Kaj je žarnica, zasnova in princip delovanja

Ste se kdaj vprašali, kaj je navadna žarnica? Večina nas ve, da je najpreprostejša svetilka sestavljena iz podnožja, žarnice in volframove nitke, toda kako deluje, zakaj sčasoma pregori in zakaj so žarnice napolnjene z inertnimi plini?

V tem članku bomo govorili o vseh značilnostih preprostih "Iljičevih žarnic" ter sodobnih fluorescentnih in LED naprav.

Kaj je žarnica z žarilno nitko

Navadna žarnica z žarilno nitko je vir svetlobe z električnim pogonom, katerega glavni del je sestavljen iz ognjevarnega materiala, ki deluje kot telo žarilne nitke. V večini primerov je tak material (prevodnik) nameščen v vakuumsko bučko ali bučko, napolnjeno z inertnimi plini. Ko tok teče skozi prevodnik, se ta segreje in začne oddajati svetel sij.

zanimivo! Da volframova nitka žarnice zasveti, jo je treba segreti na temperaturo okoli 2000 °C. Meja temperature žarnice se lahko šteje za 3410 °C.

Zgodovina ustvarjanja

Pravzaprav še noben znanstvenik ni ničesar izumil povsem sam: tako se je zgodilo s »klasično« žarnico. Leta 1840 je britanski izumitelj Warren De la Rue izdelal prvo žarnico z žarilno nitko, ki jo je napajal platinasti prevodnik. Dve leti prej, leta 1838, je belgijski znanstvenik po imenu Jobard izumil prvi svetlobni vir na svetu z ogljikovim jedrom. No, točno sto let pred koncem druge svetovne vojne Heinrich Goebel ustvari prve prototipe modernih žarnic.

Omeniti velja, da je Goebelova prva svetilka imela zoglenelo bambusovo nit, postavljeno v vakuum. Znanstvenik je še približno 5 let delal na svoji zamisli, nato pa jo je predstavil širši javnosti.

K izumu, ki ga danes uporablja ves svet, so pomembno prispevali tudi ruski znanstveniki. Tako je bila leta 1874 prva žarnica z ogljikovim jedrom, postavljena v brezzračno okolje, registrirana na ime Aleksandra Nikolajeviča Lodygina. Velika težava takšnega vira svetlobe je bila, da ogljik kot prevodnik ni zdržal dovolj dolgo in je kmalu po uporabi izgorel. Sčasoma so svetli umi planeta prišli na idejo o zamenjavi premoga z volframom.

zanimivo! Ko govorimo o elektriki in svetlobnih napravah, ne moremo mimo velikega Thomasa Edisona. Bil je tisti, ki je prvi ustvaril in patentiral žarnico z žarilno nitko, ki je bila poceni za proizvodnjo in vzdržljiva (v primerjavi z večino naprav tistega časa).

Od svojega izuma se znani svetlobni vir ni veliko spremenil, vendar so se v njem še vedno zgodile tehnične spremembe: vodnik je bil zamenjan z naprednejšim, prostor znotraj žarnice pa se je začel polniti s posebnim plinom.

Oblikovne značilnosti in načelo delovanja

Standardni LN je sestavljen iz:

• bučka, napolnjena z inertnim plinom (ali brez zraka);
• podnožje, ki hkrati služi kot "pokrov" žarnice in element za povezavo svetilke z omrežjem;
• elektrode;
• tuljava z žarilno nitko, nameščena na posebnih nosilcih;
• osnovni kontakt.

Volfram je bil izbran kot prevodni material, da bi zmanjšali porabo toka za ogrevanje in zmanjšali presek filamenta na najmanjšo možno mero.

zanimivo! Parameter upornosti volframa je trikrat večji od parametra bakra.

Spirala se napaja s tokom iz elektrod, molibden pa se uporablja kot glavni material "rogov", na katerih je nameščena spirala: je ognjevzdržen in se pri segrevanju dejansko ne širi. Uporaba inertnega plina poveča potencialno življenjsko dobo spirale: v plinskem okolju je "težje" izgoreti. Kar zadeva podlago, se lahko njena velikost in niti na njej razlikujejo.

Značilnosti in vrste

Poleg običajnih gospodinjskih zdravil, ki smo jih vajeni, strokovnjaki identificirajo več njihovih vrst, vključno z:

1. Dekorativni. Odlikujejo jih nestandardne oblike žarnic, povečana spirala in nizka osvetlitev. Takšne naprave najpogosteje uporabljajo oblikovalci za izvedbo projektov v "vintage" slogu.
2. Osvetlitev. Imajo pobarvano žarnico na notranji strani in imajo majhno moč (do 25 W). Hitro spremenijo odtenek sijaja, zato jih je treba pogosto zamenjati.
3. Signal. Prej so se pogosto uporabljali v različnih svetlobnih napravah, danes pa jih na tem področju aktivno nadomeščajo LED možnosti.
4. Zrcalno.Žarnica takšne svetilke je delno prekrita s plastjo aluminija, ki dobro odbija svetlobo, kar ji omogoča, da koncentrira osvetlitev na določeno točko v prostoru prostora.
5. Transport. Uporabljajo se za opremljanje optike avtomobilov, traktorjev, letal, različnih morskih plovil itd. Imajo povečano trdnost in so odporni na vibracije.
6. Dvojni pramen. Posebna podvrsta, ki se uporablja v železniških semaforjih, letalih in avtomobilih.

Referenca. Obstajajo še druge vrste LN, danes pa so jih večino nadomestile sodobnejše naprave, o katerih bomo razpravljali malo dlje.

Prednosti in slabosti

Pozitivne lastnosti klasičnega LP vključujejo nizko ceno, majhne dimenzije, odpornost na majhne padce napetosti v omrežju, prijeten spekter osvetlitve za človeški vid, široko paleto možnosti napajanja, odsotnost strupenih ali drugih škodljivih sestavin v sestavi in hrup pri delovanju. Če govorimo o pomanjkljivostih, potem je med njimi treba omeniti relativno kratko življenjsko dobo, precej visoko porabo toka in nevarnost požara.

Pomembno! Površina okoli močnih žarnic z žarilno nitko se lahko segreje do +330 stopinj Celzija. Bodi previden!

Področje uporabe

Klasični LN se uporabljajo za gospodinjsko razsvetljavo prostorov in lokalnih območij, komercialnih nepremičnin, uporabljajo se v avtomobilskem, železniškem in zračnem prometu, vgrajujejo v prenosne svetilne naprave (žepne svetilke itd.), uporabljajo se v kinu, dizajnu, medicini in mnogih drugih sektorjih. življenja.

Zasnova in princip delovanja sodobnih vrst svetilk

Sodobne svetlobne naprave vključujejo halogenske, fluorescentne, energetsko varčne in LED naprave. Razmislimo o vsaki vrsti posebej.

halogen

Tovrstne naprave so posodobljena različica klasičnih LN. Bučka takšne naprave je napolnjena s halogenom, ki reagira z volframom, ki pri segrevanju izhlapi. To vam omogoča podaljšanje življenjske dobe naprave. Poleg tega se kremen uporablja v halogenskih žarnicah. Naprave za halogensko razsvetljavo imajo običajno višje karakteristike delovanja kot običajne sijalke.

Luminescentna

Te naprave imenujemo tudi fluorescenčne sijalke. Imajo visoko kakovost barvnega upodabljanja, kar omogoča njihovo uporabo pri osvetlitvi izložb in polic. V primerjavi z LN luminiscenčna naprava porabi 4–5 krat manj energije in ima daljšo življenjsko dobo. Imajo tudi svoje pomanjkljivosti - slabo delovanje pri nizkih temperaturah in vsebnost škodljivih snovi (vključno z živim srebrom) v nekaterih modelih.

Varčevanje z energijo

Glavna značilnost varčnih svetil je elektronska enota, ki skrbi za vžig in delovanje svetilke. Za takšno napravo je značilno stabilnejše delovanje, manjša poraba energije, daljša življenjska doba in široka paleta razpoložljivih barv.

Pomembno! Pri izdelavi varčnih sijalk se uporabljajo naravi in ​​človeku nevarne snovi, zato je treba njihovo odlaganje izvajati izključno na posebnih zbirnih mestih.

LED

Zasnova takšnih svetilk uporablja polprevodniške kristale: ustvarijo sijaj, ko skozi njih prehaja električni tok.V primerjavi z enakimi halogenskimi napravami so LED naprave približno 4–7 krat bolj učinkovite, z vidika življenjske dobe pa lahko takšna naprava zdrži do 50.000 ur. Edina pomanjkljivost LED svetilk je njihov visok strošek, vendar je ob upoštevanju prihrankov pri vzdrževanju in porabi dolgoročno veliko bolj donosno kupiti.

Tako smo ugotovili, kaj je žarnica, pogledali večino vrst sodobnih in ne tako sodobnih možnosti. Upamo, da imate zdaj splošno predstavo o značilnostih njihovega delovanja.