La historia de las lámparas incandescentes se remonta al siglo XIX. Considere los puntos principales asociados con esta invención única de la humanidad.
Peculiaridades
Una bombilla incandescente es un elemento familiar para muchas personas. En la actualidad, es difícil imaginar la vida de la humanidad sin el uso de luz artificial y eléctrica. Al mismo tiempo, rara vez alguien piensa en cómo se veía la primera lámpara, en qué período histórico se creó.
Para empezar, considere el dispositivo de una lámpara incandescente. Esta fuente de luz eléctrica es un conductor de alto punto de fusión que se encuentra en una bombilla. El aire se bombea previamente, en lugar de eso, el matraz se llena con un gas inerte. Al pasar a través de la lámpara, una corriente eléctrica emite un rayo de luz.
La esencia del funcionamiento
¿Cuál es el principio de funcionamiento de una lámpara incandescente? Radica en el hecho de que al fluir corriente eléctrica a través del filamento, el elemento se calienta, mientras que el propio filamento de tungsteno se calienta. Es ella quien emite radiaciones de tipo térmico y electromagnético según la ley de Planck. Para crear un brillo completo, debe calentar el filamento de tungsteno a varios cientos de grados. A medida que la temperatura disminuye, el espectro se vuelve rojo.
Las primeras lámparas incandescentes tenían muchas desventajas. Por ejemplo, era difícil regular la temperatura, como resultado de lo cual las lámparas fallaron rápidamente.
Características técnicas
¿Cuál es la construcción de una lámpara incandescente moderna? Desde que se convirtió en la primera fuente de luz, tiene suficiente construcción simple... Los principales elementos de la lámpara son:
- cuerpo resplandeciente;
- matraz;
- Entradas de corriente.
En la actualidad, se han desarrollado varias modificaciones, se introduce un fusible en la lámpara, que es un enlace. Para la producción de esta pieza se utiliza una aleación de hierro-níquel. El eslabón está soldado a la pata de entrada de corriente para evitar la destrucción de la ampolla de vidrio cuando se calienta el filamento de tungsteno.
Teniendo en cuenta las principales ventajas y desventajas de las lámparas incandescentes, observamos que desde sus inicios, las lámparas se han modernizado significativamente. Por ejemplo, el uso de un fusible ha reducido la probabilidad de que la lámpara se rompa rápidamente.
La principal desventaja de estos elementos de iluminación es su alto consumo de energía. Por eso ahora se utilizan con mucha menos frecuencia.
Cómo aparecieron las fuentes de luz artificial
La historia de las lámparas incandescentes está asociada con muchos inventores. Hasta el momento en que el físico ruso Alexander Lodygin comenzó a trabajar en su creación, ya se habían desarrollado los primeros modelos de lámparas incandescentes. En 1809, el inventor inglés Delarue desarrolló un modelo que estaba equipado con una bobina de platino. La historia de las lámparas incandescentes también está asociada con el inventor Heinrich Gebel. En una muestra creada por un alemán, se colocó un hilo de bambú carbonizado en un recipiente, del cual se extrajo primero aire. Gebel lleva quince años modernizando su modelo de lámpara incandescente. Se las arregló para conseguir una versión funcional de la bombilla incandescente. Lodygin logró un brillo de alta calidad de una varilla de carbón colocada en recipiente de vidrio del cual se ha eliminado el aire.
Variante de modelo práctica
Las primeras lámparas incandescentes que se podían producir en grandes cantidades aparecieron en Inglaterra a finales del siglo XIX. Joseph Wilson Swan incluso logró obtener una patente para su propio diseño.
Hablando de quienes inventaron la lámpara incandescente, también es necesario detenerse en los experimentos realizados por Thomas Edison.
Trató de usarlos como filamentos. varios materiales... Fue este científico quien propuso un filamento de platino como filamento.
Esta invención de la lámpara incandescente marcó una nueva etapa en el campo de la electricidad. Inicialmente, las lámparas de Edison solo funcionaron durante cuarenta horas, pero a pesar de esto, rápidamente reemplazaron la iluminación de gas.
Durante el período en que Edison se dedicó a su investigación, en Rusia, Alexander Lodygin logró crear varios diferentes tipos Lámparas en las que el papel de los filamentos lo desempeñaban los metales refractarios.
La historia de las lámparas incandescentes atestigua el hecho de que fue el inventor ruso quien comenzó a utilizar metales refractarios en forma de cuerpo incandescente.
Además del tungsteno, Lodygin también experimentó con molibdeno, girándolo en espiral.
Los detalles de la lámpara Lodygin
Los análogos modernos se caracterizan por un excelente flujo luminoso, así como por una reproducción cromática de alta calidad. Su eficiencia es del 15% a la temperatura de calentamiento más alta. Estas fuentes de luz consumen una cantidad significativa de energía eléctrica, por lo tanto, su funcionamiento se lleva a cabo durante no más de 1000 horas. Esto se ve más que compensado por el bajo costo de las lámparas, por lo tanto, a pesar de la variedad de fuentes de luz artificial presentadas en mercado moderno, todavía se consideran populares y demandados entre los compradores.
Datos interesantes de la historia de la lámpara incandescente.
A finales del siglo XIX, Didrichson logró realizar cambios significativos en el modelo propuesto por el inventor ruso Lodygin. Él evacuó completamente el aire, usó varios pelos en la lámpara a la vez.
Esta mejora permitió utilizar la lámpara incluso cuando uno de los pelos se quemó.
El ingeniero inglés Joseph Wilson Swan posee una patente que confirma su creación de una lámpara de fibra de carbono.
La fibra se colocó en una atmósfera de oxígeno enrarecida, como resultado de lo cual la luz era más brillante y uniforme.
En la segunda mitad del siglo XIX, además de la propia lámpara, Edison inventó un interruptor giratorio para electrodomésticos.
Aparición a gran escala de lámparas en el mercado
A partir de finales del siglo XIX, comenzaron a aparecer lámparas en las que se utilizaban como filamento óxidos de itrio, circonio, torio, magnesio.
A principios del siglo pasado, los investigadores húngaros Sandor Yust y Franjo Hanaman recibieron una patente para el uso de un filamento de tungsteno en lámparas incandescentes. Fue en este país donde se hicieron las primeras copias de tales lámparas, que ingresaron al mercado a gran escala.
En Estados Unidos, en el mismo período de tiempo, se construyeron y lanzaron plantas dedicadas a la producción de titanio, tungsteno, cromo, mediante reducción electroquímica.
El alto costo del tungsteno ha hecho ajustes en la velocidad a la que se introducen las lámparas incandescentes en la vida cotidiana.
En 1910, Coolidge desarrolló nueva tecnología la fabricación de filamentos delgados de tungsteno, que contribuyó a la reducción del costo de producción de lámparas incandescentes artificiales.
El problema de su rápida evaporación fue resuelto por el científico estadounidense Irving Langmuir. Fue él quien introdujo en la producción industrial el llenado de frascos de vidrio con gas inerte, lo que alargó la vida útil de la lámpara y abarataron su precio.
Eficiencia
Casi toda la energía que se recibe en la lámpara se convierte gradualmente en radiación térmica. La eficiencia alcanza el 15 por ciento en indicador de temperatura 15 por ciento.
A medida que aumenta la temperatura, aumenta la eficiencia, pero esto provoca una disminución significativa en la vida útil de la lámpara.
A 2700 K, el uso completo de una fuente de luz artificial es de 1000 horas, y a 3400 K, varias horas.
Para aumentar la durabilidad de la lámpara incandescente, los desarrolladores proponen reducir el valor de la tensión de alimentación. Por supuesto, en este caso, la eficiencia también disminuirá entre 4 y 5 veces. Los ingenieros utilizan este efecto en los casos en que se requiere una iluminación fiable de brillo mínimo. Por ejemplo, esto es cierto para la iluminación vespertina y nocturna. sitios de construcción, Vuelos de escaleras.
Para hacer esto, realice una conexión en serie corriente alterna Lámparas con diodo, que garantiza el suministro de corriente a la lámpara durante la mitad de todo el período de suministro de corriente.
Teniendo en cuenta que el precio de una lámpara incandescente ordinaria es significativamente menor que su vida útil promedio, la compra de tales fuentes de iluminación puede considerarse una medida bastante rentable.
Conclusión
La historia de la aparición de ese modelo de lámpara eléctrica, al que estamos acostumbrados, está asociada con los nombres de muchos científicos e inventores rusos y extranjeros. A lo largo de dos siglos, esta fuente artificial de iluminación ha sufrido transformaciones, modernizaciones, cuyo propósito era aumentar la vida operativa del dispositivo y reducir su costo.
El mayor desgaste del filamento ocurre cuando el voltaje se aplica repentinamente a la lámpara. Para resolver este problema, los inventores comenzaron a equipar las lámparas con una variedad de dispositivos para asegurar su encendido sin problemas.
El filamento de tungsteno frío tiene una resistividad que es solo el doble que la del aluminio. Para evitar picos de potencia, los diseñadores utilizan termistores cuya resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura.
Para lámparas de bajo voltaje con igual potencia, la vida útil y la eficiencia luminosa son mucho mayores, ya que tienen una sección más grande del cuerpo incandescente. En luminarias diseñadas para múltiples lámparas, es efectivo conectar varias lámparas de menor voltaje en serie. Por ejemplo, en lugar de seis lámparas de 60 W conectadas en paralelo, solo puede usar tres.
Ciertamente, estos días han aparecido diferentes modelos Lámparas eléctricas, que tienen características mucho más efectivas que las bombillas ordinarias inventadas durante la época de Lodygin y Edison.
Hola a todos. Me alegro de verte en mi sitio web. Tema del artículo de hoy: el dispositivo de una lámpara incandescente. Pero primero me gustaría decir algunas palabras sobre la historia de esta lámpara.
La primera bombilla incandescente fue inventada por el científico inglés Delarue en 1840. Tenía una bobina de platino. Un poco más tarde, en 1854, el científico alemán Heinrich Goebel presentó una lámpara con filamento de bambú, que estaba ubicada en un matraz de vacío. En ese momento, todavía había muchas lámparas diferentes presentadas por varios científicos. Pero todos tenían una muy término corto servicios y no eran eficientes.
En 1890, el científico A.N. Lodygin presentó por primera vez una lámpara con filamento de tungsteno y tenía forma de espiral. Este científico también intentó evacuar el aire del matraz y llenarlo de gases. Esto aumentó significativamente la vida útil de las lámparas.
Pero la producción en serie de lámparas incandescentes comenzó en el siglo XX. Entonces fue un verdadero avance en tecnología. Ahora, en nuestro tiempo, muchas empresas, y simplemente la gente común rechace estas lámparas debido al hecho de que consumen mucha electricidad. Y en algunos países incluso prohibieron la producción de lámparas incandescentes con una capacidad de más de 60 vatios.
Dispositivo de lámpara incandescente.
Dicha lámpara consta de las siguientes partes: base, bombilla, electrodos, ganchos para sujetar el filamento, filamento, enchufe, material aislante, superficie de contacto.
Para que le quede más claro, ahora escribiré sobre cada detalle por separado. También vea la foto y el video.
Matraz - hecho de vidrio ordinario y es necesario para proteger el filamento de ambiente externo... En él se inserta un enchufe con electrodos y ganchos que sujetan el hilo. Se crea un vacío especialmente en el matraz o se llena con un gas especial. Suele ser argón, ya que no se presta al calentamiento.
En el lado donde se encuentran los cables de los electrodos, la bombilla se funde con vidrio y se pega a la base.
La base es necesaria para que la bombilla se pueda atornillar en el casquillo. Suele estar fabricado en aluminio.
Un filamento incandescente es una parte que emite luz. Fabricado principalmente a partir de tungsteno.
Y ahora, para consolidar sus conocimientos, le sugiero que busque muy interesante video, que explica y muestra cómo se fabrican las bombillas incandescentes.
Principio de operación.
El principio de funcionamiento de una lámpara incandescente se basa en calentar el material. No en vano el filamento tiene ese nombre. Si se pasa una corriente eléctrica a través de una bombilla, el filamento de tungsteno se calienta a una temperatura muy alta y comienza a emitir un flujo luminoso.
El filamento no se derrite porque el tungsteno tiene un punto de fusión muy alto, entre 3200 y 3400 grados Celsius. Y cuando la lámpara está funcionando, el filamento se calienta hasta 2600-3000 grados Celsius.
Ventajas y desventajas de las lámparas incandescentes.
Ventajas principales:
No es un precio elevado.
Talla pequeña.
Tolere fácilmente las caídas de voltaje en la red.
Cuando se enciende, se enciende instantáneamente.
El parpadeo es casi imperceptible para el ojo humano cuando funciona con alimentación de CA.
Puede utilizar el dispositivo para ajustar el brillo.
Se puede utilizar tanto a temperaturas ambiente bajas como altas.
Estas lámparas se pueden producir para casi cualquier voltaje.
No contiene sustancias peligrosas en su composición y, por lo tanto, no necesita una eliminación especial.
No se requieren dispositivos de activación para encender la lámpara.
Puede funcionar con voltaje CA y CC.
Es muy silencioso y no causa interferencias de radio.
Y esto esta lejos de Lista llena Beneficios.
Defectos:
Tiene una vida útil muy corta.
Eficiencia muy baja. Por lo general, no supera el 5 por ciento.
El flujo luminoso y la vida útil dependen directamente de la tensión de red.
La carcasa de la lámpara se calienta mucho durante el funcionamiento. Por lo tanto, dicha lámpara se considera peligrosa para el fuego.
Si el filamento se rompe, la bombilla puede explotar.
Muy frágil y sensible a los golpes.
Se descompone muy rápidamente en condiciones de vibración.
Y al final del artículo, me gustaría escribir sobre uno hecho asombroso... En los Estados Unidos, en uno de los departamentos de bomberos de la ciudad de Livermore, hay una lámpara de 60 vatios que ha estado encendida continuamente durante más de 100 años. Se encendió en 1901 y en 1972 se inscribió en el Libro Guinness de los Récords.
El secreto de su longevidad es que funciona en un subconsumo profundo. Por cierto, la cámara web registra continuamente el trabajo de esta lámpara. Entonces, cualquier interesado puede buscar una transmisión en vivo en Internet.
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¡Sinceramente, Alejandro!
Resulta que un cuerpo calentado por una corriente eléctrica no solo puede emitir calor, sino también brillar. Las primeras fuentes de luz funcionaron precisamente según este principio. Echemos un vistazo a cómo funciona una lámpara incandescente, el dispositivo de iluminación más utilizado en el mundo. Y, aunque eventualmente tendrá que ser reemplazado por completo por fuentes de luz fluorescentes compactas (que ahorran energía) y LED, la humanidad no podrá prescindir de esta tecnología durante mucho tiempo.
Diseño de lámpara incandescente
El elemento principal de la bombilla es una espiral hecha de un material refractario: tungsteno. Para aumentar su longitud y, en consecuencia, la resistencia, se retuerce en una espiral delgada. No es visible a simple vista.
La espiral se fija sobre elementos de soporte, los más externos de los cuales se utilizan para conectar sus extremos al circuito eléctrico. Están hechos de molibdeno, cuyo punto de fusión es más alto que la temperatura de la bobina calentada. Uno de los electrodos de molibdeno está conectado a la parte roscada de la base y el otro, a su salida central.
Los soportes de molibdeno sostienen la bobina de tungsteno
El aire se extrae de un matraz de vidrio. A veces, en lugar de aire, se bombea al interior un gas inerte, por ejemplo, argón o su mezcla con nitrógeno. Esto es necesario para reducir la conductividad térmica del volumen interno, como resultado de lo cual el vidrio es menos susceptible al calentamiento. Además, esta medida evita la oxidación del filamento. Al hacer una lámpara, el aire se bombea a través de una parte de la bombilla y luego se oculta por la base.
El principio de funcionamiento de una lámpara incandescente se basa en el calentamiento de su filamento mediante una corriente eléctrica hasta la temperatura a la que comienza a emitir luz hacia el espacio circundante.
Las lámparas incandescentes se pueden fabricar con potencias desde 15 hasta 750 W. Dependiendo de la potencia, se utilizan diferentes tipos Zócalos roscados: E10, E14, E27 o E40. Para las lámparas decorativas, de señalización y de retroiluminación se utilizan las bases BA7S, BA9S, BA15S. Cuando se instalan, estos productos se atascan dentro del cartucho y giran 90 grados.
Además del habitual, en forma de pera, también lamparas decorativas, en el que la bombilla está hecha en forma de vela, gota, cilindro, bola.
Una lámpara con una bombilla sin revestimiento se ilumina con una luz amarillenta, la composición que más recuerda al sol. Pero cuando se aplican revestimientos especiales a la superficie interna del vidrio, puede volverse opaco, rojo, amarillo, azul o verde.
Es de interés el dispositivo de una lámpara de espejo incandescente. Se aplica una capa reflectante a parte de su bulbo. Como resultado, debido a su reflexión, el flujo luminoso se redistribuye en una dirección.
Ventajas de las lámparas incandescentes
La ventaja más importante a favor del uso de bombillas incandescentes es la facilidad de fabricación y, en consecuencia, el precio. Es imposible idear un dispositivo de iluminación más simple.
Las lámparas se fabrican para una amplia gama de potencias y dimensiones. Todas las demás fuentes de luz modernas contienen dispositivos que convierten la tensión de alimentación al valor necesario para su funcionamiento. Aunque logran encajarlos en las dimensiones generales estándar de la bombilla, el diseño se vuelve más complicado y aumenta la cantidad de piezas en el dispositivo. Y esto no siempre mejora los indicadores de costos y confiabilidad. El circuito de conmutación de la lámpara incandescente no requiere ningún elemento adicional.
Las bombillas LED han reemplazado a los dispositivos portátiles convencionales: fuentes de luz portátiles alimentadas por baterías y baterías recargables. Con la misma salida de luz, consumen menos corriente y las dimensiones generales del LED son incluso más pequeñas que las bombillas que se usaban anteriormente en linternas. Si, y en la composicion Guirnaldas de árboles de Navidad funcionan mejor.
Vale la pena señalar una ventaja más inherente a las bombillas incandescentes: su espectro de brillo es más cercano al del sol que todas las demás fuentes de luz artificial. Y esta es una gran ventaja para la visión, porque está adaptada específicamente al sol y no a los LED monocromáticos.
Debido a la inercia térmica del filamento calentado, su luz prácticamente no pulsa. No se puede decir lo mismo de la radiación de otros dispositivos, especialmente los luminiscentes, que utilizan un estrangulador convencional como balasto y no un circuito semiconductor. Y la electrónica, especialmente la barata, no siempre suprime correctamente la ondulación de la red. Esto también afecta la visión.
Pero no solo la salud puede dañar la naturaleza pulsante de los dispositivos semiconductores utilizados en bombillas modernas... Su uso masivo conduce a un cambio brusco en la forma de la corriente consumida de la red, que finalmente afecta la forma de la tensión. Cambia tanto en relación al original (sinusoidal) que afecta la calidad del trabajo de otros electrodomésticos de la red.
Desventajas de las bombillas incandescentes.
Un inconveniente importante de las bombillas incandescentes, que reduce su vida útil, es su dependencia de la magnitud de la tensión de alimentación. Cuando se aumenta el voltaje, el desgaste del filamento es más rápido. Producen lámparas para diferentes valores de este parámetro (hasta 240 V), pero al valor nominal brillan peor.
Bajar el voltaje conduce a un cambio brusco en la intensidad del brillo. Y lo que es peor, sus vibraciones afectan el dispositivo de iluminación; con saltos bruscos, la lámpara puede quemarse.
Pero lo peor es que el filamento está diseñado para trabajo largo en un estado calentado. Cuando se calienta, aumenta su resistividad. Por tanto, en el momento del encendido, cuando el hilo está frío, su resistencia es mucho menor que aquella a la que se produce el resplandor. Esto conduce a un aumento inevitable de la corriente en el momento de la ignición, lo que lleva a la evaporación del tungsteno. Cómo mas cantidad inclusiones: menos vivirá la lámpara.
Los dispositivos para un inicio suave o que le permiten ajustar el brillo del brillo en un amplio rango ayudan a corregir la situación.
La principal desventaja de las bombillas incandescentes es su baja eficiencia. La mayor parte de la electricidad (hasta el 96%) se gasta en el calentamiento inútil del aire circundante y la radiación en el espectro infrarrojo. No se puede hacer nada al respecto: este es el principio de funcionamiento de una lámpara incandescente.
Y una cosa más: el vaso del frasco se rompe fácilmente. Pero a diferencia de los fluorescentes compactos, que contienen una pequeña cantidad de vapor de mercurio en su interior, una lámpara incandescente rota, aparte de un posible corte, no amenaza al propietario.
Lámparas halógenas
La causa del desgaste de la lámpara incandescente es la evaporación gradual del tungsteno del que está hecho el filamento. Se vuelve más delgado, y luego el siguiente aumento de corriente, cuando se enciende, lo derrite en el lugar más delgado.
Esta desventaja está destinada a eliminar las lámparas halógenas llenas de vapor de bromo o yodo. Durante la combustión, el tungsteno evaporado se combina con el halógeno. La sustancia resultante no es capaz de asentarse en las paredes del matraz u otras superficies internas relativamente frías.
En las proximidades del filamento, el tungsteno se retira de la junta bajo la influencia de la temperatura y se devuelve a su lugar.
El uso de halógenos resuelve otro problema: la temperatura de la bobina se puede elevar, aumentando la eficiencia luminosa y reduciendo el tamaño del dispositivo de iluminación. Por tanto, a la misma potencia, las dimensiones de las lámparas halógenas son menores.
Mercado moderno aparatos de iluminación hoy está representado no solo por una variedad de lámparas, sino también por fuentes de luz. Las lámparas incandescentes (lámparas incandescentes) se encuentran entre las bombillas más antiguas de nuestro tiempo.
Incluso teniendo en cuenta el hecho de que hoy en día existen fuentes de luz más avanzadas, las personas todavía utilizan ampliamente las lámparas incandescentes para iluminar diversos tipos de locales. Aquí consideraremos un parámetro tan importante de estas lámparas como la temperatura de calentamiento durante el funcionamiento, así como la temperatura de color.
Características de la fuente de luz
Las bombillas incandescentes representan la primera fuente de luz eléctrica que se inventado por el hombre... Estos productos pueden ser de diferente potencia (de 5 a 200 W). Pero los modelos más utilizados son los de 60 vatios.
¡Nota! La mayor desventaja de las lámparas incandescentes es su alto consumo de energía. Debido a esto, el número de LN, que se utilizan activamente como fuente de luz, disminuye cada año.
Antes de proceder a considerar parámetros como la temperatura de calentamiento y la temperatura de color, es necesario comprender las características de diseño de tales lámparas, así como el principio de su funcionamiento.
Una lámpara incandescente, en el curso de su funcionamiento, convierte la energía eléctrica que pasa a través de un filamento de tungsteno (espiral) en luz y calor.
Hoy, la radiación, a su manera características físicas, se divide en dos tipos:
Dispositivo de lámpara incandescente
- térmico;
- luminiscente.
Térmico, que es típico de las lámparas incandescentes, significa emisión de luz. Es en la radiación térmica que se basa el resplandor. bombilla incandescente.
Las lámparas incandescentes constan de:
- matraz de vidrio;
- filamento de tungsteno refractario (parte de la espiral). Un elemento importante toda la lámpara, ya que si el filamento se estropea, la lámpara deja de brillar;
- sótano.
Durante el funcionamiento de tales lámparas, se produce un aumento en t0 del filamento debido al paso de energía eléctrica a través de él en forma de corriente. Para evitar que el filamento se queme rápidamente en la espiral, se bombea aire fuera del matraz.
¡Nota! En los modelos más avanzados de lámparas incandescentes, que son bombillas halógenas, en lugar de un vacío, se bombea un gas inerte al interior de la bombilla.
La instalación del filamento de tungsteno se realiza en espiral, que se fija sobre los electrodos. En espiral, el hilo está en el medio. Los electrodos en los que se instalan la espiral y el filamento de tungsteno, respectivamente, se sueldan a diferentes elementos: uno al manguito metálico de la base y el otro a la placa de contacto metálica.
Como consecuencia de este diseño de bombilla eléctrica, la corriente que pasa por la espiral provoca un calentamiento (aumento de t0 en el interior de la bombilla) del filamento, ya que supera su resistencia.
Cómo funciona una bombilla
Lámpara incandescente de trabajo
El calentamiento del LN durante el funcionamiento se produce debido a caracteristicas de diseño fuente de luz. Es debido al fuerte calentamiento durante el funcionamiento que el tiempo de funcionamiento de las lámparas se reduce significativamente, lo que las hace no tan rentables en la actualidad. En este caso, debido al calentamiento del filamento, el t0 del propio matraz aumenta.
El principio de funcionamiento del LN se basa en la conversión de la energía eléctrica que pasa a través de los filamentos de la espiral en radiación luminosa. En este caso, la temperatura del filamento calentado puede alcanzar los 2600-3000 ° C.
¡Nota! La temperatura de fusión del tungsteno, a partir del cual se fabrican los filamentos, es 3200-3400 ° C. Como puede ver, normalmente la temperatura de calentamiento del hilo no puede conducir al inicio del proceso de fusión.
El espectro de lámparas con esta estructura difiere notablemente del espectro de la luz del día. Para tal lámpara, el espectro de la luz emitida se caracterizará por un predominio de rayos rojos y amarillos.
Cabe señalar que los frascos tienen más modelos modernos Los LN (halógenos) no se evacuan y tampoco contienen una rosca en espiral. En cambio, se bombean gases inertes (argón, nitrógeno, criptón, xenón y argón) al matraz. Estas mejoras de diseño han dado lugar a una ligera disminución de la temperatura de calentamiento de la bombilla durante el funcionamiento.
Ventajas y desventajas de la fuente de luz
A pesar de que hoy en día el mercado de fuentes de luz abunda en una amplia variedad de modelos, todavía se encuentran lámparas incandescentes con bastante frecuencia. Aquí puede encontrar productos en cantidad diferente W (5 a 200 W y más). Las bombillas más demandadas son de 20 a 60 vatios, además de 100 vatios.
Surtido de elección
Los LN continúan utilizándose ampliamente porque tienen sus propias ventajas:
- cuando se enciende, el encendido de la luz ocurre casi instantáneamente;
- talla pequeña;
- bajo costo;
- Los modelos con solo vacío dentro del matraz son productos ecológicos.
Son estas ventajas las que determinaron el hecho de que los LN todavía tienen una gran demanda en mundo moderno... En los hogares y en la producción actual, puede encontrar fácilmente representantes de este producto de iluminación para 60 W o más.
¡Nota! Un gran porcentaje de LN se utiliza en la industria. Aquí se utilizan a menudo modelos potentes (200 W).
Pero las lámparas incandescentes también tienen una lista bastante impresionante de desventajas, que incluyen:
- la presencia de un brillo cegador de la luz que emana de las lámparas durante el funcionamiento. Como resultado, se requiere el uso de pantallas protectoras especiales;
- durante el funcionamiento, se observa el calentamiento del hilo, así como el propio matraz. Debido al fuerte calentamiento del matraz, si incluso una pequeña cantidad de agua golpea su superficie, es posible una explosión. Además, el calentamiento de la bombilla se produce en todas las bombillas (al menos en 60 W, al menos más bajo o más alto);
¡Nota! Un aumento en el calentamiento de la bombilla todavía conlleva cierto grado de peligro de lesiones. El aumento de temperatura del bulbo de vidrio, si se toca con áreas desprotegidas de la piel, puede causar quemaduras. Por lo tanto, estas lámparas no deben colocarse en aquellas lámparas a las que un niño pueda alcanzar fácilmente. Además, el daño al bulbo de vidrio puede provocar cortes u otras lesiones.
Calentamiento de filamentos de tungsteno
- alto consumo de energía;
- en caso de avería, no se pueden reparar;
- baja vida útil. Las lámparas incandescentes fallan rápidamente debido a que en el momento en que se enciende o apaga la luz, el filamento de la espiral puede dañarse debido al calentamiento frecuente.
Como puede ver, el uso de LN tiene muchas más desventajas que ventajas. Se considera que las desventajas más importantes de las patas incandescentes son el calentamiento debido a un aumento de la temperatura dentro de la bombilla, así como al alto consumo de energía. Además, esto se aplica a todas las versiones de lámparas con una potencia de 5 a 60 W y superior.
Parámetros de evaluación importantes
Uno de los parámetros más importantes del funcionamiento de LN es el coeficiente de luz. Este parámetro tiene la forma de la relación entre la potencia de radiación del espectro visible y la potencia de la electricidad consumida. Para este producto, este es un valor bastante pequeño, que no supera el 4%. Es decir, LN se caracteriza por una salida de luz baja.
Otros parámetros de rendimiento importantes incluyen:
- flujo de luz;
- color t0 o color resplandor;
- energía;
- toda la vida.
Consideremos los dos primeros parámetros, ya que calculamos la vida útil en el párrafo anterior.
Flujo de luz
El flujo luminoso es cantidad física, que determina la cantidad de energía luminosa en un flujo particular de emisión de luz. Además de esto, hay uno más aspecto importante como salida de luz. Determina para la lámpara la relación entre el flujo luminoso emitido por la lámpara y la energía que consume. La eficacia luminosa se mide en lm / W.
¡Nota! La eficiencia luminosa es un indicador de la economía y la eficiencia de las fuentes de luz.
Tabla de flujo luminoso y eficacia luminosa para lámparas incandescentes
Como puede ver, para nuestra fuente de luz, los valores anteriores se encuentran en un nivel bajo, lo que indica su baja eficiencia.
Resplandor de color de las bombillas
La temperatura de color (t0) también es un indicador importante.
El color t0 es una característica del curso de la intensidad de la luz de la lámpara y es una función de la longitud de onda definida para el rango óptico. Este parámetro se mide en kelvin (K).
Temperatura de color para lámpara incandescente
Vale la pena señalar que la temperatura de color para LN está aproximadamente en el nivel de 2700 K (para fuentes de luz con una potencia de 5 a 60 W y más). El color t0 LN está en las regiones de tinte rojo y térmico del espectro visible.
El color t0 corresponde completamente al grado de calentamiento del filamento de tungsteno, lo que evita que el LN falle rápidamente.
¡Nota! Para otras fuentes de luz (como bombillas LED), la temperatura de color no indica cuánto se han calentado. Con el parámetro de calentamiento LN de 2700 K, el LED se calienta solo 80 ° C.
Por lo tanto, cuanto mayor sea la potencia de LN (de 5 a 60 W y más), más se calentará el filamento de tungsteno y la bombilla misma. En consecuencia, cuanto más grande será el color t0. A continuación se muestra una tabla mediante la cual puede comparar la eficiencia y el consumo de energía. diferentes tipos bombillas. Como grupo de control, con el que se hace la comparación, aquí se toman LN con una potencia de 20 a 60 y hasta 200 W.
Tabla comparativa de potencias de diferentes fuentes de luz.
Como puede ver, las lámparas incandescentes en este parámetro son significativamente inferiores en términos de consumo de energía a otras fuentes de luz.
Tecnología de iluminación y color brillante.
En la ingeniería de iluminación, el parámetro más importante de una fuente de luz es su color t0. Gracias a él, puede determinar el tono de color y la cromaticidad de las fuentes de luz.
Opciones de temperatura de color
El color t0 de las bombillas está determinado por el tono de color y es de tres tipos:
- frío (de 5000 a 120.000 K);
- neutral (de 4000 a 50 000 K);
- cálida (de 1850 a 20000K). Se da con una vela esteárica.
¡Nota! Teniendo en cuenta la temperatura de color de LN, debe recordarse que no coincide con la temperatura térmica real del producto, que se siente cuando se toca con la mano.
Para LN, la temperatura de color varía de 2200 a 30 000 K. Por lo tanto, pueden tener una radiación cercana a la ultravioleta.
Conclusión
Para todo tipo de fuentes de luz parámetro importante la evaluación es la temperatura de color. Además, para LN, sirve como reflejo del grado de calentamiento del producto durante su funcionamiento. Estas bombillas se caracterizan por un aumento de la temperatura de calentamiento durante el funcionamiento, lo que es una clara desventaja de la que carecen las fuentes de luz modernas, como las bombillas LED. Por eso, hoy en día mucha gente da preferencia a las bombillas fluorescentes y LED, y las bombillas incandescentes se están convirtiendo poco a poco en una cosa del pasado.
¿Cómo funciona una bombilla incandescente?
Una bombilla retro es algo hermoso, sin duda alguna. Pero, ¿cómo funciona todo? ¿En qué se diferencia una bombilla Edison de una bombilla normal? Para ser honesto, casi nada. Ahora pongamos todo en los estantes.
Primero, la definición.Lampara incandescente- Fuente de luz , en el que la luz es emitida por una espiral, es un filamento, también es un filamento, calentado por una corriente eléctrica a alta temperatura. La espiral más utilizada está hecha de un metal refractario, por ejemplo tungsteno , o hilo de carbón. Para excluir la oxidación del cuerpo incandescente al entrar en contacto con el aire, se coloca al vacío, bombeando aire fuera del bulbo de vidrio.
Principio de operación
En cualquier lámpara incandescente, ya sea una bombilla ordinaria o retro, se utiliza el efecto de calentar el conductor cuando fluye a través de él. corriente eléctrica... La temperatura del filamento aumenta después de que se cierra el circuito eléctrico. Para obtener radiación visible, es necesario que la temperatura del cuerpo emisor supere los 570 grados (la temperatura del inicio del resplandor rojo, visible para el ojo humano en la oscuridad). Para la visión humana, la composición espectral óptima y fisiológicamente más conveniente de la luz visible corresponde a la radiación con una temperatura superficial de la fotosfera solar de 5770 K. Sin embargo desconocido sólidos, capaz de soportar la temperatura de la fotosfera solar sin destrucción, por lo tanto, las temperaturas de funcionamiento de los filamentos de las lámparas incandescentes están en el rango de 2000-2800 C.Tungsteno refractario y relativamente económico se utiliza en los cuerpos incandescentes de las lámparas incandescentes modernas ( Temperatura de fusión 3410 ° C), renio y (muy raramente) osmio. Por lo tanto, el espectro de las lámparas incandescentes se desplaza a la parte roja del espectro. Solo una pequeña fracción radiación electromagnética se encuentra en la región de la luz visible, la mayor parte recae en radiación infrarroja y se percibe como calor... Cuanto menor sea la temperatura corporal incandescente, menor será la proporción la energía suministrada al alambre calentado se convierte en útil radiación visible y cuanto más "roja" parece la radiación. En consecuencia, las bombillas de luz retro difieren de las ordinarias en que calientan el filamento más débilmente. Esto permite que el filamento se evapore más lentamente y dure más.
Las bombillas retro, por cierto, también son útiles. A temperaturas típicas de las lámparas incandescentes, 2200-2900 K, se emite una luz amarillenta que es diferente a la luz del día. V tiempo de la tarde"cálido" (< 3500 K) свет более комфортен для человека и меньше подавляет естественную выработку melatonina, importante para la regulación ciclos diarios organismo (la violación de su síntesis afecta negativamente la salud).
V aire atmosférico a altas temperaturas, el tungsteno se oxida rápidamente, formando una característica flor blanca en la superficie interior de la lámpara cuando pierde su estanqueidad. Por esta razón, el filamento de tungsteno se coloca en una bombilla sellada, de la cual se evacua el aire durante el proceso de fabricación de la lámpara. Además, hay, incluso más a menudo, lámparas llenas de gas: en ellas, la bombilla está llena de un gas inerte, generalmente argón. El aumento de presión en la bombilla de las lámparas llenas de gas reduce la tasa de evaporación del filamento de tungsteno. Esto no solo prolonga la vida útil de la lámpara, sino que también aumenta la temperatura del cuerpo incandescente. Así, el luminoso Eficiencia aumenta y el espectro de radiación se aproxima al blanco. Superficie interna La bombilla de una lámpara de gas se oscurece más lentamente cuando se rocía el material del filamento durante el funcionamiento, como en una lámpara de vacío. Las bombillas retro generalmente se fabrican con bombillas de vacío, pero algunos fabricantes las hacen llenas de gas.
Diseño
Diseño de lámpara incandescente. En el diagrama: 1 - matraz; 2 - cavidad del matraz; 3 - hilo (cuerpo calefactor); 4, 5 - electrodos; 6 - ganchos portahilos; 7 - pata de la lámpara; 8 - fusible; 9 - caso base; 10 - aislante de base (vidrio); 11 - contacto de la parte inferior de la base.
Los diseños de las lámparas incandescentes son muy diversos, pero las diferencias entre los consumidores son principalmente la potencia, la forma y tamaño de la bombilla y el tipo de casquillo.
En el diseño de lámparas de uso general, se proporciona un fusible, un enlace hecho de una aleación de ferroníquel, soldado en la ruptura de uno de los cables de corriente y ubicado fuera de la bombilla de la lámpara, como regla, en la pata. El propósito del fusible es evitar la destrucción de la bombilla si el filamento se rompe durante el funcionamiento.
Filamento
Las formas de las incandescencias son muy diversas y dependen de propósito funcional Lámparas. El cuerpo incandescente de las primeras lámparas estaba hecho de carbón... V lámparas modernas aplicado casi exclusivamente espirales de tungsteno. Para reducir el tamaño del cuerpo, a la incandescencia se le suele dar la forma de una espiral. En el caso de las bombillas retro, cuando el efecto artístico es importante, la espiral se adjunta según sea necesario para efecto artístico, por ejemplo, imita la espiral de las históricas bombillas Edison. En el caso de las bombillas convencionales, la espiral suele ser hexagonal para garantizar un brillo uniforme.
Pedestal
Forma de base / zócalo con talla de una lámpara incandescente convencional Fue ofrecido Por Joseph Wilson Swan o, según otras fuentes, por Lewis Howard Latimer - en la firma Edison. Los tamaños de los zócalos están estandarizados. Para las lámparas del hogar, el más común Zócalos Edison E14, E27 y E40 (el número indica diámetro exterior en mm).
En EE. UU. Y Canadá se utilizan diferentes zócalos (esto se debe en parte a otro voltaje en las redes- 110 V, por lo tanto, otros tamaños de tapas evitan el atornillado accidental de lámparas europeas diseñadas para un voltaje diferente): E12 (candelabro), E17 (intermedio), E26 (estándar o medio), E39 (magnate).
Datos interesantes
"Lámpara centenaria"
- En los Estados Unidos, en uno de los departamentos de bomberos de la ciudad de Livermore, California, hay una lámpara de 60 vatios. salir adelante por sí mismo conocida como la "Lámpara del Centenario". Ha estado ardiendo constantemente durante más de 114 años, desde 1901. El recurso inusualmente alto de la lámpara fue proporcionado principalmente por el trabajo en baja potencia(4 vatios), en subnúcleo profundo, con muy baja eficiencia. La lámpara está incluida enLibro Guinness de los récords en 1972. Las fotos de esta bombilla en particular se publican a menudo como una "bombilla de luz retro" ...
- En la URSS, después de la implementación del plan GOELRO de Lenin, la lámpara incandescente fue apodada "la bombilla de Ilich". Hoy en día, esto se denomina más a menudo una lámpara incandescente simple que cuelga del techo en un cable eléctrico sin pantalla.
- Una bombilla normal requiere al menos 7 metales para fabricarse.