Inkandesente Lamp Prinsipe en Konstruksie van Inkandesente Lamp

Die elektriese ligbron wat op die beginsel van gloeiing werk, word 'n gloeilamp genoem. Met ander woorde, die lamp wat as gevolg van die gloeiing van die draad deur elektriese stroom werk, word 'n gloeilamp genoem.

Hoe werk gloeilampe?

Wanneer 'n voorwerp warm gemaak word, word die atome binne die voorwerp termies opgewonde. As die voorwerp nie smelt nie, spring die buitebaan-elektrone van die atome na hoër energieniveaus as gevolg van die verskafte energie. Die elektrone op hierdie hoër energieniveaus is nie stabil nie, hulle val weer terug na laer energieniveaus. Terwyl hulle van hoër na laer energieniveaus val, gee die elektrone hul oormaatse energie in die vorm van fotonne vry. Hierdie fotonne word dan vanaf die oppervlak van die voorwerp in die vorm van elektromagnetiese straling uitgestraal.

Hierdie straling het verskillende golflengtes. 'n Deel van die golflengtes is in die sichtbare spektrum, en 'n groot deel van die golflengtes is in die infrarood-spektrum. Die elektromagnetiese golf met golflengtes binne die infrarood-spektrum is hitte-energie, en die elektromagnetiese golf met golflengtes binne die sichtbare spektrum is lig-energie.

Gloeilamp beteken sichtbare lig produseer deur 'n voorwerp te verhit. 'n gloeilamp werk op dieselfde beginsel. Die eenvoudigste vorm van 'n kunsmatige ligbron wat elektrisiteit gebruik, is 'n gloeilamp. Hier gebruik ons elektriese stroom om deur 'n dun en fyn draad te vloei om sichtbare lig te produseer. Die stroom verhoog die temperatuur van die draad tot so 'n mate dat dit liggewys word.

Geskiedenis van gloeilamp

Dit word normaalweg gedink dat Thomas Edison die uitvinder van die gloeilamp was, maar die werklike geskiedenis was nie so nie. Daar was 'n aantal wetenskaplikes wat voor Edison aan gloeilampe gewerk en prototipes ontwerp het. Een van hulle was die Britse fisikus Joseph Wilson Swan. Volgens die rekords het hy die eerste patent vir die gloeilamp gekry. Later het Edison en Swan saamgevoeg om gloeilampe op kommersiële skaal te produseer.

Konstruksie van gloeilamp

Die draad is oor twee voerdrade bevestig. Een voerdraad is verbonden aan die voetkontak en die ander eindig op die metalliese basis van die bol. Albei die voerdrade gaan deur 'n glassteun wat in die ondermidden van die bol gemonteer is. Twee steundrade wat ook aan die glassteun bevestig is, word gebruik om die draad in die middel te ondersteun. Die voetkontak is van die metalliese basis afgeïsoleer deur isolerende materiaal. Die hele stelsel is ingekapsuleer deur 'n gekleurde, fosfaat-beklee of transparante glasbol. Die glasbol kan gevul wees met inerte gasse of dit kan 'n vakuum wees, afhangende van die rating van die gloeilamp.

Die draad van gloeilampe is lugtigevakueer met 'n glasbol van geskikte vorm en grootte. Hierdie glasbol word gebruik om die draad van die omringende lug te isoleer om oxidatie van die draad te verhoed en om konveksiestroom om die draad te minimeer, sodat die temperatuur van die draad hoog bly.

Die glasbol is óf 'n vakuum óf gevul met inerte gasse soos argon met 'n klein persentasie stikstof onder lae druk. Inerte gasse word gebruik om die verdamping van die draad tydens bediening te minimeer. Maar as gevolg van konveksiestroom van inerte gas binne die bol, is daar 'n groter kans dat die hitte van die draad tydens bediening verloor sal gaan.

Weer is 'n vakuum 'n goeie hitte-isolator, maar dit versnel die verdamping van die draad tydens bediening. In die geval van gasgevulde gloeilampe, word 85% argon met 15% stikstof gebruik. Soms kan kripton gebruik word om die verdamping van die draad te verminder, omdat die molekulêre massa van kripton-gas baie hoër is.

Maar dit kos meer. By ongeveer 80% van atmosferiese druk, word die gasse in die bol gevul. Gas word in die bol gevul by 'n rating van meer as 40 W. Maar vir minder as 40 W-bolle; word geen gas gebruik nie.

Die verskeie dele van 'n gloeilamp word hieronder getoon.

Draad van gloeilamp

Tans is gloeilampe beskikbaar in verskeie wattage-ratings soos 25, 40, 60, 75, 100 en 200 watts ens. Daar is verskeie vorms van bolle, maar basies is almal rond. Daar word hoofsaaklik drie materiale gebruik vir die vervaardiging van die draad van gloeilampe, en dit is koolstof, tantalum, en wolfram. Koolstof is voorheen gebruik vir draadmateriaal, maar tans word wolfram meeste gebruik vir die doel.

Die smeltpunt van 'n koolstof-draad is ongeveer 3500oC, en die bedieningstemperatuur van hierdie draad is ongeveer 1800oC, dus is die kans op verdamping baie min. Omdat koolstof-draad gloeilampe vry is van verduistering as gevolg van draadverdamping. Verduistering van 'n gloeilamp vind plaas wanneer molekules van draadmateriaal op die binnekant van die glasbol gedeponeer word as gevolg van draadverdamping tydens bediening.

Hierdie verduistering word prominenter na 'n lang leeftyd van die lamp. Die effektiwiteit van 'n koolstof-draadlamp is nie goed nie, dit is ongeveer 4.5 lumens per watt. Tantalum is gebruik as draad, maar sy effektiwiteit is baie swak, dit is ongeveer 2 lumens per watt. Dit is omdat tantalum baie selde as draadelement gebruik word.

Die mees wydverspreide draadmateriaal tans is wolfram vanweë sy hoë lummereffektiwiteit. Dit kan 18 lumens per watt gee wanneer dit by 2000oC bedryf. Hierdie effektiwiteit kan op tot 30 lumens per watt wees wanneer dit by 2500oC bedryf. 'n Hoë smeltpunt is 'n belangrike kriterium vir draadmateriaal, omdat dit by baie hoë temperature moet werk sonder om te verdamp.

Alhoewel wolfram 'n iets swakker smeltpunt het as koolstof, is wolfram steeds meer voorkeurlik as draadmateriaal. Dit is omdat hoë bedieningstemperature wolfram baie lummereffektief maak. Die meganiese sterkte van 'n wolfram-draad is baie hoog om meganiese vibrasies te weerstaan.

Leeftyd van gloeilampe

Ongeag die tegnologie van vervaardiging, het elke tipe gloeilamp 'n benaderde leeftyd. Dit is as gevolg van die draadverdampingsverskynsel wat geminimeer, maar nie volledig vermy kan word nie.

As gevolg van draadverdamping, verduister die glasbol oor 'n tydperk. As gevolg van draadverdamping word die draad dunner, wat die draad minder lummereffektief maak, en uiteindelik breeke die draad. Aangesien gloeilampe direk aan die kragvoorsieningslyn aangesluit is, beïnvloed spanningsfluktuasies in die lyn die prestasie van die bol.

Dit is gevind dat die lummereffektiwiteit van 'n gloeilamp direk eweredig is aan die vierkant van die voorsieningspanning, maar op dieselfde tyd, is die leeftyd van die lamp invers eweredig aan die 13de tot 14de mag van die voorsieningspanning. Die hoofvoordele van gloeilampe is dat hulle goedkoop genoeg is en baie geskik is vir verligting van klein areas. Maar hierdie lampe is nie energie-effektief nie, en ongeveer 90% van die invoer-elektriese energie raak as hitte verlore.

Beskikbaarheid van gloeilampe op die mark

Daar is verskeie aantreklike vorms en groottes van gloeilampe beskikbaar op die mark. PS30-lampe het 'n peer-vorm, T1