Лампы накаливания принципы және лампа накаливания құрылымы

Жарықтың электр ресми, инкандесценттік түсіндіру принципі бойынша жұмыс істейтін, оны Инкандесценттік лампа деп атайды. Басқа түрлі сөздермен айтқанда, лампа, өзінің нитидегі электр ағысы жөнінен жарып келген нити арқылы жұмыс істейді, оны инкандесценттік лампа деп атайды.

Инкандесценттік лампалар қалай жұмыс істейді?

Егер нәрсе жылуына болса, оның ішіндегі атомдар термодинамикалық түрде әріптесті. Егер нәрсе еріп кетпесе, атомдардың сыртқы орбиталық электрондары берілген энергия арқылы жоғары энергия деңгейіне шығады. Жоғары энергия деңгейіндегі электрондар стабилді емес, олар да төмен энергия деңгейіне қайтып келеді. Жоғары энергия деңгейінен төмен энергия деңгейіне қайтып келе жатқанда, электрондар өзінің артық энергиясын фотондар түрінде береді. Осы фотондар содан кейін нәрсенің бетінен электромагнитті радиация түрінде шығады.

Бұл радиация әртүрлі толқын ұзындығына ие болады. Толқын ұзындықтарының бір бөлігі көрінетін диапазонда, ал маңызды бөлігі инфракызыл диапазонда. Инфракызыл диапазондағы электромагнитті толқын - жылу энергиясы, ал көрінетін диапазондағы электромагнитті толқын - жарық энергиясы.

Инкандесценттік - бұл нәрсені жылуып, оның арқылы көрінетін жарықты өндіруді білдіреді. Инкандесценттік лампа бұл принципке қарай жұмыс істейді. Электр энергиясын пайдаланып жарық өндіру үшін ең жөнделген түрі - инкандесценттік лампа. Мұнда біз электр ағысын қараңғы нитиге өткізіп, көрінетін жарықты өндіреміз. Ағыс нитинің температурасын өте жоғары деңгейге көтереді, сондықтан ол жарық болады.

Инкандесценттік лампаның тарихы

Көбінесе, инкандесценттік лампаны Томас Эдисон өндірген деп есептеледі, бірақ нақты тарихы бірнеше ғалымдардың инкандесценттік лампаның прототиптерін өнімдерінен кейін Эдисон өндірген. Олардың бірі - британдық физик Джозеф Вилсон Сван. Белгілер бойынша, ол инкандесценттік лампаның бірінші патентін алған. Кейін Эдисон мен Сван біріктіп, инкандесценттік лампаларды коммерциялық масштабта өндірді.

Инкандесценттік лампаның құрылымы

Нити екі заттағы жолмен байланыстырылады. Бір заттағы жол лампадағы контактқа, екіншісі метал бастыққа қосылады. Екі заттағы жол лампаның төменгі ортасында орналасқан стекло құралы арқылы өтеді. Нитинің ортасын қолдау үшін стекло құралына қосылған екі қолдау заттағы жол қолданылады. Контакт металл бастықтан изоляциялық материалдар арқылы бөлінеді. Барлық жүйе түсіленген немесе фосфорлық покрытие же транспарант стекло лампамен капталады. Лампаның ішіне инерт газдардың немесе вакуум қояды, бұл инкандесценттік лампаның құбылысына байланысты болады.

Инкандесценттік лампаның нитисі тиімді формасы мен өлшемі бойынша стекло лампа арқылы ауызша қылып, қолданылады. Бұл стекло лампа нитиді ауызшы қорғау үшін, оның қорытуын басқару үшін және конвекциялық ағыс айналымын минималдау үшін қолданылады, сондықтан нитидің температурасы жоғары болады.

Стекло лампа либо вакуум, либо азот пен аргон газы (кирий) қолданылады. Инерт газдар нитидің қорытуын минималдау үшін қолданылады, бірақ лампаның ішіндегі инерт газдың конвекциялық ағысы нитидің қорытуын арттыруға ықпал етеді.

Вакуум қорытуға жақсы коркытқыш, бірақ нитидің қорытуын тездетеді. Газмен толтырылған инкандесценттік лампаларда 85% аргон, 15% азот қолданылады. Кирий нитидің қорытуын азайту үшін қолданылады, себебі кирий газының молекуляр массасы өте жоғары. Бірақ оның құны өте жоғары. Лампа 40 Вт-тен астам болғанда, газ қолданылмайды.

Төмендегі суретте инкандесценттік лампаның әртүрлі бөліктері көрсетілген.

Инкандесценттік лампаның нитисі

Қазіргі күнде, инкандесценттік лампалар 25, 40, 60, 75, 100 және 200 ватт сыныптарында қол жетімді. Лампаның әртүрлі формалары бар, бірақ барлық лампалар әдетте дөңгелектік формада. Инкандесценттік лампаның нитисін өндіру үшін үш материал қолданылады: карбон, тантал және вольфрам. Карбон өткенде нити үшін қолданылады, бірақ қазір вольфрам өте көп қолданылады.

Карбон нитисінің жылуының температурасы 3500°C, ал қызмет кезіндегі температурасы 1800°C, сондықтан қорытуы өте аз. Карбон нитисінің инкандесценттік лампасы стекло лампаның ішкі жағында қорыту нәтижесінде қараңыз. Лампаның ішкі жағында қорыту нәтижесінде нитидің материалының молекулалары қараңыз.

Бұл қараңыз лампаның ұзақ өмірлік мерзімінен кейін көрінетін. Карбон нитисінің инкандесценттік лампасының өнімділігі өте жақсы, ол 4.5 люмен/ватт. Тантал нитисінде қолданылған, бірақ оның өнімділігі өте төмен, ол 2 люмен/ватт. Тантал қолданылған нитидің элементі өте сирек қолданылады.

Азықтың қолданылатын нитисінің қазіргі уақытта қолданылатын материалы вольфрам, себебі оның жарық өнімділігі жоғары. Ол 2000°C қызмет кезінде 18 люмен/ватт береді. Бұл өнімділік 2500°C қызмет кезінде 30 люмен/ваттқа жетеді. Нитидің материалының өте жоғары жылуының температурасы негізгі критерий болып табылады, себебі ол өте жоғары температуралық режимде қорытуын басқару үшін қажет.

Хотя вольфрамдың плавления температурасы карбондан аз, бірақ вольфрам әлі де нитидің материалы ретінде ұсынылатын. Бұл, өте жоғары қызмет температурасынан келип, вольфрам өте жарық өнімділігін қамтамасыз етеді. Вольфрам нитисінің механикалық қатынасы өте жоғары, сондықтан механикалық вибрацияларға қарама-қарты болады.

Инкандесценттік лампалардың өмір мерзімі

Ізденістердің технологиясын қарай, әр түрлі инкандесценттік лампалардың қандай бір өмір мерзімі бар. Бұл нитидің қорытуының өзінің өмір мерзімін минималдау, бірақ толығымен басқару мүмкін емес.

Нитидің қорытуынан кейін стекло лампа өте ұзақ мерзімде қараңыз. Нитидің қорытуынан кейін нити өте жоғары жарық өнімділігін қорытуынан кейін, нити бұл өте жоғары жарық өнім