Din ce metal este făcut filamentul becului. Design, parametri tehnici și tipuri de lămpi cu incandescență

Buna ziua. Mă bucur să te văd pe site-ul meu. Subiectul articolului de astăzi: dispozitivul unei lămpi cu incandescență. Dar mai întâi aș dori să spun câteva cuvinte despre istoria acestei lămpi.

Primul bec cu incandescență a fost inventat de omul de știință englez Delarue în 1840. Era cu o spirală de platină. Puțin mai târziu, în 1854, omul de știință german Heinrich Goebel a introdus o lampă cu fir de bambus, care se afla într-un balon vidat. La acea vreme, existau încă o mulțime de lămpi diferite prezentate de diverși oameni de știință. Dar toate au avut o durată de viață foarte scurtă și nu au fost eficiente.

În 1890, omul de știință A. N. Lodygin a introdus pentru prima dată o lampă în care filamentul era făcut din wolfram și arăta ca o spirală. De asemenea, acest om de știință a încercat să pompeze aer din balon și să-l umple cu gaze. Acest lucru a crescut semnificativ durata de viață a lămpilor.

Dar producția de masă a lămpilor cu incandescență a început deja în secolul al XX-lea. Apoi a fost o adevărată descoperire în tehnologie. Acum, în vremea noastră, multe întreprinderi, și doar oamenii obișnuiți, refuză aceste lămpi din cauza faptului că consumă multă energie electrică. Și în unele țări au interzis chiar producția de lămpi cu incandescență cu o putere de peste 60 de wați.

Dispozitiv cu lampă incandescentă.

O astfel de lampă este formată din următoarele părți: bază, bec, electrozi, cârlige pentru prinderea filamentului, filament, stengel, material izolator, suprafață de contact.

Pentru a vă fi mai clar, voi scrie acum despre fiecare detaliu separat. Vezi și poza și videoclipul.

Balon - realizat din sticlă obișnuită și este necesar pentru a proteja filamentul de mediul extern. În el este introdus un dop cu electrozi și cârlige, care țin firul în sine. Un vid este creat special în balon sau este umplut cu un gaz special. Acesta este de obicei argon, deoarece nu se pretează la încălzire.

Pe partea în care se află cablurile electrodului, balonul este topit cu sticlă și lipit de bază.

Baza este necesară pentru ca becul să poată fi înșurubat în soclu. De obicei este fabricat din aluminiu.

Un filament este o parte care emite lumină. Este fabricat în principal din wolfram.

Și acum, pentru a vă consolida cunoștințele, vă propun să urmăriți un videoclip foarte interesant care povestește și arată cum sunt realizate lămpile cu incandescență.

Principiul de funcționare.

Principiul de funcționare a unei lămpi cu incandescență se bazează pe încălzirea materialului. La urma urmei, nu degeaba filamentul are un astfel de nume. Dacă trece un curent electric prin bec, filamentul de wolfram se încălzește până la o temperatură foarte ridicată și începe să emită un flux luminos.

Firul nu se topește, pentru că wolfram are un punct de topire foarte mare, undeva pe la 3200-3400 de grade Celsius. Și când lampa este aprinsă, filamentul se încălzește undeva până la 2600-3000 de grade Celsius.

Avantajele și dezavantajele lămpilor cu incandescență.

Principalele avantaje:

Nu un preț mare.

Dimensiuni mici.

Tolerează cu ușurință supratensiunile de putere.

Când este pornit, se aprinde instantaneu.

Pentru ochiul uman, pâlpâirea este aproape imperceptibilă atunci când funcționează de la o sursă de curent alternativ.

Puteți utiliza dispozitivul pentru a regla luminozitatea.

Poate fi folosit atât la temperaturi ambientale scăzute, cât și la temperaturi ridicate.

Astfel de lămpi pot fi produse pentru aproape orice tensiune.

Nu conține substanțe periculoase în compoziția sa și, prin urmare, nu necesită o eliminare specială.

Nu sunt necesare starter pentru a aprinde lampa.

Poate funcționa pe tensiune AC și DC.

Funcționează foarte silențios și nu creează interferențe radio.

Și aceasta nu este o listă completă de beneficii.

Dezavantaje:

Are o durată de viață foarte scurtă.

Eficiență foarte mică. De obicei nu depășește 5 la sută.

Fluxul luminos și durata de viață depind direct de tensiunea rețelei.

Carcasa lămpii devine foarte fierbinte în timpul funcționării. Prin urmare, o astfel de lampă este considerată un pericol de incendiu.

Dacă firul se rupe, becul poate exploda.

Foarte fragil și sensibil la impact.

În condiții de vibrație, se descompune foarte repede.

Și în încheierea articolului aș dori să scriu despre un fapt uimitor. În SUA, într-unul dintre departamentele de pompieri din orașul Livermore, există o lampă cu o putere de 60 de wați, care este aprinsă continuu de mai bine de 100 de ani. A fost aprinsă în 1901, iar în 1972 a fost înscrisă în Cartea Recordurilor Guinness.

Secretul durabilității sale este că funcționează într-o gaură adâncă și puțin adâncă. Apropo, munca acestei lămpi este înregistrată continuu de camera web. Deci, dacă sunteți interesat, puteți căuta o emisiune live pe Internet.

Asta e tot pentru mine. Dacă articolul ți-a fost util, atunci distribuie-l prietenilor tăi pe rețelele sociale și abonează-te la actualizări. Până.

Cu stimă, Alexandru!

Lămpile cu incandescență sunt cele mai răspândite printre sursele de lumină artificială. Oriunde există curent electric, se poate găsi o transformare a energiei acestuia în lumină, iar pentru aceasta se folosesc aproape întotdeauna lămpi cu incandescență. Să ne dăm seama cum și ce se încălzește în ele și ce sunt.

Caracteristicile unei anumite lămpi pot fi găsite examinând indexul ștanțat pe baza sa metalică.

Indexul folosește următoarele denumiri alfanumerice:

• B - Bispirală, umplutură cu argon
• BK - Bispirală, umplutură cu cripton
• B - Vacuum
• G - Umplut cu gaz, umplere cu argon
• DS, DSh - Lămpi decorative
• RN - diverse scopuri
• A - Abajur
• B - Formă răsucită
• D - Forma decorativă
• E - Cu bază cu șurub
• E27 - versiunea plintei
• Z - Oglindă
• ZK - Distribuția concentrată a luminii a unei lămpi de oglindă
• ЗШ - Distribuție largă a luminii
• 215-230V - Scala de tensiune recomandată
• 75 W - Consum de energie electrică

Tipuri de lămpi cu incandescență și scopul lor funcțional

1. Lămpi cu incandescență de uz general

În funcție de scopul lor funcțional, cele mai comune sunt lămpile cu incandescență de uz general (LON). Toate LON produse în Rusia trebuie să respecte cerințele GOST 2239-79. Sunt utilizate pentru exterior și interior, precum și pentru iluminat decorativ, în rețelele casnice și industriale cu o tensiune de 127 și 220 V și o frecvență de 50 Hz.

LON-urile au o durată de viață relativ scurtă, în medie, aproximativ 1000 de ore și o eficiență scăzută - transformă doar 5% din electricitate în lumină, iar restul este eliberat sub formă de căldură.

O caracteristică a LON de putere redusă (până la 25 W) este filamentul de carbon folosit în ele ca filament. Această tehnologie învechită a fost folosită în primul „” și a fost păstrată doar aici.

Lămpile rezistente la seism, incluse și în grupul LON, sunt structural capabile să reziste la un șoc seismic cu o durată de până la 50 ms.

2. Lămpi incandescente proiectoare

Lămpile cu incandescență pentru proiectoare sunt mult mai puternice decât alte tipuri și sunt proiectate pentru iluminare direcțională sau semnalizare pe distanțe lungi. Potrivit GOST, acestea sunt împărțite în trei grupuri: lămpi de proiecție cu film (GOST 4019-74), pentru spoturi de uz general (GOST 7874-76) și lămpi de baliză (GOST 16301-80).

Utilizarea cablajului cu trei nuclee într-o rețea de domiciliu oferă un nivel ridicat de siguranță la incendiu și reduce riscurile pentru viața umană. În rezolvarea problemei - - este suficient să urmați regulile elementare și schema de instalare.

Pentru a echipa rețelele electrice ale spațiilor rezidențiale cu echipamente de siguranță, este necesar să alegeți între instalarea unui RCD sau a unui difavtomat. Poate ajuta cu asta. Puteți instala un difavtomat în mai multe moduri, despre care puteți citi.

Corpul cu filament al lămpilor de proiector este mai lung și, în același timp, amplasat mai compact, pentru a îmbunătăți luminozitatea generală și focalizarea ulterioară a fluxului de lumină. Sarcina de focalizare este rezolvată de socluri speciale de focalizare prevăzute în unele modele sau lentile optice în modelele de proiectoare și faruri.

Puterea maximă a lămpilor proiectoare produse în Rusia astăzi este de 10 kW.

3. Lămpi cu oglindă cu incandescență

Lămpile incandescente cu oglindă se disting printr-un design special al becului și un strat reflectorizant de aluminiu. Partea conducătoare de lumină a becului este realizată din sticlă mată, care conferă luminii moale și netezește umbrele contrastante ale obiectelor. Astfel de lămpi sunt marcate cu indici care indică tipul de flux luminos: ZK (distribuție concentrată a luminii), ZS (distribuție medie a luminii) sau ZSh (distribuție largă a luminii).

Acest grup include și lămpile cu neodim, a căror diferență este adăugarea de oxid de neodim la formula compoziției din care este suflat becul de sticlă. Din acest motiv, o parte din spectrul galben este absorbită, iar temperatura de culoare se schimbă în regiunea de radiație albă mai strălucitoare. Acest lucru permite utilizarea lămpilor cu neodim în iluminatul interior pentru o mai mare luminozitate și menținerea nuanțelor în interior. Litera „H” a fost adăugată la indexul lămpilor cu neodim.

Domeniul de aplicare al lămpilor cu oglindă este uriaș: vitrine, iluminat de scenă, sere, sere, ferme de animale, iluminatul cabinetelor medicale și multe altele.


4. Lămpi cu incandescență cu halogen

Înainte de a determina ce lampă incandescentă aveți nevoie, ar trebui să studiați caracteristicile și marcajele tipurilor existente. Cu toată diversitatea lor, trebuie să înțelegeți cu exactitate scopul lămpii selectate și cum și unde va fi folosită. Discrepanța dintre caracteristicile lămpii și sarcinile pentru care este achiziționată poate duce nu numai la costuri inutile, ci și la situații de urgență, până la deteriorarea rețelei și la incendiu.

Un videoclip distractiv care caracterizează funcționarea a trei tipuri de becuri

Se întâmplă adesea ca un dispozitiv folosit în viața de zi cu zi, care este de mare importanță pentru întreaga omenire, să nu ne amintească de creatorul său. Dar în casele noastre s-a luminat datorită eforturilor unor anumiți oameni. Meritul lor pentru umanitate este neprețuit - casele noastre sunt pline de lumină și căldură. Povestea de mai jos vă va prezenta această mare invenție și numele celor cu care este asociată.

Cât despre acesta din urmă, pot fi remarcate două nume - Alexander Lodygin și Thomas Edison. Deși meritul omului de știință rus a fost foarte mare, palma aparține inventatorului american. Prin urmare, vom vorbi pe scurt despre Lodygin și vom vorbi în detaliu asupra realizărilor lui Edison. Cu numele lor este asociată istoria lămpilor cu incandescență. Se spune că becurile lui Edison au durat foarte mult. A trebuit să efectueze aproximativ 2 mii de experimente înainte să se nască designul familiar tuturor.

Invenție realizată de Alexander Lodygin

Istoria lămpilor cu incandescență este foarte asemănătoare cu istoria altor invenții făcute în Rusia. Alexander Lodygin, un om de știință rus, a reușit să facă o tijă de carbon să strălucească într-un vas de sticlă din care a fost pompat aerul. Istoria creării unei lămpi cu incandescență începe în 1872, când a reușit să o facă. Alexander a primit un brevet pentru o lampă electrică incandescentă cu cărbune în 1874. Puțin mai târziu, a sugerat înlocuirea tijei de carbon cu wolfram. Partea din wolfram este încă folosită în lămpile cu incandescență.

Mulțumim lui Thomas Edison

Cu toate acestea, un inventator american a fost capabil să creeze un model durabil, fiabil și ieftin în 1878. În plus, a reușit să-și stabilească producția. În primele sale lămpi, filamentul era așchii carbonizați din bambus japonez. Filamentele de wolfram, cunoscute nouă, au apărut mult mai târziu. Au început să fie folosite la inițiativa lui Lodygin, inginerul rus menționat mai sus. Dacă nu ar fi fost el, cine știe cum s-ar fi dezvoltat istoria lămpilor cu incandescență în anii următori.

Mentalitatea americană Edison

Semnificativ diferit de rus. Cu cetățeanul american Thomas Edison, totul a intrat în afaceri. Interesant, în timp ce se gândea la cum să facă banda telegrafică mai durabilă, acest om de știință a inventat ceruirea hârtiei. Această hârtie a fost apoi folosită ca un ambalaj de bomboane. Șapte secole de istorie occidentală au precedat invenția lui Edison și nu atât dezvoltarea gândirii tehnice, cât atitudinea activă față de viață formată treptat în oameni. Mulți oameni de știință talentați s-au încăpățânat la această invenție. Istoria originii lămpii incandescente este asociată, în special, cu numele de Faraday. A creat lucrări fundamentale în fizică, fără să se bazeze pe care invenția lui Edison ar fi fost cu greu fezabilă.

Alte invenții realizate de Edison

Thomas Edison s-a născut în 1847 în Port Heron, un mic oraș american. În autorealizarea lui Thomas, a jucat un rol faptul că tânărul inventator a avut capacitatea de a găsi instantaneu investitori pentru ideile sale, chiar și pentru cele mai îndrăznețe. Și erau gata să riște sume considerabile. De exemplu, pe când era încă adolescent, Edison a decis să tipărească un ziar în tren în timp ce acesta era în mișcare și apoi să-l vândă călătorilor. Și știrile pentru ziar ar fi trebuit adunate chiar la stațiile de autobuz. Imediat au fost oameni care au împrumutat bani pentru a cumpăra o mică tipografie, precum și cei care l-au lăsat pe Edison să intre în vagonul cu bagaje cu acest aparat.

Invențiile înainte de Thomas Edison au fost fie făcute de oameni de știință și au fost un produs secundar al descoperirilor lor, fie de către practicieni care au perfecționat ceea ce trebuiau să lucreze. Edison a fost cel care a făcut din invenție o profesie separată. Avea o mulțime de idei și aproape fiecare dintre ele a devenit un germen pentru cele ulterioare care necesitau o dezvoltare ulterioară. Lui Thomas de-a lungul vieții sale lungi nu i-a păsat de confortul său personal. Se știe că, atunci când a vizitat Europa, aflată deja la apogeul faimei, a fost dezamăgit de lenea și agerul inventatorilor europeni.

Era greu de găsit o zonă în care Thomas să nu facă o descoperire. Se estimează că acest om de știință a făcut aproximativ 40 de descoperiri majore în fiecare an. În total, Edison a primit 1.092 de brevete.

Spiritul capitalismului american l-a împins pe Thomas Edison în sus. A reușit să se îmbogățească la 22 de ani, când a venit cu un ticker de cotație pentru Bursa de Valori din Boston. Cu toate acestea, cea mai importantă invenție a lui Edison a fost crearea unei lămpi cu incandescență. Thomas a reușit să electrizeze întreaga Americă cu ajutorul ei și apoi întreaga lume.

Construcția centralei electrice și a primilor consumatori de energie electrică

Istoria lămpii începe cu construcția unei mici centrale electrice. Omul de știință a construit-o în parcul său Menlo. Trebuia să servească nevoilor laboratorului lui. Cu toate acestea, energia primită s-a dovedit a fi mai mult decât era necesar. Apoi Edison a început să vândă surplusul vecinilor fermieri. Este puțin probabil ca acești oameni să fi înțeles că au devenit primii consumatori plătiți de energie electrică din lume. Edison nu a aspirat niciodată să devină antreprenor, dar când a avut nevoie de ceva pentru munca sa, a deschis o mică fabrică în Menlo Park, care mai târziu a crescut la dimensiuni mari și a urmat propriul drum.

Istoricul modificărilor la dispozitivul cu lampă incandescentă

O lampă electrică cu incandescență este o sursă de lumină, în care conversia în energie luminoasă electrică are loc datorită incandescenței unui conductor refractar de către un curent electric. Energia luminoasă a fost obținută mai întâi în acest mod prin trecerea curentului printr-o tijă de carbon. Această tijă a fost plasată într-un vas din care aerul fusese evacuat anterior. Thomas Edison în 1879 a creat un design mai mult sau mai puțin durabil folosind filament de carbon. Cu toate acestea, există o istorie destul de lungă a apariției lămpii incandescente în forma sa modernă. Ca corp de încălzire în 1898-1908. a încercat să folosească diferite metale (tantal, wolfram, osmiu). Filamentul de wolfram, în zigzag, a început să fie folosit din 1909. Lămpile incandescente au început să se umple în 1912-13. (cripton și argon), precum și azot. În același timp, filamentul de wolfram a început să fie realizat sub formă de spirală.

Istoria dezvoltării lămpii cu incandescență este în continuare marcată de îmbunătățirea acesteia prin îmbunătățirea randamentului luminii. Acest lucru a fost realizat prin creșterea temperaturii corpului filamentului. În același timp, durata de viață a lămpii a fost menținută. Umplerea acestuia cu gaze macromoleculare inerte cu adaos de halogen a dus la o scădere a contaminării balonului cu particule de wolfram pulverizate în interiorul acestuia. În plus, a redus rata de evaporare. Utilizarea unui filament sub formă de dublă spirală și tri-spirală a condus la reducerea pierderilor de căldură prin gaz.

Aceasta este istoria inventării lămpii cu incandescență. Cu siguranță vei fi interesat să știi care sunt diversele sale soiuri.

Soiuri moderne de lămpi cu incandescență

Multe varietăți de lămpi electrice constau din anumite părți de același tip. Ele diferă ca formă și dimensiune. Un corp incandescent (adică o spirală din wolfram) este fixat pe o tijă de metal sau sticlă în interiorul becului cu suporturi din sârmă de molibden. Capetele spiralei sunt atașate de capetele intrărilor. Pentru a crea o conexiune etanșă la vid cu o lamă din sticlă, partea de mijloc a bucșelor este realizată din molibden sau platină. Becul unei lămpi în timpul procesării în vid este umplut cu gaz inert. Apoi tulpina este preparată și se formează un gura de scurgere. Lampa pentru montarea in cartus si protejarea gura de scurgere este furnizata cu soclu. Se atașează cu un mastic de bază de balon.

Aspectul lămpilor

Astăzi, există multe incandescente, care pot fi împărțite după aplicare (pentru faruri auto, uz general etc.), după proprietățile de iluminare ale becului lor sau după forma constructivă (decorativă, oglindă, cu un strat de difuzie etc.), precum si dupa forma, pe care o are corpul filamentului (cu spirala dubla, cu spirala plana etc.). In ceea ce priveste dimensiunile, sunt mari, normale, mici, miniaturale si subminiaturale. De exemplu, acestea din urmă includ lămpi cu o lungime mai mică de 10 mm, al căror diametru nu depășește 6 mm. În ceea ce privește cele de dimensiuni mari, acestea includ pe cele a căror lungime este mai mare de 175 mm și diametrul este de cel puțin 80 mm.

Puterea lămpii și durata de viață

Lămpile incandescente moderne pot funcționa la tensiuni variind de la fracțiuni de unitate la câteva sute de volți. Puterea lor poate fi de zeci de kilowați. Dacă creșteți tensiunea cu 1%, fluxul luminos va crește cu 4%. Cu toate acestea, durata de viață va fi redusă cu 15%. Dacă porniți lampa pentru o perioadă scurtă de timp la o tensiune care depășește tensiunea nominală cu 15%, aceasta va fi dezactivată. De aceea, atât de des căderile de tensiune provoacă arderea becurilor. De la cinci ore la o mie sau mai mult, durata lor de viață variază. De exemplu, farurile pentru avioane sunt proiectate pentru o perioadă scurtă de timp, iar lămpile de transport pot funcționa foarte mult timp. În acest din urmă caz, acestea ar trebui instalate în locuri care să permită înlocuirea ușoară. Astăzi, eficacitatea luminoasă a lămpilor depinde de tensiune, design, durata de ardere și putere. Este de aproximativ 10-35 lm/W.

Lămpi cu incandescență astăzi

Lămpile cu incandescență din punct de vedere al eficienței luminoase, desigur, pierd în fața surselor de lumină alimentate cu gaz (lămpi fluorescente). Cu toate acestea, sunt mai ușor de utilizat. Lămpile cu incandescență nu necesită fitinguri complexe sau dispozitive de pornire. În ceea ce privește puterea și tensiunea, practic nu există restricții pentru ele. Aproximativ 10 miliarde de lămpi sunt produse astăzi în lume în fiecare an. Și numărul soiurilor lor depășește 2 mii.

becuri LED

Istoria originii lămpii a fost deja scrisă, în timp ce istoria dezvoltării acestei invenții nu a fost încă finalizată. Există soiuri noi care devin din ce în ce mai populare. Vorbim în primul rând despre lămpi cu LED (una dintre ele este prezentată în fotografia de mai sus). Ele sunt, de asemenea, cunoscute ca fiind eficiente din punct de vedere energetic. Aceste lămpi au o putere de lumină care este de peste 10 ori mai mare decât cea a lămpilor cu incandescență. Cu toate acestea, au un dezavantaj - sursa de alimentare trebuie să fie de joasă tensiune.

Acest subiect este destul de extins, prin urmare, vreau să observ imediat că în acest articol vom lua în considerare problema pericolului de incendiu al lămpilor utilizate exclusiv în viața de zi cu zi.

Pericol de incendiu al prizelor de lămpi electrice

În timpul funcționării, suporturile de lampă ale produsului pot provoca un incendiu din cauza unui scurtcircuit în interiorul suportului lămpii, a curenților de suprasarcină, a unei rezistențe tranzitorii mari în părțile de contact.

Din scurtcircuite, un scurtcircuit între fază și zero poate fi posibil în prizele lămpii. În acest caz, cauza incendiului este scurtcircuitul însoțitor, precum și supraîncălzirea părților de contact din cauza efectelor termice ale curenților de scurtcircuit.

Cartușele de supracurent sunt posibile la conectarea becurilor cu o putere care depășește valoarea nominală pentru acest cartuș. De obicei, incendiile în timpul supraîncărcărilor sunt asociate și cu o cădere crescută de tensiune în contacte.

Creșterea căderii de tensiune în contacte crește odată cu creșterea rezistenței de contact a contactelor și a curentului de sarcină. Cu cât căderea de tensiune a contactelor este mai mare, cu atât încălzirea acestora este mai mare și probabilitatea de aprindere a plasticului sau a firelor conectate la contacte este mai mare.

În unele cazuri, este, de asemenea, posibilă aprinderea izolației firelor și cablurilor de alimentare, ca urmare a uzurii miezurilor conductoare și a îmbătrânirii izolației.

Tot ceea ce este descris aici se aplică și altor produse de instalații electrice (prize, întrerupătoare). În special periculoase de incendiu sunt produsele de instalare electrică care au asamblare de proastă calitate sau anumite defecte de proiectare, de exemplu, lipsa mecanismelor de eliberare instantanee a contactului pentru întrerupătoarele ieftine etc.

Dar să revenim la problema pericolului de incendiu al surselor de lumină.

Cauza principală a incendiilor de la orice lămpi electrice este aprinderea materialelor și structurilor de la efectele termice ale lămpilor în condiții de îndepărtare limitată a căldurii. Acest lucru se poate întâmpla din cauza instalării lămpii direct pe materiale și structuri combustibile, acoperirea lămpilor cu materiale combustibile, precum și din cauza defectelor de proiectare ale corpurilor de iluminat sau a poziției incorecte a corpului de iluminat - fără îndepărtarea căldurii, prevăzută de cerințe. conform documentatiei tehnice pentru corpul de iluminat.

Pericol de incendiu al lămpilor incandescente

În lămpile cu incandescență, energia electrică este transformată în energie luminoasă și termică, iar energia termică reprezintă o mare parte din energia totală și, prin urmare, becurile lămpilor cu incandescență se încălzesc foarte decent și au efecte termice semnificative asupra obiectelor și materialelor din jur. lampă.

Încălzirea în timpul arderii lămpii este distribuită neuniform pe suprafața acesteia. Deci, pentru o lampă umplută cu gaz cu o putere de 200 W, temperatura peretelui balonului de-a lungul înălțimii sale cu o suspensie verticală în timpul măsurătorilor a fost: pe bază - 82 ° C, la mijlocul înălțimii balon - 165 ° C, în partea inferioară a balonului - 85 ° C.

Prezența unui spațiu de aer între lampă și orice obiect reduce semnificativ încălzirea acesteia. Dacă temperatura becului la capătul său este egală cu 80 ° C pentru o lampă incandescentă cu o putere de 100 W, atunci temperatura la o distanță de 2 cm de capătul becului era deja de 35 ° C, la distanță. de 10 cm - 22 ° C, iar la o distanță de 20 cm - 20 ° C CU.

Dacă becul unei lămpi cu incandescență intră în contact cu corpuri cu conductivitate termică scăzută (țesătură, hârtie, lemn etc.), este posibilă o supraîncălzire severă în zona de contact ca urmare a deteriorării disipării căldurii. Deci, de exemplu, am un bec incandescent de 100 de wați învelit în cârpă de bumbac, după 1 minut după ce l-am pornit în poziție orizontală, s-a încălzit până la 79 ° C, după două minute - până la 103 ° C și după 5 minute - până la 340 ° C, după care a început să mocnească (și acest lucru poate provoca un incendiu).

Măsurătorile de temperatură au fost efectuate cu ajutorul unui termocuplu.

O sa mai dau cateva cifre obtinute in urma masuratorilor. Poate cineva le va găsi utile.

Deci temperatura de pe becul unei lămpi cu incandescență de 40 W (una dintre cele mai comune puteri ale lămpii în lămpile de acasă) este de 113 grade la 10 minute după aprinderea lămpii, după 30 de minute. - 147 despre C.

O lampă de 75 W încălzită până la 250 de grade după 15 minute. Adevărat, în viitor, temperatura becului se stabilizează și practic nu se schimbă (după 30 de minute a fost aproximativ aceeași 250 de grade).

Un bec incandescent de 25 W încălzește până la 100 de grade.

Cele mai severe temperaturi au fost înregistrate pe becul unei lămpi foto de 275 W. În 2 minute de la pornire, temperatura a ajuns la 485 de grade, iar după 12 minute - 550 de grade.

Atunci când se utilizează lămpi cu halogen (conform principiului de funcționare, acestea sunt rude apropiate ale lămpilor cu incandescență), problema pericolului lor de incendiu este de asemenea, dacă nu mai acută.

Este deosebit de important să țineți cont de capacitatea de a genera căldură la dimensiuni mari cu lămpi cu halogen atunci când trebuie să le folosiți pe suprafețe din lemn, ceea ce apropo se întâmplă destul de des. În acest caz, este recomandabil să folosiți lămpi cu halogen de joasă tensiune (12 V) de putere mică. Deci, deja cu un bec cu halogen de 20 W, structurile din pin încep să se usuce, iar materialele din PAL emit formaldehidă. Becurile cu o putere mai mare de 20 W sunt și mai fierbinți, ceea ce este plin de ardere spontană.

O atenție deosebită trebuie acordată atunci când alegeți designul corpurilor de iluminat pentru lămpi cu halogen. Lămpile moderne de înaltă calitate izolează destul de bine materialele din jurul lămpii de căldură. Principalul lucru este că lampa ar putea pierde în mod liber această căldură și designul lămpii, în general, nu a fost un termos pentru căldură.

Dacă atingem opinia general acceptată că lămpile cu halogen cu reflectoare speciale (de exemplu, așa-numitele lămpi dicroice) practic nu emit căldură, aceasta este o iluzie clară. Un reflector dicroic acționează ca o oglindă pentru lumina vizibilă, dar blochează cea mai mare parte a radiației infraroșii (termice). Toată căldura este returnată înapoi la lampă. Prin urmare, lămpile dicroice încălzesc obiectul iluminat mai puțin (fascicul de lumină rece), dar, în același timp, încălzesc lampa în sine mult mai mult decât lămpile cu halogen convenționale și lămpile incandescente.

Pericol de incendiu al lămpilor fluorescente

În ceea ce privește lămpile fluorescente moderne (de exemplu, T5 și T2) și toate lămpile fluorescente cu dispozitiv de control electronic, nu am încă informații despre efectele lor termice mari. Să luăm în considerare posibilele motive pentru apariția temperaturilor ridicate pe lămpile fluorescente cu balasturi electromagnetice standard. În ciuda faptului că astfel de balasturi sunt deja aproape complet interzise în Europa, ele sunt încă foarte, foarte comune în țara noastră și va trece destul de mult timp până să fie înlocuite complet cu balasturi electronice.

Din punct de vedere al procesului fizic de obținere a luminii, lămpile fluorescente transformă o parte mai mare a energiei electrice în radiații de lumină vizibilă decât lămpile cu incandescență. Cu toate acestea, în anumite condiții asociate cu defecțiuni ale balastului lămpilor fluorescente („lipirea” demarorului etc.), este posibilă încălzirea puternică a acestora (în unele cazuri, încălzirea lămpilor este posibilă până la 190 - 200 de grade și - până la 120).

Astfel de temperaturi de pe lămpi sunt rezultatul topirii electrozilor. Mai mult, dacă electrozii se apropie de sticla lămpii, încălzirea poate fi și mai semnificativă (punctul de topire al electrozilor, în funcție de materialul lor, este de 1450 - 3300 ° C). În ceea ce privește temperatura posibilă la accelerație (100 - 120 ° C), este și periculoasă, deoarece temperatura de înmuiere a masei de umplere conform standardelor este de 105 ° C.

Demaroarele prezintă un anumit pericol de incendiu: conțin materiale ușor combustibile (condensator de hârtie, garnituri din carton etc.).

Acestea cer ca supraîncălzirea maximă a suprafețelor de sprijin ale corpurilor de iluminat să nu depășească 50 de grade.

În general, subiectul atins astăzi este foarte interesant și destul de extins, așa că cu siguranță vom reveni asupra lui în viitor.

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 care a atras 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 putut, 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 un joint venture numit Edison-Swan United, care a devenit rapid un 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. Cu toate acestea, 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.