Τι είναι ένας λαμπτήρας, σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας

Έχετε αναρωτηθεί ποτέ τι είναι ένας κανονικός λαμπτήρας; Οι περισσότεροι από εμάς γνωρίζουμε ότι η απλούστερη συσκευή φωτισμού αποτελείται από μια βάση, μια λάμπα και ένα νήμα βολφραμίου, αλλά πώς λειτουργεί, γιατί καίγεται με την πάροδο του χρόνου και γιατί οι λαμπτήρες γεμίζουν με αδρανή αέρια;

Θα μιλήσουμε για όλα τα χαρακτηριστικά των απλών "λαμπών Ilyich" και των σύγχρονων συσκευών φθορισμού και LED σε αυτό το άρθρο.

Τι είναι ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως

Ένας συνηθισμένος λαμπτήρας πυρακτώσεως είναι μια τροφοδοτούμενη πηγή φωτός, το κύριο μέρος της οποίας αποτελείται από ένα πυρίμαχο υλικό που λειτουργεί ως σώμα νήματος. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τέτοιο υλικό (αγωγός) τοποθετείται σε φιάλη κενού ή φιάλη γεμάτη με αδρανή αέρια. Όταν το ρεύμα διέρχεται από έναν αγωγό, θερμαίνεται και αρχίζει να εκπέμπει μια φωτεινή λάμψη.

Ενδιαφέρων! Για να ανάψει το νήμα βολφραμίου ενός λαμπτήρα, πρέπει να θερμανθεί σε θερμοκρασία περίπου 2000 °C. Το όριο θερμοκρασίας πυρακτώσεως μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι 3410 °C.

Ιστορία της δημιουργίας

Στην πραγματικότητα, κανένας επιστήμονας δεν έχει εφεύρει τίποτα εντελώς μόνος του: αυτό συνέβη με τον «κλασικό» λαμπτήρα. Πίσω στο 1840, ένας Βρετανός εφευρέτης ονόματι Warren De la Rue σχεδίασε τον πρώτο λαμπτήρα πυρακτώσεως που τροφοδοτείται από έναν αγωγό πλατίνας. Δύο χρόνια νωρίτερα, το 1838, ένας Βέλγος επιστήμονας ονόματι Jobard εφηύρε την πρώτη πηγή φωτός στον κόσμο με πυρήνα άνθρακα. Λοιπόν, ακριβώς εκατό χρόνια πριν από το τέλος του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, ο Heinrich Goebel δημιουργεί τα πρώτα πρωτότυπα σύγχρονων λαμπτήρων.

Είναι αξιοσημείωτο ότι η πρώτη λάμπα του Goebel είχε ένα απανθρακωμένο νήμα από μπαμπού τοποθετημένο σε κενό. Ο επιστήμονας συνέχισε να εργάζεται πάνω στο πνευματικό του τέκνο για περίπου 5 ακόμη χρόνια, μετά τα οποία το παρουσίασε στο ευρύ κοινό.

Ρώσοι επιστήμονες συνέβαλαν επίσης σημαντικά στην εφεύρεση, η οποία χρησιμοποιείται πλέον από όλο τον κόσμο. Έτσι, το 1874, ο πρώτος λαμπτήρας με πυρήνα άνθρακα τοποθετημένος σε περιβάλλον χωρίς αέρα καταχωρήθηκε στο όνομα του Alexander Nikolaevich Lodygin. Το μεγάλο πρόβλημα με μια τέτοια πηγή φωτός ήταν ότι ο άνθρακας ως αγωγός δεν μπορούσε να διαρκέσει αρκετά και κάηκε αμέσως μετά τη χρήση. Με την πάροδο του χρόνου, τα φωτεινά μυαλά του πλανήτη σκέφτηκαν να αντικαταστήσουν τον άνθρακα με βολφράμιο.

Ενδιαφέρων! Όταν μιλάμε για ηλεκτρισμό και συσκευές φωτισμού, δεν μπορούμε να μην αναφέρουμε τον σπουδαίο Thomas Edison. Ήταν αυτός που δημιούργησε και κατοχύρωσε για πρώτη φορά μια λάμπα πυρακτώσεως που ήταν φθηνή στην παραγωγή και ανθεκτική (σε σχέση με τις περισσότερες συσκευές εκείνης της εποχής).

Από την εφεύρεσή της, η γνωστή πηγή φωτός δεν έχει αλλάξει πολύ, αλλά συνέβησαν τεχνικές αλλαγές σε αυτήν: ο αγωγός αντικαταστάθηκε με έναν πιο προηγμένο και ο χώρος μέσα στον λαμπτήρα άρχισε να γεμίζει με ένα ειδικό αέριο.

Χαρακτηριστικά σχεδιασμού και αρχή λειτουργίας

Το τυπικό LN αποτελείται από:

• μια φιάλη γεμάτη με αδρανές αέριο (ή χωρίς καθόλου αέρα).
• μια βάση που χρησιμεύει ταυτόχρονα ως "καπάκι" του λαμπτήρα και ως στοιχείο για τη σύνδεση του λαμπτήρα στο δίκτυο.
• ηλεκτρόδια?
• πηνίο νήματος που βρίσκεται σε ειδικά στηρίγματα.
• επαφή βάσης.

Το βολφράμιο επιλέχθηκε ως υλικό αγωγού προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η κατανάλωση ρεύματος για θέρμανση και να μειωθεί η διατομή του νήματος στο ελάχιστο δυνατό.

Ενδιαφέρων! Η παράμετρος ειδικής αντίστασης του βολφραμίου είναι τρεις φορές μεγαλύτερη από αυτή του χαλκού.

Η σπείρα τροφοδοτείται από ρεύμα από τα ηλεκτρόδια και το μολυβδαίνιο χρησιμοποιείται ως το κύριο υλικό των «κέρατων» στα οποία είναι εγκατεστημένη η σπείρα: είναι πυρίμαχο και δεν διαστέλλεται στην πραγματικότητα όταν θερμαίνεται. Η χρήση αδρανούς αερίου αυξάνει τη δυνητική διάρκεια ζωής της σπείρας: σε περιβάλλον αερίου είναι «πιο δύσκολο» να καεί. Όσον αφορά τη βάση, το μέγεθος και τα νήματα σε αυτήν μπορεί να διαφέρουν.

Χαρακτηριστικά και είδη

Εκτός από τα συνηθισμένα οικιακά φάρμακα που έχουμε συνηθίσει, οι ειδικοί εντοπίζουν αρκετές ακόμη από τις ποικιλίες τους, όπως:

1. Διακοσμητικός. Διακρίνονται από μη τυποποιημένα σχήματα λαμπτήρων, μεγεθυμένη σπείρα και χαμηλό φωτισμό. Τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται συχνότερα από τους σχεδιαστές για την υλοποίηση έργων σε στυλ "vintage".
2. Φωτισμός. Έχουν μια λάμπα βαμμένη στο εσωτερικό και έχουν χαμηλή ισχύ (έως 25 W). Αλλάζουν γρήγορα την απόχρωση της λάμψης, επομένως απαιτούν συχνή αντικατάσταση.
3. Σήμα. Προηγουμένως, χρησιμοποιούνταν ευρέως σε διάφορες συσκευές φωτισμού, αλλά σήμερα σε αυτόν τον τομέα αντικαθίστανται ενεργά από επιλογές LED.
4. Καθρέφτης.Ο λαμπτήρας ενός τέτοιου λαμπτήρα καλύπτεται εν μέρει με ένα στρώμα αλουμινίου που αντανακλά καλά το φως, το οποίο του επιτρέπει να συγκεντρώνει τον φωτισμό σε ένα συγκεκριμένο σημείο στο χώρο του δωματίου.
5. Μεταφορά. Χρησιμοποιούνται για τον εξοπλισμό των οπτικών αυτοκινήτων, τρακτέρ, αεροπλάνων, διαφόρων θαλάσσιων σκαφών κλπ. Έχουν αυξημένη αντοχή και είναι ανθεκτικά στους κραδασμούς.
6. Διπλό σκέλος. Ένας ειδικός υποτύπος που χρησιμοποιείται σε σιδηροδρομικά φανάρια, αεροπλάνα και αυτοκίνητα.

Αναφορά. Υπάρχουν και άλλοι τύποι LN, αλλά σήμερα οι περισσότεροι από αυτούς έχουν αντικατασταθεί από πιο σύγχρονες συσκευές, οι οποίες θα συζητηθούν λίγο περαιτέρω.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Τα θετικά χαρακτηριστικά του κλασικού LP περιλαμβάνουν το χαμηλό κόστος, τις μικρές διαστάσεις, την ανοσία σε μικρές πτώσεις τάσης στο δίκτυο, ένα ευχάριστο φάσμα φωτισμού για την ανθρώπινη όραση, ένα ευρύ φάσμα επιλογών ισχύος, την απουσία τοξικών ή άλλων επιβλαβών συστατικών στη σύνθεση και θόρυβος κατά τη λειτουργία. Αν μιλάμε για τα μειονεκτήματα, τότε μεταξύ αυτών αξίζει να αναφέρουμε μια σχετικά μικρή διάρκεια ζωής, μια αρκετά υψηλή κατανάλωση ρεύματος και έναν κίνδυνο πυρκαγιάς.

Σπουδαίος! Η επιφάνεια γύρω από ισχυρούς λαμπτήρες πυρακτώσεως μπορεί να θερμανθεί έως +330 βαθμούς Κελσίου. Πρόσεχε!

Πεδίο εφαρμογής

Τα κλασικά LN χρησιμοποιούνται για οικιακό φωτισμό χώρων και τοπικών περιοχών, εμπορικά ακίνητα, χρησιμοποιούνται σε αυτοκίνητα, σιδηροδρομικές και αεροπορικές μεταφορές, εγκατεστημένα σε φορητές συσκευές φωτισμού (φακοί τσέπης κ.λπ.), που χρησιμοποιούνται στον κινηματογράφο, το σχεδιασμό, την ιατρική και πολλούς άλλους τομείς της ζωής.

Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας σύγχρονων τύπων λαμπτήρων

Οι σύγχρονες συσκευές φωτισμού περιλαμβάνουν συσκευές αλογόνου, φθορισμού, εξοικονόμησης ενέργειας και LED. Ας εξετάσουμε κάθε τύπο ξεχωριστά.

Αλαγόνο

Τέτοιες συσκευές είναι μια εκσυγχρονισμένη έκδοση των κλασικών LN. Η φιάλη μιας τέτοιας συσκευής είναι γεμάτη με αλογόνο, το οποίο αντιδρά με βολφράμιο που εξατμίζεται καθώς θερμαίνεται. Αυτό σας επιτρέπει να παρατείνετε τη διάρκεια ζωής της συσκευής. Επιπλέον, ο χαλαζίας χρησιμοποιείται σε λαμπτήρες αλογόνου. Οι συσκευές φωτισμού αλογόνου έχουν συνήθως υψηλότερα χαρακτηριστικά απόδοσης από τους συμβατικούς λαμπτήρες.

Φωτοβόλος

Αυτές οι συσκευές ονομάζονται επίσης λαμπτήρες φθορισμού. Έχουν υψηλή ποιότητα χρωματικής απόδοσης, που τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται στο φωτισμό βιτρινών και ραφιών. Σε σύγκριση με το LN, μια συσκευή φωταύγειας καταναλώνει 4-5 φορές λιγότερη ενέργεια και έχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Έχουν επίσης τα μειονεκτήματά τους - κακή απόδοση σε χαμηλές θερμοκρασίες και περιεκτικότητα σε επιβλαβείς ουσίες (συμπεριλαμβανομένου υδραργύρου) σε ορισμένα μοντέλα.

Εξοικονόμησης ενέργειας

Το κύριο χαρακτηριστικό των συσκευών φωτισμού εξοικονόμησης ενέργειας είναι η ηλεκτρονική μονάδα, η οποία εξασφαλίζει τόσο την ανάφλεξη όσο και τη λειτουργία του λαμπτήρα. Μια τέτοια συσκευή χαρακτηρίζεται από πιο σταθερή λειτουργία, χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και μεγάλη γκάμα διαθέσιμων χρωμάτων.

Σπουδαίος! Στην παραγωγή λαμπτήρων εξοικονόμησης ενέργειας χρησιμοποιούνται ουσίες επικίνδυνες για τη φύση και τον άνθρωπο, επομένως η απόρριψή τους πρέπει να πραγματοποιείται αποκλειστικά μέσω ειδικών σημείων συλλογής.

LED

Ο σχεδιασμός τέτοιων λαμπτήρων χρησιμοποιεί κρυστάλλους ημιαγωγών: δημιουργούν μια λάμψη όταν τους περνάει ηλεκτρικό ρεύμα.Σε σύγκριση με τις ίδιες συσκευές αλογόνου, οι συσκευές LED είναι περίπου 4-7 φορές πιο αποτελεσματικές και όσον αφορά τη διάρκεια ζωής μιας τέτοιας συσκευής μπορεί να διαρκέσει έως και 50.000 ώρες. Το μόνο μειονέκτημα των λαμπτήρων LED θεωρείται ότι είναι το υψηλό τους κόστος, ωστόσο, λαμβάνοντας υπόψη την εξοικονόμηση στη συντήρηση και την κατανάλωση, μακροπρόθεσμα είναι πολύ πιο επικερδές η αγορά τους.

Ανακαλύψαμε λοιπόν τι είναι ένας λαμπτήρας, εξετάσαμε τους περισσότερους τύπους σύγχρονων και όχι τόσο μοντέρνων επιλογών. Ελπίζουμε ότι τώρα έχετε μια γενική ιδέα για τα χαρακτηριστικά της λειτουργίας τους.