Kytkimen välähdys - ja pimeässä huoneessamuuttuneena, sisustuksen pienimpien elementtien yksityiskohdat tulivat näkyviin. Siksi pienestä laitteesta tuleva energia leviää välittömästi, täyttäen kaiken ympärillä valolla. Mikä saa meidät luomaan niin voimakkaan säteilyn? Vastaus on piilotettu valaistuslaitteen nimelle, jota kutsutaan hehkulampuksi.
Ensimmäisten valaistuselementtien historia
Истоки возникновения первых ламп накаливания juontavat juurensa XIX luvun alkuun. Pikemminkin lamppu ilmestyi vähän myöhemmin, mutta he yrittivät tarkkailla platina- ja hiilitankojen hehkua sähköenergian vaikutuksesta. Tutkijoilla oli kaksi vaikeaa kysymystä:
- sellaisten materiaalien löytäminen, joilla on korkea vastuskyky ja jotka voivat kuumentua virran vaikutuksesta valon säteilytilaan;
- materiaalin nopean palamisen estäminen ilmassa.
Hedelmällisimpiä tällä alueella olivat venäläisen tiedemiehen Alexander Nikolaevich Lodyginin ja amerikkalaisen Thomas Edisonin tutkimukset ja keksinnöt.
Lodygin ehdotti sen käyttämistä nimellähehkulangan hiilivarret, jotka olivat suljetussa pullossa. Suunnittelun haittana oli ilman pumppaamisen vaikeus, jonka jäännökset vaikuttivat tankojen nopeaan palamiseen. Silti hänen lampunsa palivat useita tunteja, ja kehityksestä ja patenteista tuli perusta kestävämpien laitteiden luomiselle.
Американский ученый Томас Эдисон, ознакомившись с Lodyginin työstä hän teki tehokkaan tyhjiöpullon, johon hän sijoitti puuhiilelangan bambukuidusta. Edison toimitti myös lampun rungon kierreliitännällä, joka on ominaista nykyaikaisille lampuille, ja keksi monia sähkökomponentteja, kuten pistoke, sulake, kiertokytkin ja paljon muuta. Edisonin hehkulampun hyötysuhde oli pieni, vaikka se pystyikin toimimaan jopa 1000 tuntia aikaa ja sai käytännön sovelluksen.
Tämän jälkeen ehdotettiin hiili-elementtien sijasta tulenkestävien metallien käyttöä. Lodygin patentoi myös nykyaikaisissa hehkulampuissa käytettävän volframilangan.
Lampun laite ja toimintaperiaate
Hehkulampun muotoilu ei ole muuttunut perusteellisesti yli sadan vuoden ajan. Se sisältää:
- Suljettu pullo, joka rajoittaa työtilaa ja on täytetty inertillä kaasulla.
- Sokkeli, jolla on kierre. Sen avulla lamppu pidetään pidikkeessä ja kytketään sähköisesti jännitteisiin osiin.
- Johtimet, jotka kuljettavat virtaa alustasta spiraaliin ja pitävät sitä.
- Hehkulamppu, jonka kuumeneminen tuottaa valoa.
Kun sähkövirta kulkee spiraalin läpi,se lämpenee heti korkeimpiin lämpötiloihin, jopa 2700 asteeseen. Tämä johtuu siitä, että spiraalilla on suuri vastustuskyky virralle ja paljon energiaa käytetään tämän lämmönä vapautuvan vastuksen voittamiseen. Lämpö lämmittää metallin (volframin), ja se alkaa lähettää valon fotoneja. Koska pullo ei sisällä happea, volframi ei hapeta kuumennuksen aikana eikä palaa. Inertti kaasu estää kuumien metallihiukkasten haihtumisen.
Mikä on hehkulampun hyötysuhde
Tehokkuus osoittaa kuinka paljonkäytetty energian prosenttiosuus muunnetaan hyödylliseksi työksi, mikä ei. Hehkulampun hyötysuhde on alhainen, koska vain 5-10% energiasta menee valoa emittoivalle, loput vapautuu lämpönä.
Ensimmäisten hehkulamppujen tehokkuus, jossa hehkulamppuhiilitanko työntyi esiin, oli vielä pienempi verrattuna moderneihin laitteisiin. Tämä johtuu ylimääräisistä konvektiohäviöistä. Kierretyillä filamenteilla on pienempi prosenttiosuus näistä häviöistä.
Hehkulampun hyötysuhde riippuu suoraankelan lämmityslämpötila. Vakiona 60 W: n lamppukierre lämpenee 2700 ºС: iin, kun taas hyötysuhde on vain 5%. Lämmitysarvo on mahdollista nostaa 3400 ºС: iin nostamalla jännitettä, mutta tämä vähentää laitteen käyttöikää yli 90%, vaikka lamppu loistaa kirkkaammin ja hyötysuhde nousee 15%: iin.
On väärin ajatella, että lampun tehon kasvu(100, 200, 300 W) lisää tehokkuutta vain siksi, että laitteen kirkkaus on lisääntynyt. Lamppu alkoi loistaa kirkkaammin itse kierteen suuremman voiman ja suuremman valotehon seurauksena. Mutta myös energiakustannukset ovat nousseet. Siksi 100 W: n hehkulampun hyötysuhde on myös 5-7%.
Hehkulamppujen lajikkeet
Hehkulampuilla on erilaisia malleja ja toimintoja. Ne on jaettu valaistuslaitteisiin:
- Yleinen käyttö. Näitä ovat eritehoiset kotitalouskäyttöön tarkoitetut lamput, jotka on suunniteltu 220 V: n verkkojännitteelle.
- Koristeellinen toteutus. Heillä on epätyypillisiä pulloja kynttilöiden, pallojen ja muiden muotojen muodossa.
- Valaistu tyyppi. Pienitehoiset väripinnoitetut lamput värikkääseen valaistukseen.
- Paikallinen määränpää. Turvajännitelaitteet 40 V saakka. Niitä käytetään tuotantopöydissä työstökoneiden työpaikkojen valaisemiseksi.
- Peilin viimeistely. Suuntavaloa tarjoavat lamput.
- Signaalin tyyppi. Tarjoile työskentelemään eri laitteiden kojelaudoissa.
- Kuljetukseen. Laaja valikoima lamppuja, joilla on parempi kulutuskestävyys ja luotettavuus. Niille on ominaista kätevä muotoilu, joka mahdollistaa nopean vaihdon.
- Kohdevalaisimille. Suuritehoiset lamput, jopa 10000 wattia.
- Optisille laitteille. Elokuvateatteriprojektorien ja vastaavien laitteiden lamput.
- Pukuhuoneet. Käytetään mittalaitteiden digitaalisen näytön osoittimen segmentteinä.
Hehkulamppujen positiiviset ja negatiiviset puolet
Hehkulamppuilla on omat ominaisuutensa. Positiivisia ovat:
- spiraalin välitön syttyminen;
- ympäristöturvallisuus;
- pienet koot;
- kohtuullinen hinta;
- kyky luoda laitteita, joilla on eri teho ja käyttöjännite sekä vaihtovirta- että tasavirtaa;
- sovelluksen monipuolisuus.
Negatiiviseksi:
- hehkulampun alhainen hyötysuhde;
- herkkyys jännitteen ylijännitteille, jotka lyhentävät käyttöikää;
- lyhyt työaika, enintään 1000;
- lamppujen palovaara polttimon voimakkaan kuumenemisen vuoksi;
- rakenteen hauraus.
Muuntyyppiset valaisimet
On olemassa valaisimia, joiden periaate eroaa pohjimmiltaan hehkulamppujen toiminnasta. Näitä ovat kaasupurkaus- ja LED-lamput.
On suurimonet, mutta ne kaikki perustuvat kaasun hehkuun, kun kaari tapahtuu elektrodien välillä. Luminesenssi esiintyy ultraviolettispektrissä, joka sitten muuttuu näkyväksi ihmissilmälle kulkemalla fosforipinnoitteen läpi.
Prosessi tapahtuu kaasupurkauslampussasisältää kaksi työvaihetta: kaaripurkauksen luominen ja pullon kaasun ionisaation ja hehkun ylläpitäminen. Siksi kaikentyyppisissä tällaisissa valaisimissa on nykyinen ohjausjärjestelmä. Loisteputkilaitteiden hyötysuhde on suurempi kuin hehkulamppujen, mutta ne ovat vaarallisia, koska ne sisältävät elohopeahöyryä.
LED-valaistuslaitteet ovatnykyaikaisimmat järjestelmät. Hehkulampun ja LED-lampun hyötysuhde on vertaansa vailla. Jälkimmäisessä se saavuttaa 90%. LED: n toimintaperiaate perustuu tietyn tyyppisen puolijohteen hehkuun jännitteen vaikutuksesta.
Mitä hehkulamppu ei pidä
Tavanomaisen hehkulampun käyttöikä lyhenee, jos:
- Verkkojännite on jatkuvasti liian suurinimellinen, jolle valaistuslaite on suunniteltu. Tämä johtuu lämmityskappaleen käyttölämpötilan noususta ja sen seurauksena metalliseoksen lisääntyneestä haihtumisesta, mikä johtaa sen vikaantumiseen. Vaikka hehkulampun hyötysuhde on suurempi.
- Ravista lamppua voimakkaasti käytön aikana.Kun metalli kuumennetaan sulamiseen lähellä olevaan tilaan ja spiraalin kierrosten välinen etäisyys pienenee aineen laajenemisen vuoksi, mikä tahansa mekaaninen, terävä liike voi johtaa silmään huomaamattomaan käännösten väliseen sulkemiseen. Tämä vähentää kelan kokonaisvastusta virtaan, lisää sen kuumenemista ja nopeaa palamista.
- Kosteus pääsee kuumennettuun pulloon. Kosketuspisteessä tapahtuu lämpötilaero, joka aiheuttaa lasin tuhoutumisen.
- Kosketa halogeenilamppua sormillasi.Halogeenilamppu on eräänlainen hehkulamppu, mutta sillä on huomattavasti suurempi valon ja lämmön teho. Kun kosketetaan, sormesta jää näkymätön rasva tahra pulloon. Lämpötilan vaikutuksesta rasva poltetaan muodostaen hiilikerros, joka estää lämmönsiirron. Seurauksena on, että kontaktipisteessä lasi alkaa sulaa ja voi rikkoutua tai turpoaa, mikä häiritsee sisällä olevaa kaasujärjestelmää, mikä johtaa spiraalin palamiseen. Hehkuvilla halogeenilampuilla on suurempi hyötysuhde kuin tavallisilla.
Kuinka vaihtaa lamppu
Jos lamppu palaa, mutta lamppu ei romahda,sitten se voidaan vaihtaa, kun se on täysin jäähtynyt. Sammuta tätä tehdessäsi virta. Kun kierrät lamppua sisään, silmäsi ei tarvitse olla suunnattu sen suuntaan, varsinkin jos sähköä ei voida sammuttaa.
Kun pullo puhkesi, mutta säilytti muodon,on suositeltavaa ottaa puuvillakangas, rullata se useampaan kerrokseen ja yrittää poistaa lasi lampun ympäri ja yrittää poistaa lasi. Kierrä sitten pohja varovasti eristettyjen kahvojen pihdeillä ja ruuvaa uusi lamppu paikalleen. Kaikki toimenpiteet on suoritettava verkkojännitteellä.
johtopäätös
Huolimatta siitä, että hehkulampun hyötysuhdeon pieni prosenttiosuus ja sillä on yhä enemmän kilpailijoita, sillä on merkitystä monilla elämän alueilla. Siellä on jopa vanhin hehkulamppu, joka on ollut jatkuvassa käytössä yli sata vuotta. Eikö tämä ole vahvistus ja jatko ajatuksen nerolle ihmiselle, joka haluaa muuttaa maailmaa?
