Temperatura žarenja volframove niti. Žarulje sa žarnom niti: tehničke specifikacije

lampa sa žarnom niti- izvor svjetlosti koji emituje svjetlosni tok kao rezultat zagrijavanja vodiča od vatrostalnog metala. Kao filament koristi se vatrostalni metal - volfram, kao i njegove legure. Filament se stavlja u staklenu posudu napunjenu inertnim gasom (kripton, azot, argon). Inertni plin služi kao zaštita za filament, koji bi se, bez njegovog prisustva u tikvici, momentalno pretvorio u oksid. Za žarulje sa žarnom niti male snage (25 vati) koriste se vakuumske posude koje nisu punjene inertnim plinom. Stoga staklena sijalica sprječava negativne efekte atmosferskog zraka na volframovu nit.

Princip rada žarulje sa žarnom niti temelji se na fenomenu zagrijavanja vodiča kada kroz njega prolazi električna struja. Volframova nit, kada je spojena na izvor struje, zagrijava se do visoke temperature, zbog čega emituje svjetlost. Svjetlosni tok koji emituje filament je blizak prirodnom, dnevnom svjetlu, tako da ne uzrokuje nelagodu tokom duže upotrebe.

Prednosti i nedostaci sijalica sa žarnom niti

Od vrlinežarulje sa žarnom niti su:

• relativno niska cijena;
• trenutno paljenje kada se uključi;
• male ukupne dimenzije;
• širok raspon snage.

Jedan od nedostatkežarulje sa žarnom niti - visoka svjetlina same svjetiljke, što negativno utječe na vid kada se gleda u lampu. Ali ovaj nedostatak se može brzo eliminirati - dovoljno je koristiti difuzor.

Značajan nedostatak je kratak vijek trajanja lampe - do 1000 sati. Na osnovu iskustva korištenja svjetiljki može se primijetiti da u većini slučajeva žarulja sa žarnom niti kvari bez i nekoliko stotina sati rada. Postoje izuzeci - lampe rade nekoliko decenija! Nažalost, ovo su samo izolovani slučajevi. Što se tiče vijeka trajanja, pobjeđuju obje LED lampe.

Ako uzmemo u obzir činjenicu da karakteristike opskrbne mreže ne odgovaraju nominalnim, vijek trajanja svjetiljki značajno se smanjuje, bez obzira na njihovu vrstu. Zaključke o preporučljivosti korištenja jedne ili druge vrste svjetiljki moguće je izvesti samo na osnovu ličnog iskustva.

Glavni nedostatak sijalica sa žarnom niti je njihova niska efikasnost. Samo desetina električne energije koju troši lampa pretvara se u vidljivi svjetlosni tok; Većina električne energije pretvara se u toplotnu energiju.

Mnogo se priča i neosnovanih sporova oko ovog pitanja. Ko je izmislio lampu sa žarnom niti? Neki tvrde da je ovo Lodygin, drugi da je Edison. Ali sve je mnogo komplikovanije, pogledajmo hronologiju istorijskih događaja.

Postoji mnogo metoda za pretvaranje električne energije u svjetlo. Tu spadaju lampe lučnog principa rada, plinskog pražnjenja i one kod kojih je izvor sjaja grijaća nit. U stvari, sijalica sa žarnom niti može se smatrati i umjetnim izvorom osvjetljenja, jer se za njen rad koristi učinak zagrijanog vodiča kroz koji prolazi struja. Metalna spirala ili karbonska nit najčešće djeluje kao užareni element. Osim provodnika, dizajn sijalice uključuje sijalicu, strujni vod, osigurač i postolje. Međutim, sve ovo već znamo. Ali ne tako davno bilo je vrijeme kada se nekoliko naučnika istovremeno razvijalo na polju umjetnih izvora svjetlosti i borilo se za titulu izumitelja sijalice.

Vremenska linija izuma

Čitajući cijeli članak u nastavku, vrlo je zgodno pogledati ovu tabelu:

Ako želite stvarno razumjeti, preporučujemo da pročitate članak u cijelosti.

Prve transformacije energije u svjetlost

U 18. vijeku dogodilo se značajno otkriće koje je označilo početak ogromnog niza izuma. Detektovana je električna struja. Na prijelazu narednog stoljeća, talijanski naučnik Luigi Galvani izumio je metodu za generiranje električne struje iz hemikalija - naponski stup ili galvansku ćeliju. Već 1802. godine fizičar Vasilij Petrov otkrio je električni luk i predložio da se koristi kao rasvjetni uređaj. Nakon 4 godine, kraljevsko društvo je vidjelo električnu lampu Humphreya Davyja, koja je osvijetlila prostoriju zbog varnica između ugljenih šipki. Prve lučne lampe bile su previše svijetle i skupe, što ih je činilo neprikladnim za svakodnevnu upotrebu.

Žarulja sa žarnom niti: prototipovi

Prvi razvoj rasvjetnih lampi sa užarenim elementima započeo je sredinom 19. stoljeća. Da, u 1838 Belgijski pronalazač Jobar predstavio je projekat žarulje sa žarnom niti sa karbonskim jezgrom. Iako vrijeme rada ovog uređaja nije prelazilo pola sata, to je bio dokaz tehnološkog napretka u ovoj oblasti. AT 1840 godine, Voren de la Ru, engleski astronom, proizveo je sijalicu sa platinastom spiralom, prvu lampu u istoriji elektrotehnike sa elementom sa žarnom niti u obliku spirale. Pronalazač je propuštao električnu struju kroz vakuumsku cijev s namotajem platinaste žice u njoj. Kao rezultat zagrijavanja, platina je emitirala sjajan sjaj, a gotovo potpuni nedostatak zraka omogućio je korištenje uređaja u svim temperaturnim uvjetima. Zbog visoke cijene platine u komercijalne svrhe, bilo je nelogično koristiti takvu lampu, čak i uzimajući u obzir njenu efikasnost. Međutim, u budućnosti se upravo uzorak ove žarulje počeo smatrati predkom drugih žarulja sa žarnom niti. Warren de la Rue decenijama kasnije (in 1860 -x) počeo aktivno proučavati fenomen sjaja plinskog pražnjenja pod utjecajem struje.

AT 1841 Frederick de Moleyn, Englez, patentirao je lampe, koje su bile tikvice s platinastim vlaknom ispunjenim ugljikom. Međutim, testovi koje je izvršio 1844. godine u pogledu dirigenta nisu bili okrunjeni uspjehom. To je bilo zbog brzog topljenja platinaste niti. Godine 1845. drugi naučnik, King, zamenio je platinaste užarene elemente ugljeničnim štapićima i dobio patent za svoj izum. Iste godine u inostranstvu, u SAD-u, John Starr je patentirao sijalicu sa vakuumskom sferom i ugljeničnim plamenikom.

AT 1854 Heinrich Goebel, njemački časovničar, izumio je uređaj koji se smatra prototipom modernih sijalica. Demonstrirao ga je na izložbi elektrotehnike u Sjedinjenim Državama. Bila je to vakuumska žarulja sa žarnom niti, koja je zaista bila pogodna za upotrebu u raznim uvjetima. Heinrich je predložio korištenje bambusove niti koja je bila ugljenisana kao izvor svjetlosti. Umjesto boce, naučnik je uzeo jednostavne boce toaletne vode. Vakum u njima nastao je dodavanjem i izlivanjem žive iz tikvice. Nedostatak izuma je bila prevelika krhkost i vrijeme rada od samo nekoliko sati. U godinama aktivnog istraživačkog života, Goebel nije mogao steći dužno priznanje u društvu, ali je u 75. godini nazvan izumiteljem prve praktične žarulje sa žarnom niti na bazi ugljične niti. Inače, upravo je Goebel prvi koristio rasvjetna tijela u reklamne svrhe: vozio se po New Yorku na kolicima ukrašenim sijalicama. Na invalidska kolica je postavljena špijunska stakla koja je privlačila pažnju izdaleka, kroz koju je naučnik uz naknadu dozvolio da gleda u zvjezdano nebo.

Prvi rezultati

Najefikasnije rezultate u oblasti dobijanja vakuumske sijalice postigao je poznati hemičar i fizičar iz Engleske - Joseph Swan (Swan). AT 1860 Godine dobio je patent za svoj izum, iako lampa nije dugo radila. To je bilo zbog upotrebe karbonskog papira - brzo se pretvorio u mrvice nakon spaljivanja.

Sredinom 70-ih. U 19. veku, paralelno sa Labudom, ruski naučnik je takođe patentirao nekoliko izuma. Izumio je izvanredni naučnik i inženjer Aleksandar Lodigin 1874 žarulja sa žarnom niti koja je koristila karbonsku šipku za grijanje. Počeo je eksperimente na proučavanju rasvjetnih uređaja 1872. godine, dok je bio u Sankt Peterburgu. Kao rezultat toga, zahvaljujući bankaru Kozlovu, osnovano je društvo za rad sijalica na ugalj. Za svoj izum, naučnik je dobio nagradu na Akademiji nauka. Ove lampe su se odmah počele koristiti za uličnu rasvjetu i zgradu Admiraliteta.

Aleksandar Nikolajevič Lodigin

Lodygin je također bio prvi koji je došao na ideju korištenja volframovih ili molibdenskih niti uvijenih u spiralu. To 1890 -m god. Lodygin je imao na rukama nekoliko vrsta lampi sa žarnom niti od različitih metala. Predložio je ispumpavanje zraka iz sijalice kako bi proces oksidacije bio sporiji, a samim tim i vijek trajanja lampe bio duži. Prva komercijalna lampa sa spiralnim volframovim vlaknom u Americi je naknadno proizvedena prema Lodyginovom patentu. Čak je izumio i plinske sijalice punjene karbonskim vlaknima i dušikom.

Lodyginova ideja 1875 godine poboljšao drugi ruski mehaničar-pronalazač Vasilij Didrikhson. Ugljevlje je proizvodio ugljenisanjem drvenih cilindara u grafitnim loncima. On je bio taj koji je prvi uspio da ispumpa zrak i ugradio je više od jednog navoja u sijalicu da bi došlo do zamjene kada pregori. Takva lampa je proizvedena pod upravom Kona, a velika prodavnica platna i podvodni kesoni počeli su da je osvetljavaju tokom izgradnje mosta u Sankt Peterburgu. Godine 1876. lampu je poboljšao Nikolaj Pavlovič Buligin. Naučnik je usijao samo jedan kraj uglja, koji se neprestano kretao napred u procesu sagorevanja. Međutim, uređaj je bio složen i skup.

AT 1875-76 gg. Inženjer elektrotehnike Pavel Yablochkov, stvarajući električnu svijeću, otkrio je da kaolin (vrsta bijele gline) dobro provodi struju pod utjecajem visoke temperature. Izumio je kaolinsku sijalicu sa žarnom niti napravljenom od odgovarajućeg materijala. Posebnost ove lampe je činjenica da za njen rad nije bilo potrebno stavljati kaolinsku nit u vakumsku tikvicu - ona je ostala u funkciji kada je u kontaktu sa vazduhom. Stvaranju sijalice prethodio je dug rad naučnika na lučnim sijalicama u Parizu. Jednom je Jabločkov posetio lokalni kafić i, gledajući kako konobar postavlja pribor za jelo, došao je na novu ideju. Odlučio je postaviti karbonske elektrode paralelno jedna s drugom, a ne horizontalno. Istina, postojala je opasnost da izgori ne samo luk, već i provodne stezaljke. Dilema je riješena dodavanjem izolatora koji je nakon elektroda postepeno izgarao. Ovaj izolator je postao bijela glina. Kako bi sijalica zasvijetlila, između elektroda je postavljen ugljeni džamper, a neravnomjerno sagorijevanje samih elektroda je minimizirano korištenjem alternatora.

Yablochkov je demonstrirao svoj izum na tehnološkoj izložbi u Londonu 1876 godine. Godinu dana kasnije, jedan od Francuza, Deneyruz, osnovao je dioničko društvo za proučavanje Yablochkovljevih svjetlosnih tehnologija. Sam naučnik nije vjerovao u budućnost žarulje sa žarnom niti, ali Jabločkovove električne svijeće bile su veoma popularne. Uspjeh je osiguran ne samo niskom cijenom, već i vremenom gorenja od 1,5 sata. Zahvaljujući ovom izumu, pojavili su se lampioni sa zamjenom svijeća, a ulice su počele biti znatno bolje osvijetljene. Istina, nedostatak takvih svijeća bio je prisustvo samo promjenjivog toka svjetlosti. Nešto kasnije, fizičar iz Njemačke, Walter Nernst, razvio je sijalicu istog principa, ali je užarenu nit napravio od magnezija. Lampa se palila tek nakon što se žarna nit zagrijala, za šta su prvo korištene šibice, a zatim električni grijači.

Borba za patente

Do kraja 1870-ih. svoj istraživački rad započeo je izvanredni inženjer i pronalazač Thomas Edison, koji je živio u SAD-u. U procesu stvaranja lampe, isprobao je različite metale za filamente. U početku je naučnik vjerovao da bi rješenje problema električnih sijalica moglo biti zbog njihovog automatskog gašenja na visokim temperaturama. Ali ova ideja nije uspjela, jer je stalno gašenje hladne lampe rezultiralo samo treperavim zračenjem koje nije bilo konstantno. Postoji verzija da je krajem 70-ih. Poručnik ruske flote Khotinski donio je nekoliko Lodyginovih sijalica sa žarnom niti i pokazao ih Edisonu, što je utjecalo na njegov daljnji razvoj.

Ne zadržavajući se na svojim dostignućima u Engleskoj, Joseph Swan, u to vrijeme već poznat u naučnim krugovima, patentirao je lampu s karbonskim vlaknima 1878. godine. Postavljen je u razrijeđenu atmosferu s kisikom, tako da je svjetlost ispala vrlo sjajna. Godinu dana kasnije, električna rasvjeta se pojavila u većini kuća u Engleskoj.

Thomas Alva Edison

U međuvremenu, Thomas Edison je unajmio Francisa Uptona da radi u njegovoj laboratoriji. Zajedno s njim materijali su se počeli preciznije testirati, a pažnja je bila usmjerena na nedostatke prethodnih patenata. Godine 1879. Edison je patentirao sijalicu sa platinastim postoljem, a godinu dana kasnije naučnik je stvorio lampu sa karbonskim vlaknima i neprekidnim radom 40 sati. Tokom svog rada, Amerikanac je proveo 1,5 hiljada testova i bio je u mogućnosti da napravi rotacioni prekidač kućnog tipa. U principu, Thomas Edison nije napravio nikakve nove izmjene na Lodyginovoj električnoj sijalici. Samo je iz njegove staklene sfere ispumpana velika količina zraka pomoću karbonske niti. Što je još važnije, američki naučnik je razvio supersistem za sijalicu, izumeo bazu zavrtnja, uložak i osigurače, a potom organizovao masovnu proizvodnju.

Novi izvori svjetlosti mogli su istisnuti plin, a sam izum se neko vrijeme zvao Edison-Swan lampa. 1880. Thomas je uspostavio najprecizniju vrijednost vakuuma, što je stvorilo najstabilniji prostor bez zraka. Vazduh je evakuisan iz sijalice pomoću živine pumpe.

Do kraja 1880. bambusova vlakna u sijalicama mogla su gorjeti oko 600 sati. Ovaj materijal iz Japana prepoznat je kao najbolja ugljikova komponenta organskog tipa. Budući da su bambusove niti bile prilično skupe, Edison je predložio da se prave od pamučnih vlakana obrađenih na posebne načine. Prve kompanije koje su gradile velike električne sisteme osnovane su u Njujorku 1882. Tokom ovog perioda, Edison je čak tužio Swana zbog kršenja autorskih prava. Ali na kraju, naučnici su stvorili zajedničko preduzeće pod nazivom Edison-Swan United, koje je brzo izraslo u svetskog lidera u proizvodnji električnih sijalica.

Tomas Edison je tokom svog života uspeo da dobije 1093 patenta. Među njegovim poznatim izumima: fonograf, kinetoskop, telefonski predajnik. Jednom su ga pitali nije li šteta pogriješiti 2.000 puta prije nego što stvori sijalicu. Naučnik je odgovorio: "Nisam pogrešio, ali sam otkrio 1999 načina kako ne napraviti sijalicu."

Metalni filamenti

Krajem 1890-ih Stižu nove sijalice. Dakle, Walter Nernst je predložio izradu užarenih niti od posebne legure, koja je uključivala okside magnezija, itrijuma, torija i cirkonija. U Auer lampi (Karl Auer von Welsbach, Republika Austrija) osmijumska nit je djelovala kao emiter svjetlosti, a u Bolton i Feuerlein lampi tantalna nit. Aleksandar Lodygin je 1890. godine patentirao lampu sa žarnom niti, u kojoj je korištena volframova nit koja se brzo zagrijava (korišteno je nekoliko vatrostalnih metala, ali je volfram, prema rezultatima istraživanja, imao najbolje performanse). Važno je napomenuti da je 16 godina kasnije prodao sva prava na svoj revolucionarni izum industrijskom gigantu General Electric, kompaniji koju je osnovao veliki Thomas Edison.

Međutim, u povijesti elektrotehnike poznata su dva patenta za volframovu lampu - 1904. godine duet znanstvenika Sandora Yusta i Franje Hanamana registrirao je izum sličan Lodyginovom. Godinu dana kasnije, Austro-Ugarska je započela masovnu proizvodnju ovih lampi. Kasnije je General Electric počeo proizvoditi sijalice s inertnim plinovima. Naučnik iz ove organizacije, Irving Langmuir, uspio je 1909. godine modernizirati Lodyginov izum dodavanjem argona kako bi produžio trajanje i povećao izlaz svjetlosti.

Godine 1910. William Coolidge je poboljšao industrijsku proizvodnju volframovih niti, nakon čega je počela proizvodnja svjetiljki ne samo sa žarnim elementom u obliku spirale, već iu obliku cik-cak, dvostruke i trostruke spirale.

Daljnji izumi

• Od nastanka prvih rasvjetnih električnih uređaja, svojstva sijalica na plinsko pražnjenje su se stalno proučavala, ali sve do početka 20. vijeka naučnici nisu pokazivali malo zanimanja za njih. Primjer je činjenica da su prvi primitivni prototipovi živinih svjetiljki konstruirani u Britaniji još 1860-ih, ali je Peter Hewitt izumio živinu lampu niskog pritiska tek 1901. godine. Pet godina kasnije u proizvodnju su ušli analozi visokog pritiska. A 1911. godine Georges Claudy, hemijski inženjer iz Francuske, pokazao je svijetu neonsku sijalicu, koja je odmah postala centar pažnje svih oglašivača.
• U 1920-40-im godinama. izumljene su natrijumske, fluorescentne i ksenonske sijalice. Neki od njih počeli su se masovno proizvoditi čak i za kućnu upotrebu. Do danas je poznato oko 2 hiljade vrsta izvora svjetlosti.
• U SSSR-u je izraz "Iljičeva sijalica" postao kolokvijalni naziv za lampu sa žarnom niti. Upravo je ovaj idiom postao domaći seljacima i kolektivnim farmerima tokom ere univerzalne elektrifikacije. Godine 1920. Vladimir Lenjin je posjetio jedno od sela kako bi pokrenuo elektranu i tada se pojavio popularni izraz. Međutim, u početku se ovaj izraz koristio za označavanje plana za elektrifikaciju poljoprivrede, gradova i sela. Iljičeva lampa je bila patrona, slobodno okačena žicom sa plafona i visila dole bez plafona. Dizajn patrone je također uključivao prekidač, a ožičenje je položeno na otvoren način duž zidova.
• LED lampe su razvijene 60-ih godina. za industrijske svrhe. Imali su malu snagu i nisu mogli dobro osvijetliti prostor. Međutim, danas se upravo ovaj smjer smatra najperspektivnijim.
• 1983. godine pojavile su se kompaktne fluorescentne sijalice. Njihov izum bio je posebno važan u kontekstu potrebe za uštedom električne energije. Osim toga, ne zahtijevaju dodatnu opremu za pokretanje i odgovaraju standardnim utičnicama sa žarnom niti.
• Ne tako davno, dvije kompanije iz Amerike odjednom su kreirale fluorescentne lampe za potrošače sa mogućnošću pročišćavanja zraka i uklanjanja neugodnih mirisa. Njihova površina je prekrivena titan dioksidom, koji kada se ozrači, pokreće fotokatalitičku reakciju.

Video kako se prave žarulje sa žarnom niti u starim fabrikama.

Definicija
- izvor svjetlosti koji pretvara energiju električne struje koja prolazi kroz spiralu lampe u toplinu i svjetlost. Prema fizičkoj prirodi razlikuju se dvije vrste zračenja: toplinsko i luminiscentno.
Toplotno zračenje je emitovana svetlost
prilikom zagrevanja tela. Sjaj električnih žarulja sa žarnom niti temelji se na korištenju toplinskog zračenja.

Prednosti i nedostaci

Prednosti sijalica sa žarnom niti:
kada se uključe, pale gotovo trenutno;
male su veličine;
njihova cijena je niska.

Glavni nedostaci žarulja sa žarnom niti:
lampe imaju zasljepljujuću svjetlinu, što negativno utječe na ljudski vid, stoga zahtijevaju korištenje odgovarajućih armatura koje ograničavaju odsjaj;
imaju kratak vijek trajanja (oko 1000 sati);
Vijek trajanja svjetiljki značajno se smanjuje povećanjem napona napajanja.

Svetlosna efikasnostžarulje sa žarnom niti, definiran kao omjer snage zraka vidljivog spektra i snage potrošene iz električne mreže, vrlo je mali i ne prelazi 4%.

Dakle, glavni nedostatak žarulja sa žarnom niti je slaba svjetlost. Uostalom, samo neznatan dio električne energije koju troše pretvara se u energiju vidljivog zračenja, a ostatak energije pretvara se u toplinu koju emituje lampa.

Princip rada.

Princip rada žarulja sa žarnom niti zasniva se na pretvaranju električne energije koja prolazi kroz nit u svjetlo. Temperatura zagrijane niti dostiže 2600 ... 3000 "C. Ali žarna nit lampe se ne topi, jer tačka topljenja volframa (3200 ... 3400 ° C) prelazi temperaturu žarne niti. Spektar žarne niti lampe se razlikuje od spektra dnevne svjetlosti po prevlasti žutih i crvenih zraka spektra.
Boce žarulja sa žarnom niti se evakuiraju ili pune inertnim plinom, u kojem volframova nit nije oksidirana: dušikom; argon; kripton; mješavina azota, argona, ksenona.

Uređaj i rad sijalica sa žarnom niti

Lampa sa žarnom niti (sl.) svijetli jer se nit od vatrostalne volframove žice zagrijava strujom koja prolazi kroz nju. Kako bi se spriječilo da spirala brzo izgori, iz staklenog cilindra se ispumpava zrak ili se cilindar puni inertnim plinom. Spirala je fiksirana na elektrodama. Jedan od njih je zalemljen na metalnu navlaku baze, drugi na metalnu kontaktnu ploču. Razdvojeni su izolacijom. Jedna od žica je spojena na baznu čahuru, a druga na kontaktnu ploču, kao što je prikazano na sl. Tada je struja, savladavajući električni otpor NITI, zagrijava.

Oznake žarulja sa žarnom niti

U oznaci žarulja sa žarnom niti, slova znače: B - vakuum; G - punjeni gasom; B - bispiralni; BK - bispiralni kripton (ima povećanu svjetlosnu snagu i manje dimenzije u odnosu na lampe C, B i G, ali košta više); DB - difuzno (sa mat reflektirajućim slojem unutar sijalice); MO - lokalna rasvjeta.

Nakon slova slijede dvije grupe brojeva. Oni označavaju raspon napona i snagu lampe.

Primjer. "V 220 ... 230-25" znači napon 220 ... 230 V, snaga 2-5 W. Oznaka može sadržavati i datum proizvodnje svjetiljke, na primjer, IX 2005.

Lampe snage do 150 W proizvode se: u bezbojnim prozirnim cilindrima (svjetlosni tok svjetiljki se ne smanjuje); u cilindrima matiranim iznutra (svjetlosni tok lampi je smanjen za 3%); u opal bocama; cilindri boje mlijeka (svjetlosni tok lampi je smanjen za 20%).
Lampe snage do 200 W izrađuju se i sa navojnim i sa šiljastim normalnim soklom. Lampe preko 200 W dostupne su samo sa šrafovima. Lampe snage veće od 300 W dostupne su sa postoljem prečnika 40 mm.

Primjeri standardnih žarulja sa žarnom niti

Primeri performansi sijalica sa žarnom niti prikazani su na sl. 2. Na sl. 2.a,b - lampe iste snage, ali na sl. 2.a - gasom napunjen argonom, a na sl. 2.b - sa kriptonskim punilom (kriptonom). Dimenzije kriptonske lampe su manje. Lampa na sl. 2.v podsjeća na svijeću. Takve se lampe često koriste u lusterima i zidnim lampama. Na sl. 2.d,e,f prikazane su, redom, bispiralne, bispiralne kriptonske i ogledalne lampe.

Nije tajna da čak i sada, s pojavom mnogih novih izvora svjetlosti koji štede energiju, žarulja sa žarnom niti (koja se nazivaju i "Iljičeva sijalica" ili volframova lampa) ostaje u velikoj potražnji, a mnogi još nisu spremni odustati od nje. . Najvjerovatnije će proći još malo vremena i ovaj rasvjetni uređaj će praktično napustiti tržište elektrotehnike, ali, naravno, neće biti zaboravljen. Uostalom, u stvari, otkrićem konvencionalne žarulje sa žarnom niti, započela je nova era u rasvjeti.

Od čega je napravljena volframova sijalica?

Dizajn žarulje sa žarnom niti od volframa je vrlo jednostavan. Sastoji se od:

• tikvica, odnosno sama staklena kugla, ili evakuisana ili napunjena gasom;
• filamenti (filament) - spirale od legure volframa;
• dvije elektrode, kroz koje se napon primjenjuje na spiralu;
• kuke - držači volframove niti od molibdena;
• noge sijalice;
• vanjska veza strujnog voda, koja služi kao osigurač;
• postolje;
• osnovni stakleni izolator;
• kontakt na dnu baze.

Princip rada žarulje sa žarnom niti je također jednostavan. Svjetlost se stvara zbog činjenice da se volframova nit zagrijava od napona koji se na njega primjenjuje. Sličan sjaj, iako u manjim količinama, može se vidjeti kada radi električni štednjak s otvorenim grijaćim elementom od nihroma. Svjetlo iz spirale je vrlo slabo, ali u ovom primjeru postaje jasno kako radi lampa sa žarnom niti.

Osim uobičajenog oblika, ova rasvjetna tijela mogu biti i dekorativna, u obliku svijeće, kapi, cilindra ili kugle. Budući da je svjetlo od volframa uvijek iste boje, proizvođači proizvode takve rasvjete s različitim, ponekad obojenim staklima.

Zanimljivo u radu sijalica sa žarnom niti sa zrcalnim premazom. Princip rada žarulje sa žarnom niti može se uporediti sa reflektorima, jer osvjetljavaju usmjereno područje.

Prednosti

Naravno, glavne prednosti žarulja sa žarnom niti su minimalna složenost u njihovoj proizvodnji. Otuda, naravno, niska cijena, jer se danas jednostavniji električni uređaj ne može zamisliti. Ista priča sa uključivanjem takvog elementa u mrežu. Da biste to učinili, ne morate instalirati nikakvu dodatnu opremu, dovoljan je jednostavan uložak.

U nekim slučajevima, čak i u nedostatku, ljudi spajaju žarulje sa žarnom niti, na brzinu praveći patronu od drveta, plastike ili čak povezujući lampu sa žicom izolacijskom trakom. Naravno, takvi priključci u okolnostima više sile imaju pravo postojati, ali su nesigurni u smislu zaštite od požara i električne energije (potrebno je osigurati da se baza ne zagrije).

Takođe, sijalice sa žarnom niti velike snage (150 W) se veoma široko koriste u osvetljenju staklenika. Zaista, pored činjenice da daju svjetlost, kao rezultat žarenja volframove niti, lampe postaju vrlo vruće. Osim toga, rasvjeta od njih najbliža je sunčevoj svjetlosti, moderna LED sijalica ili fluorescentna štedljiva ne može se time pohvaliti. Iz istog razloga, žarulja sa žarnom niti ima prednost u smislu utjecaja na ljudski vid.

nedostatke

Nedostaci žarulja sa žarnom niti uključuju krhkost rada takvih uređaja, što direktno ovisi o parametru kao što je napon u mreži. Ako povećate struju, spirala će se početi brže istrošiti, što će dovesti do izgaranja na najtanjem mjestu. Pa, ako smanjite napon, tada će osvjetljenje postati mnogo slabije, iako će, naravno, to povećati vijek trajanja lampe.

Glavni nedostaci žarulja sa žarnom niti mogu se pripisati negativnom utjecaju naglih skokova napona na nit. Ali ovaj nedostatak može se eliminirati ugradnjom uvodnog stabilizatora. Naravno, ostaje pitanje uključivanja rasvjete. Zaista, u trenutku napona, filament je hladan, što znači da je njegov otpor manji. Ovaj problem se rješava ugradnjom jednostavnog rotacionog dimera. Zatim, okretanjem ručke, nit će svjetliti glatkije (odnosno, neće biti kratkog oštrog napajanja naponom), što znači da će trajati mnogo duže.

Ali ipak, glavnim nedostatkom ovih uređaja, naravno, može se smatrati njihova niska efikasnost, naime, činjenica da radna lampa troši veliku većinu energije na toplinu, zbog čega se počinje jako zagrijavati. Ovi gubici su i do 95%, ali takav je algoritam za rad volframovih sijalica. Dakle, prilikom kupovine ovog rasvjetnog tijela treba uzeti u obzir sve prednosti i nedostatke žarulje sa žarnom niti.

Vrste sijalica sa žarnom niti

Sijalice koje koriste volframove niti mogu biti ne samo vakuumske. Uređaj žarulje sa žarnom niti razlikuje nekoliko vrsta sličnih rasvjetnih uređaja, od kojih se svaki koristi u određenim industrijama. Oni mogu biti:

• vakuum, tj. najjednostavniji;
• argon, ili dušik-argon;
• kripton, koji sija 13-15% jače od argona;
• ksenon (u posljednje vrijeme se češće koristi u farovima automobila i sija 2 puta jače od argonskih);
• halogen - žarulja u žarulji sa žarnom niti napunjena je halogenom broma ili joda. Svjetlost je 3 puta svjetlija od argonske, ali ove lampe ne tolerišu smanjenje napona i vanjsku kontaminaciju stakla sijalice;
• halogena dvostruka sijalica - sa povećanom efikasnošću halogena za uštedu volframa u niti;
• ksenon-halogen (još svjetliji) - osim halogenih joda ili broma, punjeni su i ksenonom, jer koji plin se nalazi u sijalici direktno ovisi o tome na koliko stupnjeva se žarulja zagrije, pa stoga zavisi i njena svjetlina .

Efikasnost

Kao što je već spomenuto, zbog činjenice da struktura žarulje sa žarnom niti uključuje zagrijavanje spirale, 95% energije koja se dovodi u rasvjetni uređaj odlazi u toplinu koja nastaje tijekom njegovog rada, a samo 5% ide direktno na rasvjetu. Ova toplota je infracrveno zračenje koje ljudske oči ne opažaju. Stoga će efikasnost takvih rasvjetnih uređaja s povećanjem temperature žarulje sa žarnom niti na 3400 K biti 15%. Kada se smanji na 2700 K (što odgovara radnoj temperaturi lampe od 60 vati), efikasnost lampe će već biti 5%. Ispostavlja se da se s povećanjem temperaturnih uvjeta povećava i efikasnost, ali se u isto vrijeme životni vijek značajno smanjuje. To znači da ako se struja smanji, efikasnost se također smanjuje, ali će se trajnost uređaja povećati hiljadama puta. Ova metoda produžavanja vijeka trajanja lampe često se koristi u ulazima stambenih zgrada, gdje se izvori napajaju serijski na dva rasvjetna tijela, ili se dioda spaja serijski na lampu, što omogućava smanjenje struja mreže.

Šta odabrati: LED ili volframove lampe?

Ovo je pitanje, odgovor na koje svako pronalazi za sebe, procjenjujući za sebe žarulje sa žarnom niti, njihove prednosti i nedostatke. Ovdje nema savjeta. S jedne strane, LED diode troše višestruko manje električne energije i izdržljivije su u radu, što se ne može reći za Ilyichove sijalice, a s druge strane, žarulje sa žarnom niti djeluju nježnije na ljudski vid.

A ipak postoji statistika, a prema njoj je prodaja LED dioda i štedljivih lampi u posljednje vrijeme porasla za više od 90%, jer je u ljudskoj prirodi da ide ukorak s napretkom, što znači da nije daleko vrijeme kada su žarulje sa žarnom niti. lampe su stvar prošlosti.

Lampa sa žarnom niti je jednostavan i jeftin izvor svjetlosti s nijansom boje koja je ugodna ljudskom oku.

lampa sa žarnom niti Koristi se kao izvor rasvjete više od stotinu godina. Ovo je patrijarh među ostalim lampama koje osvjetljavaju ljudske nastambe širom svijeta. I uprkos svim pričama o nevažnosti upotrebe žarulje sa žarnom niti u modernom svijetu, njena sudbina je još uvijek daleko od puštanja u promet. Pa kakva je ona?

Žarulja sa žarnom niti - princip rada

lampa sa žarnom niti predstavlja staklenu bocu koja je međusobno povezana, odakle zapravo dolazi svjetlost, i metalno postolje, dizajnirano za kontakt sa mrežnim napajanjem. U staklenoj tikvici nalazi se spirala - filament. Tokom rada lampe, nit, kada kroz nju prođe električna struja, zagrijava se do visoke temperature, koja može doseći 3000 ° C. Stoga je spirala napravljena od vatrostalnog metala, obično volframa. Tačka topljenja volframa je 3422°C, što je sasvim dovoljno za rad žarulje sa žarnom niti.

Žarulja sa žarnom niti - uređaj (Kliknite za povećanje)

Filament unutar sijalice obično je pričvršćen na dva niklova kontakta - elektrode i podržan molibdenskim kukicama - držačima koji se nalaze na staklenoj šipki.

Elektrode u kontaktu sa žarnom niti spojene su na dva kontakta na bazi lampe. Lokacija i vrsta kontakata na bazi lampe zavisi od vrste baze koja se koristi.

Ponekad se napravi posebno stanjivanje na jednoj od elektroda, zatvorenih u staklenoj šupljini. Ovo stanjivanje služi kao osigurač, koji u slučaju nužde prvi pregoreva, čime se izbegava eksplozija staklene sijalice lampe.

Iz same tikvice se zrak ispumpava kroz staklenu cijev - stabljiku, nakon čega se kraj stabljike zatvara. Vazduh sadrži kiseonik, koji podržava sagorevanje, tako da bi volframova zavojnica, ako se radi na vazduhu, izgorela za manje od sekunde. Stvaranje vakuuma unutar sijalice značajno produžava vijek trajanja žarulje sa žarnom niti.

Ali to vrijedi samo za lampe male snage do 25 vati. Za snažnije lampe, uz ispumpavanje zraka u tikvicu se upumpava nešto inertnog plina, ksenona, argona ili kriptona. U osnovi, jeftiniji od ksenona, koristi se kripton. Ili čak jeftiniji argon, pomiješan sa dušikom za veće uštede. Inertni plin omogućava filamentu da traje duže.

Ovaj opći dizajn žarulja sa žarnom niti malo se razlikuje za različite vrste sijalica.

Vrste sijalica sa žarnom niti

Žarulje sa žarnom niti dijele se na svjetiljke opće namjene, željezničke, automobilske, brodske, za filmske kamere, rudnike, svjetionike i još mnogo različitih tipova.

Ovisno o namjeni, žarulje sa žarnom niti mogu imati različite vrste sijalica - konusne, cilindrične, sferne. Sve ovisi o tome u kojoj vrsti svjetiljke će se lampa koristiti. Postoji mnogo ukrasnih žarulja sa žarnom niti, čiji fantastični oblici zavise samo od granica mašte dizajnera.

Žarulja žarulje sa žarnom niti može biti ne samo prozirna, već i mat, zrcalna ili obojena.

Žarulje sa žarnom niti i filamenti se razlikuju, uključujući debljinu niti. Filament može biti jednostavna spirala i spirala umotana u spiralu drugi put, takozvane lampe sa dvostrukim zavojnicama. Dvostruki filament vam omogućava da povećate snagu i svjetlinu žarulje bez povećanja debljine niti, što bi dovelo do pregrijavanja i bržeg izgaranja niti. Bispiralne lampe takođe obezbeđuju povećanje svetline bez povećanja dužine spirale, što bi dovelo do komplikovanijeg i skupljeg dizajna lampe, iako u nekim slučajevima nit u sijalici lampe može biti ažurno uvijena, paučina. -kao dizajn. Takav spiralni uređaj može se koristiti u dekorativne svrhe, na primjer u. Posebno su snažne žarulje sa žarnom niti od nekoliko hiljada vati koje se koriste u reflektorima. Takve lampe imaju trostruku spiralu.

Žarulje sa žarnom niti mogu imati različite vrste postolja. Najčešći - navojne baze - označene su latiničnim slovom E (Edisonova baza), a baze bajonetnog tipa - označene su latiničnim slovom B. Bajonetne baze (osnova igle) sa dva bočna klina - kontaktima, i sa jednim ili dva dodatna donja kontakta, obično se koriste u automobilima. Za žarulje sa žarnom niti koje se koriste za kućnu rasvjetu, ovo je navojno postolje E dvije vrste veličina: E14 (minion) i uobičajeno prosječno postolje - E27 (broj označava vanjski prečnik postolja u milimetrima), najprepoznatljivije od svih osoba upoznata sa definicijom "Iljičeve sijalice". Velika baza E40 obično se koristi u proizvodnji, ali u svakodnevnom životu, možda, samo u reflektorima.

Karakteristike žarulja sa žarnom niti

Karakteristike žarulja sa žarnom niti zavise od debljine i vrste niti, žarulje sijalice, korišćene baze, odsustva ili prisustva inertnog gasa u sijalici.

Što je nit deblja, to će žarulja sa žarnom niti biti snažnija, a time i svjetlija. Što je lampa snažnija, to će biti veća veličina njene sijalice, a ako se prekorači granica snage od 25 vati, žarulji će trebati dodati lampu s inertnim plinom.

Svjetlina žarulje sa žarnom niti ovisi o tome koji se inertni plin dodaje u tikvicu. Žarulje sa žarnom niti punjene mješavinom argona i dušika imaju najmanji sjaj. Pumpanjem kriptona u sijalicu lampe malo se povećava svjetlina lampe. A dodatak ksenona povećava svjetlinu, u poređenju sa argonskim lampama dvaput.

Uređaj žarulja sa žarnom niti za korištenje u AC i DC mrežama praktički se ne razlikuje jedan od drugog. Odnosno, lampe za naizmjeničnu struju će raditi s istosmjernom strujom. I obrnuto. Sva razlika između njih je u količini napona za koji su dizajnirani. Ako se žarulja sa žarnom niti, napravljena da radi na određenom naponu, poveže na mrežu s naponom većim od nominalne vrijednosti ove žarulje, tada će lampa prirodno izgorjeti. Koliko brzo će se to dogoditi zavisi od toga koliko je veći napon mreže od nazivne lampe. Ako je mrežni napon najmanje dvostruko veći od nominalne vrijednosti, tada žarulja sa žarnom niti, kada se uključi, odmah doslovno eksplodira s krhotinama stakla. Kada je žarulja sa žarnom niti spojena na mrežu sa smanjenim naponom, žarulja će svijetliti slabije nego što je predviđeno, ili neće uopće raditi ako je napon prenizak.

U DC mrežama se obično koriste žarulje sa žarnom niti za napon ispod 220 volti. Uz neke izuzetke za posebne svjetiljke koje se koriste, na primjer, na brodovima ili na željeznici.

Žarulje sa žarnom niti, koje su označene točno 220 volti, treba koristiti samo u mreži sa stabilnim naponom, na primjer, kada se koristi dobar stabilizator napona. Kada koristite takve žarulje sa žarnom niti u mreži s konstantnim padom napona, žarulje će vrlo brzo otkazati. Kod padova napona u mreži koriste se žarulje sa žarnom niti s oznakom 230-240 volti ili još bolje 235-245 volti. Takve lampe u uslovima nestabilnog napona će trajati mnogo duže, ali s druge strane, ako postoji stabilizator koji reguliše konstantni napon od 220 volti, svetleće slabije od izračunatog.

Sretno u izgradnji udobnog doma! S poštovanjem