Toca l'interruptor i la cambra fosca va canviar a l'instant, els detalls dels elements més petits de l'interior es van fer visibles. Així és com l'energia d'un petit dispositiu es propaga a l'instant, inundant tot el que hi ha al voltant de llum. Què et fa crear una radiació tan potent? La resposta s'amaga al nom del dispositiu d'il·luminació, que s'anomena làmpada incandescent.
La història de la creació dels primers elements d'il·luminació
Els orígens de les primeres làmpades incandescents es remunten a principis del segle XIX. O millor dit, el llum va aparèixer una mica més tard, però ja s'ha observat l'efecte de la resplendor de les barres de platí i carboni sota l'acció de l'energia elèctrica. Els científics van sorgir dues preguntes difícils:
- trobar materials d' alta resistència capaços d'escalfar-se sota la influència del corrent fins a un estat d'emissió de llum;
- Prevenció de la combustió ràpida del material a l'aire.
Recerca iinvents del científic rus Alexander Nikolaevich Lodygin i del nord-americà Thomas Edison.
Lodygin va suggerir utilitzar barres de carboni com a element incandescent, que es trobaven en un matràs tancat. El desavantatge del disseny va ser la dificultat de bombejar aire, les restes del qual van contribuir a la ràpida combustió de les barres. Tot i així, els seus llums van cremar durant diverses hores i els desenvolupaments i les patents es van convertir en la base per crear dispositius més duradors.
El científic nord-americà Thomas Edison, després d'haver-se familiaritzat amb els treballs de Lodygin, va fer un matràs de buit eficaç, en el qual va col·locar un fil de carboni fet de fibra de bambú. Edison també va proporcionar a la base del llum una connexió roscada inherent a les làmpades modernes i va inventar molts elements elèctrics, com ara: un endoll, un fusible, un interruptor giratori i molt més. L'eficiència de la làmpada incandescent d'Edison era petita, tot i que podia funcionar fins a 1.000 hores de temps i rebia un ús pràctic.
Posteriorment, en comptes d'elements de carboni, es va proposar utilitzar metalls refractaris. El filament de tungstè utilitzat en les làmpades incandescents modernes també va ser patentat per Lodygin.
El dispositiu i el principi de funcionament del llum
El disseny d'una làmpada incandescent no ha canviat fonamentalment des de fa més de cent anys. Inclou:
- Un matràs tancat hermèticament que limita l'espai de treball i s'omple amb un gas inert.
- El sòcol que téforma espiral. Serveix per subjectar la làmpada a l'endoll i connectar-la elèctricament a les peces que transporten corrent.
- Conductors que condueixen el corrent de la base a l'espiral i la mantenen.
- Espiral incandescent, l'escalfament de la qual crea l'emissió d'energia lluminosa.
Quan un corrent elèctric passa per una bobina, s'escalfa a l'instant fins a les temperatures més altes fins a 2700 graus. Això es deu al fet que l'espiral té una gran resistència de corrent i es gasta molta energia per superar aquesta resistència, que s'allibera en forma de calor. La calor escalfa el metall (tungstè) i comença a emetre fotons de llum. A causa del fet que el matràs no conté oxigen, el tungstè no s'oxida durant l'escalfament i no es crema. Un gas inert impedeix que les partícules metàl·liques calentes s'evaporin.
Quina és l'eficiència d'una làmpada incandescent
L'eficiència mostra quin percentatge de l'energia gastada es converteix en treball útil i què no. En el cas d'una làmpada incandescent, l'eficiència és baixa, ja que només el 5-10% de l'energia va a emetre llum, la resta s'allibera en forma de calor.
L'eficiència de les primeres làmpades incandescents, on la vareta de carboni actuava com a filament, era encara més baixa en comparació amb els dispositius moderns. Això es deu a pèrdues addicionals a causa de la convecció. Els filaments espirals tenen un percentatge més baix d'aquestes pèrdues.
L'eficiència d'una làmpada incandescent depèn directament de la temperatura d'escalfament de l'espiral. Com a estàndard, una bobina de llum de 60 W escalfa fins a 2700 ºС, aaquesta eficiència és només del 5%. És possible augmentar el valor de calefacció a 3400 ºС augmentant la tensió, però això reduirà la vida útil del dispositiu en més d'un 90%, tot i que el llum brillarà més i l'eficiència augmentarà fins al 15%.
És incorrecte pensar que un augment de la potència de la làmpada (100, 200, 300 W) comporta un augment de l'eficiència només perquè la brillantor del dispositiu ha augmentat. El llum va començar a brillar més a causa de la major potència de la pròpia espiral i com a resultat d'una major emissió de llum. Però els costos energètics també han augmentat. Per tant, l'eficiència d'una làmpada incandescent de 100 W també estarà entre el 5 i el 7%.
Varietats de làmpades incandescents
Les làmpades incandescents tenen diversos dissenys i finalitats funcionals. Es divideixen en il·luminació:
- Ús general. Aquests inclouen làmpades d'ús domèstic de diferent potència, dissenyades per a una tensió de xarxa de 220 V.
- Disseny decoratiu. Tenen tipus de matrassos no estàndard en forma d'espelmes, esferes i altres formes.
- Tipus d'il·luminació. Làmpades de colors de baixa potència per a il·luminació de colors.
- Destinació local. Dispositius de tensió segura fins a 40 V. S'utilitzen a les taules de producció, per il·luminar els llocs de treball de les màquines-eina.
- Revestiment de mirall. Llums que creen llum direccional.
- Tipus de senyal. S'utilitza per treballar als taulers de control de diversos dispositius.
- Per al transport. Una àmplia gamma de làmpades de major resistència al desgast i fiabilitat. Presenta un disseny fàcil d'utilitzar per a la substitució ràpida.
- Per als focus. Llums de potència més gran, que arriben fins a 10.000 W.
- Per a dispositius òptics. Làmpades per a projectors de pel·lícules i dispositius similars.
- Commutador. S'utilitza com a segments de la pantalla digital d'instruments de mesura.
Carats positius i negatius de les làmpades de filament
Els dispositius d'il·luminació de tipus incandescent tenen les seves pròpies característiques. Els positius inclouen:
- encesa instantània de la bobina;
- seguretat mediambiental;
- mida petita;
- preu just;
- la capacitat de crear dispositius de diferent potència i tensió de funcionament tant de CA com de CC;
- versatilitat de l'aplicació.
A negatiu:
- làmpada incandescent de baixa eficiència;
- susceptibilitat a les pujades d'energia que poden salvar vides;
- hores de treball curtes que no superin les 1000;
- perill d'incendi de les làmpades a causa d'un fort escalfament de la bombeta;
- disseny fràgil.
Altres tipus d'aparells d'il·luminació
Hi ha làmpades d'il·luminació, el principi de les quals és fonamentalment diferent del funcionament de les làmpades incandescents. Aquests inclouen llums de descàrrega de gas i LED.
Hi ha moltes llums d'arc o de descàrrega de gas, però totes es basen en la resplendor del gas quan es produeix un arc entre els elèctrodes. La resplendor es produeix a l'espectre ultraviolat, que després es converteix en visible per a l'ull humà.passant a través del recobriment de fòsfor.
El procés que es produeix en una làmpada de descàrrega de gas inclou dues etapes de treball: la creació d'una descàrrega d'arc i el manteniment de la ionització i la brillantor del gas a la bombeta. Per tant, tots els tipus d'aquests accessoris d'il·luminació tenen un sistema de control actual. Els dispositius fluorescents tenen una eficiència més alta que les làmpades incandescents, però no són segurs perquè contenen vapor de mercuri.
Els dispositius d'il·luminació LED són els sistemes més moderns. L'eficiència d'una làmpada incandescent i una làmpada LED és incomparable. En aquest últim, arriba al 90%. El principi de funcionament del LED es basa en la resplendor d'un determinat tipus de semiconductor sota la influència de la tensió.
El que no li agrada a una bombeta incandescent
La vida útil d'una làmpada incandescent normal s'escurçarà si:
- La tensió a la xarxa està constantment sobrevalorada respecte a la nominal, per a la qual està dissenyat el dispositiu d'il·luminació. Això es deu a un augment de la temperatura de funcionament del cos de calefacció i, com a resultat, a l'augment de l'evaporació de l'aliatge metàl·lic, provocant el seu fracàs. Tot i que l'eficiència de la làmpada incandescent serà més gran.
- Agiteu el llum amb força durant el funcionament. Quan el metall s'escalfa fins a un estat proper a la fusió i la distància entre els girs de l'espiral es redueix a causa de l'expansió de la substància, qualsevol moviment mecànic i brusc pot provocar un circuit entre girs imperceptible a l'ull. Això redueix la resistència global de la bobina al corrent, contribueix al seu major escalfament i ràpidburnout.
- L'aigua pujarà al matràs escalfat. Es produeix una diferència de temperatura al punt d'impacte, que fa que el vidre es trenqui.
- Toca amb els dits la bombeta de la làmpada halògena. Una làmpada halògena és un tipus de làmpada incandescent, però té una sortida de llum i calor significativament més alta. Quan es toca, queda una taca grassa invisible del dit al matràs. Sota la influència de la temperatura, el greix es crema, formant dipòsits de carboni que impedeixen la transferència de calor. Com a resultat, en el punt de contacte, el vidre comença a fondre i pot esclatar o inflar-se, interrompent el règim de gasos a l'interior, la qual cosa condueix a l'esgotament de l'espiral. Les làmpades incandescents halògenes tenen una eficiència més alta que les normals.
Com canviar el llum
Si la làmpada està cremada, però la bombeta no s'ha enfonsat, podeu substituir-la quan s'hagi refredat completament. En aquest cas, apagueu l'alimentació. En cargolar la làmpada, no cal dirigir els ulls en la seva direcció, sobretot si no és possible apagar l'electricitat.
Quan la bombeta esclata, però ha conservat la seva forma, s'aconsella agafar un drap de cotó, doblegar-lo en diverses capes i, embolicant-lo al voltant del llum, intentar treure el vidre. A continuació, amb unes alicates amb nanses aïllades, desenrosqueu amb cura la base i enrosqueu una làmpada nova. Totes les operacions s'han de fer amb l'alimentació apagada.
Conclusió
Malgrat que l'eficiència d'una làmpada incandescent és un petit percentatge i cada cop té més competidors, és rellevant en molts àmbits de la vida. Fins i tot hi ha la bombeta més antiga, funcionant contínuament durant més de cent anys. No és aquesta una confirmació i perpetuació del geni del pensament d'una persona que s'esforça per canviar el món?
