Woraus eine Glühbirne besteht - Schaltung und Gerät

Um künstliches Licht zu erzeugen, wird oft eine herkömmliche Glühlampe verwendet. Dieses Element ist jedem seit den Tagen der UdSSR bekannt. Glaskolben, Patrone und Spirale sind die wichtigsten sichtbaren Teile des Produkts. Wie eine Glühlampe von innen funktioniert, ist sowohl für Anfänger als auch für Profis interessant.

Die Geschichte der Erfindung der Glühbirne

Das Produkt wurde von vielen Wissenschaftlern in verschiedenen Epochen entworfen und weiterentwickelt. Der erste Lichtbogen wurde vom Wissenschaftler V.V. Petrov gezündet. 1802. Die Erfindung bestand aus zwei Kohlestäben, die mit den Polen einer galvanischen Batterie verbunden wurden. Im Moment ihrer Annäherung entstand eine elektrische Entladung und ein Lichtbogen bildete sich über den Elementen. Die Verwendung einer solchen Lampe im Alltag war aus mehreren Gründen unmöglich - die Unannehmlichkeiten des Designs, das schnelle Ausbrennen der Kohlestäbe. Aber Weltwissenschaftler begannen zu verstehen, woraus eine Lampe hergestellt werden sollte.

70 Jahre später, im Jahr 1872, wurde Lodygin A.N. erhielt ein Patent für eine Glühlampe. Als Spirale wurde darin ein Retortenkohlenstab verwendet, der unter eine Glasabdeckung gelegt wurde.

Bereits 1880, am 10. Mai, wurde Lodygins Lampe in St. Petersburg an der Liteiny-Brücke mit Straßenbeleuchtung ausgestattet. Die Lebensdauer der Lichtquelle betrug nur 2 Monate (bis der Kohlestab durchgebrannt war).

1880 führte Thomas Edison in den USA eine verbesserte Lodygin-Glühlampe ein. Es gelang ihm, die Luft aus dem Glaskolben zu entfernen, was für ein längeres Brennen der Spirale und ein helleres Glühen sorgte. Edison entwickelte auch einen Gewindesockel zum Einschrauben der Lampe in die Fassung.

Im Jahr 1910 wurde beschlossen, den Wolframfaden zu einer Spirale zu drehen, um seine Lebensdauer zu erhöhen. Somit arbeitet das Produkt nun statt der anfänglichen 50-100 Stunden volle 1000 Stunden.

Das Prinzip der Wärmestrahlung wird auch bei der Herstellung von Halogen-Leuchtstofflampen genutzt.

Woraus die Lampe besteht

Der Aufbau und die Schaltung einer Glühlampe sieht so aus:

• Glaskolben birnenförmig oder rund;
• Filamentkörper (Wolfram- oder Kohlefaden) darin auf zwei Hakenhaltern angeordnet;
• zwei Elektroden;
• Sicherung;
• Bein;
• Sockel (Gehäuse) mit einem Isolator;
• seinen Kontakt (unten).

Eine Oxidation des Wolframfadens (Spirale, Glühfaden) wird ausgeschlossen, indem dieser in ein Vakuum oder gasförmiges Medium gelegt wird. Sie füllen eine Glasflasche.

Elektrische Parameter

Alle Leuchtmittel werden für unterschiedliche Spannungen hergestellt. Da das hochschmelzende Metall Wolfram einen geringen spezifischen Widerstand hat, wird ein langer Draht für die Vorrichtung des Lichtelements benötigt. So erreicht der Glühfaden in einer Glühbirne oft 50 Mikrometer. Wenn das Licht eingeschaltet wird, fließt ein Strom durch den Glühfadenkörper, der den Arbeitsstrom um das 10-14-fache übersteigt. Je stärker sich der Faden erwärmt, desto mehr steigt der Fadenwiderstand und der Strom sinkt.

Das Funktionsprinzip einer elektrischen Glühlampe

Nachdem man sich überlegt hat, woraus die Glühbirne besteht, ist es wichtig, das Funktionsprinzip zu verstehen:

• Wenn das Licht eingeschaltet wird, fließt ein Strom durch die Unterseite des Sockels zum Glühkörper.
• Der Wolframfaden ist nach dem Schließen des Stromkreises sehr heiß, was zu seinem Glühen führt.
• Zu diesem Zeitpunkt erreicht die Temperatur des Fadens 570 Grad.
• Dadurch wird das Glühspektrum der Glühbirnen zu warmen Temperaturen verschoben.

Als Referenz: Je niedriger der Grad des Wolfram- / Kohlefadens ist, desto geringer ist der Energieanteil, der zum Glühkörper geht und seine sichtbare Strahlung hervorruft. Retro-Lampen unterscheiden sich dadurch, dass sie die Spirale langsamer und schwächer erwärmen.

Sorten von Lichtelementen

Alle Produkte werden nach verschiedenen Parametern klassifiziert. Nach der Art der Flaschenfüllung werden folgende Lampen unterschieden:

• die einfachsten Vakuum-Modelle (bei der Herstellung wird die gesamte Luft aus der Flasche gesaugt);
• gefüllt mit Argongas;
• Xenon-Halogen;
• mit Krypton gefüllt.

Nach der Art des Zwecks werden Glühbirnen in folgende Typen unterteilt:

• Dekorativ. Sie arbeiten nach dem üblichen Prinzip. Die Flasche wird in Form einer Kerze oder einer Kugel hergestellt.

  

• Allgemeiner Zweck. Diese sind allen gewöhnlichen Elementen bekannt, die in einen Kronleuchter oder eine Wandleuchte geschraubt werden. Oft macht sich der Meister Sorgen um die Frage, wie viel Watt eine Glühbirne verbraucht. Sie können ein Produkt für 40, 60, 90, 100, 120, 150, 200 und mehr Watt kaufen. Je höher der Indikator, desto heller wird das Leuchten.
• Lampen für lokale Beleuchtung. Strukturell unterscheiden sie sich nicht von gewöhnlichen Elementen. Die Betriebsspannung für sie liegt jedoch im Bereich von 12-42 V.
• Glühbirnen zur Beleuchtung. Sie haben eine Flasche in hellen Farben bemalt. Arbeitsleistung im Bereich von 10-25 W.
• Signal. Sie haben eine extrem niedrige Leistung und werden für Lichtsignalgeräte verwendet. Heute werden solche Produkte selbstbewusst durch moderne LED-Lampen ersetzt.
  
• Suchscheinwerfer. Der Glühkörper wird hier durch seine bequeme Aufhängung im Kolben auf besondere Weise verlegt. Dadurch kann eine bessere Fokussierung des Glühens erreicht werden. Die Leistung solcher Lampen erreicht 10-50 Kilowatt.

  

• Gespiegelt. Sie haben eine spezielle Beschichtung auf dem Kolben. Es ist teilweise mit einer Folie aus thermisch gespritztem Aluminium bedeckt. Somit ist es möglich, eine enge Richtwirkung des Lichtstrahls zu erreichen. Spiegel werden für lokale Beleuchtungseinrichtungen verwendet.
• Transport. Diese Produkte zeichnen sich durch erhöhte Festigkeit und Vibrationsfestigkeit aus. Für Transportlampen werden spezielle Kappen verwendet, dank derer Sie das Beleuchtungselement in den beengten Verhältnissen des Autos schnell austauschen können. Solche Elemente arbeiten mit einer 6-220-V-Autostromversorgung.
• Produkte für optische Geräte. Heute werden sie fast nie produziert. Früher für Filmprojektoren, medizinische Geräte verwendet. Lampen dieser Art haben eine besondere Form der Glühbirne.
• Licht schalten. Sie gehören zur Signalklasse. Sie haben eine kleine Flaschengröße, die es ermöglicht, sie unter den Tasten von Bedienfeldern mit verschiedenen Einstellungen zu platzieren.

  

Nach der Anzahl der Filamente sind alle Elemente:

• Doppelstrang. Sie haben einen Glühkörper für fernes (starkes) Licht und einen für nahes (schwaches) Licht. Sie werden in der Auto-, Luftfahrt-, Eisenbahn-Ampel, in den Sternen des Moskauer Kremls eingesetzt.
• Einsträngig. Normale Glühbirnen mit Wolfram-Glühfaden.

Der Heizkörper von Produkten mit geringer Trägheit hat eine extrem dünne Spirale. Sie wurden früher für optische Tonaufzeichnungssysteme verwendet. Es gibt auch Heizlampen, die für Trockenkammern, Elektroherde, Bürogeräte usw. verwendet werden.

Vorteile und Nachteile

Glühlampen haben eine Reihe von Vorteilen:

• akzeptable Kosten;
• kompakte Abmessungen;
• sofortige Reaktion auf ein / aus;
• fehlendes Flimmern, das die Augen beeinträchtigt;
• Trägheit gegenüber Spannungsstößen;
• sanftes Gamma des Leuchtens, das zur Entspannung beiträgt und eine angenehme Atmosphäre schafft;
• guter Farbwiedergabeindex gleich Ra 90;
• unter allen Bedingungen arbeiten (einschließlich hoher Luftfeuchtigkeit);
• ständige Verfügbarkeit für den Verbraucher;
• Umweltfreundlichkeit;
• geräuschlosigkeit während des Betriebs;
• Unempfindlichkeit gegenüber ionisierender Strahlung.

Zu den Nachteilen von Glühlampen gehören folgende Punkte:

• zerbrechlichkeit, Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Beschädigungen;
• relativ kurze Lebensdauer;
• niedriger Wirkungsgrad, nicht mehr als 5-7% (Verhältnis von verbrauchter Leistung zu sichtbarer Strahlung);
• Brandgefahr durch direkten Kontakt der Lampe mit brennbaren Stoffen (Textilien, Stroh usw.);
• die Wahrscheinlichkeit einer Explosion durch Thermoschock oder Bruch der Spirale unter Spannung.

Trotz all dieser Mängel behalten die üblichen Glühbirnen souverän ihre Position. Mehr als 70 % der GUS-Bevölkerung verwenden sie immer noch.

Effizienz und Langlebigkeit

Bei der Analyse der Funktionsweise einer Glühlampe ist es wichtig, ihre Effizienz zu verstehen. Bei einer Lichttemperatur von 3400 Kelvin beträgt der Zellwirkungsgrad 15 %. Darunter versteht man das Verhältnis der Leistungsaufnahme zur für das menschliche Auge sichtbaren Lichtstrahlung. Bei einer Temperatur von 2700 K (durchschnittlich normal für eine gewöhnliche Haushaltslampe) beträgt der Wirkungsgrad nur 5 %.

Je höher die Filamenttemperatur, desto größer ist die Effizienz. Allerdings verringert sich die Lebensdauer des Produkts. Wenn beispielsweise die Spannung um 20% erhöht wird, wird die Helligkeit der Beleuchtung stärker - die Effizienz der Glühbirne wird erhöht, die Lebensdauer jedoch um 90-95% verringert. Dementsprechend führt eine Verringerung der Spannung zu einer Verringerung der Effizienz des Produkts und einer Erhöhung seiner Lebensdauer.

So verlängern Sie die Lebensdauer einer Glühlampe

Im Durchschnitt hält eine normale Haushaltsglühbirne 700-1000 Stunden. Tatsächlich brennt das Element jedoch viel schneller aus. Um die Lebensdauer der Glühbirne zu verlängern, müssen Faktoren verhindert werden, die das Durchbrennen der Spirale provozieren.

• Spannungsbereich beachten. Es ist auf der Flasche des Produkts angegeben. In der Regel entspricht es 125-135 W, 220-230 W, 2,3-2,4 kW. Wenn die Spannung im Haus überschritten wird, brennt das Produkt früher durch. In einer Wohnung beträgt die maximale Spannung beispielsweise 220 V und die Lampe wurde mit einem Bereich von 125-135 V gekauft. Hier brennt der Glühfaden deutlich schneller durch, da die Effizienz des Produkts steigt.
• Beseitigen Sie die Fehlfunktion der Patrone. Wenn die Lampen häufig durchbrennen, lohnt es sich, sie zu überprüfen und die Kontakte erneut zu überprüfen. Wechseln Sie bei Bedarf die Kartusche aus.
• Schwingungen beseitigen. Sie führen zu einem schnellen Durchbrennen der Wolframwendel. Daher ist es besser, den Transfer von mobilen Lampen bei ausgeschalteter Lampe durchzuführen.

Um die Lebensdauer der Glühlampe zu verlängern, können Sie die Spannung im Netz nur um 7-8% reduzieren. In diesem Fall arbeitet das Produkt 3-3,5-mal länger bei sparsamem Energieverbrauch.