Teplota farby žiaroviek. Dizajn, technické parametre a typy žiaroviek

Domov

Žumpa

Napriek celému zoznamu nedostatkov zistených v porovnaní s inými zdrojmi umelého svetla sú žiarovky naďalej žiadané tak v domácej sfére, ako aj v priemyselných odvetviach.

Lacné a ľahko použiteľné zariadenia sa nechcú vzdať svojich pozícií, hoci sa na trhu objavilo obrovské množstvo ekonomickejších a „dlhotrvajúcich“ náhrad – napríklad LED svietidlá.

Až donedávna sa všade používali žiarovky (LN), takže mnohí poznajú ich dizajnové vlastnosti. Navyše niekedy bolo potrebné „zoznámiť sa“ kvôli poruche svetelného zdroja: volfrámové vlákno vyhorelo, sklo prasklo alebo žiarovka vyletela zo základne.

Niektorí výrobcovia použili spoľahlivejšie a overené materiály a k výrobe žiaroviek pristupovali tak zodpovedne, že ich produkty fungujú už niekoľko desaťročí. Ale to je skôr výnimka ako pravidlo - dnes neexistujú žiadne záruky na dlhú životnosť.

Schematické znázornenie svietidla zobrazujúce hlavné detaily. Konštrukcia umelého svetelného zdroja sa od vynálezu príliš nezmenila, zlepšili sa len materiály a zloženie plynu napĺňajúceho banku.

Hlavným aktívnym prvkom je takzvané filamentové teleso, upevnené na držiakoch a pripevnené k elektródam. V momente pripojenia elektriny cez ňu prechádza napätie, ktoré spôsobuje zahrievanie aj žiaru. Aby bolo žiarenie viditeľné, teplota ohrevu musí dosiahnuť 570°C.

Volfrám je uznávaný ako najodolnejší kov voči vysokým teplotám. Pri zahriatí na 3422 °C sa začne topiť. Aby sa maximalizovala plocha žiarenia, ale zmenšil sa objem vláknitého telesa vo vnútri sklenenej banky, je skrútené do špirály.

Zvyčajné príjemné svetlo žltého odtieňa, ktoré vytvára v dome útulnosť a je „teplé“ vizuálnym hodnotením, nastáva pri zahriatí nite na 2830-2850 ° C

Na ochranu volfrámu pred oxidačným procesom charakteristickým pre kovy sa z banky odčerpáva vzduch a nahrádza sa vákuom alebo plynom (kryptón, argón atď.). Technológia vákuového plnenia je zastaraná, pre domáce svietidlá sa najčastejšie používa zmes dusíka a argónu alebo kryptónu.

V dôsledku testovania sa zistilo minimálne trvanie horenia lampy - 1 000 hodín. Ale vzhľadom na náhodné dôvody, ktoré znemožňujú zariadenia vopred, sa predpokladá, že normy sa vzťahujú len na 50 % produktov z každej šarže. Prevádzkový čas druhej polovice môže byť dlhší alebo kratší - v závislosti od podmienok používania.

Druhy a použitie LN

Kvalitatívne charakteristiky a označovanie volfrámových žiaroviek upravuje GOST R 52712-2007. Podľa typu plnenia banky sa zariadenia LN delia na vákuové a plnené plynom.

Prvé slúžia menej kvôli nevyhnutnému vyparovaniu volfrámového vlákna. Okrem toho sa na sklenenom obale zdroja vákua ukladajú volfrámové pary, čo výrazne znižuje priehľadnosť a schopnosť skla prepúšťať svetlo. Vyrábajú sa s monošpirálou, v nomenklatúrnom označení majú priradené písmeno B.

V zariadeniach naplnených plynom sú nevýhody vákuových žiaroviek minimalizované. Plyn znižuje proces odparovania a zabraňuje usadzovaniu volfrámu na stenách banky. Plynové monošpirálové typy sa označujú písmenom G a žiarovky s dvojvinutou špirálou, t.j. bispiral, označený písmenom B. Ak má odroda bispiral nomenklatúru BK, znamená to, že v jej náplni bol použitý kryptón.

V halogénových žiarovkách GLN sa do výplne sklenenej banky pridáva bróm alebo jód, vďaka čomu sa odparujúce sa atómy volfrámu po odparení vracajú späť do vlákna. Halogény sa vyrábajú v dvoch formátoch: vo forme kremenných trubíc s dlhou špirálou alebo v kapsulovom prevedení s kompaktným pracovným prvkom.

V štátnych normách dochádza k rozdeleniu do skupín podľa rozsahu, ale sú ovplyvnené aj iné charakteristiky. Predpokladajme, že na rovnakej úrovni sa uvažuje o „elektrickej miniatúre LN“ (LN mn) a „infračervenom zrkadle LN“ (ZK - zariadenia s koncentrovanou distribúciou svetla, ZD - s priemerom) - ako vidíte, boli použité rôzne kritériá na určenie kategórií.

Existujú skupiny, ktoré možno priradiť k najobľúbenejším:

všeobecný účel;
pre vozidlá;
reflektory;
miniatúrne atď.

Zvážte rozsah a vlastnosti rôznych kategórií, ktoré sa v niektorých prípadoch môžu prekrývať.

Galéria obrázkov

Popis technických požiadaviek pre každú z uvedených kategórií nájdete v príslušných častiach GOST. Vzhľadom na konštrukčné vlastnosti a rozsah použitia sa označenie zariadení z rôznych skupín líši.

Funkcie označovania aplikácií

Lampa sa dá ľahšie vybrať, ak budete navigovať v legende. Odrážajú dôležité technické vlastnosti, možnú oblasť použitia, konštrukčné prvky a výrobné techniky.

Označenie zahraničných výrobcov sa podobá domácemu, ale má svoje vlastné charakteristiky. Zvyčajne sa nosí razením na základňu a slúži ako jeden zo spôsobov, ako rozlíšiť originálny produkt od falošného.

Spočiatku sú písmená uvedené v množstve od 1 do 4, ktoré odrážajú charakteristické dizajnové prvky. Pre jednoduchšie dekódovanie sa za základ berie prvé písmeno základného kritéria, napríklad G je plynom plnená monošpirálová výbojka, V je vákuová monošpirálová výbojka, K je kryptónová výbojka atď.

Potom nasleduje cieľ:

Zh - železnica;
A - automobilový priemysel;
SM - lietadlo;
PZH - pre svetlomety atď.

Za písmenami sú čísla označujúce technické vlastnosti - napätie (V) a výkon (W). Označenie žiaroviek špeciálneho typu je iné: výkon nie je uvedený, ale môžete určiť prúd, svetelný tok alebo intenzitu osvetlenia. Ak má zariadenie dve špirály, potom je výkon pre každú z nich označený samostatne. Posledná číslica môže označovať vývojové číslo, ak bol dizajn upravený.

Hlavné technické vlastnosti

Najdôležitejším parametrom svetelných zdrojov so žiarovkovým telom je výkon, udávaný vo wattoch. Účel svietidiel je rôznorodý, takže rozsah je veľký - od 0,1 W indikátorových "svetlušiek" až po 23 tisíc W svetlometov pre majáky. General Electric a Osram vyrábajú vysokovýkonné svietidlá pre divadelné a filmové produkcie.

Projektorové produkty sa líšia nielen hodnotou výkonu (až 24000W), ale aj svetelným tokom. LED reflektor je schopný dodať 400 000 lúmenov, zatiaľ čo špeciálna žiarovka je 800 000 lúmenov

V každodennom živote sa používajú nízkoenergetické zariadenia, hlavne od 15 W do 150 W, a v priemyselnom sektore sa používajú svietidlá s výkonom do 1500 W.

Kvalita svetelného toku a stupeň rozptylu sú regulované materiálom žiarovky. Maximálna priepustnosť svetla je typická pre svietidlá s priehľadným sklom, kým ostatné dva typy časť svetla pohlcujú. Napríklad matná sklenená žiarovka ukradne 3% svetelného toku a biela - 20%.

Výkon domácich žiaroviek je často obmedzený materiálom svietidiel (tienidlá, tienidlá). Výrobcovia lustrov a svietnikov zvyčajne uvádzajú odporúčané parametre - zvyčajne 40 wattov, menej často 60 wattov.

Bežné elektrické svietidlá silne ohrievajú okolité predmety, na rozdiel napríklad od LED alebo nízkoenergetických halogénových, takže ich nemožno použiť na inštaláciu do napínaných stropov

V roku 2011 boli žiarovky oficiálne uznané ako nízko ekonomické a nebezpečné požiaru, preto bol prijatý zákon na zastavenie výroby 100 W svetelných zdrojov. Ďalším v poradí je zákon zakazujúci zariadenia výkonnejšie ako 50 wattov. Používateľ však nič nestratí, pretože na modernom trhu existuje veľké množstvo produktívnejších a úspornejších LED a iných analógov.

Tabuľka zobrazujúca účinnosť rôznych typov svietidiel pre domácnosť. Podľa špecifikovaných technických charakteristík je jasne viditeľné, ako žiarovky strácajú alternatívne možnosti vo všetkých polohách

Dnes mnohí opúšťajú zastaralý typ svietidiel kvôli vysokej spotrebe energie a krátkej životnosti. Sú však kategórie ľudí, ktorí radšej kupujú lacné a neefektívne zdroje – vďaka nim pokračuje výroba žiaroviek.

Druhým dôležitým ukazovateľom, ktorý treba brať do úvahy pri kúpe, je typ pätice žiarovky, určený veľkosťou. Dovážané a domáce LED lampy majú veľa druhov základov, zatiaľ čo jednoduché lampy sú obmedzené na tri.

Ak potrebujete vymeniť žiarovku v lustri alebo stolnej lampe, potom určite dávajte pozor na priemer podstavca - E14 alebo E27. Zariadenia so základňou E40 sa v každodennom živote nepoužívajú

Teraz sú výrobcovia povinní zabaliť každý výrobok do samostatnej škatule, aby na ňom bolo možné nájsť technické špecifikácie. Zvyčajne uvádzajú výkon, triedu energetickej účinnosti (nízka - E), typ pätice, priehľadnosť žiarovky, životnosť v hodinách.

Výhody a nevýhody žiaroviek

Spotrebiteľ naďalej nakupuje nehospodárne žiarovky kvôli množstvu výhod, hoci niektoré z nich sú veľmi podmienené. Podľa recenzií sú vybrané z dôvodu nasledujúcich vlastností:

nízke náklady;
nedostatok balastných zariadení;
okamžité zapálenie po zapnutí;
známe "domáce" svetlo;
absencia škodlivých látok;
žiadna reakcia na nízke teploty a elektromagnetické impulzy.

Málokto však hodnotí kvalitu svetelného toku či pulzácie, no pre väčšinu je rozhodujúci prvý faktor.

Nevýhody sú však oveľa závažnejšie, pretože medzi nimi je relatívne nízka svetelná účinnosť, obmedzená životnosť, malý rozsah teplôt farieb (iba žlté svetlo), závislosť od poklesu napätia v sieti, nebezpečenstvo požiaru.

Ak zapnete 40 W žiarovku, po pol hodine sa zahreje na + 145-148 ° C a začne ohrievať okolité predmety, čo je plné náhodného vznietenia

Teraz je tu možnosť porovnať v praxi fungovanie žiaroviek, plynových výbojok a LED náprotivkov. Každý, kto si všimol rozdiel v spotrebe energie, prešiel na energeticky úsporné zariadenia už dávno.

Ako si vybrať správnu žiarovku

Pri kúpe žiaroviek sa riadia predovšetkým veľkosťou pätice a výkonom. Tieto dva parametre sa dajú ľahko určiť zo starého, vyhoreného zdroja svetla.

Ak si vyberiete zariadenie s nižším výkonom, potom bude svetelný tok slabší, ak zvolíte väčší, potom riskujete celistvosť tienidiel - môžu sa zdeformovať v dôsledku vysokej teploty ohrevu.

Najmä pre milovníkov tradičných žiaroviek sa vyrábajú vláknové zariadenia na báze LED, ktoré majú podobný tvar, ale priaznivo sa líšia svojimi vlastnosťami.

Okrem technických charakteristík stojí za to venovať pozornosť kvalite spracovania svietidla. Uprednostňované by mali byť výrobky so širokým základným kontaktom, spájkovaným vodičom a stabilne pevným vláknom.

Závery a užitočné video na túto tému

Ešte viac informatívnych a zaujímavých informácií o výrobe, použití a nevýhodách žiaroviek - vo videách natočených odborníkmi a amatérmi.

Zaujímavé fakty o žiarovkách:

Ako prebieha výroba LN:

Porovnávací prehľad lámp rôznych typov:

Populárne o výbere svietidiel pre domácnosť:

Samotný spotrebiteľ má právo vybrať si žiarovku na použitie v každodennom živote. Nenaháňajte však lacnosť a klamlivé výhody. Vzhľadom na to, že osvetlenie používame neustále a v dome je zvyčajne viac ako tucet žiaroviek, je potrebné prehodnotiť zvyky. Mnoho používateľov už dlho prešlo na spoľahlivejšie, hospodárnejšie a bezpečnejšie LED svietidlá.

Ako funguje žiarovka?

Retro žiarovka je krásna vec, o tom niet pochýb. Ale ako je to všetko usporiadané? Ako sa Edisonova žiarovka líši od bežnej? Úprimne povedané, takmer nič. Teraz poďme všetko na police.

Najprv definícia.žiarovka- Zdroj svetla , v ktorom svetlo vyžaruje špirálu, je to tiež žeraviace vlákno, je to tiež žeraviace teleso zohriate elektrickým prúdom na vysokú teplotu. Najčastejšie používaná špirála je vyrobená napríklad zo žiaruvzdorného kovu volfrám alebo uhlíkové vlákno. Aby sa zabránilo oxidácii vykurovacieho telesa pri kontakte so vzduchom, umiestni sa do vákua, pričom sa odčerpáva vzduch zo sklenenej banky.

Princíp fungovania

V každej žiarovke, či už bežnej alebo retro, sa využíva efekt zahrievania vodiča pri jeho prietoku. elektrický prúd. Po uzavretí elektrického obvodu teplota vlákna stúpa. Pre získanie viditeľného žiarenia je potrebné, aby teplota vyžarujúceho telesa presiahla 570 stupňov (teplota začiatku červenej žiary viditeľnej ľudským okom v tme). Pre ľudské videnie optimálne, fyziologicky najvhodnejšie, spektrálne zloženie viditeľného svetla zodpovedá žiareniu s povrchovou teplotou slnečnej fotosféry 5770 K. Nie sú však známe žiadne pevné látky, ktoré by bez deštrukcie odolali teplote slnečnej fotosféry, preto sa prevádzkové teploty vlákien žiaroviek pohybujú v rozmedzí 2000–2800 C. V telesách žiaroviek sa používa žiaruvzdorný a relatívne lacný volfrám. moderné žiarovky ( teplota topenia 3410 °C), rénium a (veľmi zriedkavo) osmium. Preto je spektrum žiaroviek posunuté do červenej časti spektra. Len malý zlomok elektromagnetického žiarenia leží v oblasti viditeľného svetla, hlavný podiel pripadá na infračervené žiarenie a je vnímané ako teplo. Čím nižšia je teplota žhaviaceho telesa, tým menší je podiel energia dodávaná do vyhrievaného drôtu sa premieňa na užitočnú viditeľné žiarenie a žiarenie sa zdá byť ešte „červenejšie“. V súlade s tým sa retro žiarovky líšia od bežných v tom, že slabšie zahrievajú vlákno. Vďaka tomu sa vlákno vyparuje pomalšie a funguje dlhšie.

Retro žiarovky, mimochodom, sú tiež užitočné. Pri typických teplotách žiarovky 2200-2900 K sa vyžaruje žltkasté svetlo odlišné od denného svetla. Večer teplo< 3500 K) свет более комфортен для человека и меньше подавляет естественную выработку melatonín, dôležitý pre reguláciu denné cykly telo (porušenie jeho syntézy nepriaznivo ovplyvňuje zdravie).

V atmosférickom vzduchu pri vysokých teplotách volfrám rýchlo oxiduje a vytvára charakteristický biely povlak na vnútornom povrchu lampy, keď stratí svoju tesnosť. Z tohto dôvodu je teleso z volfrámového vlákna umiestnené v uzavretej banke, z ktorej sa pri výrobe lampy odčerpáva vzduch. Existujú tiež, ešte častejšie, plynové lampy: v nich je žiarovka naplnená inertným plynom - zvyčajne argón. Zvýšený tlak v banke lámp plnených plynom znižuje rýchlosť vyparovania volfrámového vlákna. To nielen zvyšuje životnosť žiarovky, ale umožňuje aj zvýšenie teploty vláknitého telesa. Teda svetelné efektívnosť sa zvyšuje a emisné spektrum sa blíži k bielej. Vnútorný povrch banky plynovej lampy tmavne pomalšie, keď sa materiál vlákna počas prevádzky rozprašuje, ako pri vákuovej lampe. Retro žiarovky sa zvyčajne vyrábajú s vákuovými žiarovkami, ale niektorí výrobcovia ich vyrábajú plnené plynom.

Dizajn

Dizajn žiarovky. Na schéme: 1 - banka; 2 - dutina banky; 3 - vlákno (telo vlákna); 4, 5 - elektródy; 6 - háčiky-držiaky závitu; 7 - noha lampy; 8 - poistka; 9 - základný prípad; 10 - základný izolátor (sklo); 11 - kontakt spodnej časti základne.

Dizajn žiaroviek je veľmi rôznorodý, ale spotrebiteľské rozdiely sú najmä výkon, tvar a veľkosť žiarovky a typ pätice.

Pri konštrukcii žiaroviek na všeobecné použitie je zabezpečená poistka - spojenie zo zliatiny feroniklu privarené do medzery jedného z prúdových vodičov a umiestnené mimo žiarovky - zvyčajne v nohe. Účelom poistky je zabrániť prasknutiu žiarovky pri pretrhnutí vlákna počas prevádzky.

Vlákno

Tvary vláknitých telies sú veľmi rôznorodé a závisia od funkčného účelu žiaroviek. Vláknové teleso prvých lámp bolo vyrobené z uhlia. V moderných svietidlách sa používajú takmer výlučne špirály z volfrám. Aby sa zmenšila veľkosť vláknitého telesa, má zvyčajne tvar špirály. V prípade retro žiaroviek, kde je dôležitý umelecký efekt, je špirála pripevnená podľa potreby pre umelecký efekt, napríklad špirála v historických Edisonových žiarovkách je imitovaná. V prípade bežných žiaroviek má špirála často tvar šesťuholníka, aby sa zabezpečila rovnomerná žiara.

podstavec

Soklový tvar s závit bežnej žiarovky bol navrhnutý Joseph Wilson Swan alebo podľa iných zdrojov Lewis Howard Latimer - vo firme Edison. Veľkosti sokla sú štandardizované. V svietidlách pre domácnosť, najčastejšie Edisonove pätice E14, E27 a E40 (číslo udáva vonkajší priemer v mm).

USA a Kanada používajú rôzne podstavce (čiastočne je to spôsobené iné napätie v sieťach- 110 V, takže iné veľkosti podstavcov zabraňujú náhodnému zaskrutkovaniu európskych lámp určených pre iné napätie: E12 (kandelábra), E17 (stredná), E26 (štandardná alebo stredná), E39 (mogul).

Zaujímavosti

"Storočná lampa"

V Spojených štátoch má jeden z hasičských zborov v Livermore v Kalifornii 60-wattovú ručne vyrobenú lampu známu ako Centennial Lamp. Neustále horí už viac ako 114 rokov, od roku 1901. Nezvyčajne vysoký zdroj pre lampu poskytovala najmä prevádzka pri nízkom výkone (4 watty), v hlbokej krátkej vzdialenosti, s veľmi nízkou účinnosťou. Žiarovka je súčasťouGuinessova kniha rekordov v roku 1972. Fotografie tejto konkrétnej žiarovky sú často publikované ako "retro žiarovka" ...
V ZSSR po realizácii leninského plánu GOELRO dostala žiarovka prezývku „Iľjičova žiarovka“. V dnešnej dobe sa tomu hovorí najčastejšie obyčajná žiarovka visiaca zo stropu na elektrickom kábli bez podhľadu.
Na výrobu bežnej žiarovky je potrebných najmenej 7 kovov.

Žiarovka je prvé elektrické osvetľovacie zariadenie, ktoré hrá dôležitú úlohu v živote človeka. Umožňuje ľuďom podnikať bez ohľadu na dennú dobu.

V porovnaní s inými zdrojmi svetla sa takéto zariadenie vyznačuje jednoduchým dizajnom. Svetelný tok je vyžarovaný volfrámovým vláknom umiestneným vo vnútri sklenenej banky, ktorej dutina je vyplnená hlbokým vákuom. V budúcnosti sa na zvýšenie trvanlivosti namiesto vákua začali do banky čerpať špeciálne plyny - tak sa objavili halogénové žiarovky. Volfrám je tepelne odolný materiál s vysokým bodom topenia. Je to veľmi dôležité, pretože na to, aby človek videl žiaru, musí byť vlákno veľmi horúce kvôli prúdu, ktorý ním prechádza.

História stvorenia

Zaujímavé je, že prvé lampy nepoužívali volfrám, ale množstvo iných materiálov vrátane papiera, grafitu a bambusu. Preto, napriek tomu, že všetky vavríny za vynález a vylepšenie žiarovky patria Edisonovi a Lodyginovi, je nesprávne pripisovať všetky zásluhy iba im.

Nebudeme písať o zlyhaniach jednotlivých vedcov, ale uvedieme hlavné smery, ktorými sa vtedajší muži snažili:

Nájdenie najlepšieho filamentového materiálu. Bolo potrebné nájsť materiál, ktorý by bol odolný voči ohňu a zároveň sa vyznačoval vysokou odolnosťou. Prvá niť bola vytvorená z bambusových vlákien, ktoré boli pokryté tenkou vrstvou grafitu. Bambus pôsobil ako izolant, grafit - vodivé médium. Keďže vrstva bola malá, odpor sa výrazne zvýšil (podľa potreby). Všetko by bolo v poriadku, ale drevitý základ uhlia viedol k rýchlemu vznieteniu.
Ďalej sa vedci zamýšľali nad tým, ako vytvoriť podmienky pre najprísnejšie vákuum, pretože kyslík je dôležitým prvkom pre proces spaľovania.
Potom bolo potrebné vytvoriť rozoberateľné a kontaktné komponenty elektrického obvodu. Úloha bola komplikovaná kvôli použitiu vrstvy grafitu, ktorý sa vyznačuje vysokou odolnosťou, preto museli vedci použiť drahé kovy – platinu a striebro. To zvýšilo vodivosť prúdu, ale cena produktu bola príliš vysoká.
Je pozoruhodné, že závit Edisonovej základne sa používa dodnes - označenie E27. Medzi prvé spôsoby vytvorenia kontaktu patrilo spájkovanie, no v tejto situácii by sa dnes už len ťažko hovorilo o rýchlovýmenných žiarovkách. A pri silnom zahrievaní by sa takéto zlúčeniny rýchlo rozpadli.

V súčasnosti popularita takýchto svietidiel klesá exponenciálne. V roku 2003 sa v Rusku zvýšila amplitúda napájacieho napätia o 5%, dnes je tento parameter už 10%. To viedlo k 4-násobnému skráteniu životnosti žiarovky. Na druhej strane, ak vrátite napätie na ekvivalentnú hodnotu dole, potom sa výkon svetelného toku výrazne zníži - až o 40%.

Pamätajte na tréningový kurz – ešte v škole učiteľ fyziky pripravil experimenty, ktoré demonštrovali, ako sa žiara lampy zvyšuje so zvyšujúcim sa prúdom dodávaným do volfrámového vlákna. Čím vyššia je sila prúdu, tým silnejšia je emisia žiarenia a viac tepla.

Princíp fungovania

Princíp činnosti žiarovky je založený na silnom zahrievaní vlákna v dôsledku elektrického prúdu, ktorý ním prechádza. Aby materiál v tuhom stave začal vyžarovať červenú žiaru, musí jeho teplota dosiahnuť 570 stupňov. Celzia. Žiarenie bude príjemné pre ľudské oko iba vtedy, ak sa tento parameter zvýši 3-4 krát.

Len málo materiálov sa vyznačuje takouto žiaruvzdornosťou. Vzhľadom na dostupnú cenovú politiku bola voľba urobená v prospech volfrámu, ktorého bod topenia je 3400 stupňov. Celzia. Na zvýšenie oblasti vyžarovania svetla je volfrámové vlákno stočené do špirály. Počas prevádzky sa môže zahriať až na 2800 stupňov. Celzia. Teplota farby takéhoto žiarenia je 2000-3000 K, čo dáva žltkasté spektrum - neporovnateľné s denným svetlom, ale zároveň nemá negatívny vplyv na zrakové orgány.

Keď sa volfrám dostane do vzduchu, rýchlo oxiduje a rozkladá sa. Ako bolo uvedené vyššie, namiesto vákua môže byť sklenená banka naplnená plynmi. Hovoríme o inertnom dusíku, argóne či kryptóne. To umožnilo nielen zvýšiť trvanlivosť, ale aj zvýšiť silu žiary. Životnosť je ovplyvnená skutočnosťou, že tlak plynu zabraňuje vyparovaniu volfrámového vlákna v dôsledku vysokej teploty žeravenia.

Štruktúra

Bežná lampa pozostáva z nasledujúcich konštrukčných prvkov:

banka;
vákuum alebo inertný plyn čerpaný do nej;
vlákno;
elektródy - prúdové vedenia;
háčiky potrebné na uchytenie vlákna;
noha;
poistka;
základňa pozostávajúca z puzdra, izolátora a kontaktu na spodnej strane.

Okrem štandardných verzií vodiča, sklenenej nádoby a svoriek existujú lampy na špeciálne účely. Namiesto podstavca používajú iné držiaky alebo pridávajú ďalšiu banku.

Poistka je zvyčajne vyrobená zo zliatiny feritu a niklu a je umiestnená v medzere na jednom z prúdových vodičov. Často sa nachádza v nohe. Jeho hlavným účelom je chrániť banku pred zničením v prípade pretrhnutia vlákna. Je to spôsobené tým, že v prípade jeho rozbitia sa vytvorí elektrický oblúk, ktorý vedie k roztaveniu zvyškov vodiča, ktoré padajú na sklenenú banku. V dôsledku vysokej teploty môže explodovať a spôsobiť požiar. Dlhé roky však preukazovali nízku účinnosť poistiek, a tak sa začali používať menej často.

Banka

Sklenená nádoba sa používa na ochranu vlákna pred oxidáciou a zničením. Celkové rozmery banky sa volia v závislosti od rýchlosti nanášania materiálu, z ktorého je vodič vyrobený.

Plynné médium

Ak boli predtým všetky žiarovky bez výnimky naplnené vákuom, dnes sa tento prístup používa iba pre svetelné zdroje s nízkym výkonom. Výkonnejšie zariadenia sú plnené inertným plynom. Molárna hmotnosť plynu ovplyvňuje emisiu tepla z vlákna.

Halogény sa čerpajú do banky halogénových žiaroviek. Látka, ktorou je vlákno pokryté, sa začne vyparovať a interagovať s halogénmi nachádzajúcimi sa vo vnútri nádoby. V dôsledku reakcie vznikajú zlúčeniny, ktoré sa opäť rozložia a látka sa opäť vráti na povrch nite. Vďaka tomu bolo možné zvýšiť teplotu vodiča, čím sa zvýšila účinnosť a životnosť produktu. Tento prístup tiež umožnil, aby boli banky kompaktnejšie. Nevýhoda konštrukcie je spojená s pôvodne malým odporom vodiča pri privedení elektrického prúdu.

Vlákno

Tvar vlákna môže byť odlišný - výber v prospech jedného alebo druhého je spojený so špecifikami žiarovky. Často používajú závit s kruhovým prierezom, skrútený do špirály, oveľa menej často - páskové vodiče.

Moderná žiarovka je napájaná volfrámovým vláknom alebo vláknom zo zliatiny osmia a volfrámu. Namiesto obyčajných špirálok možno skrútiť dvojité a trojité špirálky, čo umožňuje opakované skrúcanie. Ten vedie k zníženiu tepelného žiarenia a zvýšeniu účinnosti.

technické údaje

Je zaujímavé sledovať závislosť svetelnej energie a výkonu lampy. Zmeny nie sú lineárne - do 75 W sa svetelná účinnosť zvyšuje, pri prekročení klesá.

Jednou z výhod takýchto svetelných zdrojov je rovnomerné osvetlenie, pretože svetlo je vyžarované s rovnakou intenzitou takmer vo všetkých smeroch.

Ďalšia výhoda je spojená s pulzáciou svetla, ktorá pri určitých hodnotách vedie k výraznej únave očí. Za normálnu hodnotu sa považuje pulzačný koeficient nepresahujúci 10 %. V prípade žiaroviek maximálny parameter dosahuje 4%. Najhorší ukazovateľ je pri produktoch s výkonom 40 wattov.

Medzi všetkými dostupnými elektrickými svietidlami sú žiarovky teplejšie. Väčšina prúdu sa premieňa na tepelnú energiu, takže zariadenie pripomína skôr ohrievač ako zdroj svetla. Svetelná účinnosť je v rozmedzí od 5 do 15 %. Z tohto dôvodu sú v legislatíve predpísané určité normy, ktoré zakazujú napríklad používanie žiaroviek s výkonom nad 100 wattov.

Zvyčajne na osvetlenie jednej miestnosti stačí 60 W lampa, ktorá sa vyznačuje miernym zahrievaním.

Pri zvažovaní emisného spektra a jeho porovnaní s prirodzeným svetlom možno uviesť dve dôležité poznámky: svetelný tok takýchto lámp obsahuje menej modrého a viac červeného svetla. Výsledok sa však považuje za prijateľný a nevedie k únave, ako je to v prípade zdrojov denného svetla.

Prevádzkové parametre

Pri prevádzke žiaroviek je dôležité zvážiť podmienky ich používania. Môžu byť použité v interiéri a exteriéri pri teplote najmenej -60 a nie viac ako +50 stupňov. Celzia. Vlhkosť vzduchu by zároveň nemala presiahnuť 98 % (+20 stupňov Celzia). Zariadenia môžu pracovať v rovnakom okruhu so stmievačmi určenými na ovládanie svetelného výkonu zmenou intenzity svetla. Ide o lacné výrobky, ktoré môže nezávisle nahradiť aj nekvalifikovaná osoba.

Druhy

Existuje niekoľko kritérií na klasifikáciu žiaroviek, o ktorých sa bude diskutovať nižšie.

V závislosti od účinnosti osvetlenia sú žiarovky (od najhoršieho po najlepšie):

vákuum;
argón alebo dusík-argón;
kryptón;
xenón alebo halogén s infračerveným reflektorom inštalovaným vo vnútri lampy, čo zvyšuje účinnosť;
s povlakom určeným na premenu infračerveného žiarenia na viditeľné spektrum.

Existuje oveľa viac druhov žiaroviek súvisiacich s ich funkčným účelom a dizajnovými vlastnosťami:

Všeobecné použitie - v 70. rokoch. minulého storočia sa im hovorilo „normálne svietiace lampy“. Najbežnejšou a najpočetnejšou kategóriou sú produkty používané na všeobecné a dekoratívne osvetlenie. Od roku 2008 sa výrazne obmedzila výroba takýchto svetelných zdrojov, čo súviselo s prijatím početných zákonov.
Dekoratívny účel. Banky takýchto výrobkov sú vyrobené vo forme pôvabných postáv. Najbežnejšie sú sklenené nádoby v tvare sviečky s priemerom do 35 mm a guľovité (45 mm).
Miestne stretnutie. Dizajnovo sú totožné s prvou kategóriou, ale sú napájané zníženým napätím - 12/24/36/48 V. Zvyčajne sa používajú v prenosných svietidlách a zariadeniach, ktoré osvetľujú pracovné stoly, stroje atď.
Osvetlené farebnými bankami. Výkon výrobkov často nepresahuje 25 W a na farbenie je vnútorná dutina pokrytá vrstvou anorganického pigmentu. Oveľa menej často nájdete svetelné zdroje, ktorých vonkajšia časť je natretá farebným lakom. V tomto prípade pigment veľmi rýchlo vybledne a rozpadne sa.

Zrkadlené. Banka je vyrobená v špeciálnom tvare, ktorý je pokrytý reflexnou vrstvou (napríklad nástrekom hliníka). Tieto produkty sa používajú na prerozdelenie svetelného toku a zlepšenie účinnosti osvetlenia.
Signál. Sú inštalované v osvetľovacích produktoch určených na zobrazovanie akýchkoľvek informácií. Vyznačujú sa nízkym výkonom a sú určené na nepretržitú prevádzku. K dnešnému dňu takmer zbytočné kvôli dostupnosti LED diód.
Doprava. Ďalšia široká kategória svietidiel používaných vo vozidlách. Vyznačujú sa vysokou pevnosťou, odolnosťou voči vibráciám. Používajú špeciálne sokle, ktoré zaručujú pevné upevnenie a možnosť rýchlej výmeny v stiesnených podmienkach. Dá sa napájať 6V.
Projektor. Vysokovýkonné svetelné zdroje do 10 kW, vyznačujúce sa vysokou svetelnou účinnosťou. Cievka je kompaktne naskladaná, aby poskytovala lepšie zaostrenie.
Lampy používané v optických zariadeniach - napríklad premietanie filmov alebo lekárske zariadenia.

Špeciálne lampy

Existujú aj špecifickejšie typy žiaroviek:

Rozvádzač - podkategória signálnych svietidiel používaných v rozvádzačoch a vykonávajúcich funkcie indikátorov. Ide o úzke, podlhovasté a malé výrobky s paralelnými kontaktmi hladkého typu. Vďaka tomu môžu byť umiestnené v gombíkoch. Označené ako "KM 6-50". Prvé číslo označuje napätie, druhé - prúd (mA).
Perekalnaya, alebo fotolampa. Tieto produkty sa používajú vo fotografických zariadeniach pre normalizovaný nútený režim. Vyznačuje sa vysokou svetelnou účinnosťou a farebnou teplotou, no krátkou životnosťou. Výkon sovietskych lámp dosiahol 500 wattov. Vo väčšine prípadov je banka matná. Dnes sa prakticky nepoužívajú.
Projekcia. Používa sa v spätných projektoroch. Vysoký jas.

Dvojvláknová žiarovka sa dodáva v niekoľkých variantoch:

Pre autá. Jeden závit sa používa pre stretávacie svetlo, druhý pre diaľkové svetlo. Ak uvažujeme žiarovky do koncových svetiel, tak závity je možné použiť pre brzdové svetlo, resp. Prídavná clona môže odrezať lúče, ktoré v stretávacom svetle môžu oslepiť vodičov protiidúcich vozidiel.
Pre lietadlá. V pristávacom svetle môže byť jedno vlákno použité pre slabé svetlo a druhé pre vysoké svetlo, ale vyžaduje externé chladenie a krátku prevádzku.
Pre železničné semafory. Na zvýšenie spoľahlivosti sú potrebné dve vlákna - ak jedna vyhorí, druhá bude svietiť.

Pokračujme v zvažovaní špeciálnych žiaroviek:

Svetlomet je komplexný dizajn pre pohybujúce sa predmety. Používa sa v automobilovej a leteckej technike.
Nízka zotrvačnosť. Obsahuje tenké vlákno. Používal sa v systémoch na záznam zvuku optického typu a v niektorých typoch fototelegrafie. V súčasnosti sa používa zriedka, pretože existujú modernejšie a vylepšené svetelné zdroje.
Kúrenie. Používa sa ako zdroj tepla v laserových tlačiarňach a kopírkach. Lampa má valcový tvar, je upevnená v otočnom kovovom hriadeli, na ktorý je nanesený papier s tonerom. Valec prenáša teplo, čo spôsobuje prekrvenie tonera.

efektívnosť

Elektrický prúd v žiarovkách sa premieňa nielen na svetlo viditeľné okom. Jedna časť ide do žiarenia, druhá sa premieňa na teplo, tretia - na infračervené svetlo, ktoré nie je fixované zrakovými orgánmi. Ak je teplota vodiča 3350 K, potom bude účinnosť žiarovky 15%. Bežná 60 W lampa s teplotou 2700 K sa vyznačuje minimálnou účinnosťou 5 %.

Účinnosť je zvýšená stupňom ohrevu vodiča. Ale čím vyššie je zahrievanie nite, tým kratšia životnosť. Napríklad pri teplote 2700 K bude žiarovka svietiť 1000 hodín, 3400 K - mnohonásobne menej. Ak zvýšite napájacie napätie o 20%, potom sa žiara zdvojnásobí. To je iracionálne, pretože životnosť sa zníži o 95%.

Výhody a nevýhody

Na jednej strane sú žiarovky cenovo najdostupnejšími svetelnými zdrojmi, na druhej strane sa vyznačujú množstvom nevýhod.

výhody:

nízke náklady;
nie je potrebné používať ďalšie zariadenia;
jednoduchosť použitia;
pohodlná teplota farieb;
odolnosť voči vysokej vlhkosti.

Nevýhody:

krehkosť - 700 - 1 000 hodín, pri dodržaní všetkých pravidiel a prevádzkových odporúčaní;
nízky svetelný výkon - účinnosť od 5 do 15%;
krehká sklenená žiarovka;
možnosť výbuchu pri prehriatí;
vysoké nebezpečenstvo požiaru;
kolísanie napätia výrazne znižuje životnosť.

Ako zvýšiť životnosť

Existuje niekoľko dôvodov, prečo sa životnosť týchto produktov môže skrátiť:

poklesy napätia;
mechanické vibrácie;
vysoká teplota okolia;
prerušené spojenie v elektroinštalácii.

Vyberte produkty, ktoré sú vhodné pre rozsah sieťového napätia.
Pohyb vykonávajte striktne vo vypnutom stave, pretože výrobok zlyhá v dôsledku najmenších vibrácií.
Ak žiarovky naďalej horia v tej istej kazete, musí sa vymeniť alebo opraviť.
Pri prevádzke na pristátí pridajte do elektrického obvodu diódu alebo zapnite paralelne dve svietidlá s rovnakým výkonom.
Ak chcete prerušiť napájací obvod, môžete pridať zariadenie na plynulé spínanie.

Technológie nestoja, neustále sa vyvíjajú, a tak sú dnes tradičné žiarovky nahradené úspornejšími a odolnejšími LED, žiarivkovými a energeticky úspornejšími svetelnými zdrojmi. Hlavnými dôvodmi výroby žiaroviek zostáva prítomnosť technologicky menej rozvinutých krajín, ako aj zabehnutá výroba.

Takéto produkty dnes kúpite vo viacerých prípadoch – dobre zapadnú do dizajnu domu či bytu, prípadne sa vám páči mäkké a pohodlné spektrum ich vyžarovania. Technologicky ide o zastarané produkty.

Ukázalo sa, že teleso vyhrievané elektrickým prúdom môže nielen vyžarovať teplo, ale aj žiariť. Prvé svetelné zdroje fungovali presne na tomto princípe. Zvážte, ako funguje žiarovka - najmasívnejšie svietidlo na svete. A hoci ju nakoniec budú musieť úplne nahradiť kompaktné luminiscenčné (energeticky úsporné) a LED svetelné zdroje, ľudstvo sa bez tejto technológie ešte dlho nezaobíde.

Dizajn žiarovky

Hlavným prvkom žiarovky je špirála zo žiaruvzdorného materiálu - volfrámu. Aby sa zväčšila jeho dĺžka a tým aj odpor, je stočený do tenkej špirály. Toto nie je viditeľné voľným okom.

Špirála je upevnená na nosných prvkoch, z ktorých krajné slúžia na pripojenie jej koncov k elektrickému obvodu. Sú vyrobené z molybdénu, ktorého teplota topenia je vyššia ako teplota vyhrievanej špirály. Jedna z molybdénových elektród je pripojená k závitovej časti základne a druhá k jej centrálnej svorke.

Molybdénové držiaky držia volfrámovú cievku

Vzduch sa evakuuje z banky vyrobenej zo skla. Niekedy sa dovnútra namiesto vzduchu čerpá inertný plyn, napríklad argón alebo jeho zmes s dusíkom. Je to nevyhnutné na zníženie tepelnej vodivosti vnútorného objemu, v dôsledku čoho je sklo menej náchylné na teplo. Okrem toho toto opatrenie zabraňuje oxidácii vlákna. Pri výrobe svietidla sa cez časť žiarovky odčerpáva vzduch, ktorý je následne ukrytý pod päticou.

Princíp činnosti žiarovky je založený na zahriatí jej vlákna elektrickým prúdom na teplotu, pri ktorej začne vyžarovať svetlo do okolitého priestoru.

Žiarovky môžu byť vyrobené pre výkon od 15 do 750 wattov. V závislosti od výkonu sa používajú rôzne typy závitových objímok: E10, E14, E27 alebo E40. Pre dekoračné, signálne a podsvietené svietidlá sa používajú podložky BA7S, BA9S, BA15S. Takéto produkty, keď sú nainštalované, sú zaseknuté vo vnútri kazety a otočené o 90 stupňov.

Okrem bežnej hruškovitej formy sa vyrábajú aj ozdobné lampy, v ktorých je žiarovka vyrobená vo forme sviečky, kvapky, valca, gule.

Lampa s žiarovkou, ktorá nemá povlak, žiari žltkastým svetlom, ktoré svojim zložením najviac pripomína slnečné svetlo. Ale pri aplikácii na vnútorný povrch skla pomocou špeciálnych náterov môže byť matný, červený, žltý, modrý alebo zelený.

Zaujímavosťou je zariadenie zrkadlovej žiarovky. Na časť jeho žiarovky je nanesená reflexná vrstva. Výsledkom je, že v dôsledku odrazu od nej sa svetelný tok prerozdeľuje v jednom smere.

Výhody žiaroviek

Najdôležitejším plusom v prospech používania žiaroviek je jednoduchosť ich výroby, a teda aj cena. Jednoduchšie osvetľovacie zariadenie je nemožné vymyslieť.

Svietidlá sa vyrábajú pre široký rozsah výkonu a celkových rozmerov. Všetky ostatné moderné svetelné zdroje obsahujú zariadenia, ktoré premieňajú napájacie napätie na hodnotu potrebnú pre ich prevádzku. Podarí sa ich síce napchať do štandardných celkových rozmerov žiarovky, no dizajn sa skomplikuje, dielikov v zariadení pribúda. A to nie vždy zlepšuje ukazovatele nákladov a spoľahlivosti. Obvod na zapnutie žiarovky nevyžaduje žiadne ďalšie prvky.

LED svietidlá nahradili bežné z prenosných zariadení: prenosné svetelné zdroje napájané batériami a akumulátormi. Pri rovnakom svetelnom výkone spotrebujú menej prúdu a celkové rozmery LED sú ešte menšie ako u žiaroviek, ktoré sa predtým používali v baterkách. Áno, a ako súčasť girlandov na vianočný stromček fungujú úspešnejšie.

Za zmienku stojí ešte jedna výhoda žiaroviek - ich luminiscenčné spektrum je najbližšie k slnku ako u všetkých ostatných umelých svetelných zdrojov. A to je veľké plus pre videnie, pretože je prispôsobené špeciálne slnku a nie monochromatickým LED diódam.

V dôsledku tepelnej zotrvačnosti vyhrievaného vlákna svetlo z neho prakticky nepulzuje. Čo sa nedá povedať o žiarení z iných zariadení, najmä luminiscenčných, ktoré používajú ako predradník klasickú tlmivku a nie polovodičový obvod. Áno, a elektronika, najmä lacná, nie vždy správne potláča vlnenie zo siete. To ovplyvňuje aj zrak.

Ale nielen zdravie môže poškodiť pulzujúci charakter činnosti polovodičových zariadení používaných v moderných žiarovkách. Ich masívne používanie vedie k prudkej zmene tvaru prúdu odoberaného zo siete, čo v konečnom dôsledku ovplyvňuje tvar napätia. Toľko sa mení vo vzťahu k pôvodnému (sínusovému), že to ovplyvňuje kvalitu práce ostatných elektrických spotrebičov v sieti.

Nevýhody žiaroviek

Významnou nevýhodou žiaroviek, ktorá znižuje ich životnosť, je ich závislosť od veľkosti napájacieho napätia. So zvyšujúcim sa napätím sa vlákno rýchlejšie opotrebováva. Vyrábajú lampy pre rôzne hodnoty tohto parametra (do 240 V), ale pri nominálnej hodnote svietia horšie.

Zníženie napätia vedie k prudkej zmene intenzity žiary. A čo je ešte horšie, jeho výkyvy ovplyvňujú osvetľovacie zariadenie, pri ostrých skokoch môže lampa vyhorieť.

Najhoršie však je, že vlákno je navrhnuté tak, aby pracovalo dlhú dobu v zahriatom stave. Pri zahrievaní sa jeho odpor zvyšuje. Preto je v momente zapnutia, keď je závit studený, jeho odpor oveľa menší ako ten, pri ktorom dochádza k žiaru. To vedie k nevyhnutnému prúdovému rázu v momente zapálenia, čo vedie k vyparovaniu volfrámu. Čím väčší je počet inklúzií, tým menej bude lampa žiť.

Situáciu pomáhajú napraviť zariadenia s mäkkým štartom alebo zariadenia, ktoré vám umožňujú nastaviť jas žiary v širokom rozsahu.

Hlavnou nevýhodou žiaroviek je ich nízka účinnosť. Drvivá väčšina elektriny (až 96 %) sa minie na zbytočné ohrievanie okolitého vzduchu a žiarenie v infračervenom spektre. S tým sa nedá nič robiť - to je princíp žiarovky.

A ešte niečo: sklo banky sa dá ľahko rozbiť. No na rozdiel od kompaktných žiariviek obsahujúcich vo vnútri malé množstvo ortuťových pár, rozbitá žiarovka majiteľovi okrem prípadného porezania nič nehrozí.

Halogénové žiarovky

Dôvodom vyhorenia žiarovky je postupné odparovanie volfrámu, z ktorého je vlákno vyrobené. Stane sa tenšou a potom ďalší nápor prúdu, keď sa zapne, ju roztaví v najtenšom bode.

Táto nevýhoda je navrhnutá tak, aby eliminovala halogénové žiarovky naplnené parami brómu alebo jódu. Počas spaľovania sa odparujúci volfrám spája s halogénom. Výsledná látka nie je schopná usadzovať sa na stenách banky alebo iných relatívne studených vnútorných povrchoch.

V blízkosti vlákna sa pôsobením teploty volfrám zo spoja odstráni a vráti na svoje miesto.

Použitie halogénov rieši ďalší problém: môže sa zvýšiť teplota špirály, čím sa zvýši svetelný výkon a zníži sa veľkosť osvetľovacieho zariadenia. Preto pri rovnakom výkone sú rozmery halogénových žiaroviek menšie.

Tento kov sa nazýva volfrám. Objavil ho koncom roku 1781 švédsky chemik Scheele a počas celého 19. storočia ho vedci aktívne skúmali. Dnes už ľudstvo vie dosť na to, aby úspešne využíval volfrám a jeho zlúčeniny v rôznych priemyselných odvetviach.

Volfrám má premenlivú mocnosť, ktorá je spojená so špeciálnym usporiadaním elektrónov v atómových orbitáloch. Tento kov má zvyčajne striebornobielu farbu a má charakteristický lesk. Vyzerá to ako platina.

Volfrám možno pripísať nenáročným kovom. Ani jedna zásada ho nerozpustí. Neovplyvnia to ani silné kyseliny, ako je kyselina chlorovodíková. Z tohto dôvodu sú elektródy používané pri galvanizácii a elektrolýze vyrobené z volfrámu.

Volfrámové a žiarovky

Prečo je vlákno v žiarovkách vyrobené z volfrámu? Je to všetko o jeho jedinečných fyzikálnych vlastnostiach. Kľúčovú úlohu tu zohráva teplota topenia, ktorá je okolo 3500 stupňov Celzia. To je rádovo vyššie ako mnohé kovy bežne používané v priemysle. Napríklad hliník sa topí pri 660 stupňoch.

Elektrický prúd prechádzajúci vláknom ho zahreje až na 3000 stupňov. Uvoľňuje sa veľké množstvo tepelnej energie, ktorá sa zbytočne míňa v okolitom priestore. Zo všetkých kovov, ktoré veda pozná, je iba volfrám schopný vydržať takú vysokú teplotu a neroztopiť sa, na rozdiel od toho istého hliníka. Nenáročnosť volfrámu umožňuje žiarovkám slúžiť v domácnostiach pomerne dlho. Po určitom čase sa však vlákno pretrhne a lampa zlyhá. Prečo sa to deje? Ide o to, že pod vplyvom veľmi vysokej teploty pri prechode prúdu (asi 3 000 stupňov) sa volfrám začne odparovať. Tenké vlákno žiarovky sa časom ešte viac stenčuje, až sa zlomí.

Na roztavenie vzorky volfrámu sa používa tavenie elektrónovým lúčom alebo argónom. Pomocou týchto metód môžete ľahko zahriať kov až na 6000 stupňov Celzia.

Získanie volfrámu

Je dosť ťažké získať kvalitnú vzorku tohto kovu, ale dnes sa vedci s touto úlohou vyrovnávajú s brilantnosťou. Bolo vyvinutých niekoľko unikátnych technológií, ktoré umožňujú pestovať monokryštály volfrámu, obrovské volfrámové tégliky (s hmotnosťou až 6 kg). Posledne menované sú široko používané na získanie drahých zliatin.

Sekcie