Princip činnosti, zařízení, charakteristiky a účinnost žárovek

Cvaknutí přepínače - a tmavá místnost se okamžitě změnila, viděli detaily nejmenších prvků interiéru. Takže okamžitě se energie z malého zařízení rozšiřuje, zaplavuje světlo všude kolem. Co vás vede k vytvoření tak silného záření? Odpověď je skrytá v názvu osvětlovacího zařízení, které se nazývá žhavá lampa.

Historie vzniku prvních světelných prvků

Původy prvního žárovky pochází z počátku 19. století. Nebo spíše, lampa se objevila o něco později, ale účinek luminiscence platiny a uhelných prutů pod působením elektrické energie se již snažil pozorovat. Před vědci existovaly dvě obtížné otázky:

• nalezení materiálů s vysokou odolností, které lze ohřívat pod vlivem proudu na stav emisí světla;
• zabránění rychlému spalování materiálu ve vzduchu.

Nejvýraznější v této oblasti byly výzkum a vynálezy ruského vědce Alexandra Nikolaevicha Lodygina a amerického Thomasa Edisona.

Lodygin navrhl použití uhlíkových prutů jako žhavícího prvku, který byl v uzavřené baňce. Nevýhodou konstrukce byla obtížnost při evakuaci vzduchu, zbytky které přispěly k rychlému spalování tyčí. Ale jeho lampy hořely několik hodin a vývoj a patenty se staly základem pro vytváření odolnějších zařízení.

Americký vědec Thomas Edison, když se seznámil s pracemi Lodygin, vytvořil efektivní vakuovou baňku, do níž vložil uhlíkové vlákno z bambusového vlákna. Také Edison dodal víčko lampy na závitové spojení, které je součástí moderní lampy, a vynalezl celou řadu elektrických prvků, jako například: pojistka, otočný přepínač a mnoho dalšího. Účinnost Edisonovy žárovky byla malá, i když mohla pracovat až 1000 hodin a dostávala se praktické aplikace.

Následně se namísto uhlíkových prvků navrhovalo použití žáruvzdorných kovů. Vody z wolframu používané v moderních žárovkách byla také patentována Lodyginem.

Konstrukce a provoz lampy

Konstrukce žárovky se podstatně nezměnila více než sto let. Obsahuje:

• Bariérová baňka, která ohraničuje pracovní prostor a je naplněna inertním plynem.
• Základna, která má tvar spirály. Slouží k držení lampy v kazetě ak jejímu připojení k elektrickým proudům.
• Vodiče vedoucí proud z víčka do spirály a držení.
• Žhavící vlákno, jehož vytápění vytváří záření světelné energie.

Když elektrický proud prochází spirálou, okamžitě se ohřeje až na nejvyšší teploty až do 2700 stupňů. To je způsobeno skutečností, že spirála má velký odpor vůči proudu a překonání tohoto odporu spotřebovává spoustu energie, která se uvolňuje jako teplo. Teplo ohřívá kov (wolfram) a začne vydávat fotony světla. Vzhledem k tomu, že banka neobsahuje kyslík, volfrám se během ohřevu neoxiduje a nevyhoří. Inertní plyn udržuje částice horkého kovu odpařující.

Jaká je účinnost žárovkových svítidel

Koeficient účinnosti ukazuje, jaké procento vyčerpané energie je přeměněno na užitečnou práci a co ne. V případě žárovky je účinnost malá, protože pouze 5 až 10% energie jde na emise světla, zbytek se uvolňuje jako teplo.

Účinnost prvních žárovkových svítidel, u kterých byla uhelná tyč vyčnívána z jádra uhlí, byla dokonce menší než moderní zařízení. To je způsobeno dodatečnými ztrátami pro konvekci. Spirálové vlákna mají nižší procento těchto ztrát.

Účinnost žárovky závisí přímo na teplotě topení spirály. Standardní spirála žárovky 60W ohřívá až 2700 ordm-C, s účinností pouze 5%. Hodnotu topení můžete zvýšit na hodnotu 3400 ordm-C, zvýšení napětí, ale to zkrátí životnost zařízení o více než 90%, ačkoli lampa se rozsvítí jasněji a účinnost se zvýší na 15%.

Je nesprávné si myslet, že zvýšení výkonu lampy (100, 200, 300 W) vede ke zvýšení účinnosti pouze proto, že se zvýšila jas zařízení. Lampa začala svítit jasnější díky větší síle spirály samotné a díky většímu světelnému výkonu. Ale náklady na energii se také zvýšily. Účinnost 100 W žárovky bude tedy také v rozmezí 5-7%.

Druhy žárovek

Žárovky mají různou konstrukci a funkci. Jsou rozděleny na osvětlovací zařízení:

• Obecná aplikace. Patří mezi ně lampy pro domácnost různých výkonů, určené pro síťové napětí 220 V.
• Dekorativní provedení. Mají neštandardní typy baněk ve formě svíček, koulí a jiných forem.
• Illuminational typ. Lampy s nízkým výkonem s barevným povrchem pro vytváření barevných osvětlení.
• Místní účel. Zařízení s bezpečným napětím do 40 V. Aplikovatelné na výrobních stolech pro osvětlovací pracoviště obráběcích strojů.
• Se zrcadlovým povrchem. Svítidla, která vytvářejí směrové světlo.
• Typ signálu. Používají se pro práci v přístrojových panelech různých zařízení.
• Pro přepravu. Široká škála svítidel se zvýšenou odolností proti opotřebení a spolehlivostí. Je charakterizován pohodlným designem, který předpokládá rychlou výměnu.
• Pro reflektory. Svítidla s vysokým výkonem, dosahující až 10 000 W.
• Pro optická zařízení. Svítidla pro filmové projektory a podobná zařízení.
• Rozvaděč. Používají se jako segmenty indikátoru digitálního zobrazení měřicích přístrojů.

Pozitivní a negativní strany trubek s vláknem

Světelné zařízení typu vlákna mají své vlastní charakteristiky. K pozitivnímu je možné nést:

• okamžité zapálení spirály;
• bezpečnost životního prostředí;
• malá velikost;
• přijatelnou cenu;
• schopnost vytvářet zařízení různých napájecích a provozních napětí jak AC, tak DC;
• univerzálnost aplikace.

Na negativní:

• nízká účinnost žárovky;
• citlivost na napěťové rázy, což snižuje životnost;
• krátká pracovní doba, která nepřesahuje 1000;
• nebezpečí požáru svítidel v důsledku silného ohřevu žárovky;
• křehkost konstrukce.

Jiné typy osvětlení

Tam jsou svítidla, jehož princip činnosti se radikálně liší od provozu žárovky. Patří sem výbojky s plynem a LED diody.

Oblouk nebo výbojky tam je velké množství, ale všechny jsou založeny na záři plynu když oblouk vzniká mezi elektrodami. Záře se vyskytuje v ultrafialovém spektru, který se pak převede na viditelné pro lidské oko průchodem fosforovým povlakem.

Proces, který se vyskytuje v plynové výbojkové lampě, zahrnuje dvě fáze práce: vytvoření obloukového výboje a udržování ionizace a záře plynu v baňce. Proto všechny typy takových světelných zařízení mají současný řídící systém. Luminiscenční přístroje mají vyšší účinnost ve srovnání s účinností žárovek, ale nejsou nebezpečné, protože obsahují rtuťovou páru.

LED osvětlovací zařízení jsou nejmodernější systémy. Účinnost žárovkových svítidel a LED svítidel je nesrovnatelná. Ve druhém z nich dosahuje 90%. Princip fungování LED je založen na záři určitého typu polovodiče pod vlivem napětí.

Co se žárovka nelíbí

Životnost běžných žárovek se sníží, pokud:

1. Napětí v síti je nepřetržitě nadhodnoceno jmenovitým napětím, ke kterému je osvětlovací zařízení navrženo. To je způsobeno zvýšením pracovní teploty těla žhavení a v důsledku toho zvýšené odpařování kovové slitiny, což vede k jejímu selhání. Přestože účinnost žárovky bude větší.
2. Během provozu ostře protřepejte lampu. Pokud je kovem je rozžhavený stav až blízko k teplotě tání, a je vzdálenost mezi závity spirály je snížena v důsledku expanze látky, všechny mechanické, náhlý pohyb může způsobit oko nepostřehnutelné mezizávitové zkratu. Toto snižuje celkový odpor šroubovice na proud, přispívá k jeho vyššímu vytápění a rychlému vyhoření.
3. V ohřívané baňce bude vlhkost. V místě nárazu dochází k teplotnímu rozdílu, který způsobuje zničení skla.
4. Dotkněte prsty na žárovku halogenové žárovky. Halogenová žárovka je druh žárovky, ale má mnohem větší výkon světla a tepla. Když se dotýkáte baňky, od prstu je neviditelná skvrna. Pod vlivem teploty, popáleniny tuku vytvářejí ložisko, které brání přenosu tepla. Výsledkem je, že na dotykovém místě se sklo začne tát a může prasknout nebo bobtnat, čímž narušuje vnitřní plynový režim, což způsobí spálení spirály. Halogenové žárovky účinnost žhavení je vyšší než běžné.

Jak vyměnit lampu

Pokud je lampa vypálena, ale žárovka není zničena, může být vyměněna po úplném ochlazení. V takovém případě musíte vypnout napájení. Při zaskrutkování lampy nemusí být oči směrovány směrem k němu, zvláště pokud není možné vypnout elektrickou energii.

Když je žárovka rozbité, ale udržel tvar, je žádoucí, aby se bavlněné tkaniny složené do několika vrstev a, sepjala lampu, se snaží odstranit sklo. Další kleště s izolovanými rukojetími jemně odšroubujte základnu a zasuňte novou lampu. Veškeré činnosti musí být prováděny s odpojeným napájecím zdrojem.

Závěr

Navzdory skutečnosti, že účinnost žárovky je nízká a má stále více konkurentů, je důležitá v mnoha oblastech života. Existuje i ta nejstarší žárovka, která pracuje nepřetržitě již více než sto let. Není to toto potvrzení a přetrvávání génia myšlení člověka, který se snaží změnit svět?