Z czego składa się żarówka żarowa - obwód i urządzenie

Do tworzenia sztucznego oświetlenia często używa się konwencjonalnej lampy żarowej. Ten element jest znany wszystkim od czasów ZSRR. Szklana bańka, wkład i spirala to główne widoczne części produktu. Sposób, w jaki lampa żarowa działa od wewnątrz, jest interesujący zarówno dla początkującego mistrza, jak i profesjonalisty.

Historia wynalezienia żarówki

Produkt został zaprojektowany i dopracowany przez wielu naukowców w różnych okresach. Pierwszy łuk elektryczny został zapalony przez naukowca V.V. Pietrowa. w 1802. Wynalazek składał się z dwóch prętów węglowych, które były połączone z biegunami baterii galwanicznej. W momencie ich zbliżenia powstało wyładowanie elektryczne, a nad elementami powstał łuk świetlny. Zastosowanie takiej lampy w życiu codziennym było niemożliwe z wielu powodów - niedogodności konstrukcyjnej, szybkiego wypalania prętów węglowych. Ale światowi naukowcy zaczęli rozumieć, z czego zrobić lampę.

70 lat później, w 1872 r. Lodygin A.N. otrzymał patent na żarówkę. Jako spiralę zastosowano w niej retortowy pręt węglowy, który umieszczono pod szklaną pokrywą.

Już w 1880 roku, 10 maja, lampa Lodygina została wyposażona w oświetlenie uliczne w Petersburgu na moście Liteiny. Żywotność źródła światła wynosiła tylko 2 miesiące (do wypalenia pręta węglowego).

W 1880 roku Thomas Edison wprowadził w USA ulepszoną żarówkę Lodygin. Udało mu się osiągnąć eliminację powietrza ze szklanej bańki, co zapewniło dłuższe spalanie spirali i jaśniejszy jej blask. Edison opracował również gwintowaną podstawę do wkręcania lampy w oprawkę.

W 1910 roku postanowiono skręcić żarnik wolframowy w spiralę, aby zwiększyć jego żywotność. W ten sposób produkt działa teraz zamiast początkowych 50-100 godzin przez pełne 1000 godzin.

Zasada promieniowania cieplnego wykorzystywana jest również w produkcji fluorescencyjnych lamp halogenowych.

Z czego składa się lampa

Struktura i obwód żarówki wygląda tak:

• szklana bańka w kształcie gruszki lub okrągła;
• korpus filamentu (włókno wolframowe lub węglowe) umieszczony w nim na dwóch uchwytach haczykowych;
• dwie elektrody;
• bezpiecznik;
• noga;
• podstawa (obudowa) z izolatorem;
• jego kontakt (na dole).

Utlenianie włókna wolframowego (spirala, włókno) jest wykluczone przez umieszczenie go w próżni lub medium gazowym. Napełniają szklaną kolbę.

Parametry elektryczne

Wszystkie żarówki produkowane są na różne napięcia. Ponieważ metal ogniotrwały wolfram ma niską rezystywność, do urządzenia elementu świetlnego potrzebny jest długi drut. W ten sposób żarnik w żarówce często osiąga 50 mikrometrów. Gdy światło jest włączone, przez korpus żarnika przepływa prąd, który przekracza działający o 10-14 razy. Im bardziej nić się nagrzewa, tym bardziej wzrasta opór nici i maleje prąd.

Zasada działania żarówki elektrycznej

Po rozważeniu, z czego składa się żarówka, ważne jest zrozumienie zasady jej działania:

• Gdy światło jest włączone, prąd przepływa przez spód podstawy do korpusu żarnika.
• Włókno wolframowe po zamknięciu obwodu elektrycznego jest bardzo gorące, co prowadzi do jego świecenia.
• W tym momencie temperatura nici sięga 570 stopni.
• W ten sposób widmo świecenia żarówek jest przesunięte w kierunku ciepłych temperatur.

Dla porównania: im niższy stopień żarnika wolframowego / węglowego, tym niższy będzie ułamek energii, który trafia do żarzącego się ciała i wywołuje jego promieniowanie widzialne. Lampy retro różnią się tym, że wolniej i słabiej nagrzewają spiralę.

Odmiany lekkich elementów

Wszystkie produkty są klasyfikowane według różnych parametrów. Według rodzaju wypełnienia kolby rozróżnia się następujące lampy:

• najprostsze próżniowe (po wykonaniu, całe powietrze jest wysysane z kolby);
• wypełniony gazowym argonem;
• halogen ksenonowy;
• wypełniony kryptonem.

Według rodzaju przeznaczenia żarówki dzielą się na następujące typy:

• Dekoracyjny. Działają zgodnie ze zwykłą zasadą. Kolba wykonana jest w formie świecy lub kuli.

  

• Ogólny cel. Są to wspólne elementy znane wszystkim, które są wkręcane w żyrandol lub kinkiet. Często mistrz zastanawia się, ile watów zużywa żarówka. Możesz kupić produkt za 40, 60, 90, 100, 120, 150, 200 i więcej watów. Im wyższy wskaźnik, tym jaśniejszy będzie blask.
• Lampy do oświetlenia lokalnego. Strukturalnie nie różnią się od zwykłych elementów. Ale napięcie robocze dla nich mieści się w zakresie 12-42 V.
• Żarówki do oświetlenia. Posiadają kolbę pomalowaną na jasne kolory. Moc robocza w zakresie 10-25 W.
• Sygnał. Mają wyjątkowo niską moc i są wykorzystywane do sygnalizacji świetlnej. Dziś takie produkty są pewnie zastępowane przez nowoczesne lampy LED.
  
• Reflektor. Świecący korpus jest tu ułożony w szczególny sposób dzięki wygodnemu zawieszeniu w kolbie. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie lepszego skupienia blasku. Moc takich lamp sięga 10-50 kilowatów.

  

• Odbicie lustrzane. Posiadają specjalną powłokę kolby. Pokryty jest częściowo folią z aluminium natryskiwanego termicznie. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie wąskiej kierunkowości wiązki światła. Lustra są używane do lokalnych urządzeń oświetleniowych.
• Transport. Produkty te charakteryzują się zwiększoną wytrzymałością i odpornością na wibracje. Do lamp transportowych stosuje się specjalne zaślepki, dzięki którym szybko wymienisz element oświetleniowy w ciasnych warunkach auta. Takie elementy działają z autozasilania 6-220 V.
• Produkty do urządzeń optycznych. Dziś prawie nigdy nie są produkowane. Wcześniej używany do projektorów filmowych, sprzętu medycznego. Lampy tego typu mają specjalny kształt żarówki.
• Przełączanie światła. Należą do klasy sygnału. Posiadają niewielki rozmiar kolby, co pozwala na umieszczenie ich pod przyciskami paneli o różnych ustawieniach.

  

Pod względem liczby filamentów wszystkie elementy to:

• Dwuniciowy. Mają jeden korpus żarowy do światła dalekiego (silnego) i jeden do światła bliskiego (słabego). Stosowane są w samochodach, lotnictwie, sygnalizacji świetlnej, w gwiazdach Moskiewskiego Kremla.
• Jednoniciowy. Nawykowe żarówki z żarnikiem wolframowym.

Korpus grzejny produktów o niskiej bezwładności ma niezwykle cienką spiralę. Wcześniej były używane w optycznych systemach rejestracji dźwięku. Istnieją również lampy grzejne, które służą do suszenia komór, kuchenek elektrycznych, sprzętu biurowego itp.

Zalety i wady

Lampy żarowe mają szereg zalet:

• akceptowalny koszt;
• kompaktowe wymiary;
• natychmiastowa reakcja na wł./wył.;
• brak migotania, niekorzystnie wpływające na oczy;
• bezwładność na przepięcia;
• miękka gama blasku, przyczyniająca się do relaksu, tworząca atmosferę komfortu;
• dobry współczynnik oddawania barw równy Ra 90;
• pracować w każdych warunkach (w tym przy dużej wilgotności);
• stała dostępność dla konsumenta;
• przyjazność dla środowiska;
• brak hałasu podczas pracy;
• obojętność na promieniowanie jonizujące.

Wady żarówek obejmują następujące punkty:

• kruchość, wrażliwość na uszkodzenia mechaniczne;
• stosunkowo krótki okres użytkowania;
• niska sprawność, nieprzekraczająca 5-7% (stosunek pobieranej mocy do promieniowania widzialnego);
• zagrożenie pożarowe w wyniku bezpośredniego kontaktu lampy z substancjami palnymi (tekstylia, słoma itp.);
• prawdopodobieństwo wybuchu z powodu szoku termicznego lub pęknięcia cewki pod napięciem.

Pomimo wszystkich wymienionych wad zwykłe żarówki pewnie zachowują swoje pozycje. Nadal korzysta z nich ponad 70% ludności WNP.

Wydajność i trwałość

Analizując działanie lampy żarowej, ważne jest zrozumienie jej wydajności. W temperaturze światła 3400 kelwinów sprawność ogniwa wynosi 15%. Odnosi się to do stosunku zużycia energii do promieniowania świetlnego widocznego dla ludzkiego oka. W temperaturze 2700 K (średnia normalna dla zwykłej lampy domowej) sprawność wynosi tylko 5%.

Im wyższa temperatura żarnika, tym większa będzie wydajność. Jednak żywotność produktu jest skrócona. Na przykład, jeśli napięcie wzrośnie o 20%, jasność oświetlenia stanie się silniejsza - wydajność żarówki wzrośnie, ale żywotność zmniejszy się o 90-95%. W związku z tym spadek napięcia prowadzi do zmniejszenia wydajności produktu i wydłużenia jego żywotności.

Jak przedłużyć żywotność żarówki?

Przeciętnie zwykła żarówka do użytku domowego wytrzymuje 700-1000 godzin. Ale w rzeczywistości element wypala się znacznie szybciej. Aby przedłużyć żywotność żarówki, konieczne jest zapobieganie czynnikom prowokującym wypalanie się spirali.

• Przestrzegać zakresu napięcia. Jest wskazany na kolbie produktu. Z reguły wynosi 125-135 W, 220-230 W, 2,3-2,4 kW. Jeśli napięcie w domu zostanie przekroczone, produkt szybciej się wypali. Na przykład w mieszkaniu maksymalne napięcie wynosi 220 V, a lampę zakupiono w zakresie 125-135 V. Tutaj żarnik wypali się zdecydowanie szybciej, ponieważ wydajność produktu wzrasta.
• Wyeliminuj awarię wkładu. Jeśli lampy często się przepalają, warto to sprawdzić, ponownie sprawdzając styki. W razie potrzeby wymień wkład.
• Wyeliminuj wibracje. Prowadzą do szybkiego wypalenia żarnika wolframowego. Dlatego lepiej jest przeprowadzać transfer lamp mobilnych przy wyłączonej lampie.

Aby przedłużyć żywotność żarówki, można zmniejszyć napięcie w sieci tylko o 7-8%. W takim przypadku produkt będzie działał 3-3,5 razy dłużej przy oszczędnym zużyciu energii.