Kaj določa žarenje žarnice. Vrednotenje konstrukcijskih elementov in tehničnih lastnosti žarnic

Žarnica z žarilno nitko je zelo pomemben element v človeškem življenju. Z njim lahko na milijone ljudi posluje ne glede na čas dneva. Hkrati je naprava zelo enostavna v izvedbi: svetlobo oddaja posebna žarilna nitka znotraj steklene posode, iz katere se izprazni zrak, v nekaterih primerih pa se nadomesti s posebnim plinom. Filament je izdelan iz prevodnika z visokim tališčem, ki omogoča segrevanje s tokom do vidnega sijaja.

Žarnica z žarilno nitko za splošno uporabo (230 V, 60 W, 720 lm, podnožje E27, skupna višina pribl. 110 mm

Kako deluje žarnica z žarilno nitko

Način delovanja te naprave je tako preprost kot izvedba. Pod vplivom električne energije, ki poteka skozi ognjevzdržni prevodnik, se slednji segreje na visoko temperaturo. Temperatura ogrevanja je določena z napetostjo na žarnici.

Po Planckovem zakonu segreti prevodnik ustvarja elektromagnetno sevanje. Po formuli se ob spremembi temperature spremeni tudi največje sevanje. Večja kot je toplota, krajša je valovna dolžina oddane svetlobe. Z drugimi besedami, barva sijaja je odvisna od temperature vodnika z žarilno nitko v žarnici. Valovna dolžina vidnega spektra je dosežena pri nekaj tisoč stopinjah Kelvina. Mimogrede, temperatura Sonca je približno 5000 Kelvinov. Svetilka s to barvno temperaturo bo sijala z nevtralno dnevno svetlobo. Z zmanjšanjem segrevanja prevodnika bo sevanje rumeno, nato pa rdeče.

V žarnici se le del energije pretvori v vidno svetlobo, preostanek pa v toploto. Poleg tega je človeku viden le del svetlobnega sevanja, ostalo sevanje je infrardeče. Zato je treba zvišati temperaturo sevalnega prevodnika, tako da je več vidne svetlobe in manj infrardečega sevanja (z drugimi besedami, povečanje učinkovitosti). Toda najvišja temperatura vodnika z žarilno nitko je omejena z lastnostmi prevodnika, ki ne dovoljuje, da se segreje do 5770 Kelvinov.

Prevodnik, izdelan iz katere koli snovi, se bo stopil, deformiral ali prenehal prevajati tok. Trenutno so žarnice opremljene z volframovimi nitkami, ki lahko prenesejo 3410 stopinj Celzija.
Ena od glavnih lastnosti žarnice z žarilno nitko je temperatura sijanja. Najpogosteje je med 2200 in 3000 Kelvinov, kar omogoča oddajanje le rumene svetlobe, dnevne svetlobe pa ne.
Upoštevati je treba, da se na zraku volframov vodnik pri tej temperaturi takoj spremeni v oksid, da bi se izognili stiku s kisikom. Da bi to naredili, se iz žarnice črpa zrak, kar je dovolj za ustvarjanje 25-vatnih svetilk. Močnejše žarnice vsebujejo v sebi inertni plin pod tlakom, ki omogoča, da volfram traja dlje. Ta tehnologija vam omogoča, da nekoliko povečate temperaturo sijaja svetilke in se približate dnevni svetlobi.

Naprava z žarnico z žarilno nitko

Žarnice se nekoliko razlikujejo po zasnovi, vendar glavne komponente vključujejo žarilno nitko sevalnega prevodnika, stekleno posodo in terminale. Svetilke za posebne namene morda nimajo podnožja, lahko so drugi nosilci sevalnega vodnika, še ena žarnica. Nekatere žarnice z žarilno nitko imajo tudi feronikelj varovalko, ki se nahaja v reži enega od terminalov.

Varovalka se nahaja predvsem v nogi. Zahvaljujoč njemu se žarnica ne uniči, ko se sevalni vodnik zlomi. Ko se žarilna nitka zlomi, se pojavi električni lok, ki topi ostanke prevodnika. Staljena snov prevodnika, ki pade na stekleno bučko, jo lahko uniči in izzove požar. Varovalko uniči visok tok električnega loka in ustavi taljenje žarilne nitke. A takšnih varovalk zaradi nizke učinkovitosti niso namestili.

Zasnova žarnice: 1 - žarnica; 2 - votlina bučke (vakuumska ali napolnjena s plinom); 3 - žareče telo; 4, 5 - elektrode (tokovni vhodi); 6 - kljuke-držala telesa toplote; 7 - noga svetilke; 8 - zunanja povezava tokovnega kabla, varovalka; 9 - osnovni ohišje; 10 - osnovni izolator (steklo); 11 - stik dna podnožja.

Bučka

Steklena žarnica žarnice ščiti sevalni prevodnik pred oksidacijo in uničenjem. Velikost žarnice je odvisna od stopnje odlaganja prevodnega materiala.

Plinski medij

Prve žarnice so bile izdelane z vakuumsko bučko, v našem času pa na ta način izdelujejo le naprave z nizko močjo. Proizvajajo se močnejše sijalke, napolnjene z inertnim plinom. Sevanje toplote žarečega prevodnika je odvisno od vrednosti molske mase plina. Najpogosteje bučke vsebujejo mešanico argona in dušika, lahko pa je tudi samo argon, pa tudi kripton in celo ksenon.

Molarne mase plinov:

• N2 - 28,0134 g/mol;
• Ar: 39,948 g/mol;
• Kr - 83,798 g/mol;
• Xe - 131,293 g/mol;

Ločeno je vredno razmisliti o halogenskih žarnicah. Halogeni se črpajo v njihove posode. Material prevodnika filamenta izhlapi in reagira s halogeni. Nastale spojine se pri visokih temperaturah ponovno razgradijo in snov se vrne v sevalni prevodnik. Ta lastnost vam omogoča zvišanje temperature prevodnika, zaradi česar se povečata učinkovitost in trajanje svetilke. Poleg tega uporaba halogenov omogoča zmanjšanje velikosti bučke. Od minusov je treba omeniti majhen upor prevodnika z žarilno nitko na začetku.

Filament

Oblike sevalnega prevodnika so različne, odvisno od posebnosti žarnice. Najpogosteje žarnice uporabljajo okroglo žarilno nitko, včasih pa je mogoče najti tudi trak.
Prve žarnice so bile proizvedene celo s premogom, segretim na 3559 stopinj Celzija. Sodobne žarnice so opremljene z volframovim prevodnikom, včasih z osmij-volframovim prevodnikom. Vrsta spirale ni naključna - bistveno zmanjša dimenzije vodnika filamenta. Obstajajo bispirale in trispirale, pridobljene z metodo ponavljajočega se zvijanja. Te vrste prevodnikov z žarilno nitko omogočajo povečanje učinkovitosti z zmanjšanjem toplotnega sevanja.

Lastnosti žarnice z žarilno nitko

Žarnice se proizvajajo za različne namene in mesta namestitve, kar je razlog za njihovo razliko v napetosti tokokroga. Velikost toka se izračuna po zakonu dobro znanega Ohma (napetost deljena z uporom), moč pa po preprosti formuli: napetost pomnožite s tokom ali napetost delite na kvadrat z uporom. Za izdelavo žarnice z žarilno nitko zahtevane moči je izbrana žica s potrebnim uporom. Običajno se uporablja prevodnik z debelino 40-50 mikronov.
Pri zagonu, to je pri vklopu žarnice v omrežju, pride do prenapetosti toka (red velikosti večji od nazivnega). To je posledica nizke temperature žarilne nitke. Navsezadnje ima vodnik pri sobni temperaturi majhen upor. Tok se zmanjša na nazivno le, ko se žarilna nitka segreje zaradi povečanja upora prevodnika. Kar zadeva prve karbonske sijalke, je bilo ravno obratno: hladna žarnica je imela večji upor kot vroča.

podstavek

Podnožje žarnice ima standardizirano obliko in velikost. Zahvaljujoč temu je mogoče brez težav zamenjati žarnico v lestencu ali drugi napravi. Najbolj priljubljene so navojne žarnice z oznako E14, E27, E40. Številke za črko "E" označujejo zunanji premer osnove. Obstajajo tudi podstavki za žarnice brez navoja, ki jih v kartuši držijo trenje ali druge naprave. Žarnice z vtičnicami E14 so pogosteje potrebne pri zamenjavi starih v lestencih ali talnih svetilkah. Podstavek E27 se uporablja povsod - v kartušah, lestencih, posebnih napravah.
Upoštevajte, da je v Ameriki napetost vezja 110 voltov, zato uporabljajo druga podnožja od evropskih. V ameriških trgovinah so žarnice z vtičnicami E12, E17, E26 in E39. To je bilo storjeno, da ne bi slučajno zamenjali evropske žarnice z 220 voltov in ameriške za 110 voltov.

Učinkovitost

Energija, ki se dovaja žarnici z žarilno nitko, se ne porabi samo za proizvodnjo vidnega spektra svetlobe. Del energije se porabi za oddajanje svetlobe, del se pretvori v toploto, vendar se največji delež porabi za infrardečo svetlobo, ki je človeškemu očesu nedostopna. Pri temperaturi vodnika z žarilno nitko 3350 Kelvinov je izkoristek žarnice le 15%. In standardna 60-vatna žarnica s temperaturo sijanja 2700 Kelvinov ima učinkovitost približno 5%.
Seveda je učinkovitost žarnice neposredno odvisna od stopnje segrevanja sevalnega prevodnika, vendar z močnejšim segrevanjem žarilna nitka ne bo trajala dolgo. Pri temperaturi prevodnika 2700K bo žarnica svetila približno 1000 ur, pri segrevanju na 3400K pa se življenjska doba skrajša na nekaj ur. Ko se napajalna napetost žarnice dvigne za 20%, se bo svetlobna jakost povečala za približno 2-krat, čas delovanja pa se bo zmanjšal do 95%.
Če želite podaljšati življenjsko dobo žarnice, morate znižati napajalno napetost, vendar bo to zmanjšalo tudi učinkovitost naprave. Če so serijsko povezane, bodo žarnice z žarilno nitko delovale do 1000-krat dlje, vendar bo njihova učinkovitost 4-5 krat manjša. V nekaterih primerih je ta pristop smiseln, na primer na stopnicah. Visoka svetlost tam ni potrebna, vendar mora biti življenjska doba žarnic precejšnja.
Za dosego tega cilja je treba diodo serijsko povezati z žarnico. Polprevodniški element bo prekinil polovični tok, ki teče skozi žarnico. Posledično se moč zmanjša za polovico, po njej pa se napetost zmanjša za približno 1,5-krat.
Vendar pa je ta način priključitve žarnice z ekonomskega vidika nedonosen. Konec koncev bo takšno vezje porabilo več električne energije, zaradi česar je bolj donosna zamenjava izgorele žarnice z novo kot kilovatne ure, porabljene za podaljšanje življenjske dobe stare. Zato se za napajanje žarnic z žarilno nitko dovaja napetost, ki je nekoliko večja od nazivne napetosti, kar prihrani električno energijo.

Kako dolgo zdrži svetilka

Življenjska doba žarnice se skrajša zaradi številnih dejavnikov, na primer izhlapevanja snovi s površine prevodnika ali napak v prevodniku z žarilno nitko. Z različnim izhlapevanjem prevodnega materiala se odseki niti pojavijo z visoko odpornostjo, kar povzroči pregrevanje in še intenzivnejše izhlapevanje snovi. Žarnica pod vplivom takega faktorja postane tanjša in lokalno popolnoma izhlapi, zaradi česar žarnica izgori.
Prevodnik žarilne nitke se med zagonom najbolj obrabi zaradi vhodnega toka. Da bi se temu izognili, se uporabljajo svetilke za mehki zagon.
Za volfram je značilna specifična upornost snovi 2-krat večja kot na primer aluminij. Ko je svetilka priključena na omrežje, je tok, ki teče skozi njo, za red večji od nazivnega. Prenapetost toka povzroča pregorevanje žarnic z žarilno nitko. Za zaščito vezja pred prenapetostmi v žarnicah je včasih nameščena varovalka.

Pri natančnejšem pregledu žarnice je vidna varovalka s tanjšim prevodnikom, ki vodi do podnožja. Ko je v omrežje priključena običajna električna 60-vatna žarnica, lahko moč žarilne nitke doseže 700 vatov in več, ko je vklopljena 100-vatna, pa več kot 1 kilovat. Pri segrevanju sevalni prevodnik poveča upor in moč se zmanjša na normalno.

Za nemoten zagon žarnice lahko uporabite termistor. Koeficient temperaturne odpornosti takega upora mora biti negativen. Ko je termistor vključen v vezje, je hladen in ima visoko upornost, zato žarnica ne bo prejela polne napetosti, dokler se ta element ne segreje. To so le osnove, tema gladkega povezovanja žarnic je ogromna in zahteva bolj poglobljeno študijo.

Zahvaljujoč spodnji tabeli lahko približno ugotovite razmerje moči in svetlobnega toka za običajno hruško žarnico (osnova E27, 220 V).

Kaj so žarnice z žarilno nitko

Kot je bilo omenjeno zgoraj, je bil zrak evakuiran iz posode z žarilno nitko. V nekaterih primerih (na primer pri nizki moči) bučko pustimo vakuumsko. Toda veliko pogosteje je žarnica napolnjena s posebnim plinom, ki podaljša trajanje žarilne nitke in izboljša svetlobno moč prevodnika.
Glede na vrsto polnjenja posode so žarnice razdeljene na več vrst:
Vakuum (vse prve žarnice in moderne z nizko močjo)
Argon (v nekaterih primerih napolnjen z mešanico argona + dušika)
Krypton (ta vrsta žarnic sveti 10% več kot zgoraj omenjene argonove žarnice)
Xenon (v tej različici svetilke že svetijo 2-krat močneje kot sijalke z argonom)
Halogena (jod, morda brom, je vstavljen v posode takšnih žarnic, kar omogoča, da sveti kar 2,5-krat močneje od enakih argonskih žarnic. Ta vrsta žarnice je trpežna, vendar zahteva dober sijaj žarilne nitke za halogen kolesari na delo)
Xenon-halogen (takšne sijalke so napolnjene z mešanico ksenona z jodom ali bromom, ki velja za najboljši plin za žarnice, saj tak vir sveti 3-krat močneje od standardne argonske žarnice)
Xenon-halogen z IR reflektorjem (velik delež sijaja žarnic je v IR sektorju. Če ga odbijete nazaj, lahko znatno povečate učinkovitost žarnice)
Svetilke z žarilno nitko z IR pretvornikom sevanja (na steklo žarnice se nanese poseben fosfor, ki pri segrevanju oddaja vidno svetlobo)

Prednosti in slabosti žarnic z žarilno nitko

Tako kot druge električne naprave imajo žarnice veliko plusov in minusov. Zato nekateri uporabljajo te svetlobne vire, drugi del pa se je odločil za sodobnejša svetila.

Prednosti:

Dobra barvna reprodukcija;
Uveljavljena proizvodnja v velikem obsegu;
Nizka cena izdelka;
Majhna velikost;
Enostavnost izvedbe brez nepotrebnih vozlov;
Odpornost na sevanje;
Ima samo aktivno odpornost;
Takojšen zagon in ponovni zagon;
Odpornost na padce napetosti in okvare omrežja;
Sestava ne vsebuje kemično škodljivih snovi;
Delajte tako iz AC kot DC;
Pomanjkanje vhodne polarnosti;
Možna je izdelava pod kakršno koli napetostjo;
Ne utripa pri AC;
Ne brenči iz AC;
Celoten svetlobni spekter;
Poznana in udobna barva sijaja;
Odpornost na impulze elektromagnetnega polja;
Možno je priključiti nadzor svetlosti;
Sveti pri nizkih in visokih temperaturah, odpornost na kondenzacijo.

minusi:

• nizek svetlobni tok;
  Kratko trajanje dela;
  Občutljivost na tresenje in šok;
  Velik tokovni udar ob zagonu (red velikosti višji od nazivnega);
  Če se vodnik z žarilno nitko zlomi, se lahko žarnica uniči;
  Življenjska doba in svetlobna moč sta odvisna od napetosti;
  Nevarnost požara (polurni sijaj žarnice segreje steklo glede na vrednost moči: 25W do 100 stopinj Celzija, 40W do 145 stopinj, 100W do 290 stopinj, 200W do 330 stopinj. Ob stiku s tkanino se segrevanje postane intenzivnejše. 60-vatna žarnica lahko po eni uri dela na primer zažge slamo.);
  Potreba po toplotno odpornih nosilcih in pritrdilnih elementih;
  Nizka učinkovitost (razmerje med močjo vidnega sevanja in količino porabljene električne energije);
  Nedvomno je glavna prednost žarnice z žarilno nitko njena nizka cena. S širjenjem fluorescenčnih in predvsem LED žarnic je njegova priljubljenost močno upadla.

Ali veste, kako so izdelane žarnice z žarilno nitko? ne? Potem je tu uvodni video iz Discoveryja

In ne pozabite, da vam žarnica, ki je zagozdena v ustih, ne bo prišla ven, zato tega ne počnite. 🙂

Žarnica z žarilno nitko je umetni vir svetlobe. Svetloba se oddaja iz segrete kovinske tuljave, ko skozinjo teče električni tok.

Načelo delovanja

Žarnica z žarilno nitko uporablja učinek segrevanja prevodnika (nitke), ko skozenj teče električni tok. Temperatura volframove nitke se po vklopu toka močno dvigne. Nit oddaja elektromagnetno sevanje v skladu z zakonom deska. Planckova funkcija ima maksimum, katerega položaj na lestvici valovnih dolžin je odvisen od temperature. Ta maksimum se z naraščajočo temperaturo premakne proti krajšim valovnim dolžinam (zakon premika Krivda). Za pridobitev vidnega sevanja je potrebno, da je temperatura reda nekaj tisoč stopinj, idealno 6000 K (površinska temperatura sonce). Nižja kot je temperatura, manjši je delež vidne svetlobe in bolj »rdeče« je sevanje.

Del električne energije, ki jo porabi žarnica, se pretvori v sevanje, del pa se izgubi zaradi procesov toplotne prevodnosti in konvekcije. Le majhen del sevanja leži v območju vidne svetlobe, večina pa v infrardečem sevanju. Za povečanje učinkovitosti žarnice in doseganje največje "bele" svetlobe je treba povečati temperaturo žarilne nitke, ki je omejena z lastnostmi materiala z žarilno nitko - tališčem. Idealna temperatura 6000 K je nedosegljiva, saj se pri tej temperaturi vsak material topi, razgradi in preneha prevajati elektriko. V sodobnih žarnicah z žarilno nitko se uporabljajo materiali z največjimi tališči - volfram (3410 ° C) in zelo redko osmij (3045 ° C).

Pri praktično dosegljivih temperaturah 2300-2900 ° C se oddaja daleč od bele in ne dnevne svetlobe. Iz tega razloga žarnice z žarilno nitko oddajajo svetlobo, ki je videti bolj "rumeno-rdeča" kot dnevna svetloba. Za karakterizacijo kakovosti svetlobe se uporablja t.i. Barvita temperatura.

V običajnem zraku pri takih temperaturah bi se volfram takoj spremenil v oksid. Zaradi tega je volframova žarilna nitka zaščitena s stekleno žarnico, napolnjeno z nevtralnim plinom (običajno argonom). Prve žarnice so bile izdelane z evakuiranimi žarnicami. Vendar pa v vakuumu pri visokih temperaturah volfram hitro izhlapi, pri čemer se žarilna nitka tanjša in steklena žarnica potemni, ko se odlaga nanjo. Kasneje so bučke napolnili s kemično nevtralnimi plini. Vakuumske bučke se zdaj uporabljajo samo za sijalke nizke moči.

Oblikovanje

Žarnica z žarilno nitko je sestavljena iz podnožja, kontaktnih vodnikov, žarilne nitke, varovalke in steklene žarnice, ki ščiti žarilno nitko pred okoljem.

Bučka

Steklena žarnica ščiti žarilno nitko pred izgorevanjem v okoliškem zraku. Mere bučke so določene s hitrostjo odlaganja filamentnega materiala. Žarnice z večjo močjo zahtevajo večje bučke, tako da se odloženi material z žarilno nitko porazdeli po večji površini in nima močnega vpliva na preglednost.

puferski plin

Bučke prvih svetilk so bile evakuirane. Sodobne sijalke so napolnjene z puferskim plinom (razen sijalk nizke moči, ki so še vedno vakuumske). To zmanjša hitrost izhlapevanja materiala filamenta. Toplotne izgube, ki v tem primeru nastanejo zaradi toplotne prevodnosti, se zmanjšajo z izbiro plina z najtežjimi možnimi molekulami. Mešanice dušika in argona so sprejemljiv kompromis v smislu znižanja stroškov. Dražje sijalke vsebujejo kripton ali ksenon (atomske mase: dušik: 28,0134 g/mol; argon: 39,948 g/mol; kripton: 83,798 g/mol; ksenon: 131,293 g/mol)

Filament

Žarnica v prvih žarnicah je bila izdelana iz premoga (točka sublimacije 3559 °C). Sodobne žarnice uporabljajo skoraj izključno osmijevo-volframove niti. Žica je pogosto dvojna vijačnica za zmanjšanje konvekcije z zmanjšanjem Langmuirjevega sloja.

Svetilke so izdelane za različne delovne napetosti. Moč toka je določena z Ohmovim zakonom (I = U / R), moč pa s formulo P = U \ cdot I ali P = U2 / R. Pri moči 60 W in delovni napetosti 230 V, skozi žarnico mora teči tok 0,26 A, to pomeni, da mora biti upor žarilne nitke 882 ohmov. Ker imajo kovine nizko upornost, je za dosego takšne odpornosti potrebna dolga in tanka žica. Debelina žice v običajnih žarnicah je 40-50 mikronov.

Ker je žarilna nitka ob vklopu pri sobni temperaturi, je njena upornost veliko manjša od delovne upornosti. Zato ob vklopu teče zelo velik tok (dva do trikrat večji od delovnega). Ko se žarilna nitka segreje, se njen upor poveča in tok se zmanjša. Za razliko od sodobnih svetilk so zgodnje žarnice z žarilno nitko z ogljikovimi nitkami ob vklopu delovale na nasprotnem principu - pri segrevanju se je njihov upor zmanjšal, sijaj pa se je počasi povečal.

Pri utripajočih žarnicah je bimetalno stikalo vgrajeno zaporedno z žarilno nitko. Zaradi tega takšne žarnice samostojno delujejo v utripajočem načinu.

podstavek

Predlagana je oblika vtičnice z navojem običajne žarnice Thomas Alva Edison. Velikosti podstavkov so standardizirane.

Varovalka

Varovalka (kos tanke žice) je nameščena na dnu žarnice, ki je zasnovana tako, da prepreči nastanek električnega obloka v trenutku, ko žarnica izgori. Za gospodinjske svetilke z nazivno napetostjo 220 V so takšne varovalke običajno ocenjene na 7 A.

učinkovitost in vzdržljivost

Skoraj vsa energija, ki se dovaja žarnici, se pretvori v sevanje. Izgube zaradi toplotne prevodnosti in konvekcije so majhne. Človeškemu očesu pa je na voljo le majhen razpon valovnih dolžin tega sevanja. Glavni del sevanja leži v nevidnem infrardečem območju in se zaznava kot toplota. Učinkovitost žarnic z žarilno nitko doseže največjo vrednost 15% pri temperaturi približno 3400 K. Pri praktično dosegljivih temperaturah 2700 K je izkoristek 5%.

Z dvigom temperature se učinkovitost žarnice z žarilno nitko poveča, hkrati pa se njena vzdržljivost znatno zmanjša. Pri temperaturi žarilne nitke 2700 K je življenjska doba žarnice približno 1000 ur, pri 3400 K pa le nekaj ur. Ko se napetost poveča za 20%, se svetlost podvoji. Hkrati se življenjska doba skrajša za 95%.

Zmanjšanje napetosti za polovico (na primer pri zaporedni povezavi), čeprav zmanjša učinkovitost, poveča življenjsko dobo za skoraj tisočkrat. Ta učinek se pogosto uporablja, ko je treba zagotoviti zanesljivo razsvetljavo v sili brez posebnih zahtev glede svetlosti, na primer na stopniščih.

Omejena življenjska doba žarnice z žarilno nitko je v manjši meri posledica izhlapevanja materiala z žarilno nitko med delovanjem, v večji meri pa nehomogenosti, ki nastanejo v žarilni nitki. Neenakomerno izhlapevanje filamentnega materiala vodi do pojava tankih območij s povečanim električnim uporom, kar posledično vodi do še večjega segrevanja in izhlapevanja materiala na takih mestih. Ko ena od teh zožitev postane tako tanka, da se material z žarilno nitko na tej točki stopi ali popolnoma izhlapi, se tok prekine in žarnica odpove.

Halogenske žarnice

Dodatek broma ali joda pufrskemu plinu podaljša življenjsko dobo žarnice na 2000-4000 ur. Hkrati je delovna temperatura približno 3000 K. Učinkovitost halogenskih žarnic doseže 28 lm / W.

Jod (skupaj s preostalim kisikom) vstopi v kemično kombinacijo z izhlapenimi atomi volframa. Ta proces je reverzibilen - pri visokih temperaturah se spojina razgradi na svoje sestavne snovi. Atomi volframa se tako sproščajo bodisi na sami vijačnici bodisi blizu nje.

Dodatek halogenov preprečuje odlaganje volframa na steklo, če je temperatura stekla višja od 250 °C. Zaradi odsotnosti črnitve žarnice je mogoče halogenske sijalke izdelati v zelo kompaktni obliki. Majhna prostornina bučke omogoča na eni strani uporabo višjega delovnega tlaka (kar spet vodi do zmanjšanja hitrosti izhlapevanja filamenta) in na drugi strani polnjenje bučke s težkimi inertnimi plini. brez bistvenega povečanja stroškov, kar vodi do zmanjšanja izgub energije zaradi toplotne prevodnosti. Vse to podaljšuje življenjsko dobo halogenskih žarnic in povečuje njihovo učinkovitost.

Zaradi visoke temperature bučke se morebitni površinski onesnaževalci (kot so prstni odtisi) med delovanjem hitro izgorijo, zaradi česar postanejo črni. To vodi do lokalnega zvišanja temperature bučke, kar lahko povzroči njeno uničenje. Tudi zaradi visoke temperature so bučke narejene iz kremena.

Nova smer v razvoju svetilk je t.i. IRC halogenske sijalke (IRC pomeni infrardeči premaz). Na žarnice takšnih svetilk se nanese poseben premaz, ki prepušča vidno svetlobo, a zadržuje infrardeče (toplotno) sevanje in ga odbija nazaj v spiralo. Zaradi tega se zmanjšajo toplotne izgube in posledično se poveča učinkovitost svetilke. Po podatkih OSRAM-a se poraba energije zmanjša za 45 %, življenjska doba pa se podvoji (v primerjavi s klasično halogensko sijalko).

Čeprav IRC halogenske sijalke ne dosegajo učinkovitosti dnevnih sijalk, imajo prednost, da se lahko uporabljajo kot neposredna zamenjava za običajne halogenske sijalke.

Posebne svetilke

Projekcijske svetilke - za dia- in filmske projektorje. Imajo povečano temperaturo žarilne nitke (in s tem povečano svetlost in zmanjšano življenjsko dobo); običajno je nit nameščena tako, da svetlobno območje tvori pravokotnik.

Žarnice z dvojno žarilno nitko za avtomobilske žaromete. Ena nit za dolge luči, druga za kratke luči. Poleg tega takšne svetilke vsebujejo zaslon, ki v načinu kratkih luči odreže žarke, ki bi lahko zaslepili nasproti vozeče voznike.

Zgodovina izuma

Leta 1854 nemški izumitelj Heinrich Goebel razvili prvo "moderno" žarnico: zoglenelo bambusovo žarilno nitko v evakuirani posodi. V naslednjih 5 letih je razvil tisto, kar mnogi imenujejo prva praktična žarnica.

11. julij 1874 ruski inženir Aleksander Nikolajevič Lodygin prejel patentno številko 1619 za žarnico z žarilno nitko. Kot filament je uporabil ogljikovo palico, nameščeno v evakuirano posodo.

angleški izumitelj Joseph Wilson Swan leta 1878 prejel britanski patent za žarnico z ogljikovo nitko. V njegovih svetilkah je bila žarilna nitka v ozračju redkega kisika, kar je omogočilo pridobivanje zelo močne svetlobe.

V drugi polovici 1870-ih je ameriški izumitelj Thomas Edison izvaja raziskovalno delo, pri katerem preizkuša različne kovine kot nit. Na koncu se vrne k ogljikovim vlaknom in ustvari žarnico z življenjsko dobo 40 ur. Kljub tako kratki življenjski dobi njegove žarnice nadomeščajo do takrat uporabljeno plinsko razsvetljavo.

V 1890-ih je Lodygin izumil več vrst svetilk s kovinskimi nitkami.

Leta 1906 je Lodygin prodal patent za volframovo nitko General Electricu. Zaradi visoke cene volframa ima patent le omejeno uporabo.

Leta 1910 William David Coolidge izumlja izboljšano metodo za proizvodnjo volframove niti. Nato volframova nitka izpodrine vse druge vrste filamentov.

Preostali problem s hitrim izhlapevanjem filamenta v vakuumu je rešil ameriški znanstvenik. Irving Langmuir, ki v podjetju dela od leta 1909 General Electric, je prišel na idejo o polnjenju žarnic svetilk z inertnim plinom, kar je bistveno podaljšalo življenjsko dobo svetilk.

Eden prvih električnih virov svetlobe je bila legendarna žarnica. Njen patent je bil sprejet leta 1879. Od takrat to napravo že dolgo uporablja človeštvo na številnih področjih dejavnosti. Vendar pa danes žarnica z žarilno nitko postopoma postaja preteklost. Nadomestili so ga varčnejši viri razsvetljave.

Obstajajo določene prednosti in slabosti, ki so značilne za te naprave, pa tudi njihove uporabe in sorte si zaslužijo podrobno obravnavo. Prav tako bodo njihove primerjalne značilnosti z drugimi svetlobnimi napravami, ki se uporabljajo danes, omogočile sklepanje o smotrnosti uporabe žarnic z žarilno nitko.

Naprava za svetilko

Svetilke z lastnostmi o katerem bomo podrobneje govorili v nadaljevanju, so ga včasih našli skoraj v vsakem domu. Uporaba teh naprav je bila zelo preprosta in priročna. Napravo žarnice z žarilno nitko je enostavno razumeti. Sestavljen je iz steklene bučke z volframovo nitko v notranjosti. Ta posoda se lahko napolni s plinom ali vakuumom.

Volframova nitka je nameščena na posebnih elektrodah, skozi katere se ji dovaja električna energija. Ti vodniki so skriti z osnovo. Ima navoj, ki omogoča enostavno privijanje svetilke v vtičnico. Ko se električna energija dovaja skozi omrežje skozi bazo, se tok dovaja na volframovo žarilno nitko. Ogreva se. Hkrati se svetloba pošilja v okolje. Vse žarnice z žarilno nitko delujejo na tem principu. Njihovih sort je ogromno.

Glavne značilnosti

Določene lastnosti imajo žarnice z žarilno nitko. Značilnosti te naprave se merijo z različnimi indikatorji. Razpon moči teh napeljav za domače namene je od Za ulično razsvetljavo in industrijsko uporabo se lahko uporabljajo sijalke do 1000 W.

Med delovanjem se volframova nitka segreje do 3000 °C. Izhodna moč svetlobnega toka se v tem primeru lahko giblje od 9 do 19 Lm / W. V tem primeru lahko naprava deluje pri nazivni napetosti 220-230 V. Nekatere naprave so zasnovane za omrežja 127 V. Frekvenca je 50 Hz.

Velikost podlage za takšne naprave je lahko 3 vrste. To je navedeno na etiketi. Če je 14 mm, je to 27 mm E27, 40 mm pa E40. Večja kot je osnova, večja je moč svetlobne naprave. Lahko je navojna, zatična, eno- ali dvopinska.

V normalnih pogojih žarnice z žarilno nitko delujejo približno 1 tisoč ur.

Sorte

Žarnice z žarilno nitko, specifikacije o katerih smo razpravljali zgoraj, obstaja več vrst. Obstaja več načel, po katerih so predstavljene naprave razvrščene.

Najprej se žarnice z žarilno nitko razlikujejo po tem, da so lahko sferične (najpogostejše), cevaste, valjaste, sferične. Obstajajo tudi druge, redkejše sorte. Uporabljajo se za ustvarjanje določenega dekorativnega učinka (na primer v girlandah za božično drevo).

Prevleka bučke je lahko prozorna ali mat. Obstajajo tudi zrcalne sorte. Tudi namen svetilke je precej raznolik. Uporablja se lahko za splošno ali lokalno razsvetljavo, pa tudi za posebne potrebe (npr. kvarčno-halogenske vrste).

Volt-amperske lastnosti

Je nelinearna. To je zato, ker je upor žarilne nitke odvisen od temperature in toka. V tem primeru ima nelinearnost naraščajoči značaj. Večji kot je tok, močnejši je upor volframovega prevodnika.

Krivulja narašča, ker je vrednost dinamičnega upora pozitivna. V kateri koli točki, višje kot je povečanje toka, bolj pade napetost. To prispeva k samodejnemu oblikovanju stabilnega režima. Pri konstantni vrednosti napetosti se tok zaradi notranjih razlogov ne more spremeniti.

Volt-amperske karakteristike kažejo, da je zaradi vseh zgornjih pravilnosti žarnico z žarilno nitko mogoče vklopiti neposredno na omrežno napetost.

Stalno napajanje

Ki jim omogočajo uporabo za domače namene, največkrat jih poganja stalen vir električne energije. Šteje se tudi za vir neomejene moči. Zato se omrežna napetost pogosto šteje za nazivno napetost žarnice z žarilno nitko.

Vendar je treba omeniti, da se napetost v omrežju in njena nazivna vrednost pogosto nekoliko razlikujeta. Zato je bil za izboljšanje delovanja osvetljevalnikov razvit GOST 2239-79. Uvaja 5 intervalov napajalne napetosti. Ustrezati mora žarnicam z žarilno nitko, ki se uporabljajo za gospodinjske namene.

Omejeno napajanje

Žarnice z žarilno nitko, značilnosti ki so zasnovani za uporabo v posebnih napravah, se lahko napajajo iz omejenih virov (baterija, akumulator, generator itd.).

Njihova povprečna dejanska napetost ne ustreza nazivni vrednosti. Zato se za žarnice z žarilno nitko, ki jih napajajo omejeni viri toka, uporablja indikator, kot je nazivna napetost. Enaka je povprečni vrednosti, pri kateri je dovoljeno delovati žarnica z žarilno nitko.

Označevanje

Da bi razumeli, kakšna vrsta svetilke je v prodaji, je bila razvita posebna oznaka teh izdelkov. Če želite pravilno izbrati ustrezno vrsto naprave, se morate seznaniti s splošno sprejetimi konvencijami.

Na primer, zvit argon žarnica z žarilno nitko 60 W, karakteristike ki omogočajo uporabo v domače namene, bo označena kot B235-245-60. Prva črka pomeni fizične lastnosti ali oblikovne značilnosti izdelka. Če je v oznaki druga črka, je to namen svetilke. Lahko je železnica (Zh), letala (SM), stikalna plošča (KM), avtomobil (A), reflektor (PJ).

Prva številka v oznaki označuje napetost in moč. Druga številčna vrednost je revizija. To vam omogoča, da izberete pravo svetilko za določeno svetlobno napravo.

Prednosti

Žarnice z žarilno nitko in LED sijalke, primerjalne značilnosti ki jih primerjamo ob nakupu določene naprave, se precej razlikujejo. Prednost naprav z volframovo nitko je njihova poceni cena. Obstajajo številne značilnosti, ki razlikujejo žarnice z žarilno nitko od LED, fluorescenčnih virov svetlobe.

Predhodno uporabljene naprave delujejo stabilno pri nizkih temperaturah. Prav tako se ne bojijo majhnih prenapetosti v omrežju. To jim omogoča, da se uporabljajo precej dolgo.

Če napetost iz nekega razloga pade, bo žarnica še vedno delovala, čeprav z manjšo intenzivnostjo. Tudi takšne naprave se ne bojijo visoke vlažnosti. Enostavno jih je povezati v omrežje, ne potrebujejo dodatne opreme.

Če se žarnica z žarilno nitko zlomi, nevarne snovi ne bodo prišle v zrak (kot se zgodi pri energetsko varčnih vrstah razsvetljave). Zato se štejejo za varnejše.

slabosti

Vendar pa obstaja nekaj pomembnih pomanjkljivosti značilnosti žarnic z žarilno nitko. Fluorescentne sijalke, kot tudi diodne sorte svetlobnih naprav, se danes uporablja veliko bolj iz več razlogov.

Prvič, bistvena pomanjkljivost naprav z volframovo žarilno nitko je nizka raven svetlobe. V spektru sevanja prevladujejo rumeni, rdeči odtenki. To daje nenaravno osvetlitev.

V primerjavi z novimi žarnicami je za princip žarilne nitko značilna nizka življenjska doba. Z odstopanji nazivne omrežne napetosti se ta še bolj zmanjša.

Žarnica žarnice je precej krhka. Zaradi tega se najpogosteje uporablja s stropom. In to še dodatno zmanjša stopnjo intenzivnosti osvetlitve v prostoru.

Poleg tega žarnice z žarilno nitko porabijo veliko več električne energije. V primerjavi s fluorescentnimi, LED različicami je to odstopanje res impresivno. Zato, da bi prihranili energetske vire, bi morali izbrati nove vrste naprav. To prispeva k postopnemu prenehanju proizvodnje žarnic z žarilno nitko.

Zgodovina žarnic z žarilno nitko sega v devetnajsto stoletje. Razmislite o glavnih točkah, povezanih s tem edinstvenim izumom človeštva.

Posebnosti

Žarnica z žarilno nitko je predmet, ki ga poznajo številni ljudje. Trenutno si je težko predstavljati življenje človeštva brez uporabe umetne in električne svetlobe. Ob tem le redko kdo pomisli, kako je izgledala prva svetilka, v katerem zgodovinskem obdobju je nastala.

Najprej razmislite o napravi žarnice z žarilno nitko. Ta vir električne svetlobe je prevodnik z visokim tališčem, ki je v žarnici. Iz nje je bil predhodno izčrpan zrak, namesto tega je bila bučka napolnjena z inertnim plinom. Električni tok, ki prehaja skozi svetilko, oddaja svetlobni tok.

Bistvo delovanja

Kakšno je načelo delovanja žarnice z žarilno nitko? Leži v tem, da ko električni tok teče skozi telo žarilne nitke, se element segreje, medtem ko se volframova nitka sama segreje. Ona je tista, ki po Planckovem zakonu oddaja toplotno in elektromagnetno sevanje. Za ustvarjanje polnega sijaja je potrebno volframovo nitko segreti na nekaj sto stopinj. Ko se temperatura zniža, se spekter obarva rdeče.

Prve žarnice z žarilno nitko so imele številne pomanjkljivosti. Težko je bilo na primer uravnavati temperaturo, zaradi česar so sijalke hitro odpovedale.

Tehnične lastnosti

Kakšna je zasnova sodobne žarnice z žarilno nitko? Ker je postal prvi vir svetlobe, ima dokaj preprosto zasnovo. Glavni elementi svetilke so:

• žareče telo;
• bučka;
• tokovni vhodi.

Trenutno so bile razvite različne modifikacije, v žarnico je bila uvedena varovalka, ki je povezava. Za izdelavo tega dela se uporablja zlitina železo-nikelj. Povezava je privarjena v tokovno vhodno nogo, da se prepreči uničenje steklene žarnice, ko se volframova žarilna nitka segreje.

Glede na glavne prednosti in slabosti žarnic z žarilno nitko ugotavljamo, da so bile žarnice od njihovega nastanka bistveno posodobljene. Na primer, zaradi uporabe varovalke se je zmanjšala verjetnost hitrega uničenja svetilke.

Glavna pomanjkljivost takšnih svetlobnih elementov je njihova visoka poraba energije. Zato se zdaj uporabljajo veliko manj pogosto.

Kako so se pojavili umetni viri svetlobe

Zgodovina žarnic z žarilno nitko je povezana s številnimi izumitelji. Pred časom, ko je ruski fizik Aleksander Lodygin začel delati na njegovem ustvarjanju, so bili že razviti prvi modeli žarnic z žarilno nitko. Leta 1809 je angleški izumitelj Delarue razvil model, ki je bil opremljen s platinasto spiralo. Zgodovina žarnic z žarilno nitko je povezana tudi z izumiteljem Heinrichom Goebelom. V vzorcu, ki ga je ustvaril Nemec, so zoglenelo bambusovo nit dali v posodo, iz katere so predhodno izčrpali zrak. Goebel že petnajst let posodablja svoj model žarnice z žarilno nitko. Uspelo mu je dobiti delujočo različico žarnice z žarilno nitko. Lodygin je dosegel visokokakovosten sijaj ogljikove palice, nameščene v stekleno posodo, iz katere je bil odstranjen zrak.

Praktična različica modela

Prve žarnice z žarilno nitko, ki so jih lahko proizvajali v velikih količinah, so se pojavile v Angliji konec devetnajstega stoletja. Joseph Wilson Swan je celo uspel pridobiti patent za lastno zasnovo.

Ko že govorimo o tistih, ki so izumili žarnico, se je treba osredotočiti tudi na poskuse, ki jih je izvedel Thomas Edison.

Kot filamente je poskušal uporabiti različne materiale. Prav ta znanstvenik je kot filament predlagal platinasti filament.

Ta izum žarnice z žarilno nitko je postal nova stopnja na področju električne energije. Sprva so Edisonove svetilke delovale le štirideset ur, a so kljub temu hitro zamenjale plinsko razsvetljavo.

V obdobju, ko se je Edison ukvarjal s svojimi raziskavami, je v Rusiji Alexander Lodygin uspel ustvariti več različnih vrst svetilk hkrati, v katerih so ognjevzdržne kovine igrale vlogo niti.

Zgodovina žarnic z žarilno nitko kaže, da je ruski izumitelj prvi začel uporabljati ognjevzdržne kovine v obliki telesa z žarilno nitko.

Poleg volframa je Lodygin eksperimentiral tudi z molibdenom in ga zvijal v obliki spirale.

Posebnosti svetilke Lodygin

Za sodobne analoge je značilen odličen svetlobni tok, pa tudi visokokakovostna barvna reprodukcija. Njihov izkoristek je 15 % pri najvišji temperaturi žarilne nitke. Takšni svetlobni viri za svoje delo porabijo veliko električne energije, zato njihovo delovanje ne traja več kot 1000 ur. To je več kot poplačano z nizkimi stroški svetilk, zato kljub raznolikosti virov umetne razsvetljave na trgu danes še vedno veljajo za priljubljene in iskane med kupci.

Zanimiva dejstva iz zgodovine žarnice

Ob koncu devetnajstega stoletja je Didrichsonu uspelo bistveno spremeniti model, ki ga je predlagal ruski izumitelj Lodygin. Iz nje je izvedel popolno črpanje zraka, v svetilki je uporabil več las hkrati.

Takšna izboljšava je omogočila uporabo svetilke tudi, ko je ena od dlak izgorela.

Angleški inženir Joseph Wilson Swan ima v lasti patent, ki potrjuje njegovo izdelavo svetilke iz ogljikovih vlaken.

Vlakno se je nahajalo v atmosferi redkega kisika, zaradi česar je bila svetloba svetlejša in bolj enakomerna.

V drugi polovici devetnajstega stoletja Edison poleg same svetilke izumi vrtljivo gospodinjsko stikalo.

Obsežen pojav svetilk na trgu

Od konca devetnajstega stoletja so se začele pojavljati svetilke, v katerih so kot filamente uporabljali okside itrija, cirkonija, torija in magnezija.

V začetku prejšnjega stoletja sta madžarska raziskovalca Sandor Yust in Franjo Hanaman prejela patent za uporabo volframove nitke v žarnicah z žarilno nitko. V tej državi so bile izdelane prve kopije takšnih svetilk, ki so vstopile na obsežni trg.

V ZDA so v istem časovnem obdobju zgradili in zagnali tovarne, ki so se ukvarjale s proizvodnjo titana, volframa, kroma z elektrokemično redukcijo.

Visoki stroški volframa so sami prilagodili hitrost uvajanja žarnic z žarilno nitko v vsakdanje življenje.

Leta 1910 je Coolidge razvil novo tehnologijo za izdelavo tankih volframovih filamentov, kar je prispevalo k znižanju stroškov proizvodnje umetnih žarnic z žarilno nitko.

Problem njegovega hitrega izhlapevanja je rešil ameriški znanstvenik Irving Langmuir. Prav on je v industrijsko proizvodnjo uvedel polnjenje steklenih bučk z inertnim plinom, kar je podaljšalo življenjsko dobo svetilke in jih pocenilo.

Učinkovitost

Skoraj vsa energija, pridobljena v žarnici, se postopoma spremeni v toplotno sevanje. Učinkovitost doseže 15 odstotkov pri temperaturnem indeksu 15 odstotkov.

Ko se temperatura dvigne, se učinkovitost poveča, vendar to povzroči znatno zmanjšanje življenjske dobe žarnice.

Pri 2700 K je obdobje polne uporabe umetnega vira svetlobe 1000 ur, pri 3400 K pa več ur.

Da bi povečali vzdržljivost žarnice z žarilno nitko, razvijalci predlagajo zmanjšanje vrednosti napajalne napetosti. Seveda se bo v tem primeru učinkovitost zmanjšala tudi za približno 4-5 krat. Inženirji uporabljajo ta učinek v primerih, ko je potrebna zanesljiva osvetlitev minimalne svetlosti. To na primer velja za večerno in nočno razsvetljavo gradbišč, ​​stopnišč.

Da bi to naredili, je izmenični tok svetilke z diodo povezan zaporedno, kar zagotavlja dovajanje toka žarnici za polovico celotnega obdobja napajanja.

Glede na to, da je cena navadne žarnice z žarilno nitko bistveno nižja od njene povprečne življenjske dobe, se lahko nakup takšnih svetlobnih virov šteje za dokaj donosno podjetje.

Zaključek

Zgodovina pojava modela električne svetilke, ki smo ga navajeni, je povezana z imeni številnih ruskih in tujih znanstvenikov in izumiteljev. V dveh stoletjih je ta umetni vir svetlobe doživel transformacije in posodobitve, katerih namen je bil povečati življenjsko dobo naprave in zmanjšati njene stroške.

Največjo obrabo žarilne nitke opazimo v primeru močnega dovajanja napetosti na žarnico. Da bi rešili ta problem, so izumitelji začeli oskrbovati svetilke z različnimi napravami, ki zagotavljajo njihov nemoten zagon.

Ko je hladen, ima volframova nitka upornost, ki je le dvakrat večja od aluminija. Da bi se izognili konicam moči, oblikovalci uporabljajo termistorje, katerih upor pade, ko se temperatura dvigne.

Za nizkonapetostne sijalke z enako močjo sta življenjska doba in svetlobna moč veliko višja, saj imajo večji prerez žarilnega telesa. V svetilkah, zasnovanih za številne sijalke, je učinkovito serijsko priključiti več svetilk nižje napetosti. Na primer, namesto šestih 60 W žarnic, povezanih vzporedno, lahko uporabite samo tri.

Seveda so se danes pojavili različni modeli električnih svetilk, ki imajo veliko bolj učinkovite lastnosti kot navadne žarnice, izumljene v času Lodygina in Edisona.

Ni skrivnost, da tudi zdaj, s prihodom številnih novih energijsko varčnih svetlobnih virov, žarnica z žarilno nitko (imenovana tudi "Ilyichova žarnica" ali volframova sijalka) ostaja v velikem povpraševanju in mnogi se ji še niso pripravljeni odpovedati. . Najverjetneje bo minilo še nekaj časa in ta svetlobna naprava bo praktično zapustila trg elektrotehnike, seveda pa ne bo pozabljena. Konec koncev se je pravzaprav z odkritjem običajne žarnice z žarilno nitko začela nova doba v razsvetljavi.

Iz česa je izdelana volframova žarnica?

Zasnova žarnice z žarilno nitko z volframovo nitko je zelo preprosta. Sestavljen je iz:

• bučka, to je sama steklena krogla, bodisi izpraznjena ali napolnjena s plinom;
• filamenti (filament) - spirale iz volframove zlitine;
• dve elektrodi, skozi katera se napetost dovaja na spiralo;
• kavlji - držala volframove niti iz molibdena;
• noge žarnice;
• zunanja povezava tokovnega kabla, ki služi kot varovalka;
• ohišje podstavka;
• osnovni stekleni izolator;
• kontaktni spodnji del osnove.

Načelo delovanja žarnice je tudi preprosto. Svetloba nastane zaradi dejstva, da se volframova žarilna nitka segreje od napetosti, ki se nanjo nanaša. Podoben sijaj, čeprav v manjših količinah, lahko opazimo pri delovanju električne peči z odprtim grelnim elementom iz nikroma. Svetloba iz spirale je zelo šibka, vendar v tem primeru postane jasno, kako deluje žarnica.

Poleg običajne oblike so te svetilke lahko tudi dekorativne, v obliki sveče, kapljice, cilindra ali krogle. Ker je svetloba iz volframa vedno enake barve, proizvajalci takšne svetilke izdelujejo z različnimi, včasih barvnimi stekli.

Zanimivo pri delu žarnic z žarilno nitko z zrcalno prevleko. Načelo delovanja žarnice z žarilno nitko lahko primerjamo z reflektorji, saj osvetljujejo usmerjeno območje.

Prednosti

Seveda so glavne prednosti žarnic z žarilno nitko minimalna zapletenost pri njihovi izdelavi. Od tod seveda nizka cena, saj si danes enostavnejše električne naprave ni mogoče zamisliti. Ista zgodba z vključitvijo takega elementa v omrežje. Če želite to narediti, vam ni treba namestiti dodatne opreme, dovolj je preprosta kartuša.

V nekaterih primerih, tudi če je ni, ljudje povežejo žarnice z žarilno nitko, na hitro zgradijo kartušo iz lesa, plastike ali celo povežejo žarnico z žico z izolirnim trakom. Seveda imajo takšne povezave v okoliščinah višje sile pravico do obstoja, vendar niso varne v smislu požarne in električne zaščite (potrebno je zagotoviti, da se osnova ne segreje).

Tudi žarnice z žarilno nitko visoke moči (150 W) se zelo pogosto uporabljajo pri razsvetljavi rastlinjakov. Poleg tega, da dajejo svetlobo, se žarnice zaradi žarenja volframove nitke zelo segrejejo. Poleg tega je osvetlitev iz njih najbližja sončni svetlobi, s tem se ne more pohvaliti sodobna LED žarnica ali fluorescentna varčna. Iz istega razloga ima žarnica z žarilno nitko prednost v smislu vplivanja na človeški vid.

slabosti

Slabosti žarnic z žarilno nitko vključujejo krhkost delovanja takšnih naprav, kar je neposredno odvisno od takega parametra, kot je napetost v omrežju. Če povečate tok, se bo spirala začela hitreje obrabljati, kar bo povzročilo izgorevanje na najtanjšem mestu. No, če znižate napetost, bo osvetlitev postala veliko šibkejša, čeprav bo to seveda povečalo življenjsko dobo svetilke.

Glavne pomanjkljivosti žarnic z žarilno nitko lahko pripišemo tudi negativnemu učinku na žarilno nitko nenadnih napetostnih sunkov. Toda to pomanjkljivost je mogoče odpraviti z namestitvijo uvodnega stabilizatorja. Seveda ostaja vprašanje pri vključitvi razsvetljave. Dejansko je v trenutku, ko je napetost uporabljena, žarilna nitka hladna, kar pomeni, da je njen upor manjši. Ta problem je rešen z namestitvijo preprostega vrtljivega zatemnilnika. Nato bo z zasukom ročaja nit bolj gladko svetila (to pomeni, da ne bo kratkega ostrega dovajanja napetosti), kar pomeni, da bo trajalo veliko dlje.

Še vedno pa je glavna pomanjkljivost teh naprav seveda njihova nizka učinkovitost, in sicer, da delovna svetilka porabi veliko večino energije za toploto, zaradi česar se začne zelo segrevati. Te izgube so do 95 %, a takšen je algoritem delovanja volframovih žarnic. Zato morate pri nakupu te svetilke upoštevati vse prednosti in slabosti žarnice z žarilno nitko.

Vrste žarnic z žarilno nitko

Žarnice z volframovo žarilno nitko niso samo vakuumske. Naprava z žarilno nitko razlikuje več vrst podobnih svetlobnih naprav, od katerih se vsaka uporablja v določenih panogah. Lahko so:

• vakuum, torej najpreprostejši;
• argon ali dušik-argon;
• kripton, ki sije 13-15% močnejši od argona;
• ksenon (v zadnjem času se pogosteje uporablja v avtomobilskih žarometih in sije 2-krat močneje od argonskih);
• halogen - žarnica v žarnici je napolnjena s halogenom broma ali joda. Svetloba je 3-krat svetlejša od argonske, vendar te sijalke ne prenašajo zmanjšanja napetosti in zunanje kontaminacije stekla žarnice;
• halogenska dvojna žarnica - s povečano učinkovitostjo halogenov za varčevanje volframa v žarilni nitki;
• ksenon-halogen (še svetlejši) - poleg halogenov joda ali broma so napolnjeni tudi s ksenonom, saj je plin v žarnici neposredno odvisen od tega, koliko stopinj se žarnica segreje, zato je odvisna tudi njena svetlost .

Učinkovitost

Kot smo že omenili, zaradi dejstva, da struktura žarnice vključuje ogrevanje spirale, gre 95% energije, ki se dovaja svetlobni napravi, v toploto, ki nastane med njenim delovanjem, in le 5% gre neposredno v razsvetljavo. Ta toplota je infrardeče sevanje, ki ga človeške oči ne zaznajo. Zato bo učinkovitost takšnih svetlobnih naprav s povečanjem temperature žarnice na 3400 K 15%. Ko se zmanjša na 2700 K (kar ustreza delovni temperaturi žarnice 60 vatov), ​​bo izkoristek žarnice že 5%. Izkazalo se je, da se s povečanjem temperaturnih pogojev poveča tudi učinkovitost, hkrati pa se življenjska doba znatno zmanjša. To pomeni, da če se tok zmanjša, se zmanjša tudi učinkovitost, vendar se bo vzdržljivost naprave povečala tisočkrat. Ta način podaljšanja življenjske dobe svetilk se pogosto uporablja v vhodih stanovanjskih stavb, kjer se vire napajajo zaporedno na dve svetilki ali pa je dioda serijsko povezana s svetilko, kar omogoča zmanjšanje omrežni tok.

Kaj izbrati: LED ali volframove sijalke?

To je vprašanje, odgovor na katerega vsak najde zase, pri čemer oceni žarnice z žarilno nitko, njihove prednosti in slabosti. Tukaj ni nasvetov. Po eni strani LED diode porabijo večkrat manj električne energije in so pri delovanju bolj trpežne, česar ne moremo reči o Ilyichovih žarnicah, po drugi strani pa žarnice z žarilno nitko bolj nežno vplivajo na človeški vid.

In vendar obstajajo statistike in glede na to se je prodaja LED in energetsko varčnih svetilk v zadnjem času povečala za več kot 90 %, ker je v človeški naravi, da sledi napredku, kar pomeni, da ni daleč čas, ko je žarnica svetilke so preteklost.