Em que consiste uma lâmpada incandescente - circuito e dispositivo

Para criar iluminação artificial, costuma-se usar uma lâmpada incandescente convencional. Este elemento é familiar a todos desde os dias da URSS. Bulbo de vidro, cartucho e espiral são as principais partes visíveis do produto. O modo como uma lâmpada incandescente funciona por dentro é interessante tanto para um mestre novato quanto para um profissional.

A história da invenção da lâmpada elétrica

O produto foi desenhado e refinado por muitos cientistas em diferentes períodos. O primeiro arco elétrico foi aceso pelo cientista V.V. Petrov. em 1802. A invenção consistia em duas hastes de carbono conectadas aos pólos de uma bateria galvânica. No momento de sua aproximação, uma descarga elétrica surgiu, e um arco luminoso se formou acima dos elementos. O uso de tal lâmpada na vida cotidiana era impossível por uma série de razões - a inconveniência do projeto, a rápida queima das barras de carvão. Mas os cientistas mundiais começaram a entender do que fazer uma lâmpada.

70 anos depois, em 1872, Lodygin A.N. recebeu uma patente para uma lâmpada incandescente. Como uma espiral, uma barra de carvão retorta foi usada nela, que foi colocada sob uma tampa de vidro.

Já em 1880, no dia 10 de maio, o lampião de Lodygin foi equipado com iluminação pública em São Petersburgo na ponte Liteiny. A vida útil da fonte de luz era de apenas 2 meses (até que a barra de carbono queimou).

Em 1880, Thomas Edison introduziu uma lâmpada incandescente Lodygin aprimorada nos EUA. Ele conseguiu obter a eliminação do ar do bulbo de vidro, o que garantiu uma queima mais longa da espiral e um brilho mais intenso. Edison também desenvolveu uma base rosqueada para aparafusar a lâmpada no soquete.

Em 1910, decidiu-se torcer o filamento de tungstênio em uma espiral para aumentar sua vida útil. Assim, o produto agora funciona em vez das 50-100 horas iniciais por 1000 horas completas.

O princípio da radiação térmica também é usado na produção de lâmpadas halógenas fluorescentes.

Em que consiste a lâmpada

A estrutura e o circuito de uma lâmpada incandescente são assim:

• bulbo de vidro em forma de pêra ou redondo;
• corpo do filamento (tungstênio ou filamento de carbono) localizado nele em dois suportes de gancho;
• dois eletrodos;
• fusível;
• perna;
• base (caixa) com um isolador;
• seu contato (parte inferior).

A oxidação do filamento de tungstênio (espiral, filamento) é excluída pela sua colocação em vácuo ou meio gasoso. Eles enchem um frasco de vidro.

Parâmetros elétricos

Todas as lâmpadas são fabricadas para tensões diferentes. Como o metal refratário tungstênio tem baixa resistividade, um fio longo é necessário para o dispositivo do elemento de luz. Assim, o filamento de uma lâmpada geralmente atinge 50 micrômetros. Quando a luz é acesa, uma corrente passa pelo corpo do filamento, que ultrapassa o de funcionamento em 10-14 vezes. Quanto mais o fio se aquece, mais a resistência do fio aumenta e a corrente diminui.

O princípio de funcionamento de uma lâmpada incandescente elétrica

Tendo considerado em que consiste a lâmpada, é importante compreender o princípio de seu funcionamento:

• Quando a luz é acesa, uma corrente flui pela parte inferior da base para o corpo do filamento.
• O filamento de tungstênio fica muito quente após o fechamento do circuito elétrico, o que leva ao seu brilho.
• Nesse ponto, a temperatura do fio chega a 570 graus.
• Assim, o espectro de brilho das lâmpadas é deslocado para temperaturas quentes.

Para referência: quanto menor o grau do filamento de tungstênio / carbono, menor a fração de energia que vai para o corpo incandescente e provoca sua radiação visível. As lâmpadas retro diferem porque aquecem a espiral de forma mais lenta e fraca.

Variedades de elementos leves

Todos os produtos são classificados de acordo com diferentes parâmetros. Pelo tipo de enchimento do frasco, distinguem-se as seguintes lâmpadas:

• os mais simples de vácuo (quando são feitos, todo o ar é sugado para fora do frasco);
• preenchido com gás argônio;
• halogênio de xenônio;
• cheio de criptônio.

Pelo tipo de finalidade, as lâmpadas são divididas nos seguintes tipos:

• Decorativo. Eles funcionam de acordo com o princípio usual. O frasco é feito em forma de vela ou bola.

  

• Propósito geral. Estes são familiares a todos os elementos comuns que são aparafusados ​​em um lustre ou arandela. Freqüentemente, o mestre fica preocupado com a questão de quantos watts uma lâmpada consome. Você pode comprar um produto por 40, 60, 90, 100, 120, 150, 200 e mais watts. Quanto mais alto o indicador, mais brilhante será o brilho.
• Lâmpadas para iluminação local. Estruturalmente, eles não são diferentes dos elementos comuns. Mas a tensão de operação para eles está na faixa de 12-42 V.
• Lâmpadas para iluminação. Eles têm um frasco pintado em cores vivas. Potência de trabalho na faixa de 10-25 W.
• Sinal. Eles têm potência extremamente baixa e são usados ​​para dispositivos de sinalização de luz. Hoje, esses produtos são substituídos com segurança por lâmpadas LED modernas.
  
• Holofote. O corpo brilhante é colocado aqui de uma forma especial devido à sua conveniente suspensão no frasco. Como resultado, é possível obter uma melhor focalização do brilho. A potência dessas lâmpadas chega a 10-50 quilowatts.

  

• Espelhado. Eles têm um revestimento especial no frasco. É parcialmente coberto por uma película de alumínio termicamente pulverizado. Assim, é possível obter uma diretividade estreita do feixe de luz. Os espelhos são usados ​​para dispositivos de iluminação local.
• Transporte. Esses produtos são caracterizados por maior força e resistência à vibração. Para lâmpadas de transporte, são utilizadas tampas especiais, graças às quais é possível substituir rapidamente o elemento de iluminação nas condições de aperto do carro. Esses elementos funcionam com uma fonte de alimentação automática de 6-220 V.
• Produtos para dispositivos ópticos. Hoje quase nunca são produzidos. Anteriormente usado para projetores de filme, equipamentos médicos. As lâmpadas deste tipo têm uma forma especial de lâmpada.
• Mudança de luz. Eles pertencem à classe de sinal. Possuem um pequeno tamanho de frasco, o que permite que sejam colocados sob os botões de painéis de várias configurações.

  

Pelo número de filamentos, todos os elementos são:

• Fita dupla. Eles têm um corpo incandescente para luz distante (forte) e um para luz próxima (fraca). Eles são usados ​​em automóveis, aviação, semáforos ferroviários, nas estrelas do Kremlin de Moscou.
• Fita simples. Lâmpadas habituais com filamento de tungstênio.

O corpo de aquecimento de produtos de baixa inércia tem uma espiral extremamente fina. Eles eram usados ​​anteriormente para sistemas óticos de gravação de som. Existem também lâmpadas de aquecimento que são utilizadas para câmaras de secagem, fogões elétricos, equipamento de escritório, etc.

Vantagens e desvantagens

As lâmpadas incandescentes têm uma série de vantagens:

• custo aceitável;
• dimensões compactas;
• resposta instantânea para ligar / desligar;
• falta de cintilação, afetando negativamente os olhos;
• inércia a picos de tensão;
• gama suave de brilho, contribuindo para o relaxamento, criando uma atmosfera de conforto;
• bom índice de reprodução de cor igual a Ra 90;
• trabalhar em quaisquer condições (incluindo alta umidade);
• disponibilidade constante para o consumidor;
• Amizade ambiental;
• falta de ruído durante a operação;
• inércia à radiação ionizante.

As desvantagens das lâmpadas incandescentes incluem os seguintes pontos:

• fragilidade, sensibilidade a danos mecânicos;
• vida útil relativamente curta;
• baixa eficiência, não ultrapassando 5-7% (relação entre a potência consumida e a radiação visível);
• perigo de incêndio devido ao contato direto da lâmpada com substâncias combustíveis (têxteis, palha, etc.);
• a probabilidade de uma explosão devido a choque térmico ou ruptura da espiral sob tensão.

Apesar de todas essas deficiências, as lâmpadas usuais mantêm suas posições com segurança. Mais de 70% da população da CEI ainda os usa.

Eficiência e durabilidade

Ao analisar como funciona uma lâmpada incandescente, é importante entender sua eficiência. A uma temperatura de luz de 3400 Kelvin, a eficiência da célula é de 15%. Isso se refere à relação entre o consumo de energia e a radiação de luz visível ao olho humano. A uma temperatura de 2700 K (média normal para uma lâmpada doméstica comum), a eficiência é de apenas 5%.

Quanto mais alta a temperatura do filamento, maior será a eficiência. No entanto, a vida útil do produto é reduzida. Por exemplo, se a tensão for aumentada em 20%, o brilho da iluminação ficará mais forte - a eficiência da lâmpada aumentará, mas a vida útil será reduzida em 90-95%. Conseqüentemente, uma diminuição na tensão leva a uma diminuição na eficiência do produto e um aumento em sua vida útil.

Como prolongar a vida útil de uma lâmpada incandescente

Em média, uma lâmpada incandescente doméstica comum dura 700-1000 horas. Mas, na verdade, o elemento queima muito mais rápido. Para prolongar a vida útil da lâmpada, é necessário prevenir fatores que provoquem o esgotamento da espiral.

• Observe a faixa de tensão. Está indicado no frasco do produto. Como regra, é igual a 125-135 W, 220-230 W, 2,3-2,4 kW. Se a voltagem da casa for excedida, o produto queimará mais cedo. Por exemplo, em um apartamento a tensão máxima é de 220 V, e a lâmpada foi comprada na faixa de 125-135 V. Aqui o filamento vai queimar definitivamente mais rápido, pois a eficiência do produto aumenta.
• Elimine o mau funcionamento do cartucho. Se as lâmpadas queimam com frequência, vale a pena inspecionar, verificando novamente os contatos. Troque o cartucho, se necessário.
• Elimine vibrações. Eles levam à rápida queima do filamento de tungstênio. Portanto, é melhor realizar a transferência das lâmpadas móveis com a lâmpada desligada.

Para prolongar a vida útil da lâmpada incandescente, você pode reduzir a tensão na rede em apenas 7 a 8%. Neste caso, o produto funcionará 3-3,5 vezes mais com consumo econômico de energia.