Waar bestaat een gloeilamp uit - circuit en apparaat

Voor het creëren van kunstlicht wordt vaak een conventionele gloeilamp gebruikt. Dit element is bij iedereen bekend sinds de dagen van de USSR. Glazen bol, patroon en spiraal zijn de belangrijkste zichtbare onderdelen van het product. Hoe een gloeilamp van binnenuit werkt, is interessant voor zowel een beginnende meester als een professional.

De geschiedenis van de uitvinding van de gloeilamp

Het product is ontworpen en verfijnd door vele wetenschappers in verschillende periodes. De eerste elektrische boog werd ontstoken door de wetenschapper V.V. Petrov. in 1802. De uitvinding bestond uit twee koolstofstaven die verbonden waren met de polen van een galvanische batterij. Op het moment van hun nadering ontstond een elektrische ontlading en werd een lichtgevende boog gevormd boven de elementen. Het gebruik van een dergelijke lamp in het dagelijks leven was om een ​​aantal redenen onmogelijk: het ongemak van het ontwerp, de snelle uitbranding van de kolenstaven. Maar wereldwetenschappers begonnen te begrijpen waar ze een lamp van moesten maken.

70 jaar later, in 1872, maakte Lodygin A.N. patent gekregen voor een gloeilamp. Als spiraal werd er een retort kolenstaaf in gebruikt, die onder een glazen deksel werd geplaatst.

Al in 1880, op 10 mei, werd de lamp van Lodygin uitgerust met straatverlichting in St. Petersburg op de Liteiny-brug. De levensduur van de lichtbron was slechts 2 maanden (totdat de koolstofstaaf doorbrandde).

In 1880 introduceerde Thomas Edison een verbeterde Lodygin-gloeilamp in de VS. Hij slaagde erin om de lucht uit de glazen bol te verwijderen, wat zorgde voor een langere verbranding van de spiraal en een helderdere gloed. Edison ontwikkelde ook een voet met schroefdraad om de lamp in de fitting te schroeven.

In 1910 werd besloten om het wolfraamfilament in een spiraal te draaien om de levensduur te verlengen. Zo werkt het product nu in plaats van de eerste 50-100 uur voor een volle 1000 uur.

Het principe van warmtestraling wordt ook gebruikt bij de productie van fluorescerende halogeenlampen.

Waar bestaat de lamp uit

De structuur en het circuit van een gloeilamp ziet er als volgt uit:

• glazen bol peervormig of rond;
• filamentlichaam (wolfraam- of koolstoffilament) erin geplaatst op twee haakhouders;
• twee elektroden;
• lont;
• been;
• basis (behuizing) met een isolator;
• zijn contact (onder).

Oxidatie van de wolfraamgloeidraad (spiraal, gloeidraad) wordt uitgesloten door deze in een vacuüm of gasvormig medium te plaatsen. Ze vullen een glazen fles.

elektrische parameters:

Alle lampen zijn gemaakt voor verschillende spanningen. Omdat het vuurvaste metalen wolfraam een ​​lage soortelijke weerstand heeft, is een lange draad nodig voor de inrichting van het lichtelement. Zo bereikt de gloeidraad in een gloeilamp vaak 50 micrometer. Wanneer het licht wordt ingeschakeld, gaat er een stroom door het filamentlichaam, die 10-14 keer groter is dan de werkende. Hoe meer de draad opwarmt, hoe meer de draadweerstand toeneemt en de stroom afneemt.

Het werkingsprincipe van een elektrische gloeilamp

Na te hebben overwogen waar de gloeilamp uit bestaat, is het belangrijk om het principe van zijn werking te begrijpen:

• Wanneer het licht wordt ingeschakeld, stroomt er een stroom door de onderkant van de basis naar het filamentlichaam.
• De wolfraamgloeidraad is erg heet na het sluiten van het elektrische circuit, waardoor het gaat gloeien.
• Op dit punt bereikt de temperatuur van de draad 570 graden.
• Zo wordt het gloeispectrum van de lampen verschoven naar warme temperaturen.

Ter referentie: hoe lager de graad van de wolfraam/koolstof gloeidraad, hoe lager de fractie energie die naar het gloeiende lichaam gaat en zijn zichtbare straling veroorzaakt. Retrolampen onderscheiden zich doordat ze de spiraal langzamer en zwakker opwarmen.

Soorten lichtelementen

Alle producten zijn geclassificeerd volgens verschillende parameters. Door het type kolfvulling worden de volgende lampen onderscheiden:

• de eenvoudigste vacuüm (wanneer ze zijn gemaakt, wordt alle lucht uit de kolf gezogen);
• gevuld met argongas;
• xenon halogeen;
• gevuld met krypton.

Volgens het type doel zijn gloeilampen onderverdeeld in de volgende typen:

• Decoratief. Ze werken volgens het gebruikelijke principe. De kolf is gemaakt in de vorm van een kaars of een bal.

  

• Algemeen doel. Deze zijn bekend bij alle gewone elementen die in een kroonluchter of schans worden geschroefd. Vaak maakt de meester zich zorgen over de vraag hoeveel watt een gloeilamp verbruikt. U kunt een product kopen voor 40, 60, 90, 100, 120, 150, 200 en meer watt. Hoe hoger de indicator, hoe helderder de gloed zal zijn.
• Lampen voor lokale verlichting. Structureel verschillen ze niet van gewone elementen. Maar de bedrijfsspanning voor hen ligt in het bereik van 12-42 V.
• Gloeilampen voor verlichting. Ze hebben een kolf die in felle kleuren is geverfd. Werkvermogen in het bereik van 10-25 W.
• Signaal. Ze hebben een extreem laag vermogen en worden gebruikt voor lichtsignaalapparatuur. Tegenwoordig worden dergelijke producten vol vertrouwen vervangen door moderne LED-lampen.
  
• Zoeklicht. Het gloeiende lichaam wordt hier op een speciale manier gelegd vanwege de handige ophanging in de kolf. Hierdoor is het mogelijk om een ​​betere focussering van de gloed te bereiken. Het vermogen van dergelijke lampen bereikt 10-50 kilowatt.

  

• Gespiegeld. Ze hebben een speciale coating op de kolf. Het is gedeeltelijk bedekt met een film van thermisch gespoten aluminium. Zo is het mogelijk om een ​​smalle gerichtheid van de lichtbundel te bereiken. Spiegels worden gebruikt voor lokale verlichtingsapparatuur.
• Vervoer. Deze producten worden gekenmerkt door een verhoogde sterkte en trillingsbestendigheid. Voor transportlampen worden speciale doppen gebruikt, waardoor u het verlichtingselement snel kunt vervangen in de krappe omstandigheden van de auto. Dergelijke elementen werken vanuit een automatische voeding van 6-220 V.
• Producten voor optische apparaten. Tegenwoordig worden ze bijna nooit geproduceerd. Voorheen gebruikt voor filmprojectoren, medische apparatuur. Lampen van dit type hebben een bijzondere vorm van de bol.
• Licht schakelen. Ze behoren tot de signaalklasse. Ze hebben een kleine maatkolf, waardoor ze onder de knoppen van panelen met verschillende instellingen kunnen worden geplaatst.

  

Door het aantal filamenten zijn alle elementen:

• Dubbelstrengs. Ze hebben één gloeilamp voor ver (sterk) licht en één voor dichtbij (zwak) licht. Ze worden gebruikt in auto-, luchtvaart-, spoorwegverkeerslichten, in de sterren van het Kremlin in Moskou.
• Enkelstrengs. Gewone gloeilampen met een wolfraamgloeidraad.

Het verwarmingslichaam van producten met een lage inertie heeft een extreem dunne spiraal. Ze werden vroeger gebruikt voor optische geluidsopnamesystemen. Er zijn ook verwarmingslampen die worden gebruikt voor droogkamers, elektrische kachels, kantoorapparatuur, enz.

Voor-en nadelen

Gloeilampen hebben een aantal voordelen:

• aanvaardbare kosten;
• compacte afmetingen;
• onmiddellijke reactie op aan / uit;
• gebrek aan flikkering, nadelig voor de ogen;
• traagheid voor spanningspieken;
• zacht gamma van gloed, wat bijdraagt ​​aan ontspanning, een sfeer van comfort creëert;
• goede kleurweergave-index gelijk aan Ra 90;
• werken onder alle omstandigheden (inclusief hoge luchtvochtigheid);
• constante beschikbaarheid voor de consument;
• milieu vriendelijkheid;
• gebrek aan geluid tijdens bedrijf;
• inertie voor ioniserende straling.

De nadelen van gloeilampen zijn de volgende punten:

• kwetsbaarheid, gevoeligheid voor mechanische schade;
• relatief korte levensduur;
• laag rendement, niet meer dan 5-7% (verhouding van verbruikt vermogen tot zichtbare straling);
• brandgevaar door direct contact van de lamp met brandbare stoffen (textiel, stro, etc.);
• de kans op een explosie als gevolg van thermische schok of breuk van de spiraal onder spanning.

Ondanks al deze tekortkomingen behouden de gebruikelijke gloeilampen vol vertrouwen hun positie. Meer dan 70% van de CIS-bevolking gebruikt ze nog steeds.

Efficiëntie en duurzaamheid

Bij het analyseren hoe een gloeilamp werkt, is het belangrijk om de efficiëntie ervan te begrijpen. Bij een lichttemperatuur van 3400 Kelvin is het celrendement 15%. Dit verwijst naar de verhouding van het stroomverbruik tot de voor het menselijk oog zichtbare lichtstraling. Bij een temperatuur van 2700 K (gemiddeld normaal voor een gewone huishoudlamp) is het rendement slechts 5%.

Hoe hoger de gloeidraadtemperatuur, hoe groter het rendement. De levensduur van het product wordt echter verkort. Als de spanning bijvoorbeeld met 20% wordt verhoogd, wordt de helderheid van de verlichting sterker - de efficiëntie van de gloeilamp neemt toe, maar de levensduur wordt met 90-95% verkort. Dienovereenkomstig leidt een afname van de spanning tot een afname van de efficiëntie van het product en een toename van de levensduur.

Hoe de levensduur van een gloeilamp te verlengen?

Een gewone gloeilamp gaat gemiddeld 700-1000 uur mee. Maar in feite brandt het element veel sneller op. Om de levensduur van de gloeilamp te verlengen, is het noodzakelijk om factoren te voorkomen die het doorbranden van de spiraal veroorzaken.

• Spanningsbereik in acht nemen. Het staat vermeld op de fles van het product. In de regel is het gelijk aan 125-135 W, 220-230 W, 2,3-2,4 kW. Als de spanning in huis wordt overschreden, zal het product eerder doorbranden. In een appartement is de maximale spanning bijvoorbeeld 220 V en is de lamp gekocht met een bereik van 125-135 V. Hier zal de gloeidraad zeker sneller doorbranden, omdat de efficiëntie van het product toeneemt.
• Verhelp de cartridgestoring. Als de lampen vaak doorbranden, is het de moeite waard om deze te inspecteren en de contacten opnieuw te controleren. Vervang de cartridge indien nodig.
• Elimineer trillingen. Ze leiden tot een snelle burn-out van de wolfraamgloeidraad. Daarom is het beter om de overdracht van mobiele lampen uit te voeren met uitgeschakelde lamp.

Om de levensduur van de gloeilamp te verlengen, kunt u de spanning in het netwerk met slechts 7-8% verlagen. In dit geval zal het product 3-3,5 keer langer werken met een zuinig energieverbruik.