Glödlampa

Utformningen av glödlampor för allmänt bruk ger en säkring  - en förtunnad del av strömutloppet från glödtrådskroppen gjord av kovar , och placerad utanför lampans förseglade glödlampa - vanligtvis i ett glasben. Syftet med säkringen är att förhindra att glödlampan förstörs när glödtråden går sönder under drift och vid påslagning. I det här fallet uppstår en elektrisk båge i glödtrådskroppens brottzon , som smälter resterna av metallen i glödtrådskroppen, droppar av smält metall kan förstöra glödlampans glas och orsaka brand. Säkringen är konstruerad på ett sådant sätt att när en ljusbåge uppstår förstörs den av en ljusbågsström som avsevärt överstiger lampans märkström. Säkringstråden är placerad i ett hålrum där trycket är lika med atmosfäriskt, och därför släcks ljusbågen som uppstår när säkringen smälter lätt.

”... glödlampor brinner ofta ut i samma ögonblick som de tänds, när tråden är kall och den har lågt motstånd . Så att när spolen brinner ut, bibehålls inte en ljusbågsurladdning, vilket kan orsaka en överbelastning av det elektriska nätverket, en explosion av glödlampan och en brand, många glödlampor har en säkring inuti i form av en sektion av tunnare tråd kommer från basen inuti glödlampan. I en utbränd glödlampa ser vi ofta kulor av smält metall som fäster vid glaset från insidan i den zon där denna sektion passerade. [5]

Kolv

Glaskolven skyddar filamentkroppen från atmosfäriska gaser. Lampans dimensioner bestäms av avsättningshastigheten för filamentmaterialet.

Beroende på typ av lampa används olika typer av glas. För tillverkning av kolvar för glödlampor och lysrör används vanligtvis soda-kalksilikatglas. Högtemperaturlampor använder borosilikatglas, medan högtrycksurladdningslampor använder antingen kvarts eller keramik för bågröret och borosilikatglas för den yttre glödlampan. Blyglas (innehållande 20% till 30% bly) används vanligtvis för att täta ändarna på lamprör.

Volfram lampor . Kolvar är vanligtvis gjorda av kalciumsilikatglas, medan botten av kolven är gjord av blyglas. .

Volfram-halogenlampor . Istället för glaskolvar används kvartsglaskolvar som tål högre temperaturer. Kvartsflaskor är dock potentiellt farliga för ögon och hud, eftersom kvartsglas överför ultraviolett strålning bra . Även om volframfilamentet avger relativt lite UV-ljus, kan långvarig exponering på korta avstånd orsaka rodnad i huden och ögonirritation. En extra yttre glödlampa gjord av vanligt glas fördröjer ultraviolett strålning, vilket avsevärt minskar dess skadliga effekt, och ger också skydd mot fragment av en varm kvartslampa i händelse av lampfel under dess drift [6] .

Gasfyllning

De första lampornas kolvar evakuerades. De flesta moderna lampor är fyllda med kemiskt inerta gaser (förutom lågeffektlampor, som fortfarande tillverkas i vakuum) . Värmeförlust genom gasen på grund av värmeledningsförmåga minskas genom att välja en gas med stor molmassa. Blandningar av kväve N 2 med argon Ar är vanligast på grund av deras låga kostnad, ren torkad argon används också , mer sällan krypton Kr eller xenon Xe ( molmassa : N 2  - 28,0134 g / mol ; Ar: 39,948 g/mol Kr - 83,798 g/mol, Xe - 131,293 g/mol).

En speciell grupp är halogenglödlampor . Deras grundläggande kännetecken är införandet av halogener eller deras föreningar i kolvens hålighet . I en sådan lampa kommer metallen som förångas från glödtrådens yta i lampans kalla zon in i kombination med halogener och bildar flyktiga halogenider. Metallhalogeniderna sönderdelas på en het glödkropp till metall och halogen, och återför sålunda den förångade metallen till glödkroppen och frigör halogenen, sålunda uppstår en kontinuerlig cirkulation av metallen. Denna åtgärd förlänger lampans livslängd och gör att du kan öka driftstemperaturen.

Glow body

Formerna på glödtrådskropparna är mycket olika och beror på lampornas funktionella syfte. Det vanligaste är en tråd med cirkulärt tvärsnitt, men tejpfilamentkroppar av en tunn metalltejp används också. Därför är användningen av uttrycket " glödtråd " oönskad - termen "glödtrådskropp", som ingår i International Illuminating Dictionary , är mer korrekt . I lampor för allmänt bruk är glödtrådskroppen fixerad i form av en halv hexagon för enhetlighet av ljusflödet i riktningarna.

De första lampornas glödtrådskropp var gjord av kol ( sublimeringstemperatur 3559 ° C). Moderna lampor använder nästan uteslutande volframspolar ( smältpunkt 3422 ° C) , ibland osmium - volframlegering . För att minska storleken på filamentkroppen ges den vanligtvis formen av en spiral, ibland utsätts spiralen för upprepad eller till och med tertiär spiralisering, vilket ger en bispiral respektive en trispiral. Effektiviteten hos sådana lampor är högre på grund av en minskning av värmeförlusten på grund av konvektion (tjockleken på Langmuir-skiktet minskar ).

Base

Den gängade basformen av en vanlig glödlampa föreslogs av Joseph Wilson Swan . Sockelstorlekar är standardiserade. För hushållslampor är de vanligaste Edison- baserna E14 ( minion ), E27 och E40 (siffran anger ytterdiametern i mm). Under det senaste decenniet (2018) har det skett en övergång till att använda aluminium som material för sockeln, istället för det tidigare använda zinkbeklädda stålet . Dessa baser är inte tillräckligt kompatibla med standarduttag som innehåller kontaktflikar i mässing. Speciellt under förhållanden med hög luftfuktighet, men även i torra rum, uppstår en gradvis nedbrytning av kontakten och i det sista skedet av denna process uppstår en båge som ofta brinner genom basen. Mjukheten hos aluminium orsakar bucklor i den gängade delen och fastnar, såväl som att patronens kontakter skärs in i basens aluminium och sedan bryter dem. Det är inte känt hur denna teknik passerade, eftersom den är giltig för användning har effekten en ökad brandrisk, framkallar förstörelse av kolven och i vissa fall orsakar stänk av droppar av metall smält av bågen. Samtidigt, i liknande energibesparande lampor, även i den lägre priskategorin, finns det uteslutande socklar av galvaniserad mässing (som i glödlampor för ansvarsfulla applikationer). Enligt USSRs standarder produceras lampor med tennbaser (från stålplåt galvaniserad för korrosionsskydd ) i sällsynta fabriker och i små partier; kontakt med en sådan bas i en standardpatron bryts inte under mycket lång tid, både med frekvent och långvarig tändning av lampan och under långa pauser. Det finns också baser utan gängor (lampan hålls i patronen på grund av friktion eller icke-gängade kompisar - till exempel bajonett ) - den brittiska hushållsstandarden, och baslösa lampor, som ofta används i bilar .

I USA och Kanada används andra socles (detta beror delvis på en annan spänning i nätverken  - 110 V, så andra storlekar av socles förhindrar oavsiktlig inskruvning av europeiska lampor designade för en annan spänning): E12 (kandelaber), E17 (mellanliggande), E26 (standard eller medium ), E39 (mogul) [7] . På samma sätt som i Europa finns det plintar utan gänga.

Elektriska parametrar

Lampor är gjorda för olika driftspänningar . Strömstyrkan bestäms av Ohms lag ( I=U/R ) och effekten av formeln P=U·I , eller P=U²/R . Eftersom metaller har låg resistivitet behövs en lång och tunn tråd för att uppnå detta motstånd. Diametern på tråden i konventionella lampor är 20-50 mikrometer .

Eftersom glödtråden har rumstemperatur när den slås på, är dess motstånd ungefär en storleksordning mindre än motståndet vid driftstemperatur. Därför, när den är påslagen, flyter en mycket stor ström genom glödtråden under en kort tid (tio till fjorton gånger driftsströmmen). När glödtråden värms upp ökar dess motstånd och strömmen minskar. Till skillnad från moderna lampor fungerade glödlampor med kolfilament, när de var påslagna, på motsatt princip - när de värmdes upp minskade deras motstånd och glöden ökade långsamt.

Den ökande egenskapen hos glödtrådens resistans (motståndet ökar med ökande ström) tillåter användningen av en glödlampa som en primitiv strömstabilisator . I detta fall är lampan kopplad i serie till den stabiliserade kretsen, och medelströmvärdet väljs så att lampan fungerar halvhjärtat.

Sorter

Glödlampor är indelade i (ordnade i ordningsföljd för ökande effektivitet):

• Vakuum (det enklaste)
• Argon (kväve-argon)
• Krypton
• Xenon-halogen med en IR- reflektor (eftersom det mesta av lampstrålningen ligger inom IR-området, ökar reflektionen av IR-strålning in i lampan avsevärt effektiviteten; de är gjorda för jaktlampor)
• Glödlampa med en beläggning som omvandlar infraröd strålning till det synliga området. Lampor med högtemperaturfosfor utvecklas, som vid uppvärmning avger ett synligt spektrum.

Nomenklatur

Enligt deras funktionella syfte och designegenskaper är glödlampor indelade i:

• lampor för allmänt bruk (fram till mitten av 1970-talet användes termen "normalbelysningslampor"). Den mest massiva gruppen av glödlampor designade för allmänna, lokala och dekorativa belysningsändamål.
• dekorativa lampor tillverkade i figurerade flaskor. De mest populära är ljusformade kolvar med en diameter på cirka 35 mm och sfäriska kolvar med en diameter på cirka 45 mm;
• lokala belysningslampor , strukturellt liknar lampor för allmänt bruk, men konstruerade för låg (säker) driftspänning - 12, 24 eller 36 (42) V. Scope - manuella (portabla) lampor, samt lokala belysningslampor i industrilokaler (på verktygsmaskiner, arbetsbänkar och liknande, där en oavsiktlig lampa är möjlig);
• belysningslampor tillverkade i färgade kolvar. Syfte - belysningsinstallationer av olika slag. Som regel har lampor av denna typ låg effekt (10-25 W). Kolvar färgas vanligtvis genom att applicera ett lager av oorganiskt pigment på deras inre yta. Mindre vanliga är lampor med glödlampor målade på utsidan med färgade organiska lacker ;
• reflekterande glödlampor har en glödlampa av en speciell form, varav en del är täckt med ett reflekterande lager (en tunn film av termiskt sprayat aluminium ). Syftet med spegling är den rumsliga omfördelningen av lampans ljusflöde för att använda det mest effektivt inom en given rymdvinkel. Huvudsyftet med spegel-LN är lokal lokal belysning;
• signallampor används i olika ljussignalanordningar (medel för visuell visning av information), till exempel i trafikljus . Dessa är lågeffektslampor designade för en lång livslängd. Tillverkas oftast i färgade flaskor. För närvarande ersatts av lysdioder;
• transportlampor  - en extremt bred grupp av lampor utformade för att fungera på olika fordon (bilar, motorcyklar och traktorer, flygplan och helikoptrar, lokomotiv och järnvägs- och tunnelbanevagnar, flod- och sjöfartyg). Karakteristiska egenskaper: hög mekanisk hållfasthet, vibrationsbeständighet, användning av speciella socklar som gör att du snabbt kan byta ut lampor i trånga förhållanden och samtidigt förhindra att lampor spontant faller ur sockeln på grund av vibrationer. Designad för att drivas från fordonets elektriska nätverk ombord (6-220 V);
• projektorlampor har vanligtvis hög effekt (upp till 10 kW, lampor upp till 50 kW producerades tidigare) och hög ljuseffektivitet. Används i belysningsanordningar för olika ändamål (belysning och ljussignal). Glödtråden i en sådan lampa är vanligtvis staplad på grund av den speciella designen och upphängningen i glödlampan är mer kompakt för bättre fokusering;
• lampor för optiska enheter , som inkluderar lampor för filmprojektionsutrustning som massproducerades fram till slutet av 1900-talet, har kompakt staplade spiraler, många placeras i specialformade flaskor. Används i olika apparater (mätinstrument, medicinsk utrustning, etc.).

Speciallampor

• Switchlampor  är en typ av signallampor. De fungerade som indikatorer på växeln. Det är smala långa miniatyrlampor med släta parallella kontakter, vilket gör att de kan placeras inuti knapparna och enkelt bytas ut. Tillval producerades: KM 6-50, KM 12-90, KM 24-35, KM 24-90, KM 48-50, KM 60-50, där den första siffran betyder driftspänningen i volt, den andra - strömmen styrka i milliampere;
• Fotolampa , perekalnaya- lampa  - en slags glödlampa, designad för att fungera i ett strikt normaliserat tvångsspänningsläge. Jämfört med konventionella har den en ökad ljuseffektivitet (upp till 30 lm / W), en kort livslängd (4-8 timmar) och en hög färgtemperatur (3300-3400 K, jämfört med 2700 K). I Sovjetunionen producerades fotolampor med en effekt på 300 och 500 watt. Som regel har de en frostad kolv. För närvarande (XXI-talet) har de praktiskt taget gått ur bruk på grund av uppkomsten av mer hållbara enheter med jämförbar och högre effektivitet. I fotolabb drevs sådana lampor vanligtvis i två lägen:
  • Pilotbelysning  - spänningen reduceras med 20-30% med hjälp av LATR . Samtidigt fungerar lampan med kort avstånd och har låg färgtemperatur.
  • Märkspänning [8] .
• Projektionslampor  - för dia- och filmprojektorer. De har ökad ljusstyrka (och följaktligen ökad filamenttemperatur och minskad livslängd); vanligtvis är tråden placerad så att det lysande området bildar en rektangel.
• Dubbla glödlampor :
  • i en bil kan en strålkastare ha en gänga för helljuset, en annan för halvljuset, eller till exempel i bakljuslyktan en gänga för sidoljuset, den andra för bromsljuset. Dessutom kan sådana lampor innehålla en skärm som i halvljusläge skär av strålar som kan blända mötande förare;
  • på vissa flygplan har landnings- och taxistrålkastaren en liten ljustråd, på vilken lampan fungerar utan extern kylning, och en hög ljustråd, som gör att du kan få kraftfullare ljus, men endast med en tidsbegränsning och med extern kylning - blåses av ett mötande luftflöde [9] ;
  • i järnvägstrafikljus används dubbla glödtrådslampor för att öka tillförlitligheten - när en tråd brinner ut, tänds en annan automatiskt och ger en signal;
  • i Moskvas Kremls stjärnor används specialdesignade dubbeltrådslampor, båda glödtrådarna är parallellkopplade.
• Strålkastarlampa . En lampa av en komplex specialdesign som används på rörliga föremål, vars figurerade glödlampa är gjord i form av en del av strålkastarhuset med en reflektor. Strukturellt innehåller den en eller flera värmefilament, en reflektor, en diffusor, fästelement, terminaler och så vidare. Strålkastare används ofta i modern bilteknik och har använts inom flyget under lång tid.
• En glödlampa med snabb respons , en glödlampa med en tunn glödtråd, användes i optiska ljudinspelningssystem genom att modulera ljusstyrkan hos källan och i vissa experimentella fototelegrafmodeller . På grund av den lilla tjockleken och massan av glödtråden ledde applicering av en spänning modulerad av en signal i ljudfrekvensområdet (upp till cirka 5 kHz) på en sådan lampa till en förändring i ljusstyrka i enlighet med den momentana signalspänningen [10] . Sedan början av 2000-talet har de inte använts, på grund av närvaron av mycket mer hållbara halvledarljussändare och mycket mindre tröghetsstrålare av andra typer.
• Värmelampor  - används som värmekälla i olika enheter: torkkammare, laboratorieutrustning, elektriska spisar, fixeringsenheter för laserskrivare och kopiatorer . I kontorsutrustning är en linjär halogenlampa fast monterad inuti ett roterande teflonbelagt metallskaft, mot vilket tonerbelagt papper pressas . På grund av värmen som överförs från axeln smälts tonern och pressas in i pappersstrukturen.
• Lampor med ett speciellt emissionsspektrum . Används i en mängd olika tekniker.
• Blinkande lampor. I blinkande lampor slås en bimetallbrytare på i serie med glödtråden . När den värms upp av lampans strålning, böjer den bimetalliska plattan och öppnar den elektriska kontakten, lampan slocknar, den bimetalliska plattan, efter kylning, stänger kontakten igen. På grund av denna design fungerar sådana lampor i ett flimmerläge.

Uppfinningshistorik

• År 1840 genomförde engelsmannen De la Rue experiment genom att leda en elektrisk ström genom en platinatråd placerad i en glascylinder [11] , vilket möjligen skapade ett vakuum i den [12] .
• År 1840 Den ryske forskaren Alexander Milasjenko påbörjar utvecklingen av kolfilament [13] .
• År 1841 fick irländaren Frederick De Moleyn patent "för produktion av elektricitet och dess tillämpningar för belysning och rörelse" ( engelska  1841 hade han erhållit ett patent för produktion av elektricitet och dess tillämpningar för belysning och rörelse ) [14]  vilket innebar (?) och användningen av enheter med en platinafilament i vakuum för belysning [12] .
• 1844 fick amerikanen John Starr en amerikan och 1845 ett brittiskt patent på en elektrisk lampa med kolglödtråd [12] .
• 1854 utvecklade tysken Heinrich Goebel en prototyp av en "modern" lampa: en förkolnad bambuttråd placerad i en glascylinder i vars övre del ett vakuum skapades av kvicksilver (enligt principen om en kvicksilverbarometer ) . hållbarheten för sådana lampor var flera timmar [11] . Under de kommande 5 åren utvecklade han vad många kallar den första praktiska lampan. .
• 1860 demonstrerade den engelske kemisten och fysikern Joseph Wilson Swan de första resultaten och fick patent, men svårigheter att få till ett vakuum ledde till att Swan-lampan inte fungerade länge och ineffektivt.
• 1863 Chernyshevsky i sin roman Vad ska göras? beskriver "elektrisk belysning" i framtidens palats.
• Den 11 juli 1874 fick den ryske ingenjören Alexander Nikolaevich Lodygin patentnummer 1619 för en glödlampa. Som glödtråd använde han en kolstav , bränd på ett speciellt sätt utan syre, placerad i ett evakuerat hermetiskt tillslutet kärl. Fördelen med hans lampa jämfört med tidigare prover var en längre livslängd, på grund av kolstavens större enhetlighet och frånvaron av syre i kolven, samt själva kolvens täthet, vilket gjorde det möjligt att använda lamporna utanför laboratorieförhållandena [15] .
• År 1875 förbättrade V.F. Didrikhson Lodygins lampa genom att pumpa ut luft ur den och använda flera hårstrån i lampan (om ett av dem brann ut tändes nästa automatiskt).
• 1875-1876 upptäckte den ryske elektroingenjören Pavel Nikolaevich Yablochkov , när han arbetade på det " elektriska ljuset ", att kaolin , som han använde för att isolera ljusets kol, var elektriskt ledande vid hög temperatur. Varefter han skapade "kaolinlampan" där "glödtråden" var gjord av kaolin. En egenskap hos denna lampa var att den inte krävde vakuum, och "glödtråden" brann inte ut i det fria. Yablochkov trodde att glödlampor inte var lovande, och trodde inte på möjligheten av deras tillämpning i stor skala och ägnade sin forskning åt båglampor . "Kaolinlampan" glömdes bort, och senare skapade den tyske fysikern Walter Nernst en liknande lampa, där glödtrådskroppen var ett keramiskt material tillverkat av zirkoniumoxid stabiliserat med yttria . Nernst-lampan krävde heller inget vakuum, eftersom keramik är resistent mot oxidation i luft. Ett särdrag för användningen av "kaolinlampan" från Yablochkov och Nernst-lampan är att glödtrådskroppen först måste värmas till en relativt hög temperatur tills tillräcklig elektrisk ledningsförmåga uppträder ; ytterligare uppvärmning av glödtråden till vit värme utförs av en elektrisk ström som flyter genom den. I de första sådana lamporna värmdes "glödtråden" upp av en tändsticka; därefter började elektriska värmare att användas för förvärmning [16] .
• Den engelske uppfinnaren Joseph Wilson Swan fick ett brittiskt patent 1878 för en kolfiberlampa . I hans lampor befann sig fibern i en förtärnad syreatmosfär , vilket gjorde det möjligt att få mycket starkt ljus.
• 1879 patenterade den amerikanske uppfinnaren Thomas Edison en kolfiberlampa och skapade en lampa med en livslängd på 40 timmar. Genom att välja materialet för tråden genomförde Edison cirka 1500 tester av olika material och sedan cirka 6000 experiment på karbonisering av olika växter [11] [17] . Samtidigt med uppfinningar för att förbättra designen av lampor, gav Edison ett stort bidrag till utvecklingen av principerna för det elektriska belysningssystemet och centraliserad strömförsörjning, vilket i sig bidrog till den utbredda introduktionen av elektriska lampor i vardagen och i produktionen [11 ] . Dessutom uppfann han en hushållsvridströmbrytare , enhetliga baser , etc. Trots en så kort livslängd ersätter hans lampor gasbelysningen som använts fram till dess. Under en tid bar uppfinningen det generaliserade namnet "Edison-Svanen".

Ett citat från The Hound of the Baskervilles, säger Henry Baskerville: "Vänta, det kommer inte att dröja ett halvår innan jag lägger elektricitet här och du kommer inte att känna igen dessa platser! Edison och Svens tusenljuslyktor kommer att tändas vid entrén.

• På 1890 -talet uppfann A. N. Lodygin flera typer av lampor med glödtrådar gjorda av eldfasta metaller [18] . Lodygin föreslog att man skulle använda volfram- och molybdenfilament i lampor och vrida glödtråden i form av en spiral. Han gjorde de första försöken att pumpa ut luft ur lamporna, vilket hindrade glödtråden från att oxidera och ökade deras livslängd många gånger om [19] . Den första amerikanska kommersiella lampan med volframglödtråd tillverkades därefter under Lodygins patent. Han gjorde även gasfyllda lampor (med kolfilament och kvävefyllning).
• Sedan slutet av 1890-talet har lampor dykt upp med en glödtråd gjord av magnesiumoxid, torium, zirkonium och yttrium (Nernst lampa) eller en glödtråd av metalliskt osmium (Auer lampa) och tantal (Bolton och Feuerlein lampa) [20]
• 1904 fick de österrikisk-ungerska specialisterna Sandor Just och Franjo Hanaman patent för nr 34541 för användning av volframglödtråd i lampor. I Ungern tillverkades de första sådana lamporna, som kom in på marknaden genom det ungerska företaget Tungsram 1905 [21] .
• 1906 sålde Lodygin ett patent på en volframfilament till General Electric . Samma år 1906, i USA, byggde och tog han i drift en anläggning för elektrokemisk produktion av volfram, krom och titan. På grund av den höga kostnaden för volfram, finner patentet endast begränsad tillämpning.
• År 1910 uppfann William Coolidge en förbättrad metod för tillverkning av volframfilament. Därefter förskjuter volframfilamentet alla andra typer av filament.
• Det återstående problemet med den snabba avdunstning av en glödtråd i vakuum löstes av en amerikansk forskare, en välkänd specialist inom vakuumteknologi , Irving Langmuir , som arbetade sedan 1909 på General Electric och introducerade fyllningen av glödlampor med inerta , närmare bestämt, tunga ädelgaser (i synnerhet - argon), vilket avsevärt ökade deras drifttid och ökade ljuseffekten [22] .

Effektivitet och hållbarhet

Nästan all energi som tillförs lampan omvandlas till strålning. Förlusterna på grund av värmeledning och konvektion är små. Det mänskliga ögat ser dock bara ett smalt intervall av våglängder för denna strålning - intervallet för synlig strålning. Strålningsflödets huvudkraft ligger i det osynliga infraröda området och uppfattas som värme. Prestandakoefficienten (COP) för glödlampor ( här avser effektiviteten förhållandet mellan effekten av synlig strålning och den totala förbrukade effekten ) når sitt maximala värde på 15% vid en temperatur på cirka 3400 K. Vid praktiskt taget uppnåbara temperaturer på 2700 K (konventionell 60 W lampa ) är ljuseffektiviteten cirka 5 %; Lampan har en livslängd på cirka 1000 timmar.

När temperaturen stiger ökar glödlampans effektivitet, men samtidigt minskar dess hållbarhet avsevärt. Vid en glödtrådstemperatur på 3400 K är livslängden bara några timmar. Som visas i figuren, när spänningen ökas med 20%, fördubblas ljusstyrkan. Samtidigt minskar livslängden med 95 %.

Att minska matningsspänningen, även om det sänker effektiviteten, men ökar hållbarheten. Så att sänka spänningen med hälften (till exempel när den är ansluten i serie), minskar effektiviteten med cirka 4-5 gånger, men ökar livslängden avsevärt  - nästan tusen gånger. Denna effekt används ofta när det är nödvändigt att tillhandahålla tillförlitlig nödbelysning utan speciella belysningskrav , till exempel på landningar av bostadshus. Ofta, för detta, när den drivs med växelström, är lampan ansluten i serie med en diod , medan strömmen i lampan flyter endast under halva perioden. En sådan inkludering minskar effekten med nästan 2 gånger, vilket motsvarar en minskning av den effektiva spänningen med nästan en faktor, och ljusflödet minskas med mer än 2 gånger.

I USA driver en brandkår i Livermore , Kalifornien , en 60-watts [23] handgjord lampa känd som " hundraårslampan ". Det har brunnit konstant sedan 1901 [24] . En ovanligt lång lamplivslängd säkerställdes främst genom låg effektdrift (4 watt), på ett djupt kort avstånd, med mycket låg verkningsgrad. Lampan ingick i Guinness rekordbok [25] 1972.

Eftersom kostnaden för el som förbrukas under livslängden för en glödlampa är tio gånger högre än kostnaden för själva lampan, finns det en optimal spänning där de ekonomiska kostnaderna för belysning är minimala. Den optimala spänningen är något högre än den nominella spänningen, därför är sätt att öka hållbarheten genom att sänka matningsspänningen olönsamma ur ekonomisk synvinkel. Standardparametrar för lampor med en livslängd på cirka 1000 timmar kom överens om av ett antal stora tillverkare som grundade det schweiziska företaget Phoebus på 1930 -talet ; samtidigt genomfördes uppdelningen av världens försäljningsmarknader, avtal om konkurrensklausuler ingicks och fullständig kontroll över efterlevnaden av standarder infördes.

Livslängden för en glödlampa begränsas i mindre utsträckning av avdunstningen av glödtrådsmaterialet under drift, och, i större utsträckning, av inhomogeniteter som uppstår i glödtråden. Ojämn avdunstning av glödtrådsmaterialet leder till uppkomsten av tunna sektioner med ökat elektriskt motstånd, vilket i sin tur leder till ännu större uppvärmning av glödtrådssektionen och intensiv avdunstning av materialet på sådana ställen, eftersom kraften i en serie elektrisk krets är proportionell mot I2 · R . Sålunda uppstår instabilitet i uttunningen av gängsektionerna. När en av dessa förträngningar blir så tunn att glödtrådsmaterialet vid den punkten smälter eller avdunstar helt, går lampan sönder.

Det största slitaget på glödtråden uppstår när spänningen appliceras på lampan abrupt, därför är det möjligt att avsevärt öka dess livslängd genom att använda olika typer av mjukstartsanordningar.

Volfram i rumstemperatur har en resistivitet som endast är 2 gånger högre än aluminium . När lampan tänds överstiger startströmmen märkströmmen med 10-15 gånger, varför lamporna vanligtvis brinner ut i samma ögonblick som de tänds. För att skydda strömförsörjningen från strömstötar som uppstår när lampglödtråden brinner ut när den slås på, är många lampor, till exempel hushållslampor, utrustade med en inbyggd säkring  - en av de smygande ledarna som ansluter lampfoten till utgången från glascylindern görs tunnare än den andra, vilket är lätt att se , efter att ha undersökt lampan, och det är han som är säkringen. Så en hushållslampa med en effekt på 60 W förbrukar över 700 W när den slås på , och en 100-watts lampa förbrukar mer än en kilowatt. När lampglödtråden värms upp ökar dess motstånd och effekten sjunker till det nominella värdet.

NTC-termistorer kan användas för att minska startströmmen . I ögonblicket för påslagning är motståndet kallt och dess motstånd är högt. Efter uppvärmning minskar dess motstånd många gånger, och nästan all nätspänning tillförs lampan.

Reaktiva startströmbegränsare är mindre vanliga. Vanligtvis används chokes för detta ändamål - induktorer med en ferromagnetisk kärna, de så kallade ballastchokes, anslutna i serie med lampan. I ögonblicket för påslagning, på grund av fenomenet självinduktion, faller hela nätspänningen över induktorn, vilket begränsar startströmmen. Under drift går kärnmaterialet i varje halvcykel av nätverket in i djup mättnad (i AC-spänningskretsar), och sedan appliceras nästan all nätspänning på lampan. Ett annat tillvägagångssätt när man använder ballastdrosslar använder sig av temperaturberoendet av filamentmotståndet. Vid uppvärmning ökar resistansen hos glödtråden, respektive spänningen på lampan ökar, vilket är en signal för att shunta gasreglaget, till exempel en elektromagnetisk reläkontakt , vars lindning är ansluten parallellt med glödtråden. Utan att shunta ballastchoken minskar lampeffekten med 5-20 %, vilket kan vara användbart för att öka lampans livslängd.

Även tyristortriggers (automatiska eller manuella dimmers ) används i stor utsträckning .

Lågspänningsglödlampor med samma effekt har längre livslängd och ljusutbyte på grund av glödtrådens större tvärsnitt, vilket gör det möjligt att öka temperaturen på glödtråden utan att livslängden minskar avsevärt. Därför är det i flerlampsarmaturer ( ljuskronor ) lämpligt att använda seriekoppling av lampor för en lägre spänning istället för parallellkoppling av lampor för nätspänning [26] . Till exempel, istället för sex 220 V 60 W-lampor kopplade parallellt, använd sex 36 V 60 W-lampor kopplade i serie, det vill säga ersätt sex tunna gängor med flera tjocka anslutna i serie. Nackdelen med denna lösning är en minskning av belysningens tillförlitlighet. Utbränningen av någon av de seriekopplade lamporna leder till ett fullständigt fel på belysningen.

Nedan visas ett ungefärligt förhållande mellan effekt och ljusflöde för vissa typer av källor, spänning 120 volt.

Tabellen visar det ungefärliga förhållandet mellan elektrisk effekt och ljusflöde för vanliga transparenta päronformade glödlampor, populära i OSS och Ryssland, E27 bas, 220 V [31] .

En utbränd lampa, vars glödlampa har behållit sin integritet, och gängan har kollapsat på endast ett ställe, kan repareras genom att skaka och vrida så att gängans ändar återansluts. När ström passerar kan glödtrådens ändar smälta ihop och lampan fortsätter att fungera. I detta fall kan dock säkringen som är en del av lampan gå sönder (smälta / gå sönder).

Fördelar och nackdelar med glödlampor

Fördelar

• lågt pris
• liten storlek
• låg känslighet för strömavbrott och överspänningar
• omedelbar tändning och återtändning
• osynlighet av flimmer vid drift med växelström (viktigt i företag)
• möjligheten att använda ljusstyrkekontroller

• ett trevligt och välbekant spektrum i vardagen; Emissionsspektrumet för en glödlampa bestäms enbart av arbetsvätskans temperatur och beror inte på några andra förhållanden, som följer av principen för dess funktion. Det beror inte på de material som används och deras renhet, är stabil över tid och har 100 % förutsägbarhet och repeterbarhet. Detta är också viktigt i stora installationer och i armaturer med hundratals lampor: det är inte ovanligt att man när man använder moderna fosfor- eller LED-lampor har en annan färgnyans inom en grupp. Detta minskar installationernas estetiska perfektion. Om en lampa går sönder är det ofta nödvändigt att byta ut hela gruppen, men även vid installation av lampor från samma batch uppstår spektrumavvikelse
• högt färgåtergivningsindex , Ra 100
• kontinuerligt emissionsspektrum
• skarpa skuggor (som i solljus) på grund av den utstrålande kroppens ringa storlek
• tillförlitlighet under förhållanden med låga och höga omgivningstemperaturer, motståndskraftig mot kondensat
• excellens i massproduktion
• möjligheten att tillverka lampor för en mängd olika spänningar (från bråkdelar av en volt till hundratals volt)
• frånvaron av giftiga komponenter och, som ett resultat, frånvaron av behovet av en infrastruktur för insamling och bortskaffande
• brist på kontrollutrustning
• förmågan att arbeta på vilken typ av ström som helst
• okänslighet för spänningspolaritet
• rent aktivt elektriskt motstånd ( enhetseffektfaktor )
• inget surr vid drift med växelström (på grund av frånvaron av elektronisk ballast, drivrutin eller omvandlare)
• skapar inte radiostörningar under drift
• motstånd mot elektromagnetiska impulser
• okänslighet för joniserande strålning
• glödlampor producerar den lägsta nivån av ultraviolett strålning jämfört med andra ljuskällor [32] . Detta kan vara viktigt för museer, samlare: den destruktiva effekten av ultraviolett strålning leder till gulfärgning av materialet, sprickbildning uppstår [33]
• ekonomisk genomförbarhet av installation på platser med kortvarig episodisk tändning av ljus. Till exempel i skafferier osv.

Nackdelar

• relativt kort livslängd
• låg ljuseffekt
• starkt beroende av ljuseffektivitet och livslängd på spänning
• Ljuseffektiviteten hos glödlampor, definierad som förhållandet mellan kraften hos de synliga spektrumstrålarna och den effekt som förbrukas från det elektriska nätverket, är mycket liten och överstiger inte 4 %. Införandet av en elektrisk lampa genom en diod, som ofta används för att förlänga livslängden på avsatser, i vestibuler och andra platser som gör den svår att byta ut, förvärrar dess nackdel ytterligare: effektiviteten minskar avsevärt, och det finns också en betydande flimmer av ljus
• Glödlampor är en brandrisk. 30 minuter efter att glödlamporna har slagits på når temperaturen på den yttre ytan, beroende på effekten, följande värden:
  • 25W - 100°C,
  • 40W - 145°C,
  • 75W - 250°C,
  • 100W - 290°C,
  • 200W - 330°C.

När lamporna kommer i kontakt med textilmaterial värms deras glödlampa upp ännu mer. Halm som rör ytan på en 60 W lampa blossar upp efter cirka 67 minuter [34]

• i händelse av termisk chock eller brott på tråden under spänning, kan cylindern explodera
• startström när den slås på (ungefär tio gånger)
• uppvärmning av lampdelar kräver värmetåliga armaturer
• bräcklighet, känslighet för stötar och vibrationer

Restriktioner för import, inköp och produktion

På grund av behovet av att spara energi och minska koldioxidutsläppen till atmosfären har många länder infört eller planerar att införa ett förbud mot produktion, köp och import av glödlampor för att tvinga dem att ersättas med energibesparande ( kompakt fluorescerande , LED , induktion och andra) lampor.

Den 1 september 2009, i enlighet med direktiv 2005/32/EG , trädde ett gradvis förbud mot produktion, köp i butiker och import av glödlampor (förutom speciallampor) i kraft i Europeiska unionen . Sedan 2009 är lampor med en effekt på 100 W eller mer, lampor med en frostad glödlampa på 75 W eller mer förbjudna (från 1 september 2010 [35] ) m.fl. Det förväntades att 2012 skulle import och produktion av glödlampor med lägre effekt vara förbjuden [36] .

I Ryssland

Den 2 juli 2009, vid ett möte i Archangelsk av presidiet för statsrådet för energieffektivitet , föreslog Rysslands president D. A. Medvedev att förbjuda försäljning av glödlampor i Ryssland [37] .

Den 23 november 2009 undertecknade D. Medvedev lagen "Om energibesparing och energieffektivitet och om ändringar av vissa lagar i Ryska federationen" som tidigare antogs av statsduman och godkändes av federationsrådet [38] . Enligt dokumentet, från den 1 januari 2011, är försäljning av elektriska glödlampor med en effekt på 100 W eller mer inte tillåten i landet, och det är också förbjudet att lägga beställningar för leverans av glödlampor av någon effekt för statliga och kommunala behov; Från den 1 januari 2013 kan ett förbud införas för elektriska lampor med en effekt på 75 W eller mer och från den 1 januari 2014 - med en effekt på 25 W eller mer.

Dekret från Ryska federationens regering av den 28 oktober 2013 nr 1973-R förutsätter en gradvis begränsning av cirkulationen av glödlampor i Ryska federationen, beroende på deras energieffektivitet och omfattningen av deras användning, samt stimulerar efterfrågan för energieffektiva ljuskällor [39] . Dokumentet innehåller dock inte några specifika villkor för förbudet.

Detta beslut är kontroversiellt. Till stöd för det anförs uppenbara argument för att spara el och driva på utvecklingen av modern teknik. Mot - hänsynen till att besparingarna på att byta ut glödlampor helt förnekas av den allestädes närvarande föråldrade och energiineffektiva industriella utrustningen, kraftledningar som tillåter höga energiförluster, såväl som den relativt höga kostnaden för kompaktlysrör och LED-lampor, som är otillgängliga till den fattigaste delen av befolkningen. Dessutom finns det inget väletablerat system för insamling och bortskaffande av använda lysrör i Ryssland, vilket inte beaktades när lagen antogs, och som ett resultat kastas kvicksilverinnehållande lysrör ut okontrollerat [40 ] [41] (de flesta konsumenter är inte medvetna om förekomsten av kvicksilver i en lysrör, eftersom det inte anges på förpackningen, men istället för "luminiscerande" står det "energisparande"). Vid låga temperaturer kan många "energibesparande" lampor inte starta. De är inte heller användbara i förhållanden med höga temperaturer, till exempel i ugnar. Fluorescerande energibesparande lampor är inte tillämpliga i spotlights av riktat ljus, eftersom den lysande kroppen i dem är tio gånger större än glödtråden, vilket gör det omöjligt att fokusera strålen smalt. På grund av sina höga kostnader är "energibesparande" lampor oftare föremål för stöld från offentliga platser (till exempel ingångar till bostadshus), sådana stölder orsakar mer betydande materiella skador och i händelse av skadegörelse (skada på en lysrör av huliganmotiv ), finns det risk för kontaminering av lokalen med kvicksilverånga .

På grund av förbudet mot försäljning av lampor över 100W har vissa tillverkare börjat tillverka lampor med en effekt på 93-97W [42] [43] [44] , vilket ligger inom toleransen för 100-watts lampor, och några har döpt om deras lampor med en effekt på 100 W eller mer till "värmeavsändare för olika ändamål" och de säljer det på det sättet [45] . Dessutom säljs ett antal specialiserade halogenlampor (som i huvudsak är glödlampor med standardbas) med en effekt på mer än 100 och till och med 200 W, från och med 2013, fritt [46] . Med tanke på omöjligheten för tillfället av ett fullfjädrat alternativ för vissa modeller av glödlampor (till exempel, som används i belysningsarmaturer, spotlights , vid tillverkning av foto- och filmprodukter) lysrör och LED-lampor, på grund av förvrängd färgåtergivning p.g.a. begränsat spektrum kan vi säga att förbudet inte kommer att påverka en viss del av glödlampor, och den genomsnittliga konsumenten kommer fortfarande att ha möjlighet att köpa och använda glödlampor i vardagen.

Se även

• " Lampan Iljitj "
• " Hundraårslampa "
• Neon lampa
• baretter

Anteckningar

1. ↑ https://www.deutschlandfunkkultur.de/wer-die-gluehbirne-wirklich-erfand.950.de.html?dram:article_id=134885
2. ↑ Vita LED-lampor undertrycker melatoninproduktionen - Gazeta.Ru | Vetenskap . Datum för åtkomst: 27 oktober 2012. Arkiverad från originalet den 3 mars 2012. (obestämd)
3. ↑ "Vad är det? Vem det?" Förlaget Astrel. Moskva, 2006
4. ↑ Molybden // Encyclopedic Dictionary of a Young Chemist. 2:a uppl. / Komp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M .: Pedagogy , 1990. - S. 147-148 . — ISBN 5-7155-0292-6 .
5. ↑ Varför är blybatterier så svåra att ladda? / Sudo Null IT-nyheter
6. ↑ Tillverkning av elektriska lampor.
7. ↑ Köp verktyg, belysning, el och datakommunikationsmaterial arkiverad 19 november 2011 på Wayback Machine // GoodMart.com
8. ↑ Fotolampa // Photokinotechnics: Encyclopedia / Ch. ed. E. A. Iofis . — M .: Soviet Encyclopedia , 1981. — 447 sid.
9. ↑ Tu-134A. Användarmanual. Bok 6, del 1 . Hämtad 6 september 2017. Arkiverad från originalet 10 januari 2011. (obestämd)
10. ↑ Goldovsky E. M.  Sovjetisk filmteknik. Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, Moskva-Leningrad. 1950, C. 61
11. ↑ 1 2 3 4 Uppfinningens historia och utvecklingen av elektrisk belysning . electrolibrary.info. Hämtad 3 oktober 2017. Arkiverad från originalet 13 oktober 2016. (obestämd)
12. ↑ 1 2 3 Kitsinelis, 2016 , sid. 32.
13. ↑ 7. Glödlampa i kolfilament Arkiverad 30 september 2020 på Wayback Machine
14. ↑ History of Parliament-artikel av Stephen Farrell Arkiverad 29 januari 2019 på Wayback Machine .
15. ↑ Världens första glödlampor Arkiverad 21 april 2019 på Wayback Machine / Artikel på radiobank.ru .
16. ↑ Allan Mills Nernst-lampan. Elektrisk ledningsförmåga i icke-metalliska material. eRittenhouse, Vol.24, No. 1 juni 2013. [1]  (länk ej tillgänglig)
17. ↑ George S. Bryan. Edison, mannen och hans verk . - New York: Garden City Publishing, 1926. - S. 284.  (engelska)
18. ↑ A. de Lodyguine, US-patent 575 002 "Illuminant for Incandescent Lamps". Ansökan den 4 januari 1893 .
19. ↑ G.S. Landsberg. Elementär lärobok i fysik (otillgänglig länk) . Hämtad 15 april 2011. Arkiverad från originalet 1 juni 2012. (obestämd) 
20. ↑ Elektrisk belysning // Small Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 4 volymer - St. Petersburg. , 1907-1909.
21. ↑ The History of Tungsram  (engelska) (PDF)  (ej tillgänglig länk) . Arkiverad från originalet den 1 juni 2012.
22. ↑ Ganz och Tungsram - 1900-talet  (engelska)  (länk ej tillgänglig) . Hämtad 4 oktober 2009. Arkiverad från originalet 20 juni 2007.
23. ↑ Erica Ho. Världens äldsta glödlampa har funnits i 110  år . Tid (16 juni 2011). Hämtad 11 april 2017. Arkiverad från originalet 23 november 2016.
24. ↑ Glödlampa  Methuselahs . www.roadsideamerica.com . Hämtad 24 augusti 2008. Arkiverad från originalet 1 juni 2012.
25. ↑ Längst brinnande glödlampa . Guiness världsrekord. Arkiverad från originalet den 4 april 2011.  (obestämd).
26. ↑ A. D. Smirnov, K. M. Antipov. Uppslagsbok energi. Moskva, Energoatomizdat, 1987.
27. ↑ 1 2 3 Keefe, TJ Ljusets natur (länk ej tillgänglig) . Hämtad 5 november 2007. Arkiverad från originalet 1 juni 2012. (obestämd) 
28. ↑ 1 2 Klipstein, Donald L. The Great Internet Light Bulb Book, del I (länk ej tillgänglig) . Hämtad 16 april 2006. Arkiverad från originalet 1 juni 2012. (obestämd) 
29. ↑ 1 2 Svart kropp synligt spektrum
30. ↑ Teoretisk gräns. Innebörden följer av International System of Units (SI) definition av candela- enheten för ljusstyrka .
31. ↑ 1 2 Glödlampor, egenskaper . Hämtad 13 februari 2011. Arkiverad från originalet 12 maj 2012. (obestämd)
32. ↑ 1. Belysning av museisamlingar med skydd av utställningar från ljusets inverkan. | KONST bevarande . Hämtad 1 mars 2018. Arkiverad från originalet 2 mars 2018. (obestämd)
33. ↑ Arkiverad kopia . Hämtad 1 mars 2018. Arkiverad från originalet 3 april 2018. (obestämd)
34. ↑ Taubkin S. I. Brand och explosion, egenskaper hos deras expertis - M., 1999 sid. 104
35. ↑ 75-watts glödlampor säljs i EU den 1 september. . Hämtad 31 augusti 2010. Arkiverad från originalet 5 mars 2016. (obestämd)
36. ↑ EU begränsar försäljningen av glödlampor från 1 september, européer är missnöjda. Interfax-Ukraina. . Hämtad 11 september 2009. Arkiverad från originalet 30 augusti 2009. (obestämd)
37. ↑ Medvedev föreslog att förbjuda "Ilyichs glödlampor" Arkivkopia daterad 13 maj 2021 på Wayback Machine // Lenta.ru, 07/2/2009
38. ↑ Ryska federationens federala lag av 23 november 2009 nr 261-FZ "Om energibesparing och om förbättring av energieffektivitet och om ändring av vissa rättsakter i Ryska federationen" . Hämtad 26 april 2020. Arkiverad från originalet 31 oktober 2019. (obestämd)
39. ↑ Dekret från Ryska federationens regering av den 28 oktober 2013 nr 1973-R "Om godkännande av en handlingsplan som säkerställer begränsning av omsättningen i Ryska federationen av glödlampor och tillhandahåller ett system av åtgärder som syftar till att stimulera efterfrågan för energieffektiva ljuskällor" . Hämtad 4 december 2013. Arkiverad från originalet 23 september 2015. (obestämd)
40. ↑ Farlig spiral . Tryck på Granska . "Energi och industri i Ryssland" . Hämtad 30 januari 2013. Arkiverad från originalet 11 september 2014. (obestämd)
41. ↑ Allmänt system för sanitär rengöring av staden Kungur (docx)  (otillgänglig länk) . Officiell webbplats för staden Kungur . Hämtad 28 januari 2013. Arkiverad från originalet 30 maj 2013. (obestämd)
42. ↑ Sabotera vetoarkivet av 26 oktober 2020 på Wayback Machine // Lenta.ru , 2011/01/28
43. ↑ Lisma har lanserat en ny serie glödlampor (otillgänglig länk) . SUE RM "LISMA" . Datum för åtkomst: 13 januari 2011. Arkiverad från originalet den 29 januari 2011. (obestämd) 
44. ↑ Behovet av uppfinningar är listigt: 95 W glödlampor började säljas Arkivexemplar daterad 27 september 2020 på Wayback Machine // EnergoVOPROS.ru
45. ↑ Iljitjs lökar har barnbarnsbarn Arkivexemplar av 29 oktober 2013 på Wayback Machine // ampravda.ru
46. ↑ Halogenlampor med en extra glödlampssockel E14, E27, B15d (Philips, OSRAM, GE, Camelion) (otillgänglig länk) . "MPO Elinstallation" . Hämtad 14 november 2013. Arkiverad från originalet 24 oktober 2013. (obestämd) 

Litteratur

• A. Zukauskas, MS Shur och R. Caska Introduction to solid-state lighting, John Willey & Sohn, 2002
• K. Bando Symp. Proc. Av 8:e Int. Symp. på Sci. & Tech. of Light Sources 1998, 80
• Spiros Kitsinelis. Ljuskällor: Teknik och applikationer . - CRC Press, 2016. - 226 sid. — ISBN 1439820813 .

Länkar

• Elektrisk glödlampa - artikel från Great Soviet Encyclopedia . 
• Artikeln "Hur tillverkas glödlampor?"  (inte tillgänglig länk)
• Översikt över moderna glödlampor /webarchive/
• Video "Hur tillverkas glödlampor?"
• Ett urval av artiklar om glödlampor /webarchive/
• Standarder för anslutningsdimensioner - socklar och uttag av elektriska lampor

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Stor norsk Stor ryss Britannica (online) Britannica (online) Britannica (online)
I bibliografiska kataloger BNF : 122625884 GND : 4122178-3 J9U : 987007536058105171 LCCN : sh85041761 NDL : 00561385 NKC : ph778886