Prinsipyo sa Pagkakabuo ug Konstruksyon sa Incandescent Lamp

Ang pinagmulan ng ilaw na elektriko na gumagana batay sa prinsipyong incandescent ay tinatawag na Incandescent Lamp. Sa ibang salita, ang lamp na naglalabas ng ilaw dahil sa pagkakaluma ng filament nito dahil sa electric current na dumarating dito, ay tinatawag na incandescent lamp.

Kamusta ang Incandescent Lamps Nagtatrabaho?

Kapag isang bagay ay inihain, ang atoms sa loob ng bagay ay naging thermally excited. Kung ang bagay ay hindi lumunod, ang electrons sa labas ng orbit ng atoms ay lumipat sa mas mataas na energy level dahil sa ibinigay na enerhiya. Ang mga electrons sa mas mataas na energy levels ay hindi matatag, sila ay muling bumaba sa mas mababang energy levels. Habang bumababa mula sa mas mataas hanggang sa mas mababang energy levels, ang mga electrons ay naglabas ng kanilang extra energy sa anyo ng photons. Ang mga photons na ito ay pagkatapos ay ilabas mula sa ibabaw ng bagay sa anyo ng electromagnetic radiation.

Ang radiation na ito ay magkakaiba-iba ang wavelengths. Ang bahagi ng wavelengths ay nasa visible range ng wavelengths, at ang malaking bahagi ng wavelengths ay nasa infrared range. Ang electromagnetic wave na may wavelengths sa loob ng range ng infrared ay heatenergy at ang electromagnetic wave na may wavelengths sa loob ng visible range ay light energy.

Ang incandescent ay nangangahulugang naglalabas ng visible light sa pamamagitan ng pag-init ng isang bagay. Ang isang incandescent lamp ay gumagana sa parehong prinsipyo. Ang pinakasimpleng uri ng artificial source of light gamit ang kuryente ay isang incandescent lamp. Dito ginagamit natin ang electric current upang umagos sa isang maliit na filament upang makagawa ng visible light. Ang current ay tumaas ang temperatura ng filament sa punto na ito ay naging luminous.

Kasaysayan ng Incandescent Lamp

Karaniwang itinuturing na si Thomas Edison ang imbentor ng incandescent lamp, ngunit ang tunay na kasaysayan ay hindi ganyan. Mayroong maraming siyentipiko na nagtrabaho at nagdisenyo ng prototype para sa incandescent lamp bago si Edison. Isa sa kanila ang British physicist na si Joseph Wilson Swan. Batay sa rekord, nakita na siya ang unang nakakuha ng patent para sa incandescent lamp. Pagkatapos ay nagsama si Edison at Swan upang gumawa ng incandescent lamps sa komersyal na scale.

Pagbubuo ng Incandescent Lamp

Ang filament ay nakalagay sa dalawang lead wires. Ang isa lead wire ay konektado sa foot contact at ang iba ay natapos sa metal base ng bulb. Ang parehong lead wires ay dumaan sa glass support na nakalagay sa gitna ng ibaba ng bulb. Ang dalawang support wires na din nakalagay sa glass support, ay ginagamit upang suportahan ang filament sa kanyang gitnang bahagi. Ang foot contact ay hiwalay mula sa metal base ng insulating materials. Ang buong sistema ay nakabalot ng colored o phasphare coated o transparent glass bulb. Ang glass bulb ay maaaring puno ng inert gases o ito ay vacuum depende sa rating ng incandescent lamp.

Ang filament ng incandescent lamps ay air-tightly evacuated sa isang glass bulb na may suitable shape at size. Ang glass bulb na ito ay ginagamit upang i-isolate ang filament mula sa paligid na hangin upang maprevent ang oxidation ng filament at upang minimize ang convention current sa paligid ng filament upang panatilihin ang mataas na temperatura ng filament.

Ang glass bulb ay maaaring vacuum o puno ng inert gases tulad ng argon na may maliit na bahagi ng nitrogen sa mababang presyon. Ang inert gases ay ginagamit upang minimize ang evaporation ng filament sa panahon ng serbisyo ng mga lamps. Ngunit dahil sa convection flow ng inert gas sa loob ng bulb, may mas malaking tsansa ng mawala ang init ng filament sa panahon ng operasyon.

Muli, ang vacuum ay isang mahusay na insulation ng init, ngunit ito ay nagpapabilis ng evaporation ng filament sa panahon ng operasyon. Sa kaso ng gas-filled incandescent lamps, 85% ng argon na haluan ng 15% ng nitrogen ay ginagamit. Occasional na, ang krypton ay maaaring gamitin upang mabawasan ang evaporation ng filament dahil sa molecular weight ng krypton gas ay mas mataas.

Ngunit ito ay may mas mataas na gastos. Sa halos 80% ng atmospheric pressure, ang mga gasses ay ipinuno sa bulb. Ang gas ay ipinuno sa bulb na may rating na higit sa 40 W. Ngunit para sa mas mababa sa 40 W bulb; walang gas na ginagamit.

Ang iba't ibang bahagi ng isang incandescent lamp ay ipinapakita sa ibaba.

Filament ng Incandescent Lamp

Sa kasalukuyang araw, ang incandescent lamps ay available sa iba't ibang wattage ratings tulad ng 25, 40, 60, 75, 100 at 200 watts, atbp. May iba't ibang hugis ng bulbs, ngunit basic na lahat ay bilog ang hugis. May tatlong pangunahing materyales na ginagamit para sa produksyon ng filament ng incandescent lamps, at ito ay carbon, tantalum, at tungsten. Ang carbon ay dating ginagamit para sa materyal ng filament, ngunit kasalukuyang ang tungsten ang pinakamadaling ginagamit para sa layunin.

Ang melting point ng carbon filament ay humigit-kumulang 3500oC, at ang operating temperature ng filament na ito ay humigit-kumulang 1800oC kaya ang tsansa ng evaporation ay kaunti. Dahil dito, ang carbon filament incandescent lamps ay libre mula sa darkening dahil sa evaporation ng filament. Ang darkening ng filament lamp ay nangyayari kapag ang molecules ng materyal ng filament ay napunta sa inner wall ng glass bulb dahil sa evaporation ng filament sa panahon ng operasyon.

Ang darkening na ito ay naging prominent pagkatapos ng mahabang buhay ng lamp. Ang efficiency ng carbon filament lamp ay hindi mabuti, ito ay humigit-kumulang 4.5 lumens per watt. Ang tantalum ay ginamit bilang filament, ngunit ang efficiency nito ay mas mababa, ito ay humigit-kumulang 2 lumens per watt. Dahil dito, ang tantalum ay malamang na hindi ginagamit bilang element ng filament.

Ang pinakamalaganap na ginagamit na materyal ng filament ngayon ay tungsten dahil sa kanyang mataas na luminous efficacy. Ito ay maaaring bigyan ng 18 lumens per watt kapag ito ay nag-operate sa 2000oC. Ang efficacy na ito ay maaaring tumaas hanggang 30 lumens per watt kapag ito ay nag-operate sa 2500oC. Ang mataas na melting point ay isang pangunahing criterion para sa materyal ng filament dahil ito ay kailangan magtrabaho sa napakataas na temperatura nang hindi ito ma-evaporate.

Bagaman ang tungsten ay may kaunting mas mababang melting point kaysa sa carbon, subalit ang tungsten pa rin ang mas paborable bilang materyal ng filament. Ito ay dahil sa mataas na operating temperatures na nagbibigay ng tungsten ng mas mataas na luminous efficiency. Ang mechanical strength ng tungsten filament ay sapat upang makatipon sa mechanical vibrations.

Buhay ng Incandescent Lamps

Anuman ang teknolohiya ng manufacturing, ang bawat uri ng incandescent lamps ay may kaunting approximate life span. Ito ay dahil sa phenomenon ng filament evaporation na maaaring mabawasan ngunit hindi maaaring iwasan nang lubusan.

Dahil sa filament evaporation, ang glass bulb ay madilim sa loob ng panahon. Dahil sa filament evaporation, ang filament ay naging mas maliit na nagbibigay ng mas mababa na luminous efficiency at sa huli, ang filament ay nasira. Dahil ang filament lamps ay direktang konektado sa power supply line, ang voltage fluctuations sa line, nakakaapekto sa performance ng bulb.

Nakita na ang luminous efficacy ng isang incandescent lamp ay direktang proportional sa square ng supply voltage ngunit sa parehong oras, ang life span ng lamp ay inversely proportional sa 13th to 14th power ng supply voltage. Ang pangunahing mga advantage ng incandescent lamps ay ang mga ito ay mura at napakasuitable para sa lighting sa maliit na lugar. Ngunit ang mga lamps na ito ay hindi energy efficient at humigit-kumulang 90% ng input electrical energy ay nawala bilang init.

Pagkakaroon ng Incandescent Bulbs sa Market

May iba't ibang attractive shapes at sizes ng bulbs na available sa market. Ang PS30 lamps ay may pear shape, ang T12 bulb ay tubular na may diameter na 1.5 inch, ang R40 bulb ay may reflector bulb envelope na may diameter na 5 inches. Batay sa availability ng wattage, ang mga bulbs ay common sa market na may 25, 40, 60, 75,