En què consisteix una bombeta incandescent: circuit i dispositiu

Per crear il·luminació artificial, sovint s’utilitza una làmpada incandescent convencional. Aquest element és familiar per a tothom des dels temps de l’URSS. Bombeta de vidre, cartutx i espiral són les principals parts visibles del producte. El funcionament d’una làmpada incandescent des de l’interior és interessant tant per a un mestre novell com per a un professional.

La història de la invenció de la bombeta

El producte va ser dissenyat i refinat per molts científics en diferents períodes. El primer arc elèctric el va encendre el científic V.V. Petrov. el 1802. La invenció consistia en dues barres de carboni que estaven connectades als pols d’una bateria galvànica. En el moment de la seva aproximació, va sorgir una descàrrega elèctrica i es va formar un arc lluminós per sobre dels elements. L’ús d’aquesta làmpada a la vida quotidiana era impossible per diverses raons: l'inconvenient del disseny, el ràpid esgotament de les barres de carbó. Però els científics del món van començar a entendre de què fer una làmpada.

70 anys després, el 1872, Lodygin A.N. va rebre una patent per a una làmpada incandescent. Com a espiral, s’utilitzava una vareta de carbó de rèplica, que es col·locava sota una coberta de vidre.

Ja el 1880, el 10 de maig, el llum de Lodygin es va equipar amb enllumenat públic a Sant Petersburg al pont Liteiny. La vida de la font de llum va ser de només 2 mesos (fins que es va cremar la barra de carboni).

El 1880, Thomas Edison va introduir una làmpada incandescent Lodygin millorada als EUA. Va aconseguir aconseguir l’eliminació de l’aire de la bombeta de vidre, cosa que va assegurar una crema més llarga de l’espiral i una lluentor més brillant. Edison també va desenvolupar una base roscada per cargolar la llum al sòcol.

El 1910 es va decidir torçar el filament de tungstè en una espiral per augmentar la seva vida útil. Per tant, el producte ara funciona en lloc de les 50-100 hores inicials durant 1000 hores completes.

El principi de la radiació tèrmica també s'utilitza en la producció de làmpades halògenes fluorescents.

En què consisteix el llum

L'estructura i el circuit d'una làmpada incandescent té aquest aspecte:

• bulb de vidre en forma de pera o rodó;
• cos de filament (filament de tungstè o carboni) situat en ell sobre dos suports de ganxo;
• dos elèctrodes;
• fusible;
• cama;
• base (carcassa) amb un aïllant;
• el seu contacte (part inferior).

S’exclou l’oxidació del filament de tungstè (espiral, filament) posant-lo al buit o en un medi gasós. Omplen un matràs de vidre.

Paràmetres elèctrics

Totes les bombetes es fabriquen per a diferents tensions. Atès que el tungstè metàl·lic refractari té una baixa resistivitat, es necessita un cable llarg per al dispositiu de l'element lleuger. Així, el filament d’una bombeta sovint arriba als 50 micròmetres. Quan s’encén la llum, passa un corrent pel cos del filament, que supera el treball en 10-14 vegades. Com més s’escalfa el fil, més augmenta la resistència del fil i disminueix el corrent.

El principi de funcionament d'una làmpada incandescent elèctrica

Tenint en compte en què consisteix la bombeta, és important entendre el principi del seu funcionament:

• Quan la llum s’encén, un corrent flueix per la part inferior de la base fins al cos del filament.
• El filament de tungstè és molt calent després de tancar el circuit elèctric, cosa que condueix al seu resplendor.
• En aquest punt, la temperatura del fil arriba als 570 graus.
• Per tant, l’espectre de resplendor de les bombetes es desplaça cap a temperatures càlides.

Com a referència: com més baix sigui el grau del filament de tungstè / carboni, menor serà la fracció d’energia que va al cos incandescent i provoca la seva radiació visible. Les làmpades retro es diferencien pel fet d’escalfar l’espiral més lentament i més feble.

Varietats d’elements lleugers

Tots els productes es classifiquen segons diferents paràmetres. Pel tipus d'ompliment de matràs, es distingeixen les llums següents:

• els més simples al buit (quan es fabriquen, s’extreu tot l’aire del matràs);
• farcit de gas argó;
• halogen de xenó;
• farcit de criptó.

Pel tipus de finalitat, les bombetes es divideixen en els tipus següents:

• Decoratiu. Funcionen segons el principi habitual. El matràs es fa en forma d’espelma o de bola.

  

• Propòsit general. Aquests són elements comuns familiars per a tothom que es cargolen a una aranya o aplic. Sovint, el mestre es preocupa per la qüestió de quants watts consumeix una bombeta. Podeu comprar un producte de 40, 60, 90, 100, 120, 150, 200 i més watts. Com més alt sigui l’indicador, més brillant serà.
• Llums per a il·luminació local. Estructuralment, no són diferents dels elements ordinaris. Però la tensió de funcionament per a ells oscil·la entre 12 i 42 V.
• Bombetes per il·luminar. Tenen un matràs pintat de colors vius. Potència de treball en el rang de 10-25 W.
• Senyal. Tenen una potència extremadament baixa i s’utilitzen per a dispositius de senyalització lumínica. Avui en dia, aquests productes se substitueixen amb confiança per les làmpades LED modernes.
  
• Searchlight. El cos brillant es col·loca aquí d'una manera especial a causa de la seva còmoda suspensió al matràs. Com a resultat, és possible aconseguir un millor enfocament de la resplendor. La potència d’aquestes làmpades arriba als 10-50 quilowatts.

  

• Emmirallat. Tenen un recobriment especial al matràs. Està parcialment cobert amb una pel·lícula d'alumini ruixat tèrmicament. Així, és possible aconseguir una directivitat estreta del feix de llum. Els miralls s’utilitzen per a dispositius d’il·luminació local.
• Transport. Aquests productes es caracteritzen per augmentar la resistència i la resistència a les vibracions. Per a les làmpades de transport, s’utilitzen taps especials, gràcies als quals podeu substituir ràpidament l’element d’il·luminació en les condicions estretes del cotxe. Aquests elements funcionen a partir d’una font d’alimentació automàtica de 6-220 V.
• Productes per a dispositius òptics. Avui gairebé mai es produeixen. Anteriorment s'utilitzava per a projectors de pel·lícules, equipament mèdic. Les làmpades d’aquest tipus tenen una forma especial de la bombeta.
• Canvi de llum. Pertanyen a la classe de senyals. Tenen una petita mida de matràs, que permet col·locar-los sota els botons dels panells de diversos paràmetres.

  

Pel nombre de filaments, tots els elements són:

• De doble cadena. Tenen un cos incandescent per a llum llunyana (forta) i un per a llum propera (feble). S’utilitzen a l’automòbil, aeri, semàfor ferroviari, a les estrelles del Kremlin de Moscou.
• Monocatenari. Bombetes habituals amb filament de tungstè.

El cos de calefacció dels productes de baixa inèrcia té una espiral extremadament fina. Anteriorment s’utilitzaven per a sistemes de gravació de so òptic. També hi ha làmpades de calefacció que s’utilitzen per assecar cambres, estufes elèctriques, material d’oficina, etc.

Avantatges i inconvenients

Les làmpades incandescents presenten diversos avantatges:

• cost acceptable;
• dimensions compactes;
• resposta instantània a on / off;
• falta de parpelleig, que afecta negativament els ulls;
• inèrcia a les sobretensions;
• suau gamma de resplendor, que contribueix a la relaxació, creant una atmosfera de confort;
• bon índex de representació del color igual a Ra 90;
• treballar en qualsevol condició (inclosa l’alta humitat);
• disponibilitat constant per al consumidor;
• compatibilitat amb el medi ambient;
• manca de soroll durant el funcionament;
• inertesa a la radiació ionitzant.

Els desavantatges de les làmpades incandescents inclouen els punts següents:

• fragilitat, sensibilitat als danys mecànics;
• vida útil relativament curta;
• baixa eficiència, no superior al 5-7% (proporció de potència consumida respecte a la radiació visible);
• perill d'incendi a causa del contacte directe de la làmpada amb substàncies combustibles (tèxtils, palla, etc.);
• la probabilitat d’una explosió per xoc tèrmic o trencament de l’espiral sota tensió.

Malgrat totes aquestes deficiències, les bombetes habituals mantenen la seva posició amb confiança. Més del 70% de la població de la CEI encara els fa servir.

Eficiència i durabilitat

Quan s’analitza el funcionament d’una làmpada incandescent, és important entendre’n l’eficiència. A una temperatura de llum de 3400 Kelvin, l’eficiència de la cèl·lula és del 15%. Es refereix a la proporció del consum d'energia a la radiació lumínica visible a l'ull humà. A una temperatura de 2700 K (mitjana normal per a una làmpada normal), l'eficiència és només del 5%.

Com més alta sigui la temperatura del filament, més eficiència serà. No obstant això, la vida útil del producte es redueix. Per exemple, si la tensió augmenta un 20%, la brillantor de la il·luminació augmentarà; l'eficiència de la bombeta augmentarà, però la vida útil es reduirà en un 90-95%. En conseqüència, una disminució de la tensió comporta una disminució de l’eficiència del producte i un augment de la seva vida útil.

Com allargar la vida útil d’un llum incandescent

De mitjana, una bombeta incandescent domèstica normal dura de 700 a 1.000 hores. Però, de fet, l’element es crema molt més ràpidament. Per allargar la vida útil de la bombeta, cal prevenir els factors que provoquen l’esgotament de l’espiral.

• Observeu el rang de tensió. S’indica al matràs del producte. Com a regla general, és igual a 125-135 W, 220-230 W, 2,3-2,4 kW. Si se supera el voltatge a la casa, el producte es cremarà abans. Per exemple, en un apartament la tensió màxima és de 220 V i la làmpada es va comprar amb una gamma de 125-135 V. Aquí el filament es cremarà definitivament més ràpidament, ja que l’eficiència del producte augmenta.
• Elimineu el mal funcionament del cartutx. Si les làmpades es cremen sovint, val la pena inspeccionar-les, comprovant de nou els contactes. Canvieu el cartutx si cal.
• Elimina les vibracions. Condueixen a una cremada ràpida del filament de tungstè. Per tant, és millor dur a terme la transferència de llums mòbils amb la làmpada apagada.

Per allargar la vida útil de la làmpada incandescent, podeu reduir el voltatge a la xarxa només un 7-8%. En aquest cas, el producte funcionarà 3-3,5 vegades més amb un consum d’energia econòmic.