لامپ رشته ای چگونه کار می کند؟

لامپ یکپارچهسازی با سیستمعامل چیز زیبایی است، بدون شک. اما این همه چگونه کار می کند؟ لامپ ادیسون چه تفاوتی با یک لامپ معمولی دارد؟ راستش تقریبا هیچی. حالا بیایید همه چیز را در قفسه ها قرار دهیم.

اول تعریفلامپ رشته ای- منبع نور که در آن نور توسط یک مارپیچ ساطع می شود که به عنوان رشته رشته ای نیز شناخته می شود، همچنین به عنوان بدنه رشته ای شناخته می شود که توسط جریان الکتریکی گرم می شود. درجه حرارت بالا. به عنوان مثال، رایج ترین مارپیچ مورد استفاده از فلز نسوز ساخته شده استتنگستن ، یا نخ کربن. برای جلوگیری از اکسید شدن فیلامنت در تماس با هوا، آن را در خلاء قرار داده و هوا را از فلاسک شیشه ای خارج می کند.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

هر لامپ رشته ای، چه معمولی یا یکپارچهسازی با سیستمعامل، از اثر گرم کردن رسانا در جریان عبور از آن استفاده می کند. جریان الکتریسیته. دمای فیلامنت پس از بسته شدن مدار الکتریکی افزایش می یابد. برای به دست آوردن تشعشع مرئی، لازم است که دمای بدن ساطع کننده از 570 درجه تجاوز کند (دمایی که در آن درخشش قرمز شروع می شود، که با چشم انسان در تاریکی قابل مشاهده است). برای بینایی انسان، ترکیب طیفی بهینه، از نظر فیزیولوژیکی راحت‌تر، نور مرئی با تابش با دمای سطحی فوتوسفر خورشیدی 5770 مطابقت دارد. ک. با این حال، هیچ ماده جامدی شناخته نشده است که بتواند دمای فتوسفر خورشیدی را بدون تخریب تحمل کند، بنابراین دمای عملیاتی رشته های لامپ رشته ای در محدوده 2000-2800 درجه سانتیگراد قرار دارد. بدنه رشته ای لامپ های رشته ای مدرن از تنگستن نسوز و نسبتا ارزان استفاده می کند. ( دمای ذوب 3410 درجه سانتیگراد)، رنیم و (بسیار به ندرت) اوسمیم. بنابراین، طیف لامپ های رشته ای به قسمت قرمز طیف منتقل می شود. تنها بخش کوچکی از تشعشعات الکترومغناطیسی در ناحیه نور مرئی قرار دارد که بخش عمده آن از آن می آید اشعه مادون قرمزو به عنوان گرما درک می شود. هر چه دمای بدنه رشته کمتر باشد، نسبت آن کمتر است انرژی تامین شده به سیم گرم شده به مفید تبدیل می شود تشعشع مرئی، و هر چه تابش "قرمز" تر به نظر می رسد. بر این اساس، لامپ های یکپارچهسازی با سیستمعامل با لامپ های معمولی تفاوت دارند زیرا رشته کمتر گرم می شود. به همین دلیل، فیلامنت کندتر تبخیر می شود و عملکرد طولانی تری دارد.

به هر حال، لامپ های یکپارچهسازی با سیستمعامل نیز مفید هستند. در دمای 2200-2900 کلوین که برای لامپ های رشته ای معمول است، نور زرد متمایل به نور متفاوت از نور روز ساطع می شود. در شب، "گرم" (< 3500 K) свет более комфортен для человека и меньше подавляет естественную выработку ملاتونین، برای تنظیم مهم است چرخه های روزانه بدن (اختلال در سنتز آن بر سلامتی تأثیر منفی می گذارد).

در هوای جوی در دمای بالا، تنگستن به سرعت اکسید می شود و یک ویژگی را تشکیل می دهد پوشش سفیدروی سطح داخلی لامپ زمانی که مهر و موم خود را از دست می دهد. به همین دلیل، بدنه رشته تنگستن در یک فلاسک مهر و موم شده قرار می گیرد که در طی فرآیند ساخت لامپ، هوا از آن خارج می شود. همچنین، حتی بیشتر اوقات، لامپ های پر از گاز یافت می شود: در آنها لامپ با گاز بی اثر پر شده است - معمولاً آرگون فشار خون بالادر لامپ لامپ های پر از گاز، سرعت تبخیر رشته تنگستن را کاهش می دهد. این نه تنها طول عمر لامپ را افزایش می دهد، بلکه باعث می شود دمای بدنه فیلامنت افزایش یابد. بنابراین، نور بهره وری افزایش می یابد و طیف انتشار به رنگ سفید نزدیک می شود. سطح داخلی لامپ لامپ پر از گاز زمانی که مواد بدنه رشته در حین کار پاشیده می شود، مانند یک لامپ تخلیه شده، کندتر تیره می شود. لامپ های یکپارچهسازی با سیستمعامل معمولا با لامپ های خلاء ساخته می شوند، اما برخی از سازندگان آنها را پر از گاز می سازند.

طرح

طراحی لامپ رشته ای. در نمودار: 1 - فلاسک. 2 - حفره فلاسک; 3 - فیلامنت (جسم حرارتی); 4، 5 - الکترودها. 6 - قلاب نگهدارنده نخ؛ 7 - پایه چراغ؛ 8 - فیوز; 9 - بدنه پایه؛ 10 - عایق پایه (شیشه ای)؛ 11 - تماس با پایین پایه.

طرح های لامپ های رشته ای بسیار متنوع است، اما تفاوت های مصرف کننده عمدتاً در قدرت، شکل و اندازه لامپ و نوع پایه است.

در طراحی لامپ های همه منظوره، یک فیوز ارائه می شود - یک پیوند ساخته شده از آلیاژ فرونیکل، که در شکاف یکی از سرنخ های فعلی جوش داده شده و در خارج از لامپ لامپ قرار دارد - معمولاً در پایه. هدف فیوز جلوگیری از تخریب لامپ در هنگام شکستن فیلامنت در حین کار است.

رشته

شکل بدنه های رشته ای بسیار متنوع است و به هدف کاربردی لامپ ها بستگی دارد. بدنه رشته ای اولین لامپ ها از آن ساخته شده بود زغال سنگ. در لامپ های مدرن تقریباً به طور انحصاری استفاده می شود مارپیچ از تنگستن برای کاهش اندازه بدنه فیلامنت معمولاً به شکل مارپیچ در نظر گرفته می شود. در مورد لامپ های یکپارچهسازی با سیستمعامل، زمانی که جلوه هنری مهم است، مارپیچ همانطور که برای جلوه هنری لازم است متصل می شود، به عنوان مثال، مارپیچ در لامپ های تاریخی ادیسون تقلید می شود. در مورد لامپ های معمولی، مارپیچ اغلب به شکل شش ضلعی برای اطمینان از روشنایی یکنواخت است.

پایه

شکل پایه با نخ یک لامپ رشته ای معمولیپیشنهاد شد جوزف ویلسون سوانیا به گفته منابع دیگر، لوئیس هوارد لاتیمر - در شرکت ادیسون. اندازه پایه ها استاندارد شده است. در لامپ ها استفاده خانگیرایج ترین سوکت های ادیسون E14، E27 و E40 (عدد نشان دهنده قطر بیرونی بر حسب میلی متر است).

در ایالات متحده آمریکا و کانادا از سوکت های مختلف استفاده می شود (این تا حدی به دلیل سایر ولتاژها در شبکه ها- 110 ولت، بنابراین اندازه های دیگر سوکت ها از پیچ شدن تصادفی لامپ های اروپایی طراحی شده برای ولتاژ متفاوت جلوگیری می کند: E12 (شمعدان)، E17 (متوسط)، E26 (استاندارد یا متوسط)، E39 (مرگ).

حقایق جالب

"چراغ قرن"

• در ایالات متحده آمریکا، یکی از آتش نشانی ها در شهر لیورمور (کالیفرنیا) دارای یک لامپ 60 وات است. خود ساخته، معروف به "چراغ قرن". از سال 1901، بیش از 114 سال است که به طور مداوم در حال سوختن بوده است. عمر طولانی غیرمعمول لامپ عمدتاً با کارکرد در توان کم (4 وات) در حالت ولتاژ پایین عمیق با راندمان بسیار پایین تضمین می شود. لامپ گنجانده شده استکتاب رکوردهای گینس در سال 1972 عکس های این لامپ خاص اغلب به عنوان "لامپ یکپارچهسازی با سیستمعامل" منتشر می شود...
• در اتحاد جماهیر شوروی، پس از اجرای طرح GOELRO لنین، لامپ رشته ای نام مستعار "لامپ ایلیچ" را دریافت کرد. امروزه اغلب به این لامپ رشته ای ساده می گویند که از سقف روی سیم برق بدون سایه آویزان است.
• برای ساخت یک لامپ معمولی حداقل 7 فلز مورد نیاز است.

تاریخچه لامپ های رشته ای به قرن نوزدهم باز می گردد. بیایید نکات اصلی مرتبط با این اختراع منحصر به فرد بشر را در نظر بگیریم.

ویژگی های خاص

لامپ رشته ای شیئی است که برای بسیاری از مردم آشناست. در حال حاضر تصور زندگی بشر بدون استفاده از نور مصنوعی و الکتریکی دشوار است. در عین حال، به ندرت کسی به این فکر می کند که اولین لامپ چگونه بود، در چه چیزی دوره تاریخیبوجود آمد.

ابتدا بیایید به طراحی یک لامپ رشته ای نگاه کنیم. این منبع نور الکتریکی یک رسانا با نقطه ذوب بالا است که در یک لامپ قرار دارد. هوا قبلاً از آن پمپ شده است، فلاسک با یک گاز بی اثر پر شده است. جریان الکتریکی با عبور از لامپ جریانی از نور ساطع می کند.

ماهیت عملیات

اصل کار یک لامپ رشته ای چیست؟ این در این واقعیت نهفته است که وقتی جریان الکتریکی از بدنه رشته عبور می کند، عنصر گرم می شود و خود رشته تنگستن گرم می شود. این اوست که طبق قانون پلانک تابش گرمایی و الکترومغناطیسی ساطع می کند. برای ایجاد یک درخشش کامل، لازم است رشته تنگستن را تا چند صد درجه گرم کنید. با کاهش دما، طیف قرمز می شود.

اولین لامپ های رشته ای دارای معایب زیادی بودند. به عنوان مثال، تنظیم دما دشوار بود، در نتیجه لامپ ها به سرعت از کار افتادند.

ویژگی های فنی

طراحی یک لامپ رشته ای مدرن چیست؟ از آنجایی که به اولین منبع نور تبدیل شد، طراحی نسبتاً ساده ای دارد. عناصر اصلی لامپ عبارتند از:

• بدنه رشته ای؛
• فلاسک;
• ورودی های فعلی

در حال حاضر، اصلاحات مختلفی ایجاد شده است که یک فیوز، که یک پیوند است، به لامپ وارد شده است. برای تولید این قطعه از آلیاژ آهن نیکل استفاده شده است. پیوند به پایه ورودی جریان جوش داده می شود تا از تخریب لامپ شیشه ای هنگام گرم شدن رشته تنگستن جلوگیری شود.

با توجه به مزایا و معایب اصلی لامپ های رشته ای، توجه می کنیم که از زمان معرفی آنها، لامپ ها به طور قابل توجهی مدرن شده اند. به عنوان مثال، به لطف استفاده از فیوز، احتمال تخریب سریع لامپ کاهش یافت.

عیب اصلی چنین عناصر روشنایی مصرف انرژی بالای آنها است. به همین دلیل است که آنها در حال حاضر بسیار کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.

منابع نور مصنوعی چگونه ظاهر شدند؟

تاریخچه لامپ های رشته ای با مخترعان بسیاری همراه است. قبل از زمانی که فیزیکدان روسی الکساندر لودیگین شروع به کار بر روی ایجاد آن کرد، اولین مدل های لامپ های رشته ای قبلا ساخته شده بود. در سال 1809، مخترع انگلیسی دلارو مدلی ساخت که مجهز به مارپیچ پلاتین بود. تاریخچه لامپ های رشته ای نیز با مخترع هاینریش گوبل مرتبط است. در مثالی که توسط آلمانی ایجاد شد، یک نخ بامبو سوخته در ظرفی قرار داده شد که ابتدا هوا از آن خارج می شد. گوبل پانزده سال است که مدل لامپ رشته ای خود را مدرن کرده است. او موفق شد یک نسخه کارآمد از یک لامپ رشته ای دریافت کند. Lodygin به درخشش با کیفیت بالا از یک میله کربنی که در یک ظرف شیشه ای قرار داده شده بود و هوا از آن خارج شده بود، به دست آورد.

گزینه مدل عملی

اولین لامپ‌های رشته‌ای که می‌توانستند در حجم زیاد تولید شوند در اواخر قرن نوزدهم در انگلستان ظاهر شدند. جوزف ویلسون سوان حتی موفق شد برای توسعه خود حق ثبت اختراع به دست آورد.

صحبت در مورد کسانی که لامپ رشته ای را اختراع کردند، همچنین لازم است در آزمایش های انجام شده توسط توماس ادیسون صحبت کنیم.

او سعی کرد از آنها به عنوان رشته استفاده کند مواد مختلف. این دانشمند بود که رشته پلاتین را به عنوان رشته پیشنهاد کرد.

این اختراع لامپ رشته ای مرحله جدیدی را در زمینه برق رقم زد. در ابتدا، لامپ های ادیسون تنها برای چهل ساعت کار می کردند، اما با وجود این، آنها به سرعت جایگزین روشنایی گاز شدند.

در دوره ای که ادیسون مشغول تحقیقات خود بود، الکساندر لودیگین در روسیه موفق به ایجاد چندین مورد شد انواع مختلفلامپ هایی که در آنها فلزات نسوز نقش رشته را ایفا می کردند.

تاریخچه لامپ های رشته ای نشان می دهد که این مخترع روسی بود که برای اولین بار شروع به استفاده از فلزات نسوز در قالب یک بدنه رشته ای کرد.

علاوه بر تنگستن، لودیگین با مولیبدن نیز آزمایش کرد و آن را به شکل مارپیچ پیچاند.

مشخصات عملکرد لامپ Lodygin

آنالوگ های مدرن با شار درخشان عالی و همچنین نمایش رنگ با کیفیت بالا مشخص می شوند. راندمان آنها در بالاترین دمای درخشش 15 درصد است. چنین منابع نوری برای کارکردن مقدار قابل توجهی نور مصرف می کنند. انرژی الکتریکیبنابراین عملیات آنها بیش از 1000 ساعت طول نمی کشد. این بیشتر از هزینه کم لامپ ها جبران می شود، بنابراین، با وجود تنوع منابع نور مصنوعی ارائه شده در بازار مدرن، همچنان محبوب و مورد تقاضا در بین خریداران به حساب می آیند.

حقایق جالب از تاریخچه لامپ رشته ای

در پایان قرن نوزدهم، دیدریچسون موفق شد تغییرات قابل توجهی در مدل پیشنهادی مخترع روسی Lodygin ایجاد کند. او هوا را به طور کامل از آن خارج کرد و چندین تار مو را در یک لامپ به کار برد.

این بهبود امکان استفاده از لامپ را حتی در صورت سوختن یکی از موها فراهم کرد.

مهندس انگلیسی جوزف ویلسون سوان دارای حق امتیازی است که ساخت لامپ فیبر کربنی را تایید می کند.

فیبر در یک جو اکسیژن کمیاب قرار داشت و در نتیجه نور روشن‌تر و یکنواخت‌تری داشت.

در نیمه دوم قرن نوزدهم، ادیسون، علاوه بر خود لامپ، یک کلید چرخشی خانگی اختراع کرد.

ظاهر لامپ در مقیاس بزرگ در بازار

از اواخر قرن نوزدهم، لامپ هایی شروع به ظهور کردند که در آنها از اکسیدهای ایتریم، زیرکونیوم، توریم و منیزیم به عنوان رشته استفاده می شد.

در آغاز قرن گذشته، محققان مجارستانی Sandor Just و Franjo Hanaman حق اختراع را برای استفاده از رشته تنگستن در لامپ های رشته ای دریافت کردند. در این کشور بود که اولین نسخه از چنین لامپ هایی ساخته شد و وارد بازار بزرگ شد.

در ایالات متحده، در همان دوره زمانی، کارخانه هایی برای تولید تیتانیوم، تنگستن و کروم از طریق احیای الکتروشیمیایی ساخته و راه اندازی شدند.

هزینه بالای تنگستن باعث شده است سرعت ورود لامپ های رشته ای به زندگی روزمره تنظیم شود.

در سال 1910 کولیج توسعه یافت تکنولوژی جدیدتولید رشته های تنگستن نازک، که به کاهش هزینه های تولید لامپ های رشته ای مصنوعی کمک کرد.

مشکل تبخیر سریع آن توسط دانشمند آمریکایی ایروینگ لانگمویر حل شد. آنها بودند که معرفی کردند تولید صنعتیپر کردن فلاسک های شیشه ای با گاز بی اثر که باعث افزایش طول عمر لامپ و ارزان تر شدن آنها می شود.

بهره وری

تقریباً تمام انرژی دریافت شده توسط لامپ به تدریج به تشعشعات حرارتی تبدیل می شود. راندمان در دمای 15 درصد به 15 درصد می رسد.

با افزایش دما، راندمان افزایش می یابد، اما این باعث کاهش قابل توجهی در طول عمر کارکرد لامپ می شود.

در 2700 K، دوره استفاده کامل از منبع نور مصنوعی 1000 ساعت و در 3400 K - چند ساعت است.

به منظور افزایش دوام یک لامپ رشته ای، توسعه دهندگان پیشنهاد کاهش ولتاژ تغذیه را دارند. البته در این حالت راندمان نیز حدود 4-5 برابر کاهش می یابد. مهندسان از این جلوه در مواردی استفاده می کنند که روشنایی مطمئن با حداقل روشنایی مورد نیاز است. به عنوان مثال، این مربوط به نورپردازی عصر و شب است سایت های ساخت و ساز، پرواز از پله ها.

برای انجام این کار، انجام دهید اتصال سریاللامپ جریان متناوب با دیود که تامین جریان لامپ را برای نیمی از کل دوره تامین جریان تضمین می کند.

با توجه به اینکه قیمت یک لامپ رشته ای معمولی به طور قابل توجهی کمتر از میانگین عمر مفید آن است، خرید چنین منابع روشنایی را می توان یک اقدام نسبتاً سودآور در نظر گرفت.

نتیجه

تاریخچه ظهور مدل لامپ الکتریکی که ما به آن عادت کرده ایم با نام بسیاری از دانشمندان و مخترعان روسی و خارجی مرتبط است. این منبع روشنایی مصنوعی در طول دو قرن دستخوش دگرگونی ها و نوسازی هایی شده است که هدف از آن افزایش عمر عملیاتی دستگاه و کاهش هزینه آن بوده است.

بیشترین سایش در فیلامنت در مورد تغذیه ناگهانی ولتاژ به لامپ مشاهده می شود. برای حل این مشکل، مخترعان شروع به تجهیز لامپ ها به دستگاه های مختلفی کردند که شروع صاف آنها را تضمین می کند.

فیلامنت تنگستن در هنگام سرد بودن دارای مقاومتی است که تنها دو برابر آلومینیوم است. برای جلوگیری از پیک های برق، طراحان از ترمیستورهایی استفاده می کنند که مقاومت آنها با افزایش دما کاهش می یابد.

لامپ های ولتاژ پایین با قدرت برابر، عمر مفید و خروجی نور بسیار بالاتری دارند، زیرا سطح مقطع بزرگتری از بدنه رشته ای دارند. در چراغ های طراحی شده برای چندین لامپ، اتصال سری چند لامپ با ولتاژ پایین موثر است. به عنوان مثال، به جای شش لامپ 60 واتی که به صورت موازی متصل هستند، فقط می توانید از سه لامپ استفاده کنید.

البته امروزه مدل های مختلفی از لامپ های الکتریکی ظاهر شده اند که ویژگی های بسیار کارآمدتری نسبت به لامپ های معمولی اختراع شده در زمان لودیگین و ادیسون دارند.

یکی از اولین ها منابع الکتریکینور به لامپ رشته ای افسانه ای تبدیل شد. حق اختراع او در سال 1879 پذیرفته شد. از آن زمان، این دستگاه برای مدت طولانی مورد استفاده بشر در بسیاری از زمینه های فعالیت قرار گرفته است. با این حال، امروزه لامپ رشته ای به تدریج در حال تبدیل شدن به چیزی از گذشته است. منابع روشنایی اقتصادی تری جایگزین آن شده است.

مزایا و معایب خاصی وجود دارد که این دستگاه‌ها را مشخص می‌کند، همچنین روش‌های کاربرد و انواع آن‌ها که شایسته بررسی دقیق است. همچنین، ویژگی های مقایسه ای آنها با سایر دستگاه های روشنایی مورد استفاده امروز به ما امکان می دهد در مورد توصیه استفاده از لامپ های رشته ای نتیجه گیری کنیم.

دستگاه لامپ

لامپ با مشخصاتکه در زیر به تفصیل مورد بحث قرار خواهد گرفت، تقریباً در هر خانه ای یافت می شود. استفاده از این وسایل بسیار ساده و راحت بود. طراحی یک لامپ رشته ای به راحتی قابل درک است. این شامل یک لامپ شیشه ای است که در داخل آن یک رشته تنگستن وجود دارد. این ظرف را می توان با گاز یا خلاء پر کرد.

رشته تنگستن بر روی الکترودهای خاصی قرار دارد که از طریق آن برق به آن تامین می شود. این هادی ها توسط پایه پنهان می شوند. دارای رزوه ای است که به راحتی می توان لامپ را در سوکت پیچ کرد. هنگامی که برق از طریق شبکه از طریق پایه تامین می شود، جریان به رشته تنگستن تامین می شود. داره گرم میشه در همان زمان، در محیطنور ارسال می شود همه لامپ های رشته ای بر اساس این اصل کار می کنند. تعداد زیادی از انواع آنها وجود دارد.

ویژگی های اصلی

خواص خاصی دارند لامپ های رشته ای مشخصاتاین دستگاه ها با استفاده از شاخص های مختلف اندازه گیری می شوند. محدوده قدرت این وسایل که برای مصارف خانگی در نظر گرفته شده اند از For می باشد روشنایی خیابانو برای مصارف صنعتی می توان از لامپ های تا 1000 وات استفاده کرد.

در حین کار، رشته تنگستن تا 3000 درجه سانتیگراد گرم می شود. پس زدن شار نورانیمی تواند از 9 تا 19 Lm/W متغیر باشد. در این مورد، دستگاه می تواند با ولتاژ نامی 220-230 ولت کار کند. برخی از دستگاه ها برای شبکه 127 ولت طراحی شده اند. فرکانس 50 هرتز است.

اندازه پایه برای چنین دستگاه هایی می تواند 3 نوع باشد. این روی برچسب نشان داده شده است. اگر 14 میلی متر باشد، بر این اساس، 27 میلی متر E27 و 40 میلی متر E40 است. هرچه پایه بزرگتر باشد، مشخصه قدرت دستگاه روشنایی بیشتر است. این می تواند رزوه ای، پین، تک پین یا دو پین باشد.

که در شرایط عادیلامپ های رشته ای حدود 1000 ساعت کار می کنند.

انواع

لامپ های رشته ای، مشخصات فنیکه در بالا مورد بحث قرار گرفت، انواع مختلفی دارند. چندین اصل وجود دارد که دستگاه های ارائه شده بر اساس آنها طبقه بندی می شوند.

اول از همه، لامپ های رشته ای متمایز می شوند. آنها می توانند کروی (متداول ترین)، لوله ای، استوانه ای، کروی باشند. انواع دیگر، کمیاب تر وجود دارد. آنها برای ایجاد یک معین استفاده می شوند جلوه تزئینی(به عنوان مثال، در گلدسته های درخت کریسمس).

پوشش فلاسک می تواند شفاف یا مات باشد. انواع آینه ای نیز وجود دارد. هدف لامپ نیز بسیار متنوع است. می توان از آن برای عمومی یا روشنایی محلیو همچنین برای نیازهای خاص (به عنوان مثال، انواع کوارتز هالوژن).

ویژگی های ولت آمپر

غیر خطی است. زیرا مقاومت فیلامنت به دما و جریان بستگی دارد. در این حالت غیرخطی بودن ماهیتی صعودی دارد. هر چه جریان بیشتر باشد، مقاومت هادی تنگستن بیشتر است.

منحنی شیب دار به سمت بالا است زیرا مقدار دینامیکی مقاومت مثبت است. در هر نقطه، هر چه افزایش جریان بیشتر باشد، ولتاژ بیشتر کاهش می یابد. این به شکل گیری خودکار یک رژیم پایدار کمک می کند. در یک ولتاژ ثابت، جریان به دلایل داخلی قابل تغییر نیست.

ویژگی های ولت آمپر نشان می دهد که به لطف تمام قوانین ذکر شده، یک لامپ رشته ای می تواند مستقیماً به ولتاژ اصلی روشن شود.

منبع تغذیه ثابت

که به آنها اجازه می دهد تا برای مقاصد خانگی استفاده شوند، که اغلب توسط یک منبع ثابت برق تغذیه می شود. همچنین به عنوان منبعی از قدرت نامحدود در نظر گرفته می شود. بنابراین، ولتاژ شبکه اغلب ولتاژ نامی یک لامپ رشته ای در نظر گرفته می شود.

اما شایان ذکر است که اغلب ولتاژ در شبکه و مقدار اسمی آن کمی متفاوت است. بنابراین، به منظور بهبود ویژگی های عملکردروشنگرها توسط GOST 2239-79 ساخته شده است. وارد 5 بازه ولتاژ تغذیه می شود. باید با لامپ های رشته ای که برای مصارف خانگی استفاده می شوند مطابقت داشته باشد.

منابع تغذیه محدود

لامپ های رشته ای، ویژگی هاکه برای استفاده در دستگاه های خاص طراحی شده اند، می توانند از منابع محدود (باتری، آکومولاتور، ژنراتور و غیره) تغذیه شوند.

میانگین ولتاژ واقعی آنها با مقدار اسمی مطابقت ندارد. بنابراین، برای لامپ های رشته ای که با منابع جریان محدود تغذیه می شوند، از شاخصی مانند ولتاژ طراحی استفاده می شود. این برابر با مقدار متوسطی است که در آن می توان از یک لامپ رشته ای استفاده کرد.

علامت گذاری

برای درک اینکه چه نوع لامپ در فروش است، علائم خاصی برای این محصولات ایجاد شده است. برای انتخاب صحیح نوع مناسب دستگاه، باید با نمادهای پذیرفته شده عمومی آشنا شوید.

به عنوان مثال، مارپیچ آرگون لامپ رشته ای 60 وات، مشخصاتکه امکان استفاده از آن را برای مصارف خانگی فراهم می کند، با عنوان B235-245-60 برچسب گذاری می شود. حرف اول نشان دهنده کیفیت فیزیکی یا ویژگی های طراحی محصول است. اگر حرف دوم در علامت گذاری وجود داشته باشد، این هدف لامپ است. این می تواند راه آهن (R)، هواپیما (SM)، سوئیچ (KM)، خودرو (A)، نورافکن (PZ) باشد.

اولین رقم در علامت گذاری نشان دهنده ولتاژ و توان است. دومین مقدار عددی revision است. این به شما امکان می دهد لامپ مناسب را برای یک وسیله روشنایی خاص انتخاب کنید.

مزایای

لامپ های رشته ای و LED، ویژگی های مقایسه ای که در هنگام خرید یک دستگاه خاص با هم مقایسه می شوند. مزیت دستگاه های دارای فیلامنت تنگستن قیمت پایین آنهاست. تعدادی از ویژگی های دیگر وجود دارد که در آنها لامپ های رشته ای به خوبی با منابع نور LED و فلورسنت مقایسه می شوند.

دستگاه های ارائه شده، که قبلا استفاده شده بودند، در دماهای پایین به طور پایدار کار می کنند. آنها همچنین از نوسانات کوچک برق در شبکه نمی ترسند. این به آنها اجازه می دهد تا برای مدت طولانی استفاده شوند.

اگر به دلایلی ولتاژ کاهش یابد، لامپ رشته ای همچنان کار می کند، البته با شدت کمتر. همچنین چنین دستگاه هایی ترسی ندارند رطوبت زیاد. اتصال آنها به شبکه آسان است و نیازی به تجهیزات اضافی ندارند.

اگر یک لامپ رشته ای بشکند، مواد خطرناک در هوا منتشر نمی شود (همانطور که در مورد انواع وسایل روشنایی کم مصرف اتفاق می افتد). بنابراین آنها امن تر در نظر گرفته می شوند.

ایرادات

با این حال، کاملا کاستی های قابل توجهشامل ویژگی های لامپ های رشته ای لامپ های فلورسنت و همچنین انواع دیود وسایل روشناییامروزه به دلایل مختلفی از آن بسیار بیشتر استفاده می شود.

اول از همه، یک نقطه ضعف قابل توجه دستگاه های دارای رشته تنگستن است سطح پایینخروجی نور طیف انتشار توسط سایه های زرد و قرمز غالب است. این نورپردازی را غیر طبیعی می کند.

در مقایسه با لامپ های جدید، اصل مهتابی با طول عمر کم مشخص می شود. با انحراف در ولتاژ نامی شبکه، حتی بیشتر کاهش می یابد.

لامپ یک لامپ رشته ای کاملا شکننده است. به همین دلیل بیشتر با آباژور استفاده می شود. و این باعث کاهش بیشتر شدت نور در داخل خانه می شود.

لامپ های رشته ای نیز به طور قابل توجهی برق بیشتری مصرف می کنند. در مقایسه با انواع LED های فلورسنت، این انحراف واقعاً چشمگیر است. بنابراین برای صرفه جویی در منابع انرژی باید انواع جدیدی از دستگاه ها را انتخاب کرد. این به توقف تدریجی تولید لامپ های رشته ای کمک می کند.

این فلز تنگستن نام دارد. در اواخر سال 1781 توسط شیمیدان سوئدی Scheele کشف شد و در طول قرن 19 توسط دانشمندان به طور فعال مورد مطالعه قرار گرفت. امروزه بشریت به اندازه کافی می داند که با موفقیت از تنگستن و ترکیبات آن در صنایع مختلف استفاده کند.

تنگستن دارای ظرفیت متغیری است که به دلیل آرایش خاص الکترون ها در اوربیتال های اتمی است. این فلز معمولاً به رنگ نقره ای-سفید است و درخشندگی خاصی دارد. از نظر ظاهری شبیه پلاتین است.

تنگستن را می توان به عنوان یک فلز بی تکلف طبقه بندی کرد. هیچ قلیایی آن را حل نمی کند. حتی اسیدهای قوی مانند اسید کلریدریک نیز بر آن تأثیری ندارند. به همین دلیل، الکترودهای مورد استفاده در گالوانیزه و الکترولیز از تنگستن ساخته می شوند.

لامپ های تنگستن و رشته ای

چرا رشته در لامپ های رشته ای از تنگستن ساخته شده است؟ همه چیز در مورد منحصر به فرد آن است مشخصات فیزیکی. نقش کلیدی در اینجا دمای ذوب است که حدود 3500 درجه سانتیگراد است. این یک مرتبه بزرگتر از بسیاری از فلزات است که اغلب در صنعت استفاده می شوند. به عنوان مثال، آلومینیوم در دمای 660 درجه ذوب می شود.

برقبا عبور از فیلامنت، آن را تا 3000 درجه گرم می کند. برجسته می شود تعداد زیادی ازانرژی حرارتی که بیهوده در فضای اطراف صرف می شود. از بین تمام فلزات شناخته شده برای علم، تنها تنگستن می تواند برخلاف آلومینیوم در برابر چنین دمای بالایی مقاومت کند و ذوب نشود. بی تکلف بودن تنگستن باعث می شود لامپ ها برای مدت طولانی در خانه ها کار کنند. با این حال، پس از مدتی رشته می شکند و لامپ از کار می افتد. چرا این اتفاق می افتد؟ موضوع این است که تحت تأثیر دمای بسیار بالا در طول عبور جریان (حدود 3000 درجه)، تنگستن شروع به تبخیر می کند. رشته نازک لامپ به مرور زمان نازک تر می شود تا زمانی که پاره شود.

برای ذوب یک نمونه تنگستن، از پرتو الکترونی یا ذوب آرگون استفاده می شود. با استفاده از این روش ها می توانید فلز را تا دمای 6000 درجه سانتیگراد به راحتی گرم کنید.

تولید تنگستن

به دست آوردن نمونه باکیفیت از این فلز بسیار دشوار است، اما امروزه دانشمندان با این کار به طرز درخشانی کنار می آیند. چندین فن آوری منحصر به فرد ایجاد شده است که امکان رشد تک بلورهای تنگستن و بوته های تنگستن عظیم (با وزن تا 6 کیلوگرم) را فراهم می کند. دومی به طور گسترده ای برای تولید آلیاژهای گران قیمت استفاده می شود.

بازار روشنایی مدرن امروز نه تنها با انواع لامپ ها، بلکه با منابع نور نیز نشان داده می شود. برخی از قدیمی ترین لامپ های زمان ما لامپ های رشته ای (ILV) هستند.

با وجود اینکه امروزه منابع نوری پیشرفته تری وجود دارد، لامپ های رشته ای هنوز به طور گسترده توسط مردم برای روشنایی استفاده می شوند. انواع مختلفمحل در اینجا ما پارامتر مهمی از این لامپ ها را مانند دمای گرمایش در حین کار و همچنین در نظر خواهیم گرفت دمای رنگارنگ.

ویژگی های منبع نور

لامپ های رشته ای اولین منبع نور الکتریکی هستند که توسط انسان اختراع شد. این محصولات می توانند قدرت متفاوتی (از 5 تا 200 وات) داشته باشند. اما پرکاربردترین مدل ها 60 وات هستند.

توجه داشته باشید! بزرگترین عیب لامپ های رشته ای مصرف بالای برق آنهاست. به همین دلیل، تعداد LN هایی که به طور فعال به عنوان منبع نور استفاده می شوند، هر سال کاهش می یابد.

قبل از شروع به بررسی پارامترهایی مانند دمای گرمایش و دمای رنگ، باید ویژگی های طراحی چنین لامپ ها و همچنین اصل عملکرد آن را درک کنید.
یک لامپ رشته ای در حین کار، انرژی الکتریکی عبوری از یک رشته تنگستن (مارپیچ) را به نور و گرما تبدیل می کند.
امروزه تشعشعات با توجه به خصوصیات فیزیکی به دو نوع تقسیم می شوند:

دستگاه لامپ رشته ای

• حرارتی؛
• شب تاب

منظور ما از حرارتی، که برای لامپ های رشته ای معمول است، تابش نور است. درخشش یک لامپ رشته ای بر اساس تابش حرارتی است.
لامپ های رشته ای شامل:

• فلاسک شیشه ای؛
• رشته تنگستن نسوز (بخشی از مارپیچ). عنصر مهمکل لامپ، زیرا اگر رشته آسیب ببیند، لامپ روشن نمی شود.
• پایه

در حین کار چنین لامپ هایی، t0 رشته به دلیل عبور انرژی الکتریکی به صورت جریان از آن افزایش می یابد. برای جلوگیری از فرسودگی سریع رشته در مارپیچ، هوا از فلاسک خارج می شود.
توجه داشته باشید! در مدل‌های پیشرفته‌تر لامپ‌های رشته‌ای که لامپ‌های هالوژنی هستند، به جای خلاء، یک گاز بی‌اثر به داخل لامپ پمپ می‌شود.
رشته تنگستن به صورت مارپیچی نصب می شود که به الکترودها ثابت می شود. در یک مارپیچ، نخ در وسط قرار دارد. الکترودهایی که رشته مارپیچ و تنگستن روی آنها نصب شده است، به ترتیب به عناصر مختلف لحیم می شوند: یکی به آستین فلزی پایه، و دومی به صفحه تماس فلزی.
در نتیجه این طراحی لامپ برق، جریان عبوری از مارپیچ باعث گرم شدن (افزایش t0 در داخل لامپ) فیلامنت می شود، زیرا بر مقاومت آن غلبه می کند.

اصل کار یک لامپ

لامپ رشته ای در حال کار

گرم شدن LN در حین کار به دلیل ویژگی های طراحیمنبع نور.دقیقاً به دلیل گرمایش قوی در حین کار است که زمان کار لامپ ها به میزان قابل توجهی کاهش می یابد ، که باعث می شود امروزه آنها چندان سودآور نباشند. در این حالت به دلیل گرم شدن فیلامنت، t0 خود فلاسک افزایش می یابد.

اصل کار LN مبتنی بر تبدیل انرژی الکتریکی است که از رزوه های مارپیچ عبور می کند به تابش نور. در این حالت، دمای نخ گرم شده می تواند به 2600-3000 درجه سانتیگراد برسد.

توجه داشته باشید! نقطه ذوب تنگستن که رشته های مارپیچی از آن ساخته می شود 3200-3400 درجه سانتی گراد است. همانطور که می بینیم، به طور معمول دمای گرمایش فیلامنت نمی تواند منجر به شروع فرآیند ذوب شود.

طیف لامپ هایی با این ساختار به طور قابل توجهی با طیف نور روز متفاوت است. برای چنین لامپی، طیف نور ساطع شده با غلبه پرتوهای قرمز و زرد مشخص می شود.
شایان ذکر است که فلاسک ها بیشتر هستند مدل های مدرن LN (هالوژن) تخلیه نمی شود و همچنین حاوی یک نخ مارپیچ نیست. در عوض، گازهای بی اثر (آرگون، نیتروژن، کریپتون، زنون و آرگون) به داخل فلاسک پمپ می شوند. چنین پیشرفت هایی در طراحی منجر به این واقعیت شد که دمای حرارت فلاسک در حین کار تا حدودی کاهش یافت.

مزایا و معایب منبع نور

علیرغم این واقعیت که امروزه بازار منبع نور مملو از مدل های مختلف است، لامپ های رشته ای هنوز بسیار رایج هستند. در اینجا می توانید محصولاتی را برای مقادیر مختلف وات (از 5 تا 200 وات و بالاتر) پیدا کنید. محبوب ترین لامپ ها از 20 تا 60 وات و همچنین 100 وات هستند.

محدوده انتخاب

LN همچنان به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد زیرا آنها مزایای خاص خود را دارند:

• هنگامی که روشن می شود، نور تقریباً فورا مشتعل می شود.
• ابعاد کوچک؛
• کم هزینه؛
• مدل هایی که فقط در داخل فلاسک خلاء دارند، محصولات سازگار با محیط زیست هستند.

دقیقاً همین مزایا است که این واقعیت را مشخص می کند که LN هنوز در آن کاملاً مورد تقاضا است دنیای مدرن. امروزه در خانه‌ها و محل‌های کار می‌توانید نمایندگانی از این محصولات روشنایی با توان 60 وات و بالاتر را پیدا کنید.
توجه داشته باشید! درصد زیادی از استفاده از LN مربوط به صنعت است. اغلب مدل های قدرتمند (200 وات) در اینجا استفاده می شود.
اما لامپ های رشته ای همچنین دارای لیست نسبتاً چشمگیری از معایب هستند که عبارتند از:

• وجود روشنایی کور کننده نور ساطع شده از لامپ ها در حین کار. در نتیجه، استفاده از صفحه های محافظ ویژه مورد نیاز است.
• در حین کار، گرم شدن فیلامنت و همچنین خود فلاسک مشاهده می شود. به دلیل گرم شدن شدید فلاسک، اگر حتی مقدار کمی آب به سطح آن برسد، امکان انفجار وجود دارد. علاوه بر این، گرم کردن لامپ برای همه لامپ ها (حداقل 60 وات، حداقل کمتر یا بالاتر) رخ می دهد.

توجه داشته باشید! افزایش حرارت فلاسک هنوز هم خطر آسیب دیدگی خاصی را به همراه دارد. تبفلاسک شیشه ای، اگر با پوست محافظت نشده لمس شود، می تواند باعث سوختگی شود. بنابراین، چنین لامپ هایی را نباید در لامپ هایی قرار داد که کودک به راحتی به آنها دسترسی داشته باشد. علاوه بر این، آسیب به لامپ شیشه ای می تواند باعث بریدگی یا آسیب های دیگر شود.

درخشش رشته تنگستن

• مصرف بالای برق؛
• اگر خراب شوند، قابل تعمیر نیستند.
• عمر سرویس کم لامپ های رشته ای به سرعت از بین می روند زیرا هنگامی که چراغ روشن یا خاموش می شود، رشته مارپیچ می تواند به دلیل گرم شدن مکرر آسیب ببیند.

همانطور که می بینید، استفاده از LN دارای معایب بسیار بیشتری نسبت به مزایا است. مهم ترین معایب پنجه های رشته ای گرمایش به دلیل افزایش دمای داخل لامپ و همچنین مصرف زیاد انرژی در نظر گرفته می شود. علاوه بر این، این برای همه گزینه های لامپ با قدرت 5 تا 60 وات و بالاتر اعمال می شود.

پارامترهای مهم ارزیابی

یکی از مهمترین پارامترهای عملکرد LN ضریب نور است. این پارامتر به شکل نسبت توان تابشی طیف مرئی و توان برق مصرفی است. برای این محصول این مقدار نسبتاً کمی است که از 4٪ تجاوز نمی کند. یعنی LN با خروجی نور کم مشخص می شود.
سایر پارامترهای عملیاتی مهم عبارتند از:

• جریان نور؛
• رنگ t0 یا رنگ درخشش؛
• قدرت؛
• طول عمر.

بیایید دو پارامتر اول را در نظر بگیریم، زیرا عمر سرویس را در پاراگراف قبلی متوجه شدیم.

جریان نور

شار نوری یک کمیت فیزیکی است که میزان قدرت نور را در یک جریان خاص از انتشار نور تعیین می کند. علاوه بر این، یک مورد دیگر نیز وجود دارد جنبه مهممانند خروجی نور. برای یک لامپ نسبت شار نوری ساطع شده توسط لامپ به توان مصرفی آن را تعیین می کند. خروجی نورانیاندازه گیری شده در lm/W.

توجه داشته باشید! بازده نوری نشانگر صرفه جویی و کارایی منابع نور است.

جدول شار نور و بازده نوری لامپ های رشته ای

همانطور که می بینید، برای منبع نور ما مقادیر بالا در سطح پایینی هستند که نشان دهنده راندمان پایین آنها است.

رنگ لامپ

دمای رنگ (t0) نیز یک شاخص مهم است.
رنگ t0 مشخصه شدت نور ساطع شده توسط لامپ است و تابعی از طول موج تعریف شده برای محدوده نوری است. این پارامتر بر حسب کلوین (K) اندازه گیری می شود.

دمای رنگ برای لامپ رشته ای

شایان ذکر است که دمای رنگ برای LN تقریباً 2700 کلوین است (برای منابع نوری با توان 5 تا 60 وات و بالاتر). رنگ t0 LN در ناحیه قرمز و رنگ حرارتی طیف مرئی است.
رنگ t0 به طور کامل با درجه حرارت رشته تنگستن مطابقت دارد که از شکست سریع FL جلوگیری می کند.

توجه داشته باشید! برای سایر منابع نور (به عنوان مثال، لامپ های LED)، دمای رنگ نشان دهنده درجه گرم شدن آنها نیست. با پارامتر گرمایش LN 2700 K، LED تنها 80 درجه سانتیگراد گرم می شود.

بنابراین، هر چه قدرت LN بیشتر باشد (از 5 تا 60 وات و بالاتر)، گرمایش رشته تنگستن و خود لامپ بیشتر خواهد بود. بر این اساس، رنگ t0 بزرگتر خواهد بود. در زیر جدولی برای مقایسه راندمان و مصرف برق آورده شده است انواع متفاوتلامپ ها به عنوان یک گروه کنترل که با آن مقایسه می شود، LN هایی با توان 20 تا 60 و حداکثر 200 وات در اینجا در نظر گرفته شده اند.

جدول مقایسه قدرت منابع نوری مختلف

همانطور که می بینید، لامپ های رشته ای در این پارامتر از نظر مصرف انرژی به طور قابل توجهی از سایر منابع نور پایین تر هستند.

تکنولوژی نورپردازی و رنگ درخشش

در تکنولوژی نورپردازی، مهمترین پارامتر برای منبع نور، رنگ t0 آن است. با تشکر از آن، می توانید تن رنگ و رنگی بودن منابع نور را تعیین کنید.

گزینه های دمای رنگ

رنگ t0 لامپ ها با تن رنگ تعیین می شود و در سه نوع وجود دارد:

• سرد (از 5000 تا 120000K)؛
• خنثی (از 4000 تا 50000K)؛
• گرم (از 1850 تا 20000K). توسط شیاف استئاریک تجویز می شود.

توجه داشته باشید! هنگام در نظر گرفتن دمای رنگ LN، باید به خاطر داشت که با دمای حرارتی واقعی محصول، که با لمس آن با دست احساس می شود، مطابقت ندارد.

برای LN، دمای رنگ از 2200 تا 30000K متغیر است. بنابراین، آنها می توانند تابش نزدیک به ماوراء بنفش داشته باشند.

نتیجه

برای هر نوع منبع نور، یک پارامتر ارزیابی مهم دمای رنگ است. در عین حال، برای LN به عنوان انعکاسی از درجه گرمایش محصول در طول عملیات آن عمل می کند. چنین لامپ هایی با افزایش دمای گرمایش در حین کار مشخص می شوند، که یک نقطه ضعف آشکار است که منابع نور مدرن مانند لامپ های LED ندارند. بنابراین، امروزه بسیاری از مردم ترجیح خود را به لامپ های فلورسنت و LED ترجیح می دهند و لامپ های رشته ای به تدریج به گذشته تبدیل می شوند.