Принцип на работата на јаглената лампа и конструкција на јаглената лампа

Електричката извор на светлина кој работи според принципот на инкандесценција се нарекува Инкандесцентна лампа. Друго речено, лампата која работи поради свеќањето на жичка предизвикано од електрични ток што минува низ неа, се нарекува инкандесцентна лампа.

Како работат инкандесцентните лампи?

Кога некој предмет се загрее, атомите во предметот стануваат термално ексцитирани. Ако предметот не се топи, вонешните електрони на орбиталите на атомите преминуваат на повисоки енергетски нивоа поради доставената енергија. Електроните на овие повисоки енергетски нивоа не се стабилни, па отново паднуваат на пониски енергетски нивоа. Покрај падањето од повисоки на пониски енергетски нивоа, електроните ја освободуваат својата дополнителна енергија во форма на фотони. Овие фотони потоа се испуштаат од површината на предметот во форма на електромагнетна радијација.

Оваа радијација ќе има различни бранови. Дел од брановите е во видливата област на бранови, а значаен дел од брановите е во инфрачервената област. Електромагнетната волна со бранови во опсегот на инфрачервена е енергија на топлина, а електромагнетната волна со бранови во видлив опсег е светлосна енергија.

Инкандесцентно значи производство на видливо светло преку загревање на предмет. Инкандесцентната лампа работи според истиот принцип. Наједноставниот облик на уметната извор на светлина користејќи електричество е инкандесцентна лампа. Тука го користиме електричниот ток да протече низ тенка и фина жичка за да се произведе видливо светло. Токот подига температурата на жичката до таква степен што станува светливо.

Историја на инкандесцентната лампа

Обично се мисли дека Томас Едисон е изумителот на инкандесцентната лампа, но истинската историја не е таква. Било многу научници кои работеле и дизајнирале прототипи за инкандесцентната лампа пред Едисон. Еден од нив бил британскиот физичар Џозеф Вилсон Сван. Според записите, тој добил прв патент за инкандесцентната лампа. Подоцна Едисон и Сван се споили за да произведуваат инкандесцентни лампи во комерцијална скала.

Конструкција на инкандесцентната лампа

Жичката е прифастена на две водечки жици. Едната водечка жица е поврзана со контактот на подголемината, а другата завршува на металната основа на лампата. Обидвете водечки жици минуваат низ стаклената поддршка поставена на долниот среден дел на лампата. Две поддршкувања на жичката исто така прифастени на стаклената поддршка, се користат за поддршка на жичката на нејзината средна дел. Контактот на подголемината е изолиран од металната основа со изолационни материјали. Целата система е капсулирана со бојдена или фосфорска покрива или прозрачна стаклена лампа. Стаклената лампа може да биде исполнета со инертни гасови или да биде вакуум, зависно од класификацијата на инкандесцентната лампа.

Жичката на инкандесцентните лампи е герметски изолирана со стаклена лампа од соодветен облик и големина. Оваа стаклена лампа се користи за изолација на жичката од околината за да се спречи оксидацијата на жичката и за да се минимизира конвекциониот ток околу жичката, па така да се задржи температурата на жичката висока.

Стаклената лампа е или држана во вакуум или исполнета со инертни гасови како аргон со мал процент на азот под ниски притис. Инертните гасови се користат за минимизирање на испарувањето на жичката во текот на службата на лампите. Но поради конвекциониот ток на инертниот гас внатре во лампата, постојат поголеми можностите за губење на топлината на жичката во текот на операцијата.

Пак, вакуумот е голем изолатор на топлина, но забрзува испарувањето на жичката во текот на операцијата. Во случај на гас-исполнети инкандесцентни лампи, се користи 85% аргон миксиран со 15% азот. Понекогаш може да се користи криптон за намалување на испарувањето на жичката, бидејќи молекуларната маса на криптонот е многу повисока.

Но тоа стои повеќе. При околу 80% од атмосферскиот притис, гасовите се исполнуваат во лампата. Гасовите се исполнуваат во лампите со класификација над 40 W. Но за лампи под 40 W, не се користат гасови.

Различните делови на инкандесцентната лампа се прикажани подолу.

Жичка на инкандесцентната лампа

Во денешни времиња, инкандесцентните лампи се достапни во различни класификации на вати како 25, 40, 60, 75, 100 и 200 вати итн. Има различни облици на лампи, но основно сите се закрвени. Има три главни материјали користени за производство на жичка на инкандесцентни лампи, а тоа се углерод, тантал и волфрам. Углеродот претходно се користел како материјал за жичка, но во моментов најчесто се користи волфрам.

Температурата на топење на углеродната жичка е околу 3500°C, а работната температура на оваа жичка е околу 1800°C, па шансата за испарување е многу мала. Затоа инкандесцентните лампи со углеродна жичка се слободни од помрачнување поради испарување на жичката. Помрачнувањето на лампата настанува кога молекули на материјалот на жичката се депонираат на внатрешната површина на стаклената лампа поради испарувањето на жичката во текот на операцијата.

Овој црненик станува прецизен после долг век на лампата. Ефективноста на лампата со углеродна жичка не е добра, таа е околу 4,5 люмена на ват. Танталот се користел како жичка, но неговата ефективност е многу лоша, таа е околу 2 люмена на ват. Затоа танталот е многу ретко користен како елемент на жичка.

Најшироко користениот материјал за жичка во моментов е волфрам поради неговата висока ефективност на светлина. Тој може да даде 18 люмена на ват кога работи на 2000°C. Оваа ефективност може да стигне до 30 люмена на ват кога работи на 2500°C. Високата температура на топење е главен критериум за материјалот на жичка, бидејќи тој треба да работи на многу висока температура без да се испари.

Иако волфрамот има мало понисоката температура на топење од углеродот, волфрамот е погоден како материјал за жичка. Ова е затоа што високата работна температура прави волфрамот многу ефикасен. Механичката јачина на волфрамската жичка е многу висока за да издразни механичките вибрации.

Век на инкандесцентните лампи

Без разлика на технологијата на производство, секој тип на инкандесцентни лампи има приближно век. Ова е поради феноменот на испарување на жичката, кој може да се минимизира, но не може да се избегне целосно.

Зборувајќи за испарувањето на жичката, стаклената лампа се помрачнува со текот на времето. Зборувајќи за испарувањето на жичката, жичката станува тенка, што прави жичката помалку ефикасна и на крај жичката се сече. Бидејќи лампите со жичка се поврзани директно со линијата на напон, флуктуациите на напонот на линијата влијаат на перформансата на лампата.

Установено е дека ефективноста на свет