หลักการของหลอดไฟฟ้า炽热灯的工作原理和结构 抱歉，我将立即修正并提供正确的翻译。 หลักการและโครงสร้างของหลอดไส้

แหล่งกำเนิดแสงไฟฟ้าที่ทำงานบนหลักการของการส่องสว่างจากความร้อนเรียกว่า หลอดไส้ หรือในอีกคำหนึ่งคือ หลอดไฟที่ทำงานเนื่องจากการส่องสว่างของเส้นใยที่เกิดขึ้นจาก กระแสไฟฟ้า ผ่านมัน เรียกว่า หลอดไส้.

หลอดไส้ทำงานอย่างไร?

เมื่อวัตถุใดๆ ถูกทำให้ร้อน อิเล็กตรอนภายในวัตถุจะถูกกระตุ้นด้วยความร้อน หากวัตถุดังกล่าวไม่ละลาย อิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจรนอกของ อะตอม จะกระโดดขึ้นไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น ด้วยพลังงานที่ได้รับ อิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับพลังงานที่สูงขึ้นนี้ไม่มั่นคง จึงตกกลับมาสู่ระดับพลังงานที่ต่ำลง ในขณะที่ตกกลับมาสู่ระดับพลังงานที่ต่ำลง อิเล็กตรอนจะปล่อยพลังงานส่วนเกินออกไปในรูปของโฟตอน โฟตอนเหล่านี้จะถูกปล่อยออกมาจากพื้นผิวของวัตถุในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า.

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้จะมีความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน ส่วนหนึ่งของความยาวคลื่นอยู่ในช่วงที่มองเห็นได้ และส่วนใหญ่ของความยาวคลื่นอยู่ในช่วงอินฟราเรด คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วงอินฟราเรดเป็นพลังงานความร้อน และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วงที่มองเห็นได้เป็นพลังงานแสง.

การส่องสว่างหมายถึงการสร้างแสงที่มองเห็นได้โดยการให้ความร้อนกับวัตถุ หลอดไส้ทำงานบนหลักการเดียวกัน แหล่งกำเนิดแสงเทียมที่ใช้ไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดคือหลอดไส้ เราใช้ กระแสไฟฟ้า ไหลผ่านเส้นใยที่บางและละเอียดเพื่อสร้างแสงที่มองเห็นได้ กระแสไฟฟ้าจะทำให้อุณหภูมิของเส้นใยสูงขึ้นจนกระทั่งมันกลายเป็นสว่าง.

ประวัติของหลอดไส้

ปกติแล้วถือว่าโธมัส เอดิสันเป็นผู้คิดค้นหลอดไส้ แต่ประวัติศาสตร์จริงๆ ไม่ได้เป็นเช่นนั้น มีนักวิทยาศาสตร์หลายคนที่ทำงานและออกแบบต้นแบบของหลอดไส้ก่อนที่เอดิสันจะทำ หนึ่งในนั้นคือนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ โจเซฟ วิลสัน สวาน จากบันทึกพบว่าเขาได้รับสิทธิบัตรแรกสำหรับหลอดไส้ ต่อมาเอดิสันและสวานรวมกันผลิตหลอดไส้ในขนาดการค้า.

โครงสร้างของหลอดไส้

เส้นใยถูกติดตั้งระหว่างสายนำสองเส้น สายนำหนึ่งเส้นเชื่อมต่อกับคอนแทคที่ฐาน และอีกเส้นเชื่อมต่อกับฐานโลหะของหลอดไฟ ทั้งสองสายนำผ่านที่รองแก้วที่ติดตั้งอยู่ตรงกลางล่างของหลอดไฟ สายสนับสนุนสองเส้นที่ติดตั้งอยู่ที่ที่รองแก้ว ใช้เพื่อสนับสนุนเส้นใยที่ส่วนกลาง คอนแทคที่ฐานถูกแยกออกจากฐานโลหะโดยวัสดุฉนวน ระบบทั้งหมดถูกหุ้มด้วยหลอดแก้วที่มีสีหรือเคลือบฟอสฟอรัสหรือใส หลอดแก้วอาจเติมก๊าซเฉื่อยหรือทำให้เป็นสุญญากาศขึ้นอยู่กับขนาดของหลอดไส้.

เส้นใยของ หลอดไส้ ถูกบรรจุอย่างแนบสนิทในหลอดแก้วที่มีรูปร่างและขนาดเหมาะสม หลอดแก้วนี้ใช้เพื่อแยกเส้นใยออกจากอากาศรอบข้างเพื่อป้องกันการออกซิไดซ์ของเส้นใยและลดการพาความร้อนรอบเส้นใย ทำให้อุณหภูมิของเส้นใยสูง.

หลอดแก้วอาจทำให้เป็นสุญญากาศหรือเติมก๊าซเฉื่อย เช่น อาร์กอน ผสมกับไนโตรเจนในปริมาณเล็กน้อยภายใต้ความดันต่ำ ก๊าซเฉื่อยใช้เพื่อลดการระเหิดของเส้นใยระหว่างการใช้งาน แต่เนื่องจากกระแสลมของก๊าซเฉื่อยภายในหลอด จะมีโอกาสสูญเสียความร้อนของเส้นใยระหว่างการทำงานมากขึ้น.

อีกครั้ง สุญญากาศเป็นฉนวนความร้อนที่ดี แต่มันทำให้การระเหิดของเส้นใยระหว่างการทำงานเร็วขึ้น ในกรณีของหลอดไส้ที่เติมก๊าซ ใช้อาร์กอน 85% ผสมกับไนโตรเจน 15% บางครั้งสามารถใช้คริปตอนเพื่อลดการระเหิดของเส้นใย เนื่องจากน้ำหนักโมเลกุลของก๊าซคริปตอนสูงกว่า.

แต่ราคาสูงกว่า ก๊าซถูกเติมเข้าหลอดที่ความดันประมาณ 80% ของความดันบรรยากาศ ก๊าซถูกเติมในหลอดที่มีขนาดมากกว่า 40 วัตต์ แต่สำหรับหลอดที่มีขนาดน้อยกว่า 40 วัตต์ ไม่มีการใช้ก๊าซ.

ส่วนต่างๆ ของหลอดไส้แสดงดังนี้.

เส้นใยของหลอดไส้

ในปัจจุบัน หลอดไส้ มีให้เลือกหลายขนาดวัตต์ เช่น 25, 40, 60, 75, 100 และ 200 วัตต์ เป็นต้น หลอดไฟมีหลายรูปร่าง แต่โดยทั่วไปจะเป็นทรงกลม มีวัสดุหลักสามชนิดที่ใช้ในการผลิตเส้นใยของหลอดไส้ ได้แก่ คาร์บอน แทนทาลัม และทังสเตน คาร์บอนเคยถูกใช้เป็นวัสดุของเส้นใย แต่ปัจจุบันทังสเตนถูกใช้มากที่สุด.

จุดหลอมเหลวของเส้นใยคาร์บอนอยู่ที่ประมาณ 3500°C และอุณหภูมิการทำงานของเส้นใยนี้อยู่ที่ประมาณ 1800°C ดังนั้นโอกาสในการระเหิดค่อนข้างน้อย เนื่องจากเส้นใยคาร์บอน หลอดไส้จึงไม่มีการดำเพราะการระเหิดของเส้นใย การดำของหลอดไฟเกิดขึ้นเมื่อมีการสะสมของโมเลกุลของวัสดุเส้นใยบนผนังภายในหลอดแก้วจากการระเหิดของเส้นใยระหว่างการใช้งาน.

การดำนี้จะชัดเจนหลังจากใช้งานนาน ประสิทธิภาพของหลอดไส้คาร์บอนไม่ดีนัก ประมาณ 4.5 ลูเมนต่อวัตต์ แทนทาลัมเคยถูกใช้เป็นเส้นใย แต่ประสิทธิภาพแย่กว่า ประมาณ 2 ลูเมนต่อวัตต์ ดังนั้นแทนทาลัมไม่ค่อยถูกใช้เป็นวัสดุของเส้นใย.

วัสดุเส้นใยที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันคือทังสเตน เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการส่องสว่างสูง สามารถให้แสง 18 ลูเมนต่อวัตต์เมื่อทำงานที่ 2000°C ประสิทธิภาพนี้สามารถสูงถึง 30 ลูเมนต่อวัตต์เมื่อทำงานที่ 2500°C จุดหลอมเหลวสูงเป็นเกณฑ์สำคัญสำหรับวัสดุเส้นใย เนื่องจากต้องทำงานที่อุณหภูมิสูงโดยไม่ถูกระเหิด.

แม้ว่าทังสเตนจะมีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าคาร์บอนเล็กน้อย แต่ทังสเตนยังเป็นวัสดุเส้นใยที่นิยมมาก เนื่องจากอุณหภูมิการทำงานสูงทำให้มีประสิทธิภาพในการส่องสว่างสูง ความแข็งแรงทางกลของเส้นใยทังสเตนสูงเพียงพอที่จะทนทานต่อการสั่นสะเทือน.

อายุการใช้งานของหลอดไส้

ไม่ว่าจะเป็นเทคโนโลยีการผลิตใด แต่ละประเภทของหลอดไส้มีอายุการใช้งานประมาณ นี่เป็นเพราะปรากฏการณ์การระเหิดของเส้นใย ซึ่งสามารถลดลงได้ แต่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้เลย.

เนื่องจากการระเหิดของเส้นใย หลอดแก้วจะดำลงตามเวลา เนื่องจากการระเหิดของเส้นใย เส้นใยจะบางลง ทำให้ประสิทธิภาพในการส่องสว่างลดลง และในที่สุดเส้นใยก็จะขาด หลอดไส้ถูกต่อตรงกับสายไฟฟ้า ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าในสาย จะส่งผลต่อประสิทธิภาพของหลอดไฟ.

พบว่าประสิทธิภาพในการส่องสว่างของหลอดไส้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังสองของแรงดันไฟฟ้า แต่ในขณะเดียวกัน อายุการใช้งานของหลอดไฟเป็นสัดส่วนผกผันกับ 13th ถึง 14th ของแรงดันไฟฟ้า ข้อดีหลักของหลอดไส้คือราคาถูกและเหมาะสมสำหรับการส่องสว่างในพื้นที่เล็กๆ แต่หลอดไฟเหล่านี้ไม่มีประสิทธิภาพในการใช้พลังงาน และประมาณ 90% ของพลังงานไฟฟ้าที่ป้อนเข้าไปสูญเสียเป็นความร้อน.

ทิป