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Types de lampes à incandescence. Principe de fonctionnement et conception d'une lampe électrique à incandescence

Après la fermeture d'un circuit (par exemple, lorsqu'un interrupteur est enfoncé) électricité commence à traverser un corps filamenteux qui, lorsqu'il atteint une certaine température, émet un rayonnement visible à l'œil humain. Lorsque la température atteint 570 °C, une personne est capable de voir une lueur rouge émise par son corps dans l'obscurité, et la lumière standard température de fonctionnement Le filament d'une lampe à incandescence se situe entre 2 000 et 2 800 °C. Plus la température du corps incandescent est basse, plus le rayonnement sera « rouge » (plus de détails sur le rendu des couleurs sont écrits dans l'article). Pour mieux comprendre le principe de fonctionnement ampoule ordinaire, il est nécessaire de comprendre la conception et éléments obligatoires, qui comprennent l'ampoule, le corps du filament et les câbles de courant.

Une ampoule standard a la forme d’une poire et se compose des éléments suivants :

Ballon. Fabriqué à partir de calcium et de sodium verre silicaté, peut être transparent, mat, laiteux, opale, miroir (réfléchissant). Si l'ampoule est utilisée sans abat-jour petite chambre, alors faites attention aux ampoules avec une ampoule dépolie ou laiteuse, car elles flux lumineux 3% et 20% respectivement inférieurs au flux lumineux des lampes transparentes. Les flacons peuvent également être recouverts à l’extérieur de colorants décoratifs, de vernis et de céramiques.
Gaz tampon(cavité de l'ampoule). Pour éviter l'oxydation de la bobine (le corps du filament), l'air est pompé hors du flacon, créant un vide à l'intérieur. Cependant, aujourd’hui, le vide n’est utilisé que dans les ampoules de faible puissance, et la plupart modèles modernes rempli de gaz inerte, ce qui augmente la force lumineuse. Selon la composition du milieu gazeux, les lampes à incandescence peuvent être divisées en : à vide, à gaz (xénon, krypton, mélange d'azote et d'argon, etc.), halogène.
corps de filament. Le plus souvent, il est constitué de fil rond, moins souvent de bandes métalliques. Les premiers modèles d'ampoules utilisaient un filament de carbone, tandis que les modèles modernes utilisaient une spirale en tungstène ou en alliage osmium-tungstène.
Entrées de courant(fil de plomb).
Porte-filaments(supports en molybdène).
Jambe(rallonge et pied de lampe).
Lien externe du prospect actuel.
Fuse lien(fusible)
Boîtier de base.
Isolateur à base de verre.
Personne-ressource.

Quels sont les types/types de lampes à incandescence ?

La classification des lampes à incandescence est assez étendue car elle prend en compte de nombreuses caractéristiques.

Par type de socle Les plus courants sont le filetage et la broche. Dans la vie de tous les jours, on trouve le plus souvent un culot Edison fileté, désigné par la lettre E, à côté de laquelle son diamètre est inscrit en millimètres, par exemple E10, E14, E27 et E40.

Selon la forme du flacon les ampoules à incandescence existent dans une variété de variétés, de la forme de poire standard à bouclée, torsadée, etc. Dans certains cas, la taille et la forme de l'ampoule (ainsi que la présence de zones réfléchissantes) sont liées à l'endroit où se trouve la lampe à incandescence. est utilisé, dans d’autres cas il est lié à la fonction décorative.

Lampes à incandescence : caractéristiques et marquages

Pour savoir comment choisir une lampe à incandescence, il faut apprendre à lire ses marquages, qui sont une combinaison de lettres et de chiffres. La partie lettre du marquage indique les propriétés et la conception du produit, par exemple :

B– double spirale

BO– double spirale avec un flacon opale rempli d'argon

avant JC– flacon à double spirale rempli de krypton

Base de données– diffuser avec passe-partout à l’intérieur du flacon

DANS- vide

g- rempli de gaz

À PROPOS– avec flacon opale

M– avec un flacon de lait

Ch– sphérique

Z– spéculaire (ZK – courbe de lumière concentrée, ZSh – courbe étendue)

MO– utilisé pour l’éclairage local

Les chiffres indiquent la plage de tension et la puissance. Ainsi, le marquage B 220..230 60 peut être déchiffré comme suit : une lampe à incandescence de 60 W, conçue pour une plage de tension de 220 à 230 V.

Quels sont les inconvénients/avantages d’une lampe à incandescence ?

Les avantages des ampoules à incandescence comprennent :

faible coût;
large plage de puissance ;
fonctionnement ininterrompu à basse tension (avec intensité lumineuse réduite) ;
résistance aux chutes de tension mineures (avec une réduction possible de la durée de vie) ;
température de couleur confortable (chaude);
Possibilité d'utilisation dans des zones humides ;
facilité d'utilisation.

Les inconvénients comprennent :

fort échauffement (créant un risque d'incendie);
courte durée de vie;
faible rendement lumineux (efficacité<4%)
dépendance du rendement lumineux à la tension ;
risque de rupture du flacon ;
fragilité.

Comment augmenter la durée de vie d'une lampe à incandescence ?

Comme mentionné précédemment, la durée de vie des ampoules à incandescence attendue par le fabricant atteint en moyenne 750 à 1 000 heures, mais dans la pratique, elles grillent beaucoup plus souvent. Cela se produit en raison de l'apparition de fissures et de la destruction du filament de tungstène (due à la surchauffe et à l'évaporation). Pour prolonger la durée de vie de la lampe, vous devez d'abord éliminer les causes possibles de grillage.

Plage de tension. Pour différentes lampes à incandescence, les fabricants indiquent non pas une valeur de tension, mais une plage : 125..135, 220..230, 230..240V, etc. Si la tension dans le circuit de votre appartement dépasse les valeurs spécifiées, la lampe grillera plus rapidement. Par conséquent, avec une tension de 230 V, vous ne pouvez pas choisir une lampe avec des paramètres de 215 à 220 V. Ainsi, si la tension n’est que de 6 % plus élevée, la durée de vie sera réduite de moitié.
Vibrations. Dans des conditions de vibration, le filament gaspille plus rapidement ses ressources. Par conséquent, lors de l'utilisation d'appareils portables, il est préférable de se déplacer avec l'ampoule éteinte.
Cartouche. Si vous remarquez que les ampoules grillent le plus souvent dans la même douille, vous devez alors la remplacer ou vérifier les contacts. Vous devez également placer des lampes de puissance égale dans un lustre à plusieurs prises.
Réduction de tension. Si vous réduisez la tension du réseau de seulement 8 %, l’ampoule durera 3,5 fois plus longtemps. Pour le réduire, vous pouvez connecter une diode semi-conductrice en série avec la lampe.

L'ampoule à incandescence qui brûle le plus longtemps s'appelle la « lampe de cent ans » et se trouve dans une caserne de pompiers à Livermore, en Californie. Grâce à son fonctionnement à très faible puissance (4 watts), à un filament de carbone épais (8 fois plus épais que les ampoules classiques de notre époque), et à une utilisation ininterrompue sans éteindre ni allumer, elle y fonctionne depuis 1901.

Comment connecter une lampe à incandescence via une diode

Pour prolonger la durée de vie de l'ampoule (et en même temps économiser de l'électricité), vous pouvez la connecter via une diode. Lors du choix d'une diode, vous devez faire attention à des paramètres tels que le courant direct maximum (+ dans l'impulsion) et la tension inverse maximale. Pour vous faciliter la tâche et ne pas avoir à calculer tous les paramètres, voici un tableau :

Pour assembler la structure, vous aurez besoin de :

1 ampoule E27 fonctionnelle
1 ampoule E27 qui ne fonctionne pas (ou une douille de celle-ci) ;
diode;
fer à souder

Processus de construction. Soudez la diode à l'endroit situé sur la base de l'ampoule de travail. Séparez soigneusement la base de l'ampoule grillée, faites un trou dedans et enfilez la deuxième « jambe » de la diode à travers elle. Nous soudons l'extrémité de sortie au point de sortie, puis soudons les deux bases ensemble.

Un moyen plus simple : connectez une extrémité de la diode à la borne de l'interrupteur et l'autre au fil qui mène à l'ampoule.

Comment une diode prolonge-t-elle la durée de vie d'une ampoule à incandescence ?

Dans la plupart des cas, le filament brûle lors de la mise sous tension (l'interrupteur est allumé) en raison d'un chauffage trop rapide de la bobine froide. La diode semi-conductrice réduit le courant et permet au tungstène de chauffer progressivement, à un rythme plus lent. L'ampoule commence à scintiller sensiblement, car le courant passe par demi-ondes.

Parmi les sources d'éclairage artificiel, les plus répandues sont les lampes à incandescence. Partout où il y a un courant électrique, on peut constater la transformation de son énergie en lumière, et des lampes à incandescence sont presque toujours utilisées à cet effet. Voyons comment et ce qui s'échauffe en eux, et à quoi ils ressemblent.

Les caractéristiques d'une lampe particulière peuvent être découvertes en étudiant l'index estampé sur sa base métallique.

L'index utilise les notations alphanumériques suivantes :

B - Spirale, remplissage argon
BC - Spirale, remplissage au krypton
B - Vide
G - Rempli de gaz, remplissage d'argon
DS, DS – Lampes décoratives
RN - objectifs divers
A - Abat-jour
B - Forme torsadée
D - Forme décorative
E - Avec socle à vis
E27 - Version socle
Z - Miroir
ZK - Répartition lumineuse concentrée d'une lampe à miroir
ZSh - Large répartition de la lumière
215-230 V - Échelle de tension recommandée
75 W - Consommation électrique

Types de lampes à incandescence et leur objectif fonctionnel

Lampes à incandescence à usage général

En termes de fonction, les plus courantes sont les lampes à incandescence à usage général (BPL). Tous les LON produits en Russie doivent être conformes aux exigences de GOST 2239-79. Ils sont utilisés pour l'éclairage externe et interne, ainsi que pour l'éclairage décoratif, dans les réseaux domestiques et industriels avec une tension de 127 et 220 V et une fréquence de 50 Hz.

Les LON ont une durée de vie relativement courte, en moyenne environ 1 000 heures, et un faible rendement : ils ne convertissent que 5 % de l'électricité en lumière, le reste étant libéré sous forme de chaleur.

Une caractéristique des LON de faible puissance (jusqu'à 25 W) est le filament de carbone utilisé comme filament. Cette technologie obsolète a été utilisée dans le premier "" et n'a été conservée qu'ici.

Les lampes sismiques, qui font également partie du groupe LON, sont structurellement capables de résister à un choc sismique d'une durée allant jusqu'à 50 ms.

Lampes à incandescence

Les projecteurs à incandescence ont une puissance nettement supérieure à celle des autres types et sont conçus pour un éclairage directionnel ou pour fournir des signaux lumineux sur de longues distances. Selon GOST, elles sont divisées en trois groupes : les lampes de projection de films (GOST 4019-74), les projecteurs à usage général (GOST 7874-76) et les lampes de phare (GOST 16301-80).

L'utilisation d'un câblage à trois fils dans un réseau domestique offre un niveau élevé de sécurité incendie et réduit les risques pour la vie humaine. Pour résoudre le problème, il suffit de suivre les règles de base et le schéma d'installation.

Pour équiper les réseaux électriques des locaux d'habitation en équipements de sécurité, il faut faire un choix entre l'installation d'un RCD ou d'un disjoncteur. Peut aider avec ça. Vous pouvez installer un difavtomat en utilisant plusieurs méthodes, que vous pouvez lire.

Le corps du filament des lampes projecteurs est plus long et en même temps plus compact, pour améliorer la luminosité globale et la focalisation ultérieure du flux lumineux. La tâche de mise au point est résolue par des bases de mise au point spéciales fournies dans certains modèles, ou par des lentilles optiques dans les conceptions de projecteurs et de balises.

La puissance maximale des lampes de projecteur produites en Russie aujourd'hui est de 10 kW.

Lampes à miroir à incandescence

Les lampes à incandescence miroir se distinguent par une conception d'ampoule spéciale et une couche d'aluminium réfléchissante. La partie conductrice de lumière de l'ampoule est en verre dépoli, ce qui donne de la douceur à la lumière et atténue les ombres contrastées des objets. Ces lampes sont marquées d'indices indiquant le type de flux lumineux : ZK (distribution lumineuse concentrée), ZS (distribution lumineuse moyenne) ou ZSh (distribution lumineuse large).

Ce groupe comprend également les lampes au néodyme, dont la différence réside dans l'ajout d'oxyde de néodyme à la formule de la composition à partir de laquelle l'ampoule en verre est soufflée. De ce fait, une partie du spectre jaune est absorbée et la température de couleur se déplace vers la région du rayonnement blanc le plus brillant. Cela permet l'utilisation de lampes au néodyme dans l'éclairage intérieur pour une plus grande luminosité et une préservation des nuances à l'intérieur. La lettre « N » a été ajoutée à l'index des lampes au néodyme.

Le champ d'application des lampes à miroir est immense : vitrines, éclairage de scène, serres, serres, élevages, éclairage de cabinets médicaux et bien plus encore.

Lampes halogènes à incandescence

Avant de déterminer quelle lampe à incandescence vous avez besoin, il convient d'étudier les caractéristiques et les marquages des types existants. Avec toute leur diversité, vous devez comprendre avec précision le but de la lampe que vous choisissez ainsi que comment et où elle sera utilisée. Le non-respect des caractéristiques d'une lampe aux fins pour lesquelles elle est achetée peut non seulement entraîner des dépenses inutiles, mais également conduire à des situations d'urgence, notamment des dommages au réseau électrique et un incendie.

Une vidéo ludique décrivant le fonctionnement de trois types d'ampoules

L'une des toutes premières sources de lumière électrique fut la légendaire lampe à incandescence. Son brevet fut accepté en 1879. Depuis lors, cet appareil est utilisé depuis longtemps par l’humanité dans de nombreux domaines d’activité. Cependant, aujourd’hui, la lampe à incandescence appartient progressivement au passé. Elle a été remplacée par des sources d'éclairage plus économiques.

Certains avantages et inconvénients caractérisent ces dispositifs, ainsi que leurs méthodes d'application et leurs variétés, qui méritent un examen détaillé. Aussi, leurs caractéristiques comparatives avec d'autres appareils d'éclairage utilisés aujourd'hui permettront de tirer des conclusions sur l'opportunité d'utiliser des lampes à incandescence.

Dispositif de lampe

Lampes avec caractéristiques qui sera discuté en détail ci-dessous, se trouvait autrefois dans presque tous les foyers. L’utilisation de ces appareils était très simple et pratique. La conception d’une lampe à incandescence est facile à comprendre. Il se compose d’une ampoule en verre à l’intérieur de laquelle se trouve un filament de tungstène. Ce récipient peut être rempli de gaz ou sous vide.

Le filament de tungstène est situé sur des électrodes spéciales à travers lesquelles l'électricité lui est fournie. Ces conducteurs sont cachés par la base. Il est doté d'un filetage permettant de visser facilement la lampe dans la douille. Lorsque l'électricité est fournie via le réseau via la base, le courant est fourni au filament de tungstène. Ça chauffe. Dans ce cas, la lumière est envoyée dans l’environnement. Toutes les lampes à incandescence fonctionnent selon ce principe. Il existe un grand nombre de leurs variétés.

Caractéristiques principales

Certaines propriétés ont Lampes incandescentes. Caractéristiques Ces appareils sont mesurés à l’aide de différents indicateurs. La plage de puissance de ces appareils destinés à un usage domestique va de Les lampes jusqu'à 1000 W peuvent être utilisées pour l'éclairage public et à des fins industrielles.

Pendant le fonctionnement, le filament de tungstène chauffe jusqu'à 3 000 °C. Le flux lumineux peut varier de 9 à 19 Lm/W. Dans ce cas, l'appareil peut fonctionner à une tension nominale de 220-230 V. Certains appareils sont conçus pour un réseau 127 V. La fréquence est de 50 Hz.

La taille de la base de tels appareils peut être de 3 types. Ceci est indiqué sur l'étiquetage. Si c'est 14 mm, c'est le cas. Par conséquent, 27 mm est E27 et 40 mm est E40. Plus la base est grande, plus la caractéristique de puissance du dispositif d'éclairage est grande. Il peut être fileté, à broche, simple ou double.

Dans des conditions normales, les lampes à incandescence fonctionnent pendant environ mille heures.

Variétés

Lampes à incandescence, caractéristiques techniques qui ont été évoqués ci-dessus, se déclinent en plusieurs types. Il existe plusieurs principes selon lesquels les appareils présentés sont classés.

Tout d'abord, les lampes à incandescence se distinguent par Elles peuvent être sphériques (la plus courante), tubulaires, cylindriques, sphériques. Il existe d'autres variétés plus rares. Ils sont utilisés pour créer un certain effet décoratif (par exemple dans les guirlandes de sapins de Noël).

Le revêtement du flacon peut être transparent ou mat. Il existe également des variétés miroir. Le but de la lampe est également très varié. Il peut être utilisé pour l'éclairage général ou local, ainsi que pour des besoins particuliers (par exemple, les types quartz-halogène).

Caractéristiques voltampères

Est non linéaire. En effet, la résistance du filament dépend de la température et du courant. Dans ce cas, la non-linéarité est de nature ascendante. Plus le courant est élevé, plus la résistance du conducteur en tungstène est grande.

La courbe est ascendante car la valeur dynamique de la résistance est positive. À tout moment, plus le courant augmente, plus la tension chute. Cela contribue à la formation automatique d’un régime stable. À tension constante, le courant ne peut pas être modifié pour des raisons internes.

Les caractéristiques voltampères montrent que grâce à toutes les lois énumérées, une lampe à incandescence peut être allumée directement sur la tension secteur.

Alimentation constante

Ce qui leur permet d’être utilisés à des fins domestiques, le plus souvent alimentés par une source constante d’électricité. Il est également considéré comme une ressource au pouvoir illimité. Par conséquent, la tension du secteur est souvent considérée comme la tension nominale d'une lampe à incandescence.

Mais il convient de noter que bien souvent, la tension du réseau et sa valeur nominale sont légèrement différentes. Par conséquent, afin d'améliorer les caractéristiques de performance des éclairages, GOST 2239-79 a été développé. Il entre 5 intervalles de tension d'alimentation. Elle doit correspondre aux lampes à incandescence utilisées à des fins domestiques.

Alimentations limitées

Lampes à incandescence, caractéristiques conçus pour être utilisés dans des appareils spéciaux, peuvent être alimentés à partir de sources limitées (batterie, accumulateur, générateur, etc.).

Leur tension réelle moyenne ne correspond pas à la valeur nominale. Par conséquent, pour les lampes à incandescence alimentées par des sources de courant limitées, un indicateur tel que la tension de conception est utilisé. Elle est égale à la valeur moyenne à laquelle une lampe à incandescence peut être utilisée.

Marquage

Pour comprendre quel type de lampe est en vente, des marquages spéciaux pour ces produits ont été développés. Pour sélectionner correctement le type d'appareil approprié, vous devez vous familiariser avec les symboles généralement acceptés.

Par exemple, spirale d'argon lampe à incandescence 60 W, caractéristiques qui permet son utilisation à des fins domestiques sera étiqueté B235-245-60. La première lettre indique les qualités physiques ou les caractéristiques de conception du produit. S'il y a une deuxième lettre dans le marquage, c'est le but de la lampe. Il peut s'agir d'un chemin de fer (R), d'un avion (SM), d'un aiguillage (KM), d'une automobile (A), d'un projecteur (PZ).

Le premier chiffre du marquage indique la tension et la puissance. La deuxième valeur numérique est la révision. Cela vous permet de choisir la bonne lampe pour un luminaire particulier.

Avantages

Lampes à incandescence et LED, caractéristiques comparatives qui sont comparés lors de l'achat d'un appareil particulier sont très différents. L'avantage des appareils à filament de tungstène est leur faible coût. Il existe un certain nombre d'autres caractéristiques dans lesquelles les lampes à incandescence se comparent avantageusement aux sources lumineuses LED et fluorescentes.

Les appareils présentés, utilisés précédemment, fonctionnent de manière stable à basse température. Ils n'ont pas non plus peur des petites surtensions dans le réseau. Cela leur permet d'être utilisés assez longtemps.

Si la tension chute pour une raison quelconque, la lampe à incandescence fonctionnera toujours, mais avec moins d'intensité. De plus, ces appareils ne craignent pas une humidité élevée. Ils se connectent facilement au réseau et ne nécessitent aucun équipement supplémentaire.

Si une lampe à incandescence se brise, aucune substance dangereuse ne sera libérée dans l'air (comme c'est le cas avec les types d'éclairage à économie d'énergie). Ils sont donc considérés comme plus sûrs.

Défauts

Cependant, il présente également des inconvénients assez importants. caractéristiques des lampes à incandescence. Lampes fluorescentes, ainsi que les variétés de dispositifs d'éclairage à diodes, sont beaucoup plus utilisées aujourd'hui pour plusieurs raisons.

Tout d’abord, un inconvénient important des appareils à filament de tungstène est le faible niveau d’efficacité lumineuse. Le spectre d'émission est dominé par les nuances jaunes et rouges. Cela rend l’éclairage peu naturel.

Par rapport aux lampes neuves, le principe à incandescence se caractérise par une faible durée de vie. Avec les écarts de la tension nominale du réseau, celle-ci est encore réduite.

L'ampoule d'une lampe à incandescence est assez fragile. Pour cette raison, il est le plus souvent utilisé avec un abat-jour. Et cela réduit encore l'intensité de l'éclairage à l'intérieur.

Les lampes à incandescence consomment également beaucoup plus d'électricité. Comparé aux variétés de LED fluorescentes, cet écart est vraiment impressionnant. Par conséquent, afin d’économiser les ressources énergétiques, de nouveaux types d’appareils doivent être choisis. Cela contribue à l'arrêt progressif de la production de lampes à incandescence.

Aujourd’hui, il est difficile d’imaginer la vie des gens sans lampe électrique. Cet appareil assez simple permet d'éclairer diverses pièces et rues. Il existe un grand nombre de types d'ampoules, qui diffèrent par leur puissance lumineuse et leur principe de fonctionnement. Dernièrement, les utilisateurs s'intéressent de plus en plus aux appareils à économie d'énergie, mais la lampe à incandescence conventionnelle n'est pas pressée de perdre du terrain.

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement d'une lampe à incandescence est assez simple, comme le design de cet appareil. Un courant électrique traverse un conducteur réfractaire et le chauffe à haute température. Il est à noter que la température de chauffage dépend de la tension fournie à l'appareil. Selon la loi de Planck, un conducteur chauffé est capable de générer des ondes électromagnétiques.

Plus la température est élevée, plus la longueur d’onde du rayonnement émis est courte. Les ondes du spectre visible apparaissent lorsque le conducteur est chauffé à plusieurs milliers de degrés sur l'échelle Kelvin. Si la spirale d’une ampoule électrique est chauffée à 5 000 K, elle brillera d’une lumière neutre (semblable à celle émise par le Soleil). À mesure que la température diminue, la couleur de la lueur commencera à passer d’abord au jaune, puis au rouge.

Dans les lampes, la majeure partie de l’énergie est transformée en chaleur et seule une petite partie est convertie en flux lumineux. Il ne faut pas oublier non plus que les organes visuels humains ne sont capables de percevoir qu’une certaine gamme d’ondes lumineuses. Pour augmenter l’éclairage de la pièce, il faut augmenter la température de la bobine. Toutefois, cela n'est possible que jusqu'à un certain point, limité par les propriétés du matériau conducteur.

Ainsi, La température maximale de l'ampoule est de 3410 degrés sur l'échelle Celsius. Un chauffage supplémentaire du tungstène entraînera une déformation et une fusion du matériau. Cependant, même cette température ne peut être atteinte que dans certaines conditions environnementales. Si le tungstène entre en contact avec l'oxygène, il se transforme en oxyde. Lorsque l'air sera pompé hors du ballon, il sera possible de créer une lampe d'une puissance maximale de 25 W. Les appareils plus puissants contiennent des gaz inertes dans le ballon.

Caractéristiques de conception

Bien que les lampes diffèrent par leur conception, elles ont trois éléments communs : les câbles, le conducteur et l'ampoule en verre. Certains appareils à usage spécial peuvent ne pas avoir de base car ils utilisent un type de support différent. Parfois aussi, un fusible en ferronickel est intégré aux ampoules. Le plus souvent, il est monté dans un pied, donc après la panne du conducteur, l'ampoule n'est pas détruite.

Lorsque le filament se brise, un arc électrique apparaît, qui fait fondre la matière restante. La substance à l'état fondu tombe sur le récipient en verre et peut endommager son intégrité. Le fusible peut empêcher la spirale de fondre. Cependant, cette technologie ne s’est pas généralisée en raison de sa faible efficacité.

Si nous parlons de la composition d’une ampoule, il est alors nécessaire de noter les principaux éléments de conception. Ceux-ci inclus:

un flacon en verre ;
conducteur rayonnant;
électrodes;
base;
environnement gazier;
supports de conducteur rayonnant.

Environnement du flacon et du gaz

Grâce au récipient en verre, le filament est protégé du processus d'oxydation qui se produit lorsque le matériau conducteur émetteur interagit avec l'oxygène. Les premières lampes électriques à incandescence ont été produites avec une ampoule à vide. Actuellement, seuls les appareils de faible consommation sont produits à l'aide de cette technologie. Pour réaliser des appareils plus puissants, on utilise le plus souvent un mélange azote-argon ou de l'argon seul. De plus, les ampoules de certaines lampes peuvent contenir du xénon ou du krypton. Le taux d'émission thermique du matériau filamenteux dépend de la masse molaire du gaz.

Un groupe distinct est celui des ampoules halogènes, dont le récipient en verre est rempli de gaz halogène. Lorsqu'il est chauffé, le matériau du conducteur rayonnant s'évapore et réagit avec ces gaz. La substance obtenue au cours du processus chimique se décompose rapidement sous l'influence de températures élevées et est renvoyée dans le filament. En conséquence, non seulement l'efficacité de l'appareil augmente, mais également sa durée de vie.

Conducteur rayonnant

La forme du filament peut être quelconque et dépend des spécificités de l'appareil. Le plus souvent, le conducteur d'une ampoule ordinaire a une section ronde, mais vous pouvez également trouver une section transversale en bande. Il convient de noter que Même le charbon était utilisé dans les premières lampes, capable de chauffer jusqu'à une température de 3559 degrés Celsius. Cependant, dans les appareils modernes, le matériau principal du filament est le tungstène.

Cet élément peut également être réalisé en un alliage osmium-tungstène. Le choix du type de spirale n’est pas aléatoire, puisque ses dimensions en dépendent. Les lampes modernes peuvent utiliser des bi-spirales et même des tri-spirales. Ils sont obtenus par torsions répétées. Cela vous permet d'augmenter l'efficacité de l'appareil en réduisant la dissipation thermique.

Pied de lampe

Cet élément est standardisé et a une certaine forme et dimensions. En conséquence, vous pouvez facilement remplacer l’ampoule en cas de panne. . Aujourd'hui, les appareils dotés d'un culot E14 sont le plus souvent utilisés., E27, et aussi E40. Le déchiffrement de ce marquage est extrêmement simple : les chiffres après la lettre E indiquent le diamètre extérieur de l'élément.

Comme il existe désormais un grand nombre de types de lampes, certaines d'entre elles diffèrent par la conception du socle. Par exemple, il existe des appareils qui restent dans une prise en raison du frottement. Il convient également de noter que la base d'un dispositif à lampe à incandescence remplit les fonctions suivantes :

relie plusieurs éléments;
représente l'un des contacts ;
vous permet de monter l'appareil en toute sécurité dans la prise.

Avantages et inconvénients

Tous les dispositifs techniques présentent non seulement des avantages, mais aussi des inconvénients. Les ampoules à incandescence ne font pas exception.

Traits positifs

L'un des principaux avantages de ces appareils est leur simplicité de conception, ce qui rend le coût du produit faible. De nos jours, vous pouvez facilement acheter un appareil de la puissance et des dimensions souhaitées. Un avantage tout aussi important des ampoules classiques est le spectre lumineux de leur élément émetteur. Puisqu'il est aussi proche que possible de la lumière du soleil, il ne peut pas affecter négativement les organes de la vision.

Un filament chauffé a une inertie thermique, de sorte que la lumière qu'il émet est pratiquement exempte de pulsation. Cela distingue les ampoules à incandescence conventionnelles des autres types de produits (par exemple, les lampes fluorescentes). Aucune substance nocive n'est utilisée dans la production de ces appareils, leur élimination ne nécessite donc aucune technologie spéciale.

Propriétés négatives

L'un des principaux inconvénients des appareils peut être considéré comme la dépendance à l'égard de la tension d'alimentation. S'il augmente et dépasse les limites autorisées, la spirale s'use rapidement. Lorsque la tension chute, le flux lumineux émis par l'appareil diminue également.

De plus, il ne faut pas oublier que l’élément rayonnant est conçu pour fonctionner sur une longue durée. L'indicateur de résistance d'une spirale froide est nettement inférieur à celui du mode de fonctionnement.

De ce fait, au moment de la mise sous tension, une forte augmentation de l'intensité du courant se produit, ce qui entraîne l'évaporation du matériau du filament. Ainsi, la durée de vie de l'appareil dépend du nombre de démarrages.

Cependant, cet inconvénient peut être combattu en utilisant des dispositifs spéciaux de démarrage progressif - des gradateurs. Ils peuvent également être utilisés pour régler le flux lumineux sur une plage assez large.

L’inconvénient le plus sérieux des lampes à incandescence est leur faible efficacité. La majeure partie de l’électricité est transformée en chaleur, qui est dissipée dans l’environnement. De nos jours, les lampes LED sont de plus en plus utilisées pour économiser de l'électricité.

Histoire d'origine. Appareil. Choisir une lampe de qualité.

Histoire des lampes. De nos jours, il est difficile de rencontrer quelqu'un qui ne connaît pas les lampes à incandescence. Les progrès dans le domaine des appareils d'éclairage ont offert des sources lumineuses alternatives - lampes fluorescentes et à diodes, mais à certains égards, elles n'ont pas encore réussi à surpasser l'« ampoule Ilitch » ordinaire.

L'histoire de la lampe à incandescence est très compliquée et son apparition a été précédée par les inventions de nombreux scientifiques et inventeurs.

Selon la version généralement acceptée, cela a commencé en 1872, lorsque le scientifique russe A. N. Lodygin a deviné faire passer un courant électrique à travers une tige de charbon.

La tige elle-même était située dans l’espace sans air d’un flacon en verre transparent. L'augmentation du courant provoquait un flux lumineux plus intense jusqu'à ce que le point de fusion soit atteint et que la lampe s'éteigne. Ainsi, les modes de fonctionnement optimaux des premières lampes à incandescence ont été établis expérimentalement et, un an plus tard, en 1873, plusieurs lanternes équipées de telles lampes ont été testées pour la première fois à Saint-Pétersbourg.

Parallèlement, parallèlement à Lodygin, l'inventeur américain Thomas Edison développe une lampe à incandescence. En 1879, il fut le premier à breveter une lampe à incandescence à filament de carbone, ce qui devint plus tard la raison pour laquelle beaucoup le considèrent comme le véritable « père de la lampe à incandescence ».

En fait, comme cela arrive souvent dans le domaine des inventions techniques, la lampe a été inventée dans différents pays presque simultanément, il est donc impossible de dire avec certitude à qui appartient l'auteur.

Travaillant à l'amélioration de la lampe avec un filament de carbone, Lodygin proposa en 1890 de remplacer le filament incandescent par un filament métallique fabriqué à partir d'un métal réfractaire - le tungstène. Contrairement à d'autres matériaux conducteurs d'électricité, le tungstène a un point de fusion très élevé, environ 3 410 °C.

Parallèlement, Edison propose d'utiliser le système fileté à cartouche qu'il a inventé dans la conception des lampes. Cette conception a atteint notre époque pratiquement sans subir de modifications significatives. La base des lampes à incandescence est désignée « E-XX », où « E » est la base de la vis Edison et « XX » est le diamètre extérieur en mm. En Europe et dans l'espace post-soviétique, les E27 et E14 sont largement utilisés.

Sur le continent américain, différentes tailles de base sont utilisées pour éviter la compatibilité avec les analogues européens, car la tension dans les réseaux électriques est différente (respectivement 120 V contre 220 V). En 1910, le physicien américain Langmuir propose de remplacer le filament de tungstène par un filament torsadé en fine spirale, ce qui permet de réduire les dimensions de l'ampoule en verre, d'améliorer le mode de fonctionnement de la lampe et d'augmenter le rendement lumineux.

Appareil. La lampe à incandescence moderne, malgré son apparente simplicité, incarne en réalité de nombreuses inventions et découvertes. Pour fabriquer une bobine à incandescence, on utilise actuellement, en plus du tungstène coûteux, de l'osmium ou son composé. Le ballon n'était plus seulement un vide - très souvent il commençait à être rempli d'un gaz inerte (argon, krypton, xénon, etc.).

Cette solution a permis d'éliminer la pression atmosphérique sur le ballon sous vide, ainsi que d'augmenter la durée totale de fonctionnement de la lampe. Le fait est que le courant électrique traversant la bobine de tungstène la fait chauffer et briller. Lorsqu'il est chauffé à des températures aussi élevées (jusqu'à 2 900 °C) dans un flacon sans air, le tungstène commence à s'évaporer intensément et à se déposer sur le verre. Le verre perd progressivement sa transparence, l'intensité du flux lumineux diminue et la durée du filament diminue.

Nous savons tous à quel point il est désagréable de regarder la lumière vive d'une lampe à incandescence transparente. C'est pourquoi l'industrie produit non seulement des ampoules transparentes, mais également des ampoules mates. Grâce à cela, la lumière s'avère légèrement diffuse et plus douce, même si elle perd légèrement en intensité.

Choisir une lampe à incandescence de haute qualité n'est pas une tâche aussi simple qu'il y paraît à première vue. De nombreuses personnes ont encore chez elles des ampoules qui sont utilisées depuis cinq ans ou plus, et il arrive qu'une lampe récemment achetée grille. La structure d'une lampe à incandescence ordinaire est représentée sur la figure :

où : 1 - flacon en verre ; 2 - cavité du ballon remplie de gaz inerte ; Bobine à 3 filaments ; 4, 5 - électrodes ; 6 - supports en spirale supplémentaires ; 7 - pied en verre ; 8 - conducteur externe ; 9 - socle; 10 - isolant de base; 11 - contact inférieur de la base.

Choisir une lampe à incandescence. Lors de l'achat d'une lampe, vous devez vérifier le verre de l'ampoule pour détecter la présence d'inclusions étrangères, car ce n'est que dans ce cas que sa résistance suffisante est assurée. Avec une bonne pratique, la qualité du verre utilisé peut être vérifiée en le tapotant légèrement avec la jointure de votre doigt - le son doit être légèrement étouffé, « solide ». Il ne devrait y avoir aucun dommage à la base métallique - trous ou bosses.

La présence d'un petit trou dans la base ne signifie pas que la lampe est totalement inutilisable, mais elle fait réfléchir à l'exactitude des processus de production ou de transport. Le contact inférieur de la base peut être large - avec un diamètre d'environ 7 mm, ou peut-être étroit - 5 mm. Un contact large est préférable, car il garantit un contact de haute qualité dans la cartouche même avec un léger déplacement de la plaque de contact interne (langue).

Cependant, la plupart des lampes modernes sont dotées de contacts inférieurs étroits, il peut donc y avoir une situation où il n'y a rien à choisir. L'ampoule doit être solidement fixée à la cartouche et ne pas rester en retrait dans les zones de collage. Le conducteur de courant externe (8) peut être connecté à la base soit par brasage classique, soit par soudage par points.

La soudure doit être petite et soignée, et lors du soudage, elle doit tenir fermement. La bougie de préchauffage (3) ne doit pas trop s'affaisser. Si cela se produit, cela signifie que la lampe a déjà été utilisée et que la spirale s'est un peu étirée. Un point très important est d'inspecter la qualité du sertissage de la spirale aux points où les électrodes y sont connectées (4, 5).

Si le sertissage est insuffisant, la durée de vie de la lampe sera considérablement réduite. Pour les lampes de haute qualité, le pied (7) n'a pas de trous sur le côté. La tension de fonctionnement spécifiée doit être supérieure à la tension réelle. Autrement dit, malgré le 220 V standard, il est plus rentable de choisir des lampes de 230-240 V. Il convient notamment de noter qu'une tension supérieure à 240 V réduit considérablement la durée de vie de la lampe.