По този въпрос се говори много и неоснователни спорове. Кой е изобретил лампата с нажежаема жичка? Някои твърдят, че това е Лодигин, други, че Едисон. Но всичко е много по-сложно, нека да разгледаме хронологията на историческите събития.

Има много методи за преобразуване на електрическата енергия в светлина. Те включват лампи с дъгов принцип на работа, газоразрядни и такива, при които източникът на сияние е нагревателна нишка. Всъщност крушка с нажежаема жичка може да се счита и за изкуствен източник на осветление, тъй като за нейната работа се използва ефектът на нагрят проводник, през който преминава ток. Метална спирала или въглеродна нишка най-често действа като елемент с нажежаема жичка. В допълнение към проводника, дизайнът на електрическата крушка включва крушка, токов проводник, предпазител и основа. Всичко това обаче вече знаем. Но не толкова отдавна имаше време, когато няколко учени едновременно се развиваха в областта на изкуствените източници на светлина и се бореха за титлата изобретател на електрическата крушка.

Хронология на изобретението

Четейки цялата статия по-долу, е много удобно да разгледате тази таблица:

Ако искате наистина да разберете, тогава силно препоръчваме да прочетете статията в нейната цялост.

Първите трансформации на енергията в светлина

През 18-ти век се случва значително откритие, което бележи началото на огромна поредица от изобретения. Открит е електрически ток. В началото на следващия век италианският учен Луиджи Галвани изобретява метод за генериране на електрически ток от химикали – волтова колона или галванична клетка. Още през 1802 г. физикът Василий Петров открива електрическа дъга и предлага да я използва като осветително устройство. След 4 години кралското общество видя електрическата лампа на Хъмфри Дейви, тя освети стаята поради искри между въглищните пръти. Първите дъгови лампи бяха твърде ярки и скъпи, което ги правеше неподходящи за ежедневна употреба.

Лампа с нажежаема жичка: прототипи

Първото развитие на осветителни лампи с елементи с нажежаема жичка започва в средата на 19 век. Да, в 1838 Белгийският изобретател Джобар представи проект за лампа с нажежаема жичка с въглеродно ядро. Въпреки че времето за работа на това устройство не надвишава половин час, това беше доказателство за технологичен напредък в тази област. AT 1840 година Уорън де ла Рю, английски астроном, произвежда крушка с платинена спирала, първата лампа в историята на електротехниката с нажежаема жичка под формата на спирала. Изобретателят пропуска електрически ток през вакуумна тръба с намотка от платинен проводник, поставена в нея. В резултат на нагряване платината излъчва ярко сияние, а почти пълната липса на въздух направи възможно използването на устройството при всякакви температурни условия. Поради високата цена на платината за търговски цели, беше нелогично да се използва такава лампа, дори като се има предвид нейната ефективност. В бъдеще обаче извадката от тази крушка започна да се счита за предшественик на други лампи с нажежаема жичка. Уорън де ла Рю десетилетия по-късно (в 1860 -x) започна активно да изучава феномена на газоразрядното сияние под въздействието на тока.

AT 1841 Фредерик де Молейн, англичанин, патентова лампи, които представляват колби с платинена нишка, пълна с въглерод. Въпреки това, извършените от него през 1844 г. тестове по отношение на проводниците не се увенчават с успех. Това се дължи на бързото топене на платинената нишка. През 1845 г. друг учен, Кинг, заменя платинените елементи с нажежаема жичка с въглеродни пръчки и получава патент за своето изобретение. През същите години в чужбина, в САЩ, Джон Стар патентова електрическа крушка с вакуумна сфера и въглеродна горелка.

AT 1854 Хайнрих Гьобел, немски часовникар, изобретява устройство, което се счита за прототип на съвременните крушки. Той го демонстрира на електрическо изложение в САЩ. Това беше вакуумна лампа с нажежаема жичка, която беше наистина подходяща за използване в голямо разнообразие от условия. Хайнрих предложи да се използва бамбукова нишка, която е била овъглена като източник на светлина. Вместо колба ученият взел обикновени бутилки с тоалетна вода. Вакуумът в тях се създава чрез добавяне и изливане на живак от колбата. Недостатъкът на изобретението е прекомерната крехкост и времето на работа от само няколко часа. През годините на активен изследователски живот Гьобел не можа да срещне дължимото признание в обществото, но на 75-годишна възраст е наречен изобретател на първата практична лампа с нажежаема жичка, базирана на въглеродна нишка. Между другото, именно Гьобел за първи път използва осветителни тела за рекламни цели: той кара из Ню Йорк с количка, украсена с крушки. На инвалидна количка, привличаща вниманието отдалеч, беше монтирана шпионка, през която ученият позволи срещу заплащане да погледне звездното небе.

Първи резултати

Най-ефективните резултати в областта на получаването на вакуумна крушка са постигнати от известния химик и физик от Англия - Джоузеф Суон (Лебед). AT 1860 През годината той получава патент за изобретението си, въпреки че лампата не работи много дълго. Това се дължи на използването на въглеродна хартия - тя бързо се превръща в трохи след изгаряне.

В средата на 70-те години. През 19-ти век, успоредно с Суон, руски учен също патентова няколко изобретения. Изключителният учен и инженер Александър Лодигин е изобретил в 1874 лампа с нажежаема жичка, която използва въглероден прът за отопление. Той започва експерименти по изучаването на осветителните устройства през 1872 г., докато е в Санкт Петербург. В резултат на това благодарение на банкера Козлов се основава дружество за експлоатация на електрически крушки с въглища. За своето изобретение ученият получи награда в Академията на науките. Тези лампи веднага започнаха да се използват за улично осветление и сградата на Адмиралтейството.

Александър Николаевич Лодигин

Лодигин също беше първият, който излезе с идеята за използване на волфрамови или молибденови нишки, усукани в спирала. Да се 1890 -м г. Лодигин имаше в ръцете си няколко разновидности на лампи с нажежаема жичка, изработени от различни метали. Той предложи да се изпомпва въздух от крушката, така че процесът на окисление да бъде по-бавен, което означава, че животът на лампата ще бъде по-дълъг. Първата търговска лампа със спирална волфрамова нишка в Америка впоследствие е произведена според патента на Лодигин. Той дори изобретява газови крушки, пълни с въглеродна нишка и азот.

Идеята на Лодигин 1875 година е подобрен от друг руски механик-изобретател Василий Дидрихсон. Той прави въглища чрез овъгляване на дървени цилиндри в графитни тигели. Именно той беше първият, който успя да изпомпа въздух и инсталира повече от една нишка в крушка, така че да се извърши подмяна, когато тя изгори. Такава лампа беше произведена под ръководството на Кон и голям магазин за бельо и подводни кесони започнаха да я осветяват по време на строителството на мост в Санкт Петербург. През 1876 г. лампата е подобрена от Николай Павлович Булигин. Ученият светеше само единия край на въглищата, който непрекъснато се движеше напред в процеса на изгаряне. Устройството обаче беше сложно и скъпо.

AT 1875-76 gg. електроинженерът Павел Яблочков, създавайки електрическа свещ, открива, че каолинът (вид бяла глина) провежда добре електричеството под въздействието на висока температура. Той изобретява каолинова крушка с нажежаема жичка от подходящ материал. Отличителна черта на тази лампа е фактът, че за нейната работа не е било необходимо да се поставя каолинова нишка във вакуумна колба - тя остава работеща при контакт с въздух. Създаването на електрическа крушка е предшествано от дълга работа на учен върху дъговите крушки в Париж. Веднъж Яблочков посети местно кафене и, наблюдавайки подреждането на приборите за хранене от сервитьора, му хрумна нова идея. Той реши да постави въглеродни електроди успоредно един на друг, а не хоризонтално. Вярно е, че имаше опасност не само дъгата да изгори, но и проводящите скоби. Дилемата беше решена чрез добавяне на изолатор, който постепенно изгаряше след електродите. Този изолатор стана бяла глина. За да светне крушката, между електродите е поставен джъмпер от въглища, а неравномерното горене на самите електроди е сведено до минимум с помощта на алтернатор.

Яблочков демонстрира изобретението си на технологично изложение в Лондон в 1876 година. Година по-късно един от французите, Денейруз, създава акционерно дружество за изследване на осветителните технологии на Яблочков. Самият учен не вярваше в бъдещето на лампата с нажежаема жичка, но електрическите свещи на Яблочков бяха много популярни. Успехът беше осигурен не само от ниска цена, но и от време на горене от 1,5 часа. Благодарение на това изобретение се появиха фенери с подмяна на свещи и улиците започнаха да се осветяват много по-добре. Вярно е, че недостатъкът на такива свещи беше наличието само на променлив поток светлина. Малко по-късно физикът от Германия Валтер Нернст разработи крушка от същия принцип, но направи нажежаемата жичка от магнезий. Лампата се запалваше едва след нагряване на нажежаемата жичка, за което първо се използваха кибрит, а след това електрически нагреватели.

Борба за патенти

До края на 1870 г. изследователската си дейност започва изключителният инженер и изобретател Томас Едисън, който живее в САЩ. В процеса на създаване на лампа той изпробва различни метали за нишки. Първоначално ученият смятал, че решението на проблема с електрическите крушки може да се дължи на автоматичното им изключване при високи температури. Но тази идея не проработи, защото постоянното изключване на студената лампа води само до трептящо излъчване, което не е постоянно. Има версия, че в края на 70-те години. Лейтенантът на руския флот Хотински донесе няколко крушки с нажежаема жичка Лодигин и ги показа на Едисон, което повлия на по-нататъшното му развитие.

Без да се спира на постиженията си в Англия, Джоузеф Суон, вече известен по това време в научните среди, патентова лампа с въглеродни влакна през 1878 г. Той беше поставен в разредена атмосфера с кислород, така че светлината излезе много ярка. Година по-късно електрическото осветление се появи в повечето къщи в Англия.

Томас Алва Едисон

Междувременно Томас Едисън наема Франсис Ъптън да работи в неговата лаборатория. Заедно с него материалите започнаха да се тестват по-точно и вниманието беше насочено към недостатъците на предишни патенти. През 1879 г. Едисън патентова крушка с платинена основа, а година по-късно ученият създава лампа с въглеродни влакна и непрекъсната работа в продължение на 40 часа. По време на работата си американецът проведе 1,5 хиляди теста и също така успя да създаде въртящ се превключвател от битов тип. По принцип Томас Едисън не направи никакви нови промени в електрическата крушка на Лодигин. Просто голяма част от въздуха беше изпомпана от стъклената му сфера с въглеродна нишка. По-важното е, че американски учен разработва суперсистема за електрическа крушка, изобретява винтова основа, патрон и предпазители и впоследствие организира масово производство.

Нови източници на светлина успяха да изместят газа, а самото изобретение известно време се наричаше лампа на Едисон-Лебед. През 1880 г. Томас установява най-точната стойност на вакуума, която създава най-стабилното безвъздушно пространство. Въздухът беше евакуиран от крушката с помощта на живачна помпа.

До края на 1880 г. бамбуковите влакна в електрическите крушки могат да горят около 600 часа. Този материал от Япония беше признат за най-добрия органичен тип въглероден компонент. Тъй като бамбуковите нишки бяха доста скъпи, Едисън предложи да се правят от памучни влакна, обработени по специални начини. Първите компании, които изграждат големи електрически системи, са основани в Ню Йорк през 1882 г. През този период Едисън дори съди Суон за нарушаване на авторски права. Но в крайна сметка учените създадоха съвместно предприятие, наречено Edison-Swan United, което бързо се превърна в световен лидер в производството на електрически крушки.

През живота си Томас Едисън успява да получи 1093 патента. Сред известните му изобретения: фонограф, кинетоскоп, телефонен предавател. Веднъж го попитаха дали не е срамно да сгрешиш 2000 пъти, преди да създаде крушка. Ученият отговори: „Не се обърках, но открих 1999 начина как да не направим крушка“.

Метални нишки

В края на 1890-те години Влизат нови крушки. И така, Уолтър Нернст предложи да се направят нишки с нажежаема жичка от специална сплав, която включва оксиди на магнезий, итрий, торий и цирконий. В лампата Ауер (Карл Ауер фон Велсбах, Република Австрия) осмиева нишка е действала като излъчвател на светлина, а в лампа на Болтън и Фойерлайн - танталова нишка. Александър Лодигин през 1890 г. патентова лампа с нажежаема жичка, където се използва бързо нагряваща волфрамова нишка (използвани са няколко огнеупорни метала, но именно волфрамът според резултатите от изследванията има най-добра производителност). Прави впечатление, че 16 години по-късно той продаде всички права върху своето революционно изобретение на индустриалния гигант General Electric, компания, основана от великия Томас Едисън.

В историята на електротехниката обаче са известни два патента за волфрамова лампа - през 1904 г. дует от учени Шандор Юст и Франьо Ханаман регистрира изобретение, подобно на това на Лодигин. Година по-късно Австро-Унгария започва масово производство на тези лампи. По-късно General Electric започва да произвежда електрически крушки с инертни газове. Учен от тази организация, Ървинг Лангмюър, през 1909 г. успява да модернизира изобретението на Лодигин, като добави към него аргон, за да удължи живота и да увеличи светлинната мощност.

През 1910 г. Уилям Кулидж подобрява промишленото производство на волфрамови нишки, след което започва производството на лампи не само с нажежаем елемент под формата на спирала, но и под формата на зигзаг, двойна и тройна спирала.

Допълнителни изобретения

• От създаването на първите осветителни електрически уреди, свойствата на газоразрядните лампи непрекъснато се изучават, но до началото на 20-ти век учените проявяват малък интерес към тях. Пример е фактът, че първите примитивни прототипи на живачни лампи са конструирани във Великобритания още през 1860-те, но едва през 1901 г. Питър Хюит изобретява живачната лампа с ниско налягане. Пет години по-късно аналозите на високо налягане влязоха в производството. И през 1911 г. Жорж Клоди, инженер-химик от Франция, показа на света неонова крушка, която веднага се превърна в център на вниманието на всички рекламодатели.
• През 1920-40-те години. бяха изобретени натриеви, флуоресцентни и ксенонови лампи. Някои от тях започнаха да се произвеждат масово дори за домакинска употреба. Към днешна дата са известни около 2 хиляди разновидности на източници на светлина.
• В СССР фразата "крушката на Илич" се превърна в разговорното име за лампа с нажежаема жичка. Именно този идиом стана роден за селяните и колективните фермери през ерата на всеобщата електрификация. През 1920 г. Владимир Ленин посещава едно от селата, за да пусне електроцентрала и тогава се появява популярен израз. Първоначално обаче този израз е използван за означаване на план за електрификация на селското стопанство, градове и села. Лампата на Илич беше патрон, свободно окачен на тел от тавана и висящ без таван. Дизайнът на патрона включваше и превключвател, а окабеляването беше положено по открит начин по стените.
• LED лампите са разработени през 60-те години. за промишлени цели. Те имаха малка мощност и не можеха да осветяват правилно района. Днес обаче тази посока се счита за най-обещаваща.
• През 1983 г. се появяват компактни флуоресцентни крушки. Тяхното изобретение беше особено важно в контекста на необходимостта от пестене на електроенергия. В допълнение, те не изискват допълнително оборудване за стартиране и са подходящи за стандартни фасунги за лампи с нажежаема жичка.
• Не толкова отдавна две компании от Америка наведнъж създадоха флуоресцентни лампи за потребителите със способността да пречистват въздуха и да премахват неприятните миризми. Повърхността им е покрита с титанов диоксид, който при облъчване започва фотокаталитична реакция.

Видео как се правят лампи с нажежаема жичка в стари фабрики.

Съвременните технологии в осветлението значително разшириха, но в същото време усложниха избора на електрически крушки за домашна употреба. Ако по-рано в 90% от апартаментите, освен обикновените крушки с нажежаема жичка от 40 до 100W, имаше малко, но днес има много разновидности и видове осветителни лампи.

Купуването на подходящ тип лампа за лампа в магазин не е толкова лесна задача.
Какво искате от висококачествено осветление на първо място:

• комфорт за очите

• икономия на енергия

• безвредна употреба

Тип цокъл

Преди да закупите крушка, първо е важно да определите вида на основата, от която се нуждаете. Повечето домакински осветителни тела използват два вида винтова основа:

Различава се според диаметъра. Числата в обозначението и показват неговия размер в милиметри. Тоест E-14=14mm, E-27=27mm. Има и адаптери за лампи от една лампа към друга.

Ако таванните лампи на полилея са малки или лампата има някаква специфика, тогава се използва щифтова основа.

Обозначава се с буквата G и число, което показва разстоянието в милиметри между щифтовете.
Най-често срещаните са:

• G5.3 - които просто се вкарват в цокъла на лампата
• GU10 - първо се вкарва и след това се обръща на четвърт оборот

Прожекторите използват основата R7S. Може да бъде както за халогенни, така и за LED лампи.

Мощността на лампата се избира въз основа на ограничението на осветителното устройство, в което ще бъде инсталирана. Информация за вида на основата и ограничението на мощността на използваната лампа може да се види:

• върху кутията на закупената лампа
• на тавана на вече инсталираните
• или на самата крушка

Форма на колба

Следващото нещо, на което трябва да обърнете внимание, е формата и размера на колбата.

Колба с резбова основа може да има:

Крушовидни са обозначени с номенклатурата - A55, A60; топка - буквата G. Числата отговарят на диаметъра.
Свещите са маркирани с латинската буква - C.

Колба с щифтова основа има формата:

• малка капсула
• или плосък рефлектор

Стандарти за осветление

Яркостта на осветлението е индивидуална концепция. Въпреки това, общоприето е, че за всеки 10m2 с височина на тавана от 2,7m се изисква минимално осветление, еквивалентно на 100W.

Осветеността се измерва в лукс. Какво представлява тази единица? С прости думи, когато 1 лумен осветява 1m2 площ на помещението, тогава това е 1 lux.

За различните стаи правилата са различни.

Осветеността зависи от много параметри:

• разстояние от източника на светлина
• цветове на околните стени
• отражения на светлинния поток от чужди предмети

Осветеността е много лесна за измерване с помощта на познати смартфони. Достатъчно е да изтеглите и инсталирате специална програма. Например - Луксметър (връзка)

Вярно е, че такива програми и телефонни камери обикновено лъжат в сравнение с професионалните луксомери. Но за домашни нужди това е повече от достатъчно.

Крушки с нажежаема жичка и халогенни крушки

Класическото и най-евтино решение за осветление на апартамент е познатата лампа с нажежаема жичка или нейната халогенна версия. В зависимост от вида на основата, това е най-достъпната покупка. Крушките с нажежаема жичка и халогенните крушки дават комфортна топла светлина без трептене и не отделят никакви вредни вещества.

Халогенните лампи обаче не се препоръчват да докосвате крушката с ръце. Следователно те трябва да бъдат опаковани в отделна торба.

Когато халогенна лампа гори, тя се нагрява до много висока температура. И ако докоснете крушката й с мазни ръце, тогава върху нея ще се образува остатъчно напрежение. В резултат на това спиралата в нея ще изгори много по-бързо, като по този начин ще намали експлоатационния й живот.

Освен това те са много чувствителни към скокове на тока и често изгарят поради това. Следователно те се сглобяват с устройства за мек старт или се свързват чрез димери.

Халогенните лампи се произвеждат предимно за работа от еднофазна мрежа с напрежение 220-230 волта. Но има и нисковолтови 12 волта, които изискват свързване през трансформатор за съответния тип лампа.

Халогенната лампа свети по-ярко от обикновената, с около 30% и консумира същата мощност. Това се постига благодарение на факта, че съдържа смес от инертни газове.

Освен това, по време на работа, частиците от волфрамови елементи се връщат обратно към нишката. В конвенционалната лампа постепенно се изпарява с течение на времето и тези частици се утаяват върху крушката. Крушката затъмнява и работи наполовина по-малко от халогенната.

Цветопредаване и светлинен поток

Предимството на конвенционалните лампи с нажежаема жичка е добър индекс на цветопредаване. Какво е?
Грубо казано, това е индикатор за това колко светлина близо до слънцето се съдържа в разсеяния поток.

Например, когато натриеви и живачни лампи осветяват улиците през нощта, не е съвсем ясно какъв цвят са колите и дрехите на хората. Тъй като тези източници имат лош индекс на цветопредаване - в района на 30 или 40%. Ако вземем лампа с нажежаема жичка, тогава индексът вече е повече от 90%.

Сега продажбата и производството на лампи с нажежаема жичка с мощност над 100W не се допускат в търговски обекти. Това се прави от съображения за опазване на природните ресурси и спестяване на енергия.

Някои все още погрешно избират лампи въз основа на надписите за мощност на опаковката. Не забравяйте, че тази цифра не показва колко ярко свети, а само колко електроенергия консумира от мрежата.

Основният индикатор тук е светлинният поток, който се измерва в лумени. На него трябва да обърнете внимание при избора.

Тъй като много от нас преди това се фокусираха върху популярната мощност от 40-60-100W, производителите на модерни икономични лампи винаги посочват на опаковката или в каталозите, че тяхната мощност съответства на мощността на обикновена крушка с нажежаема жичка. Това се прави единствено за удобство по ваш избор.

Луминесцентен - енергоспестяващ

Флуоресцентните лампи имат добро ниво на пестене на енергия. Вътре в тях има тръба, от която е направена колба, покрита с фосфорен прах. Това осигурява блясък 5 пъти по-ярък от лампите с нажежаема жичка при същата мощност.

Луминесцентните не са много екологични поради отлагането на живак и фосфор вътре. Поради това те изискват внимателно изхвърляне през определени организации и контейнери за приемане на използвани крушки и батерии.

Имат и трептящ ефект. Лесно е да проверите това, просто погледнете тяхното сияние на дисплея през камерата на смартфона. Именно поради тази причина не е препоръчително да поставяте такива крушки в жилищни райони, където се намирате постоянно.

LED

LED лампи и тела с различни форми и дизайн намират широко приложение в различни области на живота.

Техните предимства:

• устойчивост на термично претоварване
• малък ефект върху спада на напрежението
• лекота на сглобяване и използване
• висока надеждност при механично натоварване. Минимален риск да се счупи при изпускане.

LED лампите се нагряват много малко по време на работа и поради това имат пластмасов светлинен корпус. Благодарение на това те могат да се използват там, където други не могат да бъдат инсталирани. Например в опънати тавани.

Спестяванията на енергия за светодиодите са по-значителни, отколкото за луминисцентните и енергоспестяващите. Те консумират около 8-10 пъти по-малко от лампите с нажежаема жичка.

Ако вземем грубо средните параметри за мощност и светлинен поток, тогава можем да получим следните данни:

Тези резултати са приблизителни и в действителност винаги ще се различават, тъй като много зависи от нивото на напрежение, марката на производителя и много други параметри.

Например в САЩ в една пожарна все още гори обикновена крушка с нажежаема жичка, която вече е на повече от 100 години. Дори беше създаден специален сайт, където чрез уеб камера, онлайн, можете да я наблюдавате.

Всички чакат да изгори, за да запише този исторически момент. Можеш да видиш.

Светлинен поток

За да не търсят неразбираеми числа и бързо да разграничават стойността на светлинния поток, производителите често поставят визуални цветови обозначения върху опаковката:

Точно това е неговата характеристика и предимство, което се използва широко в отворени тела.

Например, ако говорим за кристални полилеи, тогава когато използвате обикновена LED лампа в него, поради матовата си повърхност, кристалът няма да „играе“ и няма да блести. Той свети и отразява светлината само с насочен лъч.

В този случай полилеят не изглежда много богат. Използването на нишки в тях разкрива всички предимства и цялата красота на такава лампа.

Това са всички основни видове осветителни лампи, широко използвани в апартамент и жилищна сграда. Изберете опцията, от която се нуждаете, според горните характеристики и препоръки и оборудвайте дома си правилно и удобно.

Добавяне на сайт към отметки

Кога се появи първата крушка с нажежаема жичка?

През 1809 г. англичанинът Деларю изгражда първата лампа с нажежаема жичка (с платинена спирала). През 1838 г. белгиецът Джобар изобретява лампата с нажежаема жичка с въглен. През 1854 г. германецът Хайнрих Гьобел разработва първата "модерна" лампа - овъглена бамбукова нишка в евакуиран съд. През следващите 5 години той разработва това, което мнозина наричат ​​първата практична лампа. През 1860 г. английският химик и физик Джоузеф Уилсън Суон демонстрира първите резултати и получава патент, но трудностите при получаването на вакуум доведоха до факта, че лампата на Суон не работи дълго и неефективно.

На 11 юли 1874 г. руският инженер Александър Николаевич Лодигин получава патент номер 1619 за нажежаема лампа. Като нишка той използва въглероден прът, поставен в евакуиран съд.

През 1875 г. В. Ф. Дидрихсон подобрява лампата на Лодигин, като изпомпва въздух от нея и използва няколко косъма в лампата (ако един от тях изгори, следващият се включва автоматично).

Английският изобретател Джоузеф Уилсън Суон получава британски патент през 1878 г. за лампа от въглеродни влакна. В неговите лампи влакното се намираше в атмосфера на разреден кислород, което позволяваше да се получи много ярка светлина.

През втората половина на 1870-те години американският изобретател Томас Едисън провежда изследователска работа, в която изпробва различни метали като нишка. През 1879 г. той патентова платинена лампа с нажежаема жичка. През 1880 г. той се връща към въглеродните влакна и създава лампа с живот от 40 часа. В същото време Едисън изобретява домашния въртящ се превключвател. Въпреки толкова краткия живот, неговите лампи заменят използваното дотогава газово осветление.

През 1890-те години A. N. Lodygin изобретява няколко вида лампи с нишки, изработени от огнеупорни метали. Лодигин предложи да се използват волфрамови нишки в лампи (това са тези, които се използват във всички съвременни лампи) и молибден и да се усукват нишките под формата на спирала. Той прави първите опити да изпомпва въздух от лампите, което предпазва нишката от окисление и увеличава експлоатационния им живот многократно. Първата американска търговска лампа с волфрамова нишка впоследствие е произведена по патента на Лодигин. Той също така прави лампи, пълни с газ (с въглеродна нишка и азотен пълнеж).

От края на 1890-те се появяват лампи с нажежаема жичка, изработена от магнезиев оксид, торий, цирконий и итрий (лампа на Нернст) или нажежаема жичка от метален осмий (лампа на Ауер) и тантал (лампа на Болтън и Фойерлайн). През 1904 г. унгарците д-р Шандор Юст и Франьо Ханаман получават патент № 34541 за използването на волфрамова нишка в лампи. В Унгария са произведени първите такива лампи, които навлизат на пазара чрез унгарската компания Tungsram през 1905 г. През 1906 г. Лодигин продава патент за волфрамова нишка на General Electric.

През същата 1906 г. в САЩ той построява и пуска в експлоатация завод за електрохимично производство на волфрам, хром и титан. Поради високата цена на волфрама патентът намира само ограничено приложение.През 1910 г. Уилям Дейвид Кулидж изобретява подобрен метод за производство на волфрамова нишка. Впоследствие волфрамовата нишка измества всички други видове нишки.

Оставащият проблем с бързото изпаряване на нишката във вакуум е решен от американския учен, известен специалист в областта на вакуумната технология, Ървинг Лангмюър, който, работейки от 1909 г. в General Electric, въвежда в производството пълнежа на крушки с инертни, по-точно тежки благородни газове (по-специално аргон), които значително увеличават времето им на работа и увеличават светлинната мощност.

ефективност и издръжливост

Почти цялата енергия, подадена към лампата, се превръща в радиация. Загубите от топлопроводимост и конвекция са малки. За човешкото око обаче е наличен само малък диапазон от дължини на вълната на това излъчване. Основната част от излъчването се намира в невидимия инфрачервен диапазон и се възприема като топлина.

Ефективността на лампите с нажежаема жичка достига максималната си стойност от 15% при температура от около 3400 K. При практически постижими температури от 2700 K (типична 60 W лампа) ефективността е 5%.

С повишаване на температурата ефективността на лампата с нажежаема жичка се увеличава, но нейната издръжливост е значително намалена. При температура на нажежаемата жичка от 2700 K животът на лампата е приблизително 1000 часа, при 3400 K само няколко часа, с 20% увеличение на напрежението, яркостта се удвоява. В същото време животът се намалява с 95%.

Намаляването на захранващото напрежение, въпреки че намалява ефективността, но увеличава издръжливостта.Така че намаляването на напрежението наполовина (когато е свързано последователно) намалява ефективността с около 4-5 пъти, но увеличава живота с почти хиляда пъти. Този ефект често се използва, когато е необходимо да се осигури надеждно аварийно осветление без специални изисквания за яркост, например в стълбищни клетки. Често за това, когато се захранва от променлив ток, лампата е свързана последователно с диода, поради което токът тече в лампата само през половината от периода.

Тъй като цената на лампа с нажежаема жичка, консумирана по време на експлоатационния живот на електричеството, е десет пъти по-висока от цената на самата лампа, има оптимално напрежение, при което цената на светлинния поток е минимална. Оптималното напрежение е малко по-високо от номиналното напрежение, така че начините за увеличаване на издръжливостта чрез понижаване на захранващото напрежение са абсолютно нерентабилни от икономическа гледна точка.

Ограниченият живот на лампата с нажежаема жичка се дължи в по-малка степен на изпаряването на материала на нажежаемата жичка по време на работа и в по-голяма степен на нехомогенностите, които възникват в нажежаемата жичка. Неравномерното изпаряване на материала на нишките води до появата на тънки зони с повишено електрическо съпротивление, което води до още по-голямо нагряване и изпаряване на материала на такива места. Когато едно от тези стеснения стане толкова тънко, че материалът на нажежаемата жичка в този момент се стопи или напълно се изпари, токът се прекъсва и лампата се поврежда.

Най-голямото износване на нажежаемата жичка настъпва при внезапно захранване на лампата, следователно е възможно значително да се увеличи нейният експлоатационен живот чрез използване на различни видове устройства за мек старт.

Волфрамовата нишка има студено съпротивление, което е само 2 пъти по-високо от това на алуминия. Когато лампата изгори, често се случва медните проводници, които свързват базовите контакти със спираловидни държачи, да изгорят. Така че конвенционалната 60-ватова лампа консумира над 700 вата в момента на включване, а 100-ватовата лампа консумира повече от киловат. Тъй като спиралата се загрява, нейното съпротивление се увеличава и мощността пада до номиналната стойност.

За изглаждане на пиковата мощност могат да се използват термистори със силно падащо съпротивление при загряване, реактивен баласт под формата на капацитет или индуктивност, димери (автоматични или ръчни). Напрежението на лампата се увеличава при загряване на спиралата и може да се използва за шунтиране на баласта с автоматика. Без да изключите баласта, лампата може да загуби от 5 до 20% от мощността, което също може да бъде от полза за увеличаване на ресурса.

Лампите с нажежаема жичка с ниско напрежение при същата мощност имат по-дълъг живот и светлинна мощност поради по-голямото напречно сечение на тялото на нажежаема жичка. Ето защо при многолампови тела (полилеи) е препоръчително да се използва последователно свързване на лампи за по-ниско напрежение вместо паралелно свързване на лампи за мрежово напрежение. Например, вместо шест 220V 60W лампи, свързани паралелно, използвайте шест 36V 60W лампи, свързани последователно, тоест заменете шест тънки спирали с една дебела.

Разновидности на лампи

Лампите с нажежаема жичка са разделени на (подредени в ред на увеличаване на ефективността):

• вакуум (най-простият);
• аргон (азот-аргон);
• криптон (приблизително + 10% яркост от аргон);
• ксенон (2 пъти по-ярък от аргон);
• халоген (пълнител I или Br, 2,5 пъти по-ярък от аргона, дълъг експлоатационен живот, не обичат недоваряване, тъй като халогенният цикъл не работи);
• халоген с две колби (по-ефективен халогенен цикъл поради по-добро нагряване на вътрешната колба);
• ксенон-халоген (пълнител Xe + I или Br, най-ефективният пълнител, до 3 пъти по-ярък от аргона);
• ксенон-халоген с IR рефлектор (тъй като по-голямата част от излъчването на лампата е в IR диапазона, отразяването на IR лъчението в лампата значително повишава ефективността; те са направени за ловни лампи);
• нажежаема жичка с покритие, което преобразува инфрачервеното лъчение във видимия обхват. Разработват се лампи с високотемпературен люминофор, които при нагряване излъчват видим спектър.

Определение
- източник на светлина, който преобразува енергията на електрическия ток, преминаващ през спиралата на лампата, в топлина и светлина. Според физическата природа се разграничават два вида излъчване: топлинно и луминисцентно.
Топлинното излъчване е излъчваната светлина
при нагряване на тялото. Сиянието на електрическите лампи с нажежаема жичка се основава на използването на топлинно излъчване.

Предимства и недостатъци

Предимства на лампите с нажежаема жичка:
при включване светват почти мигновено;
са с малък размер;
цената им е ниска.

Основните недостатъци на лампите с нажежаема жичка:
лампите имат ослепителна яркост, което се отразява негативно на човешкото зрение, поради което изискват използването на подходящи фитинги, които ограничават отблясъците;
имат кратък експлоатационен живот (около 1000 часа);
Животът на лампите значително намалява с увеличаване на захранващото напрежение.

Светлинна ефективностлампи с нажежаема жичка, дефинирана като съотношението на мощността на лъчите от видимия спектър към мощността, консумирана от електрическата мрежа, е много малка и не надвишава 4%.

По този начин основният недостатък на лампите с нажежаема жичка е ниската светлинна мощност. В крайна сметка само малка част от електрическата енергия, която консумират, се превръща в енергията на видимото излъчване, останалата енергия се превръща в топлина, излъчвана от лампата.

Принцип на действие.

Принципът на работа на лампите с нажежаема жичка се основава на преобразуването на електрическата енергия, преминаваща през нишката, в светлина. Температурата на нагрятата нажежаема жичка достига 2600 ... 3000 "C. Но нишката на лампата не се топи, тъй като точката на топене на волфрама (3200 ... 3400 ° C) надвишава температурата на нажежаема жичка на нажежаемата жичка. Спектърът на нажежаема жичка лампи се различава от спектъра на дневната светлина с преобладаването на жълти и червени спектърни лъчи.
Колбите на лампите с нажежаема жичка се вакуумират или пълнят с инертен газ, в който волфрамовата нишка не се окислява: азот; аргон; криптон; смес от азот, аргон, ксенон.

Устройството и работата на лампите с нажежаема жичка

Лампа с нажежаема жичка (фиг.) свети, защото нишка от огнеупорна волфрамова тел се нагрява от тока, преминаващ през нея. За да се предотврати бързото изгаряне на спиралата, от стъкления цилиндър се изпомпва въздух или цилиндърът се пълни с инертен газ. Спиралата е фиксирана върху електродите. Единият от тях е запоен към металната втулка на основата, а другият към металната контактна плоча. Те са разделени чрез изолация. Единият от проводниците е свързан към основната втулка, а другият към контактната плоча, както е показано на фиг. Тогава токът, преодолявайки електрическото съпротивление на НИШКИТЕ, го нагрява.

Обозначения на лампи с нажежаема жичка

При обозначението на лампите с нажежаема жичка буквите означават: B - вакуум; G - напълнен с газ; B - биспирална; BK - биспирален криптон (има повишена светлинна мощност и по-малки размери в сравнение с лампи C, B и G, но струва повече); DB - дифузен (с матов отразяващ слой вътре в крушката); МО - локално осветление.

Буквите са последвани от две групи цифри. Те показват обхвата на напрежението и мощността на лампата.

Пример. "V 220 ... 230-25" означава напрежение 220 ... 230 V, мощност 2-5 W. Обозначението може да съдържа и датата на производство на лампата, например IX 2005 г.

Произвеждат се лампи с мощност до 150 W: в безцветни прозрачни цилиндри (светлинният поток на лампите не намалява); в цилиндри, матирани отвътре (светлинният поток на лампите е намален с 3%); в опалови колби; цилиндри с млечен цвят (светлинният поток на лампите е намален с 20%).
Лампите с мощност до 200 W се произвеждат както с резбови, така и с щифтови нормални цокъли. Лампите над 200 W се предлагат само с винтови основи. Предлагат се лампи с мощност над 300 W с основа с диаметър 40 мм.

Примери за стандартни лампи с нажежаема жичка

Примери за работата на лампите с нажежаема жичка са показани на фиг. 2. На фиг. 2.a,b - лампи със същата мощност, но на фиг. 2.а - газ, пълен с аргон, а на фиг. 2.b - с криптонов пълнител (криптон). Размерите на криптоновата лампа са по-малки. Лампата на фиг. 2.v прилича на свещ. Такива лампи често се използват в полилеи и стенни лампи. На фиг. 2.d,e,f са показани съответно биспирални, биспирални криптонови и огледални лампи.

Появата на лампи с нажежаема жичка доведе до значително подобряване на условията на човешкия живот. Лампите с нажежаема жичка позволиха да се изоставят свещите и керосиновите лампи, което значително опрости живота на хората.

Принципът на работа на лампата с нажежаема жичка се основава на топлинно излъчване. Същността на топлинното излъчване е, че когато твърдо тяло се нагрее, то започва да излъчва енергия от всички дължини на вълната (непрекъснат спектър). При ниски температури тялото излъчва изключително невидими инфрачервени лъчи, чиято дължина на вълната е по-дълга от тази на светлинните лъчи. С повишаване на телесната температура излъчваната от тялото лъчиста енергия се увеличава и съставът на излъчвания спектър също се променя. В същото време бързо се увеличава видимата радиация, чиито светлинни лъчи имат по-къси дължини на вълната. Тялото започва да свети първо черешово червено, след това червено, оранжево и едва след това бяло. Получаването на ефекта на светене в лампите с нажежаема жичка се постига чрез използването на огнеупорен метал - волфрам, който се нагрява с електрически ток до температура 2000 - 3000 0 K. Източниците на светлина, базирани на топлинно излъчване, имат много нисък коефициент на производителност (COP) .

В съвременните лампи с нажежаема жичка с ниска мощност само 7% от консумираната енергия се преобразува във видима светлина, а в лампите с висока мощност - 10%. Останалата консумирана електрическа енергия се изразходва и излъчването е невидимо за човешкото око. Въпреки това, лампите с нажежаема жичка, поради тяхната простота, удобство и ниска цена, все още се използват в осветителните инсталации.

Устройството на модерна лампа с нажежаема жичка е показано по-долу:

Лампите с нажежаема жичка с волфрамова нишка се произвеждат в два вида:

• Вакуум (кухи) - в тях въздухът се изпомпва от колбите;
• Напълнен с газ - след изпомпване на въздуха, колбата се пълни с инертен газ (смес от азот и аргон или редки газове - криптон и ксенон).

Кухи лампи, като правило, се правят само за малки мощности (до 60 W). Това се обяснява с факта, че когато газът е в лампа с малък диаметър на колбата и с относително голяма дължина на нажежаемата жичка, ще започнат да се появяват ненужни топлинни загуби чрез конвекция. Лампите с нажежаема жичка с висока мощност се правят с газ. Наличието на газ в колбата създава най-добрите условия за повишаване на температурата на нажежаемата жичка и увеличаване на светлинния поток. Газът около горещата нишка забавя нейното пулверизиране, което удължава живота на продукта.

Въпреки това, повишаването на температурата на нишката има ограничение поради температурата на топене на материала (за волфрам 3400 0 C). Когато колбата се напълни със смес от криптон-оксен, се постигат максимална температура на нажежаемата жичка и светлинна мощност, но поради трудностите при получаване на редки газове, такива лампи са изключително редки.

Нишките на лампите са под формата на спирала, което минимизира загубите през газообразната среда.

За лампите с нажежаема жичка са от значение следните характеристики: електрическа мощност, светлинен поток, средно време на горене, номинално напрежение, светлинна ефективност.

Номиналното напрежение на електрическата крушка е напрежението, при което тя може да работи нормално. По правило тези напрежения са посочени на колбата или основата. В осветителните инсталации широко се използват напрежения от 127 V и 220 V, а за ремонтно и локално осветление - 12 V и 36 V.

Светлинният поток на лампата с нажежаема жичка зависи пряко от температурата на нажежаемата жичка и консумацията на енергия. Светлинната ефективност характеризира ефективността на лампите. Под светлинна ефективност се разбира съотношението на излъчения светлинен поток към консумираната мощност:

Формулата показва, че колкото по-голям е светлинният поток на единица консумирана мощност, толкова по-висока е ефективността. С увеличаване на мощността светлинната ефективност ще се увеличи и ще бъде толкова по-висока, колкото по-ниско е напрежението, за което е проектирана лампата. Лампите с висока мощност и лампите с ниско напрежение имат по-голям диаметър на нишката и следователно позволяват по-висока температура.

Средният експлоатационен живот на нормалните лампи е приблизително 1000 часа горене, при условие че номиналното напрежение се поддържа на постоянна стойност. В същото време, в края на експлоатационния живот, светлинният поток не трябва да бъде по-нисък от 90% от номиналната стойност. Промяната в приложеното напрежение към клемите значително влияе върху експлоатационния живот.

Таблицата по-долу показва промените в светлинния поток, експлоатационния живот и светлинната мощност на лампа с нажежаема жичка в зависимост от входното напрежение:

Таблицата показва, че когато напрежението в мрежата намалява, светлинната ефективност и светлинният поток намаляват значително, а експлоатационният живот се увеличава. И с увеличаване на напрежението - напротив, светлинната мощност се увеличава, експлоатационният живот намалява.

Намаляването на захранващото напрежение в сравнение с номиналното води до промяна в спектъра на излъчване. В този случай осветените обекти изглеждат боядисани в други цветове. Например, жълтите обекти изглеждат бели, тъмносините обекти изглеждат черни. Това явление е по-изразено при използване на лампи с нажежаема жичка с ниска мощност. Следователно, за нормална работа е важно да има захранващо напрежение, близко до номиналното напрежение на устройството.

В допълнение към конвенционалните лампи с нажежаема жичка се използват и огледални лампи, които се различават по специфичната структура на крушката. Върху вътрешната повърхност на колбата, близо до основата, се нанася огледален слой от алуминий, а долната част е матирана. Отворът на огледалото е добър рефлектор, поради което повече от 50% от излъчвания светлинен поток е насочен надолу под формата на концентриран светлинен лъч. В зависимост от формата на отразяващата крушка може да се получи дълбоко или широко разпределение на светлината. По този начин огледалните лампи са едновременно лампа и източник на светлина:

Не се препоръчва използването на огледални лампи без специални осветителни тела за цехове за производство на осветление (поради възможни повреди).

Има и разнообразие от лампи с нажежаема жичка с йоден цикъл. Колбите на такива устройства съдържат йодни пари. Молекулите на йод, нагрети до определена температура, се комбинират с изпаряващи се волфрамови частици и образуват газообразно вещество. Последният, при контакт с гореща нишка, се разлага на волфрам и йод, първият отново се включва в цикъла на работа и волфрамът отново се утаява върху нажежаемата жичка, което помага да се увеличи живота на лампата с нажежаема жичка. В същото време такива устройства се характеризират с повишена светлинна мощност.

Предимства и недостатъци на лампите с нажежаема жичка

Електрическата лампа с нажежаема жичка, която все още се използва активно за изкуствено осветление, има своите предимства и недостатъци.

Предимствата включват:

• Еднакво нормална работа при работа както на AC, така и на постоянен ток;
• Почти мигновено запалване при подаване на захранване, независимо от температурата на околната среда;
• Малки габаритни размери и, ако е необходимо, възможност за производство на всякаква форма;
• Ниска цена с оглед на простотата на проектиране и производство;
• Лесен за работа;

Има и недостатъци:

• Значителна чувствителност към колебания в захранващото напрежение;
• Сравнително кратък експлоатационен живот (приблизително 1000 часа);
• Ниска ефективност (1,5% - 3%);
• Слаба светлинна мощност;
• Трудност при определяне на цветовете при осветление;