Kuis suis - dan bilik gelap serta-merta berubah, butiran elemen terkecil bahagian dalam menjadi kelihatan. Beginilah cara tenaga daripada peranti kecil merebak serta-merta, membanjiri segala-galanya dengan cahaya. Apa yang membuatkan anda mencipta sinaran yang begitu kuat? Jawapannya tersembunyi dalam nama peranti pencahayaan, yang dipanggil lampu pijar.
Sejarah penciptaan elemen pencahayaan pertama
Asal usul lampu pijar pertama bermula pada awal abad ke-19. Atau sebaliknya, lampu itu muncul sedikit kemudian, tetapi kesan cahaya platinum dan rod karbon di bawah tindakan tenaga elektrik telah diperhatikan. Dua soalan sukar timbul sebelum para saintis:
- mencari bahan rintangan tinggi yang mampu dipanaskan di bawah pengaruh arus kepada keadaan pancaran cahaya;
- Pencegahan pembakaran pantas bahan di udara.
Penyelidikan danciptaan saintis Rusia Alexander Nikolaevich Lodygin dan Amerika Thomas Edison.
Lodygin mencadangkan menggunakan rod karbon sebagai elemen pijar, yang berada dalam kelalang tertutup. Kelemahan reka bentuk adalah kesukaran mengepam udara, sisa-sisanya menyumbang kepada pembakaran pesat rod. Namun begitu, lampunya menyala selama beberapa jam, dan perkembangan serta paten menjadi asas untuk mencipta peranti yang lebih tahan lama.
Saintis Amerika Thomas Edison, setelah membiasakan dirinya dengan karya Lodygin, membuat kelalang vakum yang berkesan, di mana dia meletakkan benang karbon yang diperbuat daripada gentian buluh. Edison juga menyediakan tapak lampu dengan sambungan berulir yang wujud dalam lampu moden, dan mencipta banyak elemen elektrik, seperti: palam, fius, suis berputar dan banyak lagi. Kecekapan lampu pijar Edison adalah kecil, walaupun ia boleh berfungsi sehingga 1000 jam dan menerima penggunaan praktikal.
Seterusnya, bukannya unsur karbon, dicadangkan untuk menggunakan logam refraktori. Filamen tungsten yang digunakan dalam lampu pijar moden juga telah dipatenkan oleh Lodygin.
Peranti dan prinsip operasi lampu
Reka bentuk lampu pijar tidak berubah secara asasnya selama lebih daripada seratus tahun. Ia termasuk:
- Sebuah kelalang tertutup rapat yang membatasi ruang kerja dan diisi dengan gas lengai.
- Tiang yang mempunyaibentuk lingkaran. Ia berfungsi untuk menahan lampu di dalam soket dan menyambungkannya secara elektrik ke bahagian pembawa arus.
- Konduktor yang mengalirkan arus dari tapak ke lingkaran dan menahannya.
- Lingkar pijar, pemanasannya menghasilkan pancaran tenaga cahaya.
Apabila arus elektrik melalui gegelung, ia serta-merta memanaskan sehingga suhu tertinggi sehingga 2700 darjah. Ini disebabkan oleh fakta bahawa lingkaran mempunyai rintangan arus yang besar dan banyak tenaga dibelanjakan untuk mengatasi rintangan ini, yang dilepaskan sebagai haba. Haba memanaskan logam (tungsten), dan ia mula mengeluarkan foton cahaya. Kerana fakta bahawa kelalang tidak mengandungi oksigen, tungsten tidak teroksida semasa pemanasan, dan ia tidak terbakar. Gas lengai menghalang zarah logam panas daripada tersejat.
Berapakah kecekapan lampu pijar
Kecekapan menunjukkan peratusan tenaga yang dibelanjakan ditukar kepada kerja yang berguna dan apa yang tidak. Dalam kes lampu pijar, kecekapan adalah rendah, kerana hanya 5-10% daripada tenaga yang dipancarkan untuk memancarkan cahaya, selebihnya dilepaskan sebagai haba.
Kecekapan lampu pijar pertama, di mana rod karbon bertindak sebagai filamen, adalah lebih rendah berbanding peranti moden. Ini disebabkan oleh kerugian tambahan akibat perolakan. Filamen lingkaran mempunyai peratusan yang lebih rendah daripada kehilangan ini.
Kecekapan lampu pijar secara langsung bergantung pada suhu pemanasan lingkaran. Sebagai standard, gegelung lampu 60 W memanaskan sehingga 2700 ºС, padakecekapan ini hanya 5%. Adalah mungkin untuk meningkatkan nilai pemanasan kepada 3400 ºС dengan meningkatkan voltan, tetapi ini akan mengurangkan hayat peranti lebih daripada 90%, walaupun lampu akan bersinar lebih terang dan kecekapan akan meningkat kepada 15%.
Adalah salah untuk berfikir bahawa peningkatan kuasa lampu (100, 200, 300 W) membawa kepada peningkatan kecekapan hanya kerana kecerahan peranti telah meningkat. Lampu mula bersinar lebih terang kerana kuasa lingkaran itu sendiri yang lebih besar, dan akibat daripada keluaran cahaya yang lebih besar. Tetapi kos tenaga juga telah meningkat. Oleh itu, kecekapan lampu pijar 100 W juga akan berada dalam lingkungan 5-7%.
Pelbagai jenis lampu pijar
Lampu pijar datang dalam pelbagai reka bentuk dan tujuan fungsi. Ia dibahagikan kepada lekapan lampu:
- Kegunaan umum. Ini termasuk lampu untuk kegunaan domestik dengan kuasa berbeza, direka untuk voltan sesalur 220 V.
- Reka bentuk hiasan. Mereka mempunyai jenis kelalang bukan standard dalam bentuk lilin, sfera dan bentuk lain.
- Jenis pencahayaan. Lampu berwarna kuasa rendah untuk pencahayaan berwarna-warni.
- Destinasi tempatan. Peranti voltan selamat sehingga 40 V. Ia digunakan pada meja pengeluaran, untuk menerangi tempat kerja alatan mesin.
- Bersalut cermin. Lampu yang menghasilkan cahaya arah.
- Jenis isyarat. Digunakan untuk berfungsi di papan pemuka pelbagai peranti.
- Untuk pengangkutan. Pelbagai jenis lampu dengan peningkatan rintangan haus dan kebolehpercayaan. Mempunyai reka bentuk yang mesra pengguna untuk penggantian pantas.
- Untuk lampu sorot. Lampu kuasa meningkat, mencapai sehingga 10,000 W.
- Untuk peranti optik. Lampu untuk projektor filem dan peranti serupa.
- Komutator. Digunakan sebagai segmen paparan digital alat pengukur.
Sisi positif dan negatif lampu filamen
Peranti lampu jenis pijar mempunyai ciri tersendiri. Positif termasuk:
- pencucuhan segera gegelung;
- keselamatan alam sekitar;
- saiz kecil;
- harga berpatutan;
- keupayaan untuk mencipta peranti yang berbeza kuasa dan voltan kendalian AC dan DC;
- kepelbagaian aplikasi.
Kepada negatif:
- lampu pijar kecekapan rendah;
- kerentanan kepada lonjakan kuasa yang menyelamatkan nyawa;
- waktu kerja pendek tidak melebihi 1000;
- bahaya kebakaran lampu akibat pemanasan mentol yang kuat;
- reka bentuk rapuh.
Jenis lampu jenis lain
Terdapat lampu pencahayaan, prinsipnya pada asasnya berbeza daripada pengendalian lampu pijar. Ini termasuk pelepasan gas dan lampu LED.
Terdapat banyak arka atau lampu nyahcas gas, tetapi semuanya berdasarkan pancaran gas apabila arka berlaku di antara elektrod. Cahaya berlaku dalam spektrum ultraviolet, yang kemudiannya ditukar menjadi kelihatan kepada mata manusia.dengan melepasi salutan fosforus.
Proses yang berlaku dalam lampu nyahcas gas merangkumi dua peringkat kerja: penciptaan nyahcas arka dan penyelenggaraan pengionan dan cahaya gas dalam mentol. Oleh itu, semua jenis lekapan lampu tersebut mempunyai sistem kawalan semasa. Peranti pendarfluor mempunyai kecekapan yang lebih tinggi daripada lampu pijar, tetapi tidak selamat kerana ia mengandungi wap merkuri.
Peranti lampu LED ialah sistem yang paling moden. Kecekapan lampu pijar dan lampu LED tiada tandingannya. Dalam yang terakhir, ia mencapai 90%. Prinsip pengendalian LED adalah berdasarkan cahaya jenis semikonduktor tertentu di bawah pengaruh voltan.
Apa yang tidak disukai mentol pijar
Hayat lampu pijar biasa akan dipendekkan jika:
- Voltan dalam rangkaian sentiasa dilebih-lebihkan daripada yang nominal, yang mana peranti pencahayaan direka bentuk. Ini disebabkan oleh peningkatan dalam suhu operasi badan pemanasan dan, akibatnya, peningkatan penyejatan aloi logam, yang membawa kepada kegagalannya. Walaupun kecekapan lampu pijar akan lebih tinggi.
- Goncang lampu dengan tajam semasa operasi. Apabila logam dipanaskan kepada keadaan hampir cair, dan jarak antara lilitan lingkaran berkurangan disebabkan oleh pengembangan bahan, sebarang pergerakan mekanikal dan mendadak boleh membawa kepada litar antara pusingan yang tidak dapat dilihat oleh mata. Ini mengurangkan rintangan keseluruhan gegelung kepada arus, menyumbang kepada pemanasan yang lebih besar dan pantaskeletihan.
- Air akan masuk ke dalam kelalang yang dipanaskan. Perbezaan suhu berlaku pada titik hentaman, yang menyebabkan kaca pecah.
- Sentuh jari anda pada mentol lampu halogen. Lampu halogen ialah sejenis lampu pijar, tetapi mempunyai keluaran cahaya dan haba yang jauh lebih tinggi. Apabila disentuh, kesan berminyak yang tidak kelihatan dari jari kekal pada kelalang. Di bawah pengaruh suhu, lemak terbakar, membentuk deposit karbon yang menghalang pemindahan haba. Akibatnya, pada titik sentuhan, kaca mula cair dan mungkin pecah atau membengkak, mengganggu rejim gas di dalamnya, yang membawa kepada keletihan lingkaran. Lampu pijar halogen mempunyai kecekapan yang lebih tinggi daripada lampu biasa.
Cara menukar lampu
Jika lampu terbakar, tetapi mentol tidak runtuh, maka anda boleh menggantikannya selepas ia benar-benar sejuk. Dalam kes ini, matikan kuasa. Apabila menyalakan lampu, mata tidak perlu dihalakan ke arahnya, terutamanya jika elektrik tidak dapat dimatikan.
Apabila mentol pecah, tetapi mengekalkan bentuknya, adalah dinasihatkan untuk mengambil kain kapas, lipat dalam beberapa lapisan dan, lilitkan di sekeliling lampu, cuba tanggalkan kaca. Seterusnya, menggunakan tang dengan pemegang terlindung, buka skru tapak dengan teliti dan skru dalam lampu baru. Semua operasi mesti dijalankan dengan kuasa dimatikan.
Kesimpulan
Walaupun fakta bahawa kecekapan lampu pijar adalah peratusan yang kecil dan ia mempunyai lebih banyak pesaing, ia adalah relevan dalam banyak bidang kehidupan. Malah ada mentol lampu tertua, terus bekerja selama lebih daripada seratus tahun. Bukankah ini pengesahan dan pengekalan kejeniusan pemikiran seseorang yang berusaha mengubah dunia?
