Mikä hehkuu sähkölampussa. Hehkulamppu ja sen ominaisuudet. Kuinka pidentää hehkulampun käyttöikää

Hehkulamppu

Hehkulamppu- sähköinen valonlähde, jossa läpinäkyvään astiaan, joka on tyhjennetty tai täytetty inertillä kaasulla, kuumennetaan korkeaan lämpötilaan sen läpi kulkevan sähkövirran johdosta hehkuva kappale (tulenkestävä johdin), jonka seurauksena se säteilee laajalla spektrialueella, mukaan lukien näkyvä valo . Tällä hetkellä käytetty filamenttikappale on pääasiassa volframipohjaisten metalliseosten spiraali.

Toimintaperiaate

Lamppu käyttää johtimen (hehkukappaleen) lämmitysvaikutusta, kun sen läpi kulkee sähkövirta ( virran lämpövaikutus). Hehkulangan lämpötila nousee jyrkästi virran kytkemisen jälkeen. Filamenttikappale lähettää sähkömagneettista lämpösäteilyä Planckin lain mukaisesti. Planck-funktiolla on maksimi, jonka sijainti aallonpituusasteikolla riippuu lämpötilasta. Tämä maksimi siirtyy lämpötilan noustessa kohti lyhyempiä aallonpituuksia (Wienin siirtymälaki). Näkyvän säteilyn saamiseksi lämpötilan on oltava useiden tuhansien asteiden luokkaa. Lämpötilassa 5770 (Auringon pinnan lämpötila) valo vastaa Auringon spektriä. Mitä matalampi lämpötila, sitä pienempi näkyvän valon osuus ja sitä enemmän "punaista" säteily näyttää.

Hehkulamppu muuntaa osan kulutetusta sähköenergiasta säteilyksi, kun taas osa häviää lämmönjohtamis- ja konvektioprosessien seurauksena. Vain pieni osa säteilystä on näkyvän valon alueella, pääosa tulee infrapunasäteilystä. Lampun tehokkuuden lisäämiseksi ja "valkoisimman" valon saamiseksi on tarpeen nostaa hehkulangan lämpötilaa, jota puolestaan rajoittavat hehkulangan materiaalin ominaisuudet - sulamispiste. 5771 K:n lämpötilaa ei voida saavuttaa, koska tässä lämpötilassa mikä tahansa tunnettu materiaali sulaa, romahtaa ja lakkaa johtamasta sähkövirtaa. Nykyaikaisissa hehkulampuissa käytetään materiaaleja, joiden sulamispisteet ovat maksimi - volframia (3410 °C) ja hyvin harvoin osmiumia (3045 °C).

Tämän valon laadun arvioimiseksi käytetään värilämpötilaa. Hehkulampuille tyypillisissä lämpötiloissa 2200-3000 K säteilee kellertävää valoa, joka eroaa päivänvalosta. Illalla "lämmin" (< 3500 K) свет более комфортен и меньше подавляет естественную выработку мелатонина , важного для регуляции суточных циклов организма и нарушение его синтеза негативно сказывается на здоровье.

Tavallisessa ilmassa tällaisissa lämpötiloissa volframi muuttuisi välittömästi oksidiksi. Tästä syystä hehkulangan runko asetetaan pulloon, josta ilma pumpataan ulos lampun valmistusprosessin aikana. Ensimmäiset valmistettiin tyhjiöllä; Tällä hetkellä vain pienitehoisia lamppuja (yleislamppuja - enintään 25 W) valmistetaan tyhjennetyssä pullossa. Tehokkaiden lamppujen polttimot on täytetty inertillä kaasulla (typpi, argon tai krypton). Lisääntynyt paine kaasutäytteisten lamppujen polttimossa vähentää jyrkästi volframin haihtumisnopeutta, minkä ansiosta lampun käyttöikä ei vain pidennä, vaan on myös mahdollista nostaa hehkulampun lämpötilaa, mikä mahdollistaa lisätä tehokkuutta ja tuoda emissiospektri lähemmäs valkoista. Kaasutäytteisen lampun polttimo ei tummu yhtä nopeasti hehkulangan runkomateriaalin kerrostumisen vuoksi kuin tyhjiölampussa.

Design

Modernin valaisimen muotoilu. Kaaviossa: 1 - pullo; 2 - pullon ontelo (tyhjiö tai täytetty kaasulla); 3 - filamenttirunko; 4, 5 - elektrodit (virtatulot); 6 - hehkulangan rungon koukut-pitimet; 7 - lampun jalka; 8 - virtajohdon ulkoinen linkki, sulake; 9 - perusrunko; 10 - pohjaeristin (lasi); 11 - pohjan pohjan kosketus.

Hehkulamppujen mallit ovat hyvin erilaisia ja riippuvat käyttötarkoituksesta. Yleisiä elementtejä ovat kuitenkin hehkulangan runko, polttimo ja virtajohdot. Tietyn lampun ominaisuuksista riippuen voidaan käyttää erityyppisiä hehkulanganpitimiä; valaisimet voidaan valmistaa pohjattomilla tai erityyppisillä jalustoilla, niissä on ylimääräinen ulkopolttimo ja muita lisärakenneosia.

Yleiskäyttöisten lamppujen suunnittelussa on sulake - ferronikliseoksesta valmistettu linkki, joka on hitsattu yhden virtajohdon rakoon ja sijaitsee lampun polttimon ulkopuolella - yleensä jalassa. Sulakkeen tarkoitus on estää polttimon tuhoutuminen, kun hehkulanka katkeaa käytön aikana. Tosiasia on, että tässä tapauksessa murtumisvyöhykkeellä tapahtuu sähkökaari, joka sulattaa jäljellä olevan filamentin; sulan metallin pisarat voivat tuhota pullon lasin ja aiheuttaa tulipalon. Sulake on suunniteltu siten, että valokaaren syttyessä se tuhoutuu kaarivirran vaikutuksesta, joka ylittää huomattavasti lampun nimellisvirran. Ferronikkelilinkki sijaitsee ontelossa, jossa paine on yhtä suuri kuin ilmanpaine, ja siksi kaari sammuu helposti. Niiden alhaisen tehokkuuden vuoksi niiden käytöstä on nyt luovuttu.

Pullo

Polttimo suojaa hehkulangan runkoa altistumiselta ilmakehän kaasuille. Polttimon mitat määräytyvät hehkulangan runkomateriaalin kerrostumisnopeuden mukaan.

Kaasuympäristö

Ensimmäisten lamppujen polttimot evakuoitiin. Useimmat nykyaikaiset lamput on täytetty kemiallisesti inertillä kaasulla (paitsi pienitehoiset lamput, jotka valmistetaan edelleen tyhjiöllä). Lämmönjohtavuudesta johtuvia lämpöhäviöitä vähennetään valitsemalla kaasu, jolla on suuri moolimassa. Typpi-N2-seokset argon Argon kanssa ovat yleisimpiä alhaisten kustannustensa vuoksi; käytetään myös puhdasta kuivattua argonia, harvemmin kryptonia Kr tai xenon Xe (moolimassat: N2 - 28,0134 / mol; Ar: 39,948 g / mol; Kr - 83,798 g/mol; Xe - 131,293 g/mol).

Halogeenilamppu

Ensimmäisten lamppujen hehkulanka oli valmistettu hiilestä (sublimaatiolämpötila 3559 °C). Nykyaikaisissa lampuissa käytetään lähes yksinomaan hehkulankoja, jotka on valmistettu volframista, joskus osmium-volframiseoksesta. Filamenttikappaleen koon pienentämiseksi sille annetaan yleensä spiraalin muoto; joskus spiraalille tehdään toistuva tai jopa tertiaarinen spiraali, jolloin saadaan vastaavasti bispiraali tai trispiraali. Tällaisten lamppujen hyötysuhde on suurempi konvektiosta johtuvan pienentyneen lämpöhäviön vuoksi (Langmuir-kerroksen paksuus pienenee).

Sähköiset parametrit

Lamppuja valmistetaan eri käyttöjännitteille. Virran voimakkuus määräytyy Ohmin lain mukaan ( I=U/R) ja teho kaavan mukaan P=UI, tai P=U²/R. Koska metallien resistanssi on pieni, tarvitaan pitkä ja ohut lanka tällaisen vastuksen saavuttamiseksi. Langan paksuus perinteisissä lampuissa on 40-50 mikronia.

Koska hehkulanka on huoneenlämpötilassa päälle kytkettäessä, sen vastus on suuruusluokkaa pienempi kuin käyttövastus. Siksi päälle kytkettynä virtaa erittäin suuri virta (kymmenestä neljätoista kertaa käyttövirta). Hehkulangan lämmetessä sen vastus kasvaa ja virta pienenee. Toisin kuin nykyaikaiset lamput, varhaiset hiililangalliset hehkulamput toimivat päinvastaisella periaatteella päälle kytkettäessä - kuumennettaessa niiden vastus pieneni ja hehku kasvoi hitaasti. Hehkulangan kasvava resistanssiominaisuus (virran kasvaessa resistanssi kasvaa) mahdollistaa hehkulampun käytön primitiivisenä virran stabilisaattorina. Tässä tapauksessa lamppu kytketään sarjaan stabiloituun piiriin ja keskimääräinen virran arvo valitaan siten, että lamppu toimii täydellä teholla.

Vilkkuvissa lampuissa bimetallikytkin on rakennettu sarjaan hehkulangan kanssa. Tästä johtuen tällaiset lamput toimivat itsenäisesti välkkyvässä tilassa.

Pohja

USA:ssa ja Kanadassa käytetään erilaisia pistorasioita (tämä johtuu osittain verkkojen erilaisesta jännitteestä - 110 V, joten erikokoiset pistorasiat estävät eri jännitteelle suunniteltujen eurooppalaisten lamppujen vahingossa ruuvauksen): E12 (kynttelikkö), E17 (keskitaso), E26 (standardi tai keskitaso), E39 (mogul). Kuten Euroopassa, myös pohjat ovat ilman lankoja.

Nimikkeistö

Toiminnallisen tarkoituksensa ja suunnitteluominaisuuksiensa mukaan hehkulamput jaetaan:

yleiskäyttöiset lamput(1970-luvun puoliväliin asti käytettiin termiä "normaalit valaistuslamput"). Yleisin hehkulamppujen ryhmä, joka on tarkoitettu yleiseen, paikalliseen ja koristevalaistukseen. Vuodesta 2008 lähtien, koska useat valtiot ovat hyväksyneet lainsäädännöllisiä toimenpiteitä, joilla pyritään vähentämään tuotantoa ja rajoittamaan hehkulamppujen käyttöä energiansäästötarkoituksiin, niiden tuotanto alkoi laskea.
koristeelliset lamput, valmistettu muotopulloissa. Yleisimmät ovat kynttilänmuotoiset pullot, joiden halkaisija on n. 35 mm ja pallomainen, halkaisijaltaan noin 45 mm;
paikalliset valaistuslamput, rakenteeltaan samanlainen kuin yleiskäyttöiset lamput, mutta suunniteltu alhaiselle (turvalliselle) käyttöjännitteelle - 12, 24 tai 36 (42) V. Käyttöalue - kädessä pidettävät (kannettavat) lamput sekä paikalliset valaistuslamput teollisuustilat (koneissa, työpenkeissä jne., joissa lampun vahingossa rikkoutuminen on mahdollista);
valaistuslamput, valmistettu maalatuissa pulloissa. Tarkoitus - erityyppiset valaistusasennukset. Tämän tyyppisillä lampuilla on yleensä pieni teho (10-25 W). Pullot värjätään yleensä levittämällä kerros epäorgaanista pigmenttiä niiden sisäpinnalle. Harvemmin käytettyjä lamppuja, joiden polttimot on maalattu ulkopuolelta värillisillä lakoilla (värillinen tsaponlac), niiden haittana on pigmentin nopea haalistuminen ja lakkakalvon irtoaminen mekaanisen rasituksen vuoksi;
peilihehkulamput on erikoismuotoiltu pullo, josta osa on peitetty heijastavalla kerroksella (ohut kalvo lämpösuihkutettua alumiinia). Peilauksen tarkoitus on lampun valovirran tilallinen uudelleenjakaminen sen mahdollisimman tehokkaan käytön tarkoituksessa tietyssä avaruuskulmassa. Peilien LN:iden päätarkoitus on paikallinen paikallinen valaistus;
varoitusvalot käytetään erilaisissa valaistuslaitteissa (keinot tiedon visuaaliseen näyttöön). Nämä ovat pienitehoisia lamppuja, jotka on suunniteltu kestämään pitkään. Nykyään ne korvataan LEDeillä;
kuljetuslamput- erittäin laaja valikoima valaisimia, jotka on suunniteltu toimimaan erilaisissa ajoneuvoissa (autot, moottoripyörät ja traktorit, lentokoneet ja helikopterit, veturit ja rautateiden ja metrojen vaunut, joki- ja merialukset). Ominaisuudet: korkea mekaaninen lujuus, tärinänkestävyys, erityisten pistorasioiden käyttö, joiden avulla voit nopeasti vaihtaa lamput ahtaissa olosuhteissa ja samalla estää lamppujen spontaanin putoamisen pistorasioista. Suunniteltu virransyöttöön ajoneuvojen sisäisestä sähköverkosta (6-220 V);
kohdevalolamput niillä on yleensä suuri teho (jopa 10 kW; aiemmin valmistettiin lamppuja jopa 50 kW) ja korkea valotehokkuus. Niitä käytetään valaistuslaitteissa eri tarkoituksiin (valaistus ja merkinanto). Tällaisen lampun hehkuspiraali asetetaan yleensä tiiviimmin polttimoon erityisrakenteen ja paremman tarkennuksen jousituksen ansiosta;
lamput optisiin instrumentteihin, jotka sisältävät massatuotannon 1900-luvun loppuun asti. elokuvan projisointilaitteiden lampuissa on tiiviisti asetetut spiraalit, monet sijoitetaan erityisesti muotoiltuihin pulloihin. Käytetään erilaisissa laitteissa (mittauslaitteet, lääketieteelliset laitteet jne.);

Erikoislamput

Hehkulamppu kytkinlamppu (24V 35mA)

Keksintöhistoria

Lodyginin lamppu

Thomas Edisonin lamppu hiilikuitulangalla.

Vuonna 1809 englantilainen Delarue rakensi ensimmäisen hehkulampun (platinafilamentilla).
Vuonna 1838 belgialainen Jobard keksi hiilihehkulampun.
Vuonna 1854 saksalainen Heinrich Goebel kehitti ensimmäisen "modernin" lampun: hiiltyneen bambulangan evakuoidussa astiassa. Seuraavien viiden vuoden aikana hän kehitti sen, mitä monet kutsuvat ensimmäiseksi käytännölliseksi lampuksi.
Vuonna 1860 englantilainen kemisti ja fyysikko Joseph Wilson Swan osoitti ensimmäiset tulokset ja sai patentin, mutta vaikeudet tyhjiön saamisessa johtivat siihen, että Swanin lamppu ei toiminut pitkään ja oli tehoton.
11. heinäkuuta 1874 venäläinen insinööri Alexander Nikolaevich Lodygin sai patentin numero 1619 hehkulampulle. Hän käytti hiilisauvaa, joka oli asetettu evakuoituun astiaan, filamenttina.
Vuonna 1875 V. F. Didrikhson paransi Lodyginin lamppua pumppaamalla siitä ilmaa ja käyttämällä lampussa useita hiuksia (jos yksi niistä palasi, seuraava syttyi automaattisesti).
Englantilainen keksijä Joseph Wilson Swan sai brittiläisen patentin hiilikuitulampulle vuonna 1878. Hänen lampuissaan kuitu oli harvinaisen happiilmakehässä, mikä mahdollisti erittäin kirkkaan valon saamisen.
1870-luvun jälkipuoliskolla amerikkalainen keksijä Thomas Edison teki tutkimustyötä, jossa hän kokeili erilaisia metalleja lankoina. Vuonna 1879 hän patentoi lampun, jossa oli platinafilamentti. Vuonna 1880 hän palasi hiilikuituun ja loi lampun, jonka käyttöikä oli 40 tuntia. Samaan aikaan Edison keksi kotitalouksien pyörivän kytkimen. Lyhyestä käyttöiästä huolimatta sen lamput korvaavat siihen asti käytetyn kaasuvalaistuksen.
1890-luvulla A. N. Lodygin keksi useita lamppuja, joissa oli tulenkestäviä metalleja. Lodygin ehdotti volframifilamenttien käyttöä lampuissa (tätä käytetään kaikissa nykyaikaisissa lampuissa) ja molybdeeniä sekä hehkulangan kiertämistä spiraalin muotoon. Hän teki ensimmäiset yritykset pumpata ilmaa lampuista, mikä suojeli hehkulankaa hapettumiselta ja pidensi niiden käyttöikää moninkertaisesti. Ensimmäinen amerikkalainen kaupallinen volframifilamenttilamppu valmistettiin myöhemmin Lodyginin patentin mukaisesti. Hän valmisti myös kaasutäytteisiä lamppuja (hiilifilamentilla ja typpitäytteellä).
1890-luvun lopulta lähtien ilmestyi lamppuja, joissa on hehkulangasta valmistettu hehkulanka magnesiumoksidista, toriumista, zirkoniumista ja yttriumista (Nernst-lamppu) tai metalliosmium- (Auer-lamppu) ja tantaalifilamenteista (Bolton ja Feuerlein-lamppu).
Vuonna 1904 unkarilaiset Dr. Sandor Just ja Franjo Hanaman saivat patentin nro 34541 volframifilamentin käytöstä lampuissa. Ensimmäiset tällaiset lamput valmistettiin Unkarissa, ja ne tulivat markkinoille unkarilaisen Tungsramin kautta vuonna 1905.
Vuonna 1906 Lodygin myi patentin volframifilamentille General Electricille. Samana vuonna 1906 hän rakensi ja otti USA:ssa käyttöön tehtaan volframin, kromin ja titaanin sähkökemiallista tuotantoa varten. Volframin korkeiden kustannusten vuoksi patenttia käytetään vain rajoitetusti.
Vuonna 1910 William David Coolidge keksi parannetun menetelmän volframifilamentin valmistamiseksi. Tämän jälkeen volframifilamentti syrjäyttää kaikki muun tyyppiset filamentit.
Jäljelle jääneen ongelman hehkulangan nopeasta haihtumisesta tyhjiössä ratkaisi amerikkalainen tiedemies, kuuluisa tyhjiötekniikan asiantuntija Irving Langmuir, joka työskenteli vuodesta 1909 General Electricissä ja otti tuotantoon lamppujen täyttöä. inertillä tai tarkemmin sanottuna raskailla jalokaasuilla (erityisesti - argonilla), mikä pidensi merkittävästi niiden käyttöaikaa ja lisäsi valotehoa.

Tehokkuus ja kestävyys

Kestävyys ja kirkkaus käyttöjännitteestä riippuen

Lähes kaikki lamppuun syötetty energia muunnetaan säteilyksi. Lämmönjohtavuudesta ja konvektiosta johtuvat häviöt ovat pieniä. Kuitenkin vain pieni osa tämän säteilyn aallonpituuksista on ihmissilmän ulottuvilla. Suurin osa säteilystä on näkymättömällä infrapuna-alueella ja se havaitaan lämpönä. Hehkulamppujen hyötysuhde saavuttaa maksimiarvon 15 % noin 3400 asteen lämpötilassa. Käytännössä saavutettavissa olevissa lämpötiloissa 2700 (tavallinen 60 W lamppu) hyötysuhde on 5 %.

Lämpötilan noustessa hehkulampun hyötysuhde kasvaa, mutta samalla sen kestävyys heikkenee merkittävästi. Hehkulangan lämpötilassa 2700 lampun käyttöikä on noin 1000 tuntia, 3400 asteessa vain muutama tunti. Kuten oikealla olevasta kuvasta näkyy, kun jännite kasvaa 20%, kirkkaus kaksinkertaistuu. Samalla käyttöikä lyhenee 95 %.

Syöttöjännitteen vähentäminen, vaikka se vähentää tehokkuutta, mutta lisää kestävyyttä. Joten jännitteen alentaminen puoleen (esimerkiksi sarjaan kytkettynä) vähentää tehokkuutta noin 4-5 kertaa, mutta pidentää käyttöikää lähes tuhat kertaa. Tätä tehostetta käytetään usein, kun on tarpeen tarjota luotettava hätävalaistus ilman erityisiä kirkkausvaatimuksia, esimerkiksi portaiden tasanteilla. Usein tätä tarkoitusta varten lamppu kytketään vaihtovirralla kytkettynä sarjaan diodin kanssa, minkä vuoksi virtaa virtaa lamppuun vain puolet ajasta.

Koska hehkulampun käyttöiän aikana kulutetun sähkön hinta on kymmeniä kertoja korkeampi kuin itse lampun hinta, on olemassa optimaalinen jännite, jolla valovirran hinta on minimaalinen. Optimaalinen jännite on hieman nimellisjännitettä korkeampi, joten menetelmät kestävyyden lisäämiseksi syöttöjännitettä alentamalla ovat taloudellisesti täysin kannattamattomia.

Hehkulampun rajoitettu käyttöikä johtuu vähemmässä määrin hehkulangan materiaalin haihtumista käytön aikana ja suuremmassa määrin hehkulangassa syntyvistä epähomogeenisuuksista. Filamenttimateriaalin epätasainen haihtuminen johtaa ohentuneiden alueiden ilmaantumiseen, joilla on lisääntynyt sähkövastus, mikä puolestaan johtaa materiaalin vieläkin suurempaan kuumenemiseen ja haihtumiseen tällaisissa paikoissa. Kun jokin näistä supistuksista tulee niin ohueksi, että filamenttimateriaali siinä kohdassa sulaa tai haihtuu kokonaan, virta katkeaa ja lamppu ei toimi.

Suurin hehkulangan kuluminen tapahtuu, kun lamppuun äkillisesti kytketään jännite, joten sen käyttöikää voidaan merkittävästi pidentää käyttämällä erilaisia pehmeäkäynnistyslaitteita.

Volframifilamentin kylmävastus on vain 2 kertaa korkeampi kuin alumiinin. Kun lamppu palaa, usein tapahtuu, että kuparijohtimet, jotka yhdistävät pohjakoskettimet spiraalipitimiin, palavat. Näin ollen tavallinen 60 W:n lamppu kuluttaa päälle kytkettynä yli 700 W ja 100 W:n lamppu yli kilowatin. Kun kela lämpenee, sen vastus kasvaa ja teho laskee nimellisarvoonsa.

Huipputehon tasoittamiseksi voidaan käyttää termistoreja, joiden vastus laskee voimakkaasti lämmetessään, reaktiivista liitäntälaitetta kapasitanssin tai induktanssin muodossa sekä himmentimiä (automaattisia tai manuaalisia). Lampun jännite kasvaa kelan lämmetessä ja sitä voidaan käyttää automaattisesti ohittamaan liitäntälaite. Ilman liitäntälaitetta sammuttamatta lamppu voi menettää 5-20% tehosta, mikä voi myös olla hyödyllistä resurssin lisäämisessä.

Pienjännitehehkulampuilla, joilla on sama teho, on pidempi käyttöikä ja valoteho hehkulampun rungon suuremman poikkileikkauksen ansiosta. Siksi monilamppuisissa lampuissa (kattokruunuissa) on suositeltavaa käyttää lamppujen peräkkäistä kytkentää pienemmällä jännitteellä sen sijaan, että lamppuja kytkettäisiin rinnakkain verkkojännitteellä. Esimerkiksi kuuden rinnakkain kytketyn 220V 60W lampun sijasta käytä kuutta sarjaan kytkettyä 36V 60W lamppua, eli vaihda kuusi ohutta spiraalia yhdellä paksulla.

Tyyppi	Suhteellinen valoteho	Valoteho (lumeni/watti)
Hehkulamppu 40W	1,9 %	12,6
Hehkulamppu 60W	2,1 %	14,5
Hehkulamppu 100W	2,6 %	17,5
Halogeenilamput	2,3 %	16
Halogeenilamput (kvartsilasilla)	3,5 %	24
Korkean lämpötilan hehkulamppu	5,1 %	35
Absoluuttinen musta runko 4000 K lämpötilassa	7,0 %	47,5
Absoluuttinen musta kappale lämpötilassa 7000 K	14 %	95
Täydellinen valkoinen valonlähde	35,5 %	242,5
Ihanteellinen yksivärinen 555 nm (vihreä) lähde	100 %	683

Alla on likimääräinen tehon ja valovirran suhde tavanomaisille läpinäkyville "päärynän" muotoisille hehkulampuille, suosittu Venäjällä, kanta E27, 220 V.

Hehkulamppujen tyypit

Hehkulamput jaetaan (järjestetty tehokkuuden kasvun mukaan):

Tyhjiö (yksinkertaisin)
Argon (typpi-argon)
Kryptoni (noin +10 % kirkkaus argonista)
Xenon (2 kertaa kirkkaampi kuin argon)
Halogeeni (täyteaine I tai Br, 2,5 kertaa kirkkaampi kuin argon, pitkä käyttöikä, eivät pidä alilämmityksestä, koska halogeenikierto ei toimi)
Halogeeni kahdella pullolla (tehokkaampi halogeenikierto sisäpullon paremman lämmityksen ansiosta)
Ksenon-halogeeni (Xe + I tai Br-täyteaine, tehokkain täyteaine, jopa 3 kertaa kirkkaampi kuin argon)
Ksenon-halogeeni IR-säteilyheijastimella (koska suurin osa lampun säteilystä on IR-alueella, IR-säteilyn heijastuminen lamppuun lisää merkittävästi tehokkuutta, joka tuotetaan taskulamppujen metsästykseen)
Filamentti pinnoitteella, joka muuttaa IR-säteilyn näkyvälle alueelle. Parhaillaan kehitetään lamppuja, joissa on korkean lämpötilan loisteaine, joka säteilee näkyvää spektriä kuumennettaessa.

Hehkulamppujen edut ja haitat

Edut:

vakiintunutta massatuotantoa
halpa
pienet koot
painolastien puute
herkkyys ionisoivalle säteilylle
puhtaasti aktiivinen sähkövastus (yksittäinen tehokerroin)
nopea pääsy työtilaan
alhainen herkkyys sähkökatkoille ja jännitepiikkeille
myrkyllisten komponenttien puuttuminen, eikä keräys- ja hävitysinfrastruktuuria tarvita
kyky työskennellä minkä tahansa tyyppisellä virralla
herkkä jännitteen polariteetille
kyky valmistaa lamppuja monenlaisille jännitteille (voltin murto-osista satoihin voltteihin)
ei välkkymistä käytettäessä vaihtovirtaa (tärkeää yrityksissä).
ei surinaa vaihtovirralla käytettäessä
jatkuva emissiospektri
miellyttävä ja tuttu spektri
sähkömagneettisen pulssin vastustuskyky
Mahdollisuus käyttää kirkkauden säätimiä
ei pelkää matalia ja korkeita ympäristön lämpötiloja, kestää kondensaatiota

Virheet:

Tuonti-, hankinta- ja tuotantorajoitukset

Sähkön säästämisen ja ilmakehän hiilidioksidipäästöjen vähentämisen vuoksi monet maat ovat ottaneet käyttöön tai suunnittelevat ottavansa käyttöön hehkulamppujen tuotannon, oston ja maahantuontikiellon pakottaakseen ne korvaamaan energiaa säästävällä (kompaktilla loistelampulla) , LED-, induktio- jne.) lamput.

Venäjällä

Joidenkin lähteiden mukaan vuonna 1924 kartellin osallistujat pääsivät sopimukseen hehkulamppujen käyttöiän rajoittamisesta 1000 tuntiin. Samanaikaisesti kaikki kartelliin kuuluvat lampunvalmistajat velvoitettiin ylläpitämään tiukkaa teknistä dokumentaatiota noudattaakseen toimenpiteitä lamppujen elinkaaren ylittämisen estämiseksi 1000 tuntia.

Lisäksi kartelli kehitti nykyiset Edisonin perusstandardit.

Katso myös

Huomautuksia

Valkoiset LED-lamput estävät melatoniinin tuotantoa - Gazeta.Ru | Tiede
Osta työkaluja, valaisimia, sähkölaitteita ja DataComm-tarvikkeita osoitteessa GoodMart.com
Valokuvalamppu // Photocinema-tekniikka: Encyclopedia / Päätoimittaja E. A. Iofis. - M.: Neuvostoliiton tietosanakirja, 1981.
E. M. Goldovsky. Neuvostoliiton elokuvatekniikka. Neuvostoliiton tiedeakatemian kustantamo, Moskova-Leningrad. 1950, s. 61
Sähkövalaistuksen keksinnön ja kehityksen historia
David Charlet. Keksintöjen kuningas Thomas Alva Edison
Sähkötekniikan tietosanakirja. Sähkövalaistuksen keksinnön ja kehityksen historia
A. de Ladyguine, MEILLE. Patentti 575 002 "Hehkulamppujen valaistus". Hakemus 4. tammikuuta 1893 .
G.S. Landsberg. Fysiikan perusoppikirja (venäjä). Arkistoitu alkuperäisestä 1. kesäkuuta 2012. Haettu 15. huhtikuuta 2011.
fi:Hehkulamppu
[Hehkulamppu]- artikkeli Brockhausin ja Efronin pienestä tietosanakirjasta
Tungsramin historia (PDF). Arkistoitu(Englanti)
Ganz ja Tungsram - 1900-luku (englanniksi). (pääsemätön linkki - tarina) Haettu 4. lokakuuta 2009.
A. D. Smirnov, K. M. Antipov. Energiainsinöörin hakuteos. Moskova, "Energoatomizdat", 1987.
Keefe, T.J. Valon luonto (2007). Arkistoitu alkuperäisestä 1. kesäkuuta 2012. Haettu 5. marraskuuta 2007.
Klipstein, Donald L. The Great Internet Light Bulb Book, osa I (1996). Arkistoitu alkuperäisestä 1. kesäkuuta 2012. Haettu 16. huhtikuuta 2006.
Mustan rungon näkyvä spektri
Katso valoisuustoiminto.
Hehkulamput, ominaisuudet. Arkistoitu alkuperäisestä 1. kesäkuuta 2012.
Taubkin S.I. Tuli ja räjähdys, niiden tutkimuksen piirteet - M., 1999 s. 104
EU lopettaa 75 watin hehkulamppujen myynnin 1. syyskuuta.
EU rajoittaa hehkulamppujen myyntiä 1. syyskuuta alkaen, eurooppalaiset ovat tyytymättömiä. Interfax-Ukraina.
Medvedev ehdotti "Iljitšin hehkulamppujen" kieltämistä, Lenta.ru, 07/02/2009.
Venäjän federaation liittovaltion laki, annettu 23. marraskuuta 2009, nro 261-FZ "Energian säästämisestä ja energiatehokkuuden lisäämisestä sekä muutosten tekemisestä tiettyihin Venäjän federaation säädöksiin."
Sabotoi veto , Lenta.ru, 28.01.2011.
"Lisma" on aloittanut uuden hehkulamppusarjan, valtionyhteisyrityksen RM "LISMA" tuotannon.
Keksintötarve on ovela: 95 W hehkulamput ovat ilmestyneet myyntiin, EnergoVOPROS.ru.

Tällä hetkellä 100 W hehkulampulla on seuraava malli:

Hermeettinen päärynän muotoinen lasipullo. Ilma on osittain pumpattu ulos tai korvattu inertillä kaasulla. Tämä tehdään volframifilamentin palamisen estämiseksi.
Pullon sisällä on jalka, johon on kiinnitetty kaksi elektrodia ja useita metallisia (molybdeeni) pidikkeitä, jotka tukevat volframifilamenttia estäen sitä painumasta ja katkeamasta oman painonsa vaikutuksesta kuumennettaessa.
Päärynänmuotoisen polttimon kapea osa on kiinnitetty metallipohjaiseen koteloon, jossa on spiraalikierre pistorasian kiinnitystä varten. Kierreosa on yksi kosketin, johon on juotettu yksi elektrodi.
Toinen elektrodi juotetaan alustan pohjassa olevaan koskettimeen. Sen ympärillä on rengasmainen tiiviste kierteitetystä rungosta.

Erityisistä käyttöolosuhteista riippuen jotkin rakenneosat voivat puuttua (esim. alusta tai pidikkeet), olla muunneltuja (esim. alusta) tai täydennetty muilla osilla (lisäpolttimo). Mutta osat, kuten hehkulanka, polttimo ja elektrodit, ovat pääosia.

Sähköhehkulampun toimintaperiaate

Sähköhehkulampun hehku aiheutuu volframilangan kuumenemisesta, jonka läpi sähkövirta kulkee. Valinta volframin hyväksi luminoivan kappaleen valmistuksessa tehtiin siitä syystä, että se on monista tulenkestävästä johtavista materiaaleista halvin. Mutta joskus sähkölamppujen hehkulanka on valmistettu muista metalleista: osmiumista ja reniumista.
Lampun teho riippuu käytetyn hehkulangan koosta. Eli se riippuu langan pituudesta ja paksuudesta. Joten 100 W hehkulampussa on pidempi hehkulanka kuin 60 W hehkulampussa.

Jotkut volframilampun rakenneosien ominaisuudet ja tarkoitukset

Jokaisella sähkölampun osalla on oma tarkoituksensa ja se suorittaa tehtävänsä:

Pullo. Se on valmistettu lasista, melko halvasta materiaalista, joka täyttää perusvaatimukset:
– korkea läpinäkyvyys mahdollistaa valoenergian kulkemisen ja imeytymisen minimiin välttäen ylimääräistä kuumenemista (tämä tekijä on ensiarvoisen tärkeä valaistuslaitteille);
– lämmönkestävyys mahdollistaa korkeiden lämpötilojen kestämisen kuumasta hehkulangasta johtuvasta lämmityksestä (esimerkiksi 100 W:n lampussa lamppu kuumenee 290 °C:seen, 60 W - 200 °C; 200 W - 330 °C; 25 L - 100 °C, 40 L - 145 °C);
– Kovuuden ansiosta se kestää ulkoista painetta pumpattaessa ilmaa pois, eikä se romahda sisään ruuvattaessa.
Pullon täyttäminen. Erittäin harvinainen ympäristö mahdollistaa lämmönsiirron minimoimisen kuumasta hehkulangasta lampun osiin, mutta tehostaa kuuman kappaleen hiukkasten haihtumista. Täyttäminen inertillä kaasulla (argon, ksenon, typpi, krypton) eliminoi voimakkaan volframin haihtumisen kelasta, estää filamentin syttymisen ja minimoi lämmönsiirron. Halogeenien käyttö mahdollistaa haihtuneen volframin palaamisen takaisin kierteiseen filamenttiin.
Kierre. Se on valmistettu volframista, joka kestää 3400°C, renium – 3400°C, osmium – 3000°C. Joskus lampussa käytetään spiraalihehkulangan sijasta eri muotoista nauhaa tai runkoa. Käytettävän langan poikkileikkaus on pyöreä, koon ja lämmönsiirron energiahäviön pienentämiseksi se on kierretty kaksois- tai kolmiheliksiksi.
Pidinkoukut on valmistettu molybdeenistä. Ne eivät anna spiraalin, joka on lisääntynyt käytön aikana kuumenemisen vuoksi, painua paljon. Niiden lukumäärä riippuu langan pituudesta, eli lampun tehosta. Esimerkiksi 100 W:n lampussa on 2-3 pidikettä. Pienitehoisissa hehkulampuissa ei välttämättä ole pidikettä.
Pohja valmistettu metallista ulkokierteellä. Se suorittaa useita toimintoja:
— yhdistää useita osia (pullo, elektrodit ja keskuskosketin);
— kiinnitetään pistorasiaan kierteellä;
- on yksi kontakti.

Jalustoja on useita tyyppejä ja muotoja riippuen valaisimen käyttötarkoituksesta. On malleja, joissa ei ole pohjaa, mutta joilla on sama toimintaperiaate hehkulampulla. Yleisimmät pohjatyypit ovat E27, E14 ja E40.

Tässä on joitain erityyppisille lampuille käytettäviä pistorasiatyyppejä:

Erilaisten pohjatyyppien lisäksi on olemassa myös erilaisia pulloja.

Lueteltujen rakenteellisten yksityiskohtien lisäksi hehkulampuissa voi olla myös joitain lisäelementtejä: bimetallikytkimet, heijastimet, alustat ilman kierteitä, erilaisia pinnoitteita jne.

Hehkulamppujen suunnittelun luomisen ja parantamisen historia

Volframilangallisen hehkulampun yli 100-vuotisen olemassaolon aikana toimintaperiaate ja perussuunnitteluelementit eivät ole juurikaan muuttuneet.
Kaikki alkoi vuonna 1840, jolloin luotiin lamppu, joka käytti valaistukseen platinaspiraalin hehkutusperiaatetta.
1854 – ensimmäinen käytännöllinen valaisin. Käytettiin astiaa, jossa oli tyhjennetty ilma, ja hiiltynyttä bambulankaa.
1874 - Tyhjiöastiaan sijoitettua hiilisauvaa käytetään filamenttikappaleena.
1875 - lamppu, jossa on useita sauvoja, jotka hehkuvat peräkkäin, jos edellinen palaa.
1876 - kaoliinifilamentin käyttö, joka ei vaatinut ilman pumppaamista astiasta.
1878 - hiilikuidun käyttö harvinaisen happiilmakehässä. Tämä mahdollisti kirkkaan valaistuksen.
1880 - luotiin hiilikuitulamppu, jonka hehkuaika on jopa 40 tuntia.
1890 - tulenkestävistä metalleista (magnesiumoksidi, torium, zirkonium, yttrium, metallinen osmium, tantaali) valmistettujen spiraalilankojen käyttö ja pullojen täyttäminen typellä.
1904 – volframispiraalilla varustettujen lamppujen valmistus.
1909 – pullojen täyttö argonilla.
Siitä on kulunut yli 100 vuotta. Toimintaperiaate, osien materiaalit ja pullon täyttö ovat pysyneet käytännössä ennallaan. Vain lamppujen valmistuksessa käytettyjen materiaalien laatu, tekniset ominaisuudet ja pienet lisäykset ovat kehittyneet.

Hehkulamppujen edut ja haitat muihin keinotekoisiin valonlähteisiin verrattuna

Luotu valaistukseen. Monet niistä keksittiin viimeisten 20 - 30 vuoden aikana korkean teknologian avulla, mutta tavallisella hehkulampulla on silti useita etuja tai ominaisuuksia, jotka ovat optimaalisempia käytännön käyttöön:

Edullinen tuotannossa.
Ei herkkä jännitteen muutoksille.
Nopea sytytys.
Ei välkkymistä. Tämä tekijä on erittäin tärkeä käytettäessä vaihtovirtaa, jonka taajuus on 50 Hz.
Mahdollisuus säätää valonlähteen kirkkautta.
Jatkuva valosäteilyspektri, lähellä luonnollista.
Varjojen terävyys, kuten auringonvalossa. Mikä on myös yleistä ihmisillä.
Mahdollisuus käyttää korkeissa ja matalissa lämpötiloissa.
Mahdollisuus tuottaa eri tehoisia lamppuja (useita watteja useisiin kW) ja suunniteltu erilaisille jännitteille (useita voltteja useisiin kV).
Helppo hävittää, koska siinä ei ole myrkyllisiä aineita.
Mahdollisuus käyttää minkä tahansa tyyppistä virtaa millä tahansa napaisuudella.
Toiminta ilman lisäkäynnistyslaitteita.
Hiljainen toiminta.
Ei aiheuta radiohäiriöitä.

Tällaisen suuren positiivisten tekijöiden luettelon lisäksi hehkulampuilla on myös useita merkittäviä haittoja:

Suurin negatiivinen tekijä on erittäin alhainen hyötysuhde. Se saavuttaa vain 15 % 100 W:n lampulla, 60 W:n laitteilla tämä luku on vain 5 %. Yksi tapa lisätä tehokkuutta on nostaa hehkulangan lämpötilaa, mutta tämä lyhentää jyrkästi volframifilamentin käyttöikää.
Lyhyt käyttöikä.
Lampun korkea pintalämpötila, joka voi olla jopa 300°C 100 watin lampulla. Tämä on uhka elävien olentojen hengelle ja terveydelle ja aiheuttaa palovaaran.
Herkkyys tärinälle ja tärinälle.
Lämmönkestävien liitososien käyttö ja virtajohtojen eristys.
Suuri virrankulutus (5-10 kertaa nimellisarvo) käynnistyksen aikana.

Huolimatta merkittävistä haitoista, hehkulamppu on ainoa valaistuslaite. Alhaisen tehokkuuden kompensoi alhaiset tuotantokustannukset. Siksi se on seuraavan 10–20 vuoden aikana erittäin kysytty tuote.

Hehkulamppu on sähköinen valaisin, jonka toimintaperiaate määräytyy lämmittämällä tulenkestävä metallilanka korkeisiin lämpötiloihin. Virran lämpövaikutus on tunnettu pitkään (1800). Ajan myötä se aiheuttaa voimakasta lämpöä (yli 500 celsiusastetta), mikä saa filamentin hehkumaan. Maassa pienet asiat on nimetty Iljitšin mukaan; itse asiassa edistyneet historioitsijat ovat voimattomia antamaan lopullista vastausta siihen, ketä pitäisi kutsua hehkulampun keksijäksi.

Hehkulamppujen rakentaminen

Tutkitaan laitteen rakennetta:

Hehkulamppujen historia

Spiraaleja ei tehty heti volframista. Käytettiin grafiittia, paperia ja bambua. Monet ihmiset seurasivat samansuuntaista polkua luoden hehkulamppuja.

Olemme voimattomia antamaan luetteloa 22 nimestä tiedemiehistä, joita ulkomaiset kirjailijat ovat kutsuneet keksinnön tekijöiksi. On väärin katsoa ansioita Edisonille ja Lodyginille. Nykyään hehkulamput ovat kaukana täydellisistä ja menettävät nopeasti markkinoinnin vetovoimansa. Syöttöjännitteen amplitudin ylittäminen 10 % (puolet tiestä - 5 % - Venäjän federaatio teki vuonna 2003 nostamalla jännitettä) nimellisarvosta lyhentää käyttöikää neljä kertaa. Parametrin pienentäminen vähentää luonnollisesti valovirran tuottoa: 40 % menetetään vastaavalla suhteellisella muutoksella syöttöverkon ominaisuuksissa alaspäin.

Pioneerien tilanne on paljon huonompi. Joseph Swan halusi epätoivoisesti saada aikaan riittävän harvinaisen ilman hehkulampun polttimossa. Tuon ajan (elohopea)pumput eivät pystyneet suorittamaan tehtävää. Lanka paloi käyttämällä sisällä säilytettyä happea.

Hehkulamppujen tarkoitus on viedä spiraalit lämpenemispisteeseen, keho alkaa hehkua. Vaikeuksia lisäsi korkearesistanssisten metalliseosten puuttuminen 1800-luvun puolivälissä - sähkövirran muuntamisen kiintiö muodostui johtavan materiaalin lisääntyneestä resistanssista.

Asiantuntijoiden ponnistelut rajoittuivat seuraaviin alueisiin:

Langan materiaalin valinta. Kriteereinä olivat sekä korkea vastus että palamiskestävyys. Bambukuidut, jotka ovat eriste, päällystettiin ohuella kerroksella johtavaa grafiittia. Johtavan hiilen kerroksen pieni pinta-ala lisäsi vastusta, mikä antoi halutun tuloksen.
Puupohja kuitenkin syttyi nopeasti. Pidämme toisena suunnana yrityksiä luoda täydellinen tyhjiö. Happi on tunnettu 1700-luvun lopusta lähtien; tiedemiehet osoittivat nopeasti, että alkuaine osallistuu palamiseen. Vuonna 1781 Henry Cavendish määritti ilman koostumuksen ja alkoi kehittää hehkulamppuja, tieteen palvelijat tiesivät: maapallon ilmakehä tuhoaa kuumentuneet kappaleet.
On tärkeää välittää langan kireys. Työtä tehtiin tavoitteena luoda irrotettavia, kosketusosia piiriin. On selvää, että ohut hiilikerros on varustettu suurella vastuksella, kuinka sähköä toimitetaan? On vaikea uskoa, että yrittäessään saavuttaa hyväksyttäviä tuloksia he käyttivät arvokkaita metalleja: platinaa, hopeaa. Hyväksyttävän johtavuuden saavuttaminen. Kallilla menetelmillä pystyttiin välttämään ulkoisen piirin ja koskettimien lämmitys, hehkulanka kuumeni.
Huomaamme erikseen Edison-pohjan langan, jota käytetään edelleen (E27). Onnistunut idea, joka muodosti nopeasti vaihdettavien hehkulamppujen perustan. Muut kontaktinmuodostustavat, kuten juottaminen, eivät ole hyödyllisiä. Liitäntä voi hajota kuumennettaessa virran vaikutuksesta.

1800-luvun lasinpuhaltimet saavuttivat ammattikorkeuden, pullot valmistettiin helposti. Otto von Guericke suositteli staattista sähkögeneraattoria rakentaessaan pallomaisen pullon täyttämistä rikillä. Materiaali kovettuu ja rikkoo lasin. Tuloksena oli ihanteellinen pallo; hieroessaan se keräsi varauksen ja antoi sen rakenteen keskustan läpi kulkevalle terästankolle.

Alan pioneereja

Voit lukea: Sir Humphry Davy toteutti ensimmäisenä ajatuksen sähkön alistamisesta valaistustarkoituksiin. Pian voltaisen kolonnin luomisen jälkeen tiedemies kokeili metalleja kaikin voimin. Valitsin jaloplatinan sen korkean sulamispisteen vuoksi - muut materiaalit hapettuivat nopeasti ilmassa. Ne yksinkertaisesti paloivat loppuun. Valonlähde osoittautui himmeäksi, mikä antoi perustan sadoille myöhemmille kehityssuunnille osoittaen liikkeen suunnan niille, jotka halusivat saada lopullisen tuloksen: valaistuksen sähkön avulla.

Se tapahtui vuonna 1802, tiedemies oli 24-vuotias, myöhemmin (1806) Humphry Davy esitteli yleisölle täysin toimivan purkausvalaistuslaitteen, jonka suunnittelussa kaksi hiilisauvaa oli johtavassa roolissa. Tällaisen loistavan valaisimen lyhyt käyttöikä tieteen taivaalla, joka antoi maailmalle käsityksen kloorista, jodista ja useista alkalimetalleista, on katsottava jatkuvien kokeiden ansioksi. Tappavat kokeet hiilimonoksidin hengittämisestä, työskentely typpioksidin (voimakas myrkyllinen aine) kanssa. Kirjoittajat tervehtivät loistavia tekoja, jotka lyhensivät tiedemiehen elämää.

Humphrey hylkäsi sen ja keskeytti koko vuosikymmenen valaistuslaitteiden tutkimuksen, aina kiireisenä. Nykyään Davya kutsutaan elektrolyysin isäksi. Felling Collieryn tragedia vuonna 1812 jätti syvän jäljen ja pimensi monien sydämet. Sir Humphry Davy liittyi niiden joukkoon, jotka olivat mukana kehittämässä turvallista valonlähdettä, joka suojelisi kaivostyöläisiä. Sähköä oli niukasti eikä tehokkaita luotettavia energialähteitä ollut. Palopatruunan ajoittain räjähtämisen estämiseksi käytettiin erilaisia toimenpiteitä, kuten metalliverkkohajotinta, joka esti liekin leviämisen.

Sir Humphry Davy oli paljon aikaansa edellä. Noin 70 vuotta sitten. Davy oli yksi ensimmäisistä, joka huomasi materiaalien kestävyyden riippuvuuden lämpötilasta, minkä ansiosta Georg Ohm saattoi myöhemmin saada. Puoli vuosisataa myöhemmin löytö loi perustan Carl Wilhelm Siemensin ensimmäisen elektronisen lämpömittarin luomiselle.

6. lokakuuta 1835 James Bowman Lindsay esitteli hehkulamppua, jota ympäröi lasilamppu suojaamaan sitä ilmakehältä. Kuten keksijä sanoi: kirjaa voitaisiin lukea hälventämällä pimeyttä puolentoista metrin etäisyydellä sellaisesta lähteestä. James Bowman on yleisesti hyväksyttyjen lähteiden mukaan kirjoittanut idean suojata hehkulanka lasikupulla. Onko se totta?

Olemme taipuvaisia sanomaan, että tässä maailmanhistoria menee hieman sekaisin. Ensimmäinen luonnos tällaisesta laitteesta on vuodelta 1820. Jostain syystä syynä Warren de la Roux. Kuka oli... 5-vuotias. Yksinäinen tutkija huomasi järjettömyyden asettaessaan päivämäärän... 1840. Päiväkoti on voimaton tekemään niin hienoa keksintöä. Lisäksi James Bowmanin mielenosoitukset unohdettiin kiireessä. Monet historialliset kirjat (yksi vuodelta 1961, Lewis) tulkitsivat tyhjästä syntyneen kuvan tällä tavalla. Ilmeisesti kirjoittaja erehtyi; toinen lähde, 1986 Joseph Stoer, pitää keksinnön Augustus Arthur de la Rivan (s. 1801) ansioksi. Soveltuu paljon paremmin selittämään James Bowmanin mielenosoituksia viisitoista vuotta myöhemmin.

Se jäi huomaamatta venäjänkieliseltä verkkotunnukselta. Englanninkieliset lähteet tulkitsevat ongelman seuraavasti: nimet de la Roux ja de la Rive ovat selvästi sekaisin ja voivat koskea vähintään neljää henkilöä. Fyysikot Warren de la Roux ja Augustus Arthur de la Rive mainitaan, ensimmäinen kävi päiväkodissa vuonna 1820, kuvaannollisesti puhuen. Mainittujen miesten isät voivat selventää tarinaa: Thomas de la Roux (1793 - 1866), Charles Gaspard de la Rive (1770 - 1834). Tuntematon herrasmies (rouva) suoritti kokonaisen tutkimuksen, joka osoitti vakuuttavasti, että viittaus de la Roux -sukunimeen on kestämätön, viitaten 1900-luvun alusta 1800-luvun loppuun tieteelliseen kirjallisuuteen.

Tuntematon henkilö vaivautui tutkimaan Warren de la Roux'n patentteja, ja niitä oli yhdeksän. Kuvatun mallin hehkulamppuja ei ole. On vaikea kuvitella, että Augustus Arthur de la Riva, joka alkoi julkaista tieteellisiä teoksia vuonna 1822, keksi lasipullon. Hän vieraili Englannissa, hehkulampun syntymäpaikassa, ja opiskeli sähköä. Kiinnostuneet voivat kirjoittaa englanninkielisen sivuston artikkelin kirjoittajalle sähköpostitse [sähköposti suojattu]. "Ezhkov" kirjoittaa: hän ottaa mielellään huomioon asiaan liittyvät tiedot.

Hehkulampun todellinen keksijä

Tiedetään luotettavasti, että Edison patentoi vuonna 1879 (US-patentti 223898) ensimmäisen hehkulampun. Jälkeläiset tallensivat tapahtuman. Aiempien julkaisujen osalta tekijä on kyseenalainen. Kommutaattorimoottori, joka antoi maailmalle lahjan, on tuntematon. Sir Humphry Davy kieltäytyi hakemasta patenttia keksitylle kaivoksen turvalampulle, mikä teki keksinnön julkisesti saataville. Sellaiset oikut aiheuttavat huomattavaa hämmennystä. Olemme voimattomia saamaan selville, kuka ensimmäisenä keksi idean sijoittaa hehkulanka lasikupun sisään, mikä varmistaa kaikkialla käytetyn suunnittelun toimivuuden.

Hehkulamput ovat menossa pois muodista

Hehkulamppu käyttää toissijaista valontuotantoperiaatetta. Lanka saavuttaa korkean lämpötilan. Laitteiden hyötysuhde on alhainen, suurin osa energiasta menee hukkaan. Nykyaikaiset standardit sanelevat maan säästämään energiaa. Purkaus, LED-lamput ovat muodissa. Humphry Davy, de la Roux, de la Rive, Edison, jolla oli käsi ja työskenteli saadakseen ihmiskunnan pois pimeydestä, jäävät ikuisesti muistiin.

Huomaa, että Charles Gaspard de la Rive kuoli vuonna 1834. Seuraavana syksynä pidettiin ensimmäinen julkinen mielenosoitus... Onko kukaan löytänyt kuolleen tutkijan muistiinpanoja? Aika ratkaisee kysymyksen, sillä kaikki salaisuus paljastetaan. Lukijat huomasivat: tuntematon voima painoi Davya yrittämään käyttää suojapulloa kaivostyöläisten auttamiseksi. Tiedemiehen sydän osoittautui liian suureksi nähdäkseen ilmeisen vihjeen. Englantilaisella oli tarvittavat tiedot...

Kun piiri on suljettu (esimerkiksi kytkintä painettaessa), hehkulangan läpi alkaa kulkea sähkövirta, joka saavuttaessaan tietyn lämpötilan lähettää ihmissilmälle näkyvää säteilyä. Kun lämpötila saavuttaa 570 o C, ihminen näkee pimeässä kehon säteilemän punaisen hehkun, ja hehkulampun hehkulangan normaali käyttölämpötila on välillä 2000-2800 °C. Mitä alhaisempi hehkulampun lämpötila on, sitä "punaisemmalta" säteily näyttää (lisätietoja värintoistosta on kirjoitettu artikkelissa). Perinteisen hehkulampun toimintaperiaatteen ymmärtämiseksi paremmin on ymmärrettävä rakenne ja tarvittavat elementit, joihin kuuluvat polttimo, hehkulangan runko ja virtajohdot.

Tavallinen hehkulamppu on päärynän muotoinen ja koostuu seuraavista osista:

Pullo. Valmistettu sooda-kalkkisilikaattilasista, se voi olla läpinäkyvä, matta, maitomainen, opaali, peili (heijastava). Jos hehkulamppua käytetään ilman varjostusta pienessä huoneessa, kiinnitä huomiota himmeä- tai maitomaisilla lampuilla varustettuihin lamppuihin, koska niiden valovirta on 3% ja 20% pienempi kuin läpinäkyvien lamppujen valovirta. Pullot voidaan päällystää myös ulkopuolelta koristeväreillä, lakoilla ja keramiikalla.
Puskurikaasu(lamppuontelo). Kelan (filamenttirungon) hapettumisen estämiseksi ilmaa pumpataan ulos pullosta, mikä luo tyhjiön sisälle. Nykyään tyhjiötä käytetään kuitenkin vain pienitehoisissa hehkulampuissa, ja useimmat nykyaikaiset mallit on täytetty inertillä kaasulla, mikä lisää hehkun voimakkuutta. Kaasumaisen väliaineen koostumuksen mukaan hehkulamput voidaan jakaa: tyhjiö, kaasutäytteinen (ksenon, krypton, typen seos argonin kanssa jne.), halogeeni.
filamenttirunko. Useimmiten se on valmistettu pyöreästä langasta, harvemmin - nauhametallista. Ensimmäiset hehkulamppumallit käyttivät hiilihehkulankaa, kun taas nykyaikaisissa polttimoissa käytettiin spiraalia, joka oli valmistettu volframista tai osmium-volframiseoksesta.
Nykyiset tulot(lyijylanka).
Filamentin pidikkeet(molybdeenipidikkeet).
Jalka(jatkovarsi ja lampun jalka).
Nykyisen johdon ulkoinen linkki.
Sulakkeen linkki(sulake)
Pohjakotelo.
Lasipohjainen eriste.
Peruskontakti.

Mitkä ovat hehkulamppujen tyypit/tyypit?

Hehkulamppujen luokitus on melko laaja, koska se ottaa huomioon monia ominaisuuksia.

Pohjan tyypin mukaan Yleisimmät ovat kierre- ja tappi. Arkielämässä löydät useimmiten kierteisen Edison-pohjan, joka on merkitty kirjaimella E, jonka vieressä sen halkaisija on kirjoitettu millimetreinä, esimerkiksi E10, E14, E27 ja E40.

Pullon muodon mukaan hehkulamppuja on useita erilaisia, tavallisesta päärynän muotoisesta kiharaan, kierrettyyn jne. Joissakin tapauksissa polttimon koko ja muoto (sekä heijastavien alueiden esiintyminen) liittyvät hehkulampun sijaintiin. käytetään, muissa tapauksissa se liittyy koristetoimintoon.

Hehkulamput: ominaisuudet ja merkinnät

Jotta voit valita hehkulampun, sinun on opittava lukemaan sen merkinnät, jotka ovat kirjainten ja numeroiden yhdistelmä. Merkinnän kirjainosa ilmaisee tuotteen ominaisuudet ja suunnittelun, esim.

B– kaksoisspiraali

BO– kaksoisspiraali, jossa on argonilla täytetty opaalipullo

eKr– kaksoisspiraali, kryptonilla täytetty pullo

DB– hajaantuu matolla pullon sisällä

SISÄÄN- tyhjiö

G- kaasulla täytetty

NOIN– opaalipullolla

M- maitopullolla

Sh- pallomainen

Z– peilikuva (ZK – keskittynyt valokäyrä, ZSh – laajennettu käyrä)

MO– käytetään paikalliseen valaistukseen

Numerot osoittavat jännitealueen ja tehon. Näin ollen merkintä B 220...230 60 voidaan tulkita seuraavasti: 60 W hehkulamppu, joka on suunniteltu jännitealueelle 220 - 230 V.

Mitkä ovat hehkulampun haitat/edut?

Hehkulamppujen etuja ovat:

halpa;
laaja tehoalue;
keskeytymätön toiminta matalalla jännitteellä (alennettu valaistusvoimakkuus);
kestävyys pienille jännitehäviöille (mahdollinen käyttöiän lyheneminen);
miellyttävä värilämpötila (lämmin);
Mahdollisuus käyttää kosteissa tiloissa;
käytön helppous.

Haittoja ovat mm.

voimakas lämmitys (joka aiheuttaa palovaaran);
lyhyt käyttöikä;
alhainen valoteho (tehokkuus<4%)
valontuoton riippuvuus jännitteestä;
pullon repeämisen vaara;
hauraus.

Kuinka pidentää hehkulampun käyttöikää?

Kuten aiemmin mainittiin, valmistajan odottama hehkulamppujen käyttöikä on keskimäärin 750-1000 tuntia, mutta käytännössä ne palavat paljon useammin. Tämä johtuu halkeamien esiintymisestä ja volframifilamentin tuhoutumisesta (ylikuumenemisen ja haihtumisen vuoksi). Lampun käyttöiän pidentämiseksi sinun tulee ensin poistaa mahdolliset palamisen syyt.

Jännitealue. Eri hehkulampuille valmistajat eivät ilmoita yhtä jännitearvoa, vaan alueen: 125..135, 220..230, 230..240V jne. Jos asuntosi piirin jännite ylittää määritetyt arvot, lamppu palaa nopeammin, joten 230V jännitteellä et voi valita lamppua parametreillä 215...220V. Joten jos jännite on vain 6 % korkeampi, käyttöikä puolittuu.
Tärinä. Tärinäolosuhteissa hehkulanka tuhlaa resurssejaan nopeammin, joten kannettavia laitteita käytettäessä on parempi liikkua hehkulamppu sammutettuna.
Kasetti. Jos huomaat, että hehkulamput palavat useimmiten samassa pistorasiassa, vaihda se tai tarkista koskettimet. Sinun tulisi myös sijoittaa samantehoiset lamput kattokruunuun, jossa on useita pistorasioita.
Jännitteen alennus. Jos alennat verkkojännitettä vain 8 %, hehkulamppu kestää 3,5 kertaa pidempään. Vähentääksesi sitä, voit kytkeä puolijohdediodin sarjaan lampun kanssa.

Pisin palava hehkulamppu on nimeltään "sadan vuoden lamppu", ja se sijaitsee paloasemalla Livermoressa, Kaliforniassa. Erittäin alhaisella teholla (4 wattia), paksun hiililangan (8 kertaa paksumpi kuin aikamme perinteiset hehkulamput) ja keskeytymättömän käytön ansiosta ilman sammuttamista ja päälle kytkemistä se on toiminut siellä vuodesta 1901.

Kuinka kytkeä hehkulamppu diodin kautta

Voit pidentää hehkulampun käyttöikää (ja samalla säästää sähköä) liittämällä sen diodilla. Kun valitset diodin, sinun on kiinnitettävä huomiota sellaisiin parametreihin kuin suurin myötävirta (+ pulssissa) ja suurin käänteinen jännite. Tehtävän helpottamiseksi eikä kaikkia parametreja tarvitse laskea, tässä on taulukko:

Rakenteen kokoamiseen tarvitset:

1 toimiva E27 hehkulamppu
1 toimimaton E27-lamppu (tai pistoke siitä);
diodi;
juotin

Rakennusprosessi. Juota diodi toimivan hehkulampun pohjassa olevaan kohtaan. Irrota kanta varovasti palaneesta hehkulampusta, tee siihen reikä ja pujota diodin toinen ”jalka” sen läpi. Juotamme ulostulopään ulostulokohtaan, sitten juotamme molemmat alustat yhteen.

Helpompi tapa: kytke diodin toinen pää kytkimen liittimeen ja toinen johtoon, joka johtaa hehkulamppuun.

Kuinka diodi pidentää hehkulampun käyttöikää?

Useimmissa tapauksissa hehkulanka palaa, kun virta kytketään (kytkin käännetään päälle), koska kylmä patteri kuumenee liian nopeasti. Puolijohdediodi vähentää virtaa ja antaa volframin lämmetä vähitellen, hitaammin. Lamppu alkaa vilkkua huomattavasti, kun virta kulkee puoliaaltoina.

Osoittautuu, että sähkövirralla lämmitetty kappale ei voi vain lähettää lämpöä, vaan myös hehkua. Ensimmäiset valonlähteet toimivat juuri tällä periaatteella. Katsotaanpa kuinka hehkulamppu, maailman eniten käytetty valaisin, toimii. Ja vaikka ajan myötä se on korvattava kokonaan kompaktilla loisteputkilla (energiaa säästävillä) ja LED-valonlähteillä, ihmiskunta ei tule toimeen ilman tätä tekniikkaa pitkään aikaan.

Hehkulampun muotoilu

Hehkulampun pääelementti on tulenkestävästä materiaalista - volframista - valmistettu spiraali. Sen pituuden ja vastaavasti vastuksen lisäämiseksi se kierretään ohueksi spiraaliksi. Se ei näy paljaalla silmällä.

Kierre on asennettu tukielementteihin, joista uloin yhdistää sen päät sähköpiiriin. Ne on valmistettu molybdeenistä, jonka sulamispiste on korkeampi kuin lämmitetyn patterin lämpötila. Toinen molybdeenielektrodeista on kytketty alustan kierteitettyyn osaan ja toinen sen keskusliittimeen.

Molybdeenipitimet pitävät volframikierrettä

Lasista valmistetusta pullosta on pumpattu ilmaa. Joskus ilman sijasta pumpataan inerttiä kaasua, esimerkiksi argonia tai sen seosta typen kanssa. Tämä on tarpeen sisäisen tilavuuden lämmönjohtavuuden vähentämiseksi, minkä seurauksena lasi on vähemmän herkkä kuumennukselle. Lisäksi tämä toimenpide estää filamentin hapettumisen. Lamppua valmistettaessa ilmaa pumpataan ulos osan polttimosta, joka sitten piilotetaan alustalla.

Hehkulampun toimintaperiaate perustuu sen hehkulangan lämmittämiseen sähkövirralla lämpötilaan, jossa se alkaa säteillä valoa ympäröivään tilaan.

Hehkulamppuja voidaan valmistaa teholla 15 - 750 W. Tehosta riippuen käytetään erilaisia kierrehylsyjä: E10, E14, E27 tai E40. Koriste-, merkki- ja taustavalolamppuihin käytetään BA7S-, BA9S-, BA15S-kantoja. Asennettaessa tällaiset tuotteet ovat juuttuneet patruunan sisään ja käännetty 90 astetta.

Tavanomaisen päärynän muotoisen muodon lisäksi valmistetaan myös koristevalaisimia, joissa polttimo on kynttilän, pisaran, sylinterin tai pallon muotoinen.

Lamppu, jossa on polttimo, jossa ei ole pinnoitetta, hehkuu kellertävällä valolla, jonka koostumus muistuttaa eniten auringonvaloa. Mutta kun lasin sisäpinnalle levitetään erityisiä pinnoitteita, siitä voi tulla matta, punainen, keltainen, sininen tai vihreä.

Heijastavan hehkulampun muotoilu on kiinnostava. Heijastava kerros levitetään osaan sen polttimosta. Tämän seurauksena valovirta jakautuu uudelleen yhteen suuntaan sen heijastuksen vuoksi.

Hehkulamppujen edut

Tärkein etu hehkulamppujen käytön kannalta on niiden valmistuksen helppous ja vastaavasti hinta. On mahdotonta ajatella yksinkertaisempaa valaistuslaitetta.

Lamppuja valmistetaan useilla eri tehoilla ja mitoilla. Kaikki muut nykyaikaiset valonlähteet sisältävät laitteita, jotka muuttavat syöttöjännitteen toimintansa edellyttämään arvoon. Vaikka ne onnistuvatkin puristamaan hehkulampun vakiokokoisiin mittoihin, suunnittelusta tulee monimutkaisempi ja laitteen osien määrä kasvaa. Tämä ei aina paranna kustannus- ja luotettavuusindikaattoreita. Hehkulampun kytkentäpiiri ei vaadi lisäelementtejä.

LED-lamput ovat korvanneet perinteiset lamput kannettavina laitteina: kannettavat valonlähteet, jotka toimivat paristoilla ja ladattavilla paristoilla. Samalla valoteholla ne kuluttavat vähemmän virtaa ja LEDin kokonaismitat ovat jopa pienemmät kuin taskulampuissa aiemmin käytetyt polttimot. Ja ne toimivat menestyksekkäämmin osana joulukuusen seppeleitä.

On syytä huomata toinen hehkulamppujen etu - niiden luminesenssispektri on lähimpänä auringon luminesenssispektriä kuin kaikkien muiden keinotekoisten valonlähteiden. Ja tämä on iso plussa näkökyvylle, koska se on mukautettu erityisesti aurinkoon, ei yksivärisiin LEDeihin.

Kuumennetun hehkulangan lämpöinertian vuoksi siitä tuleva valo ei käytännössä sykki. Samaa ei voida sanoa muiden laitteiden, erityisesti luminoivien, säteilystä, jotka käyttävät liitäntälaitteena tavallista kelaa puolijohdepiirin sijaan. Eikä elektroniikka, varsinkaan halpa, aina tukahduta verkosta tulevaa aaltoilua kunnolla. Tämä vaikuttaa myös näkökykyyn.

Mutta ei vain terveyttä voi vahingoittaa nykyaikaisissa hehkulampuissa käytettyjen puolijohdelaitteiden toiminnan sykkivä luonne. Niiden massiivinen käyttö johtaa jyrkkään muutokseen verkosta kulutetun virran muodossa, mikä vaikuttaa viime kädessä jännitteen muotoon. Se muuttuu niin paljon alkuperäiseen (sinimuotoiseen) verrattuna, että se vaikuttaa verkon muiden sähkölaitteiden toiminnan laatuun.

Hehkulamppujen haitat

Hehkulamppujen merkittävä haittapuoli, joka lyhentää niiden käyttöikää, on niiden riippuvuus syöttöjännitteen arvosta. Kun jännite kasvaa, hehkulanka kuluu nopeammin. Lamppuja valmistetaan tämän parametrin eri arvoille (jopa 240 V), mutta nimellisarvolla ne loistavat huonommin.

Jännitteen lasku johtaa jyrkkään muutokseen hehkun voimakkuudessa. Ja tärinällä on vielä pahempi vaikutus valaistukseen; äkillisillä heilahteluilla lamppu voi palaa.

Mutta pahinta on, että hehkulanka on suunniteltu toimimaan pitkään kuumennetussa tilassa. Kuumennettaessa sen ominaisvastus kasvaa. Siksi päällekytkennän hetkellä, kun lanka on kylmä, sen vastus on paljon pienempi kuin se, jossa hehku tapahtuu. Tämä johtaa väistämättömään virtapiikkiin sytytyshetkellä, mikä johtaa volframin haihtumiseen. Mitä enemmän kytkimiä on, sitä lyhyemmin lamppu kestää.

Laitteet tasaiseen käynnistykseen tai joiden avulla voit säätää hehkun kirkkautta laajalla alueella, auttavat korjaamaan tilanteen.

Hehkulamppujen tärkein haittapuoli on niiden alhainen hyötysuhde. Valtaosa sähköstä (jopa 96 %) kuluu ympäristön ilman turhaan lämmittämiseen ja infrapunaspektrin säteilyyn. Tälle ei voida tehdä mitään - tämä on hehkulampun toimintaperiaate.

No, vielä yksi asia: pullon lasi on helppo rikkoa. Mutta toisin kuin pienloistelamput, joissa on pieni määrä elohopeahöyryä sisällä, rikkinäinen hehkulamppu ei uhkaa omistajaa mahdollista viiltoa lukuun ottamatta millään tavalla.

Halogeenilamput

Syy hehkulampun palamiseen on hehkulangan valmistusmateriaalin asteittainen haihtuminen. Se ohenee, ja sitten seuraava virtapiikki päälle kytkettäessä sulattaa sen ohuimmassa kohdassa.

Bromi- tai jodihöyryllä täytetyt halogeenilamput on suunniteltu poistamaan tämä haittapuoli. Poltettaessa haihtunut volframi yhdistyy halogeeniin. Syntynyt aine ei pysty saostumaan pullon seinämille tai muille suhteellisen kylmille sisäpinnoille.

Hehkulangan lähellä volframi poistetaan liitoksesta lämpötilan vaikutuksesta ja palautetaan paikoilleen.

Halogeenien käyttö ratkaisee toisen ongelman: käämin lämpötilaa voidaan nostaa, mikä lisää valotehoa ja pienentää valaisimen kokoa. Siksi samalla teholla halogeenilamppujen mitat ovat pienempiä.