모든 것에 대한인지 적 사실 / 고향 / 백열등의 작동 원리, 장치, 특성 및 효율

백열등의 작동 원리, 장치, 특성 및 효율성

스위치를 켜고 즉시 어두운 방변형되면 내부의 가장 작은 요소의 세부 사항이 표시되었습니다. 따라서 작은 장치의 에너지가 즉시 확산되어 주변의 모든 것을 빛으로 가득 채 웁니다. 그토록 강력한 방사선을 만드는 이유는 무엇입니까? 백열등이라고하는 조명기구의 이름에 답이 숨겨져 있습니다.

첫 번째 조명 요소 생성의 역사

최초의 백열등의 기원19 세기 초로 거슬러 올라갑니다. 오히려 램프가 조금 늦게 나타 났지만 전기 에너지의 영향으로 백금과 탄소 막대의 빛 효과는 이미 관찰되었습니다. 과학자들은 두 가지 어려운 질문에 직면했습니다.

전류의 영향으로 발광 상태로 가열 될 수있는 고 저항 재료를 찾는다.
공기 중 물질의 급속 연소 방지.

이 분야에서 가장 유익한 것은 러시아 과학자 Alexander Nikolaevich Lodygin과 미국 Thomas Edison의 연구와 발명이었습니다.

Lodygin은 다음과 같이 사용하도록 제안했습니다.밀봉 된 플라스크에 있던 필라멘트 요소 탄소 막대. 디자인의 단점은 공기를 펌핑하기가 어려우며 나머지는 막대의 빠른 연소에 기여했습니다. 그러나 여전히 그의 램프는 몇 시간 동안 불에 탔고 개발과 특허는 더 내구성있는 장치를 만드는 기초가되었습니다.

미국 과학자 Thomas Edison은Lodygin의 작업으로 그는 효과적인 진공 플라스크를 만들어 대나무 섬유로 만든 탄소 실을 넣었습니다. Edison은 또한 램프베이스에 현대 램프 고유의 나사 연결을 제공했으며 플러그 커넥터, 퓨즈, 회전 스위치 등과 같은 많은 전기 요소를 발명했습니다. Edison 백열등의 효율은 작았지만 최대 1000 시간까지 작동 할 수 있고 실용적인 응용이 가능했습니다.

그 후 탄소 원소 대신 내화 금속을 사용하는 것이 제안되었습니다. 현대 백열등에 사용되는 텅스텐 필라멘트도 Lodygin에 의해 특허를 받았습니다.

램프의 작동 원리 및 장치

백열등의 디자인은 100 년 넘게 근본적으로 변하지 않았습니다. 다음이 포함됩니다.

작업 공간을 제한하고 불활성 가스로 채워진 밀폐형 플라스크.
나선형 모양의 주각. 홀더에 램프를 고정하고 충전부에 전기적으로 연결하는 역할을합니다.
베이스에서 나선형으로 전류를 전달하고 유지하는 도체.
백열 나선형으로 가열하면 빛 에너지가 방출됩니다.

전류가 나선을 통과하면그것은 즉시 최고 2700도까지 가열됩니다. 이는 나선이 전류에 대한 저항이 높고 열로 방출되는이 저항을 극복하기 위해 많은 에너지가 소비되기 때문입니다. 열은 금속 (텅스텐)을 가열하고 광자를 방출하기 시작합니다. 플라스크에 산소가 포함되어 있지 않기 때문에 텅스텐은 가열 중에 산화되지 않으며 타지 않습니다. 불활성 가스는 뜨거운 금속 입자가 증발하는 것을 방지합니다.

백열등의 효율성은 무엇입니까

효율성은 얼마나소비 된 에너지의 비율은 유용한 작업으로 변환되고 그렇지 않은 것은 무엇입니까? 백열등의 경우 에너지의 5 ~ 10 %만이 빛을 발산하고 나머지는 열로 방출되기 때문에 효율이 낮습니다.

첫 번째 백열 램프의 효율, 백열 체가튀어 나온 탄소 막대는 현대 장치에 비해 훨씬 작습니다. 이것은 추가 대류 손실 때문입니다. 코일 필라멘트는 이러한 손실의 비율이 낮습니다.

백열등의 효율성은코일 가열 온도. 표준 적으로 60W 램프 나선형은 최대 2700ºС까지 가열되지만 효율은 5 %에 불과합니다. 전압을 높여 발열량을 최대 3400ºС까지 높일 수 있지만 램프가 더 밝아지고 효율이 15 %까지 증가하더라도 장치의 수명이 90 % 이상 단축됩니다.

램프 전력의 증가가(100, 200, 300W) 장치의 밝기가 증가했기 때문에 효율성이 증가합니다. 나선형 자체의 더 큰 힘과 더 큰 광 출력의 결과로 램프가 더 밝게 빛나기 시작했습니다. 그러나 에너지 비용도 증가했습니다. 따라서 100W 백열등의 효율도 5-7 % 범위에 있습니다.

다양한 백열등

백열등은 다양한 디자인과 기능으로 제공됩니다. 조명 장치로 나뉩니다.

일반적인 사용. 여기에는 220V의 주전원 전압으로 설계된 다양한 와트의 가정용 램프가 포함됩니다.
장식 실행. 그들은 양초, 구체 및 기타 모양의 형태로 비표준 유형의 플라스크를 가지고 있습니다.
조명 유형. 다채로운 조명을위한 저전력 컬러 코팅 램프.
지역 목적지. 최대 40V의 안전 전압 장치. 생산 테이블에서 공작 기계 작업장을 비추는 데 사용됩니다.
거울 마감. 방향성 조명을 제공하는 램프.
신호 유형. 다양한 장치의 대시 보드에서 작업 할 수 있습니다.
운송용. 내마모성과 신뢰성이 향상된 다양한 램프. 빠른 교체가 가능한 편리한 디자인이 특징입니다.
스포트라이트 용. 최대 10,000 와트의 고출력 램프.
광학 장치 용. 시네마 프로젝터 및 유사 장치 용 램프.
방 전환. 측정 기기의 디지털 디스플레이 표시기의 세그먼트로 사용됩니다.

백열등의 양극 및 음극

백열등 장치에는 고유 한 특성이 있습니다. 긍정적 인 것은 다음과 같습니다.

나선형의 즉각적인 점화;
환경 안전;
작은 크기;
합리적인 가격;
교류 및 직류의 서로 다른 전력 및 작동 전압의 장치를 생성하는 기능;
응용 프로그램의 다양성.

부정적으로 :

백열등의 낮은 효율;
서비스 수명을 줄이는 전압 서지에 대한 감도;
1000 시간을 초과하지 않는 짧은 근무 시간;
전구의 강한 가열로 인한 램프의 화재 위험;
구조의 취약성.

다른 유형의 조명기구

백열등의 작동과 근본적으로 다른 원리 인 조명 램프가 있습니다. 여기에는 가스 방전 및 LED 램프가 포함됩니다.

큰그러나 이들은 모두 전극 사이에 아크가 발생할 때 가스의 빛을 기반으로합니다. 발광은 자외선 스펙트럼에서 발생하며 형광체 코팅을 통과하여 육안으로 볼 수 있습니다.

가스 방전 램프에서 일어나는 과정두 단계의 작업이 포함됩니다 : 아크 방전을 생성하고 플라스크에서 가스의 이온화 및 발광을 유지합니다. 따라서 이러한 조명기구의 모든 유형에는 전류 제어 시스템이 있습니다. 형광등 장치는 백열등의 효율성에 비해 효율성이 더 높지만 수은 증기를 포함하고 있기 때문에 안전하지 않습니다.

LED 조명 장치는가장 현대적인 시스템. 백열등과 LED 램프의 효율성은 비교할 수 없습니다. 후자의 경우 90 %에 이릅니다. LED의 작동 원리는 전압의 영향으로 특정 유형의 반도체의 빛을 기반으로합니다.

백열등이 싫어하는 것

다음과 같은 경우 기존 백열등의 수명이 단축됩니다.

주 전압은 지속적으로 과장되어 있습니다.조명 장치가 설계된 공칭. 이것은 가열 체의 작동 온도가 증가하고 결과적으로 금속 합금의 증발이 증가하여 실패로 이어지기 때문입니다. 백열등의 효율은 더 클 것이지만.
작동 중에는 램프를 세게 흔들어주십시오.금속이 용융에 가까운 상태로 가열되고 물질의 팽창으로 인해 나선형 회전 사이의 거리가 줄어들면 기계적이고 날카로운 움직임으로 인해 눈에 감지 할 수없는 인터 턴 폐쇄가 발생할 수 있습니다. 이것은 전류에 대한 코일의 전체 저항을 감소시키고 더 큰 가열과 빠른 소손에 기여합니다.
수분이 가열 된 플라스크에 들어갑니다. 접촉 지점에서 온도 차이가 발생하여 유리가 파괴됩니다.
손가락으로 할로겐 전구를 만지십시오.할로겐 램프는 백열등의 일종이지만 훨씬 더 높은 빛과 열 출력을 가지고 있습니다. 만졌을 때 손가락에서 보이지 않는 기름 얼룩이 플라스크에 남아 있습니다. 온도의 영향으로 지방이 연소되어 열 전달을 방지하는 탄소 침전물을 형성합니다. 결과적으로 접촉 지점에서 유리가 녹기 시작하고 파열되거나 팽창하여 내부의 가스 정권을 방해하여 나선형이 소손됩니다. 백열 할로겐 램프는 일반 램프보다 효율이 높습니다.