशेष स्थिति. लैंप बनाते समय, बल्ब से हवा को बाहर निकाला जाता है, लेकिन हमारे समय में इस तकनीक का उपयोग करके केवल कम-शक्ति वाले लैंप (25 डब्ल्यू तक) बनाए जाते हैं। अधिक कुशल लैंप के बल्बों में एक अक्रिय गैस (आमतौर पर नाइट्रोजन, आर्गन या क्रिप्टन) होती है। उच्च दबाव के कारण टंगस्टन इतनी जल्दी वाष्पित नहीं होता है। इससे सेवा जीवन भी बढ़ता है और आपको फिलामेंट तापमान बढ़ाने की अनुमति मिलती है, जिससे दक्षता बढ़ती है और आपको विकिरण के सफेद स्पेक्ट्रम के करीब पहुंचने की अनुमति मिलती है। वैक्यूम लैंप की तुलना में गैस से भरे लैंप फिलामेंट सामग्री के जमाव से जल्दी काले नहीं पड़ते।

गरमागरम लैंप किससे बना होता है? हम अभी पता लगाएंगे. सामान्य तौर पर, उनका डिज़ाइन उद्देश्य पर निर्भर करता है, लेकिन मुख्य तत्व बल्ब, फिलामेंट बॉडी और करंट लीड हैं। लैंप विशिष्ट उद्देश्यों के लिए बनाए जाते हैं, इसलिए कुछ में असामान्य फिलामेंट धारक, या एक गायब आधार, या एक अलग आकार का आधार, या एक अतिरिक्त बल्ब हो सकता है। में साधारण लैंपआप एक फ़्यूज़ पा सकते हैं - यह एक लिंक है जिसमें फेरोनिकेल मिश्र धातु होता है और वर्तमान लीड में से एक के अंतराल में वेल्डेड होता है। यह लिंक आमतौर पर पैर में स्थित होता है। इसका उद्देश्य फिलामेंट टूटने पर बल्ब को टूटने से बचाना है। जब धागा टूटता है, तो एक विद्युत चाप बनता है जो बचे हुए धागे को पिघला सकता है। पिघली हुई धातु कांच को नुकसान पहुंचा सकती है और आग का कारण बन सकती है। और फ़्यूज़ के लिए धन्यवाद, इससे बचा जा सकता है, क्योंकि यह तब नष्ट हो जाता है जब एक चाप उत्पन्न होता है, जिसकी धारा कई गुना अधिक होती है वर्तमान मूल्यांकितलैंप. फेरोनिकेल लिंक एक गुहा में स्थित होता है जहां दबाव वायुमंडलीय दबाव के बराबर होता है, इसलिए चाप बिना किसी समस्या के निकल जाता है। उनकी कम कार्यकुशलता के कारण उन्हें त्यागना पड़ा।

गरमागरम लैंप का डिज़ाइन: 1 - बल्ब; 2 - फ्लास्क गुहा (वैक्यूम या गैस से भरा हुआ); 3 - फिलामेंट बॉडी; 4, 5 - इलेक्ट्रोड (वर्तमान इनपुट); 6 - फिलामेंट बॉडी के हुक-धारक; 7 - दीपक पैर; 8 - वर्तमान लीड, फ्यूज का बाहरी लिंक; 9 - आधार शरीर; 10 - बेस इंसुलेटर (ग्लास); 11 - आधार के नीचे का संपर्क।

फ्लास्क

बल्ब के लिए धन्यवाद, फिलामेंट बॉडी वायुमंडलीय गैसों से सुरक्षित रहती है। बल्ब का आकार निर्धारित करने के लिए, आपको यह जानना होगा कि गरमागरम शरीर की सामग्री किस गति से जमा होगी।

गैस वातावरण

शुरुआत में लैंप खाली करा लिए गए। आजकल, लैंप में अक्रिय गैस होती है (लैंप को छोड़कर)। कम बिजली). जितनी अधिक गैस दाढ़ जन, तापीय चालकता के कारण कम ऊष्मा नष्ट होती है। गैसों के सबसे लोकप्रिय मिश्रण में नाइट्रोजन N2 और आर्गन Ar (इसकी कम लागत के कारण) शामिल हैं। शुद्ध सूखे आर्गन, क्सीनन Xe या क्रिप्टन Kr का भी उपयोग किया जा सकता है।

गैसों का दाढ़ द्रव्यमान:

• एन2 - 28.0134 ग्राम/मोल;
• एआर: 39.948 ग्राम/मोल;
• क्र - 83.798 ग्राम/मोल;
• एक्सई - 131.293 ग्राम/मोल;

लैंप के एक विशेष समूह में शामिल होना चाहिए हलोजन, चूंकि हैलोजन या उनके यौगिकों को उनके फ्लास्क में पेश किया जाता है। फिलामेंट बॉडी सामग्री वाष्पित हो जाती है और हैलोजन के साथ मिल जाती है। ऐसे यौगिकों का थर्मल अपघटन सामग्री को धागे की सतह पर वापस लौटने की अनुमति देता है। इसके कारण, लैंप में उच्च फिलामेंट तापमान, उच्च दक्षता, लंबी सेवा जीवन और छोटे बल्ब का आकार होता है। मुख्य नुकसान कम है विद्युतीय प्रतिरोधठंडी अवस्था में.

फिलामेंट बॉडी

फिलामेंट बॉडी हो सकती है अलग अलग आकार, जो प्रकाश बल्ब के उद्देश्य पर निर्भर करता है। सबसे लोकप्रिय एक गोल क्रॉस-सेक्शन के साथ तार से बनी बॉडी है, लेकिन स्ट्रिप फिलामेंट बॉडी (धातु स्ट्रिप्स से बनी) भी पाई जा सकती है। इसलिए "फिलामेंट" कहना पूरी तरह से सही नहीं होगा।

पहले प्रकाश बल्बों में कोयले (ऊर्ध्वपातन तापमान 3559 डिग्री सेल्सियस) का उपयोग किया गया था। आजकल, टंगस्टन या ऑस्मियम-टंगस्टन मिश्र धातु से बने सर्पिल का उपयोग किया जाता है। सर्पिल का आकार फिलामेंट बॉडी के आकार को कम करना संभव बनाता है। हेलिक्स बार-बार या यहां तक ​​कि तृतीयक हेलिकलाइज़ेशन (बाइहेलिक्स या ट्राइहेलिक्स) से गुजर सकता है। यह आपको लैंप की दक्षता बढ़ाने की अनुमति देता है, जिससे सम्मेलन के कारण होने वाली गर्मी की कमी कम हो जाती है।

विद्युत पैरामीटर

चूँकि दीपक हैं विभिन्न प्रयोजन, तो उनका ऑपरेटिंग वोल्टेज अलग है। वर्तमान ताकत कानून द्वारा निर्धारित की जा सकती है ओम (I=U/R)और सूत्र के अनुसार शक्ति पी=यूआई, या पी=यू²/आर. आवश्यक प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए एक लंबे और पतले तार का उपयोग किया जाता है, जिसकी मोटाई 40 - 50 माइक्रोमीटर होती है।

जब प्रकाश बल्ब बंद हो जाता है, तो फिलामेंट कमरे के तापमान पर होता है, इसलिए जब इसे चालू किया जाता है, तो बहुत बड़ा करंट प्रवाहित होता है (ऑपरेटिंग करंट का लगभग 10-14 गुना)। धारा तभी घटती है जब फिलामेंट गर्म हो जाता है और प्रतिरोध बढ़ जाता है। उदाहरण के लिए, पहले यह दूसरा तरीका था। गर्म होने पर कार्बन फिलामेंट्स वाले लैंप का प्रतिरोध कम हो जाता है और धीरे-धीरे उनकी चमक बढ़ जाती है।

लैंप को स्वतंत्र रूप से झिलमिलाने के लिए, फिलामेंट के साथ श्रृंखला में एक द्विधातु स्विच स्थापित किया गया है।

आधार

हम सभी जानते हैं कि थ्रेडेड प्लिंथ जोसेफ विल्सन स्वान द्वारा प्रस्तावित किया गया था। तलवों के आकार मानकीकृत हैं। आमतौर पर, एडिसन E14 (मिनियन), E27 और E40 (संख्या का अर्थ) को सोसल करता है घेरे के बाहरमिमी में)। धागे के बिना आधार भी हैं (इस मामले में, दीपक को घर्षण या गैर-थ्रेडेड कनेक्शन के कारण सॉकेट में रखा जाता है, उदाहरण के लिए, एक संगीन कनेक्शन) - ब्रिटिश मानक और आम तौर पर आधारहीन लैंप, उदाहरण के लिए, एक कार में .

संयुक्त राज्य अमेरिका और कनाडा में, वे अलग-अलग सॉकेट का उपयोग करते हैं, क्योंकि मुख्य वोल्टेज 110 V हो सकता है, इसलिए उन्होंने सॉकेट का आकार बदल दिया (E12 (कैंडेलब्रा), E17 (मध्यवर्ती), E26 (मानक या मध्यम), E39 (मोगुल) ) ताकि यूरोपीय लैंप गलती से इसमें खराब न हो जाएं। वे बिना धागे के आधारों का भी उपयोग करते हैं।

तापदीप्त लैंप दक्षता

लैंप को आपूर्ति की गई लगभग सारी ऊर्जा विकिरण पर खर्च होती है और केवल एक हिस्सा तापीय चालकता और संवहन पर खर्च होता है। हमारी आंखें केवल तरंग दैर्ध्य (दृश्यमान विकिरण रेंज) की एक संकीर्ण सीमा में देखती हैं, लेकिन मुख्य विकिरण शक्ति अवरक्त रेंज में होती है, जिसे हम देख नहीं सकते हैं और गर्मी के रूप में अनुभव नहीं कर सकते हैं। इसलिए, 3400 K के तापमान पर एक तापदीप्त लैंप की दक्षता 15% है। 2700 K के तापमान पर (यह एक नियमित 60 W प्रकाश बल्ब है), दक्षता केवल 5% है।

तापमान जितना अधिक होगा, दक्षता उतनी ही अधिक होगी, लेकिन स्थायित्व काफी कम हो जाएगा। यदि तापमान 2700 K तक पहुँच जाता है, तो लैंप 1000 घंटे तक चलेगा, लेकिन यदि फिलामेंट तापमान 3400 K तक बढ़ जाता है, तो लैंप केवल कुछ घंटों तक चलेगा। यदि आप वोल्टेज को 20% बढ़ाते हैं, तो चमक 2 गुना बढ़ जाएगी, लेकिन सेवा जीवन 95% कम हो जाएगा।

बेशक, कम वोल्टेज से दक्षता भी कम हो जाती है, लेकिन प्रकाश बल्ब अधिक समय तक चलेगा। यदि आप वोल्टेज (श्रृंखला कनेक्शन) कम करते हैं, तो दक्षता 4-5 गुना कम हो जाएगी, लेकिन लैंप लगभग एक हजार गुना अधिक समय तक चलेगा। यह विकल्प बहुत प्रभावी है यदि प्रकाश व्यवस्था के लिए कोई विशेष आवश्यकता नहीं है, उदाहरण के लिए, सीढ़ियों पर। लैंप को डायोड के साथ श्रृंखला में जोड़ा जाता है और प्रत्यावर्ती धारा की आपूर्ति की जाती है, तो लैंप में धारा केवल आधी अवधि तक प्रवाहित होगी। इससे बिजली 2 गुना कम हो जाएगी, और इसलिए वोल्टेज ~1.41 गुना कम हो जाएगा।

यदि हम इस पर आर्थिक दृष्टिकोण से विचार करें, तो वोल्टेज कम करके स्थायित्व बढ़ाना पूरी तरह से लाभहीन है, क्योंकि इसके सेवा जीवन के दौरान लैंप द्वारा खपत की गई बिजली की लागत लैंप की लागत से अधिक होगी। इसलिए, इष्टतम वोल्टेज चुना गया, जो नाममात्र वोल्टेज से अधिक है और प्रकाश लागत को न्यूनतम रूप से कम करता है।

जीवनभर

गरमागरम लैंप का सेवा जीवन ऑपरेशन के दौरान फिलामेंट सामग्री के वाष्पीकरण या फिलामेंट में होने वाली असमानताओं से सीमित हो सकता है। चूंकि फिलामेंट सामग्री हमेशा समान रूप से वाष्पित नहीं होती है, पतले क्षेत्र दिखाई देते हैं जहां विद्युत प्रतिरोध अधिक हो जाता है, और इससे अधिक ताप होता है और ऐसी जगहों पर सामग्री अधिक तीव्रता से वाष्पित होने लगती है, क्योंकि श्रृंखला विद्युत सर्किट में शक्ति I के समानुपाती होती है आर2. इसीलिए जब फिलामेंट इतना समाप्त हो जाता है कि सामग्री पिघल जाती है या पूरी तरह से वाष्पित हो जाती है तो दीपक जल जाता है।

जब वोल्टेज अचानक लगाया जाता है, तो फिलामेंट पर सबसे अधिक घिसाव होता है, इसलिए लैंप के जीवन को बढ़ाने के लिए, आप विभिन्न सॉफ्ट-स्टार्ट उपकरणों का उपयोग कर सकते हैं।

कमरे के तापमान पर टंगस्टन की प्रतिरोधकता एल्यूमीनियम की तुलना में दोगुनी होती है। जब लैंप चालू किया जाता है, तो करंट रेटेड करंट से 10 - 15 गुना अधिक हो जाता है, इसलिए प्रकाश बल्ब चालू होते ही जल जाते हैं। नेटवर्क को वर्तमान उछाल से बचाने के लिए, कुछ लैंप (उदाहरण के लिए, घरेलू वाले) में एक अंतर्निहित फ़्यूज़ होता है। इसे लैंप की सावधानीपूर्वक जांच करके देखा जा सकता है। यह एक कंडक्टर है जो दूसरे की तुलना में पतला है, जो लैंप बेस से जुड़ा है। स्विच ऑन करने के समय, सामान्य घरेलू प्रकाश बल्ब 60 वॉट पर यह 700 वॉट से अधिक की खपत करता है, और 100 वॉट पर 1 किलोवाट से अधिक की खपत करता है। जब फिलामेंट गर्म होता है, तो प्रतिरोध बढ़ जाता है और शक्ति नाममात्र मूल्य तक गिर जाती है।

सुचारू शुरुआत के लिए, आप प्रतिरोध के नकारात्मक तापमान गुणांक वाले थर्मिस्टर का उपयोग कर सकते हैं। स्विच ऑन करने के समय, अवरोधक ठंडा होता है और इसका प्रतिरोध उच्च होता है, इसलिए इसके गर्म होने के बाद ही लैंप को सारा वोल्टेज प्राप्त होगा। लेकिन सुचारू समावेशन एक अलग मुद्दा है।

नीचे दी गई तालिका के लिए धन्यवाद, आप मोटे तौर पर शक्ति का अनुपात पता लगा सकते हैं चमकदार प्रवाहएक नियमित नाशपाती लाइट बल्ब (E27 सॉकेट, 220 V) के लिए।

गरमागरम लैंप के प्रकार

वैक्यूम(प्रकाश बल्ब का सबसे सरल प्रकार);
आर्गन(नाइट्रोजन-आर्गन);
क्रीप्टोण(आर्गन से 10% अधिक चमकीला);
क्सीनन(आर्गन से दोगुना चमकीला);
हलोजन(I या Br का उपयोग भराव के रूप में किया जाता है; ऐसे बल्ब आर्गन बल्बों की तुलना में 2.5 गुना अधिक चमकीले होते हैं, इनका सेवा जीवन लंबा होता है और इन्हें कम शक्ति वाला होना पसंद नहीं है, क्योंकि हैलोजन चक्र काम करना बंद कर देता है);
दो बल्बों के साथ हलोजन(आंतरिक फ्लास्क के बेहतर ताप से हैलोजन चक्र की दक्षता बढ़ जाती है);
क्सीनन-हैलोजन(Xe + I या Br का उपयोग भराव के रूप में किया जाता है, सबसे प्रभावी भराव, चमक आर्गन से 3 गुना बेहतर है);
आईआर रिफ्लेक्टर के साथ क्सीनन-हैलोजन(चूंकि विकिरण का मुख्य भाग आईआर रेंज में है, अंदर की ओर आईआर विकिरण का प्रतिबिंब दक्षता में काफी वृद्धि कर सकता है; ऐसे लैंप शिकार फ्लैशलाइट में पाए जा सकते हैं);
एक कोटिंग वाला फिलामेंट जो आईआर विकिरण को दृश्यमान रेंज में परिवर्तित करता है. वर्तमान में, उच्च तापमान वाले फॉस्फर के साथ एक लैंप विकसित किया जा रहा है, जो गर्म होने पर एक दृश्यमान स्पेक्ट्रम उत्सर्जित करता है;

गरमागरम लैंप के फायदे और नुकसान

लाभ:

• उच्च रंग प्रतिपादन सूचकांक, रा 100;
• स्थिर बड़े पैमाने पर उत्पादन;
• कम लागत;
• कॉम्पैक्ट आयाम;
• कोई गिट्टी नहीं है;
• आयनकारी विकिरण से नहीं डरता;
• विशुद्ध रूप से सक्रिय विद्युत प्रतिरोध (एकता शक्ति कारक);
• प्रज्वलन और पुनः प्रज्वलन तुरंत होता है;
• बिजली विफलताओं और बिजली वृद्धि के प्रति प्रतिरोधी;
• इसमें जहरीले तत्व नहीं होते हैं, इसलिए संग्रह और निपटान बिंदुओं की कोई आवश्यकता नहीं है;
• किसी भी प्रकार के करंट पर काम कर सकता है;
• वोल्टेज ध्रुवता के प्रति असंवेदनशील;
• आप किसी भी वोल्टेज के लिए लैंप बना सकते हैं (वोल्ट के अंश से लेकर सैकड़ों वोल्ट तक);
• जब काम कर रहे हों प्रत्यावर्ती धाराकोई झिलमिलाहट नहीं (उद्यमों में महत्वपूर्ण);
• प्रत्यावर्ती धारा पर संचालन करते समय कोई गुंजन नहीं होता है;
• सतत उत्सर्जन स्पेक्ट्रम;
• एक स्पेक्ट्रम जो रोजमर्रा की जिंदगी में परिचित और सुखद है;
• विद्युत चुम्बकीय नाड़ी का प्रतिरोध;
• चमक नियंत्रण के साथ काम कर सकता है;
• कम और उच्च परिवेश के तापमान से डर नहीं, संक्षेपण का प्रतिरोध;

कमियां:

• कम चमकदार दक्षता;
• लघु सेवा जीवन;
• नाजुकता, झटके या कंपन से बचने की सलाह दी जाती है;
• चालू होने पर बहुत बड़ा करंट जंप (लगभग दस गुना);
• थर्मल शॉक या तनाव के तहत धागे के टूटने की स्थिति में, सिलेंडर फट सकता है;
• वोल्टेज पर चमकदार दक्षता और सेवा जीवन की निर्भरता;
• आग लग सकती है. केवल 30 मिनट के बाद, दीपक की बाहरी सतह खत्म हो जाती है उच्च तापमान, जो शक्ति पर निर्भर करता है: 25 W - 100 °C, 40 W - 145 °C, 75 W - 250 °C, 100 W - 290 °C, 200 W - 330 °C। यदि लैंप को कपड़ा सामग्री पर रखा जाए तो बल्ब और भी अधिक गर्म हो जाएगा। एक नियमित 60 वॉट का बल्ब केवल 67 मिनट के संचालन के बाद भूसे को जला सकता है;
• चूंकि लैंप के हिस्से गर्म हो जाते हैं, इसलिए गर्मी प्रतिरोधी फिक्स्चर की आवश्यकता होती है;
• कम प्रकाश दक्षता (दृश्यमान स्पेक्ट्रम किरणों की शक्ति और खपत की गई ऊर्जा का अनुपात) लगभग 4% है। यदि आप एक विद्युत लैंप को डायोड के माध्यम से जोड़ते हैं (यह सीढ़ियों पर या वेस्टिब्यूल में लैंप के जीवन को बढ़ाने के लिए किया जाता है), तो यह केवल खराब हो जाएगा, क्योंकि दक्षता काफी कम हो जाती है और प्रकाश टिमटिमाता है;

क्या आप जानते हैं कि गरमागरम लैंप कैसे बनाये जाते हैं? नहीं? फिर यहां डिस्कवरी का एक परिचयात्मक वीडियो है

और याद रखें, आपके मुंह में फंसा बल्ब बाहर नहीं आएगा, इसलिए ऐसा न करें। 🙂