Z čoho sa skladá žiarovka - obvod a zariadenie

Na vytvorenie umelého osvetlenia sa často používa konvenčná žiarovka. Tento prvok je známy každému od dôb ZSSR. Sklenená žiarovka, kazeta a špirála sú hlavnými viditeľnými časťami produktu. Ako žiarovka funguje zvnútra, je zaujímavé pre začínajúceho majstra aj profesionála.

História vynálezu žiarovky

Produkt bol navrhnutý a zdokonalený mnohými vedcami v rôznych obdobiach. Prvý elektrický oblúk zapálil vedec V.V. Petrov. v roku 1802. Vynález pozostával z dvoch uhlíkových tyčí, ktoré boli spojené s pólmi galvanickej batérie. V okamihu ich priblíženia došlo k elektrickému výboju a nad prvkami sa vytvoril svetelný oblúk. Používanie takejto lampy v každodennom živote bolo nemožné z mnohých dôvodov - nepríjemnosť konštrukcie, rýchle vyhorenie uhoľných tyčí. Svetoví vedci však začali chápať, z čoho sa dá vyrobiť lampa.

O 70 rokov neskôr, v roku 1872, Lodygin A.N. dostal patent na žiarovku. Ako špirála sa v ňom použila retortová uhoľná tyč, ktorá sa umiestnila pod sklenený kryt.

Už v roku 1880, 10. mája, bola Lodyginova lampa vybavená pouličným osvetlením v Petrohrade na moste Liteiny. Životnosť svetelného zdroja bola iba 2 mesiace (do vyhorenia uhlíkovej tyče).

V roku 1880 predstavil Thomas Edison v USA vylepšenú žiarovku Lodygin. Podarilo sa mu dosiahnuť vylúčenie vzduchu zo sklenenej žiarovky, čo zabezpečilo dlhšie horenie špirály a jasnejšiu žiaru. Edison tiež vyvinul základňu so závitom na zaskrutkovanie žiarovky do objímky.

V roku 1910 sa rozhodlo o stočení volfrámového vlákna do špirály, aby sa zvýšila jeho životnosť. Produkt teda teraz funguje namiesto pôvodných 50 - 100 hodín celých 1 000 hodín.

Princíp tepelného žiarenia sa využíva aj pri výrobe žiarivkových halogénových žiaroviek.

Z čoho sa lampa skladá

Štruktúra a obvod žiarovky vyzerá takto:

• sklenená žiarovka v tvare hrušky alebo okrúhle;
• telo vlákna (volfrámové alebo uhlíkové vlákno), ktoré je v ňom umiestnené na dvoch držiakoch háčikov;
• dve elektródy;
• poistka;
• noha;
• základňa (kryt) s izolátorom;
• jeho kontakt (dole).

Oxidácia volfrámového vlákna (špirála, vlákno) je vylúčená jeho umiestnením do vákua alebo plynného média. Naplnia sklenenú banku.

Elektrické parametre

Všetky žiarovky sa vyrábajú pre rôzne napätia. Pretože žiaruvzdorný kovový volfrám má nízky odpor, je pre zariadenie svetelného prvku potrebný dlhý drôt. Vlákno v žiarovke teda často dosahuje 50 mikrometrov. Keď je svetlo zapnuté, prúdi prúdom cez vlákno prúd, ktorý prevyšuje pracovné 10 - 14 krát. Čím viac sa niť zahrieva, tým viac sa zvyšuje odpor nite a klesá prúd.

Princíp činnosti elektrickej žiarovky

Po zvážení toho, z čoho sa žiarovka skladá, je dôležité pochopiť princíp jej činnosti:

• Keď je svetlo zapnuté, prúdi prúdom cez spodok základne k telu vlákna.
• Volfrámové vlákno je po uzatvorení elektrického obvodu veľmi horúce, čo vedie k jeho žiareniu.
• V tomto okamihu dosiahne teplota vlákna 570 stupňov.
• Žiarové spektrum žiaroviek sa teda posúva smerom k teplým teplotám.

Pre porovnanie: čím nižší je stupeň volfrámového / uhlíkového vlákna, tým nižší bude podiel energie, ktorá ide do žiarovky a provokuje jej viditeľné žiarenie. Retro žiarovky sa líšia tým, že špirálu zahrievajú pomalšie a slabšie.

Odrody ľahkých prvkov

Všetky výrobky sú klasifikované podľa rôznych parametrov. Podľa typu náplne banky sa rozlišujú tieto žiarovky:

• najjednoduchšie vákuové (keď sú vyrobené, všetok vzduch je nasávaný z banky);
• naplnené argónom;
• xenónový halogén;
• plnené kryptónom.

Podľa typu účelu sa žiarovky delia na nasledujúce typy:

• Dekoratívne. Fungujú podľa zaužívaného princípu. Banka je vyrobená vo forme sviečky alebo gule.

  

• Všeobecný účel. Toto sú bežné prvky známe každému, ktoré sú zaskrutkované do lustra alebo nástennej svietniky. Pán sa často zaoberá otázkou, koľko wattov žiarovka spotrebuje. Môžete si kúpiť produkt za 40, 60, 90, 100, 120, 150, 200 a viac wattov. Čím vyšší je indikátor, tým jasnejšia bude žiara.
• Svietidlá pre miestne osvetlenie. Štrukturálne sa nelíšia od bežných prvkov. Ale prevádzkové napätie pre nich je v rozmedzí 12-42 V.
• Žiarovky na osvetlenie. Majú fľašu vymaľovanú žiarivými farbami. Pracovný výkon v rozmedzí 10-25 W.
• Signál. Majú extrémne nízky výkon a používajú sa pre svetelné signalizačné zariadenia. Dnes sú takéto výrobky sebavedome nahradené modernými LED žiarovkami.
  
• Svetlomet. Žeravé teleso je tu uložené špeciálnym spôsobom kvôli jeho pohodlnému zaveseniu v banke. Vďaka tomu je možné dosiahnuť lepšie zaostrenie žiary. Výkon takýchto žiaroviek dosahuje 10 - 50 kilowattov.

  

• Zrkadlovo. Na banke majú špeciálny povlak. Je čiastočne pokrytá fóliou z tepelne striekaného hliníka. Je teda možné dosiahnuť úzku smernosť svetelného lúča. Zrkadlá sa používajú pre miestne osvetľovacie zariadenia.
• Doprava. Tieto výrobky sa vyznačujú zvýšenou pevnosťou a odolnosťou proti vibráciám. Pre transportné žiarovky sa používajú špeciálne pätice, vďaka ktorým môžete rýchlo vymeniť svetelný prvok v stiesnených podmienkach automobilu. Takéto prvky pracujú z automatického napájacieho zdroja 6 - 220 V.
• Výrobky pre optické zariadenia. Dnes sa takmer nikdy nevyrábajú. Predtým sa používali na filmové projektory, lekárske vybavenie. Svietidlá tohto typu majú špeciálny tvar žiarovky.
• Spínacie svetlo. Patria do signálnej triedy. Majú malú veľkosť banky, čo umožňuje ich umiestnenie pod tlačidlá panelov rôznych nastavení.

  

Podľa počtu vlákien sú všetky prvky:

• Dvojvláknové. Majú jedno žiarovkové teleso pre vzdialené (silné) svetlo a jedno pre blízke (slabé) svetlo. Používajú sa v automobiloch, letectve a na železničných semaforoch vo hviezdach moskovského Kremľa.
• Jednovláknové. Obvyklé žiarovky s volfrámovým vláknom.

Vykurovacie teleso výrobkov s nízkou zotrvačnou hmotou má extrémne tenkú špirálu. Predtým sa používali pre optické systémy na záznam zvuku. Existujú aj vykurovacie žiarovky, ktoré sa používajú na sušenie komôr, elektrických sporákov, kancelárskeho vybavenia atď.

Výhody a nevýhody

Žiarovky majú množstvo výhod:

• prijateľné náklady;
• kompaktné rozmery;
• okamžitá reakcia na zapnutie / vypnutie;
• nedostatok blikania, nepriaznivo ovplyvňujúci oči;
• zotrvačnosť voči rázovým rázom;
• mäkká gama žiary, prispievajúca k relaxácii, vytváranie atmosféry pohodlia;
• dobrý index podania farieb rovný Ra 90;
• pracovať za akýchkoľvek podmienok (vrátane vysokej vlhkosti);
• stála dostupnosť pre spotrebiteľa;
• ohľaduplnosť k životnému prostrediu;
• nedostatok hluku počas prevádzky;
• inertnosť voči ionizujúcemu žiareniu.

Medzi nevýhody žiaroviek patria nasledujúce body:

• krehkosť, citlivosť na mechanické poškodenie;
• relatívne krátka životnosť;
• nízka účinnosť, nepresahujúca 5-7% (pomer spotrebovanej energie k viditeľnému žiareniu);
• nebezpečenstvo požiaru v dôsledku priameho kontaktu žiarovky s horľavými látkami (textil, slama atď.);
• pravdepodobnosť výbuchu v dôsledku tepelného šoku alebo prasknutia špirály pod napätím.

Napriek všetkým týmto nedostatkom si obvyklé žiarovky s istotou zachovávajú svoju pozíciu. Viac ako 70% obyvateľstva SNŠ ich stále používa.

Účinnosť a životnosť

Pri analýze fungovania žiarovky je dôležité porozumieť jej účinnosti. Pri teplote svetla 3 400 Kelvinov je účinnosť článku 15%. To sa týka pomeru spotreby energie k svetelnému žiareniu viditeľnému pre ľudské oko. Pri teplote 2700 K (priemerná normálna hodnota pre bežnú žiarovku pre domácnosť) je účinnosť iba 5%.

Čím vyššia je teplota vlákna, tým vyššia bude účinnosť. Životnosť produktu sa však skracuje. Napríklad, ak sa napätie zvýši o 20%, jas osvetlenia sa zvýši - účinnosť žiarovky sa zvýši, ale životnosť sa zníži o 90-95%. Podľa toho zníženie napätia vedie k zníženiu účinnosti výrobku a k zvýšeniu jeho životnosti.

Ako predĺžiť životnosť žiarovky

V priemere vydrží bežná žiarovka pre domácnosť 700 - 1 000 hodín. Ale v skutočnosti prvok horí oveľa rýchlejšie. Na predĺženie životnosti žiarovky je potrebné zabrániť faktorom vyvolávajúcim vyhorenie špirály.

• Sledujte rozsah napätia. Je to uvedené na banke produktu. Spravidla sa rovná 125-135 W, 220-230 W, 2,3-2,4 kW. Ak dôjde k prekročeniu napätia v dome, produkt sa rýchlejšie vyhorí. Napríklad v byte je maximálne napätie 220 V a lampa bola zakúpená s rozsahom 125-135 V. Tu vlákno vyhorí určite rýchlejšie, pretože sa zvyšuje účinnosť produktu.
• Odstráňte poruchu kazety. Ak žiarovky často horia, stojí za to ich skontrolovať a znova skontrolovať kontakty. V prípade potreby vymeňte náplň.
• Eliminujte vibrácie. Vedú k rýchlemu vyhoreniu volfrámového vlákna. Preto je lepšie vykonať prenos mobilných žiaroviek s vypnutou žiarovkou.

Ak chcete predĺžiť životnosť žiarovky, môžete znížiť napätie v sieti iba o 7-8%. V takom prípade bude produkt pracovať 3–3,5-krát dlhšie s ekonomickou spotrebou energie.