Deskripsi dan prinsip bola lampu

Apa itu lampu pijar?

Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan, di mana fluks cahaya dihasilkan dengan memanaskan filamen logam tipis ke suhu cahaya logam bercahaya. Untuk memanaskan filamen, arus listrik dilewatkan. Lampu pertama memiliki filamen bahan organik hangus, seperti bambu, dalam bentuk serat.

Untuk mencegah filamen terbakar dengan cepat, udara dipompa keluar dari bohlam dan disegel. Atau labu diisi dengan komposisi gas yang tidak memiliki oksidator - oksigen. Gas-gas ini disebut gas inert - argon, neon, helium, nitrogen, dll. Gas-gas ini disebut demikian karena mereka tidak bereaksi dengan logam, yaitu mereka inert.

Lampu dengan filamen karbon

Lampu filamen karbon pertama lampu filamen karbon memiliki masa pakai kurang dari selusin jam. Itu meningkat secara signifikan setelah mengganti filamen karbon dengan kawat logam tipis.

Cahaya seperti itu disebut glow, yaitu cahaya dari logam yang bersinar. Dan filamen itu disebut cahaya pijar.Misalnya, baja yang dipanaskan hingga 1200 ° C bersinar kuning-putih, dan pada 1300 ° C hampir putih.

Pada akhir abad ke-19, filamen karbon, yang cepat terbakar, digantikan oleh logam tahan api seperti tungsten, molibdenum, osmium, atau oksida logam seperti zirkonium, magnesium, yttrium, dll.

Mengisi labu dengan gas inert mengurangi laju penguapan logam dari filamen bercahaya, dan, karenanya, meningkatkan durasi operasinya.

Pada daya tinggi, filamen dibuat dalam bentuk "bercabang". Sumber cahaya proyeksi untuk menciptakan fluks terarah memiliki konfigurasi filamen yang kompleks, membentuk struktur datar yang tegak lurus terhadap sumbu radiasi. Di dalam bohlam terdapat reflektor cahaya, seperti lapisan tipis logam yang disemprotkan seperti perak atau aluminium.

Lampu pijar serba guna - LON, dalam bohlam "pir". Filamen pendek lurus dalam bentuk spiral menunjukkan tegangan operasi kecil - 12, 24 atau 48-50 V dan daya tidak lebih tinggi dari 10-20 watt.

Filamen logam panjang dan tipis diperlukan untuk menyalakan lampu langsung dari jaringan listrik yang ada saat itu, yang memiliki tegangan konstan 110 V. Ini memberikan peningkatan resistensi dan oleh karena itu lebih sedikit arus yang dibutuhkan untuk memanaskan lampu.

Untuk "pengemasan" padat dalam volume kecil labu kaca transparan, filamen ditempatkan pada pemegang kawat dengan menekuk berulang kali.

"Dilipat" beberapa kali filamen panjang dalam lampu Edison berdesain modern.

Lampu Edison modern lainnya. Bagian paralel dari filamen terlihat jelas.

Pembengkokan filamen ini memperumit desain sumber cahaya pertama, yang bekerja lebih lama daripada yang "arang". Sebuah terobosan dalam desain bola lampu pijar adalah usulan untuk memutar filamen menjadi spiral. Ini mengurangi ukurannya berkali-kali.

Tubuh cahaya yang lebih kecil diperoleh dengan menggulung spiral tipis menjadi spiral kedua dengan diameter lebih besar. Heliks ganda disebut bi-heliks.

Bi-helix diperbesar 10-20 kali.Dapat dilihat bahwa ia dimasukkan dan dikerutkan dalam loop jangkar kawat yang meregangkan filamen pada pin tipis.

Tahap selanjutnya dalam pengembangan sumber cahaya adalah transisi ke jaringan arus bolak-balik dan penggunaan transformator untuk mengurangi tegangan suplai lampu.

Bagian utama dari lampu pijar

Bagian utama dari struktur lampu pijar meliputi:

• Filamen atau badan filamen;
• pas untuk mengikat filamen;
• Bola lampu untuk melindungi filamen dari pembakaran cepat dan pengaruh eksternal;
• soket untuk dipasang di soket dan menghubungkan ke listrik
• kontak soket - badan sekrup dan kontak pusat di dasar soket.

Komponen

Fitting dirancang untuk memperbaiki filamen dan menciptakan konfigurasi dan arah fluks cahaya yang diinginkan.

Soket diperlukan untuk memperbaikinya di soket pemasangan dan menghubungkannya ke bohlam. Dalam lampu retrofit, analog lampu pijar, soket menampung bagian dari perangkat listrik.

Dasar

Pada bola lampu halogenBohlam halogen, tergantung pada tegangan suplai, watt dan desain bohlam, memiliki beberapa jenis alas, seperti alas berulir, alas pin, alas bayonet, alas pin, dll.

Sistem kontak di pangkalan diperlukan untuk menghubungkan ke listrik atau unit catu daya.

Jenis-jenis pangkalan.

Bohlam

Bola lampu LN transparan digunakan untuk:

• Melindungi filamen dari atmosfer luar yang mengandung oksidan, oksigen;
• Penciptaan dan retensi komposisi vakum atau gas;
• penempatan fosfor dan/atau pelapis yang mengubah berbagai jenis energi elektromagnetik menjadi radiasi tampak, pengembalian panas ke filamen, konversi radiasi UV dan IR tak terlihat menjadi cahaya, koreksi kap lampu - merah, hijau, biru.

Tubuh pijar

Badan filamen adalah filamen yang digulung menjadi heliks atau bi-heliks atau strip logam tipis.

Penampilan struktural filamen

media gas

Gas inert yang mengisi bola lampu, seperti nitrogen, argon, neon, helium.Zat halogen ditambahkan ke dalam campuran gas mulia.

Bagaimana lampu pijar dibangun dan bagaimana cara kerjanya?

Struktur bola lampu pijar telah berubah sedikit selama perkembangannya. Elemen dasar, yang bekerja berdasarkan prinsip pancaran zat bercahaya, adalah filamen atau badan pijar. Ini adalah kawat tungsten tipis dengan diameter 30-40, maksimum 50 mikron atau mikrometer (sepersejuta meter).

Warna pijar dimulai dengan warna merah dan berlanjut ke jingga, kuning hingga putih seiring dengan meningkatnya suhu. Ketika suhu meningkat lebih jauh, logam dari benda bercahaya pertama-tama meleleh dan kemudian, dengan adanya oksigen, terbakar.

Baca juga.

Memeriksa bola lampu dengan tester

 

Pelajaran video: Cara Kerja Bola Lampu Modern

Filamen tungsten dingin memiliki resistivitas rendah. Tungsten, seperti kebanyakan logam, memiliki koefisien resistansi suhu positif TCS. Ini berarti bahwa ketika filamen memanas dengan arus listrik, resistansinya meningkat.

Sebelum lampu dinyalakan, filamennya dingin dan memiliki sedikit hambatan. Oleh karena itu, arus 10-15 kali arus nominal diterapkan pada saat penyalaan. Lonjakan ini disebut lonjakan start-up. Dan itu sering menjadi penyebabnya sering menjadi penyebab kelelahan dari filamen.

Dibutuhkan sepersekian detik untuk filamen untuk pemanasan. Selama waktu ini, resistensi meningkat. Awalnya arus tinggi yang mengalir melalui lampu, saat gas, bohlam, dan semua elemen struktural memanas, arus berkurang ke arus pengenal. Dengan demikian sumber cahaya mencapai mode yang ditentukan dan memberikan nilai fluks bercahaya. Bayangan pendaran juga menjadi nominal, yaitu sesuai dengan suhu warna 2000 hingga 3500 K. Disebut putih hangat dan memiliki beberapa gradasi suhu warna dalam kisaran ini dengan nama dan singkatan asli. Sebagai contoh:

• putih super-hangat - 2200-2400 K, disebut sebagai S-Warm atau S-W, alias putih sangat hangat atau Warm 2400;
• Hangat - 2600-2800 K atau Hangat 2700;
• Putih hangat - 2700-3500 K atau Putih Hangat (WW);
• Hangat lainnya 2900-3100 K atau Hangat 3000 (W).

Suhu masing-masing elemen lampu

Permukaan luar bohlam LON tergantung pada watt lampu dan dapat dipanaskan hingga 250-300℃ atau lebih.

Filamen memanas hingga 2000-2800℃, dengan titik leleh tungsten 3410℃.

Dalam beberapa desain, filamen terbuat dari osmium dengan titik leleh 3045℃ atau renium dengan titik leleh 2174. Ini menggeser spektrum cahaya LN ke zona merah spektrum tampak.

Baca juga

Lampu meledak di lampu gantung - 6 penyebab dan solusi

 

Gas apa yang ada di bohlam?

Pada lampu pertama udara dipompa keluar dari bohlam. Sekarang evakuasi (pompa keluar udara) hanya bola lampu berdaya rendah, tidak lebih dari 25 watt.

Ketika kawat tungsten dipanaskan hingga 2-3 ribu derajat, logam menguap secara intensif dari permukaannya. Uapnya mengendap di bagian dalam bohlam dan mengurangi transmisi cahayanya.

Studi yang dilakukan pada awal abad terakhir menunjukkan bahwa jika Anda mengisi labu dengan gas inert, penguapan akan berkurang dan hasil cahaya akan meningkat. Oleh karena itu, labu mulai diisi dengan salah satu gas inert atau campurannya. Paling sering itu adalah argon, nitrogen, xenon, kripton, helium, dll. Helium digunakan untuk pendinginan pasif yang efektif dari elemen internal jenis baru lampu retrofit LED.

Eksperimen ini sangat tidak disarankan untuk digunakan di rumah

Elemen pemancar cahaya utama mereka - batang tipis safir atau kaca buatan, di mana kristal LED berada. Emitor seperti itu disebut filamen. Beberapa "ahli" telah mengacaukan esensinya lampu filamen dan menyebutnya "lampu dengan pemancar cahaya safir." Meskipun safir buatan di lampu ini hanya digunakan sebagai dasar pemasangan dan heat sink pasif untuk kristal LED.

Kegagalan LN dalam banyak kasus bukan karena penguapan logam dari permukaan badan filamen, tetapi karena percepatan proses ini di area gangguan ketebalan filamen. Hal ini terjadi di daerah tikungan tajam kawat atau patahnya. Pada titik ini resistansinya meningkat secara lokal, tegangan, disipasi daya, dan suhu logam meningkat. Penguapan semakin cepat, menjadi seperti longsoran salju, filamen dengan cepat berkurang ketebalannya dan terbakar.

Masalah ini diselesaikan pada akhir 1950-an dan awal 1960-an, dengan produksi massal lampu halogen.

Halogen seperti klorin, brom, fluor, atau yodium ditambahkan ke dalam gas atau campuran inert. Akibatnya, proses penguapan logam berhenti sama sekali atau melambat secara signifikan. Atom aditif ini mengikat uap tungsten, membentuk molekul senyawa yang tidak stabil. Mereka disimpan di permukaan tubuh cahaya. Di bawah pengaruh suhu tinggi, molekul hancur dan melepaskan atom halogen dan logam murni, yang mengendap pada permukaan panas filamen dan meregenerasi sebagian lapisan yang menguap.

Proses ini diintensifkan dengan meningkatkan tekanan. Ini meningkatkan suhu filamen, masa pakai, keluaran cahaya, efisiensi, dan karakteristik lainnya. Spektrum emisi digeser ke sisi putih. Pada lampu yang diisi gas, penggelapan permukaan bohlam dari dalam oleh uap tungsten diperlambat. Sumber cahaya seperti itu disebut sumber cahaya halogen.

Baca juga

Prinsip operasi dan fitur lampu LED

 

spesifikasi elektrik

Karakteristik listrik dari lampu pijar meliputi:

• daya listrik, diukur dalam watt - W, kisaran model yang tersedia - dari beberapa watt (bola lampu senter - 1 W) hingga 500 dan bahkan 1000 watt;
• fluks bercahaya, Lm (lumen), terkait dengan daya: dari 20 Lm pada 5 W hingga 2500 Lm pada 200 W, pada daya yang lebih tinggi, fluks bercahaya lebih tinggi;
• Kemanjuran cahaya, efisiensi energi atau faktor efisiensi, Lm/W - berapa banyak lumen cahaya dalam bentuk fluks bercahaya yang memberikan setiap watt daya yang dikonsumsi dari jaringan atau sumber daya
• Intensitas cahaya atau luminance, cd (candela);
• suhu warna - suhu benda hitam konvensional yang memancarkan cahaya dengan warna tertentu.

Suhu warna bersyarat dan naungan warna luminescence.

Tujuan dari lampu listrik

Lampu listrik dapat dibagi menjadi beberapa jenis berdasarkan aplikasi - untuk penggunaan umum, teknis dan khusus.

Penggunaan umum utama adalah untuk memberikan cahaya buatan kepada setiap orang, hewan dan burung di malam hari atau di tempat gelap di dalam ruangan.

Menggunakan cahaya, orang memperpanjang aktivitas sehari-hari mereka selama beberapa jam. Ini bisa berupa pekerjaan dan proses belajar, pekerjaan rumah tangga. Keselamatan di jalan, kemampuan untuk memberikan perawatan medis di malam hari dan di malam hari, dll meningkat.

Lampu secara aktif digunakan di peternakan dan peternakan unggas, untuk tumbuh tanaman di kompleks rumah kaca. Mereka diterangi dengan cahaya spektrum tertentu dan besarnya fluks bercahaya. Budidaya ikan juga membutuhkan cahaya dengan komposisi spektral tertentu.

Pemanasan hewan peliharaan diterapkan.

Tujuan teknis. Di bidang manufaktur, perangkat yang memberikan cahaya tampak dan tidak terlihat digunakan untuk tujuan teknologi. Contoh:

• Seseorang membutuhkan tingkat penerangan yang tinggi di tempat kerja untuk pekerjaan yang tepat dan penting;
• IR - Radiasi inframerah digunakan dalam industri, misalnya, untuk pemanasan bagian konstruksi tanpa kontak atau dalam teknik iklim untuk memanaskan seseorang yang bekerja di udara dingin terbuka, dalam teknik militer dan berburu - pemandangan malam untuk senjata, perangkat penglihatan malam, dll ;
• UV-radiasi digunakan dalam kedokteran gigi untuk pengerasan tambalan yang cepat, pembuatan protesa gigi, dll., dalam kedokteran dan sanitasi - untuk dalam kedokteran dan sanitasi untuk desinfektan ruangan, instrumen, pakaian dan permukaan.Dalam kedokteran dan sanitasi, desinfeksi ruangan, peralatan, pakaian, permukaan furnitur, udara, air, obat-obatan, dll.

Lampu tujuan khusus digunakan dalam iklan cahaya luar dan dalam ruangan, forensik, penerbangan dan astronotika, iringan cahaya pertunjukan, dll.

Jenis dan karakteristik utama

Jenis utama lampu pijar meliputi:

1. Lampu serba guna. Disebut dengan singkatan LON. Biasanya ini adalah perangkat dengan daya 25, 40, 60, 75 dan 100 watt. Yang paling umum adalah 60 W. Tetapi LON yang diproduksi secara industri diberi peringkat 150, 200, 500 dan bahkan 1000 watt.
2. Lampu pijar halogen. Ini dibuat untuk beroperasi dari tegangan tinggi 220 atau 110 V dan tegangan rendah. Dalam hal ini mereka ditenagai oleh transformator step-down.

Bola lampu pijar tegangan rendah

Varietas lampu halogen tegangan rendah:

• kapsul, berbentuk tabung kaca semua dengan alas yang berbeda - pin ujung GY6.35 atau G4;
• reflektor, memiliki elemen reflektif, dengan diameter 35 hingga 111 mm, soket GZ10 dengan opsi.

Tegangan tinggi. Tegangan utama adalah 220-230 V, 50 Hz. Lampu ini memiliki lebih banyak versi:

• linier dalam bentuk tabung kaca dengan basis R7S;
• silinder - soket E27, E14 atau B15D;
• dengan bohlam yang dapat dilepas atau tambahan.

Model terakhir memiliki bohlam atau tabung halogen kompak yang dipasang secara kaku di dalam lampu. Ini dilas ke inti pusat bohlam LON biasa dan memiliki kabel fleksibel yang terhubung ke basis Edison E27 atau E14 standar. Dengan konsumsi daya 70-100W, ia memberikan fluks bercahaya 20-30% lebih banyak daripada bola lampu pijar konvensional.

Model ini memiliki efisiensi energi yang lebih tinggi mencapai 12-25 Lm/W, sedangkan sumber cahaya LON biasa memiliki 3-4 hingga 10-12 Lm/W.

Masa pakai model halogen adalah dari 4-5 hingga 10-12 ribu jam.

Klasifikasi lampu berdasarkan fungsi dan desain

Klasifikasi lampu pijar berdasarkan tujuan.

lampu hias

Dalam beberapa tahun terakhir, lampu retro yang meniru bola lampu Edison antik telah muncul.

Selain itu, mereka meniru "lilin", "lilin di angin", "kerucut", "pir", "bola", dll. dengan bentuk bohlam.

Lampu Edison memiliki temperatur warna 2000 K, dengan bentuk filamen yang berbeda, dengan bohlam yang berbeda.

dicerminkan

Lampu cermin memiliki bagian bohlam yang tertutup di bagian dalam dengan lapisan reflektif. Paling sering itu adalah lapisan logam - perak, aluminium, emas, dll. Lapisan ini bisa tipis dan tembus cahaya atau tebal dan buram.

Lampu inframerah cermin.

Desain cermin digunakan dalam manufaktur untuk pemanasan proses yang benar-benar murni, seperti manufaktur semikonduktor dengan kemurnian bahan tertinggi. Dalam hal ini, kelemahan lampu pijar - fluks radiasi inframerah yang tinggi - menjadi keunggulannya yang tak tertandingi.

Lampu seperti itu digunakan dalam luminer dengan sinar cahaya putar sempit.

Baca juga

Karakteristik lampu pelepasan

 

Sinyal

Lampu sinyal adalah sumber cahaya yang berkedip. Biasanya dalam bentuk suar berkedip, mis. di mobil perusahaan, di pesawat terbang dan helikopter, untuk mengirimkan pesan ringan di angkatan laut, dll. Mereka memiliki filamen pijar tipis yang memberikan peningkatan kecerahan yang cepat.

Mengangkut

Jenis lampu ini dirancang untuk digunakan dalam berbagai jenis transportasi - mobil, kereta api dan kereta bawah tanah, kapal sungai dan laut. Persyaratan utama bagi mereka adalah ketahanan terhadap getaran dan goncangan. Untuk tujuan ini, filamen dibuat pendek dan dipasang pada banyak elemen pendukung. Basis lampu tersebut adalah bayonet Swan, pin atau soffit. Mereka mencegah perangkat terlepas dan jatuh dari soket.

Mengangkut lampu dengan dasar pin.

Transportasi, lampu mobil dengan berbagai jenis pangkalan non-drop-out: e), f), g) - dengan pin, h) dengan soffit.

Penerangan

Dari namanya sudah jelas bahwa lampu digunakan untuk penerangan. Oleh karena itu, bohlam mereka terbuat dari kaca dengan warna berbeda - biru, hijau, kuning, merah, dll.

Lampu iluminasi warna berbeda dengan dasar ulir Edison E27.

Terdampar ganda

Diagram lampu pijar seperti itu: ada dua filamen terpisah dalam satu bohlam. Misalnya, di lampu mobil, bola lampu filamen ganda digunakan sebagai berikut:

• ketika tegangan diterapkan pada satu filamen, lampu yang dicelupkan menyala - aliran cahaya "ditekan" ke jalan raya dan sinar menyebar selama beberapa puluh meter;
• setelah beralih ke filamen kedua, cahaya naik dan jangkauannya bisa mencapai ratusan meter, dan fluksnya akan jauh lebih besar.

Lampu seperti itu juga bisa di lampu belakang. Filamen pertama untuk lampu parkir, yang kedua untuk lampu berhenti.

Di lampu lalu lintas, lampu filamen ganda meningkatkan keandalannya. Duplikasi memungkinkan perangkat untuk beroperasi baik dengan satu filamen atau untuk menyalakan yang kedua setelah yang pertama terbakar. Dan, misalnya, di perkeretaapian, keandalan persinyalan merupakan jaminan keselamatan transportasi.

Umum, tujuan lokal

Lampu untuk tujuan yang berbeda.

Baris atas, kiri ke kanan - lampu dengan soket E14 - untuk lampu gantung, lampu dinding dan lampu kecil, dengan soket E27 - penerangan umum, hijau, merah, kuning.

Baris bawah: biru - keperluan medis untuk prosedur, cermin dengan reflektor - untuk karya fotografi atau pencahayaan khusus, dengan kaca ungu, dua bagian luar - dekoratif dengan bohlam "lilin" dan soket E27 dan E14.

Baca juga

Apa yang lebih baik - LED atau lampu hemat energi

 

Pro dan kontra

Keuntungan dari lampu pijar:

• harga rendah - bahan sederhana dan murah, desain dan teknologi bekerja selama beberapa dekade, produksi otomatis massal;
• Dimensi yang relatif kecil;
• Lonjakan tegangan pada listrik tidak menyebabkan kegagalan langsung;
• memulai, serta memulai kembali - seketika;
• ketika ditenagai oleh arus bolak-balik dengan frekuensi 50-60 Hz, denyut kecerahan hampir tidak terlihat;
• kecerahan pendaran dapat disesuaikan dengan peredup;
• spektrum emisi padat dan akrab bagi mata - mirip dengan spektrum matahari;
• Pengulangan karakteristik lampu yang hampir lengkap dari berbagai pabrikan;
• Indeks rendering warna Ra atau CRI - kualitas reproduksi nuansa warna objek yang diterangi - sama dengan 100, yang sepenuhnya sesuai dengan indikator matahari;
• Ukuran kecil dari filamen kompak memberikan bayangan yang jelas;
• keandalan tinggi dalam kondisi cuaca beku dan panas yang parah;
• desain memungkinkan produksi massal model dengan tegangan operasi fraksi hingga ratusan volt;
• Catu daya AC atau DC tanpa adanya perangkat awal
• sifat aktif dari resistansi filamen memberikan faktor daya (cosinus ) sama dengan 1;
• acuh tak acuh terhadap radiasi, pulsa elektromagnetik, gangguan;
• praktis tidak ada komponen UV dalam radiasi;
• menyediakan operasi normal dengan sering menyalakan/mematikan lampu dan banyak lainnya.

Kerugiannya meliputi:

• umur nominal LON - 1000 jam, dalam lampu pijar halogen - dari 3 hingga 5-6 ribu, dalam berpendar - hingga 10-50 ribu jam, lampu LED - 30-150 ribu jam dan lebih banyak lagi;
• Bola kaca dan filamen tipis sensitif terhadap guncangan, getaran dapat menyebabkan resonansi pada frekuensi tertentu;
• Ketergantungan yang tinggi pada efisiensi energi dan masa pakai pada tegangan suplai;
• Efisiensi konversi daya menjadi cahaya tampak tidak melebihi 3-4%, tetapi meningkat dengan meningkatnya daya;
• suhu permukaan bohlam tergantung pada daya dan adalah: untuk 100W - 290 °C, untuk 200W - 330 °C, 25W - 100 °C;
• saat dinyalakan, lompatan arus sebelum filamen memanas bisa sepuluh kali lebih tinggi dari arus pengenal;
• Soket dan perlengkapan luminer harus tahan panas.

Cara meningkatkan umur lampu

Ada banyak cara untuk meningkatkan umur lampu. Yang paling banyak digunakan adalah:

• membatasi arus masuk dengan memasukkan termistor secara seri dengan lampu, resistansi tinggi yang berkurang karena dipanaskan oleh arus masuk;
• soft start dengan peredupan manual oleh thyristor atau dimmer triac;
• Catu daya lampu melalui dioda penyearah yang kuat, mis.tegangan yang diperbaiki dari gelombang setengah sinus;
• sambungan seri lampu berpasangan dalam luminer multi-lampu, mis. di lampu gantung.

Industri modern menghasilkan sejumlah besar jenis lampu pijar yang berbeda dengan berbagai voltase dan watt operasi, dengan nuansa pendaran yang berbeda, konfigurasi bohlam dan alas. Bermacam-macam seperti itu memungkinkan memilih lampu yang diperlukan untuk penggunaan apa pun.