Proiectarea unei lămpi cu incandescență
În prezent, o lampă cu incandescență de 100 W are structura:
- Becul de sticlă sigilată este în formă de pară. Deoarece este epuizată de aer sau parțial înlocuit cu un gaz inert. Acest lucru se face în așa fel încât filamentul de tungsten nu este ars.
- In interiorul balonului este piciorul, la care sunt atașate doi electrozi și mai mulți deținători de metale (molibden), care a propunerii cu filament de tungsten, nepermițând să se deformeze și rupe sub propria greutate în timpul încălzirii.
- Balonul parte pere îngust fixat într-un capac de carcasă metalică având un filet elicoidal pentru înșurubare într-o priză. Porțiunea filetată este un contact și prin lipire la acesta un electrod.
- Al doilea electrod este sudat la contactul pe partea de jos a capacului. Ea are în jurul o izolare inelară din corpul filetat.
În funcție de condițiile speciale de funcționare, unele elemente structurale pot fi omise (de exemplu, capac sau titulari) pentru a fi suferit mutatii (de exemplu, subsol), completate cu alte componente (balon suplimentar). Cu toate acestea, cum ar fi piese de bec cu filament și electrozii sunt principalele părți.
Principiul de funcționare a lămpii cu incandescență electrice
Glow incandescente electrice cauzate de încălzirea unui filament de tungsten, prin care trece curent electric. Alegerea în favoarea tungsten la fabricarea corpului strălucire a fost făcută pentru motivul că multe din material conductor refractar, acesta este cel mai puțin costisitoare. Dar, uneori, becurile cu filament sunt realizate din alte metale: osmiu și reniu.
Puterea lămpii depinde de dimensiunea firului utilizat. Asta este, depinde de grosimea și lungimea firului. Deoarece lămpile cu incandescență de 100 W fir va fi mai mare decât cea a incandescente 60W.
Unele caracteristici și scopul elementelor structurale ale unei lămpi de tungsten
Fiecare detaliu al lămpii electrice are scopul său și îndeplinește funcțiile sale:
- Flask. Fabricat din sticlă, suficient material ieftin, care îndeplinește cerințele de bază:
- transparență ridicată permite să treacă lumina de energie și de a absorbi-o la un nivel minim, evitând încălzirea suplimentară (acest factor este de o importanță capitală pentru iluminat);
- rezistența la căldură face posibilă să reziste la temperaturi înalte, datorită căldurii din filamente roșii la cald (de exemplu, lampă 100 watt bec este încălzit la 290 ° C, 60 W - 200 ° C, 200 W - 330 ° C; 25 W - 100 ° C, 40 W - 145 ° C);
- tenacitate pentru a rezista la presiunea externă, când pomparea aerului, și nu este distrusă prin înfiletare. - Umplerea balonului. Puternic mediu rarefiată permite minimizarea transferului de căldură de la lampa cu filament incandescent pentru detalii, dar îmbunătățește evaporarea particulelor de corp incandescent. Umplerea unui gaz inert (argon, xenon, azot, krypton) exclude evaporarea puternică a helix tungsten previne ignite firului și a minimiza transferul de căldură. Folosind evapora halogen tungsten permite să se întoarcă în filetul elicoidal.
- Spiral. Acesta este fabricat din tungsten, capabile să reziste la 3400 ° C, reniu - 3400 ° C, osmiu - 3000 ° C. Uneori, în loc de un fir elicoidal în corpul lămpii folosind bandă sau altă formă. sârmă folosit are o secțiune transversală circulară pentru reducerea dimensiunii și pierderea de energie la foc este răsucit într-o spirală dublă sau triplă.
- Cui de fixare din molibden. Ele nu permit mult mai moale de căldură a crescut în timpul funcționării spiralei. Numărul lor depinde de lungimea firului, adică, puterea lămpii. De exemplu, 100 de titularii de lampă W este de 2 - 3 unități. În lămpile cu incandescență deținătorii mai mici pot să nu fie disponibile.
- Cap este realizat din metal cu un filet exterior. Acesta îndeplinește mai multe funcții:
- se conectează mai multe părți (electrozi din balon și contactul central);
- servește pentru montarea suportul Plug înfiletare;
- un contact.
Există mai multe tipuri și forme de capace, în funcție de scopul dispozitivului de iluminat. Există modele care nu au nici un capac, dar cu același principiu al lămpii cu incandescență. Cele mai frecvente tipuri sunt baza E27, E14 și E40.
Iată câteva tipuri de capace utilizate pentru diferite tipuri de lămpi:
În plus față de diferite tipuri de capac și au diferite tipuri de becuri.
Pe lângă aceste componente structurale, lampa cu incandescență poate avea unele elemente suplimentare: comutatoare bimetal, reflectoare, dulii nefiletată diverse pulverizare și altele.
Istoria creației și îmbunătățirea proiectării unei lămpi cu incandescență
În timpul său de mai mult de 100 - istorie an de bec cu incandescență cu o bobină de tungsten, elemente de design de principiu și de bază sunt aproape nu sa schimbat.
Totul a început în anul 1840, când a fost creat lampa utilizată pentru a ilumina principiul unei spirale incandescente de platină.
1854 - prima lumină practică. A folosit un vas sub vid și fire de bambus carbonizat.
1874 - utilizat ca un corp tijă carbon filament, plasat într-un vas de vacuum.
1875 Anul - lampă cu mai multe tije, care sunt încălzite unul după altul, în cazul arderii anterioare.
1876 - Utilizarea de filament caolin care nu necesită evacuarea aerului din vas.
1878 - Utilizarea fibrei de carbon într-o atmosferă rarefiată oxigen. Este posibil să se obțină o iluminare strălucitoare.
1880 - a creat o lampă cu o fibră de carbon având o strălucire de până la 40 de ore.
1890 Anul - utilizarea de filamente spirale din metale refractare (oxid de magneziu, toriu, zirconiu, ytriu, The osmiu metalic, tantal) și umplerea balonului cu azot.
1904 - eliberarea de lămpi cu o bobină de tungsten.
1909 - umplerea flacoane cu argon.
De atunci, a fost nevoie de mai mult de 100 de ani. Principiul de funcționare, detalii cu privire la materialele de umplere, vasul a rămas practic neschimbat. Evoluția suferit numai calitatea materialelor utilizate în producția de lămpi, caietul de sarcini, și mici adaosuri.
Avantaje și dezavantaje ale lămpilor incandescente față de alte surse de lumină artificială
Pentru iluminat pentru a crea o serie de dispozitive diferite de iluminare. Mulți dintre ei au fost inventate în ultimii 20 - 30 de ani, cu utilizarea de high-tech, dar lampa cu incandescență are încă o serie de beneficii, sau un set de caracteristici care sunt mai optime pentru utilizarea practică:
- Ieftinătate în producție.
- Insensibil la căderile de tensiune.
- aprindere rapidă.
- Nu flicker. Acest factor este foarte relevant atunci când se utilizează tensiune de curent alternativ, la 50 Hz.
- Fiind capabil de a regla luminozitatea sursei de lumină.
- Gama permanentă de lumină, aproape de natural.
- Claritatea umbre, la fel ca în lumina soarelui. Și aceasta este familiar oamenilor.
- Capacitatea de a opera la temperaturi ridicate și scăzute.
- Posibilitatea de a varia producția de energie a lămpii (de la mai multe W la mai multe kW) și proiectate pentru o tensiune diferită (de la câteva volți la mai multe kV).
- Ușor de reciclare în absența unor substanțe toxice.
- Capacitatea de a folosi orice fel de putere cu orice polaritate.
- Funcționare fără startere suplimentare.
- Funcționare silențioasă.
- Aceasta nu creează interferențe.
Împreună cu o astfel de listă mare de factori pozitivi, lămpi incandescente au o serie de dezavantaje:
- Factorul negativ principal - aceasta este o eficiență foarte scăzută. Acesta ajunge puterea lămpii de 100 W doar 15%, dispozitivul W y 60, cifra este de doar 5%. O modalitate de a îmbunătăți eficiența este de a crește temperatura de încălzire, dar durata de viață cu filament de tungsten termen este redus drastic.
- Durata scurtă de viață.
- Temperatura ridicată a suprafeței vasului, care poate ajunge la lampă de 100 watt 300 ° C. Este o amenințare pentru viața și sănătatea ființelor vii, și reprezintă un pericol de incendiu.
- Sensibilitatea pentru a se agită și vibrații.
- Utilizarea armaturii rezistente la căldură și izolarea conductorilor.
- Consum de energie ridicat (5 -10 ori curentul nominal) în timpul pornirii.
În ciuda existenței unor deficiențe semnificative, lampa cu incandescență electrice nu este un dispozitiv alternativ de iluminat. Eficiență scăzută este compensat ieftinătate de fabricație. Prin urmare, în următorii 10 - 20 de ani va fi destul de căutate după marfă.