Prinsipyo ng Incandescent Lamp at Pagbuo ng Incandescent Lamp

Ang pinagmulan ng liwanag na elektriko na gumagana batay sa prinsipyo ng insidenteng fenomeno ay tinatawag na Incandescent Lamp. Sa ibang salita, ang ilaw na gumagana dahil sa pagkakalitaw ng filament dahil sa electric current na dumaan dito, ay tinatawag na incandescent lamp.

Kamusta Gumagana ang Incandescent Lamps?

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 tumalon sa mas mataas na antas ng enerhiya dahil sa ibinigay na enerhiya. Ang mga electrons sa mga mas mataas na antas ng enerhiya ay hindi stable, sila ay bumabalik sa mas mababang antas ng enerhiya. Habang bumababa mula sa mas mataas hanggang sa mas mababang antas ng enerhiya, ang mga electrons ay nagbibigay ng kanilang extra energy sa anyo ng photons. Ang mga photons na ito ay pagkatapos ay ipinapalabas mula sa ibabaw ng bagay sa anyo ng electromagnetic radiation.

Ang radiation na ito ay may iba't ibang wavelengths. Isang bahagi ng wavelengths ay nasa visible range ng wavelengths, at isang mahalagang bahagi ng wavelengths ay nasa infrared range. Ang electromagnetic wave na may wavelengths sa loob ng range ng infrared ay heat energy 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 anyo ng artificial source of light gamit ang kuryente ay isang incandescent lamp. Dito ginagamit natin ang electric current upang magdala ng visible light sa pamamagitan ng pagdaan ng malamig at malinaw na filament. Ang kuryente ay tumaas ng temperatura ng filament sa ganitong kalagayan na ito ay naging luminous.

Kasaysayan ng Incandescent Lamp

Karaniwang itinuturing na si Thomas Edison ang imbensor ng incandescent lamp, ngunit ang aktwal na kasaysayan ay hindi ganyan. Mayroong maraming siyentipiko na nagtrabaho at nagdisenyo ng prototype para sa incandescent lamp bago pa si Edison. Isa sa kanila ay ang British physicist na si Joseph Wilson Swan. Ayon sa rekord, nakuhang unang patent siya para sa incandescent lamp. Pagkatapos, sina Edison at Swan ay sumama upang gumawa ng incandescent lamps sa komersyal na scale.

Pagtayo ng Incandescent Lamp

Ang filament ay nakakabit sa dalawang lead wires. Ang isa sa mga lead wire ay konektado sa foot contact at ang isa pa ay natapos sa metal base ng bulb. Parehong mga lead wires ay dadaan sa glass support na nakalagay sa gitna ng lower middle ng bulb. Dalawang support wires na din nakakabit sa glass support, ay ginagamit upang suportahan ang filament sa gitna nito. Ang foot contact ay isolated mula sa metal base ng insulating materials. Ang buong sistema ay nakapaloob sa colored o phasphare coated o transparent glass bulb. Ang glass bulb maaaring puno ng inert gases o ito ay nakapaghanda ng vacuum depende sa rating ng incandescent lamp.

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

Ang glass bulb ay either kept 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 minimisahin ang evaporation ng filament sa panahon ng serbisyo ng mga ilaw. Ngunit dahil sa convection flow ng inert gas sa loob ng bulb, may mas malaking tsansa ng pagkawala ng 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 mixed na may 15% ng nitrogen ay ginagamit. Occasional krypton ay maaaring gamitin upang bawasan ang evaporation ng filament dahil ang molecular weight ng krypton gas ay napakataas.

Ngunit ito ay mas mahal. Sa halos 80% ng atmospheric pressure, ang mga gas ay puno sa bulb. Ang gas ay puno sa bulb na may rating na higit sa 40 W. Ngunit para sa mas mababa sa 40 W bulb; walang gas ang 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, etc. May iba't ibang hugis ng bulbs, ngunit basic na lahat ay bilog ang hugis. May tatlong pangunahing materyales na ginagamit para sa paggawa ng filament ng incandescent lamps, at ito ay carbon, tantalum, at tungsten. Ang carbon ay dating ginagamit para sa materyales ng filament, ngunit kasalukuyang ang tungsten ang pinaka-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 napakakaunti. 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 materyales ng filament ay inilapat sa inner wall ng glass bulb dahil sa evaporation ng filament sa panahon ng operasyon.

Ang darkening 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 ginagamit bilang filament, ngunit ang efficiency nito ay napakakaunti, ito ay humigit-kumulang 2 lumens per watt. Dahil dito, ang tantalum ay napakakaunti ang ginagamit bilang element ng filament.

Ang pinaka-widely used na materyales ng filament ngayon ay tungsten dahil sa kanyang mataas na luminous efficacy. Ito ay maaaring magbigay ng 18 lumens per watt kapag ito ay gumagana sa 2000oC. Ang efficacy na ito ay maaaring umabot hanggang 30 lumens per watt kapag ito ay gumagana sa 2500oC. Ang mataas na melting point ay isang pangunahing criterion para sa materyales ng filament dahil ito ay kailangang gumana sa napakataas na temperatura nang hindi ito evaporated.

Bagama't ang tungsten ay may kaunti pang mas mahina na melting point kumpara sa carbon, subalit ang tungsten ay mas pinili bilang materyales ng filament. Ito ay dahil sa mataas na operating temperatures na ginagawa ang tungsten mas luminous efficient. Ang mechanical strength ng tungsten filament ay napakataas upang makasabay sa mechanical vibrations.

Buhay ng Incandescent Lamps

Anuman ang teknolohiya ng paggawa, bawat uri ng incandescent lamps ay mayroong maaring buhay. Ito ay dahil sa filament evaporation phenomenon na maaaring mapababa ngunit hindi maaaring iwasan nang lubusan.

Dahil sa filament evaporation, ang glass bulb ay madilim sa paglipas ng panahon. Dahil sa filament evaporation, ang filament ay naging mas maliit na gumagawa nito mas kaunti ang luminous efficient 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.

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

Pagkakamit ng Incandescent Bulbs sa Merkado

May iba't ibang attractive shapes at sizes ng bulbs na available sa merkado. 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