Dryck på strömbrytaren - och det mörka rummet ändrades omedelbart, detaljerna i de minsta delarna av interiören blev synliga. Så här sprids energi från en liten enhet omedelbart och översvämmer allt med ljus. Vad får dig att skapa en så kraftfull strålning? Svaret är dolt i namnet på belysningsanordningen, som kallas en glödlampa.
Historien för skapandet av de första belysningselementen
Ursprunget till de första glödlamporna går tillbaka till början av 1800-talet. Eller snarare, lampan dök upp lite senare, men effekten av glöden från platina och kolstavar under inverkan av elektrisk energi har redan observerats. Två svåra frågor dök upp inför forskarna:
- hitta material med hög motståndskraft som kan värmas upp under påverkan av ström till ett tillstånd av ljusemission;
- Förebyggande av snabb förbränning av materialet i luften.
Forskning ochuppfinningar av den ryske vetenskapsmannen Alexander Nikolaevich Lodygin och amerikanen Thomas Edison.
Lodygin föreslog att man skulle använda kolstavar som ett glödande element, som låg i en förseglad kolv. Nackdelen med designen var svårigheten att pumpa ut luft, vars rester bidrog till den snabba förbränningen av stavarna. Men ändå brann hans lampor i flera timmar, och utvecklingar och patent blev grunden för att skapa mer hållbara enheter.
Den amerikanske vetenskapsmannen Thomas Edison gjorde, efter att ha bekantat sig med Lodygins verk, en effektiv vakuumkolv, i vilken han placerade en koltråd gjord av bambufiber. Edison försåg också lampfoten med en gängad anslutning som är inneboende i moderna lampor, och uppfann många elektriska element, såsom: en stickpropp, en säkring, en vridomkopplare och mycket mer. Effektiviteten hos Edisons glödlampa var liten, även om den kunde fungera i upp till 1000 timmar och fick praktisk användning.
Sedan, istället för kolelement, föreslogs det att använda eldfasta metaller. Volframglödtråden som används i moderna glödlampor patenterades också av Lodygin.
Enheten och principen för lampans funktion
Designen på en glödlampa har inte förändrats i grunden på mer än hundra år. Det inkluderar:
- En hermetiskt tillsluten kolv som avgränsar arbetsutrymmet och är fylld med en inert gas.
- Sockeln som harspiralform. Den tjänar till att hålla lampan i sockeln och elektriskt ansluta den till strömförande delar.
- Ledare som leder ström från basen till spiralen och håller den.
- Glödespiral, vars uppvärmning skapar ljusenergi.
När en elektrisk ström passerar genom en spole värms den omedelbart upp till de högsta temperaturerna upp till 2700 grader. Detta beror på att spiralen har ett stort strömmotstånd och det går åt mycket energi för att övervinna detta motstånd, som frigörs som värme. Värme värmer upp metallen (volfram), och den börjar avge fotoner av ljus. På grund av det faktum att kolven inte innehåller syre, oxiderar volfram inte under uppvärmning, och det brinner inte ut. En inert gas hindrar heta metallpartiklar från att avdunsta.
Vilken effektivitet har en glödlampa
Effektivitet visar hur stor andel av den förbrukade energin som omvandlas till nyttigt arbete och vad som inte gör det. När det gäller en glödlampa är verkningsgraden låg, eftersom endast 5-10 % av energin går till att avge ljus, resten frigörs som värme.
Effektiviteten hos de första glödlamporna, där kolstaven fungerade som glödtråden, var ännu lägre jämfört med moderna enheter. Detta beror på ytterligare förluster på grund av konvektion. Spiralfilament har en lägre procentandel av dessa förluster.
Effektiviteten hos en glödlampa beror direkt på spiralens uppvärmningstemperatur. Som standard värms en 60 W lampspole upp till 2700 ºС, kldenna effektivitet är endast 5 %. Det är möjligt att öka värmevärdet till 3400 ºС genom att öka spänningen, men detta kommer att minska enhetens livslängd med mer än 90 %, även om lampan kommer att lysa starkare och effektiviteten ökar till 15 %.
Det är fel att tro att en ökning av lampeffekten (100, 200, 300 W) leder till en ökning av effektiviteten bara för att enhetens ljusstyrka har ökat. Lampan började lysa starkare på grund av den större kraften i själva spiralen, och som ett resultat av större ljuseffekt. Men energikostnaderna har också ökat. Därför kommer verkningsgraden för en 100 W glödlampa också att ligga inom 5-7%.
Sorter av glödlampor
Glödlampor finns i olika utföranden och funktionella syften. De är indelade i belysningsarmaturer:
- Allmän användning. Dessa inkluderar lampor för hushållsbruk med olika effekt, designade för nätspänning på 220 V.
- Dekorativ design. De har icke-standardiserade typer av kolvar i form av ljus, sfärer och andra former.
- Belysningstyp. Färgglada lampor med låg effekt för färgglada belysningar.
- Lokal destination. Säkra spänningsenheter upp till 40 V. De används på produktionsbord för att belysa arbetsplatserna för verktygsmaskiner.
- Spegelbelagd. Lampor som skapar riktat ljus.
- Sign altyp. Brukade arbeta i instrumentpanelerna på olika enheter.
- För transport. Ett brett utbud av lampor med ökad slitstyrka och tillförlitlighet. Har en användarvänlig design för snabbt byte.
- För strålkastare. Lampor med ökad effekt, som når upp till 10 000 W.
- För optiska enheter. Lampor för filmprojektorer och liknande enheter.
- Kommutator. Används som segment av den digitala displayen av mätinstrument.
Positiva och negativa sidor av glödlampor
Belysningsanordningar av glödlampstyp har sina egna egenskaper. Positiva inkluderar:
- omedelbar tändning av spolen;
- miljösäkerhet;
- liten storlek;
- fair price;
- förmågan att skapa enheter med olika effekt och driftsspänning av både AC och DC;
- mångsidig användning.
Till negativ:
- glödlampa med låg effektivitet;
- känslighet för livräddande strömstötar;
- kort arbetstid som inte överstiger 1000;
- brandrisk för lampor på grund av stark uppvärmning av glödlampan;
- bräcklig design.
Andra typer av belysningsarmaturer
Det finns belysningslampor, vars princip skiljer sig fundament alt från driften av glödlampor. Dessa inkluderar gasurladdning och LED-lampor.
Det finns många ljusbågar eller gasurladdningslampor, men de är alla baserade på gasens glöd när en ljusbåge uppstår mellan elektroderna. Glödet uppstår i det ultravioletta spektrumet, som sedan omvandlas till synligt för det mänskliga ögat.genom att passera genom fosforbeläggningen.
Processen som sker i en gasurladdningslampa inkluderar två arbetssteg: skapandet av en ljusbågsurladdning och upprätthållandet av jonisering och glöd av gasen i glödlampan. Därför har alla typer av sådana belysningsarmaturer ett aktuellt styrsystem. Lysrör har högre effektivitet än glödlampor, men är osäkra eftersom de innehåller kvicksilverånga.
LED-belysningsenheter är de modernaste systemen. Effektiviteten hos en glödlampa och en LED-lampa är ojämförlig. I den senare når den 90%. Funktionsprincipen för lysdioden är baserad på glödet från en viss typ av halvledare under påverkan av spänning.
Vad en glödlampa inte gillar
Livstiden för en vanlig glödlampa kommer att förkortas om:
- Spänningen i nätverket är ständigt överskattad från den nominella, som belysningsenheten är designad för. Detta beror på en ökning av värmekroppens driftstemperatur och, som ett resultat, ökad förångning av metallegeringen, vilket leder till dess misslyckande. Även om glödlampans effektivitet blir bättre.
- Skaka lampan skarpt under drift. När metallen värms upp till ett tillstånd nära smältning och avståndet mellan spiralens varv minskar på grund av ämnets expansion, kan varje mekanisk, abrupt rörelse leda till en för ögat omärklig inter-turn-krets. Detta minskar det totala motståndet hos spolen mot ström, bidrar till dess högre uppvärmning och snabbareutbrändhet.
- Vatten kommer att komma på den uppvärmda kolven. En temperaturskillnad uppstår vid islagspunkten, vilket gör att glaset går sönder.
- Rör med fingrarna på halogenlampans glödlampa. En halogenlampa är en typ av glödlampa, men har en betydligt högre ljus- och värmeeffekt. Vid beröring finns en osynlig fet fläck från fingret kvar på kolven. Under påverkan av temperaturen brinner fettet ut och bildar kolavlagringar som förhindrar värmeöverföring. Som ett resultat, vid kontaktpunkten, börjar glaset att smälta och kan spricka eller svälla, vilket stör gasregimen inuti, vilket leder till utbränning av spiralen. Halogenglödlampor har högre verkningsgrad än vanliga.
Hur man byter lampa
Om lampan är utbränd, men glödlampan inte har kollapsat, kan du byta ut den efter att den har svalnat helt. Stäng i så fall av strömmen. När man skruvar in lampan behöver inte ögonen riktas åt dess håll, speciellt om det inte går att stänga av elen.
När glödlampan har spruckit, men behållit sin form, är det lämpligt att ta en bomullsduk, vika den i flera lager och linda den runt lampan och försöka ta bort glaset. Använd sedan en tång med isolerade handtag, skruva försiktigt loss basen och skruva i en ny lampa. Alla åtgärder måste utföras med strömmen avstängd.
Slutsats
Trots att effektiviteten hos en glödlampa är en liten procentandel och den har fler och fler konkurrenter, är den relevant inom många områden i livet. Det finns till och med den äldsta glödlampan som har arbetat kontinuerligt i mer än hundra år. Är inte detta en bekräftelse och vidmakthållande av genialiteten i tanken på en person som strävar efter att förändra världen?
