ورودیک لامپ رشته ای چگونه کار می کند؟ اصل عملکرد و طراحی لامپ رشته ای الکتریکی
دو لامپ از گلدسته سال نوبه صورت سری متصل شده است
امروز که مردم برای استقبال آماده می شوند سال نو، در وبلاگ SamElectric.ru ما از قبل به تابستان فکر می کنیم. به طور دقیق تر، در مورد تابستان که اولین مقاله آن امروز منتشر شده است!
مقاله را می توان علمی - نظری، بلکه مهندسی - عملی دانست.
شکی نیست که این مقاله ممکن است مورد توجه مهندسان و تکنسین هایی باشد که فعالیت آنها شامل کارکردن یک وسیله ساده و آشنا مانند لامپ رشته ای است. و همچنین برای همه کسانی که به فیزیک علاقه دارند.
به شما یادآوری می کنم که قبلاً تلاشی برای بررسی این موضوع در وبلاگ خود داشتم - در مقاله خود " "
با وجود معمولی بودن لامپ، با وجود "زندگی روزمره" آن، ویژگی های عملکرد آن دارای آنچه معمولاً "لکه های سفید" نامیده می شود، دارد.
که در در حال حاضراگر حالت کار با گذرنامه (از حالتی که لامپ برای آن طراحی شده است) متفاوت باشد، پارامترهای الکتریکی یک لامپ رشته ای قابل محاسبه نیست. نویسنده یک مدل فیزیکی را پیشنهاد می کند که در آن می توان تعدادی فرمول مناسب برای حل طیف گسترده ای از مسائل مهندسی عملی را به دست آورد.
از صاحب منبع تشکر می کنم که فرصت انتشار این خاطره را فراهم کرده است.
ماتروسوف اس.
لامپ رشته ای
این مقاله به عنوان یک تفسیر (یا توضیح) گسترده از مقاله "قانون کپلر برای یک لامپ رشته ای" در نظر گرفته شده است - https://www.proza.ru/2016/09/19/1858
این مقاله فرمولی را ارائه می دهد که به شما امکان می دهد پارامترهای یک لامپ رشته ای را در حالت های دلخواه محاسبه کنید، از جمله حالت های متفاوت از گذرنامه.
فرمول ولتاژ و قدرت یک لامپ
این فرمول اصلی مقاله است که نتیجه گیری آن در ادامه آورده خواهد شد. فرمول به صورت زیر است:
برای هر لامپ رشته ای پارامتری وجود دارد که در محدوده وسیعی پایدار است حالت های الکتریکی. این پارامتر نسبت مکعب ولتاژ به مربع توان است.
روش استفاده از فرمول ساده است.
ما یک لامپ می گیریم، روی لامپ می خوانیم یا پارامترهایی را که برای آن طراحی شده است - ولتاژ و توان را پایه گذاری می کنیم، ثابت را محاسبه می کنیم، سپس هر ولتاژ دلخواه را در فرمول وارد می کنیم و توانی را که توسط لامپ آزاد می شود محاسبه می کنیم.
با دانستن قدرت، محاسبه جریان آسان است.
با دانستن جریان، محاسبه مقاومت رشته آسان است.
بیایید به مسائل مربوط به استفاده صحیحفرمول ها، و همچنین با آن محدودیت هایی که به دلیل این واقعیت که به سادگی هیچ فرمول "مطلق" وجود ندارد، اجتناب ناپذیر است.
با این حال، ابتدا کمی "نظریه" ...
چه چیز جدیدی در گروه VK وجود دارد؟ SamElectric.ru ?
مشترک شوید و مقاله را بیشتر بخوانید:
مقدمات "نظری" اساسی
فرمول با این فرض به دست آمد که در فلز (که رشته از آن تشکیل شده است) جریان و مقاومت یک جوهر فیزیکی واحد دارند.
در یک شکل ساده شده، می توان چیزی شبیه به این استدلال کرد.
بر اساس دیدگاه های مدرن، جریان نشان دهنده حرکت منظم حامل های شارژ است. برای یک فلز، اینها الکترون خواهند بود.
فرض بر این بود که مقاومت الکتریکی فلز با حرکت آشفته همان الکترون ها تعیین می شود.
با افزایش دمای رشته، حرکت آشفته الکترون ها افزایش می یابد که در نهایت منجر به افزایش مقاومت الکتریکی می شود.
از نو. جریان و مقاومت در یک فیلامنت یکسان هستند. تنها تفاوت این است که جریان یک حرکت منظم تحت تأثیر میدان الکتریکی است و مقاومت یک حرکت آشفته الکترون ها است.
اندکی "مکتب جبری"
اکنون که «تئوری» به پایان رسیده است (لبخند زد)، من محاسبات جبری را برای استخراج فرمول «اصلی» ارائه می کنم.
نماد متعارف قانون اهم به این صورت است:
I * R = U
برای هماهنگ کردن مقادیر کمی، لازم است ضرایب تناسب مناسب را برای مولفه فعلی - Kt و برای مولفه مقاومتی - Kr وارد کنید:
کلی ترین ملاحظات منجر به این ایده می شود که این ضرایب باید مقادیر معکوس متقابل باشند، به این معنی:
در این حالت، با ضرب دو طرف راست و چپ (در سیستم معادلات)، به نماد اصلی قانون اهم باز می گردیم:
I * R = U
استخراج نهایی فرمول
بیایید نگاهی دقیق تر به سیستم معادلات بیندازیم:
بیایید معادله اول را مربع کنیم و آنها را جفت ضرب کنیم.
در سمت چپ عبارت قدرت را مشاهده می کنیم و همچنین با یادآوری اینکه حاصل ضرب ضرایب برابر با یک است، در نهایت آن را بازنویسی می کنیم:
از اینجا عبارت ضریب جاری را دریافت می کنیم:
و برای ضریب مقاومتی (آنها متقابل معکوس هستند): که در آن Pnom و Unom قدرت و ولتاژ نامی هستند که روی پایه یا لامپ لامپ مشخص شده اند.
باقی مانده است که این مقادیر ضرایب را با فرمول "SPLIT" قانون اهم جایگزین کنیم و عبارات نهایی را برای جریان و مقاومت بدست آوریم.
با ضرب آخرین رابطه در Ux به دست می آید:
برای اینکه خود را با این مربع ها، مکعب ها و ریشه ها آزار ندهید، کافی است رابطه ساده ای را که از آخرین رابطه حاصل می شود، به خاطر بسپارید. با مجذور کردن آخرین نسبت، یک فرمول واضح و قابل درک بدست می آوریم:
برای هر لامپ با رشته تنگستن، نسبت مکعب ولتاژ به مربع توان یک مقدار ثابت است.
روابط به دست آمده تطابق بسیار خوبی با نتایج عملی (اندازه گیری) در طیف وسیعی از پارامترهای ولتاژ و برای انواع مختلفلامپ های رشته ای، از لامپ های داخلی، لامپ های خودرو و پایان دادن به لامپ های چراغ قوه ...
برخی ملاحظات کلی در مورد مقاومت لامپ های رشته ای
البته، برای مقادیر ولتاژ کوچک (زمانی که ولتاژ اعمال شده به طور قابل توجهی با ولتاژ پلاک نام متفاوت است)، فرمول های ما "پیچیده" می شوند.
به عنوان مثال، هنگام محاسبه مقاومت یک لامپ رشته ای داخلی 95 وات، 230 ولت متصل به یک منبع ولتاژ 1 ولت، فرمول
مقدار مقاومت فیلامنت 36.7171 اهم را می دهد.
اگر فرض کنیم که ولتاژ 0.1 ولت به لامپ اعمال کرده ایم، مقاومت فیلامنت محاسبه شده 11.611 اهم خواهد بود...
شهود نشان می دهد که این کاملاً درست نیست، بلکه اصلاً چنین نیست ...
در ناحیه ولتاژهای پایین، فرمول به طور پیوسته مقدار مقاومت محاسبه شده را در مقایسه با واقعی کاهش می دهد. و موضوع اینجاست...
در مفهوم مورد بررسی، به طور ضمنی فرض می‌شود که حرکت آشفته الکترون‌ها در غیاب ولتاژ اعمال‌شده خارجی، منجمد می‌شود. با این حال، بدیهی است که حرکت الکترون ها حتی در صورت عدم وجود ولتاژ خارجی اعمال شده "یخ نمی زند" (اگر لامپ به سادگی روی میز دراز کشیده باشد و در هیچ کجا روشن نشود).
حرکت آشفته الکترون ها ماهیت حرارتی دارد و ناشی از دمای طبیعی رشته است.
این نکته در فرمول لحاظ نمی شود و اندازه گیری مستقیم مقاومت رزوه با دستگاه به ناچار تفاوت مقدار مقاومت اندازه گیری شده و محاسبه شده را نشان می دهد.
انتشار و کارایی یک لامپ رشته ای
قبل از پرداختن به مسئله کاربرد فرمول برای محاسبه حالت های "ولتاژ پایین"، باید به یک نکته توجه کرد.
لامپ یک مبدل تقریبا کامل است قدرت الکتریکیبه انرژی تابشی
این واقعیت که توسعه دهندگان لامپ به شدت تلاش می کنند تا کارایی لامپ را افزایش دهند، به هیچ وجه بر این گفته تأثیر نمی گذارد. یک لامپ رشته ای تبدیل ایده آل توان الکتریکی به تشعشع است.
واقعیت این است که توسعه دهندگان تلاش می کنند تا خروجی انرژی نور را افزایش دهند و از این نظر است که بازده محاسبه می شود. توسعه دهنده به دنبال افزایش ضریب تبدیل توان الکتریکی دقیقا در تابش نور، به تابش در محدوده مرئی.
این کارایی لامپ واقعاً کوچک است. با این حال، لامپ به طور کامل در کل طیف و بسیار در محدوده مادون قرمز، جایی که چشم ما نمی تواند ببیند، ساطع می کند.
فقط برای مقاصد محاسباتی پارامترهای الکتریکیاصلاً برای ما مهم نیست لامپ در چه محدوده ای ساطع می کند. فقط برای ما مهم است که به یاد داشته باشیم که لامپ همیشه در صورتی ساطع می کند که فقط مقداری (حتی کوچکترین) ولتاژ به آن اعمال شود. و مهم است که به یاد داشته باشید که توان عرضه شده دقیقاً به شکل تشعشعات تلف می شود.
چه مقدار برق به لامپ عرضه می شود، این همان توانی است که تلف می شود به شکل تشعشع.
هیچ کس قانون بقای انرژی را لغو نکرده است و هیچ کس قانون دوم ترمودینامیک را نیز لغو نکرده است. این بدان معنی است که به همان اندازه که رسیده است، آنقدر باید ترک شود. و دقیقاً به شکل تشعشع ناپدید می شود، زیرا به سادگی هیچ جایی وجود ندارد که انرژی بیشتری بتواند برود - فقط به تابش. این یک شرایط بسیار مهم است.
از نظر ساختاری، این رشته یک سیم تنگستن نازک با قطر حدود 50 میکرون و طول حدود نیم متر است که به شکل مارپیچی با پیکربندی پیچیده نورد شده است.
خلاء موجود در فلاسک امکان انتقال حرارت همرفتی - فقط از طریق تابش را از بین می برد.
البته مقداری از گرما از طریق آنتن های لامپ که مارپیچ روی آن وصل شده است خارج می شود، اما این بسیار ناچیز است.
برای تجسم این کوچکی، می توانیم قیاسی را ترسیم کنیم.
بگذارید تکرار کنم، خود نخ تنگستن دقیقاً به اندازه یک تار مو از قیطان کلاس اولی است، 50 سانتی متر طول و 50 میکرون قطر.
اگر بصری این مو را بزرگ کنید... انگار سیم هایی به قطر 1 میلی متر و طول 10 متر داریم! عقل سلیم حکم می کند که این سیم کشی نباید با تبادل حرارت در لبه ها خنک شود. بله، چیزی در نقاط تماس از بین می رود، اما برق اصلی در تمام طول سیم کشی از بین می رود.
در مورد مارپیچی که در خلاء قرار دارد، تمام نیرو به تابش می رود و فرقی نمی کند در چه محدوده ای از طیف ...
یک آزمایش مهم برای اندازه گیری مقاومت با اهم متر
هر، حتی کوچکترین جریان، اثر حرارتی روی سیم کشی خواهد داشت و آن را گرم می کند...
با اندازه گیری مقاومت یک لامپ با تستر، CURRENT را از آن عبور می دهیم. جریان تستر کم است، اما وجود دارد. بنابراین، با اندازه گیری مقاومت رزوه، نخ را گرم می کنیم و در نتیجه، مقدار پارامتر را با همان واقعیت اندازه گیری تغییر می دهیم.
به طور کلی، تستر نیز دروغ می گوید. تستر مقدار NOT TRUE مقاومت مارپیچ را نشان می دهد.
برای تأیید این واقعیت، می توانید یک آزمایش ساده انجام دهید. این برای هر کسی در دسترس است.
می توانید از تستر SAME برای انتخاب دو لامپ با مقادیر یکسان (نزدیک) مقاومت رشته "سرد" استفاده کنید و مقاومت دو لامپ را ابتدا جداگانه و سپس به صورت سری وصل کنید.
اندازه گیری های مکرر نشان می دهد که مجموع مقاومت های اندازه گیری شده جداگانه با مقاومت کل اتصال سری مطابقت ندارد ...
مقاومت لامپ ها را جداگانه اندازه گیری می کنیم.
سپس مقاومت سری را اندازه گیری می کنیم.
و ما دائماً مشاهده می کنیم که مجموع مقاومت های اندازه گیری شده "به صورت جداگانه" بزرگتر از مقاومت کل لامپ های متصل به سری است.
دستگاه یکسان است، محدوده اندازه گیری تغییر نکرده است، بنابراین خطاهای اندازه گیری روش شناختی حذف می شوند.
و همه چیز روشن می شود.
مقاومت سری دو سیم پیچ جریان تستر را کاهش می دهد و رشته ها کمتر داغ می شوند.
و هنگامی که لامپ ها را جداگانه اندازه گیری می کنیم، جریان اندازه گیری بیشتر می شود و خوانش های دستگاه بر همین اساس به دلیل افزایش، حتی اندک، دمای رشته ها به دلیل گرم شدن در طول فرآیند اندازه گیری، افزایش می یابد.
قبلا (ربع قرن پیش، زمانی که تسترهای دیجیتال هنوز عجیب و غریب بودند) تشخیص این تفاوت با نشانگر شماره گیری غیرممکن بود. امروزه در هر خانه ای یک تستر دیجیتال چینی وجود دارد و هر کسی می تواند این آزمایش ساده را انجام دهد.
تفاوت در مقاومت اندک است، اما تفاوت آشکار است، که حتی اشاره ای به نادرستی احتمالی آزمایش را حذف می کند.
من لامپ ها را وصل کردم، تستر را وصل کردم و از نتایج چنین آزمایش هایی عکس گرفتم. عکس‌ها به وضوح نشان می‌دهند که تستر مقاومت لامپ‌های متصل به سری را کاهش می‌دهد.
در عکس های لامپ های خانگی 60 وات 220 ولت، مجموع مقاومت ها به طور جداگانه اندازه گیری می شود: 72.0 + 65.2 = 137.2 اهم.
با این حال، با اندازه گیری مقاومت متوالی، دستگاه قرائت را به 136.8 اهم "کاهش" می دهد!
تصویر مشابهی برای لامپ های گلدسته مشاهده می شود:
نتیجه. فرمول محاسبهمقدار کم مقاومت مارپیچ "سرد" را نشان می دهد.
اندازه گیری توسط تستر مقاومت بالای سیم پیچ "سرد" را نشان می دهد.
یک فکر طبیعی به وجود می آید - چقدر زندگی کردن ترسناک است!!! چه کسی را باور کنیم؟
بیایید سعی کنیم این موضوع را درک کنیم ...
قدرت تشعشع نسبت به پس زمینه اطراف
اجازه دهید قدرت تابش لامپ مربوط به دمای پس زمینه محیط را تخمین بزنیم.
مشخص است که ثابت استفان بولتزمن σ = 5.670373·10 -8، سپس قدرت تابش در هر متر مربع
Р = σ ST 4
به عنوان یک مقدار تخمین دلخواه، قطر مارپیچ را 40 میکرون و طول آن را 50 سانتی متر در نظر می گیریم.دمای طبیعی 293K (20C) است. با جایگزینی این داده ها با فرمول استفان بولتزمن، توان تابش را در دمای 0.026258 وات به دست می آوریم.
برای سرگرمی، بیایید قدرت را در دماهای مختلف محاسبه کنیم محیط:
منهای 40 (233K) 0.0105 وات
منهای 20 (253K) 0.0146 وات
صفر (273K) 0.0198 وات
Plus 20 (293K) 0.026258 وات (شرایط استاندارد)
Plus 40 (313K) 0.0342 وات
برای سرگرمی، می توانید محاسبه ای از تابش لامپ زمانی که دمای محیط 2300K است را ارائه دهید:
P = 99.7 وات.
که به طور کلی با وضعیت واقعی امور موافق است - یک لامپ با توان 100 وات تا دمای 2300K گرم می شود.
می‌توانیم با درجه بالایی از اطمینان بگوییم که این هندسه مارپیچی مربوط به یک لامپ 100 واتی با ولتاژ 220 ولت است.
حالا بیایید این مقادیر توان را با ولتاژ "کاهش یافته" دوباره محاسبه کنیم. گویی دمای محیط با صفر مطلق مطابقت دارد و مقداری ولتاژ به لامپ اعمال می شود و سیم پیچ را گرم می کند.
برای محاسبه مجدد، از رابطه حاصل استفاده می کنیم که ولتاژ و توان با توان های "سه" و "دو" مطابقت دارند.
| مزاج، K | ولتاژ، V |
| 233 | 0,489665457 |
| 253 | 0,609918399 |
| 273 | 0,747109176 |
| 293 | 0,902119352 |
| 313 | 1,075809178 |
جدول نشان می دهد که قدرت "جریان" لامپ در ولتاژ 0.902 ... ولت سیم پیچ را تا دمای 293K گرم می کند. به همین ترتیب، برق "جریان" در ولتاژ 1.0758 ولت سیم پیچ را تا دمای 313K (20 درجه بالاتر) گرم می کند.
یک بار دیگر تکرار می کنم به شرطی که دمای محیط برابر با صفر مطلق باشد.
نتیجه. یک تغییر بسیار کوچک در ولتاژ تأثیر قابل توجهی بر دمای فیلامنت دارد. آنها ولتاژ را حدود هفده صدم ولت تغییر دادند (1.0758 - 0.902 = 0.1738) و دما 20 درجه افزایش یافت.
این محاسبات بسیار دلخواه هستند، اما می توان از آنها به عنوان مقادیر تخمینی استفاده کرد.
ارزیابی به طور طبیعی بسیار خشن است، زیرا قانون استفان بولتزمن تشعشع یک تابشگر "ایده آل" - یک جسم کاملا سیاه (BLB) را توصیف می کند، و مارپیچ با BLB بسیار متفاوت است، اما، با این وجود، ما به یک بسیار قابل قبول دست یافتیم. "عدد"...
از صفحه اکسل می توان دریافت که حتی در ولتاژ لامپ 1 ولت، دمای سیم پیچ 40 درجه سانتیگراد خواهد بود. بیایید بیشتر انجام دهیم، بیشتر خواهد شد.
نتیجه طبیعی این است که در ولتاژ 10-15 ولت، موضوع بسیار داغ خواهد بود، اگرچه این به صورت بصری قابل مشاهده نخواهد بود.
برای چشم، نخ تا دمای 600 درجه (آغاز تابش در محدوده مرئی) "سیاه" (سرد) ظاهر می شود.
کسانی که می خواهند "اعداد را هدایت کنند" می توانند این کار را به تنهایی با استفاده از فرمول استفان بولتزمن انجام دهند.
نتایج مشروط خواهند بود، به دلیل این واقعیت که (همانطور که در بالا ذکر شد) مارپیچ مقداری آلبدو دارد و با ساطع کننده جسم سیاه مطابقت ندارد، اما (!) ارزیابی دما کاملاً قابل اعتماد خواهد بود...
تکرار می کنم - این ارزیابی است. فیلامنت در حدود 20 ولت شروع به درخشش می کند.
علاوه بر این، من می خواهم توجه را به تغییر در پارامترهای لامپ جلب کنم.
در عکس با تستر، لامپ های کوچک (گلدسته) با دقت زیادی توسط من انتخاب و کالیبره شده است. برای اهداف اندازه گیری و آزمایش های مختلف. به همین دلیل است که آنها همان مقاومت را نشان می دهند که به آن "گلوله به گلوله" می گویند.
عبارات برای جریان برابر است. تبدیل های جبری کوچک و معادله نهایی مربع را با توجه به Us مجهول بدست می آوریم.
از شکل مشخص است که Us ولتاژ لامپ است.
از مدیر وبلاگ
این مقاله در مسابقه مقاله تابستان 2018 شرکت می کند. جمع بندی (به طور آزمایشی) در ژوئن 2018. برای دریافت مقالات جدید مشترک شوید و به گروه VK بپیوندید، همیشه اخبار بیشتری در آنجا وجود دارد تا وبلاگ!
تاریخچه لامپ های رشته ای به قرن نوزدهم باز می گردد. بیایید نکات اصلی مرتبط با این اختراع منحصر به فرد بشر را در نظر بگیریم.
ویژگی های خاص
لامپ رشته ای شیئی است که برای بسیاری از مردم آشناست. در حال حاضر تصور زندگی بشر بدون استفاده از نور مصنوعی و الکتریکی دشوار است. در عین حال، به ندرت کسی به این فکر می کند که اولین لامپ چگونه بوده و در چه دوره تاریخی ساخته شده است.
ابتدا بیایید به طراحی یک لامپ رشته ای نگاه کنیم. این منبع نور الکتریکی یک رسانا با درجه حرارت بالاذوب، که در فلاسک است. هوا قبلاً از آن پمپ شده است، در عوض، فلاسک با یک گاز بی اثر پر شده است. عبور از چراغ برقجریانی از نور ساطع می کند.
ماهیت عملیات
اصل کار یک لامپ رشته ای چیست؟ این در این واقعیت نهفته است که وقتی جریان الکتریکی از بدنه رشته عبور می کند، عنصر گرم می شود و خود رشته تنگستن گرم می شود. این اوست که طبق قانون پلانک تابش گرمایی و الکترومغناطیسی ساطع می کند. برای ایجاد یک درخشش کامل، لازم است رشته تنگستن را تا چند صد درجه گرم کنید. با کاهش دما، طیف قرمز می شود.
اولین لامپ های رشته ای دارای معایب زیادی بودند. به عنوان مثال، تنظیم دما دشوار بود، در نتیجه لامپ ها به سرعت از کار افتادند.
ویژگی های فنی
طراحی یک لامپ رشته ای مدرن چیست؟ از آنجایی که او اولین منبع نور شد، به اندازه کافی دارد طراحی ساده. عناصر اصلی لامپ عبارتند از:
- بدنه رشته ای؛
- فلاسک؛
- ورودی های فعلی
در حال حاضر، اصلاحات مختلفی ایجاد شده است؛ فیوز که یک پیوند است، به لامپ وارد شده است. برای تولید این قطعه از آلیاژ آهن نیکل استفاده شده است. پیوند به پایه ورودی جریان جوش داده می شود تا از تخریب لامپ شیشه ای هنگام گرم شدن رشته تنگستن جلوگیری شود.
با توجه به مزایا و معایب اصلی لامپ های رشته ای، توجه می کنیم که از زمان معرفی آنها، لامپ ها به طور قابل توجهی مدرن شده اند. به عنوان مثال، به لطف استفاده از فیوز، احتمال تخریب سریع لامپ کاهش یافت.
عیب اصلی چنین عناصر روشنایی مصرف انرژی بالای آنها است. به همین دلیل است که آنها در حال حاضر بسیار کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.
منابع نور مصنوعی چگونه ظاهر شدند؟
تاریخچه لامپ های رشته ای با مخترعان بسیاری همراه است. قبل از زمانی که فیزیکدان روسی الکساندر لودیگین شروع به کار بر روی ایجاد آن کرد، اولین مدل های لامپ های رشته ای قبلا ساخته شده بود. در سال 1809، مخترع انگلیسی دلارو مدلی ساخت که مجهز به مارپیچ پلاتین بود. تاریخچه لامپ های رشته ای نیز با مخترع هاینریش هبل مرتبط است. در مثالی که توسط آلمانی ایجاد شد، یک نخ بامبو سوخته در ظرفی قرار داده شد که ابتدا هوا از آن خارج می شد. گوبل پانزده سال است که مدل لامپ رشته ای خود را مدرن کرده است. او موفق شد یک نسخه کارآمد از یک لامپ رشته ای دریافت کند. Lodygin به درخشش با کیفیت بالا از یک میله کربنی که در یک ظرف شیشه ای قرار داده شده بود و هوا از آن خارج شده بود، به دست آورد.
گزینه مدل عملی
اولین لامپ های رشته ای که می توانستند در مقادیر زیاد تولید شوند در اواخر قرن نوزدهم در انگلستان ظاهر شدند. جوزف ویلسون سوان حتی موفق شد برای توسعه خود حق ثبت اختراع به دست آورد.
صحبت در مورد کسانی که لامپ رشته ای را اختراع کردند، همچنین لازم است در آزمایش های انجام شده توسط توماس ادیسون صحبت کنیم.
او سعی کرد از آنها به عنوان رشته استفاده کند مواد مختلف. این دانشمند بود که رشته پلاتین را به عنوان رشته پیشنهاد کرد.
این اختراع لامپ رشته ای مرحله جدیدی را در زمینه برق رقم زد. در ابتدا، لامپ های ادیسون تنها برای چهل ساعت کار می کردند، اما با وجود این، آنها به سرعت جایگزین روشنایی گاز شدند.
در دوره ای که ادیسون مشغول تحقیقات خود بود، الکساندر لودیگین در روسیه موفق به ایجاد چندین مورد شد انواع مختلفلامپ هایی که در آنها فلزات نسوز نقش رشته را ایفا می کردند.
تاریخچه لامپ های رشته ای نشان می دهد که این مخترع روسی بود که برای اولین بار شروع به استفاده از فلزات نسوز در قالب یک بدنه رشته ای کرد.
علاوه بر تنگستن، Lodygin همچنین آزمایشاتی را با مولیبدن انجام داد و آن را به شکل یک مارپیچ پیچاند.
مشخصات عملکرد لامپ Lodygin
آنالوگ های مدرن با شار درخشان عالی و همچنین نمایش رنگ با کیفیت بالا مشخص می شوند. ضریب آنها اقدام مفید 15 درصد است بالاترین ارزشدمای درخشش چنین منابع نوری برای کارکردن مقدار قابل توجهی نور مصرف می کنند. انرژی الکتریکیبنابراین عملیات آنها بیش از 1000 ساعت طول نمی کشد. این بیشتر از هزینه کم لامپ ها جبران می شود، بنابراین، با وجود تنوع منابع نور مصنوعی ارائه شده در بازار مدرن، همچنان محبوب و مورد تقاضا در بین خریداران به حساب می آیند.
حقایق جالب از تاریخچه لامپ رشته ای
در پایان قرن نوزدهم، دیدریچسون موفق شد تغییرات قابل توجهی در مدل پیشنهادی مخترع روسی Lodygin ایجاد کند. او هوا را به طور کامل از آن خارج کرد و چندین تار مو را در یک لامپ به کار برد.
این بهبود امکان استفاده از لامپ را حتی در صورت سوختن یکی از موها فراهم کرد.
مهندس انگلیسی جوزف ویلسون سوان دارای حق امتیازی است که ساخت لامپ فیبر کربنی او را تایید می کند.
فیبر در یک جو اکسیژن کمیاب قرار داشت و در نتیجه نور روشن‌تر و یکنواخت‌تری داشت.
در نیمه دوم قرن نوزدهم، ادیسون، علاوه بر خود لامپ، یک کلید چرخشی خانگی اختراع کرد.
ظاهر لامپ در مقیاس بزرگ در بازار
از اواخر قرن نوزدهم، لامپ هایی شروع به ظهور کردند که در آنها از اکسیدهای ایتریم، زیرکونیوم، توریم و منیزیم به عنوان رشته استفاده می شد.
در آغاز قرن گذشته، محققان مجارستانی Sandor Just و Franjo Hanaman حق اختراع را برای استفاده از رشته تنگستن در لامپ های رشته ای دریافت کردند. در این کشور بود که اولین نسخه از چنین لامپ هایی ساخته شد و وارد بازار بزرگ شد.
در ایالات متحده، در همان دوره زمانی، کارخانه هایی برای تولید تیتانیوم، تنگستن و کروم از طریق احیای الکتروشیمیایی ساخته و راه اندازی شدند.
هزینه بالای تنگستن باعث شده است سرعت ورود لامپ های رشته ای به زندگی روزمره تنظیم شود.
در سال 1910 کولیج توسعه یافت تکنولوژی جدیدتولید رشته های تنگستن نازک، که به کاهش هزینه های تولید لامپ های رشته ای مصنوعی کمک کرد.
مشکل تبخیر سریع آن توسط دانشمند آمریکایی ایروینگ لانگمویر حل شد. آنها بودند که معرفی کردند تولید صنعتیپر کردن فلاسک های شیشه ای با گاز بی اثر که باعث افزایش طول عمر لامپ و ارزان تر شدن آنها می شود.
بهره وری
تقریباً تمام انرژی دریافتی توسط لامپ به تدریج به تشعشع حرارتی تبدیل می شود. راندمان در دمای 15 درصد به 15 درصد می رسد.
با افزایش دما، راندمان افزایش می یابد، اما این باعث کاهش قابل توجهی در طول عمر کارکرد لامپ می شود.
در 2700 K، دوره استفاده کامل از منبع نور مصنوعی 1000 ساعت و در 3400 K - چند ساعت است.
به منظور افزایش دوام یک لامپ رشته ای، توسعه دهندگان پیشنهاد کاهش ولتاژ تغذیه را دارند. البته در این حالت راندمان نیز حدود 4-5 برابر کاهش می یابد. مهندسان از این جلوه در مواردی استفاده می کنند که روشنایی مطمئن با حداقل روشنایی مورد نیاز است. به عنوان مثال، این مربوط به نورپردازی عصر و شب است سایت های ساخت و ساز، پرواز از پله ها.
برای انجام این کار، جریان متناوب لامپ را با یک دیود به صورت سری وصل کنید، که تامین جریان به لامپ را برای نیمی از کل دوره تامین جریان تضمین می کند.
با توجه به اینکه قیمت یک لامپ رشته ای معمولی به طور قابل توجهی کمتر از میانگین عمر مفید آن است، خرید چنین منابع روشنایی را می توان یک اقدام نسبتاً سودآور در نظر گرفت.
نتیجه
تاریخچه ظهور مدل لامپ الکتریکی که ما به آن عادت کرده ایم با نام بسیاری از دانشمندان و مخترعان روسی و خارجی مرتبط است. این منبع روشنایی مصنوعی در طول دو قرن دستخوش دگرگونی ها و نوسازی هایی شده است که هدف از آن افزایش عمر عملیاتی دستگاه و کاهش هزینه آن بوده است.
بیشترین سایش در فیلامنت در مورد تغذیه ناگهانی ولتاژ به لامپ مشاهده می شود. برای حل این مشکل، مخترعان شروع به تجهیز لامپ ها به دستگاه های مختلفی کردند که شروع صاف آنها را تضمین می کند.
فیلامنت تنگستن در هنگام سرد بودن دارای مقاومتی است که فقط دو برابر آلومینیوم است. برای جلوگیری از پیک های برق، طراحان از ترمیستورهایی استفاده می کنند که مقاومت آنها با افزایش دما کاهش می یابد.
لامپ های ولتاژ پایین با قدرت برابر، عمر مفید و خروجی نور بسیار بالاتری دارند، زیرا سطح مقطع بزرگتری از بدنه رشته ای دارند. در چراغ های طراحی شده برای چندین لامپ، اتصال سری چند لامپ با ولتاژ پایین موثر است. به عنوان مثال، به جای شش لامپ 60 واتی که به صورت موازی متصل هستند، فقط می توانید از سه لامپ استفاده کنید.
البته این روزها وجود دارد مدل های مختلف لامپ های برقیکه دارای ویژگی های بسیار کارآمدتری نسبت به لامپ های معمولی اختراع شده در زمان لودیگین و ادیسون هستند.
بر کسی پوشیده نیست که حتی در حال حاضر، با ظهور بسیاری از منابع نوری جدید صرفه جویی در انرژی، لامپ رشته ای (همچنین به نام "لامپ ایلیچ" یا لامپ تنگستن نیز نامیده می شود) تقاضای زیادی دارد و بسیاری هنوز آماده نیستند که آن را کنار بگذارند. به احتمال زیاد کمی بیشتر می گذرد و این وسیله روشنایی عملا از بازار تجهیزات برقی محو می شود، اما طبیعتاً فراموش نمی شود. در واقع، با کشف لامپ رشته ای معمولی، عصر جدیددر نورپردازی
لامپ تنگستن از چه ساخته شده است؟
طراحی یک لامپ رشته ای با رشته تنگستن بسیار ساده است. این شامل:
- فلاسک، یعنی خود کره شیشه ای، یا تخلیه شده یا پر از گاز؛
- بدنه های رشته ای (رشته رشته ای) - مارپیچ های ساخته شده از آلیاژ تنگستن.
- دو الکترود که از طریق آنها ولتاژ به مارپیچ اعمال می شود.
- قلاب – نگهدارنده رشته تنگستن ساخته شده از مولیبدن؛
- پاهای لامپ؛
- پیوند خارجی سرب فعلی که به عنوان فیوز عمل می کند.
- محفظه های پایه;
- عایق پایه شیشه ای;
- تماس با پایین پایه
اصل کار یک لامپ رشته ای نیز ساده است. نور تولید می شود زیرا رشته تنگستن از ولتاژ اعمال شده به آن گرم می شود. درخشش مشابهی، البته در حجم های کمتر، هنگام کار قابل مشاهده است اجاق برقیبا باز عنصر گرمایشساخته شده از نیکروم نور ساطع شده از مارپیچ بسیار ضعیف است، اما این مثال نحوه عملکرد یک لامپ رشته ای را روشن می کند.
این وسایل روشنایی علاوه بر شکل معمول می توانند تزئینی نیز باشند، به شکل شمع، قطره، استوانه یا توپ. از آنجایی که نور تنگستن همیشه یک رنگ است، سازندگان چنین وسایل روشنایی را با شیشه های مختلف و گاهی رنگی تولید می کنند.
لامپ هایی با رشته های رشته ای با روکش آینه ای کار با آنها جالب است. اصل عملکرد یک لامپ رشته ای را می توان با نورافکن ها مقایسه کرد، زیرا آنها یک منطقه خاص را به صورت جهت دار روشن می کنند.
مزایای
البته مزیت اصلی لامپ های رشته ای پیچیدگی حداقلی در ساخت آنهاست. از این رو، به طور طبیعی، قیمت پایین، زیرا امروز ساده تر است لوازم الکتریکیو تصورش غیرممکن است همین داستان در مورد گنجاندن چنین عنصری در شبکه نیز صدق می کند. برای این کار نیازی به نصب هیچکدام ندارید تجهیزات اختیاری، یک کارتریج ساده کافی است.
در برخی موارد، حتی در غیاب آن، مردم لامپ های رشته ای را به آن متصل می کنند یک رفع سریعبا ساخت یک سوکت از چوب، پلاستیک یا حتی اتصال لامپ به سیم با استفاده از نوار عایق. البته چنین اتصالاتی در شرایط فورس ماژور حق وجود دارد، اما از نظر آتش سوزی و حفاظت الکتریکی ناامن هستند (لازم است اطمینان حاصل شود که پایه گرم نمی شود).
همچنین لامپ های با فیلامنت های پرقدرت (150 وات) در روشنایی گلخانه ها بسیار کاربرد دارند. در واقع، علاوه بر این که نور را تامین می کنند، در نتیجه تابش رشته تنگستن، لامپ ها بسیار داغ می شوند. علاوه بر این، نورپردازی از آنها نزدیکترین است نور خورشید، یک لامپ LED مدرن یا لامپ فلورسنت کم مصرف نمی تواند به این موضوع ببالد. به همین دلیل، یک لامپ رشته ای از نظر تأثیر بر بینایی انسان مزیت دارد.
ایرادات
معایب لامپ های رشته ای شامل شکنندگی عملکرد چنین دستگاه هایی است؛ این به طور مستقیم به پارامتری مانند ولتاژ شبکه بستگی دارد. اگر جریان را افزایش دهید، مارپیچ سریعتر شروع به فرسودگی می کند، که منجر به فرسودگی در نازک ترین مکان می شود. خوب، اگر ولتاژ را پایین بیاورید، روشنایی بسیار ضعیف تر می شود، اگرچه، البته، این باعث افزایش طول عمر لامپ می شود.
از معایب اصلی لامپ های رشته ای نیز می توان به تأثیر منفی افزایش شدید ولتاژ بر روی رشته اشاره کرد. اما این ایراد را می توان با نصب یک تثبیت کننده ورودی برطرف کرد. البته این سوال در مورد روشن کردن روشنایی باقی می ماند. از این گذشته ، در لحظه اعمال ولتاژ ، رشته سرد است ، به این معنی که مقاومت آن کمتر است. این مشکل با نصب یک دیمر چرخشی ساده حل می شود. سپس، با چرخاندن دستگیره، رزوه نرم‌تر گرم می‌شود (یعنی منبع ولتاژ کوتاه و شدیدی وجود نخواهد داشت)، که به این معنی است که دوام بیشتری خواهد داشت.
اما هنوز هم، البته، نقطه ضعف اصلی این دستگاه ها را می توان بازده پایین آنها دانست، یعنی این واقعیت که یک لامپ کار اکثریت قریب به اتفاق انرژی را صرف گرما می کند، در نتیجه شروع به گرم شدن بسیار می کند. این تلفات تا 95٪ است، اما این الگوریتم عملکرد لامپ های تنگستن است. بنابراین هنگام خرید این دستگاه روشنایی باید تمام مزایا و معایب یک لامپ رشته ای را در نظر بگیرید.
انواع لامپ های رشته ای
لامپ های با استفاده از رشته تنگستن می توانند نه تنها خلاء باشند. طراحی لامپ رشته ای چندین نوع دستگاه نورپردازی مشابه را متمایز می کند که هر کدام در صنایع خاصی مورد استفاده قرار می گیرند. اونها می تونند ... باشند:
- خلاء، یعنی ساده ترین؛
- آرگون یا نیتروژن-آرگون؛
- کریپتون، که 13-15٪ قوی تر از آرگون می درخشد.
- زنون (بیشتر در اخیرادر چراغ های جلو اتومبیل و درخشش 2 برابر روشن تر از آرگون)؛
- هالوژن - لامپ در یک لامپ رشته ای با هالوژن برم یا ید پر شده است. نور 3 برابر روشن تر از آرگون است، اما این لامپ ها افت ولتاژ و آلودگی خارجی شیشه لامپ را تحمل نمی کنند.
- هالوژن با یک لامپ دوگانه - با افزایش کارایی هالوژن ها در صرفه جویی در تنگستن در رشته؛
- زنون-هالوژن (حتی روشن تر) - علاوه بر هالوژن های ید یا برم، آنها با زنون نیز پر می شوند، زیرا نوع گاز در فلاسک به طور مستقیم تعیین می کند که چند درجه لامپ گرم می شود و بنابراین، روشنایی آن نیز بستگی دارد. .
بهره وری
همانطور که قبلا ذکر شد، با توجه به این واقعیت که ساختار یک لامپ رشته ای شامل گرم کردن سیم پیچ است، 95٪ از انرژی تامین شده به دستگاه روشنایی به گرمای تولید شده در حین کار می رود و فقط 5٪ مستقیماً به روشنایی می رود. این گرما تابش مادون قرمز است که چشم انسان نمی تواند آن را درک کند. بنابراین، راندمان چنین وسایل روشنایی زمانی که دمای لامپ رشته ای به 3400 کلوین افزایش یابد، 15 درصد خواهد بود. هنگامی که به 2700 کلوین کاهش یابد (که مربوط به دمای کارکرد لامپ 60 وات است)، بازده لامپ ها 5 درصد خواهد بود. معلوم می شود که با افزایش شرایط دماییراندمان نیز افزایش می یابد، اما در عین حال عمر مفید به طور قابل توجهی کاهش می یابد. یعنی اگر جریان کم شود راندمان هم کم می شود اما دوام دستگاه هزاران برابر می شود. این روش افزایش طول عمر لامپ ها اغلب در ورودی ها استفاده می شود ساختمان های آپارتمانی، که در آن برق به منابع به صورت سری به دو تامین می شود وسایل روشنایی، یا یک دیود به صورت سری به لامپ متصل شده است که به شما امکان می دهد جریان شبکه را کاهش دهید.
چه چیزی را انتخاب کنید: LED یا لامپ تنگستن؟
این سوالی است که هر کس با ارزیابی لامپ های رشته ای، مزایا و معایب آنها، پاسخ آن را برای خود پیدا می کند. هیچ توصیه ای در اینجا نمی تواند وجود داشته باشد. از یک طرف ال ای دی ها چندین برابر برق کمتری مصرف می کنند و در کار بادوام تر هستند که در مورد لامپ های ایلیچ نمی توان گفت و از طرف دیگر لامپ های رشته ای تأثیر ملایم تری بر دید انسان دارند.
و با این حال آماری وجود دارد و به گفته آنها فروش ال ای دی و لامپ های کم مصرفاخیراً بیش از 90٪ افزایش یافته است، زیرا طبیعت انسان است که با پیشرفت همگام شود، به این معنی که زمان زیادی نیست که لامپ های رشته ای به گذشته تبدیل شوند.
پس از بسته شدن مدار (مثلاً هنگامی که یک کلید فشار داده می شود)، جریان الکتریکی از فیلامنت شروع به عبور می کند که با رسیدن به دمای معین، تابش قابل مشاهده برای چشم انسان منتشر می شود. هنگامی که درجه حرارت به 570 درجه سانتیگراد می رسد، فرد می تواند درخشش قرمزی را که از بدن ساطع می شود در تاریکی ببیند و استاندارد دمای کاررشته در یک لامپ رشته ای در محدوده 2000-2800 درجه سانتیگراد است. هرچه دمای بدنه رشته‌ای کمتر باشد، تشعشع "قرمز" تر به نظر می رسد (جزئیات بیشتر در مورد نمایش رنگ در مقاله نوشته شده است). برای درک بهتر اصل کار لامپ معمولی، درک طرح و عناصر اجباریکه شامل لامپ، بدنه فیلامنت و سیم های جریان می باشد.
یک لامپ استاندارد گلابی شکل است و از قسمت های زیر تشکیل شده است:
- فلاسک. ساخته شده از سدیم کلسیم شیشه سیلیکات، می تواند شفاف، مات، شیری، عقیق، آینه ای (بازتابنده) باشد. اگر از لامپ بدون سایه استفاده شود اتاق کوچک، سپس به لامپ های دارای لامپ مات یا شیری مانند آنها توجه کنید شارهای نورانیبه ترتیب 3 و 20 درصد کمتر از شار نوری لامپ های شفاف. فلاسک ها را می توان از بیرون با رنگ های تزئینی، لاک ها و سرامیک ها نیز پوشاند.
- گاز بافر(حفره لامپ). برای جلوگیری از اکسید شدن سیم پیچ (بدنه رشته)، هوا از فلاسک به بیرون پمپ می شود و در داخل آن خلاء ایجاد می شود. با این حال، امروزه خلاء فقط در لامپ های کم وات و بیشتر استفاده می شود مدل های مدرنپر از گاز بی اثر است که قدرت درخشندگی را افزایش می دهد. با توجه به ترکیب محیط گازی، لامپ های رشته ای را می توان به: خلاء، پر از گاز (زنون، کریپتون، مخلوط نیتروژن با آرگون و غیره)، هالوژن تقسیم کرد.
- بدنه رشته ای. بیشتر اوقات از سیم گرد ساخته شده است ، کمتر - از نوار فلزی. اولین مدل های لامپ از رشته کربن استفاده می کردند، در حالی که مدل های مدرن از مارپیچ ساخته شده از تنگستن یا آلیاژ اسمیم- تنگستن استفاده می کردند.
- ورودی های جاری(سیم سربی).
- نگهدارنده های رشته(دارای مولیبدن).
- پا(میله و پایه لامپ).
- پیوند خارجی لید فعلی.
- لینک فیوز(فیوز)
- مسکن پایه.
- عایق پایه شیشه ای.
- تماس پایه.
انواع/انواع لامپ های رشته ای کدامند؟
طبقه بندی لامپ های رشته ای بسیار گسترده است، زیرا بسیاری از ویژگی ها را در نظر می گیرد.
بر اساس نوع پایهرایج ترین آنها رزوه ای و پین هستند. در زندگی روزمره، اغلب می توانید یک پایه ادیسون رشته ای را پیدا کنید که با حرف E مشخص شده است، که در کنار آن قطر آن به میلی متر نوشته شده است، به عنوان مثال، E10، E14، E27 و E40.
با توجه به شکل فلاسکلامپ های رشته ای انواع مختلفی دارند، از گلابی شکل استاندارد گرفته تا فرفری، پیچ خورده و غیره. در برخی موارد، اندازه و شکل لامپ (و همچنین وجود مناطق بازتابنده) مربوط به محل لامپ رشته ای است. استفاده می شود، در موارد دیگر مربوط به عملکرد تزئینی است.
لامپ های رشته ای: ویژگی ها و علائم
برای اینکه بدانید چگونه یک لامپ رشته ای را انتخاب کنید، باید یاد بگیرید که علائم آن را که ترکیبی از حروف و اعداد هستند، بخوانید. قسمت حروف مارک نشان دهنده خصوصیات و طراحی محصول است، به عنوان مثال:
ب- دو مارپیچ
BO– دو مارپیچی با فلاسک عقیق پر از آرگون
قبل از میلاد مسیح- فلاسک دو مارپیچی پر از کریپتون
DB– با مات کردن داخل فلاسک پخش شود
که در– خلاء
جی- پر از گاز
در باره– با فلاسک عقیق
م– با فلاسک شیر
ش- کروی
ز- اسپکولار (ZK - منحنی نور متمرکز، ZSh - منحنی گسترده)
MO- برای روشنایی محلی استفاده می شود
اعداد محدوده ولتاژ و توان را نشان می دهند. بنابراین، علامت گذاری B 220..230 60 را می توان به شرح زیر رمزگشایی کرد: یک لامپ رشته ای 60 وات، که برای محدوده ولتاژ 220 تا 230 ولت طراحی شده است.
معایب/مزایای لامپ رشته ای چیست؟
از مزایای لامپ های رشته ای می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کم هزینه؛
- محدوده قدرت گسترده؛
- عملکرد بدون وقفه در ولتاژ پایین (با کاهش شدت روشنایی)؛
- مقاومت در برابر افت ولتاژ جزئی (با کاهش احتمالی عمر مفید)؛
- دمای رنگ راحت (گرم)؛
- امکان استفاده در مناطق مرطوب؛
- سهولت عملیات
معایب عبارتند از:
- گرمایش قوی (ایجاد خطر آتش سوزی)؛
- عمر کوتاه؛
- خروجی نور کم (بازده<4%)
- وابستگی نور خروجی به ولتاژ؛
- خطر پارگی فلاسک؛
- تردی.
چگونه عمر لامپ رشته ای را افزایش دهیم؟
همانطور که قبلا ذکر شد، عمر مفید لامپ های رشته ای مورد انتظار سازنده به طور متوسط به 750-1000 ساعت می رسد، اما در عمل آنها بسیار بیشتر می سوزند. این امر به دلیل بروز ترک و از بین رفتن رشته تنگستن (به دلیل گرم شدن بیش از حد و تبخیر) رخ می دهد. برای افزایش طول عمر لامپ، ابتدا باید علل احتمالی فرسودگی را از بین ببرید.
- محدوده ولتاژ. برای لامپ های رشته ای مختلف، سازندگان نه یک مقدار ولتاژ، بلکه محدوده ای را نشان می دهند: 125..135، 220..230، 230..240V و غیره. اگر ولتاژ مدار آپارتمان شما از مقادیر مشخص شده بیشتر شود، لامپ سریعتر می سوزد، بنابراین با ولتاژ 230 ولت نمی توانید لامپ با پارامترهای 215..220 ولت انتخاب کنید. بنابراین، اگر ولتاژ تنها 6٪ بیشتر باشد، عمر سرویس به نصف کاهش می یابد.
- ارتعاشات در شرایط ارتعاش، رشته منبع خود را سریعتر هدر می دهد، بنابراین هنگام استفاده از دستگاه های قابل حمل بهتر است با لامپ خاموش حرکت کنید.
- کارتریج. اگر متوجه شدید که لامپ ها اغلب در همان سوکت می سوزند، باید آن را تعویض کنید یا مخاطبین را بررسی کنید. همچنین باید لامپ هایی با قدرت برابر در یک لوستر با چندین سوکت قرار دهید.
- کاهش ولتاژ. اگر ولتاژ شبکه را فقط 8 درصد کاهش دهید، لامپ 3.5 برابر بیشتر دوام می آورد. برای کاهش آن، می توانید یک دیود نیمه هادی را به صورت سری به لامپ متصل کنید.
طولانی ترین لامپ رشته ای که می سوزد "لامپ صد ساله" نام دارد و در یک ایستگاه آتش نشانی در لیورمور کالیفرنیا قرار دارد. به لطف عملکرد آن در توان بسیار کم (4 وات)، یک رشته کربن ضخیم (8 برابر ضخیم تر از لامپ های معمولی زمان ما) و استفاده بی وقفه بدون خاموش و روشن شدن، از سال 1901 در آنجا کار می کند.
نحوه اتصال لامپ رشته ای از طریق دیود
برای افزایش طول عمر لامپ (و در عین حال صرفه جویی در مصرف برق)، می توانید آن را از طریق دیود وصل کنید. هنگام انتخاب دیود، باید به پارامترهایی مانند حداکثر جریان رو به جلو (+ در پالس) و حداکثر ولتاژ معکوس توجه کنید. برای اینکه کار آسان تر شود و نیازی به محاسبه تمام پارامترها نباشد، جدولی در اینجا آمده است:
برای مونتاژ ساختار شما نیاز دارید:
- 1 لامپ E27 کار می کند
- 1 لامپ E27 غیر کار (یا سوکت از آن)؛
- دیود؛
- آهن لحیم کاری
فرآیند ساخت. دیود را به نقطه روی پایه لامپ کار لحیم کنید. پایه را با دقت از لامپ سوخته جدا کنید، سوراخی در آن ایجاد کنید و "پای" دوم دیود را از طریق آن عبور دهید. انتهای سرب را به نقطه سرب لحیم می کنیم، سپس هر دو پایه را به هم لحیم می کنیم.
یک راه ساده تر: یک سر دیود را به ترمینال سوئیچ وصل کنید و سر دیگر را به سیمی که به لامپ منتهی می شود.
چگونه یک دیود عمر لامپ رشته ای را افزایش می دهد؟
در اغلب موارد، به دلیل گرم شدن بیش از حد سیم پیچ سرد، در هنگام اعمال برق (کلید روشن) می سوزد. دیود نیمه هادی جریان را کاهش می دهد و به تنگستن اجازه می دهد تا به تدریج و با سرعت کمتری گرم شود. لامپ به طور قابل توجهی شروع به سوسو زدن می کند، زیرا جریان در نیم موج عبور می کند.
با وجود پیشرفت فعال لامپ های کم مصرف، لامپ های رشته ای امروزه رایج ترین منبع نور هستند. طراحی اساسی یک لامپ رشته ای الکتریکی بیش از 100 سال است که تغییر نکرده است و از یک پایه، هادی های تماسی و یک لامپ شیشه ای تشکیل شده است که از مارپیچ نازک رشته در برابر تأثیرات محیطی محافظت می کند. اصل عملکرد لامپ های رشته ای مبتنی بر تشعشع نوری است که از یک هادی که تا دمای بالا گرم شده و در یک محیط بی اثر قرار دارد دریافت می شود.
داستان
اولین منبع نور الکتریکی - یک قوس الکتریکی - در سال 1802 توسط دانشمند روسی V.V. پتروف به عنوان منبع فعلی، او از باتری عظیمی از 2100 سلول مس-روی استفاده کرد که به نام یکی از خالقان برق، ولتا، "ولتائیک" نامگذاری شده است. پتروف از یک جفت میله کربنی متصل به قطب های مختلف یک باتری گالوانیکی استفاده کرد. هنگامی که انتهای میله ها به هم نزدیک شدند، شکاف هوا با تخلیه الکتریکی شکسته شد، انتهای میله ها سفید و داغ شد و یک قوس آتشین بین آنها ظاهر شد. استفاده از چنین لامپی دشوار بود - میله های کربن به سرعت و به طور ناهموار می سوختند و قوس نور بسیار داغ و روشن تولید می کرد.
الکساندر نیکولایویچ لودیگین در سال 1872 درخواستی را ارائه کرد و سپس یک اختراع (شماره 1619، مورخ 11 ژوئیه 1874) برای یک دستگاه - یک لامپ رشته ای و روشی برای روشنایی الکتریکی ارزان دریافت کرد. او این اختراع را ابتدا در روسیه و سپس در اتریش، بریتانیا، فرانسه و بلژیک به ثبت رساند. در لامپ Lodygin، بدنه رشته ای میله ای نازک از زغال سنگ بود که زیر یک کلاه شیشه ای قرار می گرفت. در سال 1875، لامپ های Lodygin، فروشگاه Florent را در خیابان Bolshaya Morskaya در سن پترزبورگ روشن کردند، که این افتخار را داشت که اولین فروشگاه جهان با روشنایی الکتریکی باشد. اولین نصب روشنایی الکتریکی خارجی در روسیه با استفاده از لامپ های قوس الکتریکی در 10 می 1880 در پل Liteiny در سن پترزبورگ به بهره برداری رسید. لامپ های Lodygin حدود دو ماه دوام آورد تا اینکه اخگرها سوختند (در لامپ جدید Lodygin چهار اخگر وجود داشت - وقتی یک اخگر می سوخت، دیگری جای آن را می گرفت).
دانشمند روسی پاول نیکولاویچ یابلوچکوف میله های زغال سنگ را به صورت موازی قرار داد و آنها را با لایه ای از خاک رس جدا کرد که به تدریج تبخیر شد. "شمع های" یابلوچکوف در رنگ های زیبای صورتی و بنفش سوختند. در سال 1877 یکی از خیابان های اصلی پاریس را روشن کردند. و روشنایی الکتریکی شروع به نامیدن "la lumiere russe" - "نور روسی" کرد.
با این وجود، توماس ادیسون را مخترع لامپ مدرن می نامند. در 1 ژانویه 1880، تظاهرات روشنایی الکتریکی برای خانه ها و خیابان ها، به پیشنهاد توماس ادیسون، در پارک منلو (ایالات متحده آمریکا) برگزار شد که سه هزار نفر در آن شرکت کردند. ادیسون مهمترین پیشرفت ها را در طراحی لامپ رشته ای Lodygin معرفی کرد: او به حذف قابل توجه هوا از لامپ دست یافت که به لطف آن رشته گرم شده بدون سوختن می درخشید.
ادیسون پایه نخی معروف لامپ های مدرن را طراحی کرد که به افتخار او نامگذاری شده است. امروزه تنها حرف اول "E" در نام خود از نام کامل آن حفظ شده است. علاوه بر این، ادیسون همچنین سیستمی برای تولید و توزیع برق برای روشنایی پیشنهاد کرد.
بهبود لامپ رشته ای تا به امروز ادامه دارد. به جای زغال سنگ، رشته ها از فلزات مقاوم در برابر حرارت - ابتدا از اسمیم و تانتالیوم و سپس از تنگستن شروع به ساخته شدن کردند. برای کاهش تبخیر و افزایش استحکام، از دهه 1910، رزوه های فلزی به صورت مارپیچ های منفرد و تکراری پیچ خورده اند. برای جلوگیری از نشستن بخارات فلزی روی شیشه فلاسک، شروع به پر کردن آن با نیتروژن یا گازهای بی اثر کردند.
همه اینها باعث شد تا راندمان نوری لامپ های رشته ای از 4-6 اصلی به 10-15 lm/W و عمر مفید از 50-100 به مقدار معمول فعلی 1000 ساعت افزایش یابد. توسعه اصل حرارتی تولید نور در لامپ های رشته ای هالوژن کاربرد پیدا کرده است.
- توجه داشته باشید. چرا فلز داغ می درخشد؟ بر اساس تئوری کوانتومی، اگر انرژی کافی به یک الکترون به هر طریقی داده شود، به سطح انرژی بالاتری می‌رود و پس از 10 تا 13 ثانیه به حالت اولیه خود باز می‌گردد و یک فوتون ساطع می‌کند. این واقعیت نه تنها درخشش فلز داغ را تعیین می کند، بلکه فلورسانس "سرد" کرم شب تاب را نیز تعیین می کند، که در آن الکترون ها به دلیل انرژی تقسیم ATP و همچنین درخشش فسفرهایی که در خورشید قرار دارند و سبز منتشر می کنند، برانگیخته می شوند. نور در تاریکی
اطلاعات فنی
بازده نوری لامپ های رشته ای نسبتا کم است. این کمترین میزان در بین لامپ های الکتریکی مدرن است و در محدوده 4 تا 15 lm/W قرار دارد. روشنایی بالای فیلامنت، همراه با اندازه مینیاتوری آن، امکان استفاده از لامپ های رشته ای را در سیستم های نوری و نورافکن ها فراهم می کند. لامپ های رشته ای طیف گسترده ای از ولتاژها و وات نامی دارند. این نوع لامپ می تواند در طیف وسیعی از دمای محیط کار کند که تنها با مقاومت حرارتی مواد مورد استفاده در ساخت آن (-100...+300 درجه سانتی گراد) محدود می شود. شار نوری لامپ‌های رشته‌ای با تغییر ولتاژ کار تنظیم می‌شود، که می‌توان با دیمر هر طرحی به دست آورد.
نقطه ضعف آن دمای بالای عملیات و مقدار گرمای تولید شده در حین کار است. لامپ‌های رشته‌ای نسبت به ورود آب حساس هستند، زیرا سرد شدن ناگهانی بخشی از لامپ شیشه‌ای باعث تخریب آن می‌شود و به دلیل دمای بالای عملیاتی به طور بالقوه خطرناک هستند.
امروزه روند ثابتی در جهان به سمت کاهش سهم لامپ های رشته ای در حجم کل وسایل روشنایی وجود دارد. در بخش حرفه ای بازار روشنایی در کشورهای توسعه یافته، این سهم امروزه از 10% تجاوز نمی کند که با دستگاه های هالوژن و روشنایی LED اقتصادی تر جایگزین شده است.