Penerangan dan prinsip operasi mentol lampu
Apakah itu lampu pijar
Lampu pijar, selepas ini dirujuk sebagai LN, ialah sumber cahaya buatan, di mana fluks bercahaya diperoleh dengan memanaskan filamen logam nipis kepada suhu cahaya logam merah-panas. Untuk pemanasan, arus elektrik dialirkan melalui filamen. Lampu pertama mempunyai filamen bahan organik hangus, seperti buluh, dalam bentuk serat.
Untuk mengelakkan benang daripada terbakar dengan cepat, udara dipam keluar dari kelalang dan ditutup. Atau mereka mengisi kelalang dengan komposisi gas di mana tiada agen pengoksidaan - oksigen. Gas sedemikian dipanggil lengai - argon, neon, helium, nitrogen, dll. Gas-gas ini dinamakan demikian kerana ia tidak bertindak balas dengan logam, i.e. lengai.
Lampu pertama dengan filamen karbon mempunyai sumber kerja tidak lebih daripada sedozen jam. Ia meningkat dengan ketara selepas penggantian filamen karbon dengan wayar logam nipis.
Cahaya sedemikian dipanggil lampu pijar, i.e. cahaya logam panas. Dan benang itu dipanggil filamen. Sebagai contoh, keluli yang dipanaskan hingga 1200°C bersinar kuning-putih, manakala pada 1300°C ia bersinar hampir putih.
Pada akhir abad ke-19, benang karbon, yang cepat terbakar, digantikan oleh logam refraktori - tungsten, molibdenum, osmium atau oksida logam - zirkonium, magnesium, yttrium, dll.
Dengan mengisi kelalang dengan gas lengai, kadar penyejatan logam dari filamen panas dikurangkan, dan, oleh itu, tempoh operasinya meningkat.
Pada kuasa tinggi, filamen dibuat dalam bentuk "bercabang". Sumber cahaya unjuran untuk mencipta aliran arah mempunyai benang konfigurasi kompleks, membentuk struktur rata berserenjang dengan paksi sinaran. Dalam kes ini, reflektor cahaya diletakkan di dalam mentol, sebagai contoh, dalam bentuk lapisan nipis logam yang disembur - perak atau aluminium.
Untuk menghidupkan lampu terus dari sesalur kuasa yang wujud pada masa itu, yang mempunyai voltan malar 110 V, benang logam yang panjang dan nipis diperlukan. Ini memberikan peningkatan rintangan, yang bermaksud bahawa arus yang lebih sedikit diperlukan untuk pemanasan.
Untuk "pembungkusan" padat dalam jumlah kecil kelalang kaca lutsinar, benang itu dibengkokkan berulang kali dan diletakkan pada pemegang wayar.
Lenturan benang sedemikian merumitkan reka bentuk sumber cahaya pertama, yang bekerja lebih lama daripada yang "arang batu". Satu kejayaan dalam pembangunan reka bentuk mentol lampu pijar adalah cadangan untuk memutar benang menjadi lingkaran. Ini mengurangkan saiznya beberapa kali.
Saiz badan pijar yang lebih kecil diperolehi dengan melipat lingkaran nipis menjadi lingkaran kedua, tetapi diameter yang lebih besar. Heliks berganda dipanggil bi-helix.
Peringkat seterusnya dalam pembangunan sumber cahaya ialah peralihan kepada rangkaian AC dan penggunaan pengubah untuk mengurangkan voltan bekalan lampu.
Bahagian utama lampu pijar
Unsur-unsur struktur utama lampu pijar termasuk:
- filamen atau badan filamen;
- kelengkapan untuk mengikat benang;
- kelalang untuk melindungi benang daripada pembakaran pantas dan pengaruh luaran;
- asas untuk pemasangan dalam kartrij dan sambungan ke sesalur kuasa;
- sesentuh socle - badan berulir dan sesentuh tengah di bahagian bawah socle.
Angker direka bentuk untuk mengikat benang dan mencipta konfigurasi dan arah fluks cahaya yang diperlukan.
Tapak diperlukan untuk memasang dalam kartrij pelekap dan menyambung ke kelalang. Dalam lampu pengubahsuaian, analog lampu pijar, sebahagian daripada peranti kuasa diletakkan di pangkalan.
alas tiang
Pada lampu pijar halogen, bergantung pada voltan bekalan, kuasa dan reka bentuk kelalang, beberapa jenis socles dipasang - berulir, pin, bayonet, pin, dll.
Sistem sesentuh pada socles diperlukan untuk menyambung ke sesalur kuasa atau bekalan kuasa.
Kelalang
Kelalang lutsinar LN digunakan untuk:
- perlindungan benang dari atmosfera luaran yang mengandungi agen pengoksidaan - oksigen;
- mencipta dan mengekalkan komposisi vakum atau gas;
- meletakkan fosfor dan/atau salutan yang menukarkan pelbagai jenis tenaga elektromagnet kepada sinaran yang boleh dilihat, mengembalikan haba kepada filamen, menukar sinaran UV dan IR yang tidak kelihatan kepada cahaya, membetulkan naungan cahaya lampu - merah, hijau, biru.
Badan pijar
Badan pijar ialah benang yang digulung menjadi lingkaran atau dwi-lingkaran atau reben logam nipis.
Medium gas
Gas lengai yang mengisi mentol lampu, contohnya, nitrogen, argon, neon, helium. Dalam campuran gas lengai, bahan halogen ditambah.
Bagaimana LN berfungsi dan cara ia berfungsi
Peranti mentol lampu pijar telah berubah sedikit semasa pembangunannya. Unsur utama yang beroperasi pada prinsip cahaya bahan pijar ialah filamen atau badan pijar. Ini adalah dawai tungsten nipis dengan diameter 30-40, maksimum 50 mikron atau mikrometer (persejuta meter).
Warna pijar bermula dari merah dan apabila suhu meningkat, ia melalui oren, kuning kepada putih. Dengan peningkatan suhu yang lebih tinggi, logam badan pijar mula-mula cair, dan kemudian, dengan kehadiran oksigen, terbakar.
Tutorial Video: Cara Mentol Lampu Moden Berfungsi
Filamen tungsten sejuk mempunyai kerintangan yang rendah. Tungsten, seperti kebanyakan logam, mempunyai pekali suhu positif rintangan TCR.Ini bermakna bahawa dalam proses pemanasan filamen dengan arus elektrik, rintangannya meningkat.
Sebelum lampu dihidupkan, filamen sejuk dan mempunyai sedikit rintangan. Oleh itu, pada saat menghidupkan, arus dibekalkan 10-15 kali lebih banyak daripada yang nominal. Lompatan ini dipanggil permulaan. Dan selalunya dia punca burnout badan pijar.
Ia mengambil masa sepersekian saat untuk memanaskan benang. Pada masa ini, rintangannya meningkat. Pada mulanya, arus besar yang melalui lampu, apabila gas, mentol dan semua elemen struktur memanaskan, berkurangan kepada nilai nominal. Jadi sumber cahaya memasuki mod yang ditentukan dan menghasilkan fluks bercahaya pasport. Rona cahaya juga menjadi nominal, i.e. sepadan dengan suhu warna dari 2000 hingga 3500 K. Ia dipanggil putih hangat dan mempunyai beberapa penggredan suhu warna dengan nama asal dan singkatan dalam julat yang ditentukan. Sebagai contoh:
- putih super-panas - 2200-2400 K, ditetapkan S-Warm atau S-W, ia juga putih sangat hangat atau Warm 2400;
- hangat - 2600-2800 K atau Hangat 2700;
- putih hangat - 2700-3500 K atau Putih Hangat (WW);
- satu lagi panas ialah 2900-3100 K atau Warm 3000 (W).
Suhu elemen lampu individu
Permukaan luar mentol LON bergantung pada kuasa lampu dan boleh dipanaskan sehingga 250-300 ℃ atau lebih.
Benang dipanaskan sehingga 2000-2800℃, pada takat lebur tungsten 3410°C.
Dalam sesetengah reka bentuk, filamen diperbuat daripada osmium dengan takat lebur 3045 ℃ atau renium - 2174. Jadi spektrum pelepasan LN dialihkan ke zon merah spektrum yang boleh dilihat.
Apakah gas dalam mentol
Dalam lampu pertama, udara dipam keluar dari kelalang.Kini hanya mentol lampu berkuasa rendah, tidak lebih daripada 25 watt, dipindahkan (udara dipam keluar).
Semasa operasi wayar tungsten yang dipanaskan hingga 2-3 ribu darjah, logam secara intensif menyejat dari permukaannya. Wapnya mendap di bahagian dalam mentol dan mengurangkan penghantaran cahayanya.
Kajian yang dijalankan pada awal abad yang lalu menunjukkan bahawa jika kelalang diisi dengan gas lengai, sejatan akan berkurangan dan keluaran cahaya akan meningkat. Oleh itu, kelalang mula diisi dengan salah satu daripada gas lengai atau campurannya. Selalunya, ini adalah argon, nitrogen, xenon, krypton, helium, dsb. Helium digunakan untuk penyejukan pasif yang berkesan bagi unsur dalaman jenis lampu retrofit LED baharu.
Eksperimen ini sama sekali tidak disyorkan untuk dijalankan di rumah.
Elemen pemancar cahaya utama mereka ialah batang nipis yang diperbuat daripada nilam atau kaca tiruan, di mana kristal LED terletak. Pemancar sedemikian dipanggil filamen. Beberapa "pakar" mengelirukan intipati lampu filamen dan memanggilnya "lampu dengan pemancar cahaya nilam". Walaupun nilam tiruan dalam lampu ini hanya digunakan sebagai tapak pelekap dan sink haba pasif untuk kristal LED.
Kegagalan LN dalam kebanyakan kes dikaitkan bukan dengan penyejatan logam dari permukaan badan pijar, tetapi dengan pecutan proses ini di zon pelanggaran ketebalan filamen. Ini berlaku di zon lenturan tajam wayar atau patahnya. Di tempat ini, rintangannya meningkat secara tempatan, voltan, pelesapan kuasa dan suhu logam meningkat. Penyejatan mempercepatkan, menjadi runtuhan salji, benang dengan cepat mengurangkan ketebalannya dan terbakar.
Masalah ini telah diselesaikan pada akhir 1950-an dan awal 1960-an dengan memulakan pengeluaran besar-besaran lampu pijar halogen.
Halogen - klorin, bromin, fluorin atau iodin - mula dimasukkan ke dalam komposisi gas atau campuran lengai. Akibatnya, proses penyejatan logam berhenti sepenuhnya atau melambatkan dengan ketara. Atom bahan tambahan ini mengikat wap tungsten, membentuk molekul sebatian yang tidak stabil. Mereka menetap di permukaan badan pijar. Di bawah tindakan suhu tinggi, molekul terurai dan melepaskan atom halogen dan logam tulen, yang mengendap pada permukaan panas benang dan memulihkan sebahagian lapisan yang tersejat.
Proses ini dipergiatkan dengan meningkatkan tekanan. Ini meningkatkan suhu filamen, hayat perkhidmatan, output cahaya, kecekapan dan ciri-ciri lain. Spektrum pelepasan beralih ke bahagian putih. Dalam lampu yang dipenuhi gas, kegelapan permukaan mentol dari dalam daripada wap tungsten menjadi perlahan. Sumber cahaya sedemikian dipanggil halogen.
Parameter elektrik
Ciri-ciri elektrik lampu pijar termasuk:
- kuasa elektrik, diukur dalam watt - W, julat model yang dihasilkan - dari beberapa watt (mentol lampu untuk lampu suluh - 1 W) hingga 500 dan juga 1000 W;
- fluks bercahaya, Lm (lumen), berkaitan dengan kuasa - dari 20 Lm pada 5 W hingga 2500 Lm pada 200 W, dengan kuasa yang lebih tinggi, fluks cahaya lebih tinggi;
- kecekapan bercahaya, kecekapan tenaga atau kecekapan, Lm / W - berapa banyak lumen cahaya dalam bentuk fluks bercahaya memberikan setiap watt kuasa yang digunakan daripada rangkaian atau daripada sumber kuasa;
- keamatan cahaya atau kecerahan, cd (candela);
- suhu warna - suhu badan hitam bersyarat yang mengeluarkan cahaya dengan naungan tertentu.
Tujuan lampu elektrik
Lampu elektrik boleh dibahagikan kepada beberapa jenis mengikut aplikasinya - untuk kegunaan awam, teknikal dan khas.
Kegunaan awam utama adalah untuk menyediakan mana-mana orang, haiwan dan burung dengan cahaya buatan pada waktu malam atau di tempat gelap di dalam bilik.
Menggunakan cahaya, orang memanjangkan aktiviti harian mereka selama beberapa jam. Ia boleh menjadi proses kerja dan belajar, kerja rumah. Keselamatan jalan raya bertambah baik, keupayaan untuk memberikan bantuan perubatan pada waktu petang dan malam, dan lain-lain lagi.
Lampu digunakan secara aktif di ladang ternakan dan ladang ayam, untuk penanaman tumbuhan dalam kompleks rumah hijau. Mereka diterangi dengan cahaya spektrum tertentu dan magnitud fluks bercahaya. Untuk pembiakan ikan, cahaya dengan komposisi spektrum khas juga diperlukan.
tujuan teknikal. Dalam pengeluaran, untuk tujuan teknologi, peranti digunakan yang memberikan cahaya yang kelihatan dan tidak kelihatan. Contoh:
- untuk kerja yang tepat dan penting, seseorang memerlukan tahap pencahayaan yang tinggi di tempat kerja;
- IR - sinaran inframerah digunakan dalam industri, contohnya, untuk pemanasan bukan sentuhan bahagian struktur atau dalam teknologi iklim untuk memanaskan seseorang yang bekerja di udara sejuk terbuka, dalam peralatan ketenteraan dan memburu - pemandangan malam untuk senjata, peranti penglihatan malam, dll. ;
- UV- sinaran digunakan dalam pergigian untuk pengerasan cepat tampalan, dalam pembuatan gigi palsu, dsb., dalam perubatan dan sanitasi - untuk pembasmian kuman premis, alatan, pakaian, permukaan perabot, udara, air, ubat-ubatan, dsb.
Lampu tujuan khas digunakan dalam pengiklanan bercahaya luaran dan dalaman, jenayah, penerbangan dan angkasawan, iringan cahaya persembahan pertunjukan, dan lain-lain lagi.
Jenis dan ciri utama
Jenis utama lampu pijar ialah:
- Lampu tujuan am. Ditetapkan dengan singkatan LON. Biasanya ini adalah peranti dengan kuasa 25, 40, 60, 75 dan 100 watt. Yang paling biasa - 60 watt. Tetapi LON dihasilkan secara industri dengan kapasiti 150, 200, 500 dan juga 1000 watt.
- Lampu pijar halogen. Dihasilkan untuk operasi daripada rangkaian voltan tinggi 220 atau 110 V dan daripada rangkaian voltan rendah. Dalam kes ini, ia dikuasakan oleh pengubah injak turun.
Varieti LN halogen voltan rendah:
- kapsul, mempunyai bentuk tiub semua kaca dengan socles yang berbeza - pin hujung GY6.35 atau G4;
- refleks, mempunyai elemen reflektif, dengan diameter 35 hingga 111 mm, asas GZ10 dengan pilihan.
Voltan tinggi. Voltan utama 220-230 V, 50 Hz. Lampu ini mempunyai lebih banyak pilihan:
- linear dalam bentuk tiub kaca dengan socles R7S;
- silinder - socles E27, E14 atau B15D;
- dengan kelalang jauh atau tambahan.
Dalam model terbaharu, kapsul atau tiub lampu halogen bersaiz kecil dipasang tegar di dalam lampu. Ia dikimpal pada rod pusat mentol LON konvensional, mempunyai petunjuk fleksibel yang disambungkan ke pangkalan Edison E27 atau E14 standard. Dengan penggunaan kuasa 70-100 W, ia memberikan fluks bercahaya 20-30% lebih daripada lampu pijar konvensional.
Model ini mempunyai kecekapan tenaga yang lebih tinggi, mencapai 12-25 lm / W, manakala LON konvensional mempunyai output cahaya dari 3-4 hingga 10-12 lm / W.
Hayat perkhidmatan model halogen berkisar antara 4-5 hingga 10-12 ribu jam.
Pengasingan lampu mengikut tujuan dan reka bentuk
lampu hiasan
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, lampu retro telah muncul yang meniru LN Edison vintaj.
Di samping itu, mereka meniru "lilin", "lilin dalam angin", "benjolan", "pir", "bola", dan lain-lain dalam bentuk mentol.
Dicerminkan
Lampu cermin mempunyai bahagian mentol yang dilindungi dari dalam dengan lapisan reflektif. Selalunya, ini adalah salutan logam - perak, aluminium, emas, dll. Lapisan ini boleh menjadi nipis, lut sinar atau tebal, legap.
Struktur cermin digunakan dalam pengeluaran untuk pemanasan proses yang benar-benar bersih, contohnya, dalam pengeluaran semikonduktor dengan ketulenan tertinggi bahan. Dalam kes ini, kelemahan lampu pijar - fluks besar sinaran inframerah - menjadi kelebihan mereka yang tiada tandingan.
Lampu sedemikian digunakan dalam lampu dengan pancaran cahaya berputar sempit.
Isyarat
Lampu isyarat ialah sumber cahaya berkelip. Biasanya dalam bentuk suar berkelip, contohnya, pada kereta rasmi, pada kapal terbang dan helikopter, untuk menghantar mesej ringan dalam armada, dsb. Mereka mempunyai filamen nipis yang memberikan set kecerahan pantas.
Pengangkutan
Lampu jenis ini direka untuk digunakan pada pelbagai jenis pengangkutan - kereta, kereta api dan kereta api bawah tanah, kapal sungai dan laut. Keperluan utama untuk mereka adalah ketahanan terhadap getaran dan kejutan. Untuk melakukan ini, filamen dibuat pendek dan dipasang pada kepelbagaian unsur sokongan.Asas lampu tersebut adalah bayonet Swan, pin atau soffit. Mereka tidak membenarkan peranti keluar dan jatuh dari kartrij.
Pencahayaan
Dari namanya jelas bahawa lampu digunakan untuk pencahayaan. Oleh itu, kelalang mereka diperbuat daripada kaca dengan warna yang berbeza - biru, hijau, kuning, merah, dll.
helai berganda
Skim lampu pijar sedemikian: dalam satu mentol terdapat dua filamen pijar yang berasingan. Sebagai contoh, dalam lampu kereta, lampu dua filamen digunakan seperti ini:
- apabila voltan digunakan pada satu benang, rasuk yang dicelup dihidupkan - fluks cahaya "ditekan" ke dasar jalan dan rasuk memanjang lebih beberapa puluh meter;
- selepas beralih ke benang kedua, cahaya meningkat dan julatnya boleh mencapai ratusan meter, dan fluks akan menjadi lebih besar.
Lampu sedemikian boleh berada di lampu belakang. Benang pertama untuk lampu sisi, yang kedua untuk lampu brek.
Dalam lampu isyarat, lampu berfilamen dua meningkatkan kebolehpercayaannya. Penduaan membolehkan peranti berfungsi sama ada dengan satu benang, atau menghidupkan yang kedua selepas yang pertama telah terbakar. Dan, sebagai contoh, di kereta api, kebolehpercayaan isyarat adalah jaminan keselamatan pengangkutan.
Umum, tujuan tempatan
Baris atas, dari kiri ke kanan - lampu dengan tapak E14 - untuk candelier, sconce dan lampu bersaiz kecil; dengan asas E27 - tujuan umum; hijau, merah, kuning - menerangi.
Baris bawah: biru - tujuan perubatan untuk prosedur; cermin dengan reflektor - untuk kerja fotografi atau pencahayaan khas, dengan kaca ungu, dua yang luar - hiasan dengan mentol "lilin" dan socles E27 dan E14.
Kebaikan dan keburukan
Kelebihan lampu pijar:
- harga rendah - bahan mudah dan murah, reka bentuk dan teknologi telah diusahakan selama beberapa dekad, pengeluaran automatik besar-besaran;
- saiz yang agak kecil;
- lonjakan voltan dalam rangkaian tidak menyebabkan kegagalan serta-merta;
- permulaan, serta mulakan semula - segera;
- apabila dikuasakan oleh arus ulang alik dengan frekuensi 50-60 Hz, denyutan kecerahan hampir tidak ketara;
- kecerahan cahaya dikawal oleh dimmer;
- spektrum sinaran adalah berterusan dan biasa kepada mata - serupa dengan matahari;
- kebolehulangan hampir lengkap ciri lampu daripada pengeluar yang berbeza;
- indeks pemaparan warna Ra atau CRI - kualiti pembiakan warna warna objek bercahaya - ialah 100, yang selaras sepenuhnya dengan penunjuk matahari;
- dimensi kecil filamen padat memberikan bayang-bayang yang jelas;
- kebolehpercayaan yang tinggi dalam keadaan fros dan haba yang teruk;
- reka bentuk membolehkan pengeluaran besar-besaran model dengan voltan operasi daripada pecahan kepada ratusan volt;
- bekalan kuasa daripada voltan berselang-seli atau terus jika tiada peranti permulaan;
- sifat aktif rintangan filamen memberikan faktor kuasa (kosinus φ) sama dengan 1;
- acuh tak acuh kepada sinaran, impuls elektromagnet, gangguan;
- hampir tiada komponen UV dalam sinaran;
- kerja tetap dengan kerap menghidupkan/mematikan lampu dan banyak lagi disediakan.
Kelemahannya termasuk:
- hayat perkhidmatan nominal LON - 1000 jam, untuk lampu pijar halogen - dari 3 hingga 5-6 ribu, untuk bercahaya - sehingga 10-50 ribu, untuk LED - 30-150 ribu jam atau lebih;
- kaca mentol dan filamen nipis sensitif kepada kejutan, getaran boleh menyebabkan resonans pada frekuensi tertentu;
- pergantungan tinggi kecekapan tenaga dan hayat perkhidmatan pada voltan bekalan;
- Kecekapan menukar elektrik kepada cahaya yang boleh dilihat tidak melebihi 3-4%, tetapi meningkat dengan peningkatan kuasa;
- suhu permukaan kelalang bergantung kepada kuasa dan ialah: untuk 100 W - 290 ° C, untuk 200 W - 330 ° C, 25 W - 100 ° C;
- apabila dihidupkan, lonjakan semasa sebelum filamen memanaskan boleh sepuluh kali lebih tinggi daripada nilai nominal;
- pemegang lampu dan kelengkapan lekapan mestilah tahan haba.
Bagaimana untuk meningkatkan hayat lampu
Terdapat banyak cara untuk meningkatkan hayat perkhidmatan. Paling banyak digunakan:
- mengehadkan arus permulaan dengan menghidupkan termistor secara bersiri dengan lampu, rintangan tinggi yang berkurangan apabila ia dipanaskan oleh arus permulaan;
- permulaan lembut dengan kawalan kecerahan manual oleh thyristor atau triac dimmer;
- kuasa lampu melalui diod penerus berkuasa, i.e. separuh voltan diperbetulkan sinusoid;
- sambungan siri lampu secara berpasangan dalam lekapan berbilang lampu, contohnya, dalam candelier.
Industri moden menghasilkan sejumlah besar jenis lampu pijar yang berbeza dengan pelbagai voltan dan kuasa operasi, dengan warna cahaya yang berbeza, konfigurasi mentol dan socles. Julat ini membolehkan pilih lampu yang sesuai untuk sebarang kegunaan.