Всичко за крушките с нажежаема жичка

  • Електрическа мрежа

Появата на крушки с нажежаема жичка доведе до значително подобрение на човешкото състояние. Лампите с нажежаема жичка позволиха да се откажат от свещи и керосинови лампи, което значително опрости живота на хората.

Принципът на лампата с нажежаема жичка се основава на топлинно излъчване. Същността на топлинното излъчване е, че когато се нагрее твърдо вещество, то започва да излъчва енергията на всички дължини на вълните (непрекъснат спектър). При ниски температури тялото излъчва само невидими инфрачервени лъчи, чиято дължина на вълната е по-дълга от тази на светлинните лъчи. Тъй като температурата на тялото се повишава, излъчената от тялото енергия се увеличава и състава на излъчения спектър също се променя. Това бързо увеличава видимото излъчване, чиито светлинни лъчи имат по-къси вълни. Тялото започва да свети първо черешово червено, после червено, оранжево и едва тогава бяло. Получаването на ефект на блясък в лампите с нажежаема жичка се постига чрез използването на огнеупорен метал - волфрам, който се загрява от електрически ток до температура 2000 - 3000 0 К. Източниците на светлина, базирани на топлинно излъчване, имат много ниска ефективност.

В модерните крушки с нажежаема жичка само 7% от консумираната енергия се превръща във видима светлина, а в крушките с голяма мощност - 10%. Останалата част от консумираната електрическа енергия се изразходва за топлинни загуби и невидима за човешкото око. Но лампите с нажежаема жичка, поради тяхната простота, удобство и ниска цена, все още се използват в осветителните инсталации.

Устройството на модерна лампа с нажежаема жичка е показана по-долу:

Волфрамовите лампи са изработени от два вида:

  • Вакуум (кухи) - в тях въздухът се изпомпва от колбите;
  • Напълнена с газ - след изпомпване на въздуха, колбата се запълва с инертен газ (смес от азот и аргон или редки газове - криптон и ксенон).

Кухи лампи, като правило, се правят само при ниска мощност (до 60 W). Това се обяснява с факта, че когато газ е в лампа с малък диаметър на лампата и с относително голяма дължина на нишките, допълнителни загуби на топлина биха възникнали при конвекция. Високоенергийни крушки с нажежаема жичка са изпълнени с газ. Наличието на газ в колбата създава най-добрите условия за повишаване на температурата на нажежаемата спирала и увеличаване на светлинния поток. Газът, който заобикаля червената гореща нишка, забавя пръскането й, което увеличава експлоатационния живот на продукта.

Въпреки това, повишаването на температурата на нишката има граница поради точката на топене на материала (за волфрам 3400 0 С). Когато колбата се напълни със сместа криптоноксен, максималната температура на влакната и светлинната мощност се достигат, но поради трудностите при получаване на редки газове тези лампи се правят изключително рядко.

Влакната на лампите са с форма на спирала, което прави минималните загуби през газовата среда.

За крушки с нажежаема жичка има следните характеристики: електрическа мощност, светлинен поток, средна продължителност на изгаряне, номинално напрежение, ефективност на светлината.

Номинално напрежение "крушка" е напрежението, при което тя може да работи нормално. По правило тези напрежения са посочени в колбата или основата. При осветителните инсталации е широко разпространено напрежението в режим 127 V и 220 V и за ремонт и местно осветление - 12 V и 36 V.

Светлинният поток на нажежаема лампа зависи пряко от температурата на спиралата и от консумацията на енергия. Ефективността на светлината характеризира ефективността на лампите. Под светлинния рециркулат се посочва съотношението на излъчения светлинен поток към консумацията на енергия:

От формулата е ясно, че колкото по-голям е светлинният поток на единица консумирана мощност, толкова по-висока е икономичността. При увеличаване на мощността светлинният изход ще се увеличи и колкото по-ниско е напрежението, за което е проектирана лампата, толкова по-висока ще бъде. При мощни лампи и лампи с ниско напрежение диаметърът на нишките е по-голям и следователно позволява по-висока температура.

Средната продължителност на експлоатация на обикновените лампи е около 1000 часа изгаряне, при условие че номиналното напрежение се поддържа постоянно. В този случай, в края на експлоатационния живот, светлинният поток не трябва да бъде по-малък от 90% от номиналната стойност. Значително влияе върху експлоатационния живот на промяната на входното напрежение към клемите.

Таблицата по-долу показва промените в светлинния поток, експлоатационния живот и излъчената светлина на лампа с нажежаема жичка в зависимост от входното напрежение:

Таблицата показва, че при намаляване на напрежението в мрежата, светлинният поток и светлинният поток значително намаляват и се увеличава експлоатационният живот. И с увеличаване на напрежението - напротив, увеличаването на светлинната мощност намалява.

Намаляването на захранващото напрежение, в сравнение с номиналната, води до промяна в емисионния спектър. В този случай осветените обекти изглеждат оцветени в други цветове. Например предмети с жълт цвят изглеждат бели, тъмносини - черни. Това явление е по-изразено, когато се използват лампи с нажежаема жичка с ниска мощност. Затова при нормална работа е важно да има захранващо напрежение близко до номиналното напрежение на устройството.

В допълнение към обикновените крушки с нажежаема жичка и използваните рефлекторни лампи, които се различават по специфичната структура на крушката. На вътрешната повърхност на колбата, близо до основата, се полага огледален слой от алуминий, а долната част е матирана. Отворът за огледало е добър рефлектор, поради което повече от 50% от излъчения светлинен поток е насочен надолу под формата на концентриран сноп светлина. В зависимост от формата на светлината, отразяваща крушката, може да се получи дълбоко или широко разпределение на светлината. Така огледалните лампи са както лампа, така и източник на светлина:

Използването на огледални лампи без специални осветителни тела за осветителни заводи (поради възможни щети) не се препоръчва.

Има и един вид крушки с нажежаема жичка с йоден цикъл. Колбите на такива устройства съдържат йодни пари. Йодните молекули, загряти до определена температура, се комбинират с изпаряване на волфрамовите частици и образуват газообразно вещество. Последният, в контакт със светещата нишка, се разлага на волфрам и йод, първият отново се включва в работния цикъл и волфрамът отново се отлага върху нишките, което допринася за увеличаване на експлоатационния живот на лампата с нажежаема жичка. В допълнение, тези устройства се характеризират с повишена светлинна мощност.

Предимства и недостатъци на крушките с нажежаема жичка

Електрическата лампа с нажежаема жичка, която все още се използва активно за изкуствено осветление, има своите предимства и недостатъци.

Предимствата включват:

  • Еднакво нормална работа при работа от източник на променлив ток и постоянен ток;
  • Почти мигновено запалване, когато се захранва, независимо от температурата на околната среда;
  • Малки размери и, ако е необходимо, възможност за производство на всякаква форма;
  • Ниски разходи поради простотата на проектирането и производството;
  • Лесна работа;

Има и недостатъци:

  • Значителна чувствителност към колебанията на напрежението;
  • Сравнително кратък живот (приблизително 1000 часа);
  • Ниска ефективност (1,5% - 3%);
  • Слаба светлина;
  • Трудност при определянето на цветовете при осветяване;

Устройството на електрическа лампа с нажежаема жичка

Едно тяло, загрято от електрически ток, може да се окаже, че не само излъчва топлина, но и сияе. Първите източници на светлина функционираха точно на този принцип. Помислете как лампата с нажежаема жичка - най-популярното осветително устройство в света. И въпреки че с течение на времето ще трябва да бъде напълно заменен с компактни луминесцентни (енергоспестяващи) и LED източници на светлина, човечеството не може да направи без тази технология за дълго време.

Проектиране на нажежаема лампа

Основният елемент на крушката е спирала от огнеупорен материал - волфрам. За да се увеличи дължината му и съответно съпротивлението, тя се усуква в тънка спирала. Това не се вижда с просто око.

Спиралата е закрепена към опорни елементи, чиято най-външна страна служи за свързване на нейните краища към електрическа верига. Те са изработени от молибден, чиято точка на топене е по-висока от температурата на нагрятата спирала. Един от молибденовите електроди е свързан към резбовата част на основата, а другият - с централния си изход.

Държачите на молибден притежават волфрамова серпентина

Въздухът се изпомпва от стъклена колба. Понякога се инжектира инертен газ вместо въздух, например аргон или неговата смес с азот. Това е необходимо, за да се намали топлопроводимостта на вътрешния обем, което води до по-слабо подгряване на стъклото. Освен това, тази мярка предотвратява окисляването на нишката. При производството на лампа въздух се изпомпва през част от колбата, която след това се скрива от основата.

Принципът на действие на нажежаема лампа се основава на нагряването на нейната нишка от електрически ток до температура, при която тя започва да излъчва светлина в околното пространство.

Лампите с нажежаема жичка могат да бъдат произведени за мощност от 15 до 750 вата. В зависимост от мощността се използват различни видове винтови бази: E10, E14, E27 или E40. За декоративни, сигнализационни и осветителни лампи се използват BA7S, BA9S, BA15S бази. Такива продукти, когато са инсталирани, се забиват в касетата и се завъртат на 90 градуса.

В допълнение към обичайната, крушовидна форма се произвеждат и декоративни лампи, в които колбата се изработва под формата на свещ, капка, цилиндър, топка.

Лампата с колба, която няма покритие, свети с жълтеникава светлина и в състава й най-много напомня слънцето. Но когато се нанася върху вътрешната повърхност на стъклените специални покрития, може да стане матово, червено, жълто, синьо или зелено.

Интерес представлява устройството на огледална лампа с нажежаема жичка. На част от неговата крушка се прилага отразяващ слой. В резултат на това, поради отражение от него, светлинният поток се преразпределя в една посока.

Предимства на крушките с нажежаема жичка

Най-важното предимство в полза на използването на крушки с нажежаема жичка е простотата на тяхното производство и съответно цената. Просто е невъзможно да се измисли осветително устройство.

Лампите са изработени на широка гама от мощност и габаритни размери. Всички други съвременни източници на светлина съдържат устройства, които преобразуват захранващото напрежение до стойността, необходима за тяхната работа. Въпреки че успяват да се натоварят в стандартните размери на електрическата крушка, но това усложнява дизайна, броят на частите в устройството се увеличава. И това не винаги подобрява разходите и надеждността. Схемата за включване на лампата с нажежаема жичка не изисква допълнителни елементи.

Светодиодните лампи заменят традиционните устройства от преносими устройства: преносими източници на светлина, захранвани от батерии и акумулаторни батерии. С една и съща светлинна мощност, те консумират по-малко ток, а общите размери на светодиода са дори по-малки от използваните по-рано фенерчета. Да, и като част от гирлянди за коледно дърво, те работят по-успешно.

Струва си да се отбележи друго предимство, присъщо на крушките с нажежаема жичка - техният спектър на излъчване е по-близо до слънцето от всички други изкуствени източници на светлина. И това е голям плюс за гледката, защото е адаптиран специално към слънцето, а не към монохромните светодиоди.

Благодарение на топлинната инерция на нагрятата нишка, светлината от нея практически не пулсира. Какво не може да се каже за лъчението от други устройства, особено от луминесцентни, като се използва конвенционален дросел, а не полупроводникова верига като устройство за управление на старта. И електрониката, особено евтините, не винаги потиска пулсациите от мрежата правилно. Визия също страда от това.

Но не само здравето може да бъде повредено от пулсиращата природа на работата на полупроводникови устройства, използвани в съвременните крушки. Масовото им приложение води до драстична промяна във формата на ток, който се консумира от мрежата, което в крайна сметка засяга формата на напрежението. Той се променя много по отношение на оригиналния (синусоидален), който влияе върху качеството на работата на други електрически уреди в мрежата.

Недостатъци на крушките с нажежаема жичка

Значителен недостатък на крушките с нажежаема жичка, намалявайки техния експлоатационен живот - зависимостта от магнитута на захранващото напрежение. Когато напрежението се покачи, нишката се влошава по-бързо. Те произвеждат лампи за различни стойности на този параметър (до 240 V), но при номиналната стойност те греят по-лошо.

Намаляването на напрежението води до рязка промяна в интензитета на блясъка. И още по-лошо засяга осветителното устройство, неговите трептения, с остри скокове, лампата може да изгори.

Но най-лошото е, че спиралата е предназначена за продължителна работа в отопляемо състояние. При нагряване се повишава съпротивлението му. Следователно, в момента на включване, когато нишката е студена, нейната съпротива е много по-малка от тази, при която се получава светене. Това води до неизбежното нарастване на тока в момента на запалване, което води до изпаряване на волфрама. Колкото по-голям е броят на включенията - толкова по-малко ще е лампата.

Устройствата с мек старт или димери помагат да се коригира ситуацията в широк диапазон.

Основният недостатък на крушките с нажежаема жичка е ниската им ефективност. Огромното количество електроенергия (до 96%) се изразходва за ненужно нагряване на околния въздух и излъчване в инфрачервения спектър. С това нищо не може да се направи - това е принципът на нажежаемата лампа.

Е, и още: стъклени колби лесно се разбиват. Но за разлика от компактните флуоресцентни, които съдържат малко количество живачна пара вътре, счупената лампа с нажежаема жичка не застрашава собственика, с изключение на възможното рязане.

Халогенни лампи

Причината за изгаряне на лампата с нажежаема жичка е постепенното изпаряване на волфрамона, от който е направена нишката. Тя става по-тънка, а след това следващият текущ скок, когато се включи, го топи в най-тънкото място.

Този недостатък има за цел да премахне халогенните лампи, напълнени с бромна или йодна пара. При изгаряне изпаряващият волфрам се комбинира с халоген. Полученото вещество не може да се утаи по стените на колбата или други относително студени вътрешни повърхности.

В близост до нишката, волфрамът се отстранява от ставата под действието на температурата и се връща на мястото си.

Използването на халогенни средства решава друг проблем: температурата на спиралата може да се повиши чрез увеличаване на светлинния поток и намаляване на размера на осветителното устройство. Ето защо при една и съща мощност размерите на халогенните лампи са по-малки.

Дизайнът, предимствата и недостатъците на крушките с нажежаема жичка

Проектиране на нажежаема лампа

Понастоящем лампа с нажежаема жичка от 100 W има следната структура:

  1. Херметична крушка с крушовидна форма. Въздухът е частично изпомпан от него или е заменен с инертен газ. Това се прави така, че волфрамовите нишки да не се изгарят.
  2. Вътре в крушката има крак, към който са прикрепени два електрода и няколко държачи, направени от метал (молибден), които поддържат волфрамовите нишки, като по време на нагряването се избягват да се разклатят и да се счупят под собственото си тегло.
  3. Тясната част на крушовидна крушка е фиксирана в метална кутия на капачката, която има спирална резба за завинтване в запушалка. Частта с резба е един контакт, един електрод е запоен на него.
  4. Вторият електрод е залепен към контакта в долната част на капачката. Той има пръстеновидна изолация около тялото с резба.

В зависимост от специфичните условия на работа някои структурни елементи може да липсват (например основа или държачи), да бъдат модифицирани (например основа), добавени с други подробности (допълнителна колба). Но части като нажежаема жичка, крушка и електроди са основните части.

Принципът на действие на електрическата лампа с нажежаема жичка

Светлината на електрическата лампа с нажежаема жичка се причинява от нагряването на волфрамова нишка, през която преминава електрически ток. Изборът в полза на волфрам при производството на тялото на светлината е направен поради причината, че от многото огнеупорни проводящи материали, това е най-евтиният. Но понякога нажежаемата лампа е направена от други метали: осмий и рений.
Мощността на лампата зависи от размера на нишката, която се използва. Това означава, че зависи от дължината и дебелината на жицата. Така че 100 ватова крушка с нажежаема жичка ще има по-голяма дължина от 60 ватова крушка с нажежаема жичка.

Някои особености и предназначение на конструктивните елементи на волфрамова лампа

Всеки детайл в крушката има собствена цел и изпълнява функциите си:

  1. Колбата. Той е изработен от стъкло, доста евтин материал, който отговаря на основните изисквания:
    - висока прозрачност позволява да се премине светлинна енергия и да се абсорбира като минимум, като се избягва допълнително отопление (този фактор е от първостепенно значение за осветителните устройства);
    - устойчивост на топлина позволява да се издържат на високи температури, дължащи се на нагряване от гореща спирала (например в 100 ватова крушка, крушката се загрява до 290 ° C, 60 W - 200 ° C, 200 W - 330 ° C, 25 W - 100 ° C, 40 W - 145 ° С);
    - твърдостта позволява да издържи външното налягане при изпомпване на въздух, а не да се срутва, когато се завинтва.
  2. Пълненето на колбата. Силно разредената среда позволява да се минимизира преносът на топлина от светещата нишка към частите на лампата, но подобрява изпарението на частиците на светещото тяло. Запълването с инертен газ (аргон, ксенон, азот, криптон) елиминира силното изпарение на волфрама от спиралата, предотвратява запалването на нишките и минимизира топлопреминаването. Използването на халогени позволява изпареният волфрам да се върне обратно към спиралната резба.
  3. Спирала. Тя е изработена от волфрам, който може да издържи 3400 ° С, рений - 3400 ° С, осмий - 3000 ° С. Понякога вместо спирална нишка се използва лента или тяло с друга форма в лампата. Използваният проводник има кръгло напречно сечение, за да се намали размерът, а загубата на енергия при пренос на топлина се усуква в двойна или тройна спирала.
  4. Кукичките са изработени от молибден. Те не позволяват на спиралата да се увеличи значително от нагряването по време на работа. Техният брой зависи от дължината на телта, т.е. от силата на лампата. Например 100-ватовият държач за лампа ще има 2 - 3 бр. По-малките лампи с нажежаема жичка може да нямат държачи.
  5. Основата е изработена от метал с външна резба. Изпълнява няколко функции:
    - свързва няколко части (колба, електроди и централен контакт);
    - служи за закрепване на капсулата с помощта на резба;
    - е един контакт.

Има няколко типа и форми на капачки, в зависимост от предназначението на осветителното устройство. Има структури, които нямат основа, но със същия принцип на работа на лампата с нажежаема жичка. Най-често срещаните видове капачки са E27, E14 и E40.

Ето някои видове бази, използвани за различни видове лампи:

В допълнение към различните видове капачки има различни видове колби.


В допълнение към изброените структурни части лампите с нажежаема жичка могат да имат и някои допълнителни елементи: биметални ключове, отражатели, безконечни основи, различни пръскачки и т.н.

История на създаването и подобряването на дизайна на лампите с нажежаема жичка

Над 100-годишната история на нажежаемата лампа с волфрамова нишка, принципът на работа и основните елементи на дизайна не са се променили много.
Всичко започва през 1840 г., когато е създадена лампа, използваща принципа на нагряване на платинена спирала за осветяване.
1854 - първата практична лампа. Използва се съд с изтощен въздух и овъглена бамбукова нишка.
1874 - използван като въглероден прът с твърда нишка, поставен във вакуумен съд.
1875 - лампа с няколко пръчки, които се загряват един след друг в случай на предишно изгаряне.
1876 ​​- употребата на каолинова нишка, която не изисква евакуация на въздух от съда.
1878 - използването на въглищни влакна в редифицирана кислородна атмосфера. Тя позволяваше да получава ярко осветление.
1880 - е създадена лампа с въглеродни влакна с луминесценция до 40 часа.
1890 - използване на спирални нишки от огнеупорни метали (магнезиев оксид, торий, цирконий, итрий, метален осмий, тантал) и пълнене на колбите с азот.
1904 - освобождаване на лампи с волфрамова намотка.
1909 - пълнене на колби с аргон.
Оттогава са преминали повече от 100 години. Принципът на работа, материалите на частите, колбите за пълнене почти не се променят. Evolution е претърпял само качеството на материалите, използвани при производството на лампи, спецификации и малки допълнения.

Предимства и недостатъци на крушките с нажежаема жичка върху други изкуствени източници на светлина

За осветлението са създадени много различни устройства за осветление. Много от тях са изобретени през последните 20-30 години с използването на високи технологии, но обикновена лампа с нажежаема жичка все още има редица предимства или комбинация от характеристики, които са по-оптимални с практическа употреба:

  1. Евтиност в производството.
  2. Нечувствителност към напрежението.
  3. Бързо запалване.
  4. Няма трептене. Този фактор е много важен при използване на променлив ток с честота 50 Hz.
  5. Възможност за регулиране на яркостта на източника на светлина.
  6. Константният спектър на светлинно лъчение, близък до естествения.
  7. Острота на сенките, както при слънчевата светлина. Това, което също е познато на човека.
  8. Възможност за работа при условия на високи и ниски температури.
  9. Способността да се произвеждат лампи с различна мощност (от няколко вата до няколко kW) и предназначени за различни напрежения (от няколко волта до няколко kV).
  10. Лесно изхвърляне поради липса на токсични вещества.
  11. Способността да използвате всякакъв вид ток с всякаква полярност.
  12. Работа без допълнителни стартери.
  13. Тиха работа.
  14. Не създава радиосмущения.

Заедно с толкова голям списък от положителни фактори лампите с нажежаема жичка имат редица значителни недостатъци:

  1. Основният отрицателен фактор е много ниската ефективност. Тя достига до лампа с мощност от 100 W само 15%, с устройство от 60 W тази цифра е само 5%. Един от начините за повишаване на ефективността е повишаването на температурата на нажежаемата жичка, но същевременно се намалява рязко експлоатационният живот на волфрамовите нишки.
  2. Кратък експлоатационен живот.
  3. Високата повърхностна температура на крушката, която може да достигне 300 ° C за 100-ватова лампа. Това представлява заплаха за живота и здравето на живите същества и представлява опасност от пожар.
  4. Разтърсва и вибрационна чувствителност.
  5. Използването на топлоустойчиви фитинги и изолация на оловните проводници.
  6. Висока консумация на енергия (5-10 пъти повече от номиналната) по време на стартирането.

Въпреки наличието на значителни недостатъци, електрическата лампа с нажежаема жичка е единственото алтернативно осветително устройство. Ниската ефективност се компенсира от ниска цена. Следователно, през следващите 10-20 години, той ще бъде доста търсен продукт.

Характеристики на ярките светодиоди

Благодарение на модерните технологии наскоро имаше голяма модернизация на осветителните устройства. Обичайните крушки с нажежаема жичка са заменени от по-икономични и издръжливи. Специален етап е появата на LED лампи, характеризиращи се с висока яркост. Светли светодиоди са били използвани в различни области.

Сортове лампи

Днес гамата от лампи за осветление се представя от различни модели от стандарт до супер модерни. Всички те имат различни характеристики:

  • Лампи с нажежаема жичка. От дълго време те са единствените източници на осветление, те имат мощност от 15 до 300 вата. Модерни лампи са разделени на два вида. В криптонния газ се използва инертен криптонов газ, който осигурява добра светлинна мощност. Тяхната минимална мощност е 40 вата, максимумът е 100 вата. Спиралните модели работят за сметка на дъгообразната нажежаема жичка от волфрам, може да имат огледално, прозрачно или оптимално покритие.
  • Fluorescent. Светлината се излъчва благодарение на фосфорното покритие, което се влияе от ултравиолетовите лъчи на газовия поток. Осигурете мека дифузна светлина с различна мощност (от 8 до 80 W). Дайте 7-8 пъти повече светлинен поток, отколкото крушките с нажежаема жичка, сервирайте 10-20 пъти по-дълго. Те се отличават с блещукаща светлина и чувствителност към температурни промени.
  • Халогенни. Предлага се в различни форми и размери. Излъчваната от тях светлина може да бъде разпръсната или под формата на концентрирани греди. Благодарение на способността да блестят с много ярки наситени нюанси, халогенните лампи се използват широко в модерния дизайн, за да създават оригинални решения за осветление в жилищни и улични пространства. Халогенните лампи имат много възможности за монтаж. Те могат да бъдат окачени на върха или по стените, вградени в окачения таван под формата на точкови устройства, фиксирани върху мебелите. В въртящите се модели има специален въртящ се държач, който ви позволява да насочвате лъчите на светлината в правилната посока.

Сред цялата гама осветителни лампи, светодиодите се отличават с най-ниска консумация на енергия и следователно са много популярни сред потребителите. Те се характеризират с висока яркост, светлинно предаване от порядъка на 60 - 80 Lm / W. Животът на устройства с мощност от 7 до 21 W / час може да достигне 100 хиляди часа.

Отделен вид светодиоди са самостоятелни лампи, които работят за сметка на акумулаторни батерии и слънчеви батерии. Такива лампи са ефективни както при високи (+50), така и при ниски (-30) температури. Те имат способността да се включват самостоятелно при свечеряване, така че те успешно се използват за улично осветление.

LED дизайн

LED лампата има доста сложно устройство. Неговият дизайн включва няколко елемента, всеки от които изпълнява специфична функция:

  • LED чипове. Действайте като основните части, които осигуряват блясък. В зависимост от размера на осветителното тяло и желаната мощност, той може да съдържа от една до няколко десетки взаимосвързани чипа. Ако някой от тях се разпадне, другите спират да работят. Качеството на чипа зависи от характеристиките на лампата и от нейния експлоатационен живот.
  • Печатна платка. Той е изработен от алуминиеви сплави, които отстраняват топлината и осигуряват необходимата температура за функционирането на чиповете.
  • Радиатор. Топлината от печатни платки с чипове се премахва. Изработен от алуминиеви сплави и калъпи с разнообразни отделни плочи. С помощта на тези плочи се увеличава площта на разсейване на топлината на радиатора.
  • Шофьор. Изглажда, намалява и стабилизира напрежението на входа на електрическата верига. Това се случва преносимо или вградено. Вторият тип се използва по-често.
  • Кондензатора. Елиминира пулсацията на напрежението, която идва от водача до LED чиповете.
  • Базата. Използва се за свързване на касети. За нейното производство се използва никелиран месинг. Тези материали осигуряват добра свързваща и дългосрочна корозионна защита.
  • Полимерна основа. Лесно залепване на основата гарантира защита на корпуса срещу електрически аварии. Също така, основата предпазва потребителите от токов удар при смяна на крушки.
  • Дифузор. Той е с форма на полусфера, изработен от матирано поликарбонат или прозрачна пластмаса, като елиминира опасността от повреда от падане. Проектиран да увеличава ъгъла на равномерно разпределение на светлинния сноп. На практика не се нагрява по време на светене на лампата.

Особеността на светодиодите е местоположението на района на максимално отопление. Ако в други видове светлинни лампи топлинната енергия се разпространява от външната страна на повърхността, в диодни лампи печатащата платка се загрява отвътре. Ето защо, за да се осигури ефективна и безопасна работа, е необходимо редовно отстраняване на топлината от лампата.

Видове и характеристики

С разработването на технология, базирана на конвенционални LED крушки, започна производството на полупроводникови устройства, характеризиращи се с много висока яркост. Свръхестествените светодиоди имат определена класификация.

Лампи Тайванският производител Epistar се характеризира с компактен размер и висококачествено изпълнение. Имате много дълъг живот.

Продуктите от марката Smd имат няколко серии (3528.3014, 3020, 2835 и D. p.). Най-търсените светли светодиоди серия SMD 5050, характеризираща се с мощен бял блясък (мощност достига 1 W). Често се използва заедно със специални захранвания, които намаляват токовото напрежение до 12 V.

XLamp съставът се състои от три светодиода с висока яркост - XR, XP и MC. Всеки от тях има индивидуален размер и форма, но всички използват голям работен ток над 350 mA и имат високоефективна система на радиатор. Използва се за вътрешно и външно осветление на съвременни автомобили.

Един от най-ярките примери за високоенергийни светодиоди са лампите на американската компания Cree. Той произвежда осветление в различни сгради:

  • С констатациите на STD (серия 374, 512, 503, 4SM, 5SM и dr.). Стандартните корпуси имат кръгла секция с размери 3 и 5 мм и овална част с размери 4 и 5 мм.
  • В случая на "Piranha" тип P4 (серия P41, P42, P43).
  • В случая на PLCC тип (LM1, LM3, LM4, LP6, LN6, LA1 серия и т.н.). Подходящ за монтаж на повърхността.

Независимо от вида, превъзходните светодиоди действат в съответствие със същия принцип на потока на посочен електронен поток от р-анода към n-катода. За да се създаде преход, LED чиповете във вътрешността на лампата са покрити с добавени примеси. Оттенъкът и дължината на вълната на светлинния поток във всяка лампа с повишена яркост се определят от ширината на работната зона р-н.

Качеството на диодите се определя от яркостта на светлинния поток и ъгъла на дисперсията. В зависимост от температурата светлината е оранжева, кехлибарена, зелена, синя, червена или бяла. Бялата светлина е разделена на студено (5000 - 7000K) и топло (2700-3500K).

Ъгълът на дисперсия също варира от 15 до 120 градуса. Благодарение на крушките с различни ъгли на разпръскване, оригиналните решения за осветление се създават с открояване на различни зони.

Функции за инсталиране

Преди да инсталирате свръх ярък светодиод, трябва да обърнете внимание на това, което текущи характеристики има. Основната стойност е нейният постоянен работен ток. Средната стойност за най-ярките инструменти е в диапазона от 15 до 20 mA. Максималните стойности на ултра ярките лампи достигат 1 A.

Следващият важен индикатор - работното напрежение - зависи от сянката на излъчваната светлина. За инфрачервен цвят минималната стойност е от 1,5 до 1,9 V, за бяло е максимално, достигайки 3,7 V. Към един водач с постоянно изходно напрежение от 12 V, 4 ярки диода с напрежение 3 V или 12 диода 1 Във всяка. Шофьорът, чието изходно напрежение е 12 V, трябва да бъде свързан към 220 V мрежа.

Основното условие за инсталирането на всяка диодна лампа е да се наблюдава полярността на захранването. Тъй като в осветителни тела с висока яркост има силно нагряване на светли кристали, е необходимо да се осигури ефективна охладителна система. В повечето супер ярки модели той се изпълнява с помощта на радиатори на радиатор. Ако такива радиатори не са предоставени от производителя, охлаждането трябва да се извършва самостоятелно. По време на инсталацията трябва да осигурите висококачествена електрическа изолация.

Правилно монтираната LED лампа може да работи поне 50 хиляди часа. Освен това използването му ще бъде икономически изгодно и няма да навреди на околната среда поради липсата на газови изпарения, живак и други опасни компоненти. Подобни качества като устойчивост на напрежение и температурни вълни, устойчивост на вибрации и устойчивост на удар са присъщи на ярките светодиоди. Компактните лампи са в състояние да издържат на голям брой включвания.

Всички предимства, които имат превъзходните диоди, се отразяват в тяхната цена. Тяхната цена е доста висока, но дълъг експлоатационен живот и качествени характеристики правят възможно постигането на възстановяване на устройствата.

Всяка LED-лампа има индивидуални характеристики. Ето защо с помощта на няколко диодни лампи е трудно да се постигне еднакво осветяване (дори ако те са направени от един производител и принадлежат към една и съща серия). Посоченото оцветяване също не винаги съответства на реалния. Не всички устройства за осветление са оборудвани с устройства за управление на яркостта.

сфера на приложение

Високите технически и оперативни показатели позволяват широкото използване на светодиоди с висока яркост. Най-често срещаните приложения са:

  • Мобилни устройства. Те играят ролята на осветление както в едноцветни, така и в многоцветни течнокристални дисплеи.
  • Пътища. Използват се в светофари, улични указателни табели, тъй като те не изискват честа поддръжка след монтажа.
  • Светлинна реклама. Те се използват за осветяване на големи букви, светлинни кутии, рекламни надписи и ултра тънки светлинни кутии. Бялата светлина, излъчена от диодите, е по-ефективна алтернатива на използвания преди това неоон.
  • Буквено-цифрови табла за отчитане. Директната светлина служи като средство за предаване на информация за цветни дъски и пълноцветни видео дисплеи в търговски центрове и спортни стадиони.
  • Транспорта. Поради малкия си размер и ултра-висока яркост, те осигуряват функционирането на външни сигнализационни устройства (обороти, спирачни светлини) и табла за управление, монтирани в интериора на автомобила (автомобили, автобуси, мотоциклети, самолети).
  • Архитектура и ландшафт. Показва висока ефективност при осветяване на фасади на сгради и различни състави на ландшафта.

Диодите с висока яркост се използват не само в области с общо предназначение, но и в ежедневието. Например те все повече заместват традиционното осветление при инсталирането на окачени тавани.

Устройство с нажежаема лампа

Дата на публикуване: 20 юни 2015 г.

Устройство и предназначение на основните части на лампи с нажежаема жичка

Анализирайки структурата на лампата с нажежаема жичка (Фигура 1, а), откриваме, че основната част от нейната структура е нажежаемата маса 3, която се нагрява от действието на електрически ток до появата на оптично излъчване. Принципът на лампата всъщност се основава на това. Закрепването на тялото на нажежаемата жичка вътре в лампата се осъществява с помощта на електроди 6, които обикновено държат своите краища. Чрез електродите електрическият ток се подава и към тялото на топлината, т.е. те са и вътрешни връзки на терминалите. При недостатъчна стабилност на топлината на тялото, използвайте допълнителни държачи 4. Държачи чрез запояване, монтирани върху стъклена пръчка 5, наречена щаб, която има удебеляване в края. Штабик е свързан със сложен детайл от стъкло - крака. Краката, показана на фигура 1Ь, се състои от електроди 6, малка плоча 9 и пинго 10, което е куха тръба, през която се изпомпва въздухът от лампата. Общата връзка между междинните клеми 8, главата, плочата и пинтата е лопатка 7. Свързването се осъществява чрез топене на стъклените части, през което се осъществява изпускателен отвор 14, свързващ вътрешната кухина на екстракционната тръба с вътрешната кухина на лампата. За подаване на електрически ток към нажежаемата жичка през електродите 6 се използват междинен 8 и външни изводи 11, свързани помежду си чрез електрическо заваряване.

Фигура 1. Устройството за електрическа лампа с нажежаема жичка (а) и краката му (б)

Стъклена колба 1 се използва за изолиране на топлинното тяло, както и на други части от крушката, от вътрешната кухина на колбата, а вместо това се изпомпва инертен газ или газова смес 2 и краят на пръта се нагрява и запечатва.

За захранване с електрически ток на лампата и за монтирането му в електрически патрон, лампата е снабдена с основа 13, която е закрепена към гърлото на колбата 1 посредством основен мастик. Запалете лампата 12 на съответните места в основата.

Разпределението на светлината на лампата зависи от това как се намира тялото на нажежаемата жичка и от каква форма е необходимо. Но това се отнася само за лампи с прозрачни колби. Ако си представим, че нажежаемата жичка е еднакво ярък цилиндър и издава светлината, излъчваща се от нея, в равнина, перпендикулярна на най-голямата повърхност на светлинната нишка или спирала, тогава максималната интензивност ще бъде върху нея. Ето защо, за да се създадат необходимите посоки на силите на светлината, в различни конструкции на лампите, нишките се дават на определена форма. Примерите за форми на нишките са показани на фигура 2. Директната нежелана нишка в съвременните лампи с нажежаема жичка почти никога не се използва. Това се дължи на факта, че с увеличаване на диаметъра на нажежаемото тяло загубите на топлина чрез пълнене на газа намаляват.

Фигура 2. Дизайнът на топлината на тялото:
a - лампа за прожекция за високо напрежение; b - лампа за прожектиране с ниско напрежение; в - осигуряване на равен ярък диск

Голям брой тела се разделят на две групи. Първата група включва лампи с нажежаема жичка, използвани в лампи с общо предназначение, чийто дизайн първоначално е замислен като източник на радиация с еднакво разпределение на светлинния интензитет. Целта на проектирането на такива лампи е да се постигне максимална светлинна мощност, която се постига чрез намаляване броя на държачите, през които нишката се охлажда. Втората група включва т.нар. Плоски тела на топлина, които се извършват или под формата на паралелно разположени спирали (при високоволтови лампи с високо напрежение), или под формата на плоски спирали (при лампи с ниско напрежение с ниско напрежение). Първата конструкция се изпълнява с голям брой държачи от молибден, които са закрепени със специални керамични мостове. Дългата нишка е поставена във формата на кошница, като по този начин се постига голяма цялостна яркост. В лампите с нажежаема жичка, предназначени за оптични системи, телата на топлината трябва да са компактни. За да направите това, тялото на топлината се търкаля в скоба, двойна или тройна спирала. Фигура 3 показва кривите на интензитета на светлината, генерирани от сияещите тела с различни конструкции.

Фигура 3. Светлинни криви на крушки с нажежаема жичка с различни светлинни тела:
и - в равнината, перпендикулярна на оста на лампата; b - в равнината, преминаваща през оста на лампата; 1 - пръстеновидна спирала; 2 - прави биспирални; 3 - спирала, разположена на повърхността на цилиндъра

Необходимите криви на светлинен интензитет на крушки с нажежаема жичка могат да бъдат получени чрез използване на специални колби с отразяващи или разсеяни покрития. Използването на отразяващи покрития върху крушката с подходяща форма ви позволява да имате значително разнообразие от криви на светлинния интензитет. Лампи с отразяващи покрития се наричат ​​огледални (Фигура 4). Ако е необходимо, да се осигури особено точно разпределение на светлината в огледалните лампи, които се използват при използване на крушки. Такива светлини се наричат ​​фарове. В някои проекти на крушки с нажежаема жичка има метални рефлектори, вградени в колбите.

Фигура 4. Огледални крушки с нажежаема жичка

Използва се в материали с нажежаема жичка

метали

Основният елемент на крушки с нажежаема жичка е тялото с нажежаема жичка. За производството на тялото на топлина най-подходящи за използване на метали и други материали с електронна проводимост. В този случай тялото ще се нагрява до необходимата температура чрез преминаване на електрически ток. Материалът на топлинното тяло трябва да отговаря на няколко изисквания: има висока точка на топене, пластичност, което ви позволява да дърпате проводници с различни диаметри, включително много малка, ниска степен на изпарение при работните температури, което води до висок експлоатационен живот и други подобни. Таблица 1 показва точката на топене на огнеупорните метали. Най-огнеупорният метал е волфрамът, който, заедно с висока степен на пластичност и ниска степен на изпарение, осигурява широкото му използване като светещо тяло за лампи с нажежаема жичка.

Точка на топене на метали и техните съединения

3887
3877
3527
3427
3127
2867
2857
2687
2557
2377
2267

3087
2977
2927
2727

Скоростта на изпарение на волфрам при температури 2870 и 3270 ° C е 8,41 × 10-10 и 9,95 × 10-8 kg / (cm² × s).

От други материали ренийът може да се счита за обещаващ, чиято точка на топене е малко по-ниска от тази на волфрама. Ренийът реагира добре на обработката в загрято състояние, е устойчив на окисляване, има по-ниска скорост на изпарение от волфрам. Има чуждестранни публикации за приемането на лампи с волфрамова нишка с добавки на рений, както и за покриване на нишката с слой от рений. От неметалните съединения е интересен танталов карбид, чиято скорост на изпарение е с 20-30% по-ниска от тази на волфрама. Препятствие за използването на карбиди, по-специално на танталовия карбид, е тяхната крехкост.

Таблица 2 показва основните физични свойства на идеалното светещо тяло, направено от волфрам.

Основни физични свойства на волфрамовите нишки

Важна характеристика на волфрам е възможността за получаване на неговите сплави. Подробностите за тях запазват стабилна форма при висока температура. Когато волфрамовата жица се нагрява, по време на топлинната обработка на тялото на нишките и последващото нагряване, има промяна във вътрешната му структура, наречена термична прекристализация. В зависимост от естеството на прекристализацията, тялото на нишките може да има по-голяма или по-малка стабилност по отношение на размерите. Примесите и добавките, добавени към волфрама по време на неговото производство, оказват влияние върху естеството на прекристализацията.

Добавка Thorium оксид волфрамова ThO2 забавя процеса на прекристализация и осигурява кристална структура. Такъв волфрам е издръжлив поради механични удари, но той силно се удря и поради това не е подходящ за производство на нажежаеми тела под формата на спирали. Волфрам с високо съдържание на ториев оксид се използва за производството на катоди от газоразрядни лампи поради високата им излъчвателна способност.

За производството на спирали, използвани волфрам с добавка от силициев оксид SiO2 заедно с алкални метали - калий и натрий, както и волфрам, съдържащи в допълнение към горното добавка от алуминиев оксид А12О3. Последният дава най-добри резултати при производството на биспила.

Електродите на повечето крушки с нажежаема жичка са изработени от чист никел. Изборът се дължи на добрите свойства на вакуума на този метал, отделящи се в него газове, високите проводими свойства и заваряемостта с волфрам и други материали. Никлинната еластичност позволява да се замени заваряването с компресия на волфрам, осигурявайки добра електрическа и топлопроводимост. В лампи с нажежаема жичка се използва мед вместо никел.

Държателите обикновено се изработват от жици от молибден, които запазват своята еластичност при висока температура. Това позволява на тялото да се поддържа в разтегнато състояние дори след разширяването му в резултат на нагряване. Молибденът има точка на топене 2890 К и коефициент на температурата на коефициента на линейно разширение (TCLE) в диапазона от 300 до 800 К, равен на 55 × 10-7 К -1. Молибденът също така се въвежда в огнеупорното стъкло.

Клемите на крушките с нажежаема жичка са изработени от медна жица, която се заварява чрез заварка към входовете. При нискоенергийни лампи с нажежаема жичка няма индивидуални проводници, тяхната роля се изпълнява от удължени жлези, изработени от платинит. За запояване на проводниците към основата се използва заварка от калай-олово от клас POS-40.

стъкло

Глави, плочи, дюбели, колби и други стъклени части, използвани в една и съща лампа с нажежаема жичка, са изработени от силикатно стъкло със същия температурен коефициент на линейно разширение, което е необходимо, за да се осигури плътността на заваръчните места на тези части. Стойностите на температурния коефициент на линейно разширение на стъклото на лампата трябва да осигурят последователна връзка с металите, използвани за производството на входове. Най-разпространената стъклена марка SL96-1 с коефициент на температурен коефициент, равен на 96 × 10 -7 K -1. Това стъкло може да работи при температури от 200 до 473 К.

Един от важните параметри на стъклото е температурният диапазон, в който той запазва заваряемостта. За да се осигури заваряемостта, някои части са изработени от стъкло SL93-1, което се различава от химическия състав SL96-1 от стъкло марка и по-широк температурен диапазон, в който запазва заваръчността. Стъклената марка SL93-1 има високо съдържание на оловен оксид. Ако е необходимо, намалете размера на използваните по-огнеупорни стъкла (например марка SL40-1), чийто температурен коефициент е 40 × 10 -7 K -1. Тези стъкла могат да работят при температури от 200 до 523 К. Най-висока работна температура е кварцовото стъкло CL 5-1, лампите с нажежаема жичка, от които могат да работят при 1000 K или повече за няколко стотин часа (температурният коефициент на линейно разширение на кварцовото стъкло е 5.4 Х 10 -7 К-1). Описаните марки очила са прозрачни за оптично излъчване в обхвата на дължини на вълните от 300 nm до 2,5 - 3 микрона. Предаването на кварцово стъкло започва при 220 nm.

Входове

Входовете са направени от материал, който, заедно с добра електрическа проводимост, трябва да има термичен коефициент на линейно разширение, който осигурява получаването на последователни кръстовища с очилата, използвани за производството на лампи с нажежаема жичка. Съответстващи са връзките на материалите, като стойностите на коефициента на термично линейно разширение, които в целия температурен диапазон, т.е. от минималната до температурата на охлаждане на стъклото, се различават с не повече от 10-15%. Когато металът се излива в стъкло, е по-добре, ако топлинният коефициент на линейно разширение на метала е малко по-нисък от този на стъклото. След това, докато охлаждате стъклото, той компресира метала. При липса на метал, който има необходимата стойност на топлинния коефициент на линейно разширение, е необходимо да се произвеждат несъответстващи плувки. В този случай вакуумната връзка на метал със стъкло през целия температурен диапазон, както и механичната здравина на спойлера, са снабдени със специален дизайн.

Съответният възел със стъклен клас SL96-1 се получава с помощта на платинени втулки. Високата цена на този метал доведе до необходимостта от разработване на заместител, наречен платина. Платинитът е тел от желязо-никелова сплав с температурен коефициент на линейно разширение по-малък от този на стъклото. Когато на такъв проводник се постави меден слой, може да се получи добре проводим биметален проводник с голям температурен коефициент на линейно разширение в зависимост от дебелината на слоя на наслоения меден слой и топлинния коефициент на линейно разширение на оригиналната жица. Очевидно такъв метод за привеждане в съответствие на температурните коефициенти на линейно разширение позволява координация главно на диаметрално разширение, оставяйки температурния коефициент на надлъжното разширение несравним. За да се осигури най-добрата плътност на вакуума на стъклената връзка SL96-1 с платинит и да се подобри овлажняемостта върху слой мед, окислен по повърхността на меден оксид, жицата е покрита със слой боракс (натриева сол на борна киселина). По-скоро стабилни предпазители се осигуряват при използване на платинена тел с диаметър до 0,8 мм.

Подходящо за вакуумно нанасяне в стъклото SL40-1 се получава молибден. Тази двойка дава по-последователна форма от стъклената марка SL96-1 с платинит. Ограниченото използване на този флот се дължи на високата цена на суровините.

За да се получат вакуумни входове в кварцово стъкло, са необходими метали с много малък топлинен коефициент на линейно разширение, които не съществуват. Следователно, желаният резултат се получава чрез входния дизайн. Използваният метал е молибден, който се характеризира с добра омокряемост на кварцово стъкло. За крушки с нажежаема жичка в кварцови колби се използват обикновени фолийни втулки.

Запълването на лампите с нажежаема жичка с газ позволява да се увеличи работната температура на нажежаемото тяло, без да се намалява експлоатационният му живот поради намаляването на скоростта на разпръскване на волфрам в газообразна среда в сравнение с разпрашването във вакуум. Скоростта на пръскане намалява с нарастващото молекулно тегло и налягането на газа. Налягането на газа за пълнене е около 8 х 104 Ра. Какъв газ да използваме за това?

Използването на газообразна среда води до топлинни загуби, дължащи се на топлинна проводимост през газ и конвекция. За да се намалят загубите, е полезно да се напълнят лампите с тежки инертни газове или техни смеси. Тези газове включват азот, аргон, криптон и ксенон, произведени от въздуха. Таблица 3 показва основните параметри на инертните газове. Чистият азот не се използва поради големите загуби, свързани с неговата относително висока топлопроводимост.

Дизайн, технически параметри и видове лампи с нажежаема жичка

Лампа с нажежаема жичка - първото електрическо осветително устройство, което играе важна роля в човешкия живот. Тя позволява на хората да се занимават с бизнеса си независимо от времето на деня.

В сравнение с други източници на светлина, такова устройство се характеризира с простота на дизайна. Светлинният поток се излъчва от волфрамова нишка, разположена вътре в стъклена колба, чиято кухина се напълва с дълбок вакуум. В бъдеще, за да се увеличи издръжливостта, вместо вакуум, в колбата бяха изпомпани специални газове - така се появиха халогенните лампи. Волфрамът е топлоустойчив материал с висока точка на топене. Това е много важно, защото, за да може даден човек да види блясъка, конецът трябва да е много горещ поради тока, преминаващ през него.

История на творението

Интересното е, че първите лампи не използват волфрам, а редица други материали, включително хартия, графит и бамбук. Ето защо, въпреки факта, че всички лаври за изобретението и подобряването на лампата с нажежаема жичка принадлежат на Едисън и Лодигън, не е правилно да се приписват на всички тези качества само на тях.

Няма да пишем за неуспехите на отделните учени, но ще дадем основните насоки, на които мъжете от онова време полагаха усилия:

  1. Търсенето на най-добрия материал за нажежаемата жичка. Необходимо е да се намери такъв материал, който да е едновременно устойчив на огън и да се характеризира с висока устойчивост. Първата нишка е създадена от бамбукови влакна, които са покрити с тънък слой графит. Бамбукът действа като изолатор, графитът действа като проводима среда. Тъй като слоят е малък, устойчивостта нараства значително (според изискванията). Всичко е наред, но дървесната база на въглищата доведе до бързо запалване.
  2. След това изследователите обмислят как да създадат условия за най-строг вакуум, защото кислородът е важен елемент за процеса на горене.
  3. След това е необходимо да се създадат разглобяеми и контактни компоненти на електрическата верига. Задачата беше усложнена от използването на слой от графит, характеризиращ се с висока устойчивост, затова учените трябваше да използват благородни метали - платина и сребро. Това увеличава проводимостта на тока, но цената на продукта е твърде висока.
  4. Трябва да се отбележи, че Едисонската резба е използвана за този ден - маркира E27. Първите начини за създаване на контакт включват спояване, но в тази ситуация днес е трудно да се говори за бързо подменящи се крушки. И със силна топлина подобни съединения бързо се разпадат.

Днес популярността на такива лампи пада експоненциално. През 2003 г. амплитудата на захранващото напрежение се увеличи с 5% в Русия, като този параметър вече е 10%. Това доведе до намаляване на живота на лампата с нажежаема жичка 4 пъти. От друга страна, ако напрежението се върне на еквивалентната стойност надолу, изходът на светлинния поток ще бъде значително намален - до 40%.

Спомнете си за курса на обучение - дори и в училище, учител по физика създаде експерименти, демонстрирайки как блясъкът на лампата се увеличава, тъй като амперажът на тока, който отива на волфрамовата нишка, се увеличава. Колкото по-голяма е амперажът, толкова по-голяма е емисия на радиация и повече топлина.

Принцип на действие

Принципът на действие на лампата се основава на силното нагряване на спиралата, дължащо се на преминаващия през нея електрически ток. За да може материалът в твърдо състояние да излъчва червена светлина, температурата му трябва да достигне 570 градуса. Целзий. Радиацията ще бъде приятна за очите на човек, само когато този параметър се увеличи с 3-4 пъти.

Малко материали се характеризират с такава рефрактерност. Поради ценовата политика на достъпна цена, изборът беше направен в полза на волфрам, чиято точка на топене е 3400 градуса. Целзий. За да се увеличи площта на светлинното лъчение, волфрамовите нишки се усукват в спирала. По време на работа може да се загрее до 2800 градуса. Целзий. Цветната температура на такова лъчение е 2000-3000 К, което дава жълтеникав спектър - несравним с деня, но в същото време не оказва отрицателно въздействие върху зрителните органи.

Веднъж във въздушната среда волфрамът се окислява бързо и се свива. Както бе споменато по-горе, вместо вакуум стъклена колба може да се напълни с газове. Говорим за инертен азот, аргон или криптон. Това позволява не само да се увеличи издръжливостта, но и да се увеличи силата на светене. Животът е повлиян от факта, че налягането на газа предотвратява изпарението на волфрамовите нишки поради високата температура на запалването.

структура

Една обикновена лампа се състои от следните структурни елементи:

  • Флакон;
  • вакуум или инертен газ, инжектиран в него;
  • нишки;
  • електроди - токови проводници;
  • куки, необходими за задържане на спиралата;
  • крак;
  • предпазител;
  • основа, състояща се от корпус, изолатор и контакт на дъното.

В допълнение към стандартните версии на проводника, стъклен съд и заключения, има лампи за специални цели. Вместо капачката се използват други държачи или се добавя допълнителна колба.

Предпазителят обикновено се изработва от сплав от ферит и никел и се поставя в пролуката на една от текущите изводи. Често се намира в крака. Основната му цел е да предпази крушката от унищожаване в случай на счупване на резбата. Това се дължи на факта, че ако се счупи, се образува електрическа дъга, което води до топене на остатъците от проводници, които попадат в стъклена колба. Поради високата температура, тя може да избухне и да предизвика пожар. Въпреки това, в продължение на много години се оказа ниската ефективност на предпазителите, така че те бяха по-рядко използвани.

Колбата

Използва се стъклен съд за защита на спиралата от окисляване и унищожаване. Общите размери на колбите се избират в зависимост от скоростта на отлагане на материала, от който е направен проводникът.

Газова среда

Ако по-ранните крушки с нажежаема жичка са били напълнени с вакуум, но днес този подход се използва само за източници на ниска мощност. По-мощните устройства се пълнят с инертен газ. Молната маса на газа влияе върху излъчването на топлина от нишката.

Халогени се инжектират в колбата с халогенни лампи. Веществото, с което е покрита нишката, започва да се изпарява и взаимодейства с халогените, намиращи се вътре в съда. В резултат на реакцията се образуват съединения, които се разпадат отново и веществото се връща към повърхността на нишката. Това даде възможност да се повиши температурата на проводника, като се увеличи ефективността и продължителността на живот на продукта. Също така, този подход позволяваше колбите да станат по-компактни. Липсата на дизайн е свързана с първоначално ниското съпротивление на проводника при прилагане на електрически ток.

спиралата

Формата на спиралата може да бъде различна - изборът в полза на едната или другата е свързан със спецификата на електрическата крушка. Често те използват нишка с кръгло напречно сечение, усукана в спирала, много по-рядко - лентови проводници.

Модерната лампа с нажежаема жичка се захранва от волфрамова или осмиева волфрамова сплав. Вместо обичайните спирали, спиралата на спиралата и триспиролите могат да се въртят, което стана възможно благодарение на многократното усукване. Последното води до намаляване на топлинното излъчване и повишаване на ефективността.

Технически спецификации

Интересно е да се наблюдава зависимостта на светлинната енергия и мощността на лампата. Промените не са линейни - до 75 W, увеличението на светлината се увеличава, а когато се превишава, намалява.

Едно от предимствата на тези източници на светлина е еднородното осветление, тъй като в почти всички посоки светлината се излъчва с еднаква интензивност.

Друго предимство, свързано с пулсирането на светлината, което при определени стойности води до значително умора на окото. Нормалната стойност е коефициентът на вълнение, който не надвишава 10%. За лампите с нажежаема жичка максималният параметър е 4%. Най-лошата фигура - за продукти с капацитет от 40 вата.

Сред всички налични електрически устройства за осветление лампите с нажежаема жичка се загряват повече. Повечето от тока се превръщат в топлинна енергия, така че устройството изглежда по-скоро като нагревател, отколкото източник на светлина. Ефективността на светлината е в диапазона от 5 до 15%. По тази причина законът уточнява някои правила, забраняващи например употребата на крушки с нажежаема жичка над 100 вата.

Обикновено за осветяване на една стая има достатъчно лампи за 60 вата, което се характеризира с ниска топлина.

При разглеждането на емисионния спектър и сравняването му с естествената светлина могат да се направят две важни точки: светлинният поток на такива лампи съдържа по-малко синьо и по-червена светлина. Резултатът обаче се счита за приемлив и не води до умора, какъвто е случаят с дневните източници.

Параметри на ефективността

При работа с крушки с нажежаема жичка е важно да се обмислят условията за тяхното използване. Те могат да се използват на закрито и на открито при температура най-малко -60 и най-много +50 градуса. Целзий. В същото време влажността на въздуха не трябва да превишава 98% (+20 градуса по Целзий). Устройствата могат да работят в една и съща схема с димери, предназначени да контролират излъчването на светлина, като променят интензитета на светлината. Това са евтини продукти, които могат да бъдат заменени независимо от неквалифициран човек.

Съществуват няколко критерия за класификация на крушките с нажежаема жичка, които ще бъдат разгледани по-долу.

В зависимост от ефективността на осветлението крушките с нажежаема жичка са (от най-лошото до най-доброто):

  • вакуум;
  • аргон или азот-аргон;
  • криптон;
  • Ксенон или халоген с инсталиран инфрачервен рефлектор вътре в лампата, което повишава ефективността;
  • с покритие, предназначено да превърне инфрачервеното лъчение в видим спектър.

Има много повече сортове лампи с нажежаема жичка, свързани с функционалните цели и дизайнерските характеристики:

  1. Обща цел - през 70-те години. през миналия век те са били наричани "нормални осветителни лампи". Най-често срещаната и многобройна категория - продукти, използвани за общо и декоративно осветление. От 2008 г. освобождаването на такива източници на светлина е значително намалено, което се свързва с приемането на множество закони.
  2. Декоративна цел. Колби от такива продукти се изработват под формата на елегантни фигури. Най-често срещаните са стъклени съдове с форма на свещ с диаметър до 35 mm и сферични (45 mm).
  3. Местна цел. По проект те са идентични с първата категория, но те се захранват от намалено напрежение - 12/24/36/48 V. Те обикновено се използват в преносими осветителни тела и устройства, които осветяват работни дъски, металообработващи машини и др.
  4. Осветление с оцветени колби. Често мощността на продуктите не надвишава 25 W, а за боядисване вътрешната кухина е покрита с слой неорганичен пигмент. Много по-рядко можете да намерите източници на светлина, външната част на която е боядисана с цветен лак. В този случай пигментът бързо избледнява и се разпада.
  1. SLR. Колбата се изработва в специална форма, която е покрита с отразяващ слой (например чрез разпрашаване на алуминий). Тези продукти се използват за преразпределяне на светлинния поток и подобряване на ефективността на осветлението.
  2. Сигнал. Те са инсталирани в продукти за светлинна сигнализация, предназначени за показване на всякаква информация. Те се характеризират с ниска мощност и са предназначени за непрекъсната работа. Към днешна дата, практически безполезни поради наличието на светодиоди.
  3. Транспорт. Друга широка категория лампи, използвани в превозните средства. Характеризира се с висока якост, устойчивост на вибрации. Те използват специална основа, гарантираща здрава монтаж и възможност за бързо заместване при затруднено положение. Може да яде от 6 V.
  4. Searchlight. Източници на светлина с висока мощност до 10 кВт, характеризиращи се с висока светлинна ефективност. Спиралата се вписва компактно, за да осигури по-добър фокус.
  5. Лампи, използвани в оптични устройства - например филмови проекции или медицинско оборудване.

Специални лампи

Съществуват и по-специфични видове крушки с нажежаема жичка:

  1. Разпределителна табла - подкатегория сигнални лампи, използвани в разпределителни табла и изпълняващи функцията на индикатори. Това са тесни, продълговати и малки продукти с паралелни контакти от гладък тип. Поради това могат да бъдат поставени в бутоните. Маркиран като "KM 6-50". Първото число показва напрежението, а втората - ампераж (mA).
  2. Преизчисление или фотолампа. Тези продукти се използват във фотографското оборудване за нормализирания принудителен режим. Характеризира се с висока светлинна ефективност и цветна температура, но с кратък експлоатационен живот. Силата на съветските лампи достигна 500 вата. В повечето случаи колбата е омазнена. Днес почти не се използва.
  3. Проекция. Използва се в шрайбпроектори. Висока яркост.

Двойна лампа се предлага в няколко разновидности:

  1. За автомобили. Една нишка се използва за преминаване, а другата - за основния лъч. Ако разгледаме лампата за задните светлини, нишките могат да се използват съответно за спирачната и страничната светлина. Допълнителен екран може да отреже лъчите, които на късите светлини могат да заслепят насрещните автомобили.
  2. За самолети. В светлината за приземяване една нишка може да се използва за малка светлина, а другата - за голяма, но изисква външно охлаждане и краткотрайна работа.
  3. За железопътните светофари. За подобряване на надеждността са необходими две нишки - ако някой изгори, другият ще свети.

Продължаваме да разглеждаме специални крушки с нажежаема жичка:

  1. Фар лампа - трудно решение за мобилни обекти. Използва се в автомобилната и аеронавтиката.
  2. Ниска инерция. Съдържа тънка нишка. Използва се в системи за запис от оптичен тип и в някои видове фототелеграфия. Днес тя се използва рядко, тъй като има повече модерни и подобрени светлинни източници.
  3. Отопление. Използва се като източник на топлина в лазерни принтери и копирни машини. Лампата е с цилиндрична форма, фиксирана в въртящ се метален вал, към която е поставена хартия с тонер. Валът прехвърля топлината, което причинява разпространението на тонера.

Електрическият ток в лампите с нажежаема жичка не се превръща само в видима светлина за очите. Едната част отива на радиация, другата се трансформира в топлина, третата - на инфрачервена светлина, която не е фиксирана от визуалните органи. Ако температурата на проводника е 3350 К, ефективността на лампа с нажежаема жичка ще бъде 15%. Една обикновена лампа с мощност 60 W с температура 2700 К се характеризира с минимална ефективност от 5%.

Ефективността се подобрява от степента на отопление на проводниците. Но колкото по-високо е нагряването на нажежаемата жичка, толкова по-кратък е експлоатационният й живот. Например, при температура от 2700 K светлинната крушка ще свети за 1000 часа, 3400 К - няколко пъти по-малко. Ако увеличите захранващото напрежение с 20%, светлината ще се удвои. Това е ирационално, тъй като животът ще бъде намален с 95%.

Плюсове и минуси

От една страна, крушките с нажежаема жичка са най-достъпните източници на светлина, от друга страна, те се характеризират с множество недостатъци.

  • ниска цена;
  • няма нужда от екстри;
  • лекота на използване;
  • удобна цветна температура;
  • устойчивост на висока влажност.
  • нестабилност - 700-1000 часа при спазване на всички правила и препоръки за употреба;
  • лоша светлина - ефективност от 5 до 15%;
  • крехка стъклена колба;
  • възможност за експлозия при прегряване;
  • висока опасност от пожар;
  • паданията на напрежението значително съкращават полезния живот.

Как да увеличите експлоатационния живот

Има няколко причини, поради които животът на тези продукти може да бъде намален:

  • напрежение капки;
  • механични вибрации;
  • висока температура на околната среда;
  • прекъсване на връзката в окабеляването.

Ето някои съвети за удължаване живота на крушките с нажежаема жичка:

  1. Изберете продукти, които са подходящи за обхвата на мрежовото напрежение.
  2. Извършвайте движението стриктно в изключено състояние, защото продуктът ще се провали поради най-малките вибрации.
  3. Ако лампите продължават да се изгарят в една и съща касета, тя трябва да бъде подменена или ремонтирана.
  4. Когато работите по кацане, добавете диод към електрическата верига или свържете два лампи с една и съща мощност паралелно.
  5. За да прекъснете веригата на захранването, можете да добавите устройство за гладко превключване.

Технологиите не стоят неподвижни, те постоянно се развиват, така че днес традиционните светещи лампи са заменени от по-икономични и издръжливи светодиодни, флуоресцентни и енергоспестяващи източници на светлина. Основните причини за изпускането на крушки с нажежаема жичка остават присъствието на по-слабо развитите страни от технологична гледна точка, както и добре установената продукция.

За да придобиете такива продукти днес е възможно в няколко случая - те се вписват добре в дизайна на къща или апартамент или ви харесват мекия и удобен спектър на тяхното излъчване. Технологично - това е дълъг остарели продукт.