Z čeho se skládá žárovka - obvod a zařízení

K vytvoření umělého osvětlení se často používá konvenční žárovka. Tento prvek je známý všem od dob SSSR. Skleněná baňka, patrona a spirála jsou hlavními viditelnými částmi produktu. Jak žárovka funguje zevnitř, je zajímavé jak pro začínajícího mistra, tak pro profesionála.

Historie vynálezu žárovky

Produkt byl navržen a vylepšen mnoha vědci v různých obdobích. První elektrický oblouk zapálil vědec V.V. Petrov. v roce 1802. Vynález sestával ze dvou uhlíkových tyčí, které byly připojeny k pólům galvanické baterie. V okamžiku jejich přiblížení došlo k elektrickému výboji a nad elementy se vytvořil světelný oblouk. Použití takové lampy v každodenním životě bylo nemožné z mnoha důvodů - z nepohodlí konstrukce, rychlého vyhoření uhelných tyčí. Světoví vědci však začali chápat, z čeho se vyrábí lampa.

O 70 let později, v roce 1872, Lodygin A.N. obdržel patent na žárovku. Jako spirála byla v něm použita retortová uhelná tyč, která byla umístěna pod skleněným krytem.

Již v roce 1880, 10. května, byla Lodyginova lampa vybavena pouličním osvětlením v Petrohradě na Liteiny Bridge. Životnost světelného zdroje byla pouze 2 měsíce (do vyhoření uhlíkové tyče).

V roce 1880 představil Thomas Edison v USA vylepšenou žárovku Lodygin. Podařilo se mu dosáhnout eliminace vzduchu ze skleněné baňky, což zajistilo delší spalování spirály a jasnější záři. Edison také vyvinul závitovou základnu pro zašroubování lampy do objímky.

V roce 1910 bylo rozhodnuto o kroucení wolframového vlákna do spirály, aby se prodloužila jeho životnost. Produkt tedy nyní funguje místo původních 50–100 hodin po celých 1000 hodin.

Princip tepelného záření se také používá při výrobě zářivkových halogenových žárovek.

Z čeho se lampa skládá

Konstrukce a obvod žárovky vypadá takto:

• skleněná baňka ve tvaru hrušky nebo kulatá;
• tělo vlákna (wolframové nebo uhlíkové vlákno) umístěné v něm na dvou držácích háčků;
• dvě elektrody;
• pojistka;
• noha;
• základna (skříň) s izolátorem;
• jeho kontakt (dole).

Oxidace wolframového vlákna (spirála, vlákno) je vyloučena umístěním do vakua nebo plynného média. Naplní skleněnou baňku.

Elektrické parametry

Všechny žárovky jsou vyráběny pro různá napětí. Protože žárovzdorný kovový wolfram má nízký měrný odpor, je pro zařízení světelného prvku zapotřebí dlouhý drát. Vlákno v žárovce tedy často dosahuje 50 mikrometrů. Když je světlo rozsvíceno, prochází proud tělem vlákna, které přesahuje to pracovní 10 - 14krát. Čím více se nit zahřívá, tím více se zvyšuje odpor niti a klesá proud.

Princip činnosti elektrické žárovky

Po zvážení toho, z čeho se žárovka skládá, je důležité pochopit princip její činnosti:

• Když je světlo zapnuto, protéká proud spodní částí základny k tělu vlákna.
• Wolframové vlákno je po uzavření elektrického obvodu velmi horké, což vede k jeho záři.
• V tomto okamžiku teplota vlákna dosáhne 570 stupňů.
• Žárové spektrum žárovek se tak posune k teplým teplotám.

Pro srovnání: čím nižší je stupeň wolfram / uhlíkové vlákno, tím nižší bude podíl energie, který jde do žhavícího tělesa a provokuje jeho viditelné záření. Retro lampy se liší v tom, že zahřívají spirálu pomaleji a slabší.

Odrůdy světelných prvků

Všechny produkty jsou klasifikovány podle různých parametrů. Podle typu plnění baňky se rozlišují tyto výbojky:

• nejjednodušší vakuové (pokud jsou vyrobeny, veškerý vzduch je odsáván z baňky);
• naplněn argonovým plynem;
• xenon halogen;
• naplněné kryptonem.

Podle typu účelu se žárovky dělí na následující typy:

• Dekorativní. Fungují podle obvyklého principu. Baňka je vyrobena ve formě svíčky nebo koule.

  

• Obecný účel. Jedná se o běžné prvky známé každému, které jsou zašroubovány do lustru nebo nástěnné svítidla. Velitel se často zabývá otázkou, kolik wattů žárovka spotřebuje. Můžete si koupit produkt za 40, 60, 90, 100, 120, 150, 200 a více wattů. Čím vyšší je indikátor, tím jasnější bude záře.
• Svítidla pro místní osvětlení. Strukturálně se neliší od běžných prvků. Ale provozní napětí pro ně je v rozmezí 12-42 V.
• Žárovky pro osvětlení. Mají baňku namalovanou v jasných barvách. Pracovní výkon v rozsahu 10-25 W.
• Signál. Mají extrémně nízký výkon a používají se pro světelná signalizační zařízení. Dnes jsou tyto výrobky s jistotou nahrazeny moderními LED žárovkami.
  
• Světlomet. Zářící těleso je zde položeno zvláštním způsobem díky pohodlnému zavěšení v baňce. Díky tomu je možné dosáhnout lepšího zaostření záře. Síla těchto lamp dosahuje 10-50 kilowattů.

  

• Zrcadlo. Na baňce mají speciální povlak. Je částečně pokryta fólií z tepelně stříkaného hliníku. Je tedy možné dosáhnout úzké směrovosti světelného paprsku. Zrcadla se používají pro místní osvětlovací zařízení.
• Doprava. Tyto výrobky se vyznačují zvýšenou pevností a odolností proti vibracím. U transportních světel se používají speciální krytky, díky nimž můžete rychle vyměnit osvětlovací prvek ve stísněných podmínkách automobilu. Tyto prvky fungují z automatického napájecího zdroje 6-220 V.
• Výrobky pro optická zařízení. Dnes se téměř nikdy nevyrábějí. Dříve se používaly pro filmové projektory, zdravotnické vybavení. Svítidla tohoto typu mají speciální tvar žárovky.
• Spínací světlo. Patří do signální třídy. Mají malou velikost baňky, což umožňuje jejich umístění pod tlačítka panelů různých nastavení.

  

Podle počtu vláken jsou všechny prvky:

• Dvouvláknová. Mají jedno žárovkové tělo pro vzdálené (silné) světlo a jedno pro blízké (slabé) světlo. Používají se v automobilech, letectví, železničních semaforech, ve hvězdách moskevského Kremlu.
• Jednovláknové. Obvyklé žárovky s wolframovým vláknem.

Topné těleso produktů s nízkou setrvačností má extrémně tenkou spirálu. Dříve se používaly pro optické systémy pro záznam zvuku. Existují také topné lampy, které se používají k sušení komor, elektrických sporáků, kancelářského vybavení atd.

Výhody a nevýhody

Žárovky mají řadu výhod:

• přijatelné náklady;
• kompaktní rozměry;
• okamžitá reakce na zapnutí / vypnutí;
• nedostatek blikání, nepříznivě ovlivňující oči;
• setrvačnost vůči napěťovým rázům;
• měkké gama záře, přispívající k relaxaci, vytvářející atmosféru pohodlí;
• dobrý index podání barev rovný Ra 90;
• pracovat za jakýchkoli podmínek (včetně vysoké vlhkosti);
• stálá dostupnost pro spotřebitele;
• šetrnost k životnímu prostředí;
• nedostatek hluku během provozu;
• inertnost vůči ionizujícímu záření.

Nevýhody žárovek zahrnují následující body:

• křehkost, citlivost na mechanické poškození;
• relativně krátká životnost;
• nízká účinnost, nepřesahující 5-7% (poměr spotřebované energie k viditelnému záření);
• nebezpečí požáru v důsledku přímého kontaktu lampy s hořlavými látkami (textil, sláma atd.);
• pravděpodobnost výbuchu v důsledku tepelného šoku nebo prasknutí spirály pod napětím.

Přes všechny tyto nedostatky si obvyklé žárovky sebevědomě zachovávají své pozice. Více než 70% populace SNS je stále používá.

Účinnost a trvanlivost

Při analýze fungování žárovky je důležité pochopit její účinnost. Při teplotě světla 3 400 Kelvinů je účinnost článku 15%. To se týká poměru spotřeby energie k světelnému záření viditelnému pro lidské oko. Při teplotě 2700 K (průměrná běžná hodnota pro běžnou lampu pro domácnost) je účinnost pouze 5%.

Čím vyšší je teplota vlákna, tím vyšší bude účinnost. Životnost produktu se však snižuje. Například pokud se napětí zvýší o 20%, jas osvětlení se zvýší - účinnost žárovky se zvýší, ale životnost se sníží o 90-95%. V souladu s tím pokles napětí vede ke snížení účinnosti produktu a ke zvýšení jeho životnosti.

Jak prodloužit životnost žárovky

Průměrná běžná žárovka v domácnosti vydrží v průměru 700–1000 hodin. Ve skutečnosti však prvek shoří mnohem rychleji. Pro prodloužení životnosti žárovky je nutné zabránit faktorům vyvolávajícím vyhoření spirály.

• Sledujte rozsah napětí. Je to uvedeno na baňce produktu. Zpravidla se rovná 125-135 W, 220-230 W, 2,3-2,4 kW. Pokud dojde k překročení napětí v domě, produkt se rychleji spálí. Například v bytě je maximální napětí 220 V a lampa byla zakoupena s rozsahem 125-135 V. Zde se vlákno spálí určitě rychleji, protože se zvyšuje účinnost produktu.
• Odstraňte poruchu kazety. Pokud lampy často shoří, stojí za to je zkontrolovat a znovu zkontrolovat kontakty. V případě potřeby vyměňte kazetu.
• Eliminujte vibrace. Vedou k rychlému vyhoření wolframového vlákna. Proto je lepší provádět přenos mobilních lamp s vypnutou lampou.

Chcete-li prodloužit životnost žárovky, můžete snížit napětí v síti pouze o 7-8%. V tomto případě bude produkt pracovat 3–3,5krát déle s úspornou spotřebou energie.