Beskrivelse og princip af pæren
Hvad er en glødelampe?
En glødelampe, også kendt som en glødelampe, er en kilde til kunstigt lys, hvor lyset produceres ved at opvarme en tynd glødetråd af metal til glødetemperaturen af et glødende metal. Der sendes en elektrisk strøm gennem glødetråden for at opvarme den. De første lamper havde en glødetråd af forkullet organisk materiale, f.eks. bambus, i form af en fiber.
For at forhindre, at glødetråden brænder hurtigt, blev luften evakueret fra pæren og forseglet. Eller kolben blev fyldt med en gassammensætning, der ikke indeholdt noget oxidationsmiddel - ilt. Disse gasser kaldes inerte gasser - argon, neon, helium, nitrogen osv. De kaldes sådan, fordi de ikke reagerer med metaller, dvs. de er inerte.
De første kulglødelamper Kulglødelamper havde en levetid på mindre end et dusin timer. Dette blev øget betydeligt ved at erstatte kulfilamentet med en tynd metaltråd.
Dette lys blev kaldt glødende lys, dvs. lyset fra glødende metal. Og glødetråden blev kaldt glødelys. Stål, der opvarmes til 1200 °C, gløder f.eks. gul-hvidt, og ved 1300 °C er det næsten hvidt.
I slutningen af det 19. århundrede blev kulfilamentet, som brændte hurtigt ud, erstattet af ildfaste metaller - wolfram, molybdæn, osmium eller metaloxider - zirconium, magnesium, yttrium og andre.
Ved at fylde en kolbe med inerte gasser reduceres metalfordampningen fra en glødende glødetråd, og derfor forlænges dens driftsvarighed.
For at opnå høj effekt fremstilles filamenter i "forgrenet" form. Projektionslyskilder har en glødetråd med en kompleks konfiguration for at skabe en retningsbestemt strøm, der danner en flad struktur vinkelret på stråleaksen. Inde i pæren er der en lysreflektor, f.eks. et tyndt lag sprøjtet metal som sølv eller aluminium.
En lang og tynd metalglødetråd var nødvendig for at kunne drive lampen direkte fra det daværende 110 V jævnstrømsnet. Dette gav en øget modstand, og der var derfor behov for mindre strøm til opvarmning.
For at "pakke" tæt ind i et lille volumen af en klar glaskolbe blev filamentet gentagne gange bøjet og placeret på trådholdere.
Denne bøjning af glødetråden komplicerede konstruktionen af de første lyskilder, som holdt betydeligt længere end "kulstofkilderne". Et gennembrud inden for glødepæredesignet var forslaget om at dreje glødetråden i en spiral. Dette reducerede dens størrelse mange gange.
Et endnu mindre glødelegeme blev opnået ved at vikle en tynd spole ind i en anden spole med større diameter. En dobbeltspiral kaldes en bi-spiral.
Det næste skridt i udviklingen af lyskilder var skiftet til vekselstrøm og brugen af en transformer til at reducere lampernes forsyningsspænding.
De vigtigste dele af en glødelampe
De grundlæggende byggesten i en glødelampe er:
- filamentet eller filamentlegemet;
- et beslag til fastgørelse af tråden;
- pære for at beskytte glødetråden mod hurtig forbrænding og ydre påvirkninger
- stik til montering i stikkontakten og tilslutning til strømforsyningen
- sokkelkontakter - skrueformet hus og en central kontakt i sokkelbunden.
Beslaget er designet til at fastgøre glødetråden og skabe den ønskede konfiguration og retningsbestemt lysudgang.
Soklen er nødvendig for at fastgøre den i monteringsfatningen og for at forbinde den med pæren. I retrophyte-lamper, der svarer til glødelamper, indeholder soklen en del af strømforsyningsenheden.
Basen
På HalogenpærerHalogenpærer har, afhængigt af forsyningsspænding, effekt og pærens udformning, en række forskellige sokler - med skrue, han-, bajonet-, stift- og andre sokler.
Kontaktsystemet på bundpladen er nødvendigt for tilslutning til strømforsyningsnettet eller strømforsyningsenheden.
Pæren
Gennemsigtige LN-pærer anvendes til:
- Beskyttelse af glødetråden mod den ydre atmosfære, der indeholder oxidationsmidlet - ilt;
- Generering og fastholdelse af vakuum eller gassammensætning;
- placering af fosfor og/eller belægninger, der omdanner forskellige typer elektromagnetisk energi til synlig stråling, returnering af varme til glødetråden, omdannelse af usynlig UV- og IR-stråling til lys, korrektion af lampeskærm - rød, grøn, blå.
Filament
Filamentet er et filament, der er viklet til en spole eller en bi-spole, eller en tynd metalstrimmel.
Gasmedium
De inerte gasser, som pæren er fyldt med, f.eks. nitrogen, argon, neon, helium. Halogenstoffer tilsættes til ædelgasblandingerne.
Hvordan en pære er lavet, og hvordan den fungerer
Konstruktionen af en glødepære ændrede sig ikke meget i løbet af den tid, hvor den blev udviklet. Det grundlæggende element, som fungerer efter princippet om glød fra et glødende stof, er glødetråden eller glødekroppen. Det er en tynd wolframtråd med en diameter på 30-40, højst 50 mikron eller mikrometer (milliontedele af en meter).
Glødelampernes farver begynder med rødt og går fra orange over gult til hvidt, efterhånden som temperaturen stiger. Når temperaturen stiger yderligere, smelter glødemetallet først og brænder derefter i nærværelse af ilt.
Videolektion: Sådan fungerer moderne pærer
En kold wolframglødetråd har en lav resistivitet. Wolfram har som de fleste metaller en positiv temperaturkoefficient for modstand TKS. Det betyder, at når glødetråden opvarmes af en elektrisk strøm, øges dens modstand.
Før lampen tændes, er glødetråden kold og har kun lidt modstand. Derfor anvendes en strøm på 10 til 15 gange den nominelle strøm i det øjeblik, den tændes. Denne strømstød kaldes indløbsstrøm. Og det er ofte årsagen til, at... ofte årsagen til udbrænding af tråden.
Det tager kun en brøkdel af et sekund, før glødetråden er varm. I løbet af denne periode stiger dens modstandskraft. Den i begyndelsen høje strøm, der strømmer gennem lampen, reduceres til den nominelle strøm, efterhånden som gassen, pæren og alle komponenterne varmes op. Lyskilden når således den nominelle driftstilstand og producerer den nominelle lysstrøm. Lysfarven bliver også nominel, dvs. svarende til en farvetemperatur på 2000 til 3500 K. Den kaldes varm hvid og har flere farvetemperaturgraderinger inden for det angivne område med originale navne og forkortelser. For eksempel:
- super-varm hvid - 2200-2400 K, betegnet S-Warm eller S-W, også kaldet meget varm hvid eller Warm 2400;
- Varm - 2600-2800 K eller varm 2700;
- varm hvid - 2700-3500 K eller varm hvid (WW);
- en anden varm hvid lampe - 2900-3100 K eller Warm 3000 (W).
Temperaturen af de enkelte lampeelementer
Den ydre overflade af en LON-pære afhænger af lampens wattydelse og kan opvarmes til 250-300 °C eller mere.
Glødetråden varmer op til 2000-2800 ℃ ved et wolframs smeltepunkt på 3410 °C.
I nogle konstruktioner er glødetråden fremstillet af osmium med et smeltepunkt på 3045℃ eller rhenium med et smeltepunkt på 2174℃. Dette forskyder LN's lysspektrum til det røde område af det synlige spektrum.
Hvilken gas er der i pæren
I de første lamper blev der pumpet luft ud af pæren. Nu er det kun pærer med lav effekt (max. 25 W), der suges (evakueres).
Når en wolframtråd opvarmes til 2-3.000 grader Celsius i drift, fordamper metal intensivt fra overfladen. Denne damp aflejrer sig på indersiden af pæren og reducerer dens lysgennemgang.
Forskning udført i begyndelsen af sidste århundrede viste, at hvis kolben fyldes med en inert gas, reduceres fordampningen, og lysudbyttet øges. Derfor blev kolberne fyldt med en af de inerte gasser eller blandinger heraf. De mest almindelige gasser er argon, nitrogen, xenon, krypton, helium osv. Helium anvendes til effektiv passiv køling af de interne elementer i nye typer LED-eftermonteringslamper.
Dette eksperiment anbefales kategorisk ikke til brug i hjemmet
Deres vigtigste lysemitterende element er en tynd stang af kunstig safir eller glas, hvorpå LED-krystallerne er placeret. Denne form for emitter kaldes en glødetråd. Nogle "eksperter" har forvekslet essensen af glødelamper og kaldte dem "safir lysemitterende diodelamper". Selv om kunstig safir i disse lamper kun anvendes som monteringsbund og passivt kølehoved for LED-krystallerne.
LN'ernes svigt skyldes i de fleste tilfælde ikke fordampning af metal fra filamentets overflade, men en acceleration af denne proces i områder med afbrydelser i filamenttykkelsen. Dette sker i området med en skarp bøjning i tråden eller ved brud på denne. På dette tidspunkt stiger dens modstand lokalt, og spændingen, strømforbruget og metaltemperaturen stiger. Fordampningen accelererer, bliver lavineagtig, og glødetråden bliver hurtigt mindre tyk og brænder ud.
Dette problem blev løst i slutningen af 1950'erne og begyndelsen af 1960'erne med masseproduktionen af halogenpærer.
Halogener - klor, brom, fluor eller jod - blev tilsat til en inaktiv gas eller blanding. Som følge heraf stopper metalfordampningsprocessen helt eller bliver betydeligt langsommere. Atomerne i disse tilsætningsstoffer binder wolframdampene og danner molekyler af ustabile forbindelser. De aflejres på overfladen af glødekroppen. Under påvirkning af den høje temperatur nedbrydes molekylerne og frigiver halogenatomer og rent metal, som aflejres på glødetrådens varme overflade og delvist regenererer det fordampede lag.
Denne proces intensiveres ved at øge trykket. Dette øger glødetemperaturen, levetiden, lysudbyttet, effektiviteten og andre egenskaber. Emissionsspektret er forskudt til den hvide side. I gasfyldte lamper forsinkes mørkfarvningen af pærens overflade indefra af wolframdamp. Disse lyskilder kaldes halogenlyskilder.
Elektriske parametre
Glødelamper har følgende elektriske egenskaber:
- elektrisk effekt, målt i watt - W, og der findes modeller fra få watt (en lommelygtepære er 1 W) til 500 og endda 1000 W;
- lysstrømmen, lm (lumen), er relateret til effekt - fra 20 lm ved 5W til 2500 lm ved 200W, og ved højere effekt er lysstrømmen højere;
- Lysudbytte, energieffektivitet eller effektivitetsfaktor, Lm/W - hvor mange lumen lys i form af lysstrøm giver hver watt strøm, der forbruges fra lysnettet eller strømforsyningen;
- lysintensitet eller luminans, cd (candela);
- farvetemperatur - temperaturen for et konventionelt sort legeme, der udsender lys med en bestemt nuance.
Formålet med en elektrisk lampe
Elektriske lamper kan opdeles i flere typer alt efter deres anvendelse - til offentlig, teknisk og særlig brug.
Den vigtigste offentlige anvendelse er at give mennesker, dyr eller fugle kunstigt lys om natten eller i et mørkt rum.
Ved at bruge lys forlænger folk deres daglige aktivitet med flere timer. Det kan være arbejds- og studieprocesser, huslige gøremål. Trafiksikkerheden forbedres, der kan ydes lægehjælp om aftenen og om natten osv.
Lamper anvendes aktivt i husdyr- og fjerkræfarme, til dyrkning af planter i drivhuskomplekser. De er belyst med lys med et bestemt spektrum og en bestemt lysstrøm. Opdræt af fisk kræver også lys med en særlig spektralsammensætning.
Tekniske anvendelser. Enheder, der afgiver synligt og usynligt lys, anvendes i fremstillingen til teknologiske formål. Eksempler:
- For præcist og vigtigt arbejde har man brug for et højt lysniveau på arbejdspladsen;
- IR - Infrarød stråling anvendes i industrien, f.eks. til berøringsfri opvarmning af konstruktionsdele eller i klimateknologi til at give varme til folk, der arbejder i det fri; i militær- og jagtteknologi - natvisere til våben, natkikkertsystemer osv;
- UV-UV-stråling anvendes i tandplejen til hurtig hærdning af fyldninger, tandproteser osv., inden for medicin og sanitet - til desinfektion desinfektion af lokalerInden for medicin og sanitet desinfektion af rum, værktøj, tøj, møbler, overflader, luft, vand, medicin osv.
Lamper til særlige formål anvendes til udendørs og indendørs lysreklamer, kriminalteknik, luftfart og rumfart, showbelysning osv.
Vigtigste typer og karakteristika
De vigtigste former for glødelamper er:
- Lamper til generelle formål. De betegnes med forkortelsen LON. Generelt er der tale om apparater med en effekt på 25, 40, 60, 75 og 100 watt. Den mest almindelige er 60 W. Men kommercielt tilgængelige LLH med 150, 200, 500 og endda 1000 watt.
- Halogenglødelamper. Fås til 220 V eller 110 V højspænding og lavspændingsapplikationer. I dette tilfælde forsynes de med strøm fra en nedtrapningstransformator.
En række lavspændingshalogenlamper:
- kapsler, der har form af glasrør med forskellige baser - enten GY6.35- eller G4-stiftkapsler;
- reflektorlamper med et reflekterende element, diameter fra 35 til 111 mm, GZ10-fatning med ekstraudstyr.
Højspænding. Grundspændingen er 220-230 V, 50 Hz. Disse lamper har flere versioner:
- lineær - som et rør af glas med R7S-bund;
- cylindrisk - E27, E14 eller B15D fatning;
- med fjernbetjening eller ekstra pære.
Sidstnævnte har en halogenpære eller et halogenrør, der er monteret fast i pæren. Den er svejset fast til den centrale kerne af standard LON-pæren og har fleksible ledninger, der er forbundet til en standard Edison E27- eller E14-sokkel. Med et strømforbrug på 70-100 W giver den 20-30 % mere lysstrøm end en standard glødepære.
Disse modeller har en højere energieffektivitet på op til 12-25 Lm/W, hvorimod effekten af konventionelle LON-lyskilder ligger mellem 3-4 og 10-12 Lm/W.
Levetiden for halogenmodeller er 4-5 til 10-12 tusind timer.
Klassificering af lygter efter anvendelsesformål og konstruktion
Dekorative pærer
I de seneste år er der dukket retrolamper op, der efterligner gamle Edison-pærer.
Desuden er de formet som "lys", "lys i vinden", "kegle", "pære", "kugle" osv.
Spejlet
Reflektorlamper har en reflekterende belægning på indersiden af pæren. Det er normalt en belægning af metal som sølv, aluminium eller guld. Dette lag kan være tyndt og gennemsigtigt eller tykt og uigennemsigtigt.
Reflekterende strukturer anvendes i fremstillingsindustrien til fuldstændig ren procesopvarmning, f.eks. ved fremstilling af halvledere med materialer af høj renhed. Her bliver en ulempe ved glødelamper - den høje infrarøde strålingsstrøm - til en uovertruffen fordel.
Sådanne lamper anvendes i armaturer med en smal svingbar lysstråle.
Signal
Signallamper er blinkende lyskilder. Sædvanligvis i form af blinkende fyrtårne, f.eks. på tjenestekøretøjer, på fly og helikoptere, til udsendelse af lysbeskeder i flåden osv. De har en tynd glødetråd, som giver mulighed for en hurtig forøgelse af lysstyrken.
Transport .
Denne type lygter er beregnet til brug i forskellige former for transport, f.eks. biler, jernbaner og undergrunds-, flod- og søfartøjer. Det vigtigste krav til dem er modstandsdygtighed over for vibrationer og stød. For at opnå dette gøres tråden kort og monteres på flere støtteelementer. Disse pærer har en bajonet-, stift- eller sokkelbund. De forhindrer, at enheden skrues af og falder ud af stikkontakten.
Belysningslamper .
Navnet antyder, at disse lamper bruges til belysning. Derfor er deres pærer lavet af forskellige farver glas - blå, grøn, gul, rød osv.
Dobbeltstrenget .
Diagrammet for en sådan lampe: To separate glødetråde i en pære. I en bilforlygte anvendes f.eks. en dobbelt glødelampe på følgende måde:
- Når der påføres spænding på den ene glødetråd, tændes nærlyset - lysstrålen "presses" mod vejbanen, og strålen strækker sig over flere tiendedele meter;
- Når der skiftes til den anden glødetråd, stiger lyset, og dets rækkevidde kan være op til flere hundrede meter, og strålen bliver betydeligt større.
Sådanne lygter kan også være i en baglygte. Den første glødetråd er til parkeringslyset, den anden er til bremselyset.
I trafiklys øger dobbelte glødelamper deres pålidelighed. Duplikering gør det muligt for enheden at fungere enten med én glødetråd eller at tænde den anden glødetråd, efter at den første er sprunget ud. Og på jernbaner er pålidelig signalering f.eks. en garanti for transportsikkerheden.
Generelt, lokalt
Øverste række, fra venstre til højre: E14-stik til lysekroner, væglamper og små lamper; E27-stik til almindelige lamper; grøn, rød, gul - belysningslamper.
Nederste række: blå - medicinske formål til procedurer; spejl med en reflektor - til fotografiske værker eller speciel belysning, med violet glas, de to ender - dekorative med en pære "stearinlys" og sokkel E27 og E14.
Fordele og ulemper
Fordele ved glødepærer:
- Lav pris - enkle og billige materialer, design og teknologi, der er udviklet i årtier, automatiseret masseproduktion;
- relativt små dimensioner;
- spændingsstød i nettet ikke forårsager øjeblikkelig svigt;
- opstart samt genstart er øjeblikkelig;
- med 50-60 Hz vekselstrømforsyning, er lysstyrkepulsering umærkelig;
- lysstyrken er dæmpbar;
- emissionsspektret er ensartet og velkendt for øjet - det ligner solens spektrum;
- Egenskaberne ved lamperne fra forskellige producenter er næsten nøjagtig de samme;
- Farvegengivelsesindeks Ra eller CRI - farvegengivelseskvalitet for belyste genstande - er lig med 100, hvilket svarer fuldt ud til solens indeks;
- de små dimensioner af den kompakte glødetråd giver klare skygger;
- høj pålidelighed i ekstrem kulde og varme;
- design gør det muligt at masseproducere modeller med driftsspændinger fra brøkdele til hundreder af volt;
- AC- eller DC-strømforsyning i mangel af startere
- glødetrådsmodstandens aktive karakter sikrer en effektfaktor (cosinus φ) på 1;
- ligeglad med stråling, elektromagnetiske impulser, interferens;
- Strålingens UV-andel er praktisk talt lig nul;
- Standarddrift med hyppig tænd/sluk-kobling af lys er sikret osv.
Ulemperne er bl.a.:
- nominel levetid af LON er 1.000 timer, mens for halogen glødelamper - fra 3 til 5-6 tusind, for fluorescerende - op til 10-50 tusind timer, LED-lamper - 30-150 tusind timer eller mere;
- Glaspæren og den tynde glødetråd er følsomme over for stød; vibrationer kan forårsage resonans ved visse frekvenser;
- Stor afhængighed af energieffektivitet og levetid af forsyningsspænding;
- Effektiviteten af omdannelsen af elektricitet til synligt lys overstiger ikke 3-4 %, men stiger med stigende effekt;
- Pærens overfladetemperatur er afhængig af effekten og er som følger: 100W - 290°C, 200W - 330°C, 25W - 100°C;
- Ved tænding kan strømmen, før glødetråden varmes op, være ti gange højere end den nominelle strømstyrke;
- Fatninger og armaturer skal være varmebestandige.
Sådan forlænger du lampens levetid
Der er mange måder at forlænge lampens levetid på. De mest almindeligt anvendte er:
- Begrænsning af indløbsstrømmen ved at indbygge en termistor i serie med lampen, hvis høje modstand falder, når indløbsstrømmen opvarmer den;
- Blød start med manuel dæmpning ved hjælp af en thyristor- eller triac-dæmper;
- Strømforsyning af lampen via en kraftig ensretterdiode, dvs. en ensrettet spænding på en halv sinusbølge;
- Tilslutning af lamper parvis i lamper med flere lamper, f.eks. lysekroner.
Den moderne industri producerer et stort antal forskellige glødelamper med en lang række forskellige driftsspændinger og wattstyrker, med forskellige lysnuancer, pærekonfigurationer og sokler. Denne serie giver dig mulighed for at vælge Vælg nødvendige lampe til hver enkelt anvendelse.