În ce constă un bec cu incandescență - circuit și dispozitiv

Pentru a crea iluminare artificială, se folosește adesea o lampă incandescentă convențională. Acest element este familiar tuturor încă din zilele URSS. Becul de sticlă, cartușul și spirala sunt principalele părți vizibile ale produsului. Cum funcționează o lampă cu incandescență din interior este interesant atât pentru un maestru începător, cât și pentru un profesionist.

Istoria invenției becului

Produsul a fost proiectat și rafinat de mulți oameni de știință în perioade diferite. Primul arc electric a fost aprins de omul de știință V.V. Petrov. în 1802. Invenția a constat din două tije de carbon care au fost conectate la polii unei baterii galvanice. În momentul apropierii lor, a apărut o descărcare electrică și deasupra elementelor s-a format un arc luminos. Utilizarea unei astfel de lămpi în viața de zi cu zi a fost imposibilă din mai multe motive - inconvenientul designului, arderea rapidă a tijelor de cărbune. Dar oamenii de știință din lume au început să înțeleagă din ce să facă o lampă.

70 de ani mai târziu, în 1872, Lodygin A.N. a primit un brevet pentru o lampă cu incandescență. Ca spirală, s-a folosit o tijă de cărbune retortă, care a fost plasată sub un capac de sticlă.

Deja în 1880, pe 10 mai, lampa lui Lodygin a fost echipată cu iluminat stradal la Sankt Petersburg pe Podul Liteiny. Durata de viață a sursei de lumină a fost de doar 2 luni (până la arderea tijei de carbon).

În 1880, Thomas Edison a introdus o lampă cu incandescență Lodygin îmbunătățită în SUA. El a reușit să realizeze eliminarea aerului din becul de sticlă, ceea ce a asigurat o ardere mai lungă a spiralei și strălucirea ei mai strălucitoare. Edison a dezvoltat, de asemenea, o bază filetată pentru înșurubarea lămpii în priză.

În 1910, s-a decis răsucirea filamentului de tungsten într-o spirală pentru a-i crește durata de viață. Astfel, produsul funcționează acum în loc de 50-100 ore inițiale pentru 1000 de ore complete.

Principiul radiației termice este, de asemenea, utilizat la producerea lămpilor fluorescente cu halogen.

În ce constă lampa

Structura și circuitul unei lămpi cu incandescență arată astfel:

• bec de sticlă în formă de pară sau rotund;
• corp de filament (filament de tungsten sau carbon) situat în el pe două suporturi de cârlig;
• doi electrozi;
• siguranță;
• picior;
• bază (carcasă) cu izolator;
• contactul acestuia (jos).

Oxidarea filamentului de tungsten (spirală, filament) este exclusă prin plasarea acestuia într-un vid sau mediu gazos. Umple un balon de sticlă.

Parametrii electrici

Toate becurile sunt fabricate pentru tensiuni diferite. Deoarece tungstenul metalic refractar are o rezistivitate scăzută, este necesar un fir lung pentru a construi elementul ușor. Astfel, filamentul dintr-un bec ajunge adesea la 50 micrometri. Când lumina este aprinsă, un corp trece prin corpul filamentului, care îl depășește pe cel de lucru de 10-14 ori. Cu cât firul se încălzește, cu atât crește rezistența firului și curentul scade.

Principiul de funcționare al unei lămpi cu incandescență electrică

Având în vedere în ce constă becul, este important să înțelegem principiul funcționării sale:

• Când lumina este aprinsă, un curent curge prin fundul bazei către corpul filamentului.
• Filamentul de tungsten este foarte fierbinte după închiderea circuitului electric, ceea ce duce la strălucirea acestuia.
• În acest moment, temperatura firului ajunge la 570 de grade.
• Astfel, spectrul luminos al becurilor este deplasat spre temperaturi calde.

De referință: cu cât gradul de filament de tungsten / carbon este mai mic, cu atât va fi mai mică fracțiunea de energie care se îndreaptă către corpul incandescent și îi provoacă radiația vizibilă. Lămpile retro diferă prin faptul că încălzesc spirala mai încet și mai slab.

Soiuri de elemente ușoare

Toate produsele sunt clasificate în funcție de diferiți parametri. Prin tipul de umplere a balonului, se disting următoarele lămpi:

• cele mai simple aspiratoare (când sunt făcute, tot aerul este aspirat din balon);
• umplut cu gaz argon;
• halogen cu xenon;
• umplut cu cripton.

După tipul de scop, becurile sunt împărțite în următoarele tipuri:

• Decorativ. Acestea funcționează conform principiului obișnuit. Balonul este realizat sub forma unei lumânări sau a unei bile.

  

• Scop general. Acestea sunt elemente obișnuite familiare tuturor, care sunt înșurubate într-un candelabru sau într-un aplice. De multe ori comandantul este îngrijorat de întrebarea câți wați consumă un bec. Puteți cumpăra un produs pentru 40, 60, 90, 100, 120, 150, 200 și mai mulți wați. Cu cât indicatorul este mai înalt, cu atât strălucirea va fi mai strălucitoare.
• Lămpi pentru iluminatul local. Structural, ele nu diferă de elementele obișnuite. Dar tensiunea de funcționare pentru ei este în intervalul 12-42 V.
• Becuri pentru iluminare. Au un balon pictat în culori vii. Putere de lucru cuprinsă între 10-25 W.
• Semnal. Au o putere extrem de redusă și sunt folosite pentru dispozitivele de semnalizare luminoasă. Astăzi, astfel de produse sunt înlocuite cu încredere de lămpi moderne LED.
  
• Searchlight. Corpul filamentului este așezat aici într-un mod special datorită suspendării sale convenabile în balon. Ca rezultat, este posibil să se obțină o mai bună focalizare a strălucirii. Puterea acestor lămpi ajunge la 10-50 kilowați.

  

• Oglindit. Au un strat special pe balon. Este parțial acoperit cu un film de aluminiu pulverizat termic. Astfel, este posibil să se obțină o directivitate îngustă a fasciculului de lumină. Oglinzile sunt utilizate pentru dispozitivele de iluminat local.
• Transport. Aceste produse se caracterizează prin rezistență sporită și rezistență la vibrații. Pentru lămpile de transport, se folosesc capace speciale, datorită cărora puteți înlocui rapid elementul de iluminat în condițiile înghesuite ale mașinii. Astfel de elemente funcționează de la o sursă de alimentare auto de 6-220 V.
• Produse pentru dispozitive optice. Astăzi nu sunt aproape niciodată produse. Folosit anterior pentru proiectoare de film, echipamente medicale. Lămpile de acest tip au o formă specială a becului.
• Lumina de comutare. Acestea aparțin clasei de semnal. Au o dimensiune mică a balonului, care le permite să fie plasate sub butoanele panourilor de diferite setări.

  

După numărul de filamente, toate elementele sunt:

• Dublu catenar. Au un corp incandescent pentru lumină îndepărtată (puternică) și unul pentru lumină aproape (slabă). Sunt folosite în semafoare auto, aeronautice, feroviare, în stelele Kremlinului din Moscova.
• Monocatenar. Becuri obișnuite cu filament de tungsten.

Corpul de încălzire al produselor cu inerție redusă are o spirală extrem de subțire. Acestea au fost utilizate anterior pentru sisteme optice de înregistrare a sunetului. Există, de asemenea, lămpi de încălzire care sunt utilizate pentru uscarea camerelor, sobe electrice, echipamente de birou etc.

Avantaje și dezavantaje

Lămpile cu incandescență au o serie de avantaje:

• cost acceptabil;
• dimensiuni compacte;
• răspuns instant la pornire / oprire;
• lipsa pâlpâirii, afectând negativ ochii;
• inerție la creșteri de tensiune;
• gama moale de strălucire, contribuind la relaxare, creând o atmosferă de confort;
• index bun de redare a culorilor egal cu Ra 90;
• lucrați în orice condiții (inclusiv umiditate ridicată);
• disponibilitate constantă pentru consumator;
• prietenie cu mediul;
• lipsa zgomotului în timpul funcționării;
• inertitatea față de radiațiile ionizante.

Dezavantajele lămpilor cu incandescență includ următoarele puncte:

• fragilitate, sensibilitate la deteriorarea mecanică;
• durata de viață relativ scurtă;
• randament scăzut, care nu depășește 5-7% (raportul dintre puterea consumată și radiația vizibilă);
• pericol de incendiu datorat contactului direct al lămpii cu substanțe combustibile (textile, paie etc.);
• probabilitatea unei explozii datorită șocului termic sau ruperii spiralei sub tensiune.

În ciuda tuturor acestor neajunsuri, becurile obișnuite își păstrează cu încredere pozițiile. Peste 70% din populația CSI le folosește în continuare.

Eficiență și durabilitate

Când analizați modul în care funcționează o lampă cu incandescență, este important să înțelegeți eficiența acesteia. La o temperatură ușoară de 3400 Kelvin, eficiența celulei este de 15%. Aceasta se referă la raportul dintre consumul de energie și radiația luminoasă vizibilă pentru ochiul uman. La o temperatură de 2700 K (medie normală pentru o lampă obișnuită de uz casnic), eficiența este de numai 5%.

Cu cât temperatura filamentului este mai mare, cu atât eficiența va fi mai mare. Cu toate acestea, durata de viață a produsului este redusă. De exemplu, dacă tensiunea crește cu 20%, luminozitatea iluminării va deveni mai puternică - eficiența becului va crește, dar durata de viață va fi redusă cu 90-95%. În consecință, o scădere a tensiunii duce la o scădere a eficienței produsului și o creștere a duratei de viață a acestuia.

Cum să prelungiți viața unei lămpi cu incandescență

În medie, un bec obișnuit cu incandescență durează 700-1000 de ore. De fapt, elementul arde mult mai repede. Pentru a prelungi durata de viață a becului, este necesar să se prevină factorii care provoacă arderea spiralei.

• Respectați intervalul de tensiune. Este indicat pe balonul produsului. De regulă, este egal cu 125-135 W, 220-230 W, 2,3-2,4 kW. Dacă tensiunea din casă este depășită, produsul se va arde mai repede. De exemplu, într-un apartament tensiunea maximă este de 220 V, iar lampa a fost achiziționată cu o gamă de 125-135 V. Aici filamentul se va arde cu siguranță mai rapid, deoarece eficiența produsului crește.
• Eliminați defecțiunea cartușului. Dacă lămpile se ard frecvent, merită să o inspectați, verificând din nou contactele. Schimbați cartușul dacă este necesar.
• Eliminați vibrațiile. Acestea duc la arderea rapidă a filamentului de tungsten. Prin urmare, este mai bine să efectuați transferul lămpilor mobile cu lampa stinsă.

Pentru a prelungi durata de viață a lămpii cu incandescență, puteți reduce tensiunea în rețea cu doar 7-8%. În acest caz, produsul va funcționa de 3-3,5 ori mai mult cu un consum economic de energie.