Există multe discuții și dispute nefondate în jurul acestei probleme. Cine a inventat lampa cu incandescență? Unii susțin că acesta este Lodygin, alții că Edison. Dar totul este mult mai complicat, să ne uităm la cronologia evenimentelor istorice.

Există multe metode de transformare a energiei electrice în lumină. Acestea includ lămpile cu principiul arcului de funcționare, cu descărcare în gaz și cele în care sursa de strălucire este un filament de încălzire. De fapt, un bec cu incandescență poate fi considerat și o sursă artificială de iluminare, deoarece efectul unui conductor încălzit prin care trece curentul este folosit pentru funcționarea acestuia. O spirală metalică sau un filament de carbon acționează cel mai adesea ca un element incandescent. Pe lângă conductor, designul becului include un bec, un cablu de curent, o siguranță și o bază. Cu toate acestea, știm deja toate acestea. Dar nu cu mult timp în urmă a existat o perioadă în care mai mulți oameni de știință se dezvoltau simultan în domeniul surselor de lumină artificială și luptau pentru titlul de inventator al becului.

Cronologia inventiei

Citind întregul articol de mai jos, este foarte convenabil să te uiți la acest tabel:

Dacă doriți să înțelegeți cu adevărat, atunci vă recomandăm insistent să citiți articolul în întregime.

Primele transformări ale energiei în lumină

În secolul al XVIII-lea, a avut loc o descoperire semnificativă care a marcat începutul unei serii uriașe de invenții. A fost detectat un curent electric. La începutul secolului următor, omul de știință italian Luigi Galvani a inventat o metodă de generare a curentului electric din substanțe chimice - o coloană voltaică sau o celulă galvanică. Deja în 1802, fizicianul Vasily Petrov a descoperit un arc electric și a sugerat să-l folosească ca dispozitiv de iluminat. După 4 ani, societatea regală a văzut lampa electrică a lui Humphrey Davy, aceasta a iluminat camera din cauza scânteilor dintre tijele de cărbune. Primele lămpi cu arc erau prea luminoase și scumpe, făcându-le nepotrivite pentru utilizarea de zi cu zi.

Lampă cu incandescență: prototipuri

Prima dezvoltare a lămpilor de iluminat cu elemente incandescente a început la mijlocul secolului al XIX-lea. Da, în 1838 Inventatorul belgian Jobar a prezentat un proiect pentru o lampă incandescentă cu miez de carbon. Deși timpul de funcționare al acestui dispozitiv nu a depășit jumătate de oră, a fost o dovadă a progresului tehnologic în acest domeniu. LA 1840 Anul al treilea, Warren de la Rue, un astronom englez, a produs un bec cu spirală de platină, prima lampă din istoria ingineriei electrice cu un element incandescent sub formă de spirală. Inventatorul a trecut un curent electric printr-un tub vidat cu o bobină de sârmă de platină plasată în el. Ca urmare a încălzirii, platina a emis o strălucire strălucitoare, iar absența aproape completă a aerului a făcut posibilă utilizarea dispozitivului în orice condiții de temperatură. Datorită costului ridicat al platinei în scopuri comerciale, era ilogic să se folosească o astfel de lampă, chiar și ținând cont de eficiența acesteia. Cu toate acestea, în viitor, eșantionul acestui bec a fost considerat strămoșul altor lămpi cu incandescență. Warren de la Rue zeci de ani mai târziu (în 1860 -x) a început să studieze în mod activ fenomenul strălucirii de descărcare de gaz sub influența curentului.

LA 1841 Frederick de Moleyn, un englez, a patentat lămpi, care erau baloane cu un filament de platină umplut cu carbon. Cu toate acestea, testele efectuate de el în 1844 cu privire la dirijori nu au fost încununate cu succes. Acest lucru s-a datorat topirii rapide a firului de platină. În 1845, un alt om de știință, King, a înlocuit elementele incandescente de platină cu bețișoare de carbon și a primit un brevet pentru invenția sa. În aceiași ani peste ocean, în SUA, John Starr a brevetat un bec cu sferă de vid și arzător de carbon.

LA 1854 Heinrich Goebel, un ceasornicar german, a inventat un dispozitiv care este considerat prototipul becurilor moderne. A demonstrat-o la o expoziție de electricitate din Statele Unite. Era o lampă incandescentă cu vid, care era într-adevăr potrivită pentru utilizare într-o mare varietate de condiții. Heinrich a sugerat să folosești un fir de bambus care fusese carbonizat ca sursă de lumină. În loc de un balon, omul de știință a luat simple sticle de apă de toaletă. Vidul din ele a fost creat prin adăugarea și turnarea mercurului din balon. Dezavantajul invenției a fost fragilitatea excesivă și timpul de funcționare de doar câteva ore. În anii vieții active de cercetare, Goebel nu a putut să îndeplinească recunoașterea cuvenită în societate, dar la vârsta de 75 de ani a fost numit inventatorul primei lămpi cu incandescență practice pe bază de filament de carbon. Apropo, Goebel a fost cel care a folosit pentru prima dată corpuri de iluminat în scopuri publicitare: a condus prin New York cu un cărucior decorat cu becuri. Pe un scaun cu rotile a fost instalată o lunetă atrăgând atenția de departe, prin care savantul a permis, contra cost, să privească cerul înstelat.

Primele rezultate

Cele mai eficiente rezultate in domeniul obtinerii unui bec cu vid au fost obtinute de celebrul chimist si fizician din Anglia - Joseph Swan (Lebada). LA 1860 În anul a primit un brevet pentru invenția sa, deși lampa nu a funcționat foarte mult timp. Acest lucru s-a datorat folosirii hârtiei de carbon - s-a transformat rapid în firimituri după ardere.

La mijlocul anilor 70. În secolul al XIX-lea, în paralel cu Swan, un om de știință rus a brevetat și mai multe invenții. Remarcabilul om de știință și inginer Alexander Lodygin a inventat în 1874 o lampă cu filament care folosea o tijă de carbon pentru încălzire. El a început experimentele privind studiul dispozitivelor de iluminat în 1872, în timp ce se afla în Sankt Petersburg. Drept urmare, datorită bancherului Kozlov, a fost înființată o societate pentru funcționarea becurilor cu cărbune. Pentru invenția sa, omul de știință a primit un premiu la Academia de Științe. Aceste lămpi au început imediat să fie folosite pentru iluminatul stradal și clădirea Amiralității.

Alexandru Nikolaevici Lodighin

Lodygin a fost și primul care a venit cu ideea de a folosi filamente de wolfram sau molibden răsucite în spirală. La 1890 -m ani. Lodygin avea pe mâini mai multe varietăți de lămpi cu filamente incandescente din diferite metale. El a sugerat pomparea aerului din bec, astfel încât procesul de oxidare să fie mai lent, ceea ce înseamnă că durata de viață a lămpii ar fi mai lungă. Prima lampă comercială cu filament spiralat de tungsten din America a fost ulterior produsă conform brevetului Lodygin. A inventat chiar becuri cu gaz pline cu filament de carbon și azot.

Ideea lui Lodygin 1875 anul a fost îmbunătățit de un alt mecanic-inventator rus Vasily Didrikhson. A făcut cărbuni prin carbonizarea cilindrilor de lemn în creuzete de grafit. El a fost primul care a reușit să pompeze aer și a instalat mai mult de un fir într-un bec, astfel încât să aibă loc o înlocuire atunci când acesta s-a ars. O astfel de lampă a fost produsă sub conducerea lui Kon, iar un magazin mare de lenjerie și chesoane subacvatice au început să o lumineze în timpul construcției unui pod în Sankt Petersburg. În 1876, lampa a fost îmbunătățită de Nikolai Pavlovich Bulygin. Omul de știință a strălucit doar un capăt al cărbunelui, care a avansat constant în procesul de ardere. Cu toate acestea, dispozitivul era complex și scump.

LA 1875-76 gg. Inginerul electrician Pavel Yablochkov, creând o lumânare electrică, a descoperit că caolinul (un fel de argilă albă) conduce bine electricitatea sub influența temperaturii ridicate. A inventat un bec cu caolin cu un filament incandescent din materialul potrivit. O trăsătură distinctivă a acestei lămpi este faptul că pentru funcționarea ei nu a fost necesară plasarea unui filament de caolin într-un balon vidat - a rămas operațional în contact cu aerul. Crearea unui bec a fost precedată de o muncă îndelungată a unui om de știință asupra becurilor cu arc în Paris. Odată ce Yablochkov a vizitat o cafenea locală și, urmărind aranjarea tacâmurilor de către chelner, i-a venit cu o idee nouă. El a decis să plaseze electrozi de carbon paralel unul cu celălalt, și nu orizontal. Adevărat, exista pericolul ca nu numai arcul să se ardă, ci și clemele conductoare. Dilema a fost rezolvată prin adăugarea unui izolator care s-a ars treptat după electrozi. Acest izolator a devenit argilă albă. Pentru ca becul să se aprindă, între electrozi a fost plasat un jumper din cărbune, iar arderea neuniformă a electrozilor înșiși a fost redusă la minimum prin utilizarea unui alternator.

Yablochkov și-a demonstrat invenția la o expoziție de tehnologie din Londra, în 1876 an. Un an mai târziu, unul dintre francezi, Deneyruz, a înființat o societate pe acțiuni pentru studiul tehnologiilor de iluminat ale lui Yablochkov. Omul de știință însuși avea puțină încredere în viitorul lămpii cu incandescență, dar lumânările electrice ale lui Yablochkov erau foarte populare. Succesul a fost asigurat nu doar de un preț scăzut, ci și de un timp de ardere de 1,5 ore. Datorită acestei invenții, au apărut felinarele cu înlocuirea lumânărilor, iar străzile au început să fie mult mai bine iluminate. Adevărat, dezavantajul unor astfel de lumânări a fost prezența doar a unui flux variabil de lumină. Puțin mai târziu, un fizician din Germania, Walter Nernst, a dezvoltat un bec cu același principiu, dar a făcut filamentul incandescent din magnezie. Lampa a fost aprinsă numai după încălzirea filamentului, pentru care s-au folosit mai întâi chibrituri, iar apoi încălzitoare electrice.

Luptă pentru brevete

Până la sfârșitul anilor 1870. remarcabilul inginer și inventator Thomas Edison, care a locuit în SUA, și-a început activitățile de cercetare. În procesul de creare a unei lămpi, a încercat diferite metale pentru filamente. Inițial, omul de știință a crezut că soluția la problema becurilor electrice s-ar putea datora opririi automate a acestora la temperaturi ridicate. Dar această idee nu a funcționat, deoarece stingerea constantă a lămpii reci a dus doar la o radiație pâlpâitoare care nu era constantă. Există o versiune care la sfârșitul anilor '70. Locotenentul flotei ruse Khotinsky a adus mai multe becuri cu incandescență Lodygin și i-a arătat lui Edison, ceea ce a influențat evoluția lui ulterioară.

Fără să stăruiască asupra realizărilor sale din Anglia, Joseph Swan, deja cunoscut la acea vreme în cercurile științifice, a brevetat o lampă cu fibră de carbon în 1878. A fost plasat într-o atmosferă rarefiată cu oxigen, așa că lumina a ieșit foarte strălucitoare. Un an mai târziu, iluminatul electric a apărut în majoritatea caselor din Anglia.

Thomas Alva Edison

Între timp, Thomas Edison l-a angajat pe Francis Upton să lucreze în laboratorul său. Împreună cu el, materialele au început să fie testate mai precis, iar atenția s-a concentrat asupra deficiențelor brevetelor anterioare. În 1879, Edison a brevetat un bec cu bază de platină, iar un an mai târziu, omul de știință a creat o lampă cu fibră de carbon și funcționare neîntreruptă timp de 40 de ore. În timpul muncii sale, americanul a efectuat 1,5 mii de teste și a reușit, de asemenea, să creeze un comutator rotativ de uz casnic. În principiu, Thomas Edison nu a făcut noi modificări becului electric al lui Lodygin. Doar că o mare parte din aer a fost pompat din sfera lui de sticlă cu un fir de carbon. Mai important, un om de știință american a dezvoltat un supersistem pentru un bec, a inventat o bază cu șurub, un cartuș și siguranțe și, ulterior, a organizat producția de masă.

Noile surse de lumină au putut înlocui gazul, iar invenția în sine a fost numită lampă Edison-Swan de ceva timp. În 1880, Thomas a stabilit cea mai precisă valoare a vidului, ceea ce a creat cel mai stabil spațiu fără aer. Aerul a fost evacuat din bec folosind o pompă de mercur.

Până la sfârșitul anului 1880, fibrele de bambus din becurile puteau arde timp de aproximativ 600 de ore. Acest material din Japonia a fost recunoscut drept cea mai bună componentă de carbon de tip organic. Deoarece firele de bambus erau destul de scumpe, Edison a sugerat să le facă din fibre de bumbac procesate în moduri speciale. Primele companii care au construit sisteme electrice mari au fost fondate la New York în 1882. În această perioadă, Edison l-a dat chiar în judecată pe Swan pentru încălcarea drepturilor de autor. Dar, în cele din urmă, oamenii de știință au creat o companie comună numită Edison-Swan United, care a devenit rapid lider mondial în producția de becuri electrice.

În timpul vieții sale, Thomas Edison a reușit să obțină 1093 de brevete. Printre celebrele sale invenții: fonograf, kinetoscop, emițător telefonic. Odată a fost întrebat dacă nu este păcat să greșești de 2.000 de ori înainte de a crea un bec. Omul de știință a răspuns: „Nu m-am înșelat, dar am descoperit 1.999 de moduri de a nu face un bec”.

Filamente metalice

La sfârşitul anilor 1890 Vin becuri noi. Așadar, Walter Nernst a propus să facă filamente incandescente dintr-un aliaj special, care includea oxizi de magneziu, ytriu, toriu și zirconiu. În lampa Auer (Karl Auer von Welsbach, Republica Austria), un filament de osmiu a acționat ca emițător de lumină, iar într-o lampă Bolton și Feuerlein, un filament de tantal. Alexander Lodygin a patentat în 1890 o lampă cu incandescență, în care se folosea un filament de wolfram cu încălzire rapidă (au fost folosite mai multe metale refractare, dar wolfram a fost cel care, conform rezultatelor cercetării, a avut cele mai bune performanțe). Este de remarcat faptul că 16 ani mai târziu a vândut toate drepturile asupra invenției sale revoluționare gigantului industrial General Electric, o companie fondată de marele Thomas Edison.

Cu toate acestea, în istoria ingineriei electrice, sunt cunoscute două brevete pentru o lampă de tungsten - în 1904, un duet de oameni de știință Sandor Yust și Franjo Hanaman a înregistrat o invenție similară cu cea a lui Lodygin. Un an mai târziu, Austro-Ungaria a început producția în masă a acestor lămpi. Mai târziu, General Electric a început să producă becuri cu gaze inerte. Un om de știință din această organizație, Irving Langmuir, a reușit în 1909 să modernizeze invenția lui Lodygin prin adăugarea de argon la aceasta pentru a prelungi durata de viață și a crește puterea de lumină.

În 1910, William Coolidge a îmbunătățit producția industrială de filamente de wolfram, după care a început producția de lămpi nu numai cu un element incandescent sub formă de spirală, ci și sub forma unei spirale în zig-zag, dublă și triplă.

Alte invenții

• De la crearea primelor aparate electrice de iluminat, proprietățile lămpilor cu descărcare în gaz au fost studiate în mod constant, dar până la începutul secolului al XX-lea, oamenii de știință au arătat puțin interes pentru ele. Un exemplu este faptul că primele prototipuri primitive de lămpi cu mercur au fost construite în Marea Britanie încă din anii 1860, dar abia în 1901 Peter Hewitt a inventat lampa cu mercur de joasă presiune. Cinci ani mai târziu, analogii de înaltă presiune au intrat în producție. Și în 1911, Georges Claudy, un inginer chimist din Franța, a arătat lumii un bec cu neon, care a devenit imediat în centrul atenției tuturor agenților de publicitate.
• În anii 1920-40. au fost inventate lămpile cu sodiu, fluorescente și xenon. Unele dintre ele au început să fie produse în masă chiar și pentru uz casnic. Până în prezent, sunt cunoscute aproximativ 2 mii de soiuri de surse de lumină.
• În URSS, expresia „becul lui Ilici” a devenit numele colocvial pentru o lampă cu incandescență. Acesta a fost limbajul care a devenit nativ pentru țărani și fermieri colectivi în timpul erei electrificării universale. În 1920, Vladimir Lenin a vizitat unul dintre sate pentru a lansa o centrală electrică, iar apoi a apărut o expresie populară. Totuși, inițial această expresie a fost folosită pentru a desemna un plan de electrificare a agriculturii, orașelor și satelor. Lampa lui Ilici era un cartuș, suspendat liber de un fir de tavan și atârnat fără tavan. Designul cartușului a inclus și un comutator, iar cablajul a fost așezat într-un mod deschis de-a lungul pereților.
• Lămpile cu LED-uri au fost dezvoltate în anii 60. în scopuri industriale. Aveau puțină putere și nu puteau ilumina zona corespunzător. Cu toate acestea, astăzi această direcție este considerată cea mai promițătoare.
• În 1983 au apărut becurile fluorescente compacte. Invenția lor a fost deosebit de importantă în contextul necesității de a economisi energie electrică. În plus, nu necesită echipament suplimentar de pornire și se potrivesc cu socluri standard pentru lămpi cu incandescență.
• Nu cu mult timp în urmă, două companii din America au creat simultan lămpi fluorescente pentru consumatori cu capacitatea de a purifica aerul și de a elimina mirosurile neplăcute. Suprafața lor este acoperită cu dioxid de titan, care, atunci când este iradiat, începe o reacție fotocatalitică.

Video cum se fac lămpile cu incandescență în fabricile vechi.

Tehnologiile moderne în iluminat s-au extins semnificativ, dar în același timp au complicat alegerea becurilor pentru uz casnic. Dacă mai devreme, în 90% din apartamente, în afară de becurile obișnuite cu incandescență de la 40 la 100W, s-a găsit puțin, dar astăzi există o mulțime de soiuri și tipuri de lămpi de iluminat.

Cumpărarea tipului potrivit de lampă pentru o lampă într-un magazin nu este o sarcină atât de ușoară.
Ce vrei de la iluminatul de înaltă calitate în primul rând:

• confortul ochilor

• economii de energie

• utilizare inofensivă

Tip plintă

Înainte de a cumpăra un bec, este mai întâi important să determinați tipul de bază de care aveți nevoie. Majoritatea corpurilor de iluminat de uz casnic folosesc două tipuri de bază cu șuruburi:

Diferă în funcție de diametru. Numerele din denumire și indică dimensiunea acesteia în milimetri. Adică E-14=14mm, E-27=27mm. Există și adaptoare pentru lămpi de la o lampă la alta.

Dacă lămpile de tavan ale candelabrei sunt mici sau lampa are anumite particularități, atunci se folosește o bază de știft.

Este notat cu litera G și un număr care indică distanța în milimetri dintre ace.
Cele mai frecvente sunt:

• G5.3 - care sunt introduse pur și simplu în soclul lămpii
• GU10 - mai întâi introdus și apoi răsucit un sfert de tură

Farurile reflectoarelor folosesc baza R7S. Poate fi atât pentru lămpi cu halogen, cât și pentru lămpi LED.

Puterea lămpii este selectată în funcție de limitarea dispozitivului de iluminat în care va fi instalată. Informații despre tipul de bază și limita de putere a lămpii utilizate pot fi văzute:

• pe cutia lămpii cumpărate
• pe tavanul deja instalat
• sau pe becul propriu-zis

Forma balonului

Următorul lucru la care trebuie să acordați atenție este forma și dimensiunea balonului.

Un balon cu o bază filetată poate avea:

În formă de pară sunt desemnate prin nomenclatură - A55, A60; bila - litera G. Numerele corespund diametrului.
Lumânările sunt marcate cu litera latină - C.

Un balon cu baza de ac are forma:

• capsulă mică
• sau reflector plat

Standarde de iluminat

Luminozitatea luminii este un concept individual. Cu toate acestea, este general acceptat că pentru fiecare 10 m2 cu o înălțime a tavanului de 2,7 m, este necesară o iluminare minimă echivalentă cu 100 W.

Iluminarea se măsoară în lux. Ce este această unitate? Cu cuvinte simple, atunci când 1 lumen luminează 1 m2 din suprafața camerei, atunci acesta este 1 lux.

Pentru camere diferite, regulile sunt diferite.

Iluminarea depinde de mulți parametri:

• distanta fata de sursa de lumina
• culorile pereților din jur
• reflexii ale fluxului luminos de la obiectele străine

Iluminarea este foarte ușor de măsurat folosind smartphone-uri cunoscute. Este suficient să descărcați și să instalați un program special. De exemplu - Luxmetru (link)

Adevărat, astfel de programe și camere ale telefonului mint de obicei în comparație cu luxmetrele profesionale. Dar pentru nevoile casnice, acest lucru este mai mult decât suficient.

Becuri cu incandescență și cu halogen

Soluția clasică și cea mai ieftină pentru iluminarea unui apartament este familiara lampa incandescentă sau versiunea sa cu halogen. În funcție de tipul de bază, aceasta este cea mai accesibilă achiziție. Becurile cu incandescență și cu halogen oferă o lumină caldă confortabilă, fără pâlpâire și nu emit substanțe nocive.

Cu toate acestea, lămpile cu halogen nu sunt recomandate să atingă becul cu mâinile. Prin urmare, acestea trebuie ambalate într-o pungă separată.

Când o lampă cu halogen arde, se încălzește până la o temperatură foarte ridicată. Și dacă îi atingi becul cu mâinile grase, atunci se va forma tensiune reziduală pe el. Ca rezultat, spirala din ea se va arde mult mai repede, reducându-și astfel durata de viață.

În plus, sunt foarte sensibili la supratensiuni și adesea se ard din această cauză. Prin urmare, sunt puse împreună cu dispozitive de pornire uşoară sau conectate prin variatoare.

Lămpile cu halogen sunt produse în mare parte pentru a funcționa dintr-o rețea monofazată cu o tensiune de 220-230 volți. Dar există și 12 volți de joasă tensiune care necesită conectare printr-un transformator pentru tipul corespunzător de lampă.

Lampa cu halogen strălucește mai tare decât cea obișnuită, cu aproximativ 30%, și consumă aceeași putere. Acest lucru se realizează datorită faptului că conține un amestec de gaze inerte.

În plus, în timpul funcționării, particulele de elemente de tungsten revin înapoi în filament. Într-o lampă convențională, evaporarea treptată are loc în timp și aceste particule se depun pe bec. Becul se estompează și funcționează pe jumătate decât unul cu halogen.

Redarea culorii și fluxul luminos

Avantajul lămpilor incandescente convenționale este un indice bun de redare a culorii. Ce este?
În linii mari, acesta este un indicator al cât de multă lumină aproape de soare este conținută în fluxul împrăștiat.

De exemplu, când lămpile cu sodiu și mercur iluminează străzile noaptea, nu este complet clar de ce culoare au mașinile și hainele oamenilor. Deoarece aceste surse au un indice slab de redare a culorii - în regiunea de 30 sau 40%. Dacă luăm o lampă cu incandescență, atunci aici indicele este deja mai mare de 90%.

Acum vânzarea și producția de lămpi cu incandescență cu putere peste 100W nu sunt permise în magazinele de vânzare cu amănuntul. Acest lucru se face din motive de conservare a resurselor naturale și de economisire a energiei.

Unii aleg încă din greșeală lămpile pe baza inscripțiilor de putere de pe pachet. Amintiți-vă că această cifră nu indică cât de puternic strălucește, ci doar câtă energie electrică consumă din rețea.

Indicatorul principal aici este fluxul luminos, care se măsoară în lumeni. Pe el trebuie să fii atent atunci când alegi.

Deoarece mulți dintre noi s-au concentrat anterior pe puterea populară de 40-60-100W, producătorii de lămpi moderne și economice indică întotdeauna pe ambalaj sau în cataloage că puterea lor corespunde puterii unui bec incandescent simplu. Acest lucru se face numai pentru confortul dorit.

Luminescent - economisire a energiei

Lămpile fluorescente au un nivel bun de economisire a energiei. În interiorul lor se află un tub din care se face un balon, acoperit cu pudră de fosfor. Aceasta oferă o strălucire de 5 ori mai strălucitoare decât lămpile incandescente la aceeași putere.

Cele luminescente nu sunt foarte prietenoase cu mediul din cauza depunerii de mercur și fosfor în interior. Prin urmare, acestea necesită o eliminare atentă prin anumite organizații și containere pentru primirea becurilor și bateriilor uzate.

Au și efect de pâlpâire. Este ușor să verificați acest lucru, doar uitați-vă la strălucirea lor pe afișaj prin camera smartphone-ului. Din acest motiv, nu este indicat să amplasați astfel de becuri în zone rezidențiale în care vă aflați în mod constant.

LED

Lămpile LED și corpurile de iluminat de diferite forme și modele sunt utilizate pe scară largă în diferite domenii ale vieții.

Avantajele lor:

• rezistenta la suprasarcina termica
• efect redus asupra căderilor de tensiune
• ușurință de asamblare și utilizare
• fiabilitate ridicată la solicitări mecanice. Risc minim ca acesta să se rupă la cădere.

Lămpile cu LED se încălzesc foarte puțin în timpul funcționării și, prin urmare, au un corp de lumină din plastic. Datorită acestui fapt, ele pot fi folosite acolo unde altele nu pot fi instalate. De exemplu, în tavanele întinse.

Economiile de energie pentru LED-uri sunt mai semnificative decât pentru cele luminiscente și care economisesc energie. Ele consumă de aproximativ 8-10 ori mai puțin decât lămpile cu incandescență.

Dacă luăm aproximativ parametrii medii pentru putere și flux luminos, atunci putem obține următoarele date:

Aceste rezultate sunt aproximative și, în realitate, vor diferi întotdeauna, deoarece multe depind de nivelul de tensiune, marca producătorului și mulți alți parametri.

De exemplu, în Statele Unite, într-o stație de pompieri, încă arde un bec obișnuit cu incandescență, care are deja mai mult de 100 de ani. A fost creat chiar și un site special, unde printr-o cameră web, online, o poți urmări.

Toată lumea așteaptă să ardă pentru a înregistra acest moment istoric. Poti sa vezi.

Flux de lumină

Pentru a nu căuta numere obscure și a distinge rapid valoarea fluxului luminos, producătorii pun adesea coduri vizuale de culoare pe ambalaj:

Aceasta este tocmai caracteristica și avantajul său, care este utilizat pe scară largă în corpurile deschise.

De exemplu, dacă vorbim despre candelabre de cristal, atunci când folosiți o lampă LED obișnuită în ea, din cauza suprafeței sale mate, cristalul nu se va „juca” și nu va străluci. Strălucește și reflectă lumina doar cu un fascicul direcționat.

În acest caz, candelabru nu arată foarte bogat. Utilizarea filamentului în ele dezvăluie toate avantajele și toată frumusețea unei astfel de lămpi.

Acestea sunt toate tipurile principale de lămpi de iluminat utilizate pe scară largă într-un apartament și o clădire rezidențială. Alege varianta de care ai nevoie in functie de caracteristicile si recomandarile de mai sus, si doteaza-ti locuinta corect si confortabil.

Adăugați site-ul la marcaje

Când a apărut primul bec cu incandescență?

În 1809, englezul Delarue construiește prima lampă cu incandescență (cu spirală de platină). În 1838, belgianul Jobar inventează lampa incandescentă cu cărbune. În 1854, germanul Heinrich Göbel a dezvoltat prima lampă „modernă” - fir de bambus carbonizat într-un vas evacuat. În următorii 5 ani, a dezvoltat ceea ce mulți numesc prima lampă practică. În 1860, chimistul și fizicianul englez Joseph Wilson Swan a demonstrat primele rezultate și a primit un brevet, dar dificultățile în obținerea vidului au dus la faptul că lampa lui Swan nu a funcționat îndelung și ineficient.

La 11 iulie 1874, inginerul rus Alexander Nikolaevich Lodygin a primit un brevet cu numărul 1619 pentru o lampă cu filament. Ca filament, a folosit o tijă de carbon plasată într-un vas evacuat.

În 1875, V.F. Didrikhson a îmbunătățit lampa lui Lodygin pompând aer din ea și folosind mai multe fire de păr în lampă (dacă unul dintre ei ardea, următorul se aprindea automat).

Inventatorul englez Joseph Wilson Swan a primit un brevet britanic în 1878 pentru o lampă din fibră de carbon. În lămpile sale, fibra se afla într-o atmosferă de oxigen rarefiat, ceea ce făcea posibilă obținerea unei lumini foarte strălucitoare.

În a doua jumătate a anilor 1870, inventatorul american Thomas Edison a efectuat cercetări în care a încercat diferite metale ca fir. În 1879 el patentează o lampă cu filament de platină. În 1880, a revenit la fibra de carbon și a creat o lampă cu o durată de viață de 40 de ore. În același timp, Edison a inventat comutatorul rotativ de uz casnic. În ciuda unei durate de viață atât de scurte, lămpile sale înlocuiesc iluminatul cu gaz folosit până atunci.

În anii 1890, A. N. Lodygin a inventat mai multe tipuri de lămpi cu filamente din metale refractare. Lodygin a sugerat utilizarea filamentelor de wolfram în lămpi (acestea sunt cele folosite în toate lămpile moderne) și molibden și răsucirea filamentului sub formă de spirală. El a făcut primele încercări de a pompa aer din lămpi, ceea ce a împiedicat firul să se oxideze și a mărit durata de viață a acestora de multe ori. Prima lampă comercială americană cu filament de wolfram a fost produsă ulterior sub brevetul lui Lodygin. De asemenea, a făcut lămpi cu gaz (cu filament de carbon și umplere cu azot).

De la sfârșitul anilor 1890 au apărut lămpile cu un filament incandescent format din oxid de magneziu, toriu, zirconiu și ytriu (lampa Nernst) sau un filament de osmiu metalic (lampa Auer) și tantal (lampa Bolton și Feuerlein). În 1904, ungurii Dr. Sandor Yust și Franjo Hanaman au primit brevetul nr. 34541 pentru utilizarea filamentului de wolfram în lămpi. În Ungaria au fost produse primele astfel de lămpi, care au intrat pe piață prin compania maghiară Tungsram în 1905. În 1906, Lodygin a vândut un brevet pentru un filament de wolfram către General Electric.

În același 1906, în SUA, a construit și a pus în funcțiune o fabrică pentru producția electrochimică de wolfram, crom și titan. Datorită costului ridicat al wolframului, brevetul își găsește doar o aplicare limitată.În 1910, William David Coolidge inventează o metodă îmbunătățită de producere a filamentului de wolfram. Ulterior, filamentul de wolfram înlocuiește toate celelalte tipuri de filamente.

Problema rămasă cu evaporarea rapidă a unui filament în vid a fost rezolvată de savantul american, un cunoscut specialist în domeniul tehnologiei vidului, Irving Langmuir, care, lucrând din 1909 la General Electric, a introdus în producție umplerea de becuri cu gaze nobile inerte, mai precis, grele (în special argon), care le-au crescut semnificativ timpul de funcționare și a crescut puterea de lumină.

eficienta si durabilitate

Aproape toată energia furnizată lămpii este transformată în radiație. Pierderile datorate conducției și convecției căldurii sunt mici. Pentru ochiul uman, totuși, este disponibilă doar o gamă mică de lungimi de undă ale acestei radiații. Partea principală a radiației se află în domeniul infraroșu invizibil și este percepută ca căldură.

Eficiența lămpilor cu incandescență atinge valoarea maximă de 15% la o temperatură de aproximativ 3400 K. La temperaturi practic realizabile de 2700 K (lampa tipica de 60 W), randamentul este de 5%.

Pe măsură ce temperatura crește, eficiența lămpii cu incandescență crește, dar durabilitatea acesteia este redusă semnificativ. La o temperatură a filamentului de 2700 K, durata de viață a lămpii este de aproximativ 1000 de ore, la 3400 K doar câteva ore, cu o creștere a tensiunii cu 20%, luminozitatea se dublează. În același timp, durata de viață este redusă cu 95%.

Reducerea tensiunii de alimentare, deși scade eficiența, dar crește durabilitatea. Deci, scăderea tensiunii la jumătate (când este conectată în serie) reduce eficiența de aproximativ 4-5 ori, dar crește durata de viață de aproape o mie de ori. Acest efect este adesea folosit atunci când este necesar să se asigure un iluminat de urgență fiabil, fără cerințe speciale pentru luminozitate, de exemplu în casele scărilor. Adesea, pentru aceasta, atunci când este alimentată cu curent alternativ, lampa este conectată în serie cu dioda, datorită căreia curentul curge în lampă numai pe jumătate de ciclu.

Deoarece costul unei lămpi cu incandescență consumată pe durata de viață a electricității este de zece ori mai mare decât costul lămpii în sine, există o tensiune optimă la care costul fluxului luminos este minim. Tensiunea optimă este puțin mai mare decât tensiunea nominală, așa că modalitățile de creștere a durabilității prin scăderea tensiunii de alimentare sunt absolut nerentabile din punct de vedere economic.

Durata de viață limitată a unei lămpi cu incandescență se datorează într-o măsură mai mică evaporării materialului cu filament în timpul funcționării și într-o măsură mai mare neomogenităților care apar în filament. Evaporarea neuniformă a materialului filamentar duce la apariția unor zone subțiri cu rezistență electrică crescută, ceea ce duce la o încălzire și o evaporare și mai mare a materialului în astfel de locuri. Când una dintre aceste constrângeri devine atât de subțire încât materialul filamentului în acel punct se topește sau se evaporă complet, curentul este întrerupt și lampa se defectează.

Cea mai mare uzură a filamentului are loc atunci când tensiunea este aplicată brusc lampii, prin urmare, este posibilă creșterea semnificativă a duratei de viață a acesteia prin utilizarea diferitelor tipuri de dispozitive de pornire ușoară.

Un filament de wolfram are o rezistivitate la rece care este de numai 2 ori mai mare decât cea a aluminiului. Când o lampă se ard, se întâmplă adesea ca firele de cupru care conectează contactele de bază la suporturile spiralate să se ard. Deci, o lampă convențională de 60 de wați consumă peste 700 de wați în momentul pornirii, iar o lampă de 100 de wați consumă mai mult de un kilowatt. Pe măsură ce spirala se încălzește, rezistența ei crește, iar puterea scade la valoarea nominală.

Pentru a netezi puterea de vârf, pot fi utilizate termistori cu o rezistență puternic în scădere pe măsură ce se încălzesc, balast reactiv sub formă de capacitate sau inductanță, variatoare (automate sau manuale). Tensiunea de pe lampă crește pe măsură ce spirala se încălzește și poate fi folosită pentru a deriva balastul cu automate. Fără a opri balastul, lampa poate pierde de la 5 la 20% din putere, ceea ce poate fi benefic și pentru creșterea resursei.

Lămpile cu incandescență de joasă tensiune la aceeași putere au o durată de viață mai lungă și o putere de lumină mai lungă datorită secțiunii transversale mai mari a corpului incandescent. Prin urmare, în corpurile cu mai multe lămpi (candelabre), este recomandabil să folosiți conexiunea în serie a lămpilor pentru o tensiune mai mică în locul conexiunii în paralel a lămpilor pentru tensiunea de rețea. De exemplu, în loc de șase lămpi de 220V 60W conectate în paralel, utilizați șase lămpi de 36V 60W conectate în serie, adică înlocuiți șase spirale subțiri cu una groasă.

Soiuri de lămpi

Lămpile cu incandescență sunt împărțite în (aranjate în ordinea creșterii eficienței):

• vid (cel mai simplu);
• argon (azot-argon);
• cripton (aproximativ + 10% luminozitate de la argon);
• xenon (de 2 ori mai luminos decât argonul);
• halogen (umplutură I sau Br, de 2,5 ori mai strălucitoare decât argonul, durată de viață lungă, nu-mi place gătirea insuficientă, deoarece ciclul cu halogen nu funcționează);
• halogen cu două baloane (ciclu de halogen mai eficient datorită încălzirii mai bune a balonului interior);
• xenon-halogen (umplutură Xe + I sau Br, cea mai eficientă umplutură, de până la 3 ori mai strălucitoare decât argonul);
• xenon-halogen cu reflector IR (deoarece cea mai mare parte a radiației lămpii este în domeniul IR, reflectarea radiației IR în lampă crește semnificativ eficiența; acestea sunt făcute pentru lămpi de vânătoare);
• incandescent cu un strat care convertește radiația infraroșie în domeniul vizibil. Se dezvoltă lămpi cu un fosfor la temperatură înaltă, care, atunci când sunt încălzite, emit un spectru vizibil.

Definiție
- o sursa de lumina care transforma energia curentului electric care trece prin spirala lampii in caldura si lumina. După natura fizică, se disting două tipuri de radiații: termice și luminiscente.
Radiația termică este lumina emisă
la încălzirea corpului. Strălucirea lămpilor electrice cu incandescență se bazează pe utilizarea radiației termice.

Avantaje și dezavantaje

Avantajele lămpilor cu incandescență:
când sunt pornite, se aprind aproape instantaneu;
sunt de dimensiuni mici;
costul lor este mic.

Principalele dezavantaje ale lămpilor cu incandescență:
lămpile au o luminozitate orbitoare, care afectează negativ vederea umană, prin urmare, necesită utilizarea unor accesorii adecvate care limitează strălucirea;
au o durată de viață scurtă (aproximativ 1000 de ore);
Durata de viață a lămpilor este redusă semnificativ odată cu creșterea tensiunii de alimentare.

Eficiență luminoasă lămpile incandescente, definite ca raportul dintre puterea razelor din spectrul vizibil și puterea consumată din rețeaua electrică, este foarte mică și nu depășește 4%.

Astfel, principalul dezavantaj al lămpilor cu incandescență este puterea de lumină scăzută. La urma urmei, doar o mică parte din energia electrică pe care o consumă este transformată în energia radiației vizibile, restul energiei este transformată în căldură emisă de lampă.

Principiul de funcționare.

Principiul de funcționare al lămpilor incandescente se bazează pe conversia energiei electrice care trece prin filament în lumină. Temperatura filamentului încălzit ajunge la 2600 ... 3000 "C. Dar filamentul lămpii nu se topește, deoarece punctul de topire al wolframului (3200 ... 3400 ° C) depășește temperatura incandescentă a filamentului. Spectrul incandescentului lămpile diferă de spectrul luminii de zi prin predominanța razelor din spectrul galben și roșu.
Baloanele lămpilor incandescente se evacuează sau se umplu cu un gaz inert, în care filamentul de wolfram nu este oxidat: azot; argon; cripton; amestec de azot, argon, xenon.

Dispozitivul și funcționarea lămpilor cu incandescență

O lampă incandescentă (Fig.) luminează deoarece un filament de sârmă refractar de tungsten este încălzit de curentul care trece prin ea. Pentru a preveni arderea rapidă a spiralei, aerul este pompat din cilindrul de sticlă sau cilindrul este umplut cu un gaz inert. Spirala este fixată pe electrozi. Unul dintre ele este lipit pe manșonul metalic al bazei, celălalt pe placa de contact metalică. Ele sunt separate prin izolare. Unul dintre fire este conectat la manșonul de bază, iar celălalt la placa de contact, așa cum se arată în fig. Apoi curentul, depășind rezistența electrică a FIRELOR, îl încălzește.

Denumirile lămpilor cu incandescență

În denumirea lămpilor cu incandescență, literele înseamnă: B - vid; G - umplut cu gaz; B - bispiral; BK - cripton bispiral (are putere luminoasă crescută și dimensiuni mai mici în comparație cu lămpile C, B și G, dar costă mai mult); DB - difuz (cu un strat reflectorizant mat în interiorul becului); MO - iluminat local.

Literele sunt urmate de două grupuri de numere. Ele indică domeniul de tensiune și puterea lămpii.

Exemplu. "V 220 ... 230-25" înseamnă tensiune 220 ... 230 V, putere 2-5 W. Denumirea poate conține și data fabricării lămpii, de exemplu, IX 2005.

Se produc lămpi cu o putere de până la 150 W: în cilindri transparenti incolori (fluxul luminos al lămpilor nu scade); în cilindri matăți din interior (fluxul luminos al lămpilor este redus cu 3%); în baloane de opal; cilindri de culoarea laptelui (fluxul luminos al lămpilor este redus cu 20%).
Lămpile cu o putere de până la 200 W sunt realizate atât cu soclu normale filetat, cât și cu știft. Lămpile de peste 200 W sunt disponibile numai cu baze cu șuruburi. Lămpile cu o putere mai mare de 300 W sunt disponibile cu o bază cu diametrul de 40 mm.

Exemple de lămpi cu incandescență standard

Exemple de performanță ale lămpilor cu incandescență sunt prezentate în fig. 2. În fig. 2.a,b - lămpi de aceeași putere, dar în fig. 2.a - umplut cu gaz cu argon, iar în fig. 2.b - cu umplutură cu cripton (krypton). Dimensiunile lămpii cu cripton sunt mai mici. Lampa din fig. 2.v seamănă cu o lumânare. Astfel de lămpi sunt adesea folosite în candelabre și lămpi de perete. Pe fig. 2.d,e,f sunt prezentate, respectiv, lămpi bispirale, cripton bispirale și lămpi cu oglindă.

Apariția lămpilor cu incandescență a dus la o îmbunătățire semnificativă a condițiilor vieții umane. Lămpile cu incandescență au făcut posibilă abandonarea lumânărilor și a lămpilor cu kerosen, ceea ce a simplificat foarte mult viața oamenilor.

Principiul de funcționare al unei lămpi cu incandescență se bazează pe radiația termică. Esența radiației termice este că atunci când un corp solid este încălzit, acesta începe să radieze energie de toate lungimile de undă (spectru continuu). La temperaturi scăzute, corpul emite exclusiv raze infraroșii invizibile, ale căror lungimi de undă sunt mai mari decât cele ale razelor de lumină. Pe măsură ce temperatura corpului crește, energia radiantă emisă de corp crește, iar compoziția spectrului emis se schimbă și ea. În același timp, radiația vizibilă crește rapid, ale căror raze de lumină au lungimi de undă mai scurte. Corpul începe să strălucească mai întâi roșu cireș, apoi roșu, portocaliu și abia apoi alb. Obținerea efectului de strălucire în lămpile incandescente se realizează prin utilizarea metalului refractar - wolfram, care este încălzit prin curent electric la o temperatură de 2000 - 3000 0 K. Sursele de lumină bazate pe radiație termică au un coeficient de performanță (COP) foarte scăzut. .

În lămpile moderne cu incandescență de mică putere, doar 7% din energia consumată este transformată în lumină vizibilă, iar în lămpile de mare putere - 10%. Restul energiei electrice consumate este cheltuită, iar radiațiile sunt invizibile pentru ochiul uman. Cu toate acestea, lămpile cu incandescență, datorită simplității, confortului și costului redus, sunt încă folosite în instalațiile de iluminat.

Dispozitivul unei lămpi moderne cu incandescență este prezentat mai jos:

Lămpile incandescente cu filament de wolfram sunt fabricate în două tipuri:

• Vacuum (gol) - în ele aerul este pompat din baloane;
• Umplut cu gaz - după pomparea aerului, balonul este umplut cu un gaz inert (un amestec de azot și argon sau gaze rare - cripton și xenon).

Lămpile goale, de regulă, sunt făcute numai pentru puteri mici (până la 60 W). Acest lucru se explică prin faptul că atunci când gazul se află într-o lampă cu un diametru mic al becului și cu o lungime relativ mare a filamentului, ar începe să apară pierderi inutile de căldură prin convecție. Lămpile cu incandescență de mare putere sunt umplute cu gaz. Prezența gazului în balon creează cele mai bune condiții pentru creșterea temperaturii filamentului și creșterea fluxului luminos. Gazul din jurul filamentului fierbinte încetinește atomizarea acestuia, ceea ce crește durata de viață a produsului.

Cu toate acestea, creșterea temperaturii firului are o limită datorită temperaturii de topire a materialului (pentru wolfram 3400 0 C). Când balonul este umplut cu un amestec de cripton-oxen, temperatura maximă a filamentului și puterea luminoasă sunt atinse, totuși, din cauza dificultăților de obținere a gazelor rare, astfel de lămpi sunt extrem de rare.

Filamentele lămpilor sunt sub formă de spirală, ceea ce reduce la minimum pierderile prin mediul gazos.

Pentru lămpile cu incandescență sunt relevante următoarele caracteristici: puterea electrică, fluxul luminos, timpul mediu de ardere, tensiunea nominală, randamentul luminos.

Tensiunea nominală a unui bec este tensiunea la care acesta poate funcționa normal. De regulă, aceste tensiuni sunt indicate pe balon sau pe bază. În instalațiile de iluminat, tensiunile de 127 V și 220 V sunt utilizate pe scară largă, iar pentru reparații și iluminat local - 12 V și 36 V.

Fluxul luminos al unei lămpi cu incandescență depinde direct de temperatura filamentului și de consumul de energie. Eficiența luminoasă caracterizează eficiența lămpilor. Prin randament luminos se intelege raportul dintre fluxul luminos emis si puterea consumata:

Formula arată că cu cât este mai mare fluxul luminos pe unitatea de putere consumată, cu atât eficiența este mai mare. Odată cu creșterea puterii, eficiența luminoasă va crește și va fi cu atât mai mare, cu atât tensiunea pentru care este proiectată lampa este mai mică. Lămpile de mare putere și lămpile de tensiune joasă au un diametru de filament mai mare și, prin urmare, permit o temperatură mai mare.

Durata medie de viață a lămpilor normale este de aproximativ 1000 de ore de ardere, cu condiția ca tensiunea nominală să fie menținută la o valoare constantă. În același timp, la sfârșitul duratei de viață, fluxul luminos nu trebuie să fie mai mic de 90% din valoarea nominală. O modificare a tensiunii aplicate clemelor afectează în mod semnificativ durata de viață.

Tabelul de mai jos arată modificările fluxului luminos, durata de viață și puterea luminoasă a unei lămpi cu incandescență, în funcție de tensiunea de intrare:

Tabelul arată că atunci când tensiunea din rețea scade, eficiența luminoasă și fluxul luminos scad semnificativ, iar durata de viață crește. Și cu creșterea tensiunii - dimpotrivă, puterea de lumină crește, durata de viață scade.

Reducerea tensiunii de alimentare, comparativ cu cea nominală, duce la o modificare a spectrului de emisie. În acest caz, obiectele iluminate par a fi vopsite în alte culori. De exemplu, obiectele galbene apar albe, obiectele albastru închis apar negre. Acest fenomen este mai pronunțat atunci când se utilizează lămpi cu incandescență de mică putere. Prin urmare, pentru funcționarea normală, este important să aveți o tensiune de alimentare apropiată de tensiunea nominală a dispozitivului.

Pe lângă lămpile cu incandescență convenționale, sunt folosite și lămpi cu oglindă, care diferă prin structura specifică a becului. Pe suprafața interioară a balonului, lângă bază, se aplică un strat de oglindă de aluminiu, iar partea inferioară este mată. Deschiderea oglinzii este un reflector bun, datorită căruia mai mult de 50% din fluxul luminos emis este îndreptat în jos sub forma unui fascicul de lumină concentrat. În funcție de forma becului reflectorizant, se poate obține o distribuție profundă sau largă a luminii. Astfel, lămpile cu oglindă sunt atât o lampă, cât și o sursă de lumină:

Nu se recomandă utilizarea lămpilor cu oglindă fără corpuri de iluminat speciale pentru atelierele de producție de iluminat (din cauza posibilelor deteriorări).

Există, de asemenea, o varietate de lămpi cu incandescență cu un ciclu de iod. Baloanele unor astfel de dispozitive conțin vapori de iod. Moleculele de iod, încălzite la o anumită temperatură, se combină cu particulele de wolfram care se evaporă și formează o substanță gazoasă. Acesta din urmă, în contact cu un filament fierbinte, se descompune în wolfram și iod, primul este din nou inclus în ciclul de lucru și wolfram se instalează din nou pe filament, ceea ce ajută la creșterea duratei de viață a lămpii incandescente. În același timp, astfel de dispozitive se caracterizează printr-o putere de lumină crescută.

Avantajele și dezavantajele lămpilor cu incandescență

Lampa electrică cu incandescență, încă folosită activ pentru iluminatul artificial, are avantajele și dezavantajele sale.

Avantajele includ:

• Funcționare la fel de normală atunci când funcționează atât cu curent alternativ, cât și cu curent continuu;
• Aprindere aproape instantanee la aplicarea energiei, indiferent de temperatura mediului ambiant;
• Dimensiuni de gabarit reduse si, daca este necesar, posibilitatea de a realiza orice forma;
• Cost redus, având în vedere simplitatea designului și fabricației;
• Ușor de operat;

Există și dezavantaje:

• Sensibilitate semnificativă la fluctuațiile tensiunii de alimentare;
• Durată de viață relativ scurtă (aproximativ 1000 de ore);
• Eficiență scăzută (1,5% - 3%);
• Putere luminoasa;
• Dificultate în determinarea culorilor la iluminare;