Η αρχή της λειτουργίας, της διάταξης, των χαρακτηριστικών και της απόδοσης των λαμπτήρων πυρακτώσεως

Το flip ενός διακόπτη - και ένα σκοτεινό δωμάτιο σε μια στιγμήμεταμορφώθηκαν, οι λεπτομέρειες των μικρότερων στοιχείων του εσωτερικού έγιναν ορατές. Έτσι, η ενέργεια από μια μικρή συσκευή απλώνεται αμέσως, πλημμυρίζοντας τα πάντα με φως. Τι σε κάνει να δημιουργείς μια τόσο ισχυρή ακτινοβολία; Η απάντηση κρύβεται στο όνομα του φωτιστικού, το οποίο ονομάζεται λαμπτήρας πυρακτώσεως.

Η ιστορία της δημιουργίας των πρώτων στοιχείων φωτισμού

Η προέλευση των πρώτων λαμπτήρων πυρακτώσεωςχρονολογείται στις αρχές του 19ου αιώνα. Αντίθετα, η λυχνία εμφανίστηκε λίγο αργότερα, αλλά η επίδραση της λάμψης των ράβδων πλατίνας και άνθρακα υπό την επίδραση της ηλεκτρικής ενέργειας έχει ήδη δοκιμαστεί να παρατηρηθεί. Οι επιστήμονες αντιμετώπισαν δύο δύσκολες ερωτήσεις:

• εύρεση υλικών υψηλής αντοχής, ικανών θέρμανσης υπό την επίδραση ρεύματος σε κατάσταση εκπομπής φωτός ·
• πρόληψη της ταχείας καύσης του υλικού στον αέρα.

Οι πιο καρποφόροι σε αυτόν τον τομέα ήταν η έρευνα και οι εφευρέσεις του Ρώσου επιστήμονα Alexander Nikolaevich Lodygin και του Αμερικανού Thomas Edison.

Ο Lodygin πρότεινε να το χρησιμοποιήσει ωςράβδοι άνθρακα νήματος, οι οποίες βρίσκονταν σε σφραγισμένη φιάλη. Το μειονέκτημα του σχεδιασμού ήταν η δυσκολία άντλησης αέρα, τα υπολείμματα των οποίων συνέβαλαν στην ταχεία καύση των ράβδων. Ωστόσο, οι λάμπες του έκαψαν για αρκετές ώρες και οι εξελίξεις και τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας έγιναν η βάση για τη δημιουργία πιο ανθεκτικών συσκευών.

Ο Αμερικανός επιστήμονας Thomas Edison, έχοντας εξοικειωθείαπό τα έργα του Lodygin, έφτιαξε μια αποτελεσματική φιάλη κενού, στην οποία τοποθέτησε ένα νήμα από άνθρακα από ίνες μπαμπού. Ο Edison παρείχε επίσης στη βάση του λαμπτήρα μια σπειροειδή σύνδεση εγγενή στους σύγχρονους λαμπτήρες και εφευρέθηκε πολλά ηλεκτρικά στοιχεία, όπως ένας σύνδεσμος βύσματος, μια ασφάλεια, ένας περιστροφικός διακόπτης και πολλά άλλα. Η απόδοση της λάμπας πυρακτώσεως Edison ήταν μικρή, αν και μπορούσε να λειτουργήσει έως 1000 ώρες και είχε πρακτικές εφαρμογές.

Στη συνέχεια, αντί για στοιχεία άνθρακα, προτάθηκε η χρήση πυρίμαχων μετάλλων. Το νήμα βολφραμίου που χρησιμοποιείται σε μοντέρνους λαμπτήρες πυρακτώσεως κατοχυρώθηκε επίσης με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από τη Lodygin.

Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας του λαμπτήρα

Ο σχεδιασμός ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως δεν έχει αλλάξει ουσιαστικά για πάνω από εκατό χρόνια. Περιλαμβάνει:

• Μια σφραγισμένη φιάλη που περιορίζει τον χώρο εργασίας και είναι γεμάτη με αδρανές αέριο.
• Ένας πλίνθος που έχει σπειροειδές σχήμα. Χρησιμεύει για τη συγκράτηση της λάμπας στη θήκη και την ηλεκτρική σύνδεση με ηλεκτρικά μέρη.
• Αγωγοί που μεταφέρουν ρεύμα από τη βάση στην σπείρα και το κρατούν.
• Μια πυρακτωμένη σπείρα, η θέρμανση της οποίας δημιουργεί την εκπομπή φωτεινής ενέργειας.

Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από τη σπείρα,θερμαίνει αμέσως μέχρι τις υψηλότερες θερμοκρασίες έως 2700 βαθμούς. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η σπείρα έχει υψηλή αντίσταση στο ρεύμα και καταναλώνεται πολύ ενέργεια για να ξεπεραστεί αυτή η αντίσταση, η οποία απελευθερώνεται ως θερμότητα. Η θερμότητα θερμαίνει το μέταλλο (βολφράμιο) και αρχίζει να εκπέμπει φωτόνια φωτός. Λόγω του γεγονότος ότι η φιάλη δεν περιέχει οξυγόνο, το βολφράμιο δεν οξειδώνεται κατά τη θέρμανση και δεν καίγεται. Το αδρανές αέριο εμποδίζει την εξάτμιση των σωματιδίων θερμού μετάλλου.

Ποια είναι η απόδοση ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως

Η αποδοτικότητα δείχνει πόσοτο ποσοστό της ενέργειας που δαπανάται μετατρέπεται σε χρήσιμη εργασία και τι όχι. Στην περίπτωση λαμπτήρα πυρακτώσεως, η απόδοση είναι χαμηλή, καθώς μόνο το 5-10% της ενέργειας πηγαίνει στην εκπομπή φωτός, το υπόλοιπο απελευθερώνεται ως θερμότητα.

Η αποτελεσματικότητα των πρώτων λαμπτήρων πυρακτώσεως, όπου το σώμα πυρακτώσεωςη ράβδος άνθρακα προεξέχει, ήταν ακόμη μικρότερη σε σύγκριση με τις σύγχρονες συσκευές. Αυτό οφείλεται σε πρόσθετες απώλειες μεταφοράς. Τα κουλουριασμένα νήματα έχουν χαμηλότερο ποσοστό αυτών των απωλειών.

Η απόδοση μιας λάμπας πυρακτώσεως εξαρτάται άμεσαθερμοκρασία θέρμανσης πηνίου. Στάνταρ, μια σπείρα λαμπτήρα 60 W θερμαίνει έως 2700 ºС, ενώ η απόδοση είναι μόνο 5%. Είναι δυνατή η αύξηση της τιμής θέρμανσης έως 3400 ºС αυξάνοντας την τάση, αλλά αυτό θα μειώσει τη διάρκεια ζωής της συσκευής κατά περισσότερο από 90%, αν και η λάμπα θα λάμψει πιο φωτεινή και η απόδοση θα αυξηθεί στο 15%.

Είναι λάθος να πιστεύουμε ότι η αύξηση της ισχύος της λάμπας(100, 200, 300 W) οδηγεί σε αύξηση της απόδοσης μόνο επειδή έχει αυξηθεί η φωτεινότητα της συσκευής. Η λάμπα άρχισε να λάμπει φωτεινότερη λόγω της μεγαλύτερης ισχύος της ίδιας της σπείρας και ως αποτέλεσμα της μεγαλύτερης εξόδου φωτός. Ωστόσο, το ενεργειακό κόστος έχει επίσης αυξηθεί. Επομένως, η απόδοση ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως 100 W θα κυμαίνεται επίσης στο 5-7%.

Ποικιλίες λαμπτήρων πυρακτώσεως

Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως διατίθενται σε διάφορα σχέδια και λειτουργίες. Χωρίζονται σε συσκευές φωτισμού:

• Γενικής χρήσης. Αυτά περιλαμβάνουν λαμπτήρες οικιακής χρήσης διαφορετικής ισχύος, σχεδιασμένοι για τάση δικτύου 220 V.
• Διακοσμητική εκτέλεση. Έχουν μη τυπικούς τύπους φιαλών με τη μορφή κεριών, σφαιρών και άλλων σχημάτων.
• Φωτιζόμενος τύπος. Λαμπτήρες επικαλυμμένοι με χρώμα χαμηλής ισχύος για πολύχρωμο φωτισμό
• Τοπικός προορισμός. Συσκευές τάσης ασφαλείας έως 40 V. Χρησιμοποιούνται σε πίνακες παραγωγής, για να φωτίζουν τους χώρους εργασίας εργαλειομηχανών.
• Φινίρισμα καθρέφτη. Λαμπτήρες που παρέχουν κατευθυντικό φως.
• Τύπος σήματος. Σερβίρετε για εργασία σε πίνακες εργαλείων διαφόρων συσκευών
• Για μεταφορά. Μεγάλη γκάμα λαμπτήρων με αυξημένη αντοχή και αξιοπιστία. Χαρακτηρίζονται από βολικό σχεδιασμό που επιτρέπει γρήγορη αντικατάσταση.
• Για προβολείς. Λαμπτήρες υψηλής ισχύος, έως 10.000 watt.
• Για οπτικές συσκευές. Λάμπες για προβολείς κινηματογράφου και παρόμοιες συσκευές.
• Εναλλακτικά δωμάτια. Χρησιμοποιείται ως τμήματα της ψηφιακής ένδειξης οθόνης των οργάνων μέτρησης.

Θετικές και αρνητικές πλευρές λαμπτήρων πυρακτώσεως

Οι συσκευές φωτισμού πυρακτώσεως έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά. Τα θετικά περιλαμβάνουν:

• άμεση ανάφλεξη της σπείρας.
• περιβαλλοντική ασφάλεια
• μικρά μεγέθη.
• λογική τιμή;
• τη δυνατότητα δημιουργίας συσκευών διαφορετικής ισχύος και τάσης λειτουργίας εναλλασσόμενου και συνεχούς ρεύματος ·
• ευελιξία εφαρμογής.

Σε αρνητικό:

• χαμηλή απόδοση ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως ·
• ευαισθησία σε υπερτάσεις τάσης που μειώνουν τη διάρκεια ζωής.
• σύντομες ώρες εργασίας, που δεν υπερβαίνουν τις 1000
• κίνδυνος πυρκαγιάς των λαμπτήρων λόγω έντονης θέρμανσης του λαμπτήρα.
• ευθραυστότητα της δομής.

Άλλοι τύποι φωτιστικών

Υπάρχουν λαμπτήρες φωτισμού, η αρχή των οποίων διαφέρει ουσιαστικά από τη λειτουργία των λαμπτήρων πυρακτώσεως. Αυτά περιλαμβάνουν εκκένωση αερίου και λαμπτήρες LED.

Υπάρχει ένα μεγάλοπολλά, αλλά όλα βασίζονται στη λάμψη ενός αερίου όταν εμφανίζεται ένα τόξο μεταξύ των ηλεκτροδίων. Ο φωτισμός εμφανίζεται στο υπεριώδες φάσμα, το οποίο στη συνέχεια μετατρέπεται σε ορατό στον ανθρώπινο οφθαλμό περνώντας μέσω επικάλυψης φωσφόρου.

Η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε μια λάμπα εκκένωσης αερίουπεριλαμβάνουν δύο στάδια εργασίας: δημιουργία ενός τόξου και διατήρηση του ιονισμού και της λάμψης του αερίου στη φιάλη. Επομένως, όλοι οι τύποι τέτοιων φωτιστικών διαθέτουν ένα τρέχον σύστημα ελέγχου. Οι συσκευές φθορισμού έχουν υψηλότερη απόδοση σε σύγκριση με την απόδοση ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως, αλλά είναι μη ασφαλείς, επειδή περιέχουν ατμούς υδραργύρου.

Οι συσκευές φωτισμού LED είναιτα πιο σύγχρονα συστήματα. Η απόδοση μιας λάμπας πυρακτώσεως και μιας λυχνίας LED είναι ασύγκριτη. Στο τελευταίο, φτάνει το 90%. Η αρχή της λειτουργίας ενός LED βασίζεται στη λάμψη ενός συγκεκριμένου τύπου ημιαγωγού υπό την επίδραση της τάσης.

Τι δεν λαμπτήρα πυρακτώσεως

Η διάρκεια ζωής ενός συμβατικού λαμπτήρα πυρακτώσεως θα μειωθεί εάν:

1. Η τάση δικτύου συνεχώς υπερεκτιμάται απόονομαστική για την οποία έχει σχεδιαστεί η συσκευή φωτισμού. Αυτό οφείλεται στην αύξηση της θερμοκρασίας λειτουργίας του σώματος θέρμανσης και, κατά συνέπεια, στην αύξηση της εξάτμισης του μεταλλικού κράματος, με αποτέλεσμα την αποτυχία του. Αν και η απόδοση της λάμπας πυρακτώσεως θα είναι μεγαλύτερη
2. Ανακινήστε τη λάμπα βίαια κατά τη λειτουργία.Όταν το μέταλλο θερμαίνεται σε κατάσταση κοντά στην τήξη, και η απόσταση μεταξύ των στροφών της σπείρας μειώνεται λόγω της επέκτασης της ουσίας, οποιαδήποτε μηχανική, απότομη κίνηση μπορεί να οδηγήσει σε κλείσιμο ενδιάμεσης στροφής που δεν γίνεται αντιληπτό από το μάτι. Αυτό μειώνει τη συνολική αντίσταση του πηνίου στο ρεύμα, συμβάλλει στη μεγαλύτερη θέρμανση και την ταχεία εξάντληση.
3. Η υγρασία θα μπει στη θερμαινόμενη φιάλη. Στο σημείο επαφής, εμφανίζεται μια διαφορά θερμοκρασίας, η οποία προκαλεί την καταστροφή του γυαλιού.
4. Αγγίξτε τη λάμπα αλογόνου με τα δάχτυλά σας.Ένας λαμπτήρας αλογόνου είναι ένας τύπος λαμπτήρα πυρακτώσεως, αλλά έχει σημαντικά υψηλότερη απόδοση φωτός και θερμότητας. Όταν αγγίζεται, ένα αόρατο λεκές από το δάχτυλο παραμένει στη φιάλη. Υπό την επίδραση της θερμοκρασίας, το λίπος καίγεται, σχηματίζοντας εναπόθεση άνθρακα που αποτρέπει τη μεταφορά θερμότητας. Ως αποτέλεσμα, στο σημείο επαφής, το γυαλί αρχίζει να λιώνει και μπορεί να σκάσει ή να διογκωθεί, διαταράσσοντας το σύστημα αερίου στο εσωτερικό, το οποίο οδηγεί στην εξάντληση της σπείρας. Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως αλογόνου έχουν υψηλότερη απόδοση από τους συνηθισμένους.

Πώς να αντικαταστήσετε τη λάμπα

Εάν η λάμπα σβήσει, αλλά ο λαμπτήρας δεν καταρρεύσει,τότε μπορεί να αντικατασταθεί αφού έχει κρυώσει εντελώς. Όταν το κάνετε αυτό, απενεργοποιήστε την τροφοδοσία. Όταν βιδώνετε τη λάμπα, τα μάτια σας δεν χρειάζεται να στρέφονται προς την κατεύθυνση, ειδικά εάν δεν είναι δυνατόν να απενεργοποιήσετε την ηλεκτρική ενέργεια.

Όταν η φιάλη έσπασε αλλά διατήρησε το σχήμα της,Συνιστάται να πάρετε ένα βαμβακερό πανί, να το τυλίξετε σε διάφορα στρώματα και, κλείνοντας το γύρω από τη λάμπα, προσπαθήστε να αφαιρέσετε το ποτήρι. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας πένσα με μονωμένες λαβές, ξεβιδώστε προσεκτικά τη βάση και βιδώστε μια νέα λάμπα. Όλες οι εργασίες πρέπει να εκτελούνται με την τάση τροφοδοσίας αποσυνδεδεμένη.

Συμπέρασμα

Παρά το γεγονός ότι η απόδοση της λάμπας πυρακτώσεωςείναι ένα μικρό ποσοστό και έχει όλο και περισσότερους ανταγωνιστές, είναι σχετικό σε πολλούς τομείς της ζωής. Υπάρχει ακόμη και η παλαιότερη λάμπα που βρίσκεται σε συνεχή λειτουργία για πάνω από εκατό χρόνια. Δεν αποτελεί επιβεβαίωση και διαιώνιση της ιδιοφυΐας της σκέψης ενός ατόμου που επιδιώκει να αλλάξει τον κόσμο;