Az izzólámpa szerkezete. Izzólámpa
Izzólámpa egy elektromos fényforrás, amely kibocsát fényáramlás tűzálló fémből (volfrám) készült vezető hevítésének eredményeként. A tiszta fémek közül a volfrámnak van a legmagasabb olvadáspontja (3693 K). Az izzószál inert gázzal (argon, kripton, nitrogén) töltött üveglombikban található. Inert gáz védi a szálakat az oxidációtól. Kis teljesítményű izzólámpákhoz (25 W) olyan vákuumlombikot készítenek, amelyet nem töltenek meg inert gázzal. Az üvegbura megakadályozza a légköri levegő negatív hatásait a volfrámszálra.
A helyiség megvilágításának kiszámításához használhatja a helyiség megvilágítási kalkulátorát.
Az izzólámpák típusai.
Az izzólámpák a következőkre oszthatók:
- Vákuum;
- Argon (nitrogén-argon);
- Kripton (+10% fényerő argonból);
- Xenon (kétszer fényesebb, mint az argon);
- Halogén (I vagy Br összetétel, 2,5-szer fényesebb, mint az argon, hosszú élettartam);
- Halogén két lombikkal (javított halogénciklus a belső lombik jobb melegítésének köszönhetően);
- Xenon-halogén (Xe + I vagy Br összetétel, akár háromszor fényesebb, mint az argon);
- Xenon-halogén infravörös reflektorral;
- Izzószál olyan bevonattal, amely az infravörös sugárzást látható tartományba alakítja. (új)
Az izzólámpák előnyei és hátrányai.
Előnyök:
- alacsony költségű;
- azonnali gyújtás bekapcsoláskor;
- kis teljes méretek;
- széles teljesítménytartomány.
Hibák:
- nagy fényerő (negatívan befolyásolja a látást);
- rövid élettartam - akár 1000 óra;
- alacsony hatásfok. (a lámpa által fogyasztott elektromos energiának csak a tizede alakul látható fényárammá) a maradék energia hővé alakul.
Az izzólámpák jellemzői.
Fény áramlás egy fizikai mennyiség, amely a megfelelő sugárzási fluxusban lévő „fény” teljesítmény nagyságát jellemzi.
Világító kimenet- ez a forrás által kibocsátott fényáram és az általa fogyasztott teljesítmény aránya, lumen per wattban (lm/W) mérve. A fényforrások hatékonyságának és gazdaságosságának mutatója.
Lumen a fényáram, a fénymennyiség mértékegysége.
Az izzólámpák fényárama és fényhatékonysága.
Típus, teljesítmény, W |
Fény áramlás (lumen) |
Világító kimenet (lm/watt) |
Lámpa izzó 5 W |
||
Lámpa izzó 10 W |
||
Lámpa izzó 15 W |
||
Lámpa izzó 25 W |
220 |
|
Lámpa izzólámpa 40 W |
420 |
|
Lámpa izzó 60 W |
710 |
|
Lámpa izzólámpa 75 W |
935 |
|
Lámpa izzó 100 W |
1350 |
|
Lámpa izzó 150 W |
1800 |
|
Lámpa izzó 200 W |
2500 |
|
Nap |
3,63.10 28 |
|
Ideál forrás Sveta |
683,002 |
Összehasonlító táblázat a különböző típusú lámpák fényáramának és energiafogyasztásának arányáról.
Lámpa izzó, erő, W |
L.L lámpa, W |
Fénykibocsátó dióda. lámpa, erő W |
Fény folyam, Lm |
20 W |
5-7 W |
2-3 W |
Körülbelül 250 lm |
40 W |
10-13 W |
4-5 W |
Körülbelül 400 lm |
60 W |
15-16 W |
8-10 W |
Körülbelül 700 lm |
75 W |
18-20 W |
10-12 W |
Körülbelül 900 lm |
100 W |
25-30 W |
12-15 W |
Körülbelül 1200 lm |
150 W |
40-50 W |
18-20 W |
Körülbelül 1800 lm |
200 W |
60-80 W |
25-30 W |
Körülbelül 2500 lm |
Különböző típusú lámpák jellemzői fényáteresztés szempontjából.
- LN- izzólámpák;
- GLN- halogén lámpák;
- CFL- kompakt fénycsövek;
- MGL- fémhalogén lámpák;
- LL- fénycsövek;
- LED-ek- LED izzók.
Különböző típusú izzólámpák jellemzői.
Lámpa feszültség - U, Volt;
Lámpa teljesítménye - W, W;
Fényáram - Lm, Lumen.
Általános célú izzólámpák (standard).
Lámpa típus |
U, V |
W, W |
Lm |
Term szolgáltatások Ch. |
Hossz mm |
Átm. Mm |
típus lábazat |
B 220-230-25-1 |
225 |
200 |
1000 |
105 |
E27 |
||
B 220-230-40-1 |
225 |
430 |
1000 |
105 |
E27 |
||
B 220-230-60-1 |
225 |
730 |
1000 |
105 |
E27 |
||
B 220-230-75-1 |
225 |
960 |
1000 |
105 |
E27 |
||
B 220-230-100 |
225 |
100 |
1380 |
1000 |
105 |
E27 |
|
B 220-235-40-2 |
230 |
335 |
1000 |
E27 |
|||
B 225-235-60-2 |
230 |
655 |
1000 |
E27 |
|||
B 225-235-100-2 |
230 |
100 |
1203 |
1000 |
E27 |
||
B 235-245-150-1 |
240 |
150 |
2180 |
1000 |
130 |
E27 |
|
RN 220-230-15-4 |
225 |
600 |
E14 |
||||
RN 220-230-200-1 |
225 |
200 |
2950 |
1000 |
145 |
E27 |
|
RN 220-230-300 |
225 |
300 |
3350 |
1000 |
140 |
E27 |
|
RN 230-240-300 |
235 |
300 |
4800 |
1000 |
200 |
200 |
E40 |
RN 215-225-500 |
220 |
500 |
8400 |
1000 |
240 |
132 |
E40 |
Általános célú izzólámpák (minionok).
Lámpa típus |
U,V |
W,W |
Lm |
Term Szolgáltatások Ch. |
Hossz mm |
Átm. mm |
típus lábazat |
DS 220-230-40 |
225 |
400 |
1000 |
103 |
E14 |
||
DS 220-230-60 |
225 |
680 |
1000 |
103 |
E14 |
||
DSO 235-245-40 |
240 |
395 |
1000 |
103 |
E14 |
||
DSO 235-245-60 |
240 |
670 |
1000 |
103 |
E14 |
Általános célú izzólámpák (tükör).
Lámpa típus |
U,V |
W,W |
Lm |
Term szolgáltatások Ch. |
Hossz mm |
Átm. mm |
típus lábazat |
3K 220-230-40 (R63) |
225 |
450 |
1000 |
102,5 |
63,5 |
E27 |
|
3D 220-230-60 (R80) |
225 |
200 |
1000 |
116 |
E27 |
||
3D 220-230-75 (R80) |
225 |
280 |
1000 |
116 |
E27 |
||
3D 220-230-100 (R80) |
225 |
100 |
410 |
1000 |
116 |
E27 |
Általános célú izzólámpák (matt).
Lámpa típus |
U,V |
W,W |
Lm |
Term Szolgáltatások Ch. |
Hossz mm |
Átm. mm |
típus Bázis |
|||||||
BO 230-240-40 |
235 |
420 |
1000 |
105 |
E27 |
|||||||||
BO 230-240-60 |
235 |
710 |
1000 |
105 |
E27 |
U,V |
W,W |
Lm |
Term Szolgáltatások |
Hossz Mm |
Átm. mm |
típus lábazat |
||
MO 36-25 |
300 |
1000 |
108 |
E27 |
||||||||||
MO 12-40 |
620 |
1000 |
108 |
E27 |
||||||||||
MO 36-40 |
580 |
1000 |
108 |
E27 |
||||||||||
MO 36-60 |
950 |
1000 |
108 |
E27 |
||||||||||
MO 36-100 |
100 |
1590 |
1000 |
108 |
Term szolgáltatások Ch. |
Hossz mm |
Átm. mm |
típus lábazat |
||||||
KG 220-500-1 |
220 |
500 |
14000 |
3200 |
2000 |
132 |
R7s |
|||||||
KG 220-1000-5 |
220 |
1000 |
22000 |
3200 |
2000 |
189 |
R7s |
|||||||
220-1500 KG |
220 |
1500 |
33000 |
3200 |
2000 |
254 |
R7s |
|||||||
KG 220-2000-4 |
220 |
2000 |
44000 |
3200 |
2000 |
335 |
R7s |
Az izzólámpák bekapcsolásának sémája.
Bekötési rajz a foglalattal ellátott egylámpás lámpa bekapcsolásához.
Egy lámpa bekapcsolásának vázlata kapcsolóval és dugaszolóaljzattal.
Az energiafelhasználás csökkentésének feladata megszűnt csupán technikai probléma lenni, és az állampolitika stratégiai irányvonalának területére került. Az átlagfogyasztó számára ez a titáni küzdelem azt eredményezi, hogy egyszerűen erőszakkal kénytelen átváltani az ismerős és egyszerű, mint egy tojás izzólámpáról más fényforrásra. Például a LED-lámpákhoz. A legtöbb ember számára a LED-es lámpa működésének kérdése csak a gyakorlati felhasználás lehetőségén múlik – hogy becsavarható-e egy szabványos aljzatba és csatlakoztatható-e egy 220 voltos háztartási hálózathoz. Működésének és felépítésének alapelveibe tett rövid áttekintés segít a megalapozott választásban.
A LED lámpa működési elve sokkal bonyolultabb fizikai folyamatokon alapul, mint azé, amelyik forró fémszálon keresztül bocsát ki fényt. Annyira érdekes, hogy van értelme jobban megismerni. A fénykibocsátás jelenségén alapul, amely két különböző anyag érintkezési pontján lép fel, amikor elektromos áram halad át rajtuk.
A legparadoxabb ebben az, hogy a fénykibocsátás hatásának kiváltására használt anyagok egyáltalán nem vezetnek elektromos áramot. Az egyik például a szilícium mindenütt jelen lévő anyag, és állandóan a lábunk alá tapossa. Ezek az anyagok csak akkor engedik át az áramot, és csak egy irányban (ezért nevezik őket félvezetőknek), csak akkor, ha össze vannak kötve. Ehhez az egyikben a pozitív töltésű ionoknak (lyukaknak), a másikban a negatív töltésűeknek (elektronoknak) kell uralkodniuk. Jelenlétük vagy hiányuk az anyag belső (atomi) szerkezetétől függ, és egy nem szakembernek nem szabad foglalkoznia természetük feltárásával.
Az elektromos áram megjelenése lyukak vagy elektronok túlsúlyban lévő anyagok összekapcsolásában csak a csata fele. Az egyikről a másikra való átmenet folyamatát hő formájában felszabaduló energia kíséri. De a múlt század közepén olyan anyagok mechanikai vegyületeit találták, amelyekben az energia felszabadulása szintén ragyogással járt. Az elektronikában diódának nevezik azt az eszközt, amely egy irányba engedi az áramot. A fényt kibocsátó anyagokból készült félvezető eszközöket LED-eknek nevezzük.
Kezdetben egy félvezető vegyületből származó fotonok kibocsátása csak a spektrum egy szűk részén volt lehetséges. Pirosan, zölden vagy sárgán világítottak. Ennek a ragyogásnak az ereje rendkívül kicsi volt. A LED-et nagyon sokáig csak jelzőlámpaként használták. Most azonban olyan anyagokat találtak, amelyek kombinációja sokkal nagyobb intenzitású és széles tartományban, szinte a teljes látható spektrumban bocsát ki fényt. Majdnem azért, mert izzásukban egy bizonyos hullámhossz dominál. Ezért vannak olyan lámpák, amelyekben a kék (hideg) és sárga vagy piros (meleg) fény dominál.
Most, hogy általánosságban megértette a LED-lámpák működési elvét, továbbléphet a 220 V-os LED-lámpák tervezésére vonatkozó kérdés megválaszolására.
LED lámpák tervezése
Külsőleg azok a fényforrások, amelyek fotonkibocsátás hatását használják fel, amikor az elektromos áram áthalad egy félvezetőn, szinte semmiben sem különböznek az izzólámpáktól. A lényeg az, hogy a szokásos fém alapjuk van egy menettel, amely pontosan megismétli az összes szabványos izzólámpát. Ez lehetővé teszi, hogy ne változtasson semmit a helyiség elektromos berendezésében, hogy összekapcsolja őket.
A 220 voltos LED-lámpa belső szerkezete azonban nagyon összetett. A következő elemekből áll:
1) kapcsolattartó bázis;
2) egy ház, amely egyidejűleg fűtőtest szerepét is betölti;
3) táp- és vezérlőkártyák;
4) LED-es táblák;
5) átlátszó kupak.
Tápellátás és vezérlőpanel
A 220 voltos LED-lámpák működésének megértéséhez először is érdemes megérteni, hogy a félvezető elemeket nem lehet ilyen nagyságú váltakozó árammal és feszültséggel táplálni. Ellenkező esetben egyszerűen kiégnek. Ezért ennek a fényforrásnak a testében szükségszerűen van egy tábla, amely csökkenti a feszültséget és egyenirányítja az áramot.
A lámpa tartóssága nagymértékben függ a tábla kialakításától. Pontosabban, milyen elemek vannak a bemenetén. Az olcsón az egyenirányító dióda híd előtt egy ellenálláson kívül semmi más nincs. Csodák gyakran történnek (általában a Középbirodalomból származó lámpákban), amikor még ez az ellenállás sincs jelen, és a diódahíd közvetlenül az alaphoz csatlakozik. Az ilyen lámpák nagyon fényesen világítanak, de élettartamuk rendkívül alacsony, ha nincsenek stabilizáló eszközökön keresztül csatlakoztatva. Ehhez használhat például előtét transzformátorokat.
A leggyakoribb sémák azok, amelyekben a lámpavezérlő áramkör tápáramkörében egy ellenállásból és egy kondenzátorból álló simítószűrőt hoznak létre. A legdrágább LED-lámpákban a tápegység és a vezérlőegység mikroáramkörökre épül. Jól kiegyenlítik a stresszhullámokat, de munkaidejük nem túl magas. Főleg a hatékony hűtés kialakításának képtelensége miatt.
LED tábla
Bármennyire is próbálkoznak a tudósok, új anyagokat találnak ki, amelyek nagy sugárzási hatásfokkal rendelkeznek a spektrum látható részén, a LED-lámpa működési elve változatlan marad, és minden egyes világítóeleme nagyon gyenge. A kívánt hatás elérése érdekében több tucat, néha több száz darabból álló csoportokba vannak csoportosítva. Ehhez dielektromos táblát használnak, amelyen fém vezető pályákat alkalmaznak. Nagyon hasonlít a televíziókban, számítógépes alaplapokon és más rádiókészülékekben használtakhoz.
A LED tábla egy másik fontos funkciót is ellát. Mint már észrevette, nincs leléptető transzformátor a vezérlőegységben. Természetesen felszerelhető, de ez a lámpa méretének és költségének növekedéséhez vezet. A tápfeszültségnek a LED számára biztonságos névleges értékre való csökkentésének problémája egyszerűen, de széleskörűen megoldható. Minden világító elem sorozatban szerepel, akár egy karácsonyfa-füzérben. Például, ha 10 LED-et sorba kötünk egy 220 voltos áramkörre, akkor mindegyik 22 V-ot kap (az áramérték azonban változatlan marad).
Ennek az áramkörnek az a hátránya, hogy egy kiégett elem megszakítja az egész áramkört, és a lámpa nem világít. Egy nem működő lámpában tucatnyi LED-ből csak egy-kettő lehet hibás. Vannak olyan mesteremberek, akik újraforrasztják és békében élnek, de a legtöbb tapasztalatlan felhasználó az egész készüléket a szemétbe dobja.
A LED-lámpák újrahasznosítása egyébként külön fejtörést okoz, hiszen nem keverhetők a hétköznapi háztartási hulladékkal.
Átlátszó sapka
Alapvetően ez az elem a por, a nedvesség és a játékos kezek elleni védelem szerepét tölti be. Van azonban haszonelvű funkciója is. A legtöbb LED-es lámpaburkolat matt megjelenésű. Ez a megoldás furcsának tűnhet, mivel a LED sugárzás ereje gyengül. De hasznossága a szakemberek számára nyilvánvaló.
A kupak matt, mert a belső oldalára fényporréteg kerül - egy anyag, amely az energiakvantumok hatására világítani kezd. Úgy tűnik, hogy itt, ahogy mondják, az olaj olaj. De a fénypor emissziós spektruma többszörösen szélesebb, mint a LED-eké. Közel áll a természetes napsugárzáshoz. Ha a LED-eket ilyen „tömítés” nélkül hagyja, akkor fényük elfárad és megsérül a szeme.
Milyen előnyei vannak az ilyen lámpáknak
Most, hogy már sokat tud a LED lámpák működéséről, érdemes elidőzni az előnyein. A legfontosabb és vitathatatlan az alacsony energiafogyasztás. Egy tucat LED ugyanolyan erősségű sugárzást bocsát ki, mint egy hagyományos izzólámpa, de a félvezető eszközök többszörösen kevesebb áramot fogyasztanak. Van még egy előnye, de ez nem annyira nyilvánvaló. Az ilyen működési elvű lámpák tartósabbak. Igaz, feltéve, hogy a tápfeszültség a lehető legstabilabb.
Lehetetlen nem beszélni az ilyen lámpák hátrányairól. Ez mindenekelőtt a sugárzásuk spektrumára vonatkozik. Jelentősen eltér a naptól – amit az emberi szem már évezredek óta megszokott. Ezért otthonába válassza azokat a lámpákat, amelyek sárgán vagy vörösen (melegen) világítanak, és matt kupakkal rendelkeznek.
Kiderült, hogy az elektromos árammal felmelegített test nem csak hőt bocsáthat ki, hanem világít is. Az első fényforrások pontosan ezen az elven működtek. Nézzük meg, hogyan működik egy izzólámpa, a világ legszélesebb körben használt világítóeszköze. És bár idővel teljesen le kell cserélni kompakt fénycsövekre (energiatakarékos) és LED-es fényforrásokra, az emberiség sokáig nem nélkülözheti ezt a technológiát.
Izzólámpa kivitel
A villanykörte fő eleme egy tűzálló anyagból - wolframból - készült spirál. A hossza és ennek megfelelően az ellenállás növelése érdekében vékony spirálba csavarják. Szabad szemmel nem látható.
A spirál tartóelemekre van felszerelve, amelyek legkülső része a végeinek az elektromos áramkörhöz való csatlakoztatására szolgál. Molibdénből készülnek, amelynek olvadáspontja magasabb, mint a fűtött tekercs hőmérséklete. Az egyik molibdén elektróda az alap menetes részéhez, a másik a központi kivezetéséhez csatlakozik.
Molibdén tartók tartják a volfrámspirált
Levegőt pumpáltak ki egy üvegből készült lombikból. Néha levegő helyett inert gázt szivattyúznak be, például argont vagy annak nitrogénnel való keverékét. Ez szükséges a belső térfogat hővezető képességének csökkentéséhez, aminek következtében az üveg kevésbé érzékeny a melegítésre. Ezenkívül ez az intézkedés megakadályozza az izzószál oxidációját. Lámpa készítésekor a levegőt az izzó egy részén keresztül pumpálják ki, amelyet aztán az alap elrejt.
Az izzólámpa működési elve azon alapul, hogy izzószálát elektromos árammal olyan hőmérsékletre melegítik, amelyen fényt kezdenek kibocsátani a környező térbe.
Az izzólámpák 15 és 750 W közötti teljesítménnyel gyárthatók. A teljesítménytől függően különböző típusú menetes aljzatokat használnak: E10, E14, E27 vagy E40. Dekoratív, jelző- és háttérvilágítású lámpákhoz BA7S, BA9S, BA15S foglalatokat használnak. Telepítéskor az ilyen termékek a kazettában ragadnak és 90 fokkal elforgatják.
A szokásos körte alakú forma mellett olyan díszlámpákat is gyártanak, amelyekben az izzó gyertya, csepp, henger vagy labda alakú.
A bevonat nélküli burával ellátott lámpa sárgás fénnyel világít, az összetétel leginkább a napfényre emlékeztet. De ha speciális bevonatokat alkalmaznak az üveg belső felületére, az matt, piros, sárga, kék vagy zöld színűvé válhat.
Érdekes a fényvisszaverő izzólámpa kialakítása. Az izzó egy részére fényvisszaverő réteget helyeznek. Ennek eredményeként a róla való visszaverődés miatt a fényáram újraeloszlik egy irányba.
Az izzólámpák előnyei
Az izzólámpák használatának legfontosabb előnye a gyártás egyszerűsége és ennek megfelelően az ár. Egyszerűbb világítóberendezést elképzelni sem lehet.
A lámpákat széles teljesítmény- és méretválasztékban gyártják. Az összes többi modern fényforrás tartalmaz olyan eszközöket, amelyek a tápfeszültséget a működéséhez szükséges értékre alakítják át. Bár sikerül belepréselni őket egy izzó szabványos összméreteibe, a tervezés bonyolultabbá válik, és megnő az alkatrészek száma a készülékben. És ez nem mindig javítja a költség- és megbízhatósági mutatókat. Az izzólámpa kapcsolóáramköre nem igényel további elemeket.
A LED-lámpák felváltották a hagyományos lámpákat, mint hordozható eszközöket: hordozható fényforrások, amelyek akkumulátorral és újratölthető akkumulátorokkal működnek. Azonos fényteljesítmény mellett kevesebb áramot fogyasztanak, és a LED teljes méretei még kisebbek, mint a korábban zseblámpákban használt izzóké. És sikeresebben működnek a karácsonyfa-füzér részeként.
Érdemes megjegyezni az izzólámpákban rejlő másik előnyt is - ezek lumineszcenciaspektruma a legközelebb áll a napéhoz, mint az összes többi mesterséges fényforrásé. És ez nagy plusz a látás szempontjából, mert kifejezetten a naphoz van igazítva, nem pedig a monokróm LED-ekhez.
A fűtött izzószál hőtehetetlensége miatt a belőle származó fény gyakorlatilag nem pulzál. Ugyanez nem mondható el más eszközök sugárzásáról, különösen a lumineszcensekről, amelyek előtétként nem félvezető áramkört, hanem szabályos tekercset használnak. És az elektronika, különösen az olcsó, nem mindig szünteti meg megfelelően a hálózat hullámzását. Ez a látást is befolyásolja.
De nem csak az egészséget károsíthatja a modern izzóknál használt félvezető eszközök működésének lüktető jellege. Masszív használatuk a hálózatból felvett áram alakjának éles változásához vezet, ami végső soron befolyásolja a feszültség alakját. Annyira megváltozik az eredetihez képest (szinuszos), hogy befolyásolja a hálózat többi elektromos készülékének működési minőségét.
Az izzólámpák hátrányai
Az izzólámpák jelentős hátránya, ami lerövidíti élettartamukat, a tápfeszültség értékétől való függése. A feszültség növekedésével az izzószál gyorsabban elhasználódik. A lámpákat ennek a paraméternek a különböző értékeire (240 V-ig) gyártják, de a névleges értéken rosszabbul világítanak.
A feszültség csökkenése az izzás intenzitásának éles változásához vezet. A rezgések pedig még rosszabb hatással vannak a világítóberendezésre, hirtelen ingadozásokkal a lámpa kiéghet.
De a legrosszabb az, hogy az izzószálat úgy tervezték, hogy hosszú ideig fűtött állapotban működjön. Melegítéskor az ellenállása megnő. Ezért a bekapcsolás pillanatában, amikor a cérna hideg, ellenállása sokkal kisebb, mint az, amelynél a fény fellép. Ez elkerülhetetlen áramlökéshez vezet a gyújtás pillanatában, ami a volfrám elpárolgásához vezet. Minél több a kapcsoló, annál rövidebb ideig fog működni a lámpa.
A zökkenőmentes indítást biztosító vagy a fényerősség széles tartományban történő beállítását lehetővé tevő eszközök segítenek a helyzet kijavításában.
Az izzólámpák legfontosabb hátránya az alacsony hatásfok. A villamos energia túlnyomó többségét (akár 96%-át) a környező levegő haszontalan fűtésére és az infravörös sugárzásra fordítják. Ezzel semmit nem lehet tenni - ez az izzólámpa működési elve.
Nos, még valami: a lombik pohara könnyen összetörhető. De a kompakt fénycsövekkel ellentétben, amelyek kis mennyiségű higanygőzt tartalmaznak, a törött izzólámpa az esetleges vágáson kívül semmilyen módon nem fenyegeti a tulajdonost.
Halogén lámpák
Az izzólámpa kiégésének oka a wolfram fokozatos elpárolgása, amelyből az izzószál készül. Vékonyodik, majd a következő áramlökés bekapcsoláskor a legvékonyabb pontján megolvasztja.
A bróm- vagy jódgőzzel töltött halogénlámpákat úgy tervezték, hogy kiküszöböljék ezt a hátrányt. Égéskor az elpárolgott wolfram halogénnel egyesül. A keletkező anyag nem tud lerakódni a lombik falára vagy más viszonylag hideg belső felületekre.
Az izzószál közelében a wolfram a hőmérséklet hatására eltávolítható a csatlakozásból, és visszakerül a helyére.
A halogének alkalmazása egy másik problémát is megold: a tekercs hőmérséklete emelhető, növelve a fénykibocsátást és csökkentve a világítóberendezés méretét. Ezért azonos teljesítmény mellett a halogénlámpák méretei kisebbek.
Nem sokkal az elektromosság felfedezése után megjelentek az elektromos világítóberendezések. A mesterséges fényforrások között nagyon sokáig az izzólámpák domináltak. Az elmúlt években az energiahatékonyságért folytatott küzdelem fokozódása miatt egyre inkább elterjednek az új világítóberendezések - energiatakarékos fénycsövek és LED-lámpák. Az áram hatását az izzók különböző módon használják fel, az alábbiakban a fénytermelés típusainak és elveinek leírását olvashatja.
A mesterséges fényforrások típusai
- Az izzólámpa a legegyszerűbb és legolcsóbb mesterséges fényforrás. Az elektromos energia fénnyé alakítása egy spirál alakú fémszálnak köszönhető, amely erősen felmelegszik elektromos áram hatására. Az izzószál üzemi hőmérséklete körülbelül 2500 °C. Egy ilyen hőmérsékletre felmelegített test elektromágneses sugárzást kezd generálni a spektrum látható tartományában, más szóval fényt. A spirál tűzálló fémből készül, leggyakrabban wolframból vagy réniumból. A gyors párolgás és tönkremenetel elkerülése érdekében az izzószálat lezárt lombikba helyezzük. A levegőt kiszivattyúzzák a lombikból, vagy a lombikot inert gázzal töltik meg: nitrogén, argon, kripton.
- A halogén lámpák az izzólámpák egyik fajtája, javított jellemzőkkel. Az ilyen lámpa burájában egy úgynevezett „puffer” gáz található jód vagy bróm halogéngőz formájában. A halogének jelenléte megakadályozza a spirálfém elpárolgását és lerakódását a lombik falára. Ennek eredményeként lehetővé válik a hőmérséklet 3000 °C-ra emelése. Ebben az esetben az izzó mérete csökkenthető és a lámpa élettartama megnövelhető.
- A gázkisülési források a gáz izzás jelenségét használják elektromos áram hatására (gázkisülés). Egy gázzal, gázkeverékkel vagy fémgőzzel töltött üveglombikban áram folyik a cső végén elhelyezkedő két elektróda között, amitől a gáz felizzik. A gáznemű közeg összetételétől függően az izzás színe eltérő lehet.
- A lumineszcens források a gázkisüléses lámpák speciális esetei. A fénycsövekben a csövet higanygőzzel töltik meg. A higanygőzben lévő elektromos kisülés ultraibolya fényt hoz létre. A cső felületére egy speciális készítményt, egy foszfort visznek fel. Az ultraibolya fény hatására a foszfor a napfényhez közeli másodlagos sugárzást generál, innen kapták ezek az eszközök a nevüket. A fénypor összetételétől függően a fehér fény különböző árnyalatai lehetségesek, melegebb vagy hidegebb. Az árnyalattal kapcsolatos információkat általában a lámpa címkéje tartalmazza, és színhőmérsékletnek nevezik.
- A LED-lámpákban a fényforrás egy olyan eszköz, amely fényt bocsát ki, amikor elektromos áram áthalad egy szilárdtest félvezető kristályon. A fény színe a félvezető anyagától függ. A fehér LED viszonylag nemrég jelent meg. A fehér fény előállítása a kék LED-ek megjelenésével vált lehetővé. Valójában a fehér egy félvezető kristályból származó kék vagy ibolya sugárzással besugárzott foszfor segítségével jön létre. A fehér LED-ek színhőmérséklete nagyon változó. A LED-ek gyártása meglehetősen bonyolult eszköz, ezért a LED-lámpák drágák.
Színes hőmérséklet
A fehér fény árnyalatát jellemzi, Kelvin-fokban kifejezve, és 1000 és 10 000°K között van. A piroshoz közelebbi alacsony értékek a meleg árnyalat, a magas értékek, a fehér és a kék – hideg. A nappali fény színhőmérséklete körülbelül 5200 K. A világítóberendezések nagy része 2700-6500 K tartományban készül.
Amint látható, annak ellenére, hogy a fénytermelés az elektromos áram hatásának eredménye, a különböző típusú elektromos lámpákban a maga módján használják. A modern fényforrások még az izzólámpákhoz képest is nagyon magas hatásfokot érnek el. A LED-ek igazi áttörést jelentenek a mesterséges fény terén.
Az izzólámpa olyan elektromos világítóeszköz, amelynek működési elvét egy tűzálló fémszál magas hőmérsékletre hevítése határozza meg. Az áram hőhatása régóta ismert (1800). Idővel intenzív hőt okoz (500 Celsius-fok felett), amitől az izzószál izzik. Az országban apróságokat neveznek el Iljicsről, sőt, a haladó történészek nem tudnak határozott választ adni arra, kit nevezzünk az izzólámpa feltalálójának.
Izzólámpák építése
Tanulmányozzuk az eszköz szerkezetét:
Az izzólámpák története
A spirálok nem készültek azonnal volfrámból. Grafitot, papírt és bambuszt használtak. Sokan párhuzamos utat követtek, izzólámpákat alkotva.
Tehetetlenek vagyunk egy 22 névből álló listát adni azoknak a tudósoknak, akiket külföldi írók a találmány szerzőjeként neveznek. Helytelen Edisonnak és Lodyginnek érdemeket tulajdonítani. Manapság az izzólámpák korántsem tökéletesek, és gyorsan elveszítik marketing vonzerejüket. A tápfeszültség amplitúdójának 10%-os túllépése (a fele - 5% - az Orosz Föderáció 2003-ban a feszültség emelésével) négyszeresére csökkenti az élettartamot. A paraméter csökkentése természetesen csökkenti a fényáram kibocsátását: 40% elveszik az ellátó hálózat jellemzőinek egyenértékű relatív változásával lefelé.
A Pioneers sokkal rosszabb helyzetben van. Joseph Swan kétségbeesetten törekedett arra, hogy megfelelő mennyiségű levegőt érjen el egy izzólámpa burájában. Az akkori (higany)szivattyúk nem tudták teljesíteni a feladatot. A cérna a benne megőrzött oxigén felhasználásával égett.
Az izzólámpák célja, hogy a spirálokat a felmelegedésig érjék, a test izzani kezd. A nehézségeket a 19. század közepén a nagy ellenállású ötvözetek hiánya növelte - az elektromos áram átalakításának kvótáját a vezető anyag megnövekedett ellenállása képezte.
A szakértők erőfeszítései a következő területekre korlátozódtak:
- A cérna anyagának kiválasztása. A kritérium a nagy ellenállás és az égésállóság volt. A bambuszszálakat, amelyek szigetelő, vékony vezetőképes grafitréteggel vonták be. A vezetőképes szénréteg kis területe növelte az ellenállást, ami a kívánt eredményt eredményezte.
- A fa alap azonban gyorsan kigyulladt. A második iránynak a teljes vákuum létrehozására tett kísérleteket tekintjük. Az oxigént a 18. század vége óta ismerték, a tudósok gyorsan bebizonyították, hogy az elem részt vesz az égésben. 1781-ben Henry Cavendish meghatározta a levegő összetételét, izzólámpákat kezdett fejleszteni, a tudomány szolgái tudták: a föld légköre elpusztítja a felhevült testeket.
- Fontos a szál feszességének közvetítése. Folyamatban volt a munka azzal a céllal, hogy az áramkör levehető, érintkező részeit hozzanak létre. Világos, hogy egy vékony szénréteg nagy ellenállással van felszerelve, hogyan lehet áramot szolgáltatni? Nehéz elhinni, hogy az elfogadható eredmények elérése érdekében értékes fémeket használtak: platinát, ezüstöt. Elfogadható vezetőképesség elérése. Drága módszerekkel elkerülhető volt a külső áramkör és az érintkezők felmelegítése, az izzószál felmelegedett.
- Külön megjegyezzük az Edison alap szálát, amelyet ma is használnak (E27). Sikeres ötlet, amely a gyorsan cserélhető izzólámpák alapját képezte. Az érintkezés létrehozásának egyéb módszerei, mint például a forrasztás, kevéssé hasznosak. A csatlakozás az áram hatására felmelegedve széteshet.
A 19. századi üvegfúvók szakmai magasságokat értek el, a lombik könnyen elkészíthető. Otto von Guericke a statikus elektromosság generátor konstruálásakor azt javasolta, hogy egy gömblombikot töltsenek meg kénnel. Az anyag megkeményedik és eltöri az üveget. Az eredmény egy ideális labda, dörzsöléskor töltést gyűjtött össze, és a szerkezet közepén áthaladó acélrúdhoz juttatta.
Az ipar úttörői
Elolvashatja: először Sir Humphry Davy valósította meg a villamos energia világítási célú alárendelésének ötletét. Nem sokkal a voltai oszlop létrehozása után a tudós minden erejével fémekkel kísérletezett. A nemes platinát a magas olvadáspontja miatt választottam – más anyagokat a levegő gyorsan oxidál. Egyszerűen kiégtek. A fényforrás halványnak bizonyult, több száz későbbi fejlesztés alapját adta, megmutatva a mozgás irányát azoknak, akik a végeredményt: megvilágítást akarták elérni, elektromos áram segítségével.
1802-ben történt, a tudós 24 éves volt, később (1806) Humphry Davy egy teljesen működőképes kisülési világítóberendezést mutatott be a nyilvánosságnak, amelynek kialakításában két szénrúd játszott vezető szerepet. Az állandó kísérleteknek tulajdonítható egy ilyen ragyogó világítótest rövid élettartama a tudomány égboltjában, amely a világnak ötletet adott a klórról, a jódról és számos alkálifémről. Halálos kísérletek szén-monoxid belélegzésével, nitrogén-oxiddal végzett munka (erős mérgező anyag). A szerzők üdvözölték a zseniális hőstetteket, amelyek megrövidítették a tudós életét.
Humphrey felhagyott vele, és egy egész évtizednyi, mindig elfoglalt, világítóberendezésekkel kapcsolatos kutatást elvetett. Ma Davyt az elektrolízis atyjának nevezik. Az 1812-es Felling Colliery tragédiája mély nyomot hagyott, sokak szívét elsötétítve. Sir Humphry Davy csatlakozott azoknak a soraihoz, akik részt vesznek egy biztonságos fényforrás kifejlesztésében, amely megvédi a bányászokat. A villamos energia szűkös volt, és nem voltak hatékony, megbízható energiaforrások. A tűzcsap időnkénti felrobbanásának megakadályozására különféle intézkedéseket alkalmaztak, például fémhálós diffúzort, amely megakadályozta a láng terjedését.
Sir Humphry Davy messze megelőzte korát. Körülbelül 70 évvel ezelőtt A 19. század vége lavinaszerűen új terveket hozott, amelyek az elektromosság használatának köszönhetően kiragadták az emberiséget az örök sötétségből. Davy volt az egyik első, aki észrevette az anyagok ellenállásának a hőmérséklettől való függését, ami lehetővé tette Georg Ohmnak, hogy később megszerezze. Fél évszázaddal később a felfedezés képezte az alapját Carl Wilhelm Siemens első elektronikus hőmérőjének.
1835. október 6-án James Bowman Lindsay egy izzólámpát mutatott be, amelyet üvegkörte vett körül, hogy megvédje a légkörtől. Ahogy a feltaláló fogalmazott: az ember úgy olvashat egy könyvet, hogy egy ilyen forrástól másfél láb távolságra eloszlatja a sötétséget. Az általánosan elfogadott források szerint James Bowman a szerzője annak az ötletnek, hogy az izzószálat üvegburával védjék. Ez igaz?
Hajlamosak vagyunk azt mondani, hogy a világtörténelem itt kicsit összezavarodik. Az ilyen készülék első vázlata 1820-ból származik. Valamiért Warren de la Roux-nak tulajdonítják. Ki volt... 5 éves. Egy magányos kutató észrevette az abszurditást, amikor kitűzte a dátumot... 1840. Egy óvodás tehetetlen egy ilyen nagyszerű találmány elkészítésére. Sőt, James Bowman demonstrációit a sietségben elfelejtették. Sok történelmi könyv (egy 1961-ből Lewistól) értelmezte így a semmiből előkerült képet. A szerző nyilvánvalóan tévedett, egy másik forrás, Joseph Stoer 1986-ban, Augustus Arthur de la Rivának (született 1801) tulajdonítja a találmányt. Sokkal jobban alkalmas arra, hogy megmagyarázza James Bowman tizenöt évvel későbbi demonstrációit.
Az orosz nyelvű domain nem vette észre. Az angol források a következőképpen értelmezik a problémát: a de la Roux és a de la Rive nevek egyértelműen keverednek, és legalább négy személyt érinthet. Megemlítik Warren de la Roux és Augustus Arthur de la Rive fizikusokat, akik képletesen szólva 1820-ban jártak először óvodába. Az említett férfiak atyái tisztázhatják a történetet: Thomas de la Roux (1793 - 1866), Charles Gaspard de la Rive (1770 - 1834). Egy ismeretlen úriember (hölgy) egy egész tanulmányt végzett, meggyőzően bebizonyította, hogy a de la Roux vezetéknévre való hivatkozás tarthatatlan, a 20. század elejétől a 19. század végéig terjedő tudományos irodalom hegyére hivatkozva.
Az ismeretlen vette a fáradságot, hogy átnézze Warren de la Roux szabadalmait, és kilenc volt belőlük. A leírt kialakítású izzólámpák nincsenek. Nehéz elképzelni, hogy Augustus Arthur de la Riva, aki 1822-ben kezdett tudományos munkákat publikálni, feltalálta az üveglombikot. Angliában, az izzólámpa szülőhelyén járt, és elektromosságot tanult. Az érdeklődők e-mailben írhatnak a cikk szerzőjének az angol nyelvű oldalon [e-mail védett]. „Ezskov” azt írja: örömmel veszi figyelembe a témával kapcsolatos információkat.
Az izzólámpa igazi feltalálója
Megbízhatóan ismert, hogy 1879-ben Edison szabadalmaztatta (US 223898 számú szabadalom) az első izzólámpát. A leszármazottak rögzítették az eseményt. A korábbi publikációk tekintetében a szerzőség kérdéses. A kommutátormotor, amely a világot ajándékozta, ismeretlen. Sir Humphry Davy megtagadta, hogy szabadalmat vegyen fel a bánya számára feltalált biztonsági lámpára, így nyilvánosan elérhetővé tette a találmányt. Az ilyen szeszélyek jelentős zavart keltenek. Tehetetlenek vagyunk, hogy megtudjuk, ki volt az első, aki eszébe jutott, hogy egy izzószálat helyezzenek el egy üvegbura belsejében, ezzel biztosítva a mindenhol használt kialakítás funkcionalitását.
Az izzólámpák kimennek a divatból
Az izzólámpák a fénytermelés másodlagos elvét alkalmazzák. A szál magas hőmérsékletet ér el. Az eszközök hatásfoka alacsony, az energia nagy része elpazarolt. A modern szabványok azt diktálják, hogy az ország energiát takarítson meg. Divatban vannak a kisütéses, LED-es izzók. Humphry Davy, de la Roux, de la Rive, Edison, akinek keze volt, és azon dolgozott, hogy kihúzza az emberiséget a sötétségből, örökre az emlékezetben marad.
Felhívjuk figyelmét, hogy Charles Gaspard de la Rive 1834-ben halt meg. Következő ősszel volt az első nyilvános tüntetés... Megtalálta valaki az elhunyt kutató iratait? Az idő megoldja a kérdést, mert minden titokra fény derül. Az olvasók észrevették: egy ismeretlen erő kényszerítette Davyt, hogy megpróbálja a védőlombikot a bányászok megsegítésére használni. A tudós szíve túl nagynak bizonyult ahhoz, hogy láthassa a nyilvánvaló utalást. Az angolnak megvolt a szükséges információja...