În casa ta, dacă are o dimensiune decentă și are multe camere, cea mai mare parte a energiei electrice este cheltuită pe iluminat. Dacă în coridoare și încăperi auxiliare pot fi instalați senzori de mișcare și alte automatizări pentru a stinge lumina în absența oamenilor, atunci în camere de zi lumina este de obicei aprinsă tot timpul și nimeni nu îi acordă atenție.
Prin urmare, pentru a economisi energie și fonduri proprii, merită să acordați atenție becuri economice.
Nu va fi de prisos să poți înțelege sortimentul de lămpi electrice.

Comun lămpi cu incandescență
Eficiența unor astfel de lămpi nu depășește 30%. Pentru referință: Eficiența lămpii este procentul de putere consumată care este convertită în lumină.


Restul puterii este transformată în energie termică. Dacă eficiența este scăzută, atunci lampa se va încălzi în principal, nu va străluci.
Consumul de energie este de obicei de până la 100 W la o tensiune de alimentare de 220 V. Durata de viață a lămpilor cu incandescență nu depășește în medie 6000 de ore. Lampa emite o lumină caldă gălbuie cu parametrii de temperatură a culorii de la 2200 la 2800 K. Deși aceste lămpi sunt ieftine, pierd semnificativ din punct de vedere economic.
Uzura principală apare atunci când filamentul devine fierbinte când este pornit și se răcește brusc când lampa este stinsă. Prin urmare, lampa va dura mai mult, cu atât aprindeți și opriți mai puțin lampa.

Lămpi cu incandescență cu halogen


Eficiență nu mai mult de 20%, consum de energie de la 5 la 500 W la tensiunea de alimentare a lămpilor cu un singur capăt 12 V și 220 V și a lămpilor cu două capete 220 V. Cu o tensiune de alimentare de 12 V, este necesar un convertor de tensiune pentru conexiune. Durata de viață este comparabilă cu cea a lămpilor incandescente convenționale. Lampa emite lumină neutră strălucitoare cu o temperatură de culoare de 3000 K.
Astfel de lămpi sunt chiar mai puțin economice decât lămpile cu incandescență convenționale.
Datorită faptului că balonul este încălzit la 500 de grade, devine hipersensibil la poluare, iar atunci când este pornit, poate izbucni chiar și de la amprentele de pe el.
Lampa cu halogen trebuie înșurubată cu o cârpă, iar folia de protecție trebuie îndepărtată după înșurubare. Pentru lămpi cu halogen supratensiunile în rețea sunt foarte periculoase - acesta este unul dintre principalele motive pentru epuizarea lor. Spoturile din tavanele cu mai multe niveluri folosesc adesea lămpi cu halogen de 12 V cu un singur capăt cu reflector.
Lămpile cu halogen, spre deosebire de omologii lor fluorescente, sunt cele mai potrivite pentru încăperile în care lumina este aprinsă și stinsă constant (bucătărie, hol etc.). Deși eficiența lor este mai mică, dar în acest mod, lămpile cu halogen funcționează mult mai mult.
Lampă fluorescentă


Eficiența lor este de 60% sau mai mult. Aceste lămpi sunt de 4-5 ori mai economice decât lămpile cu incandescență convenționale. Este de remarcat faptul că o lampă fluorescentă compactă de 12W corespunde unei lămpi cu incandescență de 60W. Tensiunea lor de alimentare este de 220 V, iar lămpile sunt produse începând cu o putere de 5 wați. Durata de viață ajunge la 20.000 de ore.
Temperatura de culoare este indicată pe corpul lămpii sau pe ambalaj: 2700 K - alb lumină caldă, 4200 K - lumină albă neutră strălucitoare, 6400 K - lumină albă rece (lumină de zi).
Aceste lămpi sunt relativ scumpe, dar în același timp foarte economice, cu o putere de lumină mare și un balast integrat. Tuburile sunt destul de fragile, așa că atunci când înșurubați lampa, aceasta trebuie ținută de partea din plastic.
O caracteristică a unor astfel de lămpi este că durata lor de viață depinde de numărul de cicluri de pornire-oprire - de fiecare dată când porniți lampa, durata de viață a acesteia este redusă. Nu este de dorit să folosiți astfel de lămpi în locuri „trecătoare” de acasă - un coridor, o baie, o toaletă etc.
Lampa cu LED


Eficiența este aproape de 100%, iar economia de energie, în comparație cu lămpile incandescente, ajunge la 90%. Lămpile sunt disponibile cu o tensiune de alimentare de 220 V și 12 V. Acestea din urmă, ca și cele cu halogen, sunt folosite pentru reflectoarelor dar in acelasi timp sunt mult mai economice si mai sigure.


Puterea lămpilor cu LED variază de la 0,7 la 12 W, în timp ce o lampă de 12 W corespunde în puterea sa de lumină unei lămpi cu incandescență de 100 de wați. Durata de viață a lămpilor LED este uimitoare - de la 25.000 de ore și aproape la infinit. Setările de temperatură de culoare sunt aceleași ca lampă fluorescentă. Nuanțele de culoare se pot schimba în timp.


Lămpile cu LED sunt cu siguranță scumpe, dar sunt extrem de eficiente. La achiziționarea mai multor lămpi, este indicat să le alegeți din același lot al aceluiași producător - atunci se garantează că se potrivesc la culoare.
Deoarece lămpile practic nu se încălzesc în timpul funcționării lor, sunt absolut sigure.


Lămpile cu LED-uri sunt „de lungă durată” - durata lor de viață poate ajunge la 10 ani. Lămpile de acest tip sunt, de asemenea, sigure: funcționarea lor nu necesită putere mare și nu conțin componente toxice.
Termen "lampi de economisire a energiei"în viața de zi cu zi, ferm lipit de lămpi fluorescente de dimensiuni mici cu un balast electronic, deși tuburile fluorescente convenționale și Lumini cu leduri sunt, de asemenea, practic eficiente energetic.


Acum câteva dezavantaje ale iluminatului cu economie de energie.
Rezultatele cercetării au arătat că, spre deosebire de lămpile incandescente convenționale, lămpile de economisire a energiei de orice putere sunt o sursă de radiație electromagnetică de radiofrecvență. Normele maxime admise sunt încălcate pe o rază de aproximativ 15 cm de la soclul lămpii.
Aceasta înseamnă că inclusiv lampă de economisire a energiei undeva sub tavan, nu riscăm să intrăm în zona de radiații electromagnetice ridicate. Dar pentru noptiere, masă, corpuri de iluminat de noptieră, în imediata apropiere a cărora o persoană petrece mult timp, o astfel de economie de energie creează un alt factor de risc pentru sănătate.
Lămpile fluorescente nu sunt proiectate pentru a fi aprinse și oprite frecvent. De aceea au fost folosite istoric în locuri publice, unde ardeau aproape constant: predecesorul lor, de fapt, sunt așa-numitele „lămpi lumina zilei».
Când sunt pornite, lămpile fluorescente introduc interferențe semnificative de înaltă frecvență în rețeaua de alimentare. Și asta „poluează” și mai mult, din punct de vedere al ecologiei electromagnetice, locuințele noastre deja umplute.
Trebuie amintit că lămpile fluorescente de dimensiuni mici, economisitoare de energie, atunci când se folosesc întrerupătoare cu lumini indicatoare, vor clipi constant. Un astfel de fenomen poate fi observat chiar și cu un comutator convențional, dacă este conectat la firul neutru, iar faza este prezentă în mod constant pe lampă.
De asemenea fluorescent și Lampa cu LED nu poate fi pornită printr-un dimmer (regulator tiristor), distorsionează foarte mult forma curentului și lămpile se ard.
Un alt pericol al lămpilor fluorescente este conținutul de mercur.
Într-un singur bec, nu este atât de mare încât să otrăvească pe cineva. Dar nu îl puteți arunca pur și simplu în coșul de gunoi, ceea ce este ceea ce pictograma corespunzătoare de pe ambalaj avertizează consumatorul. Serviciile speciale ar trebui să-și ia lămpile uzate. Cu toate acestea, în practică, acest lucru nu funcționează în toate regiunile țării.
Iluminatul alternativ care economisește energie tocmai intră în realitatea noastră de zi cu zi, astfel încât impactul real al tuturor factorilor oricărui tip de iluminat asupra unei persoane va fi în continuare studiat.
Prin urmare, cel mai bun criteriu de evaluare a luminii va fi în continuare „a-mi place” și „confortabil-nu confortabil”.
Aparent, nicio electronică complicată nu poate oferi unele dintre calitățile pozitive ale obișnuitului „bec al lui Ilici”, deși întotdeauna avem de ales.

Becul cu incandescență este un element foarte important în viața umană. Cu el, milioane de oameni pot face afaceri indiferent de ora din zi. In acelasi timp, aparatul este foarte simplu in executie: lumina este emisa de un filament special in interiorul unui vas de sticla, din care aerul este evacuat, iar in unele cazuri inlocuit cu un gaz special. Filamentul este realizat dintr-un conductor cu un punct de topire ridicat, ceea ce face posibilă încălzirea cu un curent până la o strălucire vizibilă.

Lampa incandescentă scop general(230 V, 60 W, 720 lm, bază E27, înălțime totală aprox. 110 mm

Cum funcționează un bec cu incandescență

Metoda de funcționare a acestui dispozitiv este la fel de simplă ca și execuția. Sub influența electricității trecute printr-un conductor refractar, acesta din urmă este încălzit la o temperatură ridicată. Temperatura de încălzire este determinată de tensiunea aplicată becului. Urmând legea lui Planck, un conductor încălzit generează radiații electromagnetice. Conform formulei, atunci când temperatura se schimbă, se modifică și radiația maximă. Cu cât căldura este mai mare, cu atât lungimea de undă a luminii emise este mai mică. Cu alte cuvinte, culoarea strălucirii depinde de temperatura conductorului de filament din bec. Lungimea de undă a spectrului vizibil este atinsă la câteva mii de grade Kelvin. Apropo, temperatura Soarelui este de aproximativ 5000 Kelvin. lampă cu asemenea temperatura de culoare va străluci cu lumină neutră de lumină naturală. Odată cu o scădere a încălzirii conductorului, radiația va deveni galbenă, apoi va deveni roșie.

Într-un bec, doar o fracțiune din energie este transformată în lumină vizibilă, restul este transformată în căldură. În plus, doar o parte din radiația luminoasă este vizibilă pentru o persoană, restul radiației este infraroșu. Prin urmare, este nevoie de creșterea temperaturii conductorului radiant, astfel încât să existe mai multă lumină vizibilă și mai puțină radiație infraroșie (cu alte cuvinte, o creștere a eficienței). Dar temperatura maximă a conductorului incandescent este limitată de caracteristicile conductorului, ceea ce nu permite să fie încălzit până la 5770 Kelvin. Un conductor format din orice substanță se va topi, deforma sau încetează să conducă curentul. În prezent, becurile sunt echipate cu filamente de wolfram care pot rezista la 3410 grade Celsius.
Una dintre principalele proprietăți ale unei lămpi cu incandescență este temperatura de strălucire. Cel mai adesea, este între 2200 și 3000 Kelvin, ceea ce permite să fie emisă doar lumină galbenă, și nu lumina albă.
De remarcat că în aer conductorul de wolfram la această temperatură se va transforma imediat în oxid, pentru a evita care contact cu oxigenul trebuie împiedicat. Pentru a face acest lucru, aerul este pompat din bec, ceea ce este suficient pentru a crea lămpi de 25 de wați. Becurile mai puternice conțin în interior un gaz inert presurizat, care permite wolframului să reziste mai mult. Această tehnologie vă permite să creșteți ușor temperatura strălucirii lămpii și să vă apropiați de lumina zilei.

Dispozitiv cu bec incandescent

Becurile variază ușor în design, dar componentele principale includ un filament al unui conductor radiant, un vas de sticlă și terminale. Lămpile pentru scopuri speciale pot să nu aibă bază, pot exista și alți suporturi ai conductorului radiant, încă un bec. Unele lămpi cu incandescență au și o siguranță de ferronicel situată în golul unuia dintre terminale. Siguranța este situată în principal în picior. Datorită lui, becul nu este distrus atunci când se rupe conductorul radiant. Când filamentul lămpii se rupe, apare un arc electric, topind resturile conductorului. Substanța topită a conductorului, care cade pe balonul de sticlă, este capabilă să o distrugă și să provoace un incendiu. Siguranța este distrusă de curentul mare al arcului electric și oprește topirea filamentului. Dar nu au instalat astfel de siguranțe din cauza eficienței lor scăzute.

Designul lămpii incandescente: 1 - bec; 2 - cavitatea balonului (vid sau umplut cu gaz); 3 - corp strălucitor; 4, 5 - electrozi (intrari de curent); 6 - cârlige-suporturi ale corpului de căldură; 7 - picior lampă; 8 - legătura externă a cablului de curent, siguranță; 9 - caz de bază; 10 - izolator de bază (sticlă); 11 - contactul fundului bazei.

Balon

Becul de sticlă al unei lămpi cu incandescență protejează conductorul radiant de oxidare și distrugere. Dimensiunea bulbului depinde de rata de depunere a materialului conductor.

Mediu gazos

Primele becuri au fost produse cu un balon de vid, în vremea noastră doar dispozitivele de putere redusă se fabrică astfel. Sunt produse lămpi mai puternice umplute cu un gaz inert. Radiația căldurii de către un conductor incandescent depinde de valoarea masei molare a gazului. Cel mai adesea, baloanele conțin un amestec de argon și azot, dar poate fi și doar argon, precum și cripton și chiar xenon.

Masele molare ale gazelor:

• N2 - 28,0134 g/mol;
• Ar: 39,948 g/mol;
• Kr - 83,798 g/mol;
• Xe - 131,293 g/mol;

Separat, merită să luați în considerare lămpile cu halogen. Halogenii sunt pompați în vasele lor. Materialul conductor al filamentului se evaporă și reacționează cu halogenii. Compușii rezultați se descompun din nou la temperaturi ridicate și substanța se întoarce la conductorul radiant. Această proprietate vă permite să creșteți temperatura conductorului, ca urmare a creșterii eficienței și duratei lămpii. În plus, utilizarea halogenilor face posibilă reducerea dimensiunii balonului. Dintre minusuri, merită remarcată rezistența mică a conductorului de filament la început.

Filament

Formele conductorului radiant sunt diferite, în funcție de specificul becului. Cel mai adesea, becurile folosesc un filament rotund, dar uneori poate fi găsit și un conductor de panglică.
Primele becuri au fost produse chiar și cu cărbune încălzit până la 3559 de grade Celsius. Becurile moderne sunt echipate cu un conductor de wolfram, uneori cu un conductor de osmiu-tungsten. Tipul de spirală nu este întâmplător - reduce semnificativ dimensiunile conductorului de filament. Există bispirale și trispirale obținute prin metoda răsucirii repetate. Aceste tipuri de conductori de filament fac posibilă creșterea eficienței prin reducerea radiației de căldură.

Proprietățile becului cu incandescență

Becurile sunt produse pentru diverse scopuri și locații de instalare, motiv pentru care diferența de tensiune a circuitului. Mărimea curentului se calculează conform legii cunoscutului Ohm (tensiunea împărțită la rezistență), iar puterea folosind o formulă simplă: înmulțiți tensiunea cu curent sau împărțiți tensiunea la pătrat la rezistență. Pentru a realiza un bec incandescent cu puterea necesară, este selectat un fir cu rezistența necesară. De obicei, se folosește un conductor cu o grosime de 40-50 microni.
La pornire, adică la aprinderea becului în rețea, apare o creștere a curentului (un ordin de mărime mai mare decât cel nominal). Acest lucru se datorează temperaturii scăzute a filamentului. La urma urmei, la temperatura camerei, conductorul are o rezistență mică. Curentul se reduce la nominal numai atunci când filamentul este încălzit datorită creșterii rezistenței conductorului. Cât despre primele lămpi de carbon, a fost invers: un bec rece avea mai multă rezistență decât unul fierbinte.

soclu

Baza lămpii incandescente are o formă și dimensiune standardizate. Datorită acestui fapt, este posibil să înlocuiți fără probleme un bec într-un candelabru sau alt dispozitiv. Cele mai populare sunt soclurile de becuri cu filet marcate E14, E27, E40. Cifrele de după litera „E” indică diametrul exterior al bazei. Există și baze de bec fără filet, ținute în cartuș prin frecare sau alte dispozitive. Becurile cu dulie E14 sunt mai des necesare la înlocuirea celor vechi în candelabre sau lampadare. Baza E27 este folosită peste tot - în cartușe, candelabre, dispozitive speciale.
Vă rugăm să rețineți că în America tensiunea circuitului este de 110 volți, așa că folosesc plinte diferite de cele europene. În magazinele americane există becuri cu soclu E12, E17, E26 și E39. Acest lucru a fost făcut pentru a nu confunda accidental un bec european de 220 de volți și unul american de 110 de volți.

Eficienţă

Energia furnizată unui bec incandescent este cheltuită nu numai pentru producerea unui spectru vizibil de lumină. O parte din energie este cheltuită pentru emisia de lumină, o parte este convertită în căldură, dar cea mai mare parte este cheltuită pentru lumina infraroșie, care este inaccesibilă ochiului uman. La o temperatură a conductorului incandescent de 3350 Kelvin, eficiența becului este de numai 15%. Și o lampă standard de 60 de wați cu o temperatură de strălucire de 2700 Kelvin are o eficiență de aproximativ 5%.
Desigur, eficiența unui bec depinde direct de gradul de încălzire al conductorului radiant, dar cu o încălzire mai puternică, filamentul nu va dura mult. La o temperatură a conductorului de 2700K, becul va străluci timp de aproximativ 1000 de ore, iar când este încălzit la 3400K, durata de viață este redusă la câteva ore. Când tensiunea de alimentare a lămpii este crescută cu 20%, intensitatea luminoasă va crește de aproximativ 2 ori, iar timpul de funcționare va scădea cu până la 95%.
Pentru a crește durata de viață a becului, ar trebui să reduceți tensiunea de alimentare, dar acest lucru va reduce și eficiența dispozitivului. La conexiune serială becurile incandescente vor rezista de până la 1000 de ori mai mult, dar eficiența lor va fi de 4-5 ori mai mică. În unele cazuri, această abordare are sens, de exemplu, pe scări. Acolo nu este necesară luminozitatea ridicată, dar durata de viață a becurilor ar trebui să fie considerabilă.
Pentru a atinge acest obiectiv, o diodă trebuie conectată în serie cu becul. Un element semiconductor va întrerupe curentul de jumătate de perioadă care curge prin lampă. Ca urmare, puterea este redusă la jumătate, iar după aceasta tensiunea este redusă de aproximativ 1,5 ori.
Cu toate acestea, această metodă de conectare a unei lămpi cu incandescență este neprofitabilă din punct de vedere economic. La urma urmei, un astfel de circuit va consuma mai multă energie electrică, ceea ce face mai profitabilă înlocuirea unui bec ars cu unul nou decât kilowați-oră cheltuiți pentru a prelungi durata de viață a celui vechi. Prin urmare, pentru alimentarea becurilor cu incandescență, este furnizată o tensiune puțin mai mare decât tensiunea nominală, ceea ce face economii de energie electrică.

Cât durează o lampă

Durata de viață a lămpii este redusă de mulți factori, de exemplu, evaporarea unei substanțe de pe suprafața conductorului sau defecte ale conductorului de filament. Cu o evaporare diferită a materialului conductor, apar secțiuni de filet cu rezistență mare provocând supraîncălzirea și evaporarea și mai intensă a substanței. Filamentul sub influența unui astfel de factor devine mai subțire și se evaporă complet local, ceea ce face ca lampa să se ardă.
Conductorul de filament se uzează cel mai mult în timpul pornirii din cauza curentului de pornire. Pentru a evita acest lucru, sunt utilizate dispozitive cu lămpi de pornire ușoară.
Tungstenul se caracterizează printr-o rezistivitate specifică a substanței de 2 ori mai mare decât, de exemplu, aluminiu. Când lampa este conectată la rețea, curentul care circulă prin ea este cu un ordin de mărime mai mare decât cel nominal. Creșterile de curent sunt cele care provoacă arderea becurilor incandescente. Pentru a proteja circuitul de supratensiuni ale becurilor, uneori există o siguranță. La o examinare atentă bec siguranța este vizibilă prin firul mai subțire care duce la bază. Când un bec electric convențional de 60 de wați este conectat la rețea, puterea filamentului poate ajunge la 700 de wați și mai mult, iar atunci când este pornit unul de 100 de wați, mai mult de 1 kilowatt. Când este încălzit, conductorul radiant crește rezistența și puterea scade la normal.
Pentru a asigura o pornire lină a lămpii incandescente, puteți utiliza un termistor. Coeficientul de rezistență la temperatură al unui astfel de rezistor trebuie să fie negativ. Când este inclus în circuit, termistorul este rece și are o rezistență mare, astfel încât becul nu va primi tensiune maximă până când acest element nu se încălzește. Acestea sunt doar elementele de bază, subiectul conectării fără probleme a becurilor incandescente este imens și necesită un studiu mai aprofundat.

Datorită tabelului de mai jos, puteți afla aproximativ raportul dintre putere și flux luminos pentru un bec obișnuit „pere” (bază E27, 220 V).

Ce sunt becurile cu incandescență

După cum sa menționat mai sus, aerul a fost evacuat din vasul lămpii incandescente. În unele cazuri (de exemplu, la putere mică), balonul este lăsat în vid. Dar mult mai des lampa este umplută cu un gaz special, care prelungește durata filamentului și îmbunătățește puterea de lumină a conductorului.
În funcție de tipul de umplere a vasului, becurile sunt împărțite în mai multe tipuri:
Aspirator (toate primele becuri și cele moderne cu putere redusă)
Argon (în unele cazuri umplut cu un amestec de argon + azot)
Krypton (acest tip de becuri strălucește cu 10% mai mult decât lămpile cu argon menționate mai sus)
Xenon (în această versiune, lămpile strălucesc deja de 2 ori mai puternic decât lămpile cu argon)
Halogen (iodul, eventual brom, este plasat în vasele unor astfel de becuri, permițându-i să strălucească de până la 2,5 ori mai puternic decât aceleași becuri cu argon. Acest tip de bec este durabil, dar necesită o strălucire bună a filamentului pentru halogen. ciclu la serviciu)
Xenon-halogen (astfel de lămpi sunt umplute cu un amestec de xenon cu iod sau brom, care este considerat cel mai bun gaz pentru becuri, deoarece o astfel de sursă strălucește de 3 ori mai puternic decât o lampă cu argon standard)
Xenon-halogen cu reflector IR (o mare parte din strălucirea becurilor incandescente este în sectorul IR. Prin reflectarea acestuia înapoi, puteți crește semnificativ eficiența lămpii)
Lămpi cu un conductor incandescent cu un convertor de radiații IR (un fosfor special este aplicat pe sticla becului, care emite lumină vizibilă atunci când este încălzit)

Avantajele și dezavantajele lămpilor cu incandescență

Ca și alte aparate electrice, becurile au o mulțime de plusuri și minusuri. De aceea unii folosesc aceste surse de lumină, în timp ce cealaltă parte a optat pentru corpuri de iluminat mai moderne.

Pro:

Redare bună a culorilor;
Producție stabilită la scară largă;
Costul redus al produsului;
Mărime mică;
Ușurință de execuție fără noduri inutile;
Rezistența la radiații;
Are doar rezistență activă;
Pornire și repornire instantanee;
Rezistență la căderi de tensiune și defecțiuni ale rețelei;
Nu conține substanțe chimice Substanțe dăunătoare;
Lucrați atât de la AC cât și curent continuu;
Lipsa polarității de intrare;
Producția sub orice tensiune este posibilă;
Nu se stinge curent alternativ;
Nu bâzâie de la AC;
Spectru complet de lumină;
Culoare strălucitoare familiară și confortabilă;
Rezistenta la impulsuri de camp electromagnetic;
Este posibil să conectați controlul luminozității;
Strălucește la temperaturi scăzute și ridicate, rezistență la condens.

Minusuri:

• Flux luminos scăzut;
  Durată scurtă de lucru;
  Sensibilitate la agitare și șoc;
  Creștere mare de curent la pornire (un ordin de mărime mai mare decât valoarea nominală);
  Dacă conductorul de filament se rupe, becul poate fi distrus;
  Durata de viață și puterea de lumină depind de tensiune;
  Pericol de incendiu (o jumătate de oră de strălucire a unei lămpi cu incandescență își încălzește sticla în funcție de valoarea puterii: 25W până la 100 de grade Celsius, 40W până la 145 de grade, 100W până la 290 de grade, 200W până la 330 de grade. La contactul cu materialul, încălzirea devine mai intensă.Becul de 60 de wați poate, de exemplu, să dea foc paielor după o oră de lucru.);
  Nevoia de suporturi și elemente de fixare rezistente la căldură;
  Eficiență scăzută (raportul dintre puterea radiației vizibile și cantitatea de energie electrică consumată);
  Fără îndoială, principalul avantaj al unei lămpi cu incandescență este costul redus al acesteia. Odată cu răspândirea luminiscentei și, în plus, Becuri LED popularitatea ei a scăzut semnificativ.

Știți cum se fac lămpile cu incandescență? Nu? Apoi, iată un videoclip introductiv de la Discovery

Și amintiți-vă, un bec înfipt în gură nu va ieși, așa că nu o face. 🙂

Dispozitiv de iluminat, sursă de lumină artificială. Lumina este emisă dintr-o bobină de metal încălzită atunci când trece un curent electric prin ea.
Principiul de funcționare
O lampă cu incandescență folosește efectul de încălzire a unui conductor (filament) atunci când un curent electric trece prin el. Temperatura filamentului de wolfram crește brusc după pornirea curentului. Firul emite radiații electromagnetice în conformitate cu legea lui Planck. Funcția Planck are un maxim a cărui poziție pe scara lungimii de undă depinde de temperatură. Acest maxim se deplasează odată cu creșterea temperaturii către lungimi de undă mai scurte (legea deplasării lui Wien). Pentru a obține radiații vizibile, este necesar ca temperatura să fie de ordinul a câteva mii de grade, ideal 6000 K (temperatura suprafeței Soarelui). Cu cât temperatura este mai mică, cu atât proporția de lumină vizibilă este mai mică și radiația apare mai „roșie”.

O parte din consumat energie electrica o lampă incandescentă se transformă în radiație, unele dispar ca urmare a proceselor de conducție a căldurii și convecție. Doar o mică parte din radiație se află în regiunea luminii vizibile, cea mai mare parte este în radiația infraroșie. Pentru a crește eficiența lămpii și a obține lumina „albă” maximă, este necesară creșterea temperaturii filamentului, care la rândul său este limitată de proprietățile materialului filamentului - punctul de topire. Temperatura ideală de 6000 K este de neatins, deoarece la această temperatură orice material se topește, se descompune și încetează să conducă. electricitate. Lămpile moderne cu incandescență folosesc materiale cu temperaturile maxime topire - wolfram (3410 ° C) și, foarte rar, osmiu (3045 ° C).

La temperaturi practic realizabile de 2300-2900 ° C, departe de alb și nu este emisă lumină naturală. Din acest motiv, becurile incandescente emit lumină care pare mai mult „galben-roșu” decât lumina zilei. Pentru a caracteriza calitatea luminii, așa-numita. Temperatura colorată.

În aerul obișnuit la astfel de temperaturi, wolfram s-ar transforma instantaneu într-un oxid. Din acest motiv, filamentul de wolfram este protejat de un bec de sticlă umplut cu un gaz neutru (de obicei argon). Primele becuri au fost realizate cu becuri evacuate. Cu toate acestea, în vid la temperaturi ridicate, wolframul se evaporă rapid, subțiind filamentul și întunecând becul de sticlă pe măsură ce se depune pe acesta. Ulterior, baloanele au fost umplute cu gaze neutre din punct de vedere chimic. Baloanele de vid sunt acum folosite doar pentru lămpi de putere mică.
Proiecta
O lampă incandescentă este formată dintr-o bază, conductoare de contact și un bec de sticlă care protejează filamentul de mediu inconjurator.
Balon

Becul de sticlă protejează filamentul de arderea aerului din jur. Dimensiunile balonului sunt determinate de viteza de depunere a materialului filamentar. Lămpile de putere mai mare necesită baloane mai mari, astfel încât materialul de filament depus să fie distribuit pe o zonă mai mare și să nu aibă un efect puternic asupra transparenței.
gaz tampon

S-au evacuat baloanele primelor lămpi. Lămpile moderne sunt umplute cu un gaz tampon (cu excepția lămpilor de putere mică, care sunt încă făcute în vid). Aceasta reduce viteza de evaporare a materialului filamentar. Pierderile de căldură care apar în acest caz din cauza conductivității termice sunt reduse prin alegerea unui gaz cu cele mai grele molecule posibile. Amestecurile de azot-argon sunt un compromis acceptat în ceea ce privește reducerea costurilor. Lămpile mai scumpe conțin cripton sau xenon (greutăți atomice: azot: 28,0134 g/mol; argon: 39,948 g/mol; cripton: 83,798 g/mol; xenon: 131,293 g/mol)
Filament

Filamentul din primele becuri a fost realizat din cărbune (punct de sublimare 3559 °C). Becurile moderne folosesc aproape exclusiv filamente de osmiu-tungsten. Firul este adesea dublu helix pentru a reduce convecția prin reducerea stratului Langmuir.

Lămpile sunt fabricate pentru diferite tensiuni de funcționare. Puterea curentului este determinată de legea lui Ohm (I \u003d U / R) și puterea de formula sau P \u003d U 2 / R. Cu o putere de 60 W și o tensiune de funcționare de 230 V, un curent de 0,26 A ar trebui să circule prin bec, adică rezistența filamentului ar trebui să fie de 882 ohmi. Deoarece metalele au rezistivitate scăzută, este nevoie de un fir lung și subțire pentru a obține o astfel de rezistență. Grosimea firului la becurile convenționale este de 40-50 microni.

Deoarece filamentul este la temperatura camerei când este pornit, rezistența sa este mult mai mică decât rezistența de funcționare. Prin urmare, atunci când este pornit, curge foarte mult curent mare(de două până la trei ori curentul de funcționare). Pe măsură ce filamentul se încălzește, rezistența acestuia crește și curentul scade. Spre deosebire de lămpile moderne, lămpile incandescente timpurii cu filamente de carbon, atunci când erau aprinse, funcționau pe principiul opus - când sunt încălzite, rezistența lor a scăzut, iar strălucirea a crescut încet.

În becurile intermitente, un întrerupător bimetalic este construit în serie cu filamentul. Datorită acestui fapt, astfel de becuri funcționează independent într-un mod intermitent.
soclu

Forma bazei cu firul unei lămpi convenționale cu incandescență a fost propusă de Thomas Alva Edison. Dimensiunile plintei sunt standardizate.
eficienta si durabilitate
Aproape toată energia furnizată lămpii este transformată în radiație. Pierderile datorate conducției și convecției căldurii sunt mici. Pentru ochiul uman, totuși, este disponibilă doar o gamă mică de lungimi de undă ale acestei radiații. Partea principală a radiației se află în domeniul infraroșu invizibil și este percepută ca căldură. Eficiența lămpilor cu incandescență atinge valoarea maximă de 15% la o temperatură de aproximativ 3400 K. La temperaturi practic realizabile de 2700 K, randamentul este de 5%.

Pe măsură ce temperatura crește, eficiența lămpii cu incandescență crește, dar, în același timp, durabilitatea acesteia este redusă semnificativ. La o temperatură a filamentului de 2700 K, durata de viață a lămpii este de aproximativ 1000 de ore, la 3400 K doar câteva ore. După cum se arată în figura din dreapta, atunci când tensiunea crește cu 20%, luminozitatea se dublează. În același timp, durata de viață este redusă cu 95%.

Reducerea tensiunii la jumătate (de exemplu, atunci când este conectată în serie), deși reduce eficiența, crește durata de viață de aproape o mie de ori. Acest efect este adesea folosit atunci când este necesar să se asigure un iluminat de urgență fiabil, fără cerințe speciale pentru luminozitate, de exemplu, în casele scărilor.

Durata de viață limitată a unei lămpi cu incandescență se datorează, într-o măsură mai mică, evaporării materialului din filament în timpul funcționării și, într-o măsură mai mare, neomogenităților care apar în filament. Evaporarea neuniformă a materialului filamentar duce la apariția unor zone subțiri cu creștere rezistență electrică, ceea ce, la rândul său, duce la o încălzire și o evaporare și mai mare a materialului în astfel de locuri. Când una dintre aceste constricții devine atât de subțire încât materialul filamentar în acel punct se topește sau se evaporă complet, curentul este întrerupt și lampa se defectează.
Lămpi cu halogen
Adăugarea de brom sau iod la halogenii gazului tampon crește durata de viață a lămpii cu până la 2000-4000 de ore. În același timp, temperatura de funcționare este de aproximativ 3000 K. Așa-numitele „lămpi cu halogen” ating o eficiență de 28 lm/W.

Iodul (împreună cu oxigenul rezidual) intră într-o combinație chimică cu atomii de wolfram evaporați. Acest proces este reversibil - la temperaturi ridicate, compusul se descompune în substanțele sale constitutive. Atomii de wolfram sunt astfel eliberați fie pe helix în sine, fie în apropierea acesteia.

Adăugarea de halogeni previne depunerea tungstenului pe sticlă, cu condiția ca temperatura sticlei să fie mai mare de 250 °C. Datorită absenței înnegririi becului, lămpile cu halogen pot fi realizate într-o formă foarte compactă. Volumul mic al balonului face posibilă, pe de o parte, utilizarea unei presiuni de lucru mai mari (ceea ce duce din nou la o scădere a vitezei de evaporare a filamentului) și, pe de altă parte, umplerea balonului cu gaze inerte grele fără o creștere semnificativă a costului, ceea ce duce la o scădere a pierderilor de energie din cauza conducției căldurii. Toate acestea prelungesc durata de viață a lămpilor cu halogen și măresc eficiența acestora.

Datorită temperaturii ridicate a balonului, orice contaminanți de suprafață (cum ar fi amprentele digitale) se ard rapid în timpul funcționării, lăsând înnegrire. Acest lucru duce la creșteri locale ale temperaturii balonului, ceea ce poate provoca distrugerea acestuia. Tot din cauza temperaturii ridicate, baloanele sunt realizate din cuarț.

O nouă direcție în dezvoltarea lămpilor este așa-numita. Lămpi cu halogen IRC (IRC înseamnă acoperire cu infraroșu). Pe becurile unor astfel de lămpi se aplică un strat special, care transmite lumina vizibilă, dar întârzie radiația infraroșie (termică) și o reflectă înapoi în spirală. Datorită acestui fapt, pierderile de căldură sunt reduse și, ca urmare, eficiența lămpii este crescută. Potrivit OSRAM, consumul de energie este redus cu 45%, iar durata de viață este dublată (comparativ cu o lampă cu halogen convențională).

Deși lămpile cu halogen IRC nu ating eficiența lămpilor cu lumină de zi, ele au avantajul că pot fi folosite ca înlocuitor direct pentru lămpile cu halogen convenționale.
Lămpi speciale
Lămpi de proiecție - pentru proiectoare de film și diametru. Au o temperatură crescută a filamentului (și, în consecință, luminozitate crescută și durată de viață redusă); de obicei firul este plasat astfel încât zona luminoasă să formeze un dreptunghi.
Becuri cu dublu filament pentru faruri auto. Un fir pentru faza lungă, celălalt pentru faza scurtă. În plus, astfel de lămpi conțin un ecran care, în modul faza scurtă, oprește razele care ar putea orbi șoferii care se apropie.

Istoria inventiei
În 1854, inventatorul german Heinrich Goebel a dezvoltat primul bec „modern”: filament de bambus carbonizat într-un vas evacuat. În următorii 5 ani, a dezvoltat ceea ce mulți numesc primul bec practic.
La 11 iulie 1874, inginerul rus Alexander Nikolaevich Lodygin a primit un brevet cu numărul 1619 pentru o lampă cu filament. Ca filament, a folosit o tijă de carbon plasată într-un vas evacuat.
Inventatorul englez Joseph Wilson Swan a primit un brevet britanic în 1878 pentru o lampă cu filament de carbon. În lămpile sale, filamentul se afla într-o atmosferă de oxigen rarefiat, ceea ce făcea posibilă obținerea unei lumini foarte strălucitoare.
În a doua jumătate a anilor 1870, inventatorul american Thomas Edison muncă de cercetareîn care încearcă diferite metale ca fir. În final, revine la fibra de carbon și creează un bec cu o durată de viață de 40 de ore. În ciuda unei durate de viață atât de scurte, becurile sale înlocuiesc iluminatul pe gaz folosit până atunci.
În anii 1890, Lodygin a inventat mai multe tipuri de lămpi cu filamente metalice.
În 1906, Lodygin a vândut un brevet pentru un filament de tungsten către General Electric. Datorită costului ridicat al wolframului, brevetul găsește doar o aplicare limitată.
În 1910, William David Coolidge inventează o metodă îmbunătățită de producere a filamentului de wolfram. Ulterior, filamentul de wolfram înlocuiește toate celelalte tipuri de filamente.
Problema rămasă cu evaporarea rapidă a unui filament în vid a fost rezolvată de omul de știință american Irving Langmuir, care, lucrând din 1909 la General Electric, a venit cu ideea de a umple becurile cu un gaz inert, care a crescut semnificativ. durata de viață a lămpii.