лампи розжарювання
Тема - Лампи розжарювання. Лампочка Ілліча.
Лампа розжарювання або як їх ще називають - лампочка Ілліча, це світловипромінюючих пристрій, який є штучним джерелом світла. У лампі розжарювання відбувається нагрівання тоненькою зволікання (з високим питомим опором) при протіканні крізь неї електрики. Для того, що б отримати видиме випромінювання, необхідна величина температури порядку декількох тисяч градусів за Цельсієм. Причому, чим менше температура, тим буде менше інтенсивність видимого світла, що дасть зміщенням спектра в бік червоного кольору.
Деяка частина витраченої електроенергії на лампу розжарювання перетворюється у випромінювання, а частина безповоротно розсіюється в результаті процесів конвекції і теплообміну з зовнішнім середовищем. Варто зауважити, що всього лише незначна частина випромінювання лежить в діапазоні видимого світла, основна ж частка випромінюється в інфрачервоному діапазоні. Для підвищення коефіцієнта корисної дії лампи розжарювання і отримання від неї максимально «білого» світла потрібно збільшувати температуру розжарення вольфрамової нитки, що обмежується властивостями самого вольфраму (матеріалу нитки).
У наш час в лампах розжарювання використовуються матеріали з максимально можливими температурами плавлення. Найбільш підходящим матеріалом є вольфрам (3410 ° C) і, набагато рідше - осмій (3045 ° C). На практиці при нагріванні нитки напруження до температур 2300 - 2900 ° C виходить далеко не ідеально білий світ. Лампи Ілліча випромінюють світло, що сприймається як червоно-жовте світло. Взаємодія з повітрям (точніше з киснем знаходяться в ньому) при високих температурах вольфрам дуже швидко перетворюється в оксид. Це миттєво призводить до перегорання нитки розжарення і припинення працездатності лампи. Що б цього уникнути, вольфрамову нитку захищають скляною колбою. Її заповнюють нейтральним газом (аргоном). Найперші лампи робилися з вакуумованих колбами. Але як виявилося, в вакуумі при високих температурах вольфрам досить швидко здатний випаровується. Це призводить до зменшення товщини спіралі і затемнення скляної колби. Пізніше скляні колби почали заповнювати нейтральними газами, що значно підвищило довговічність лампи розжарювання.
Тепер що стосується конструкції лампи розжарювання. Лампа Ілліча являє собою металевий цоколь, скляну колбу, контактні провідники і саму нитку розжарення. Цоколь служить для прийому електрики з зовнішніх джерел струму та передачі його до контактних провідників і нитки напруження. Завдання скляної колби полягає в захисті спіралі від перегорання (ізоляція від повітря). Самі розміри скляної колби залежать від швидкості осадження матеріалу спіралі. Для ламп більшої потужності потрібні скляні колби більшого розміру, для того щоб загрожених матеріал нитки напруження розподілявся на велику площу, тим самим не надаючи особливого впливу на прозорість лампи. Нинішні лампи заповнюють буферним газом (суміш аргоном з азотом). Це значно зменшує швидкість випаровування нитки напруження. Більш дорогі лампи розжарювання містять криптон або ж ксенон. В сучасних лампочках в ролі нитки напруження використовується виключно спіралі з вольфрамо-осмієва сплаву. Нитка, як правило, являє собою подвійну спіраль.
Перед безпосереднім включенням спіраль напруження має кімнатну температуру, а значить її опір в кілька разів менше робочого опору (розігріте стан). Низький опір тягне за собою протікання досить великих струмів (в 2-3 рази перевищує робочий струм). Далі, в процесі нагрівання нитки її опір поступово стає більше, а струм - менше. Лампи розжарювання з вугільними нитками, що випускалися раніше, при своєму включенні працювали по іншому (зворотному) принципом - при розігріві їх опір знижувався, а світіння поступово наростало.
Практично вся подається в лампу розжарювання (Ілліча) електроенергія витрачається на непотрібні справи. Це, перш за все втрати на виділення тепла, а також в випромінювання невидимого спектру світла. Це обумовлено тим, що людина може сприймати досить вузький діапазон довжин хвиль світлового випромінювання. Велика частина світлового випромінювання при розігріві тіла знаходиться в невидимому інфрачервоному ділянці спектра (вона сприймається як тепло). ККД ламп Ілліча при температурі 3400 K, досягає максимального значення 15 відсотків. При практично використовуваних температурах в 2700 K, ККД становить всього 5 відсотків. Це вказує, на те, що зі збільшенням температури нитки розжарення ККД лампи підвищується, але при цьому значно знижується її тривалість терміну служби. При температурі нитки напруження в 2700 K тривалість експлуатації лампи близько 1000 год. А при 3400 K всього кілька годин.
Якщо збільшити напругу живлення на 20%, яскравість світіння лампи збільшиться в 2 рази, але при цьому зменшується термін служби її на 95%. Зниження електричної напруги в 2 рази, хоч і знижує ККД, але збільшує термін служби практично в 1000 разів. Цим часто використовують, в тому випадку, коли потрібно мати надійне чергове освітлення без жорстких вимог до яскравості світіння. Нерівномірний випаровування нитки напруження всередині лампи розжарювання призводить до появи стоншена місць зі збільшеним опором, а це, в свою чергу, веде до ще більшого розігрівання і випаровування в цих місцях. І в підсумку через деякий час лампа виходить з ладу.
Дізнався щось Нове?
Постав Свій Плюс »