Slik på kontakten - og det mørke rum ændrede sig øjeblikkeligt, detaljerne i de mindste elementer i interiøret blev synlige. Sådan spredes energi fra en lille enhed øjeblikkeligt og oversvømmer alt med lys. Hvad får dig til at skabe sådan en kraftig stråling? Svaret er skjult i navnet på belysningsenheden, som kaldes en glødelampe.
Historien om skabelsen af de første belysningselementer
Oprindelsen af de første glødelamper går tilbage til begyndelsen af det 19. århundrede. Eller rettere, lampen dukkede op lidt senere, men effekten af gløden af platin- og kulstofstænger under påvirkning af elektrisk energi er allerede blevet observeret. To svære spørgsmål opstod før videnskabsmænd:
- finde materialer med høj modstand, der er i stand til at varme op under påvirkning af strøm til en tilstand af lysudsendelse;
- Forebyggelse af hurtig forbrænding af materialet i luften.
Forskning ogopfindelser af den russiske videnskabsmand Alexander Nikolaevich Lodygin og amerikaneren Thomas Edison.
Lodygin foreslog at bruge kulstofstænger som et glødeelement, som var i en forseglet kolbe. Ulempen ved designet var vanskeligheden ved at pumpe luft ud, hvis rester bidrog til den hurtige forbrænding af stængerne. Men alligevel brændte hans lamper i flere timer, og udviklinger og patenter blev grundlaget for at skabe mere holdbare enheder.
Den amerikanske videnskabsmand Thomas Edison, der havde gjort sig bekendt med Lodygins værker, lavede en effektiv vakuumkolbe, hvori han anbragte en kultråd lavet af bambusfiber. Edison forsynede også lampebunden med en gevindforbindelse, der er iboende i moderne lamper, og opfandt mange elektriske elementer, såsom: et stik, en sikring, en drejekontakt og meget mere. Effektiviteten af Edison-glødelampen var lille, selvom den kunne arbejde i op til 1000 timers tid og fik praktisk brug.
Derefter blev det foreslået at bruge ildfaste metaller i stedet for kulstofelementer. Wolframglødetråden, der bruges i moderne glødelamper, blev også patenteret af Lodygin.
Enheden og funktionsprincippet for lampen
Designet af en glødelampe har ikke ændret sig fundament alt i mere end hundrede år. Det inkluderer:
- En hermetisk forseglet kolbe, der afgrænser arbejdsrummet og er fyldt med en inert gas.
- Soklen der harspiralform. Den tjener til at holde lampen i stikkontakten og elektrisk forbinde den til strømførende dele.
- Ledere, der leder strøm fra basen til spiralen og holder den.
- Glødende spiral, hvis opvarmning skaber emission af lysenergi.
Når en elektrisk strøm passerer gennem en spole, varmes den øjeblikkeligt op til de højeste temperaturer op til 2700 grader. Dette skyldes, at spiralen har en stor strømmodstand, og der bliver brugt meget energi på at overvinde denne modstand, som frigives som varme. Varme opvarmer metallet (wolfram), og det begynder at udsende fotoner af lys. På grund af det faktum, at kolben ikke indeholder ilt, oxiderer wolfram ikke under opvarmning, og det brænder ikke ud. En inert gas forhindrer varme metalpartikler i at fordampe.
Hvad er effektiviteten af en glødelampe
Effektivitet viser, hvor stor en procentdel af den brugte energi, der omdannes til nyttigt arbejde, og hvad der ikke er. I tilfælde af en glødelampe er virkningsgraden lav, da kun 5-10 % af energien går til at udsende lys, resten frigives som varme.
Effektiviteten af de første glødelamper, hvor kulstofstangen fungerede som glødetråden, var endnu lavere sammenlignet med moderne apparater. Dette skyldes yderligere tab på grund af konvektion. Spiralfilamenter har en lavere procentdel af disse tab.
Effektiviteten af en glødelampe afhænger direkte af spiralens varmetemperatur. Som standard varmer en 60 W lampespole op til 2700 ºС, kldenne effektivitet er kun 5 %. Det er muligt at øge varmeværdien til 3400 ºС ved at øge spændingen, men dette vil reducere enhedens levetid med mere end 90%, selvom lampen vil lyse kraftigere, og effektiviteten vil stige til 15%.
Det er forkert at tro, at en stigning i lampens effekt (100, 200, 300 W) kun fører til en stigning i effektiviteten, fordi enhedens lysstyrke er steget. Lampen begyndte at lyse kraftigere på grund af selve spiralens større kraft og som et resultat af større lysudbytte. Men energiomkostningerne er også steget. Derfor vil effektiviteten af en 100 W glødelampe også være inden for 5-7%.
varianter af glødelamper
Glødelamper kommer i forskellige designs og funktionelle formål. De er opdelt i lysarmaturer:
- Generel brug. Disse inkluderer lamper til husholdningsbrug med forskellig effekt, designet til netspænding på 220 V.
- Dekorativt design. De har ikke-standard typer af kolber i form af stearinlys, kugler og andre former.
- Belysningstype. Laveffekt farvede lamper til farverig belysning.
- Lokal destination. Sikre spændingsenheder op til 40 V. De bruges på produktionsborde til at oplyse værktøjsmaskiners arbejdspladser
- Spejlbelagt. Lamper, der skaber retningsbestemt lys.
- Sign altype. Brugte til at arbejde i dashboards på forskellige enheder.
- Til transport. En bred vifte af lamper med øget slidstyrke og pålidelighed. Har et brugervenligt design til hurtig udskiftning.
- Til spotlights. Lamper med øget effekt, der når op til 10.000 W.
- Til optiske enheder. Lamper til filmprojektorer og lignende enheder.
- Kommutator. Bruges som segmenter af den digitale visning af måleinstrumenter.
Positive og negative sider af glødelamper
Lysenheder af glødelampe har deres egne karakteristika. Positive inkluderer:
- øjeblikkelig tænding af spolen;
- miljøsikkerhed;
- lille størrelse;
- rimelig pris;
- evnen til at skabe enheder med forskellig effekt og driftsspænding af både AC og DC;
- anvendelsesmuligheder.
Til negativ:
- glødelampe med lav effektivitet;
- modtagelighed for livreddende strømstød;
- kort arbejdstid, der ikke overstiger 1000;
- brandfare for lamper på grund af kraftig opvarmning af pæren;
- fragilt design.
Andre typer belysningsarmaturer
Der er belysningslamper, hvis princip er fundament alt forskelligt fra driften af glødelamper. Disse omfatter gasudladning og LED-lamper.
Der er mange lysbue- eller gasudladningslamper, men de er alle baseret på gløden fra gas, når der opstår en lysbue mellem elektroderne. Gløden opstår i det ultraviolette spektrum, som derefter omdannes til synligt for det menneskelige øje.ved at passere gennem fosforbelægningen.
Processen, der finder sted i en gasudladningslampe, omfatter to arbejdstrin: skabelsen af en lysbueudladning og opretholdelsen af ionisering og glød af gassen i pæren. Derfor har alle typer af sådanne belysningsarmaturer et strømstyringssystem. Fluorescerende enheder har en højere effektivitet end glødelamper, men er usikre, fordi de indeholder kviksølvdamp.
LED-belysningsenheder er de mest moderne systemer. Effektiviteten af en glødelampe og en LED-lampe er uforlignelig. I sidstnævnte når det 90%. Princippet for LED'ens drift er baseret på gløden fra en bestemt type halvleder under påvirkning af spænding.
Hvad en glødepære ikke kan lide
Levetiden for en almindelig glødelampe vil blive forkortet, hvis:
- Spændingen i netværket er konstant overvurderet fra den nominelle, som belysningsenheden er designet til. Dette skyldes en stigning i varmelegemets driftstemperatur og som følge heraf øget fordampning af metallegeringen, hvilket fører til dens fejl. Selvom effektiviteten af glødelampen vil være større.
- Ryst lampen skarpt under drift. Når metallet opvarmes til en tilstand, der er tæt på at smelte, og afstanden mellem spiralens vindinger er reduceret på grund af udvidelsen af stoffet, kan enhver mekanisk, brat bevægelse føre til et inter-turn-kredsløb, der er umærkeligt for øjet. Dette reducerer den samlede modstand af spolen til strøm, bidrager til dens større opvarmning og hurtigudbrændthed.
- Der kommer vand på den opvarmede kolbe. Der opstår en temperaturforskel ved anslagspunktet, hvilket får glasset til at knække.
- Rør fingrene på pæren på halogenlampen. En halogenlampe er en type glødelampe, men har en markant højere lys- og varmeydelse. Ved berøring forbliver en usynlig fedtet plet fra fingeren på kolben. Under påvirkning af temperaturen brænder fedtet ud og danner kulstofaflejringer, der forhindrer varmeoverførsel. Som et resultat, ved kontaktpunktet, begynder glasset at smelte og kan briste eller svulme, hvilket forstyrrer gasregimet indeni, hvilket fører til udbrænding af spiralen. Halogenglødelamper har højere effektivitet end almindelige.
Sådan skifter du lampen
Hvis lampen er udbrændt, men pæren ikke er faldet sammen, kan du udskifte den, efter at den er kølet helt af. I dette tilfælde skal du slukke for strømmen. Når man skruer lampen i, skal øjnene ikke rettes i dens retning, især hvis det ikke er muligt at slukke for strømmen.
Når pæren sprængtes, men beholdt sin form, anbefales det at tage en bomuldsklud, folde den i flere lag og, vik den rundt om lampen, forsøge at fjerne glasset. Brug derefter en tang med isolerede håndtag, og skru forsigtigt basen af og skru en ny lampe i. Alle handlinger skal udføres med strømmen slukket.
Konklusion
På trods af at effektiviteten af en glødelampe er en lille procentdel, og den har flere og flere konkurrenter, er den relevant på mange områder af livet. Der er endda den ældste pære, der kontinuerligt arbejder i mere end hundrede år. Er dette ikke en bekræftelse og videreførelse af det geniale i tanken om en person, der stræber efter at ændre verden?
