Kandelaadi põhimõte ja kandelaadi ehitus

Elektriline valgusallikas, mis töötab küünalise ilmingu põhimõttel, nimetatakse küünalvalgulampeks. Teisisõnu, lampe, mis töötab nii, et selle tuleviku kuumenemine on tingitud elektrivoolu läbimisel, nimetatakse küünalvalgulampeks.

Kuidas küünalvalgulampid töötavad?

Kui objekti soojendatakse, siis objekti sees olevad aatomid muutuvad soojuslikult hõivatuks. Kui objekt ei lõhku, siis aatomide välised orbiitidel asuvad elektronid hüppavad kõrgemale energiatasemele, saades energia. Need kõrgema energiataseme elektronid pole stabiilsed ja neil võib jälle languda madalamatele energiatasemetele. Langemisel kõrgemalt madalamale energiatasemelt vabastavad elektronid oma üleliigse energiakujul fotonina. Need fotonid saadetakse seejärel objekti pinnast elektromagnetilise kiirguse kujul.

See kiirgus omab erinevaid lainepikkusi. Osad lainepikkused on nähtavate lainepikkuste vahemikus ja oluline osa lainepikkustest on infrapunane vahemikus. Elektromagnetiline lain, mille lainepikkus on infrapuna vahemikus, on soojusenergia ja elektromagnetiline lain, mille lainepikkus on nähtava vahemikus, on valgusenergia.

Küünaline tähendab nähtava valguse tootmist objekti soojendamise teel. Küünalvalgulamp töötab samas põhimõttes. Lihtsaim kunstlik valgusallikas, mis kasutab elektrit, on küünalvalgulamp. Siin kasutame elektrivoolu, et luua nähtavat valgust ohutundega tuleviku kaudu. Vool tõstab tuleviku temperatuuri selleni, et see muutub valgustavaks.

Küünalvalgulambi ajalugu

Tavaliselt arvatakse, et Thomas Edison oli küünalvalgulambi leiutaja, kuid tegelik ajalugu ei ole nii. Enne Edisont oli palju teadlasi, kes töötasid küünalvalgulambi prototüüpidega. Üks neist oli Briti füüsik Joseph Wilson Swan. Kirjandusest on leitav, et ta sai esimese patenti küünalvalgulambi jaoks. Hiljem liitusid Edison ja Swan, et toota küünalvalgulampe kauplikul skaalal.

Küünalvalgulambi ehitus

Tulevik on vastastikuses kokkupuutumises kahel juhtvaatega. Üks juhtvaat on ühendatud jalaga kontaktiga ja teine on lõpetatud lambi metallilisel aluspinnal. Mõlemad juhtvaated läbib klaaspuu, mis on paigutatud lambi alumises keskel. Kaks toetusvaatka, mis on sama klaaspuu peal, kasutatakse tuleviku keskmise osa toetamiseks. Jalaga kontakt on isoleeritud metallilisest aluspinnast isolatsioonimaterjalidega. Terve süsteem on kapseldatud värvilise, fosfori kaetud või läbipaistva klaaslambiga. Klaaslamb võib olla täidetud inertsed gaaside või seda hoitakse vakuumis, sõltuvalt küünalvalgulambi spektrist.

Küünalvalgulambi tulevik on hästi evakueeritud klaaslambiga sobiva kuju ja suurusega. See klaaslamb kasutatakse tuleviku eraldamiseks ümbritsevast õhust, et vältida tuleviku oksüdeerimist ja vähendada tuleviku ümber tekkinud konvektionilist virtust, et hoida tuleviku temperatuuri kõrgeks.

Klaaslamb on kas vakuumis või täidetud inertsed gaaside, nagu argoon, millega on segatud väike osa lämmast madala rõhkuga. Inertsed gaasid kasutatakse tuleviku evaporeerimise minimeerimiseks lambi kasutamise ajal. Kuid inertsede gaaside konvektionilise virtuse tõttu lambi sees on tuleviku soojuse kaotamise suuremad võimalused.

Vakuum on hea soojuse eraldaja, kuid see kiirendab tuleviku evaporeerimist kasutamise ajal. Argooniga täidetud küünalvalgulambides kasutatakse 85% argooni ja 15% lämmast. Võimalik on kasutada ka krüptoni, et vähendada tuleviku evaporeerimist, kuna krüptoni gaasi molekulmass on piisavalt suur.

Kuid see maksab rohkem. Gaasid täidetakse lambi umbes 80% atmosfääri rõhuga. Lambi täidetakse gaasiga, kui selle võimsus on suurem kui 40 W. Kuid alla 40 W lambile ei kasutata gaase.

Erinevad küünalvalgulambi osad on järgnevad.

Küünalvalgulambi tulevik

Praegu on küünalvalgulambid saadaval erinevatel võimsustel, nagu 25, 40, 60, 75, 100 ja 200 watt. On erinevaid lambide kuju, kuid põhiliselt on need kõik ringi kuju. Küünalvalgulambi tuleviku tootmiseks kasutatakse peamiselt kolme materjali: süsinik, tantaal ja tungstaan. Süsinikut kasutasid varasemalt tuleviku materjalina, kuid praegu kasutatakse enamasti tungstaani.

Süsiniku tuleviku kestuspunkt on umbes 3500oC ja selle töötemperatuur on umbes 1800oC, seega on evaporeerimise tõenäosus väike. Seetõttu on süsiniku tuleviku küünalvalgulambid vabad tuleviku evaporeerimise tõttu tekkinud tumedenemisest. Tumedenemine tekib, kui tuleviku materjali molekulid deponeeritakse lambi klaaspinna sisemisse osasse tuleviku evaporeerimise tõttu.

See tumedenemine muutub selgemaks pärast lambi pikka eluajalist kasutamist. Süsiniku tuleviku lambi efektiivsus ei ole hea, see on umbes 4,5 lumenda watt kohta. Tantaali kasutati tuleviku elemendina, kuid selle efektiivsus on väga nõrk, see on umbes 2 lumenda watt kohta. Selle tõttu kasutatakse tantaali väga harva tuleviku elemendina.

Praegu kõige laialdasemalt kasutatav tuleviku materjal on tungstaan, selle hea valguseefektiivsuse tõttu. See annab 18 lumenda watt kohta, kui see töötab 2000oC. Efektiivsus võib olla kuni 30 lumenda watt kohta, kui see töötab 2500oC. Kõrge kestuspunkt on tuleviku materjali puhul oluline kriteerium, sest see peab töötama väga kõrge temperatuuriga ilma evaporeerumiseta.

Vaatamata sellele, et tungstaani kestuspunkt on veidi nõrgem kui süsiniku, on tungstaan ikkagi soovitavam tuleviku materjal. See on seotud kõrge töötemperatuuriga, mis muudab tungstaani palju efektiivsemaks. Tungstaani tuleviku mehaaniline tugevus on piisav, et vastu võtta mehaanilisi vibratsioone.

Küünalvalgulambide eluiga

Olgu milline tahes valmistamise tehnoloogia, iga tüüpi küünalvalgulambil on mingi lähedane eluiga. See on seotud tuleviku evaporeerimise fenomeniga, mida saab vähendada, kuid mitte täielikult vältida.

Tuleviku evaporeerimise tõttu tumeneb lambi klaaspind perioodiliselt. Tuleviku evaporeerimise tõttu muutub tulevik õhke, mis muudab tuleviku vähem efektiivseks ja lõpuks murdub tulevik. Kuna küünalvalgulambid on otse ühendatud elektrivoolujoonte, siis elektrivoolujoonte pingevihkeldused mõjutavad lambi tööd.

On leitud, et küünalvalgulambi valguseefektiivsus on otseproportsionaalne tarnipingu ruuduga, kuid samal ajal on lambi eluiga pöördvõrdeline tarnipingu 13nd või 14nd astmega. Küünalvalgulambide peamised eelised on nende odavus ja sobivus väikeste alade valgustamiseks. Kuid need lambid ei ole energiasäästlikud ja umbes 90% sisendi elektrist kadub soojusena.

Küünalvalgulambide saadavus turul