Tip prekidača - i mračna soba se odmah promijenila, detalji najsitnijih elemenata unutrašnjosti postali su vidljivi. Tako se energija iz malog uređaja trenutno širi, preplavljujući sve oko sebe svjetlom. Šta vas tjera da stvorite tako snažno zračenje? Odgovor se krije u nazivu rasvjetnog uređaja, koji se zove lampa sa žarnom niti.
Historija stvaranja prvih rasvjetnih elemenata
Počeci prvih lampi sa žarnom niti datiraju iz početka 19. veka. Tačnije, lampa se pojavila nešto kasnije, ali je već uočen učinak sjaja platine i ugljičnih šipki pod djelovanjem električne energije. Pred naučnicima su se postavila dva teška pitanja:
- pronalaženje materijala visokog otpora koji se mogu zagrijati pod utjecajem struje do stanja emisije svjetlosti;
- Sprečavanje brzog sagorevanja materijala u vazduhu.
Istraživanje iizumi ruskog naučnika Aleksandra Nikolajeviča Lodygina i Amerikanca Tomasa Edisona.
Lodygin je predložio korištenje karbonskih šipki kao užarenog elementa, koje su bile u zatvorenoj posudi. Nedostatak dizajna bio je teškoća ispumpavanja zraka, čiji su ostaci doprinijeli brzom sagorijevanju šipki. Ali ipak, njegove lampe su gorjele nekoliko sati, a razvoj i patenti postali su osnova za stvaranje izdržljivijih uređaja.
Američki naučnik Thomas Edison, upoznavši se sa Lodyginovim radovima, napravio je efikasnu vakumsku tikvicu, u koju je stavio karbonski konac od bambusovog vlakna. Edison je također dao osnovu lampe s navojnom vezom svojstvenom modernim svjetiljkama i izumio mnoge električne elemente, kao što su: utikač, osigurač, okretni prekidač i još mnogo toga. Efikasnost Edisonove žarulje sa žarnom niti je bila mala, iako je mogla raditi do 1000 sati vremena i dobila je praktičnu upotrebu.
Naknadno, umjesto karbonskih elemenata, predloženo je korištenje vatrostalnih metala. Lodygin je patentirao i volframovu nit koja se koristi u modernim žaruljama sa žarnom niti.
Uređaj i princip rada lampe
Dizajn lampe sa žarnom niti nije se suštinski promenio više od stotinu godina. Uključuje:
- Hermetički zatvorena boca koja ograničava radni prostor i napunjena je inertnim gasom.
- Podnožje koje imaspiralni oblik. Služi za držanje lampe u grlu i električno povezivanje sa delovima koji prolaze kroz struju.
- Provodnici koji provode struju od baze do spirale i drže je.
- Spirala sa žarnom niti, čije zagrijavanje stvara emisiju svjetlosne energije.
Kada električna struja prođe kroz zavojnicu, ona se trenutno zagreva na najviše temperature do 2700 stepeni. To je zbog činjenice da spirala ima veliki strujni otpor i mnogo energije se troši da se savlada taj otpor, koji se oslobađa kao toplina. Toplota zagreva metal (volfram) i on počinje da emituje fotone svetlosti. Zbog činjenice da tikvica ne sadrži kisik, volfram ne oksidira tijekom zagrijavanja i ne izgara. Inertni plin sprečava isparavanje čestica vrućeg metala.
Koja je efikasnost žarulje sa žarnom niti
Efikasnost pokazuje koji procenat potrošene energije se pretvara u koristan rad, a koji nije. U slučaju žarulje sa žarnom niti, efikasnost je niska, jer samo 5-10% energije odlazi na emitiranje svjetlosti, a ostatak se oslobađa kao toplota.
Efikasnost prvih sijalica sa žarnom niti, gde je karbonska šipka delovala kao filament, bila je čak niža u poređenju sa modernim uređajima. To je zbog dodatnih gubitaka zbog konvekcije. Spiralni filamenti imaju manji procenat ovih gubitaka.
Efikasnost lampe sa žarnom niti direktno zavisi od temperature grejanja spirale. Standardno, zavojnica lampe od 60 W zagrijava se do 2700 ºS, atova efikasnost je samo 5%. Moguće je povećati vrijednost grijanja na 3400 ºS povećanjem napona, ali to će smanjiti vijek trajanja uređaja za više od 90%, iako će lampa svijetliti jače i efikasnost će se povećati na 15%.
Pogrešno je misliti da povećanje snage lampe (100, 200, 300 W) dovodi do povećanja efikasnosti samo zato što se povećala svjetlina uređaja. Lampa je počela jače svijetliti zbog veće snage same spirale, a kao rezultat većeg izlaza svjetlosti. Ali troškovi energije su takođe porasli. Stoga će efikasnost žarulje sa žarnom niti od 100 W također biti unutar 5-7%.
Različiti sijalice sa žarnom niti
Lampe sa žarnom niti dolaze u različitim dizajnima i funkcionalnim namjenama. Podijeljeni su na rasvjetna tijela:
- Opća upotreba. Ovo uključuje lampe za kućnu upotrebu različite snage, dizajnirane za mrežni napon od 220 V.
- Dekorativni dizajn. Imaju nestandardne tipove tikvica u obliku svijeća, sfera i drugih oblika.
- Tip osvjetljenja. Lampe u boji male snage za šareno osvjetljenje.
- Lokalna destinacija. Uređaji sigurnog napona do 40 V. Koriste se na proizvodnim stolovima, za osvjetljavanje radnih mjesta alatnih mašina.
- Prevučeno ogledalom. Lampe koje stvaraju usmjereno svjetlo.
- Vrsta signala. Koristi se za rad na kontrolnoj tabli raznih uređaja.
- Za transport. Široka paleta lampi povećane otpornosti na habanje i pouzdanosti. Odlikuje se korisničkim dizajnom za brzu zamjenu.
- Za reflektore. Lampe povećane snage, do 10.000 W.
- Za optičke uređaje. Lampe za filmske projektore i slične uređaje.
- Commutator. Koriste se kao segmenti digitalnog displeja mernih instrumenata.
Pozitivne i negativne strane lampe sa žarnom niti
Rasvjetni uređaji sa žarnom niti imaju svoje karakteristike. Pozitivne stvari uključuju:
- trenutačno paljenje zavojnice;
- bezbednost životne sredine;
- mala veličina;
- fer cijena;
- mogućnost kreiranja uređaja različite snage i radnog napona i AC i DC;
- svestranost primjene.
Na negativno:
- lampa sa žarnom niti niske efikasnosti;
- podložnost naponima struje koji spašavaju život;
- kratko radno vrijeme do 1000;
- opasnost lampe zbog jakog zagrevanja sijalice;
- krhki dizajn.
Druge vrste rasvjetnih tijela
Postoje lampe za rasvjetu, čiji se princip suštinski razlikuje od rada sijalica sa žarnom niti. To uključuje plinsko pražnjenje i LED lampe.
Postoji mnogo lučnih ili gasnih lampi, ali sve se zasnivaju na sjaju gasa kada se između elektroda pojavi luk. Sjaj se javlja u ultraljubičastom spektru, koji se zatim pretvara u vidljiv ljudskom oku.prolaskom kroz fosforni premaz.
Proces koji se odvija u lampi na gasno pražnjenje uključuje dve faze rada: stvaranje lučnog pražnjenja i održavanje jonizacije i sjaja gasa u sijalici. Stoga, sve vrste takvih rasvjetnih tijela imaju trenutni sistem upravljanja. Fluorescentni uređaji imaju veću efikasnost od žarulja sa žarnom niti, ali nisu sigurni jer sadrže pare žive.
LED rasvjetni uređaji su najsavremeniji sistemi. Efikasnost žarulje sa žarnom niti i LED lampe je neuporediva. U potonjem dostiže 90%. Princip rada LED-a se zasniva na sjaju određene vrste poluprovodnika pod uticajem napona.
Šta sijalica sa žarnom niti ne voli
Vek trajanja obične žarulje sa žarnom niti će se skratiti ako:
- Napon u mreži je stalno precijenjen od nominalnog za koji je rasvjetni uređaj dizajniran. To je zbog povećanja radne temperature grijaćeg tijela i, kao rezultat, povećanog isparavanja metalne legure, što dovodi do njegovog kvara. Iako će efikasnost lampe sa žarnom niti biti veća.
- Naglo protresite lampu tokom rada. Kada se metal zagrije do stanja blizu topljenja, a udaljenost između zavoja spirale se smanji zbog širenja tvari, svako mehaničko, naglo kretanje može dovesti do međusobnog kruga neprimjetnog za oko. Ovo smanjuje ukupnu otpornost zavojnice na struju, doprinosi njenom većem i bržem zagrijavanjuizgaranje.
- Voda će dospjeti na zagrijanu tikvicu. Na mjestu udara dolazi do temperaturne razlike, što uzrokuje pucanje stakla.
- Dodirnite prstima sijalicu halogene lampe. Halogena lampa je vrsta žarulje sa žarnom niti, ali ima znatno veću svjetlosnu i toplinsku snagu. Kada se dodirne, na boci ostaje nevidljiva masna mrlja od prsta. Pod uticajem temperature masnoća sagoreva, stvarajući naslage ugljenika koje sprečavaju prenos toplote. Kao rezultat toga, na mjestu kontakta staklo se počinje topiti i može puknuti ili nabubriti, narušavajući plinski režim unutar, što dovodi do izgaranja spirale. Halogene žarulje sa žarnom niti imaju veću efikasnost od običnih.
Kako promijeniti lampu
Ako je lampa pregorjela, ali sijalica nije srušena, možete je zamijeniti nakon što se potpuno ohladi. U tom slučaju isključite napajanje. Prilikom uvrtanja lampe, oči ne moraju biti usmjerene u njenom smjeru, pogotovo ako nije moguće isključiti struju.
Kada je sijalica pukla, ali je zadržala oblik, preporučljivo je uzeti pamučnu krpu, presavijati je u nekoliko slojeva i, omotavši je oko lampe, pokušati ukloniti staklo. Zatim, pomoću kliješta s izoliranim ručkama, pažljivo odvrnite bazu i uvrnite novu lampu. Sve operacije se moraju izvoditi sa isključenim napajanjem.
Zaključak
Uprkos činjenici da je efikasnost žarulje sa žarnom niti mali postotak i da ima sve više konkurenata, ona je relevantna u mnogim područjima života. Postoji čak i najstarija sijalica koja neprekidno radi više od sto godina. Nije li ovo potvrda i perpetuiranje genijalnosti misli osobe koja nastoji promijeniti svijet?
