Lemputės aprašymas ir veikimo principas
Kas yra kaitinamoji lempa
Kaitinamoji lempa, dar vadinama kaitinamąja lempa, - tai dirbtinės šviesos šaltinis, kuriame šviesa gaunama įkaitinus ploną metalo siūlą iki kaitinamojo metalo temperatūros. Elektros srovė praleidžiama per kaitinimo siūlą, kad jis įkaistų. Pirmųjų lempų siūlas buvo pagamintas iš apanglėjusios organinės medžiagos, pavyzdžiui, bambuko, pluošto pavidalo.
Kad kaitinamoji gija greitai nesudegtų, iš lemputės buvo išleistas oras ir ji buvo sandariai uždaryta. Arba kolba buvo pripildyta tokios sudėties dujų, kuriose nebuvo oksidatoriaus - deguonies. Šios dujos vadinamos inertinėmis dujomis - argonu, neonu, heliu, azotu ir kt. Jie taip vadinami todėl, kad nereaguoja su metalais, t. y. yra inertiški.
Pirmosios anglies kaitinimo lempos Anglinės kaitrinės lemputės veikė mažiau nei keliolika valandų. Šį rodiklį pavyko gerokai padidinti anglies giją pakeitus plona metaline viela.
Ši šviesa buvo vadinama švytinčia šviesa, t. y. švytinčio metalo šviesa. O kaitinimo siūlas buvo pavadintas kaitinamąja šviesa. Pavyzdžiui, iki 1200 °C įkaitintas plienas švyti geltonai baltai, o įkaitintas iki 1300 °C - beveik baltai.
XIX a. pabaigoje greitai perdegančią anglies giją pakeitė ugniai atsparūs metalai - volframas, molibdenas, osmis arba metalų oksidai - cirkonis, magnis, itris ir kiti.
Užpildžius kolbą inertinėmis dujomis, sumažėjo metalo garavimo iš šviečiančios gijos greitis, todėl pailgėjo jos veikimo trukmė.
Didelės galios gijos gaminamos "šakotos" formos. Projekciniai šviesos šaltiniai turi sudėtingos konfigūracijos kaitinamąją giją, kuri sukuria kryptinį srautą, sudarydama plokščią struktūrą, statmeną spinduliuotės ašiai. Lemputės viduje yra šviesos atšvaitas, pvz., plonas purškiamo metalo, pavyzdžiui, sidabro arba aliuminio, sluoksnis.
Norint lemputę maitinti tiesiogiai iš tuo metu egzistavusio 110 V nuolatinės srovės maitinimo šaltinio, reikėjo ilgo ir plono metalinio siūlelio. Dėl to padidėjo varža, todėl kaitinimui reikėjo mažesnės srovės.
Kad siūlas būtų sandariai "supakuotas" į nedidelį skaidraus stiklo kolbos tūrį, jis buvo kelis kartus sulenktas ir uždėtas ant vielinių laikiklių.
Toks gijos išlinkimas apsunkino pirmųjų šviesos šaltinių, kurie veikė gerokai ilgiau nei "angliniai", konstrukciją. Proveržis kaitrinės lemputės konstrukcijoje buvo pasiūlymas susukti siūlą į spiralę. Tai daug kartų sumažino jo dydį.
Dar mažesnis švytintis kūnas buvo gautas ploną ritę suvyniojus į antrą, bet didesnio skersmens ritę. Dviguba spiralė vadinama dviguba spirale.
Kitas šviesos šaltinių raidos etapas buvo perėjimas prie kintamosios srovės elektros tinklo ir transformatoriaus naudojimas lempų maitinimo įtampai sumažinti.
Pagrindinės kaitrinės lempos dalys
Pagrindinės kaitrinės lempos sudedamosios dalys yra šios:
- gija arba gijos korpusas;
- tvirtinimo detalė gijai pritvirtinti;
- lemputė apsaugo kaitinamąją giją nuo greito užsidegimo ir išorinio poveikio.
- lizdas, skirtas įkišti į lizdą ir prijungti prie maitinimo šaltinio.
- kištukiniai kontaktai - sraigtinis korpusas ir centrinis kontaktas kištukinio lizdo pagrinde.
Tvirtinimo detalė skirta pritvirtinti kaitinamąją giją ir sukurti reikiamą šviesos srauto konfigūraciją bei kryptingumą.
Pagrindo reikia tam, kad būtų galima jį pritvirtinti prie montavimo lizdo ir prijungti prie lemputės. Retrofitinių lempų - kaitrinių lempų atitikmenų - lizduose yra maitinimo bloko dalis.
Pagrindas
Svetainėje Halogeninės lemputėsHalogeninės lemputės, priklausomai nuo maitinimo įtampos, galios ir lemputės konstrukcijos, turi keletą skirtingų cokolių - su sraigtiniu, išoriniu, bajonetiniu, kaištiniu ir t. t.
Kontaktų sistema ant lizdo reikalinga prijungti prie maitinimo tinklo arba maitinimo bloko.
Lemputė
Skaidrios LN lemputės naudojamos:
- Apsaugoti siūlą nuo išorinės atmosferos, kurioje yra oksidatoriaus - deguonies;
- Vakuumo arba dujų sudėties sukūrimas ir išlaikymas;
- fosforo ir (arba) dangų, paverčiančių įvairių rūšių elektromagnetinę energiją į matomąją spinduliuotę, išdėstymas, šilumos grąžinimas į kaitinamąją giją, nematomos UV ir IR spinduliuotės pavertimas šviesa, lempos atspalvio korekcija - raudona, žalia, mėlyna.
Gijos
Gija - tai į ritę ar dvi rites susuktas siūlas arba plona metalo juostelė.
Dujų terpė
Inertinės dujos, kuriomis pripildyta lempos lemputė, pvz., azotas, argonas, neonas, helis. Į tauriųjų dujų mišinius pridedama halogeninių medžiagų.
Kaip pagaminta ir kaip veikia elektros lemputė
Kuriant kaitrinę lemputę, jos konstrukcija mažai keitėsi. Pagrindinis elementas, veikiantis švytėjimo iš švytinčios medžiagos principu, yra siūlelis arba siūlelio korpusas. Tai plona volframo viela, kurios skersmuo yra 30-40, daugiausia 50 mikronų arba mikrometrų (milijoninės metro dalys).
Kaitinamosios lemputės spalvos prasideda nuo raudonos, pereina per oranžinę, geltoną ir baltą, kai temperatūra didėja. Toliau didėjant temperatūrai, įkaitęs metalas iš pradžių lydosi, o paskui, esant deguoniui, dega.
Vaizdo pamoka: kaip veikia šiuolaikinės lemputės
Šalto volframo gija turi mažą varžą. Volframo, kaip ir daugumos metalų, varžos temperatūrinis koeficientas TKS yra teigiamas. Tai reiškia, kad kaitinant kaitinamąją giją elektros srove, jos varža didėja.
Prieš įjungiant lempą, kaitinimo siūlas yra šaltas ir turi nedidelę varžą. Todėl įjungimo metu tiekiama 10-15 kartų didesnė už vardinę srovė. Šis srovės šuolis vadinamas įjungimo srove. Dažnai tai būna priežastis... dažnai būna perdegimo priežastimi. gijos.
Gija įkaista per sekundės dalį. Per tą laiką jo atsparumas padidėja. Iš pradžių per lempą tekanti didelė srovė sumažėja iki vardinės srovės, kai dujos, lemputė ir visi komponentai įšyla. Taigi šviesos šaltinis pasiekia vardinį darbo režimą ir sukuria vardinį šviesos srautą. Šviesos spalva taip pat tampa nominali, t. y. atitinka 2000-3500 K spalvinę temperatūrą. Ji vadinama šilta balta spalva ir turi keletą spalvų temperatūros laipsnių nurodytame diapazone su originaliais pavadinimais ir santrumpomis. Pavyzdžiui:
- itin šilta balta spalva - 2200-2400 K, žymima S-Warm arba S-W, dar vadinama labai šilta balta arba Warm 2400;
- Šilta - 2600-2800 K arba šilta 2700;
- šilta balta spalva - 2700-3500 K arba šilta balta (WW);
- kita šilta balta spalva - 2900-3100 K arba šilta 3000 (W).
atskirų žibinto elementų temperatūra
Išorinis LON lemputės paviršius priklauso nuo lempos galingumo ir gali būti įkaitęs iki 250-300 ℃ ar daugiau.
Žarnelė įkaista iki 2000-2800 ℃, o volframo lydymosi temperatūra yra 3410 °C.
Kai kuriuose modeliuose gija pagaminta iš osmio, kurio lydymosi temperatūra 3045 ℃, arba renio, kurio lydymosi temperatūra 2174. Dėl to LN šviesos spektras persikelia į raudonąją regimojo spektro zoną.
Kokios dujos yra lemputėje
Pirmosiose lempose iš lemputės buvo išpumpuojamas oras. Dabar vakuumuojamos (evakuuojamos) tik mažos galios lemputės (ne daugiau kaip 25 W).
Kai volframo viela įkaitinta iki 2-3 tūkst. laipsnių Celsijaus, nuo jos paviršiaus intensyviai garuoja metalas. Šie garai nusėda ant lemputės vidaus ir sumažina jos šviesos pralaidumą.
Praėjusio šimtmečio pradžioje atlikti tyrimai parodė, kad jei kolba pripildoma inertinių dujų, sumažėja garavimas ir padidėja šviesos išeiga. Todėl kolbos buvo pripildytos vienos iš inertinių dujų arba jų mišinių. Labiausiai paplitusios dujos yra argonas, azotas, ksenonas, kriptonas, helis ir kt. Helis naudojamas veiksmingam pasyviam naujų rūšių LED modifikuojamų lempų vidinių elementų aušinimui.
Šis eksperimentas kategoriškai nerekomenduojamas naudoti namuose
Pagrindinis jų šviesą skleidžiantis elementas yra plonas dirbtinio safyro arba stiklo strypas, ant kurio išdėstyti šviesos diodų kristalai. Toks emiteris vadinamas kaitinimo siūleliu. Kai kurie "ekspertai" supainiojo esmę kaitrinių lempų ir pavadino jas "safyro šviesos diodų lempomis". Nors dirbtinis safyras šiose lempose naudojamas tik kaip tvirtinimo pagrindas ir pasyvus šviesos diodų kristalų radiatorius.
Daugeliu atvejų LN sugenda ne dėl metalo garavimo nuo gijos paviršiaus, o dėl šio proceso pagreitėjimo gijos storio pažeidimo vietose. Tai įvyksta aštraus vielos lenkimo arba jos lūžio vietoje. Tuo metu jo varža vietomis padidėja, įtampa, išsklaidoma galia ir metalo temperatūra pakyla. Garavimas pagreitėja, tampa lavininis, siūlelis greitai sumažėja ir sudega.
Ši problema buvo išspręsta šešto dešimtmečio pabaigoje ir septinto dešimtmečio pradžioje masiškai gaminant halogenines lemputes.
Į inertines dujas arba mišinį buvo pridedama halogenų - chloro, bromo, fluoro arba jodo. Dėl to metalo garavimo procesas visiškai sustoja arba labai sulėtėja. Šių priedų atomai jungiasi su volframo garais ir sudaro nestabilių junginių molekules. Jie nusėda ant švytinčio kūno paviršiaus. Veikiant aukštai temperatūrai, molekulės suyra ir išskiria halogeno atomus ir grynąjį metalą, kurie nusėda ant karšto kaitinimo siūlelio paviršiaus ir iš dalies regeneruoja išgaravusį sluoksnį.
Didinant slėgį šis procesas intensyvėja. Dėl to padidėja kaitinamosios gijos temperatūra, ilgaamžiškumas, šviesos srautas, efektyvumas ir kitos charakteristikos. Spinduliuotės spektras pasislenka į baltąją pusę. Dujų pripildytose lempose volframo garai iš vidaus patamsina lemputės paviršių. Šie šviesos šaltiniai vadinami halogeniniais šviesos šaltiniais.
Elektriniai parametrai
Kaitrinių lempų elektrinės charakteristikos:
- elektrinė galia, matuojama vatais - W, galimi modeliai nuo kelių vatų (degtuko lemputė yra 1 W) iki 500 ir net 1000 W;
- šviesos srautas, lm (lumenas), yra susijęs su galia - nuo 20 lm, esant 5 W, iki 2500 lm, esant 200 W; esant didesnei galiai, šviesos srautas yra didesnis;
- Šviesos efektyvumas, energijos vartojimo efektyvumas arba efektyvumo koeficientas, Lm/W - kiek liumenų šviesos, išreikštų šviesos srautu, tenka vienam iš elektros tinklo arba maitinimo šaltinio sunaudotam vatui;
- šviesos intensyvumas arba ryškumas, cd (kandela);
- spalvos temperatūra - įprasto juodo kūno, skleidžiančio tam tikro atspalvio šviesą, temperatūra.
Elektros lempos paskirtis
Elektros lempas galima suskirstyti į keletą tipų pagal jų paskirtį - visuomeninės, techninės ir specialios paskirties.
Pagrindinė viešoji paskirtis - suteikti bet kuriam žmogui, gyvūnui ar paukščiui dirbtinę šviesą naktį arba tamsioje patalpoje.
Naudodamiesi šviesa žmonės pailgina savo kasdienę veiklą keliomis valandomis. Tai gali būti darbo ir mokymosi procesai, namų ruoša. Pagerėjo saugumas keliuose, galima teikti medicininę pagalbą vakare ir naktį ir t. t.
Šviestuvai aktyviai naudojami gyvulininkystės ir paukštininkystės ūkiuose, auginant augalai šiltnamių kompleksuose. Jie yra apšviečiami tam tikro spektro ir dydžio šviesos srauto šviesa. Žuvų auginimui taip pat reikalinga specifinės spektrinės sudėties šviesa.
Techninės programos. Matomą ir nematomą šviesą skleidžiantys prietaisai naudojami gamyboje technologiniais tikslais. Pavyzdžiai:
- Tiksliam ir svarbiam darbui atlikti darbo vietoje reikia didelio apšvietimo;
- IR - Infraraudonieji spinduliai naudojami pramonėje, pavyzdžiui, nekontaktiniam statybinių detalių šildymui arba klimato technologijose, kad būtų šilta žmonėms, dirbantiems atvirame ore; karinėje ir medžioklės technikoje - naktiniams ginklų taikikliams, naktinio matymo prietaisams ir kt;
- UV-UV spinduliuotė naudojama odontologijoje greitam plombų, dantų protezų ir kt. sukietėjimui, medicinoje ir sanitarijoje - dezinfekcijai. patalpų dezinfekavimasMedicinoje ir sanitarijoje - patalpų, įrankių, drabužių, baldų paviršių, oro, vandens, vaistų ir kt. dezinfekcija.
Specialios paskirties lempos naudojamos lauko ir vidaus šviesos reklamoje, kriminalistikoje, aviacijoje ir kosmonautikoje, parodų apšvietimui ir kt.
Pagrindiniai tipai ir savybės
Pagrindinės kaitinamųjų lempų rūšys yra šios:
- Bendrosios paskirties lempos. Jie žymimi santrumpa LON. Paprastai tai 25, 40, 60, 60, 75 ir 100 vatų galios prietaisai. Dažniausiai pasitaikantis yra 60 W. Tačiau prekyboje galima įsigyti 150, 200, 500 ir net 1000 vatų LLH.
- Halogeninės kaitrinės lempos. Galima naudoti 220 V arba 110 V aukštos ir žemos įtampos įrenginiams. Šiuo atveju jie maitinami iš žeminančio transformatoriaus.
Įvairios žemos įtampos halogeninės lempos:
- kapsulę, turinčią viso stiklo vamzdelių su skirtingais pagrindais - GY6.35 arba G4 kaištinio galo kapsulėmis;
- reflektoriniai žibintai su atspindinčiu elementu, skersmuo nuo 35 iki 111 mm, GZ10 lizdas su galimybe.
Aukšta įtampa. Pagrindinė įtampa yra 220-230 V, 50 Hz. Šios lempos turi daugiau versijų:
- linijinis - kaip vamzdis iš stiklo su R7S pagrindu;
- cilindrinis - E27, E14 arba B15D lizdas;
- su nuotolinio valdymo pulteliu arba papildoma lempa.
Pastarieji turi halogeninę lemputę arba vamzdelį, tvirtai pritvirtintą prie lemputės. Jis privirintas prie standartinės LON lemputės centrinės šerdies ir turi lanksčius laidus, prijungtus prie standartinio Edisono E27 arba E14 cokolio. 70-100 W galios suvartojanti lemputė užtikrina 20-30 % didesnį šviesos srautą nei standartinė kaitrinė lemputė.
Šie modeliai pasižymi didesniu energijos vartojimo efektyvumu - iki 12-25 Lm/W, tuo tarpu įprastų LON šviesos šaltinių šviesos srautas yra 3-4-10-12 Lm/W.
Halogeninių modelių tarnavimo laikas yra nuo 4-5 iki 10-12 tūkst. valandų.
Žibintų klasifikavimas pagal paskirtį ir konstrukciją
Dekoratyvinės lemputės
Pastaraisiais metais pasirodė retro lempos, imituojančios senovines Edisono lemputes.
Be to, jie būna žvakės, vėjo žvakės, kūgio, kriaušės, kamuolio ir t. t. formos.
Veidrodinis
Reflektorinės lempos turi atspindinčią dangą lemputės viduje. Paprastai tai yra metalo, pavyzdžiui, sidabro, aliuminio ar aukso, danga. Šis sluoksnis gali būti plonas ir permatomas arba storas ir nepermatomas.
Atspindinčios struktūros naudojamos gamyboje visiškai grynam proceso šildymui, pvz., puslaidininkių gamyboje, kai naudojamos didelio grynumo medžiagos. Čia kaitrinių lempų trūkumas - didelis infraraudonųjų spindulių srautas - tampa neprilygstamu privalumu.
Tokios lempos naudojamos šviestuvuose su siauru pasukamu šviesos spinduliu.
Signalas
Signaliniai žibintai yra mirksintys šviesos šaltiniai. Paprastai tai mirksintys švyturėliai, pvz., tarnybinėse transporto priemonėse, lėktuvuose ir sraigtasparniuose, laivyno šviesos pranešimams siųsti ir pan. Jie turi ploną giją, todėl jų ryškumas greitai didėja.
Transportas .
Šio tipo žibintai skirti naudoti įvairiose transporto priemonėse, pavyzdžiui, automobiliuose, geležinkeliuose, požeminiuose, upių ir jūrų laivuose. Pagrindinis jiems keliamas reikalavimas - atsparumas vibracijai ir smūgiams. Tam gija yra trumpa ir pritvirtinta prie kelių atraminių elementų. Tokių lempučių pagrindai būna bajonetiniai, kaištiniai arba sofos. Jie neleidžia įrenginiui atsukti ir iškristi iš lizdo.
Apšvietimo lempos .
Pavadinimas rodo, kad šios lempos naudojamos apšvietimui. Todėl jų lemputės gaminamos iš skirtingų spalvų stiklo - mėlyno, žalio, geltono, raudono ir t. t.
Dvigubos gijos.
Tokios apšvietimo lempos schema: dvi atskiros gijos vienoje lemputėje. Pavyzdžiui, automobilio priekiniame žibinte naudojama tokia dviguba kaitinamoji lempa:
- kai į vieną siūlelį įjungiama įtampa, įjungiamos artimosios šviesos - šviesos spindulys "prispaudžiamas" prie kelio dangos ir šviesa nusidriekia keliasdešimt metrų;
- Perjungus antrąją kaitinamąją giją, šviesa padidėja ir jos nuotolis gali siekti iki kelių šimtų metrų, o spindulys bus gerokai didesnis.
Tokie žibintai taip pat gali būti galiniame žibinte. Pirmoji kaitinamoji gija skirta stovėjimo žibintams, antroji - stabdžių žibintui.
Šviesoforuose dvigubos kaitrinės lempos padidina jų patikimumą. Dėl dubliavimo prietaisas gali veikti su viena gija arba įjungti antrąją, kai pirmoji perdega. Pavyzdžiui, geležinkeliuose patikima signalizacija yra transporto saugumo garantas.
Bendra, vietinis
Viršutinėje eilėje iš kairės į dešinę: E14 lizdas šviestuvams, sieniniams šviestuvams ir mažoms lempoms; E27 lizdas bendros paskirties lempoms; žalia, raudona, geltona - apšvietimo lempoms.
Apatinė eilutė: mėlynas - medicininės paskirties, skirtas procedūroms; veidrodis su reflektoriumi - fotodarbams arba specialiam apšvietimui, su violetiniu stiklu, du išoriniai - dekoratyviniai su lemputėmis "žvakė" ir lizdais E27 ir E14.
Privalumai ir trūkumai
Kaitrinių lempučių privalumai:
- Maža kaina - paprastos ir nebrangios medžiagos, dešimtmečius tobulinta konstrukcija ir technologija, masinė automatizuota gamyba;
- palyginti nedideli matmenys;
- tinklo įtampos šuoliai nesukelia tiesioginio gedimo;
- paleidimas ir pakartotinis paleidimas vyksta akimirksniu;
- su 50-60 Hz kintamosios srovės maitinimo šaltiniu, ryškumo pulsacijos nepastebimos;
- ryškumą galima reguliuoti;
- spinduliuotės spektras yra vienodas ir gerai pažįstamas - panašus į saulės spektrą;
- Įvairių gamintojų lempų charakteristikos yra beveik identiškos;
- Spalvų atkūrimo indeksas Ra arba CRI - apšviestų objektų spalvų atkūrimo kokybė - yra lygus 100, o tai visiškai atitinka saulės indeksą;
- mažų matmenų kompaktiška gija suteikia aiškius šešėlius;
- didelis patikimumas esant dideliam šalčiui ir karščiui;
- konstrukcija leidžia masiškai gaminti modelius, kurių darbinė įtampa siekia nuo kelių iki kelių šimtų voltų;
- kintamosios arba nuolatinės srovės maitinimas, jei nėra starterių
- aktyvioji kaitinamosios gijos varža užtikrina galios koeficientą (kosinusas φ), lygų 1;
- abejingi spinduliuotei, elektromagnetiniams impulsams, trukdžiams;
- spinduliuotėje beveik nėra UV spinduliuotės komponento;
- Užtikrinamas standartinis veikimas su dažnu šviesų įjungimu ir išjungimu ir t. t.
Trūkumai yra šie:
- nominalus LON tarnavimo laikas yra 1000 valandų, o halogeninių kaitinamųjų lempų - nuo 3 iki 5-6 tūkst. fluorescencinis - iki 10-50 tūkst. valandų, LED lempos - 30-150 tūkst. valandų ir daugiau;
- Stiklinė lemputė ir plonas kaitinamasis siūlas yra jautrūs smūgiams; vibracija gali sukelti tam tikrų dažnių rezonansą;
- Didelė energijos vartojimo efektyvumo ir tarnavimo laiko priklausomybė nuo maitinimo įtampos;
- Elektros energijos konversijos į regimąją šviesą efektyvumas neviršija 3-4 %, tačiau didėjant galiai jis didėja;
- Lemputės paviršiaus temperatūra priklauso nuo galios ir yra tokia: 100 W - 290 °C, 200 W - 330 °C, 25 W - 100 °C;
- Įjungimo metu srovės šuolis, kol kaitinimo siūlelis įšyla, gali būti dešimt kartų didesnis už vardinę srovę;
- Šviestuvų lizdai ir jungiamosios detalės turi būti atsparūs karščiui.
Kaip prailginti lempos tarnavimo laiką
Yra daugybė būdų, kaip prailginti lempos tarnavimo laiką. Dažniausiai naudojami šie:
- Įjungimo srovės ribojimas nuosekliai su lempa sujungus termistorių, kurio didelė varža mažėja įšilus įjungimo srovei;
- Švelnus paleidimas su rankiniu reguliavimu tiristoriniu arba triaciniu reguliatoriumi;
- Lempos maitinimas per galingą lygintuvo diodą, t. y. pusės sinusoidės ištiesinta įtampa;
- jungiant lempas poromis į kelių lempų šviestuvus, pvz., šviestuvus.
Šiuolaikinėje pramonėje gaminama daug įvairių rūšių kaitinamųjų lempų, kurių darbinė įtampa ir galingumas yra labai įvairūs, skiriasi jų švytėjimo atspalviai, lempučių konfigūracijos ir pagrindai. Šis asortimentas leidžia pasirinkti pasirinkite kiekvienai paraiškai reikalinga lempa.