Od čega se sastoji žarulja sa žarnom niti - krug i uređaj

Za stvaranje umjetne rasvjete često se koristi konvencionalna žarulja sa žarnom niti. Ovaj je element svima poznat još od vremena SSSR-a. Staklena žarulja, uložak i spirala glavni su vidljivi dijelovi proizvoda. Način rada žarulje sa žarnom niti iznutra je zanimljiv i za majstora početnika i za profesionalca.

Povijest izuma žarulje

Proizvod su dizajnirali i usavršili mnogi znanstvenici u različitim razdobljima. Prvi električni luk upalio je znanstvenik V.V. Petrov. 1802. godine. Izum se sastojao od dvije karbonske šipke povezane s polovima galvanske baterije. U trenutku njihovog približavanja, pojavio se električni prazan, a iznad elemenata stvorio se svijetli luk. Korištenje takve svjetiljke u svakodnevnom životu bilo je nemoguće iz više razloga - neugodnosti dizajna, brzog izgaranja šipki ugljena. No svjetski su znanstvenici počeli shvaćati od čega napraviti lampu.

70 godina kasnije, 1872. godine, Lodygin A.N. dobio patent za žarulju sa žarnom niti. Kao spirala, u njemu je korištena retortna ugljena šipka koja je stavljena ispod staklenog pokrova.

Već 1880. godine, 10. svibnja, Lodyginova je svjetiljka bila opremljena uličnom rasvjetom u Sankt Peterburgu na Liteiny Bridgeu. Životni vijek izvora svjetlosti bio je samo 2 mjeseca (dok karbonska šipka nije izgorjela).

1880. Thomas Edison predstavio je poboljšanu žarulju sa žarnom niti Lodygin u SAD-u. Uspio je postići eliminaciju zraka iz staklene žarulje, što je osiguralo dulje izgaranje spirale i svjetliji sjaj. Edison je također razvio navojnu bazu za uvrtanje lampe u grlo.

1910. odlučeno je da se volframova nit uvije u spiralu kako bi se povećao njezin vijek trajanja. Dakle, proizvod sada radi umjesto početnih 50-100 sati punih 1000 sati.

Princip toplinskog zračenja također se koristi u proizvodnji fluorescentnih halogenih svjetiljki.

Od čega se sastoji svjetiljka

Struktura i sklop žarulje sa žarnom niti izgleda ovako:

• staklena lukovica u obliku kruške ili okrugla;
• tijelo filamenta (volfram ili ugljikova nit) smješteno u njemu na dva držača kuka;
• dvije elektrode;
• osigurač;
• noga;
• postolje (kućište) s izolatorom;
• njegov kontakt (dno).

Oksidacija volframove niti (spirala, nit) isključena je stavljanjem u vakuum ili plinoviti medij. Pune staklenu tikvicu.

Električni parametri

Sve se žarulje proizvode za različite napone. Budući da vatrostalni metalni volfram ima malu otpornost, za uređaj lakog elementa potrebna je duga žica. Dakle, nit u žarulji često doseže 50 mikrometara. Kad se svjetlo uključi, kroz tijelo niti prolazi struja koja premašuje radnu za 10-14 puta. Što se konac više zagrijava, to se više povećava otpor niti i smanjuje struja.

Načelo rada električne žarulje sa žarnom niti

Razmotrivši od čega se sastoji žarulja, važno je razumjeti načelo njezinog djelovanja:

• Kad se svjetlo uključi, struja teče dnom baze do tijela žarne niti.
• Volframova nit je vrlo vruća nakon zatvaranja električnog kruga, što dovodi do njenog sjaja.
• U ovom trenutku temperatura niti doseže 570 stupnjeva.
• Dakle, spektar sjaja žarulja pomaknut je prema toplim temperaturama.

Za referencu: što je niži stupanj volframove / karbonske niti, manji je udio energije koja ide u tijelo sa žarnom niti i izaziva njegovo vidljivo zračenje. Retro svjetiljke razlikuju se po tome što sporije i slabije zagrijavaju spiralu.

Raznolikosti laganih elemenata

Svi su proizvodi klasificirani prema različitim parametrima. Po tipu punjenja tikvice razlikuju se sljedeće svjetiljke:

• one najjednostavnije vakuumske (kad se naprave, sav se zrak usisa iz tikvice);
• ispunjen plinom argonom;
• ksenon halogen;
• ispunjena kriptonom.

Po vrsti namjene žarulje se dijele na sljedeće vrste:

• Dekorativni. Rade prema uobičajenom principu. Tikvica je izrađena u obliku svijeće ili kuglice.

  

• Opća namjena. Poznati su svim običnim elementima koji su uvijeni u luster ili zidnu svjetiljku. Često je majstor zabrinut zbog pitanja koliko žarulja troši vata. Možete kupiti proizvod za 40, 60, 90, 100, 120, 150, 200 i više vata. Što je indikator veći, to će sjaj biti sjajniji.
• Svjetiljke za lokalnu rasvjetu. Strukturno se ne razlikuju od običnih elemenata. Ali radni napon za njih je u rasponu od 12-42 V.
• Žarulje za osvjetljenje. Imaju tikvicu obojanu svijetlim bojama. Radna snaga u rasponu od 10-25 W.
• Signal. Imaju izuzetno malu snagu i koriste se za svjetlosne signalne uređaje. Danas su takvi proizvodi samouvjereno zamijenjeni modernim LED svjetiljkama.
  
• Reflektor. Užareno tijelo ovdje je položeno na poseban način zbog prikladnog ovjesa u tikvici. Kao rezultat, moguće je postići bolje fokusiranje sjaja. Snaga takvih svjetiljki doseže 10-50 kilovata.

  

• Ogledalo. Na tikvici imaju poseban premaz. Djelomično je prekriven filmom od termički raspršenog aluminija. Dakle, moguće je postići usku usmjerenost snopa svjetlosti. Ogledala se koriste za lokalne uređaje za osvjetljenje.
• Prijevoz. Ove proizvode karakterizira povećana čvrstoća i otpornost na vibracije. Za transportne svjetiljke koriste se posebne kape zahvaljujući kojima možete brzo zamijeniti rasvjetni element u skučenim uvjetima automobila. Takvi elementi rade od automatskog napajanja od 6-220 V.
• Proizvodi za optičke uređaje. Danas se gotovo nikad ne proizvode. Prije se koristio za filmske projektore, medicinsku opremu. Svjetiljke ove vrste imaju poseban oblik žarulje.
• Prebacivanje svjetla. Oni pripadaju klasi signala. Imaju malu veličinu tikvice, što im omogućuje da se stave ispod gumba ploča različitih postavki.

  

Po broju niti svi elementi su:

• Dvolančana. Imaju jedno užareno tijelo za daleku (jaku) svjetlost i jedno za blisku (slabu) svjetlost. Koriste se u automobilima, zrakoplovstvu, željezničkim semaforima, u zvijezdama Moskovskog Kremlja.
• Jednolančana. Uobičajene žarulje s volframovom niti.

Grijaće tijelo proizvoda s niskom inercijom ima izuzetno tanku spiralu. Prije su se koristili za optičke sustave za snimanje zvuka. Tu su i lampe za grijanje koje se koriste za sušenje komora, električnih štednjaka, uredske opreme itd.

Prednosti i nedostatci

Žarulje sa žarnom niti imaju niz prednosti:

• prihvatljiv trošak;
• kompaktne dimenzije;
• trenutni odgovor na uključivanje / isključivanje;
• nedostatak treperenja, štetno utječe na oči;
• tromost prema prenaponskim naponima;
• mekana gama sjaja, doprinoseći opuštanju, stvarajući atmosferu ugode;
• dobar indeks prikaza boja jednak Ra 90;
• raditi u bilo kojim uvjetima (uključujući visoku vlagu);
• stalna dostupnost za potrošača;
• ekološka prihvatljivost;
• nedostatak buke tijekom rada;
• inertnost prema ionizirajućem zračenju.

Mane žarulja sa žarnom niti uključuju sljedeće točke:

• krhkost, osjetljivost na mehanička oštećenja;
• relativno kratak radni vijek;
• niska učinkovitost, ne veća od 5-7% (omjer potrošene snage i vidljivog zračenja);
• opasnost od požara zbog izravnog kontakta svjetiljke s zapaljivim tvarima (tekstil, slama itd.);
• vjerojatnost eksplozije zbog toplinskog udara ili pucanja spirale pod naponom.

Unatoč svim tim nedostacima, uobičajene žarulje pouzdano zadržavaju svoje položaje. Više od 70% populacije ZND-a i dalje ih koristi.

Učinkovitost i trajnost

Analizirajući kako funkcionira žarulja sa žarnom niti, važno je razumjeti njezinu učinkovitost. Pri svjetlosnoj temperaturi od 3400 Kelvina, učinkovitost stanice iznosi 15%. To se odnosi na omjer potrošnje energije i svjetlosnog zračenja vidljivog ljudskom oku. Na temperaturi od 2700 K (prosječno normalno za običnu svjetiljku za kućanstvo), učinkovitost je samo 5%.

Što je temperatura filamenta viša, to će učinkovitost biti veća. Međutim, vijek trajanja proizvoda je smanjen. Na primjer, ako se napon poveća za 20%, svjetlina osvjetljenja postat će jača - učinkovitost žarulje će se povećati, ali vijek trajanja smanjit će se za 90-95%. Sukladno tome, smanjenje napona dovodi do smanjenja učinkovitosti proizvoda i povećanja njegovog vijeka trajanja.

Kako produžiti život žarulje sa žarnom niti

U prosjeku, obična kućanska žarulja sa žarnom niti traje 700-1000 sati. Ali zapravo element stiže mnogo brže. Da biste produžili vijek trajanja žarulje, potrebno je spriječiti čimbenike koji izazivaju izgaranje spirale.

• Pridržavajte se napona. Označeno je na tikvici proizvoda. U pravilu je jednako 125-135 W, 220-230 W, 2,3-2,4 kW. Ako je napon u kući premašen, proizvod će prije izgorjeti. Na primjer, u stanu je maksimalni napon 220 V, a svjetiljka je kupljena u rasponu od 125-135 V. Ovdje će žarna nit izgarati definitivno brže, budući da se učinkovitost proizvoda povećava.
• Uklonite kvar uloška. Ako lampe često izgaraju, vrijedi ih pregledati, ponovno provjeriti kontakte. Ako je potrebno, promijenite uložak.
• Uklonite vibracije. Oni dovode do brzog sagorijevanja volframove niti. Stoga je bolje provesti prijenos pokretnih svjetiljki s isključenom žaruljom.

Da biste produžili životni vijek žarulje sa žarnom niti, možete smanjiti napon u mreži za samo 7-8%. U tom će slučaju proizvod raditi 3-3,5 puta duže uz ekonomičnu potrošnju energije.