Umlegen des Sch alters - und der dunkle Raum veränderte sich sofort, die Details der kleinsten Elemente des Innenraums wurden sichtbar. So breitet sich die Energie eines kleinen Geräts sofort aus und durchflutet alles um sich herum mit Licht. Was bringt Sie dazu, eine so starke Strahlung zu erzeugen? Die Antwort verbirgt sich im Namen des Leuchtmittels, das als Glühlampe bezeichnet wird.
Die Entstehungsgeschichte der ersten Beleuchtungselemente
Die Ursprünge der ersten Glühlampen gehen auf den Beginn des 19. Jahrhunderts zurück. Oder besser gesagt, die Lampe erschien etwas später, aber die Wirkung des Glühens von Platin- und Kohlenstoffstäben unter Einwirkung elektrischer Energie wurde bereits beobachtet. Wissenschaftlern stellten sich zwei schwierige Fragen:
- Auffinden von Materialien mit hohem Widerstand, die in der Lage sind, sich unter Stromeinfluss in einen Lichtemissionszustand zu erhitzen;
- Verhindern einer schnellen Verbrennung des Materials in der Luft.
Forschung undErfindungen des russischen Wissenschaftlers Alexander Nikolaevich Lodygin und des Amerikaners Thomas Edison.
Lodygin schlug vor, Kohlestäbe als Glühelement zu verwenden, die sich in einem versiegelten Kolben befanden. Der Nachteil des Designs war die Schwierigkeit, Luft abzupumpen, deren Reste zur schnellen Verbrennung der Stäbe beitrugen. Trotzdem brannten seine Lampen mehrere Stunden, und Entwicklungen und Patente wurden zur Grundlage für langlebigere Geräte.
Der amerikanische Wissenschaftler Thomas Edison, der sich mit den Werken von Lodygin vertraut gemacht hatte, stellte eine effektive Vakuumflasche her, in die er einen Kohlenstofffaden aus Bambusfasern einlegte. Edison versah den Lampensockel auch mit einer Gewindeverbindung, die modernen Lampen eigen ist, und erfand viele elektrische Elemente, wie z. B. einen Stecker, eine Sicherung, einen Drehsch alter und vieles mehr. Die Effizienz der Edison-Glühlampe war gering, obwohl sie bis zu 1000 Stunden arbeiten konnte und praktische Verwendung fand.
In der Folge wurde vorgeschlagen, anstelle von Kohlenstoffelementen Refraktärmetalle zu verwenden. Der in modernen Glühlampen verwendete Wolframfaden wurde ebenfalls von Lodygin patentiert.
Das Gerät und das Funktionsprinzip der Lampe
Das Design einer Glühlampe hat sich seit mehr als hundert Jahren nicht grundlegend geändert. Es beinh altet:
- Ein hermetisch verschlossener Kolben, der den Arbeitsraum begrenzt und mit einem Inertgas gefüllt ist.
- Der Sockel, der hatSpiralform. Er dient dazu, die Lampe in der Fassung zu h alten und elektrisch mit stromführenden Teilen zu verbinden.
- Leiter, die Strom von der Basis zur Spirale leiten und h alten.
- Glühspirale, deren Erwärmung die Emission von Lichtenergie erzeugt.
Wenn ein elektrischer Strom durch eine Spule fließt, erwärmt sie sich sofort auf die höchsten Temperaturen von bis zu 2700 Grad. Dies liegt daran, dass die Spirale einen großen Stromwiderstand hat und viel Energie aufgewendet wird, um diesen Widerstand zu überwinden, der als Wärme freigesetzt wird. Hitze erhitzt das Metall (Wolfram) und es beginnt, Lichtphotonen zu emittieren. Da der Kolben keinen Sauerstoff enthält, oxidiert Wolfram beim Erhitzen nicht und brennt nicht aus. Ein Inertgas verhindert, dass heiße Metallpartikel verdampfen.
Was ist die Effizienz einer Glühlampe
Effizienz zeigt, wie viel Prozent der aufgewendeten Energie in nützliche Arbeit umgewandelt wird und was nicht. Bei einer Glühlampe ist der Wirkungsgrad gering, da nur 5-10% der Energie zum Leuchten verwendet werden, der Rest wird als Wärme abgegeben.
Der Wirkungsgrad der ersten Glühlampen, bei denen der Kohlestab als Glühfaden fungierte, war im Vergleich zu modernen Geräten noch geringer. Dies ist auf zusätzliche Verluste durch Konvektion zurückzuführen. Spiralfilamente weisen einen geringeren Prozentsatz dieser Verluste auf.
Der Wirkungsgrad einer Glühlampe hängt direkt von der Heiztemperatur der Spirale ab. Standardmäßig erwärmt sich eine 60-W-Lampenwendel auf 2700 ° C, beidieser Wirkungsgrad beträgt nur 5 %. Es ist möglich, den Heizwert durch Erhöhen der Spannung auf 3400 ºС zu erhöhen, dies verringert jedoch die Lebensdauer des Geräts um mehr als 90%, obwohl die Lampe heller leuchtet und der Wirkungsgrad auf 15% steigt.
Es ist falsch zu glauben, dass eine Erhöhung der Lampenleistung (100, 200, 300 W) nur deshalb zu einer Effizienzsteigerung führt, weil die Helligkeit des Geräts zugenommen hat. Die Lampe begann aufgrund der größeren Kraft der Spirale selbst und als Ergebnis einer größeren Lichtleistung heller zu leuchten. Aber auch die Energiekosten sind gestiegen. Daher liegt der Wirkungsgrad einer 100-W-Glühlampe auch innerhalb von 5-7%.
Sorten von Glühlampen
Glühlampen gibt es in verschiedenen Designs und funktionellen Zwecken. Sie sind in Leuchten unterteilt:
- Allgemeine Verwendung. Dazu gehören Haush altslampen unterschiedlicher Leistung, die für eine Netzspannung von 220 V ausgelegt sind.
- Dekorative Gest altung. Sie haben nicht standardmäßige Arten von Kolben in Form von Kerzen, Kugeln und anderen Formen.
- Beleuchtungstyp. Farbige Lampen mit geringem Stromverbrauch für farbenfrohe Illuminationen.
- Lokales Ziel. Schutzspannungsgeräte bis 40 V. Sie werden auf Produktionstischen eingesetzt, um die Arbeitsplätze von Werkzeugmaschinen zu beleuchten.
- Spiegelbeschichtet. Lampen, die gerichtetes Licht erzeugen.
- Sign altyp. Wird verwendet, um in den Dashboards verschiedener Geräte zu arbeiten.
- Für den Transport. Eine breite Palette von Lampen mit erhöhter Verschleißfestigkeit und Zuverlässigkeit. Verfügt über ein benutzerfreundliches Design für schnellen Austausch.
- Für Scheinwerfer. Lampen mit erhöhter Leistung, die bis zu 10.000 W erreichen.
- Für optische Geräte. Lampen für Filmprojektoren und ähnliche Geräte.
- Kommutator. Verwendet als Segmente der digitalen Anzeige von Messgeräten.
Plus- und Minusseiten von Glühlampen
Glühlampen haben ihre eigenen Eigenschaften. Zu den positiven gehören:
- sofortige Zündung der Spule;
- Umweltsicherheit;
- kleine Größe;
- fairer Preis;
- die Fähigkeit, Geräte mit unterschiedlicher Leistung und Betriebsspannung von Wechsel- und Gleichstrom zu erstellen;
- Vielseitigkeit der Anwendung.
Negativ:
- Glühlampe mit niedrigem Wirkungsgrad;
- Anfälligkeit für lebensrettende Überspannungen;
- Kurzarbeit bis 1000;
- Brandgefahr von Lampen durch starke Erwärmung des Leuchtmittels;
- zerbrechliches Design.
Andere Arten von Beleuchtungskörpern
Es gibt Beleuchtungslampen, deren Prinzip sich grundlegend vom Betrieb von Glühlampen unterscheidet. Dazu gehören Gasentladungs- und LED-Lampen.
Es gibt viele Lichtbogen- oder Gasentladungslampen, aber alle basieren auf dem Glimmen von Gas, wenn ein Lichtbogen zwischen den Elektroden entsteht. Das Leuchten tritt im ultravioletten Spektrum auf, das dann in sichtbares Licht für das menschliche Auge umgewandelt wird.durch Passieren der Phosphorbeschichtung.
Der Prozess, der in einer Gasentladungslampe abläuft, umfasst zwei Arbeitsschritte: die Erzeugung einer Bogenentladung und die Aufrechterh altung der Ionisierung und des Glühens des Gases in der Glühbirne. Daher haben alle Arten solcher Beleuchtungskörper ein Stromsteuersystem. Leuchtstofflampen haben einen höheren Wirkungsgrad als Glühlampen, sind aber unsicher, da sie Quecksilberdampf enth alten.
LED-Beleuchtungsgeräte sind die modernsten Systeme. Die Effizienz einer Glühlampe und einer LED-Lampe ist unvergleichlich. Bei letzterem erreicht sie 90 %. Das Funktionsprinzip der LED basiert auf dem Leuchten eines bestimmten Halbleitertyps unter Spannungseinfluss.
Was eine Glühlampe nicht mag
Die Lebensdauer einer gewöhnlichen Glühlampe wird verkürzt, wenn:
- Die Spannung im Netz wird ständig gegenüber der Nennspannung überschritten, für die das Beleuchtungsgerät ausgelegt ist. Dies ist auf eine Erhöhung der Betriebstemperatur des Heizkörpers und infolgedessen auf eine erhöhte Verdampfung der Metalllegierung zurückzuführen, die zu dessen Ausfall führt. Obwohl die Effizienz der Glühlampe größer sein wird.
- Lampe während des Betriebs kräftig schütteln. Wenn das Metall auf einen fast schmelzenden Zustand erhitzt wird und der Abstand zwischen den Windungen der Spirale aufgrund der Ausdehnung der Substanz verringert wird, kann jede mechanische, abrupte Bewegung zu einem für das Auge nicht wahrnehmbaren Stromkreis zwischen den Windungen führen. Dies verringert den Gesamtwiderstand der Spule gegen Strom, trägt zu ihrer größeren und schnelleren Erwärmung beiBurnout.
- Wasser kommt auf den erhitzten Kolben. An der Aufprallstelle entsteht ein Temperaturunterschied, der das Glas zum Bruch bringt.
- Berühre mit den Fingern den Kolben der Halogenlampe. Eine Halogenlampe ist eine Art Glühlampe, hat aber eine deutlich höhere Licht- und Wärmeleistung. Bei Berührung verbleibt ein unsichtbarer Fettfleck vom Finger auf der Flasche. Unter Temperatureinfluss brennt das Fett aus und bildet Kohlenstoffablagerungen, die die Wärmeübertragung verhindern. Infolgedessen beginnt das Glas an der Kontaktstelle zu schmelzen und kann platzen oder anschwellen, wodurch das Gasregime im Inneren gestört wird, was zum Durchbrennen der Spirale führt. Halogenglühlampen haben eine höhere Effizienz als gewöhnliche.
Lampe wechseln
Wenn die Lampe durchgebrannt ist, aber die Glühbirne nicht zusammengebrochen ist, können Sie sie ersetzen, nachdem sie vollständig abgekühlt ist. Sch alten Sie in diesem Fall das Gerät aus. Beim Einschrauben der Lampe müssen die Augen nicht in ihre Richtung gerichtet werden, insbesondere wenn der Strom nicht abgestellt werden kann.
Wenn die Glühbirne platzt, aber ihre Form behält, ist es ratsam, ein Baumwolltuch zu nehmen, es in mehreren Lagen zu f alten und es um die Lampe zu wickeln und zu versuchen, das Glas zu entfernen. Als nächstes mit einer Zange mit isolierten Griffen den Sockel vorsichtig abschrauben und eine neue Lampe einschrauben. Alle Operationen müssen im ausgesch alteten Zustand durchgeführt werden.
Schlussfolgerung
Trotz der Tatsache, dass der Wirkungsgrad einer Glühlampe ein kleiner Prozentsatz ist und sie immer mehr Konkurrenten hat, ist sie in vielen Lebensbereichen relevant. Es gibt sogar die älteste Glühbirne, die seit mehr als hundert Jahren ununterbrochen funktioniert. Ist dies nicht eine Bestätigung und Fortsetzung des genialen Gedankens eines Menschen, der danach strebt, die Welt zu verändern?
