Temperatura de culoare a lămpilor incandescente. Design, parametri tehnici și tipuri de lămpi cu incandescență

În ciuda unei întregi liste de deficiențe identificate în comparație cu alte surse de lumină artificială, lămpile cu incandescență rămân la cerere atât în ​​sfera casnică, cât și în sectoarele industriale.

Dispozitivele ieftine și ușor de utilizat nu vor să renunțe la pozițiile lor, deși pe piață au apărut un număr foarte mare de înlocuitori mai economici și „de lungă durată” - de exemplu, lămpile LED.

Până de curând, lămpile cu incandescență (LN) erau folosite peste tot, așa că mulți sunt familiarizați cu caracteristicile lor de design. Mai mult, uneori a fost necesar să „facem cunoștință” din cauza defecțiunii sursei de lumină: filamentul de wolfram s-a ars, sticla a explodat sau becul a zburat din bază.

Unii producători au folosit materiale mai fiabile și mai dovedite și au tratat producția de becuri cu incandescență atât de responsabil încât produsele lor funcționează de câteva decenii. Dar aceasta este mai mult o excepție decât o regulă - astăzi nu există garanții pentru o durată lungă de viață.

Reprezentare schematică a unei lămpi care arată principalele detalii. Designul sursei de lumină artificială nu s-a schimbat mult de la invenție, doar materialele și compoziția gazului care umple balonul au fost îmbunătățite.

Principalul element activ este așa-numitul corp de filament, fixat pe suporturi și atașat la electrozi. În momentul conectării energiei electrice, o tensiune trece prin ea, provocând atât încălzire, cât și strălucire. Pentru ca radiația să devină vizibilă, temperatura de încălzire trebuie să atingă 570°C.

Tungstenul este recunoscut ca fiind cel mai rezistent metal la temperaturi ridicate. Începe să se topească când este încălzit la 3422°C. Pentru a maximiza zona de radiație, dar pentru a reduce volumul corpului filamentului din interiorul becului de sticlă, acesta este răsucit într-o spirală.

Lumina obișnuită confortabilă a unei nuanțe galbene, care creează confort în casă și, conform evaluării vizuale, este „caldă”, apare atunci când firul este încălzit la 2830-2850 ° C

Pentru a proteja wolfram de procesul de oxidare caracteristic metalelor, aerul este pompat din balon și înlocuit cu vid sau gaz (cripton, argon etc.). Tehnologia de umplere cu vid este depășită; pentru lămpile de uz casnic, se folosește cel mai adesea un amestec de azot și argon sau kripton.

În urma testării, a fost dezvăluită durata minimă de ardere a lămpii - 1 mie de ore. Dar, având în vedere motivele aleatorii care dezactivează dispozitivele din timp, se presupune că standardele se aplică doar la 50% dintre produsele din fiecare lot. Timpul de funcționare din a doua jumătate poate fi mai lung sau mai scurt - în funcție de condițiile de utilizare.

Tipuri și aplicare a LN

Caracteristicile calitative și marcarea becurilor de tungsten sunt reglementate de GOST R 52712-2007. În funcție de tipul de umplere a balonului, dispozitivele LN sunt împărțite în soiuri cu vid și cu gaz.

Primele servesc mai puțin datorită evaporării inevitabile a filamentului de wolfram. În plus, pe plicul de sticlă a sursei de vid se depun vapori de wolfram, ceea ce reduce semnificativ transparența și capacitatea sticlei de a transmite lumină. Sunt produse cu o monospirală, în denumirea nomenclatorului li se atribuie litera B.

În dispozitivele umplute cu gaz, dezavantajele becurilor cu vid sunt minimizate. Gazul reduce procesul de evaporare și previne depunerea wolframului pe pereții balonului. Tipurile monospirale umplute cu gaz sunt desemnate prin litera G, iar becurile cu spirală dublă, adică. bispiral, marcat cu litera B. Dacă soiul bispiral are nomenclatura BK, înseamnă că la umplutura sa s-a folosit criptonul.

În becurile cu halogen GLN se adaugă brom sau iod în umplutura becului de sticlă, datorită căruia atomii de wolfram care se evaporă, după evaporare, revin înapoi în filament. Halogenii sunt produși în două formate: sub formă de tuburi de cuarț cu spirală lungă sau într-o versiune capsulă cu un element de lucru compact.

În standardele de stat, împărțirea în grupuri are loc în funcție de domeniul de aplicare, dar sunt afectate și alte caracteristici. Să presupunem că, la același nivel, sunt luate în considerare „miniatura electrică LN” (LN mn) și „oglindă cu infraroșu LN” (ZK - dispozitive cu distribuție concentrată a luminii, ZD - cu mediu) - după cum puteți vedea, au fost alese diferite criterii pentru desemnează categoriile.

Există grupuri care pot fi atribuite celor mai populare:

• scop general;
• pentru vehicule;
• proiectoare;
• miniaturale etc.

Luați în considerare domeniul de aplicare și caracteristicile diferitelor categorii, care în unele cazuri se pot suprapune.

Galerie de imagini

O descriere a cerințelor tehnice pentru fiecare dintre categoriile enumerate poate fi găsită în secțiunile relevante din GOST. Datorită caracteristicilor de proiectare și domeniului de aplicare, marcarea dispozitivelor din diferite grupuri diferă.

Caracteristici de marcare a aplicației

Lampa este mai ușor de ridicat dacă navighezi în legendă. Acestea reflectă caracteristici tehnice importante, posibilă zonă de utilizare, caracteristici de proiectare și tehnici de fabricație.

Marcajul producătorilor străini seamănă cu cel intern, dar are propriile sale caracteristici. De obicei, se poartă prin ștanțare pe bază și servește ca una dintre modalitățile de a distinge produsul original de un fals.

Inițial, literele sunt indicate într-o cantitate de la 1 la 4, care reflectă caracteristicile de design caracteristice. Pentru o decodare mai ușoară, prima literă a criteriului fundamental este luată ca bază, de exemplu, G este o lampă monospirală umplută cu gaz, V este o lampă monospirală cu vid, K este o lampă cu cripton etc.

Apoi urmează destinația:

• Zh - cale ferată;
• A - auto;
• SM - aeronava;
• PZH - pentru reflectoare etc.

În spatele literelor sunt cifre care indică caracteristicile tehnice - tensiune (V) și putere (W). Marcarea lămpilor de tip special este diferită: puterea nu este indicată, dar puteți determina curentul, fluxul luminos sau intensitatea luminoasă. Dacă dispozitivul are două spirale, atunci puterea pentru fiecare dintre ele este indicată separat. Ultima cifră poate indica numărul de dezvoltare dacă designul a fost modificat.

Principalele caracteristici tehnice

Cel mai important parametru al surselor de lumină cu corp incandescent este puterea, determinată în wați. Scopul lămpilor este variat, astfel încât gama este mare - de la 0,1 W de indicator „licurici” la 23 de mii de W de proiectoare pentru faruri. General Electric și Osram produc corpuri de iluminat de mare putere pentru producții teatrale și cinematografice.

Produsele proiectoare diferă nu numai prin valoarea puterii (până la 24000W), ci și prin fluxul luminos. Un spot cu LED este capabil să furnizeze 400.000 de lumeni, în timp ce o lampă cu incandescență specială are 800.000 de lumeni

În viața de zi cu zi se folosesc dispozitive de putere redusă, în principal de la 15 W la 150 W, iar în sectorul industrial se folosesc lămpi cu o putere de până la 1500 W.

Calitatea fluxului luminos și gradul de dispersie sunt reglementate de materialul becului. Transmisia maximă a luminii este tipică pentru lămpile cu sticlă transparentă, în timp ce celelalte două tipuri absorb o parte din lumină. De exemplu, becul din sticlă mată fură 3% din fluxul luminos, iar albul - 20%.

Adesea, puterea lămpilor cu incandescență de uz casnic este limitată de materialul corpurilor de iluminat (abajururi, abajururi). Producătorii de candelabre și aplice indică de obicei parametrii recomandați - de obicei 40 de wați, mai rar 60 de wați.

Lămpile electrice convenționale încălzesc puternic obiectele din jur, spre deosebire de, de exemplu, LED-urile sau cele cu halogen de putere redusă, deci nu pot fi utilizate pentru instalarea în tavanele întinse

În 2011, lămpile cu incandescență au fost recunoscute oficial ca fiind puțin economice și periculoase pentru incendiu, așa că a fost adoptată o lege pentru a opri producția de surse de lumină de 100 W. Următorul pe linie este o lege care interzice dispozitivele mai puternice de 50 de wați. Cu toate acestea, utilizatorul nu pierde nimic, deoarece există un număr mare de LED-uri și alte analogi mai eficiente și mai economice pe piața modernă.

Un tabel care arată eficiența diferitelor tipuri de lămpi de uz casnic. Conform caracteristicilor tehnice specificate, este clar cum lămpile cu incandescență pierd în fața opțiunilor alternative în toate pozițiile

Astăzi, mulți abandonează tipul învechit de lămpi din cauza consumului mare de energie și a duratei de viață scurte. Există însă categorii de persoane care preferă să cumpere surse ieftine și ineficiente – datorită acestora continuă producția de becuri cu incandescență.

Al doilea indicator important care trebuie luat în considerare la cumpărare este tipul de bază al lămpii cu incandescență, determinat de dimensiune. Lămpile LED importate și autohtone au multe varietăți de baze, în timp ce lămpile simple sunt limitate la trei.

Dacă trebuie să înlocuiți un bec într-un candelabru sau o lampă de masă, asigurați-vă că acordați atenție diametrului bazei - E14 sau E27. Dispozitivele cu o bază E40 nu sunt folosite în viața de zi cu zi

Acum producătorii sunt obligați să ambaleze fiecare produs într-o cutie separată, astfel încât specificațiile tehnice să poată fi găsite pe el. De obicei, acestea indică puterea, clasa de eficiență energetică (scăzută - E), tipul de bază, transparența becului, durata de viață în ore.

Avantajele și dezavantajele lămpilor cu incandescență

Consumatorul continuă să cumpere becuri neeconomice datorită unei serii de avantaje, deși unele dintre ele sunt foarte condiționate. Potrivit recenziilor, acestea sunt alese din cauza următoarelor calități:

• cost scăzut;
• lipsa echipamentului de balast;
• aprindere instantanee după pornire;
• lumina familiară „acasă”;
• absența substanțelor nocive;
• nicio reacție la temperatură scăzută și impulsuri electromagnetice.

Cu toate acestea, puțini oameni evaluează calitatea fluxului luminos sau a pulsației; cu toate acestea, pentru majoritatea, primul factor este decisiv.

Dar dezavantajele sunt mult mai semnificative, deoarece printre ele se numără eficiența luminoasă relativ scăzută, durata de viață limitată, o gamă mică de temperaturi de culoare (doar lumina galbenă), dependența de căderile de tensiune în rețea, pericolul de incendiu.

Dacă porniți o lampă cu incandescență de 40 W, după o jumătate de oră se încălzește până la + 145-148 ° C și începe să încălziți obiectele din jur, care este plină de aprindere accidentală

Acum există o oportunitate de a compara în practică funcționarea lămpilor cu incandescență, descărcare în gaz și omologii LED. Toți cei care au observat diferența de consum de energie au trecut cu mult timp în urmă la dispozitive de economisire a energiei.

Cum să alegi becul potrivit

Când cumpărați becuri, acestea sunt ghidate în primul rând de dimensiunea bazei și de putere. Acești doi parametri sunt ușor de determinat de la o sursă de lumină veche, arsă.

Dacă alegeți un dispozitiv de putere mai mică, atunci fluxul luminos va fi mai slab, dacă alegeți unul mai mare, atunci riscați integritatea nuanțelor - acestea se pot deforma din cauza temperaturii ridicate de încălzire.

În special pentru iubitorii de becuri tradiționale, sunt produse dispozitive cu filament pe bază de LED-uri, similare ca formă, dar care diferă favorabil prin caracteristicile lor.

Pe lângă caracteristicile tehnice, merită să acordați atenție calității manoperei lămpii. Ar trebui să se acorde preferință produselor cu un contact de bază larg, un conductor lipit și un filament stabil fixat.

Concluzii și video util pe această temă

Informații și mai informative și interesante despre producția, utilizarea și dezavantajele lămpilor cu incandescență - în videoclipuri filmate de experți și amatori.

Fapte incandescente interesante:

Cum este producția de LN:

Revizuire comparativă a lămpilor de diferite tipuri:

Popular despre alegerea lămpilor pentru casă:

Consumatorul însuși are dreptul de a alege un bec pentru utilizare în viața de zi cu zi. Cu toate acestea, nu urmăriți ieftin și beneficiile înșelătoare. Având în vedere că folosim iluminatul tot timpul, iar în casă sunt de obicei mai mult de o duzină de becuri, obiceiurile ar trebui reconsiderate. Mulți utilizatori au trecut de mult timp la lămpi LED mai fiabile, economice și sigure.

Cum funcționează o lampă cu incandescență?

Becul retro este un lucru frumos, fără îndoială. Dar cum este aranjat totul? Cum este diferit un bec Edison de unul normal? Sincer să fiu, aproape nimic. Acum să punem totul pe rafturi.

Mai întâi o definiție.Lampa incandescentă- Sursă de lumină , în care lumina emite o spirală, este și un filament incandescent, este și un corp incandescent încălzit de un curent electric la o temperatură ridicată. Cea mai des folosită spirală este din metal refractar, de exemplu tungsten sau fir de carbon. Pentru a preveni oxidarea corpului de încălzire la contactul cu aerul, acesta este plasat în vid, pompând aer dintr-un balon de sticlă.

Principiul de funcționare

În orice lampă cu incandescență, fie obișnuită sau retro, se folosește efectul de încălzire a conductorului pe măsură ce acesta curge prin el. curent electric. Temperatura filamentului crește după ce circuitul electric este închis. Pentru a obține radiații vizibile, este necesar ca temperatura corpului radiant să depășească 570 de grade (temperatura de la începutul strălucirii roșii vizibile pentru ochiul uman în întuneric). Pentru vederea umană, compoziția spectrală optimă, cea mai convenabilă din punct de vedere fiziologic, a luminii vizibile corespunde radiației cu o temperatură de suprafață a fotosferei Soarelui de 5770. K. Cu toate acestea, nu se cunosc substanțe solide care să reziste la temperatura fotosferei solare fără distrugere, prin urmare, temperaturile de funcționare ale filamentelor lămpii incandescente se află în intervalul 2000-2800 C. Wolframul refractar și relativ ieftin este utilizat în corpurile incandescente ale lămpi moderne cu incandescență ( temperatură de topire 3410 °C), reniu și (foarte rar) osmiu. Prin urmare, spectrul lămpilor cu incandescență este mutat în partea roșie a spectrului. Doar o mică parte din radiația electromagnetică se află în regiunea luminii vizibile, ponderea principală revine radiația infraroșie și este percepută ca căldură. Cu cât temperatura corpului incandescent este mai mică, cu atât proporția este mai mică energia furnizată firului încălzit este transformată în utilă radiatii vizibile, iar radiația pare și mai „roșie”. În consecință, becurile retro diferă de cele convenționale prin faptul că încălzesc filamentul mai slab. Din acest motiv, filamentul se evaporă mai lent și funcționează mai mult.

Becurile retro, de altfel, sunt și ele utile. La temperaturi tipice incandescente de 2200-2900 K, este emisă o lumină gălbuie, diferită de lumina zilei. Seara cald< 3500 K) свет более комфортен для человека и меньше подавляет естественную выработку melatonina, importantă pentru reglare cicluri diurne organism (încălcarea sintezei sale afectează negativ sănătatea).

În aerul atmosferic la temperaturi ridicate, wolframul se oxidează rapid, formând un strat alb caracteristic pe suprafața interioară a lămpii atunci când își pierde etanșeitatea. Din acest motiv, corpul filamentului de wolfram este plasat într-un balon etanș, din care, în timpul fabricării lămpii, este pompat aer. Există, de asemenea, chiar mai des, lămpi umplute cu gaz: în ele, becul este umplut cu un gaz inert - de obicei argon. Presiunea crescută în becul lămpilor cu gaz reduce rata de evaporare a filamentului de wolfram. Acest lucru nu numai că crește durata de viață a lămpii, dar permite și creșterea temperaturii corpului filamentului. Astfel, luminos eficienţă crește, iar spectrul de emisie se apropie de alb. Suprafața interioară a becului unei lămpi cu gaz se întunecă mai lent atunci când materialul cu filament este pulverizat în timpul funcționării, ca și în cazul unei lămpi cu vid. Becurile retro sunt de obicei realizate cu becuri de vid, dar unii producători le fac pline cu gaz.

Proiecta

Designul unei lămpi cu incandescență. În diagramă: 1 - balon; 2 - cavitatea balonului; 3 - fir (corp filament); 4, 5 - electrozi; 6 - cârlige-suportoare ale firului; 7 - picior lampi; 8 - siguranța; 9 - caz de bază; 10 - izolator de bază (sticlă); 11 - contactul fundului bazei.

Design-urile lămpilor cu incandescență sunt foarte diverse, dar diferențele dintre consumatori sunt în principal puterea, forma și dimensiunea becului și tipul de bază.

În proiectarea lămpilor de uz general, este prevăzută o siguranță - o legătură din aliaj de ferronickel sudată în golul unuia dintre cablurile de curent și situată în afara becului lămpii - de obicei în picior. Scopul siguranței este de a preveni ruperea becului atunci când filamentul se rupe în timpul funcționării.

Filament

Formele corpurilor cu filament sunt foarte diverse și depind de scopul funcțional al lămpilor. Corpul cu filament al primelor lămpi a fost realizat din cărbune. În lămpile moderne, acestea sunt folosite aproape exclusiv spirale din tungsten. Pentru a reduce dimensiunea corpului filamentului, i se dă de obicei forma unei spirale. În cazul becurilor retro, unde efectul artistic este important, spirala este atașată așa cum este necesar pentru efect artistic, de exemplu, spirala din becurile istorice Edison este imitată. În cazul becurilor convenționale, spirala este adesea în formă de hexagon pentru a asigura o strălucire uniformă.

soclu

Forma plintei cu firul unei lămpi convenționale cu incandescență a fost propus Joseph Wilson Swan sau, conform altor surse, Lewis Howard Latimer - la firma Edison. Dimensiunile plintelor sunt standardizate. În lămpile de uz casnic, cele mai comune Baze Edison E14, E27 și E40 (numărul indică diametrul exterior în mm).

SUA și Canada folosesc plinte diferite (acest lucru se datorează parțial alte tensiuni în rețele- 110 V, astfel încât alte dimensiuni de socluri previn înșurubarea accidentală a lămpilor europene proiectate pentru o tensiune diferită: E12 (candelabre), E17 (intermediar), E26 (standard sau mediu), E39 (mogul).

Fapte interesante

"Lampa Centenar"

• În Statele Unite, unul dintre departamentele de pompieri din Livermore, California, are o lampă manuală de 60 de wați, cunoscută sub numele de Lampa Centennial. Arde constant de mai bine de 114 ani, din 1901. O resursă neobișnuit de mare pentru lampă a fost asigurată în principal de funcționarea la putere redusă (4 wați), la o distanță scurtă adâncă, cu o eficiență foarte scăzută. Bec inclus inCartea Recordurilor Guinness în 1972. Fotografiile acestui bec special sunt adesea publicate ca „bec retro”...
• În URSS, după implementarea planului leninist GOELRO, lampa cu incandescență a primit porecla „becul lui Ilici”. În zilele noastre, aceasta se numește cel mai adesea o lampă incandescentă simplă atârnată de tavan pe un cablu electric fără tavan.
• Un bec obișnuit necesită cel puțin 7 metale pentru a crea.

Lampa cu incandescenta este primul dispozitiv de iluminat electric care joaca un rol important in viata omului. Le permite oamenilor să își desfășoare afacerile, indiferent de ora din zi.

În comparație cu alte surse de lumină, un astfel de dispozitiv se caracterizează printr-un design simplu. Fluxul luminos este emis de un filament de wolfram situat în interiorul unui bec de sticlă, a cărui cavitate este umplută cu un vid profund. În viitor, pentru a crește durabilitatea, în loc de vid, în balon au început să fie pompate gaze speciale - așa au apărut lămpile cu halogen. Tungstenul este un material rezistent la căldură cu un punct de topire ridicat. Acest lucru este foarte important, deoarece pentru ca o persoană să vadă strălucirea, firul trebuie să fie foarte fierbinte din cauza curentului care trece prin el.

Istoria creației

Interesant este că primele lămpi nu foloseau wolfram, ci o serie de alte materiale, inclusiv hârtie, grafit și bambus. Prin urmare, în ciuda faptului că toți laurii pentru invenția și îmbunătățirea lămpii cu incandescență aparțin lui Edison și Lodygin, este greșit să le atribuim toate meritele numai lor.

Nu vom scrie despre eșecurile oamenilor de știință individuali, dar vom oferi principalele direcții în care bărbații din acea vreme au făcut eforturi:

1. Găsirea celui mai bun material de filament. A fost necesar să se găsească un material care să fie atât rezistent la foc, cât și caracterizat prin rezistență ridicată. Primul fir a fost creat din fibre de bambus, care au fost acoperite cu un strat subțire de grafit. Bambusul a acționat ca un izolator, grafitul - un mediu conductor. Deoarece stratul era mic, rezistența a crescut semnificativ (după cum este necesar). Totul ar fi bine, dar baza lemnoasă a cărbunelui a dus la aprindere rapidă.
2. În continuare, cercetătorii s-au gândit cum să creeze condiții pentru cel mai strict vid, deoarece oxigenul este un element important pentru procesul de ardere.
3. După aceea, a fost necesar să se creeze componente detașabile și de contact ale circuitului electric. Sarcina a fost complicată din cauza utilizării unui strat de grafit, care se caracterizează prin rezistență ridicată, astfel încât oamenii de știință au fost nevoiți să folosească metale prețioase - platină și argint. Acest lucru a crescut conductivitatea curentului, dar costul produsului a fost prea mare.
4. Este de remarcat faptul că firul bazei Edison este folosit și astăzi - marcajul E27. Primele modalități de a crea un contact au inclus lipirea, dar în această situație ar fi dificil să vorbim astăzi despre becuri cu schimbare rapidă. Și cu o încălzire puternică, astfel de compuși s-ar dezintegra rapid.

În zilele noastre, popularitatea unor astfel de lămpi scade exponențial. În 2003, amplitudinea tensiunii de alimentare a fost crescută cu 5% în Rusia, până astăzi acest parametru este deja de 10%. Acest lucru a dus la o reducere a duratei de viață a lămpii incandescente de 4 ori. Pe de altă parte, dacă readuceți tensiunea la o valoare echivalentă în jos, atunci ieșirea fluxului luminos va fi redusă semnificativ - până la 40%.

Amintiți-vă de cursul de formare - înapoi la școală, un profesor de fizică a pus la punct experimente, demonstrând cum strălucirea unei lămpi crește odată cu creșterea curentului furnizat unui filament de tungsten. Cu cât puterea curentului este mai mare, cu atât emisia de radiații este mai puternică și mai multă căldură.

Principiul de funcționare

Principiul de funcționare al lămpii se bazează pe încălzirea puternică a filamentului datorită curentului electric care trece prin acesta. Pentru ca un material în stare solidă să înceapă să emită o strălucire roșie, temperatura acestuia trebuie să atingă 570 de grade. Celsius. Radiația va fi plăcută ochiului uman numai dacă acest parametru este crescut de 3-4 ori.

Puține materiale sunt caracterizate de o astfel de refractare. Datorită politicii de prețuri accesibile, alegerea a fost făcută în favoarea wolframului, al cărui punct de topire este de 3400 de grade. Celsius. Pentru a crește zona de emisie de lumină, filamentul de wolfram este răsucit într-o spirală. În timpul funcționării, se poate încălzi până la 2800 de grade. Celsius. Temperatura de culoare a unei astfel de radiații este de 2000-3000 K, ceea ce dă un spectru gălbui - incomparabil cu lumina zilei, dar, în același timp, nu are un efect negativ asupra organelor vizuale.

Odată ajuns în aer, wolframul se oxidează rapid și se descompune. După cum am menționat mai sus, în loc de vid, un bec de sticlă poate fi umplut cu gaze. Vorbim despre azot inert, argon sau cripton. Acest lucru a permis nu numai creșterea durabilității, ci și creșterea puterii strălucirii. Durata de viață este afectată de faptul că presiunea gazului previne evaporarea filamentului de wolfram din cauza temperaturii ridicate de strălucire.

Structura

O lampă convențională constă din următoarele elemente structurale:

• balon;
• vid sau gaz inert pompat în el;
• filament;
• electrozi - conductoare de curent;
• cârlige necesare pentru a ține filamentul;
• picior;
• siguranța;
• bază, constând dintr-o carcasă, un izolator și un contact pe fund.

Pe lângă versiunile standard de conductor, vas de sticlă și terminale, există lămpi pentru scopuri speciale. În loc de bază, folosesc alte suporturi sau adaugă un balon suplimentar.

Siguranța este de obicei realizată dintr-un aliaj de ferită și nichel și este plasată într-un gol pe unul dintre cablurile de curent. Adesea este situat în picior. Scopul său principal este de a proteja balonul de distrugere în cazul ruperii filamentului. Acest lucru se datorează faptului că în cazul ruperii acestuia se formează un arc electric, ducând la topirea reziduurilor de conductor care cad pe becul de sticlă. Datorită temperaturii ridicate, poate exploda și provoca un incendiu. Cu toate acestea, timp de mulți ani au dovedit eficiența scăzută a siguranțelor, așa că au început să fie folosite mai rar.

balon

Vasul de sticlă este folosit pentru a proteja filamentul de oxidare și distrugere. Dimensiunile generale ale balonului sunt selectate în funcție de viteza de depunere a materialului din care este realizat conductorul.

Mediu gazos

Dacă mai devreme toate lămpile cu incandescență, fără excepție, erau umplute cu vid, astăzi această abordare este folosită numai pentru sursele de lumină cu putere redusă. Dispozitivele mai puternice sunt umplute cu un gaz inert. Masa molară a gazului afectează emisia de căldură din filament.

Halogenii sunt pompați în balonul lămpilor cu halogen. Substanța cu care este acoperit filamentul începe să se evapore și să interacționeze cu halogenii aflați în interiorul vasului. În urma reacției, se formează compuși care se descompun din nou și substanța revine din nou la suprafața firului. Datorită acestui fapt, a devenit posibilă creșterea temperaturii conductorului, crescând eficiența și durata de viață a produsului. De asemenea, această abordare a făcut posibilă compactarea baloanelor. Dezavantajul designului este asociat cu rezistența inițială scăzută a conductorului atunci când se aplică un curent electric.

Filament

Forma filamentului poate fi diferită - alegerea în favoarea unuia sau celuilalt este asociată cu specificul becului. Adesea folosesc un fir cu o secțiune transversală circulară, răsucit într-o spirală, mult mai rar - conductori de panglică.

O lampă incandescentă modernă este alimentată de un filament din aliaj de tungsten sau osmiu-tungsten. În loc de spirale obișnuite, spiralele duble și triple pot fi răsucite, ceea ce este posibil prin răsucirea repetată. Acesta din urmă duce la o scădere a radiației termice și la o creștere a eficienței.

Specificații

Este interesant de observat dependența energiei luminii și a puterii lămpii. Modificările nu sunt liniare - până la 75 W, eficiența luminoasă crește, când este depășită, scade.

Unul dintre avantajele unor astfel de surse de lumină este iluminarea uniformă, deoarece lumina este emisă cu aceeași intensitate în aproape toate direcțiile.

Un alt avantaj este asociat cu pulsația luminii, care, la anumite valori, duce la o oboseală semnificativă a ochilor. Valoarea normală este considerată a fi un coeficient de pulsație care nu depășește 10%. Pentru lămpile cu incandescență, parametrul maxim ajunge la 4%. Cel mai prost indicator este pentru produsele cu o putere de 40 de wați.

Dintre toate corpurile de iluminat electrice disponibile, becurile cu incandescență devin mai fierbinți. Cea mai mare parte a curentului este transformată în energie termică, astfel încât dispozitivul seamănă mai mult cu un încălzitor decât cu o sursă de lumină. Eficiența luminoasă este în intervalul de la 5 la 15%. Din acest motiv, în legislație sunt prescrise anumite norme care interzic, de exemplu, utilizarea lămpilor cu incandescență de peste 100 de wați.

De obicei, o lampă de 60 W este suficientă pentru a ilumina o cameră, care se caracterizează printr-o încălzire ușoară.

Când luăm în considerare spectrul de emisie și îl comparăm cu lumina naturală, se pot face două observații importante: fluxul luminos al unor astfel de lămpi conține mai puțină lumină albastră și mai multă lumină roșie. Cu toate acestea, rezultatul este considerat acceptabil și nu duce la oboseală, așa cum este cazul surselor de lumină naturală.

Parametrii de funcționare

Când utilizați lămpi cu incandescență, este important să luați în considerare condițiile de utilizare a acestora. Pot fi folosite în interior și în exterior la o temperatură de cel puțin -60 și nu mai mult de +50 de grade. Celsius. În același timp, umiditatea aerului nu trebuie să depășească 98% (+20 grade Celsius). Dispozitivele pot funcționa în același circuit cu variatoare concepute pentru a controla puterea luminii prin modificarea intensității luminii. Acestea sunt produse ieftine care pot fi înlocuite independent chiar și de o persoană necalificată.

feluri

Există mai multe criterii de clasificare a lămpilor cu incandescență, care vor fi discutate mai jos.

În funcție de eficiența luminii, lămpile incandescente sunt (de la cel mai rău la cel mai bun):

• vid;
• argon sau azot-argon;
• cripton;
• xenon sau halogen cu un reflector infraroșu instalat în interiorul lămpii, ceea ce mărește eficiența;
• cu o acoperire concepută pentru a converti radiația infraroșie în spectrul vizibil.

Există mai multe varietăți de lămpi cu incandescență legate de scopul lor funcțional și caracteristicile de design:

1. Scop general - în anii 70. din secolul trecut au fost numite „lampi de iluminat normal”. Cea mai comună și numeroasă categorie o reprezintă produsele utilizate pentru iluminatul general și decorativ. Din 2008, producția de astfel de surse de lumină a fost redusă semnificativ, ceea ce a fost asociat cu adoptarea a numeroase legi.
2. Scop decorativ. Flacoanele unor astfel de produse sunt realizate sub formă de figuri grațioase. Cele mai comune sunt vasele de sticlă în formă de lumânare, cu un diametru de până la 35 mm și sferice (45 mm).
3. Program local. Sunt identice ca design cu prima categorie, dar sunt alimentate cu o tensiune redusă - 12/24/36/48 V. Sunt utilizate de obicei în lămpi portabile și dispozitive care luminează bancuri de lucru, mașini etc.
4. Iluminat cu baloane colorate. Adesea, puterea produselor nu depășește 25 W, iar pentru colorare, cavitatea interioară este acoperită cu un strat de pigment anorganic. Mult mai rar puteți găsi surse de lumină, a căror parte exterioară este vopsită cu lac colorat. În acest caz, pigmentul se estompează și se sfărâmă foarte repede.

1. În oglindă. Balonul este realizat într-o formă specială, care este acoperită cu un strat reflectorizant (de exemplu, prin pulverizare de aluminiu). Aceste produse sunt folosite pentru a redistribui fluxul luminos și pentru a îmbunătăți eficiența luminii.
2. Semnal. Sunt instalate în produse de iluminat concepute pentru a afișa orice informație. Se caracterizează prin putere scăzută și sunt proiectate pentru funcționare continuă. Până în prezent, aproape inutil din cauza disponibilității LED-urilor.
3. Transport. O altă categorie largă de lămpi utilizate în vehicule. Se caracterizează prin rezistență ridicată, rezistență la vibrații. Folosesc plinte speciale care garantează o fixare puternică și posibilitatea înlocuirii rapide în condiții înghesuite. Poate fi alimentat la 6V.
4. Proiector. Surse de lumină de mare putere de până la 10 kW, caracterizate prin eficiență luminoasă ridicată. Bobina este stivuită compact pentru a oferi o focalizare mai bună.
5. Lămpile utilizate în dispozitivele optice - de exemplu, proiecția filmelor sau echipamentele medicale.

Lămpi speciale

Există, de asemenea, tipuri mai specifice de lămpi cu incandescență:

1. Centrală electrică - o subcategorie de lămpi de semnalizare utilizate în tablouri de distribuție și care îndeplinesc funcțiile de indicatoare. Acestea sunt produse înguste, alungite și de dimensiuni mici, având contacte paralele de tip neted. Datorită acestui fapt, ele pot fi plasate în butoane. Marcat ca „KM 6-50”. Primul număr indică tensiunea, al doilea - amperajul (mA).
2. Perekalnaya, sau lampă foto. Aceste produse sunt utilizate în echipamentele fotografice pentru modul forțat normalizat. Se caracterizează prin eficiență luminoasă ridicată și temperatură de culoare, dar o durată de viață scurtă. Puterea lămpilor sovietice a ajuns la 500 de wați. În cele mai multe cazuri, balonul este mată. Astăzi practic nu sunt folosite.
3. Proiecție. Folosit la retroproiectoare. Luminozitate ridicată.

O lampă cu filament dublu vine în mai multe soiuri:

1. Pentru mașini. Un fir este folosit pentru faza scurtă, celălalt pentru faza lungă. Dacă luăm în considerare lămpile pentru stopurile, atunci firele pot fi folosite pentru o lumină de frână și, respectiv, pentru o lumină de poziție. Ecranul suplimentar poate tăia razele, care în faza scurtă pot orbi șoferii vehiculelor care se apropie.
2. Pentru avioane. Într-o lumină de aterizare, un filament poate fi folosit pentru lumină slabă și celălalt pentru lumină ridicată, dar necesită răcire externă și funcționare scurtă.
3. Pentru semafoare feroviare. Sunt necesare două fire pentru a crește fiabilitatea - dacă unul se arde, celălalt va străluci.

Să continuăm să luăm în considerare lămpile cu incandescență speciale:

1. O lampă de far este un design complex pentru obiecte în mișcare. Folosit în tehnologia auto și aviație.
2. Inerție scăzută. Conține un filament subțire. A fost folosit în sistemele de înregistrare a sunetului de tip optic și în unele tipuri de fototelegrafie. În zilele noastre, este rar folosit, deoarece există surse de lumină mai moderne și îmbunătățite.
3. Incalzi. Folosit ca sursă de căldură în imprimantele laser și copiatoare. Lampa are o formă cilindrică, este fixată într-un ax metalic rotativ, pe care se aplică hârtie cu toner. Rola transferă căldură, ceea ce face ca tonerul să se scurgă.

eficienţă

Curentul electric din lămpile cu incandescență este transformat nu numai în lumină vizibilă pentru ochi. O parte este transformată în radiații, cealaltă este transformată în căldură, a treia - în lumină infraroșie, care nu este fixată de organele vizuale. Dacă temperatura conductorului este de 3350 K, atunci eficiența lămpii cu incandescență va fi de 15%. O lampă convențională de 60 W cu o temperatură de 2700 K se caracterizează printr-o eficiență minimă de 5%.

Eficiența este sporită de gradul de încălzire a conductorului. Dar cu cât încălzirea firului este mai mare, cu atât durata de viață este mai scurtă. De exemplu, la o temperatură de 2700 K, becul va străluci timp de 1000 de ore, 3400 K - de multe ori mai puțin. Dacă creșteți tensiunea de alimentare cu 20%, atunci strălucirea se va dubla. Acest lucru este irațional, deoarece durata de viață va fi redusă cu 95%.

Avantaje și dezavantaje

Pe de o parte, lămpile cu incandescență sunt cele mai accesibile surse de lumină, pe de altă parte, sunt caracterizate de o mulțime de dezavantaje.

Avantaje:

• cost scăzut;
• nu este nevoie să folosiți dispozitive suplimentare;
• ușurință în utilizare;
• temperatura de culoare confortabilă;
• rezistență la umiditate ridicată.

Dezavantaje:

• fragilitate - 700–1000 de ore, sub rezerva tuturor regulilor și recomandărilor de funcționare;
• putere luminoasă scăzută - eficiență de la 5 la 15%;
• bec fragil de sticlă;
• posibilitatea unei explozii la supraîncălzire;
• pericol mare de incendiu;
• fluctuațiile de tensiune reduc semnificativ durata de viață.

Cum să măriți durata de viață

Există mai multe motive pentru care durata de viață a acestor produse poate fi redusă:

• căderi de tensiune;
• vibratii mecanice;
• temperatura ambientala ridicata;
• conexiune întreruptă în cablaj.

1. Selectați produse care sunt potrivite pentru domeniul de tensiune de rețea.
2. Efectuați mișcarea strict în starea oprită, deoarece produsul va eșua din cauza celor mai mici vibrații.
3. Dacă lămpile continuă să se ardă în același cartuș, atunci acesta trebuie înlocuit sau reparat.
4. Când operați pe o aterizare, adăugați o diodă la circuitul electric sau aprindeți două lămpi de aceeași putere în paralel.
5. Pentru a întrerupe circuitul de alimentare, puteți adăuga un dispozitiv pentru comutare lină.

Tehnologiile nu stau pe loc, ele se dezvoltă constant, așa că astăzi lămpile tradiționale cu incandescență au fost înlocuite cu surse de lumină LED, fluorescente și cu economie de energie mai economice și durabile. Principalele motive pentru producția de lămpi cu incandescență rămân prezența țărilor mai puțin dezvoltate din punct de vedere tehnologic, precum și producția bine stabilită.

Puteți cumpăra astfel de produse astăzi în mai multe cazuri - se potrivesc bine în designul unei case sau al unui apartament sau vă place spectrul moale și confortabil al radiațiilor lor. Din punct de vedere tehnologic, acestea sunt produse depășite.

Un corp încălzit de un curent electric poate, se dovedește, nu numai să radieze căldură, ci și să strălucească. Primele surse de lumină au funcționat tocmai pe acest principiu. Luați în considerare cum funcționează o lampă cu incandescență - cel mai masiv corp de iluminat din lume. Și, deși în cele din urmă va trebui să fie complet înlocuită cu surse de lumină compacte luminiscente (economisitoare de energie) și LED, omenirea nu se va putea face fără această tehnologie mult timp.

Design lampa cu incandescenta

Elementul principal al becului este o spirală din material refractar - wolfram. Pentru a-și crește lungimea și, în consecință, rezistența, este răsucit într-o spirală subțire. Acest lucru nu este vizibil cu ochiul liber.

Spirala este fixată pe elemente de susținere, dintre care cele mai exterioare servesc la conectarea capetelor sale la circuitul electric. Sunt fabricate din molibden, al cărui punct de topire este mai mare decât temperatura bobinei încălzite. Unul dintre electrozii de molibden este conectat la partea filetată a bazei, iar celălalt la borna centrală.

Suporturile din molibden țin bobina de tungsten

Aerul este evacuat dintr-un balon din sticlă. Uneori, un gaz inert, cum ar fi argonul sau amestecul acestuia cu azot, este pompat în interior în loc de aer. Acest lucru este necesar pentru a reduce conductivitatea termică a volumului intern, drept urmare sticla este mai puțin susceptibilă la căldură. În plus, această măsură previne oxidarea filamentului. În timpul fabricării lămpii, aerul este pompat printr-o parte a becului, care este apoi ascunsă de bază.

Principiul de funcționare al unei lămpi cu incandescență se bazează pe încălzirea filamentului acesteia cu un curent electric la o temperatură la care începe să emită lumină în spațiul înconjurător.

Lămpile cu incandescență pot fi fabricate pentru o putere de la 15 la 750 wați. În funcție de putere, se folosesc diferite tipuri de prize filetate: E10, E14, E27 sau E40. Pentru lămpi decorative, de semnalizare și iluminare din spate se folosesc socluri BA7S, BA9S, BA15S. Astfel de produse, atunci când sunt instalate, sunt blocate în interiorul cartuşului şi rotite la 90 de grade.

Pe lângă forma obișnuită, în formă de pară, sunt produse și lămpi decorative, în care becul este realizat sub formă de lumânare, picătură, cilindru, minge.

O lampă cu un bec care nu are un strat strălucește cu o lumină gălbuie, cel mai mult amintește de lumina soarelui în compoziție. Dar atunci când este aplicat pe suprafața interioară a sticlei cu straturi speciale, acesta poate deveni mat, roșu, galben, albastru sau verde.

Interesant este dispozitivul unei lămpi cu incandescență în oglindă. Un strat reflectorizant este aplicat pe o parte a becului său. Ca urmare, datorită reflectării din acesta, fluxul luminos este redistribuit într-o direcție.

Avantajele lămpilor cu incandescență

Cel mai important plus în favoarea utilizării becurilor incandescente este simplitatea fabricării acestora și, în consecință, prețul. Este imposibil să ne gândim la un dispozitiv de iluminat mai simplu.

Lămpile sunt fabricate pentru o gamă largă de puteri și dimensiuni generale. Toate celelalte surse de lumină moderne conțin dispozitive care convertesc tensiunea de alimentare la valoarea necesară pentru funcționarea lor. Deși reușesc să le împingă în dimensiunile generale standard ale becului, designul devine mai complicat, numărul de piese din dispozitiv crește. Și acest lucru nu îmbunătățește întotdeauna indicatorii de cost și fiabilitate. Circuitul de aprindere a unei lămpi cu incandescență nu necesită elemente suplimentare.

Lămpile LED le-au înlocuit pe cele convenționale de la dispozitivele portabile: surse de lumină portabile alimentate cu baterii și acumulatori. Cu aceeași putere luminoasă, consumă mai puțin curent, iar dimensiunile totale ale LED-ului sunt chiar mai mici decât becurile folosite anterior la lanterne. Da, și ca parte a ghirlandelor de pom de Crăciun, funcționează cu mai mult succes.

Merită remarcat încă un avantaj inerent becurilor cu incandescență - spectrul lor de luminiscență este cel mai apropiat de soare decât cel al tuturor celorlalte surse de lumină artificială. Și acesta este un mare plus pentru viziune, deoarece este adaptat special la soare, și nu la LED-uri monocrome.

Datorită inerției termice a filamentului încălzit, lumina din acesta practic nu pulsează. Ce nu se poate spune despre radiațiile provenite de la alte dispozitive, în special cele luminiscente, folosind o bobine convențională ca balast, și nu un circuit semiconductor. Da, iar electronicele, în special cele ieftine, nu suprimă întotdeauna în mod corespunzător ondulațiile din rețea. Acest lucru afectează și vederea.

Dar nu numai sănătatea poate fi afectată de natura pulsatorie a funcționării dispozitivelor semiconductoare utilizate în becurile moderne. Utilizarea lor masivă duce la o schimbare bruscă a formei curentului consumat din rețea, care afectează în cele din urmă forma tensiunii. Se schimbă atât de mult în raport cu originalul (sinusoidal) încât acest lucru afectează calitatea muncii altor aparate electrice din rețea.

Dezavantajele lămpilor cu incandescență

Un dezavantaj semnificativ al becurilor cu incandescență, care le reduce durata de viață, este dependența acestora de mărimea tensiunii de alimentare. Pe măsură ce tensiunea crește, filamentul se uzează mai repede. Ei produc lămpi pentru diferite valori ale acestui parametru (până la 240 V), dar la valoarea nominală strălucesc mai rău.

Scăderea tensiunii duce la o schimbare bruscă a intensității strălucirii. Și chiar mai rău, fluctuațiile sale afectează dispozitivul de iluminat; cu salturi ascuțite, lampa se poate arde.

Dar cel mai rău lucru este că filamentul este proiectat să funcționeze mult timp în stare încălzită. Când este încălzit, rezistivitatea acestuia crește. Prin urmare, în momentul pornirii, când firul este rece, rezistența acestuia este mult mai mică decât cea la care apare strălucirea. Acest lucru duce la o creștere inevitabilă a curentului în momentul aprinderii, ceea ce duce la evaporarea wolframului. Cu cât este mai mare numărul de incluziuni, cu atât lampa va trăi mai puțin.

Dispozitivele soft start sau dispozitivele care vă permit să reglați luminozitatea strălucirii într-o gamă largă ajută la corectarea situației.

Principalul dezavantaj al becurilor cu incandescență este eficiența lor scăzută. Marea majoritate a energiei electrice (până la 96%) este cheltuită pentru încălzirea inutilă a aerului din jur și radiația din spectrul infraroșu. Nu se poate face nimic în acest sens - acesta este principiul lămpii cu incandescență.

Și încă ceva: sticla balonului se sparge ușor. Dar, spre deosebire de lămpile fluorescente compacte care conțin o cantitate mică de vapori de mercur în interior, o lampă incandescentă spartă nu amenință proprietarul cu altceva decât cu o posibilă tăiere.

Lămpi cu halogen

Motivul arderii unei lămpi cu incandescență este evaporarea treptată a wolframului din care este fabricat filamentul. Devine mai subțire, iar apoi un alt val de curent atunci când este pornit îl topește în punctul său cel mai subțire.

Acest dezavantaj este conceput pentru a elimina lămpile cu halogen umplute cu vapori de brom sau iod. În timpul arderii, wolframul care se evaporă se combină cu halogenul. Substanța rezultată nu este capabilă să se depună pe pereții balonului sau pe alte suprafețe interne relativ reci.

În vecinătatea filamentului, wolframul este îndepărtat din articulație prin acțiunea temperaturii și returnat la locul său.

Utilizarea halogenilor rezolvă o altă problemă: temperatura spiralei poate fi crescută, mărind puterea de lumină și reducând dimensiunea dispozitivului de iluminat. Prin urmare, cu aceeași putere, dimensiunile lămpilor cu halogen sunt mai mici.

Acest metal se numește wolfram. A fost descoperit la sfârșitul anului 1781 de chimistul suedez Scheele, iar de-a lungul secolului al XIX-lea, oamenii de știință l-au explorat activ. Astăzi, omenirea știe suficient pentru a utiliza cu succes wolfram și compușii săi în diverse industrii.

Tungstenul are o valență variabilă, care este asociată cu un aranjament special de electroni în orbitalii atomici. Acest metal este de obicei de culoare alb-argintiu și are un luciu caracteristic. Arată ca platină.

Tungstenul poate fi atribuit metalelor nepretențioase. Nici un alcali nu o va dizolva. Nici măcar acizii puternici, cum ar fi acidul clorhidric, nu îl vor afecta. Din acest motiv, electrozii utilizați în galvanizare și electroliză sunt fabricați din wolfram.

Lămpi de tungsten și incandescente

De ce filamentul lămpilor cu incandescență este făcut din wolfram? Totul ține de proprietățile sale fizice unice. Rolul cheie aici este jucat de punctul de topire, care este de aproximativ 3500 de grade Celsius. Acesta este un ordin de mărime mai mare decât multe metale utilizate în mod obișnuit în industrie. De exemplu, aluminiul se topește la 660 de grade.

Un curent electric care trece printr-un filament îl încălzește până la 3000 de grade. Se eliberează o cantitate mare de energie termică, care este cheltuită inutil în spațiul înconjurător. Dintre toate metalele cunoscute de știință, numai wolfram este capabil să reziste la o temperatură atât de ridicată și să nu se topească, spre deosebire de același aluminiu. Nepretenția tungstenului permite becurilor să servească în case pentru o perioadă destul de lungă de timp. Cu toate acestea, după ceva timp, filamentul se rupe și lampa se defectează. De ce se întâmplă asta? Chestia este că sub influența unei temperaturi foarte ridicate în timpul trecerii curentului (aproximativ 3000 de grade), wolfram începe să se evapore. Filamentul subțire al lămpii devine și mai subțire în timp până se rupe.

Pentru a topi o probă de wolfram, se utilizează fascicul de electroni sau topirea argonului. Folosind aceste metode, puteți încălzi cu ușurință metalul până la 6000 de grade Celsius.

Obținerea tungstenului

Este destul de dificil să obțineți o probă de înaltă calitate din acest metal, dar astăzi oamenii de știință fac față acestei sarcini cu strălucire. Au fost dezvoltate mai multe tehnologii unice care fac posibilă creșterea monocristalelor de wolfram, a creuzetelor uriașe de tungsten (cu o greutate de până la 6 kg). Acestea din urmă sunt utilizate pe scară largă pentru a obține aliaje scumpe.