تقييم العناصر الهيكلية والخصائص الفنية للمصابيح المتوهجة. ما هو الغاز في المصباح المتوهج
المصباح المتوهج شيء مألوف لدى الجميع. لطالما كانت الكهرباء والضوء الاصطناعي جزءًا لا يتجزأ من الواقع بالنسبة لنا. لكن قلة من الناس يفكرون في كيفية ظهور المصباح المتوهج الأول والمألوف.
ستخبرك مقالتنا ما هو المصباح المتوهج وكيف يعمل وكيف ظهر في روسيا وحول العالم.
ما هو
مصباح وهاج - خيار كهربائيمصدر الضوء ، الجزء الرئيسي منه هو موصل حراري يلعب دور جسم التسخين. يتم وضع الموصل في دورق زجاجي يتم ضخه بداخله بغاز خامل أو خالي تمامًا من الهواء. يمر من خلال نوع موصل حراري كهرباء، هذا المصباح يمكن أن ينبعث منه تدفق ضوئي.
وهج المصباح المتوهج
يعتمد مبدأ التشغيل على حقيقة أنه عندما يتدفق تيار كهربائي عبر جسم الفتيل ، يبدأ هذا العنصر في التوهج ، مما يؤدي إلى تسخين خيوط التنغستن. نتيجة لذلك ، يبدأ الخيط في إصدار إشعاع من النوع الكهرومغناطيسي الحراري (قانون بلانك). لإنشاء توهج ، يجب أن تكون درجة حرارة التوهج ألفي درجة. مع انخفاض درجة الحرارة ، سيصبح طيف التوهج أحمر أكثر فأكثر.
كل عيوب المصباح المتوهج تكمن في درجة الحرارة المتوهجة. كلما كانت هناك حاجة إلى تدفق الضوء بشكل أفضل ، زادت درجة الحرارة المطلوبة. في الوقت نفسه ، يتميز خيوط التنجستن بحد خيطي ، يفشل فوقه مصدر الضوء هذا بشكل دائم.
ملحوظة! الحد الأقصى لدرجة حرارة التدفئة للمصابيح المتوهجة هو 3410 درجة مئوية.
ميزات التصميم
نظرًا لأن المصباح المتوهج يعتبر مصدر الضوء الأول ، فمن الطبيعي جدًا أن يكون تصميمه بسيطًا للغاية. خاصة عند مقارنتها بمصادر الإضاءة الحالية ، والتي تدفعها تدريجياً إلى الخروج من السوق.
العناصر الرئيسية في المصباح المتوهج هي:
- لمبة مصباح؛
- توهج الجسم
- يؤدي الحالية.
ملحوظة! كان أول مصباح من هذا القبيل له مثل هذا الهيكل.
تصميم المصباح المتوهج
حتى الآن ، تم تطوير العديد من المتغيرات من المصابيح المتوهجة ، ولكن مثل هذا الهيكل نموذجي لأبسط وأولى الموديلات.
في المصباح المتوهج القياسي ، بالإضافة إلى العناصر الموضحة أعلاه ، يوجد فتيل ، وهو رابط. وهي مصنوعة من سبيكة ferronickel. يتم لحامه في فجوة أحد الخيوط الحالية للمنتج. يقع الارتباط في جزء العميل المتوقع الحالي. من الضروري منع تدمير المصباح الزجاجي أثناء اختراق الشعيرة. هذا يرجع إلى حقيقة أنه عندما ينكسر خيوط التنجستن ، يتم إنشاء قوس كهربائي. يمكنها إذابة بقايا الخيط. ويمكن أن تتسبب شظاياها في إتلاف الدورق الزجاجي والتسبب في نشوب حريق.
المصهر يدمر القوس الكهربائي. يتم وضع رابط الفيروسيكل هذا في تجويف حيث يكون الضغط مساويًا للغلاف الجوي. في هذه الحالة ، يخرج القوس.
قدم مثل هذا الهيكل ومبدأ التشغيل مصباحًا متوهجًا استخدام واسعفي جميع أنحاء العالم ، ولكن نظرًا لاستهلاكها المرتفع للطاقة وقصر مدة خدمتها ، يتم استخدامها الآن بشكل أقل تكرارًا. هذا يرجع إلى حقيقة ظهور مصادر إضاءة أكثر حداثة وكفاءة.
تاريخ الاكتشاف
ساهم باحثون من روسيا ودول أخرى في العالم في إنشاء المصباح المتوهج بالشكل الذي يُعرف به اليوم.
الكسندر لودين
حتى اللحظة التي بدأ فيها المخترع ألكسندر لودين من روسيا العمل على تطوير المصابيح المتوهجة ، يجب ملاحظة بعض الأحداث المهمة في تاريخها:
- في عام 1809 ، ابتكر المخترع الشهير Delarue من إنجلترا مصباحه المتوهج الأول المجهز بدوامة بلاتينية ؛
- بعد ما يقرب من 30 عامًا ، في عام 1938 ، طور المخترع البلجيكي جوبار نموذجًا كربونيًا للمصباح المتوهج ؛
- قدم المخترع Heinrich Goebel من ألمانيا عام 1854 النسخة الأولى من مصدر ضوء يعمل.
كان المصباح ذو الطراز الألماني يحتوي على خيوط من الخيزران محترقة تم وضعها في وعاء تم إخلاؤه. على مدى السنوات الخمس التالية ، واصل Heinrich Goebel تطوراته ووصل في النهاية إلى أول نموذج أولي لمصباح كهربائي متوهج عاملة.
أول مصباح عملي
أظهر جوزيف ويلسون سوان ، الفيزيائي والكيميائي الشهير من إنجلترا ، في عام 1860 للعالم نجاحاته الأولى في تطوير مصدر الضوء وحصل على براءة اختراع عن نتائجه. لكن بعض الصعوبات التي نشأت مع إنشاء الفراغ أظهرت عدم كفاءة وعدم كفاءة تشغيل مصباح البجعة.
في روسيا ، كما هو مذكور أعلاه ، كان ألكسندر لودين منخرطًا في البحث في مجال مصادر الضوء الفعالة. في روسيا ، كان قادرًا على تحقيق توهج في وعاء زجاجي لقضيب كربوني ، تم ضخ الهواء منه سابقًا. في روسيا ، بدأ تاريخ اكتشاف المصباح الكهربائي المتوهج في عام 1872. في هذا العام ، نجح ألكسندر لودين في تجاربه باستخدام قضيب الكربون. بعد ذلك بعامين ، في روسيا ، حصل على براءة اختراع تحت الرقم 1619 ، والتي تم إصدارها له من أجل نوع خيط من المصباح. استبدل الخيط بقضيب من الفحم كان في دورق مفرغ.
بعد عام واحد بالضبط ، قام V. F. Didrikhson بتحسين مظهر المصباح المتوهج الذي ابتكره Lodygin في روسيا. يتمثل التحسين في استبدال قضيب الكربون بعدة شعيرات.
ملحوظة! في حالة احترق فيها أحدهم ، كان هناك تشغيل تلقائيآخر.
جوزيف ويلسون سوان ، الذي واصل محاولاته لتحسين النموذج الموجود بالفعل لمصدر الضوء ، حصل على براءة اختراع للمصابيح الكهربائية. هنا ، تعمل ألياف الكربون كعنصر تسخين. ولكن هنا كانت موجودة بالفعل في جو مخلخ من الأكسجين. مثل هذا الجو جعل من الممكن الحصول على ضوء ساطع للغاية.
مساهمة توماس اديسون
في السبعينيات ، انضم المخترع الأمريكي ، توماس إديسون ، إلى السباق الابتكاري لإنشاء نموذج عمل للمصباح المتوهج.
توماس أديسون
أجرى بحثًا حول استخدام الخيوط المصنوعة من مواد مختلفة كعنصر متوهج. حصل إديسون في عام 1879 على براءة اختراع لمصباح كهربائي مزود بخيوط من البلاتين. ولكن بعد مرور عام ، عاد إلى ألياف الكربون المثبتة بالفعل ويخلق مصدرًا للضوء بعمر يصل إلى 40 ساعة.
ملحوظة! بالتزامن مع العمل على إنشاء مصدر ضوء فعال ، أنشأ توماس إديسون نوعًا دوارًا من المفاتيح المنزلية.
على الرغم من حقيقة أن مصابيح Edison تعمل 40 ساعة فقط ، إلا أنها بدأت في الضغط على السوق بنشاط نسخة قديمةتلاعب بالعقول.
نتائج عمل الكسندر لودين
بينما كان توماس إديسون يجري تجاربه على الجانب الآخر من العالم ، واصل ألكسندر لودين إجراء بحث مماثل في روسيا. في التسعينيات من القرن التاسع عشر ، اخترع عدة أنواع من المصابيح الكهربائية في وقت واحد ، وكانت خيوطها مصنوعة من معادن مقاومة للصهر.
ملحوظة! كان Lodygin أول من قرر استخدام خيوط التنغستن كجسم متوهج.
لمبة لودين
بالإضافة إلى التنجستن ، اقترح أيضًا استخدام خيوط مصنوعة من الموليبدينوم ، بالإضافة إلى لفها في شكل حلزوني. وضع Lodygin مثل هذه الخيوط في قوارير ، تم ضخ كل الهواء منها. نتيجة لهذه الإجراءات ، تمت حماية الخيوط من أكسدة الأكسجين ، مما جعل عمر خدمة المنتجات أطول بكثير.
احتوى النوع الأول من المصباح التجاري الذي تم إنتاجه في أمريكا على خيوط من التنجستن وتم تصنيعه وفقًا لبراءة اختراع Lodygin.
ومن الجدير بالذكر أيضًا أن Lodygin طور مصابيح مملوءة بالغاز تحتوي على خيوط كربونية ومليئة بالنيتروجين.
وهكذا ، فإن تأليف أول مصباح متوهج تم إرساله إلى الإنتاج التسلسلي يعود إلى الباحث الروسي ألكسندر لودين.
ميزات المصباح الكهربائي Lodygin
تتميز المصابيح المتوهجة الحديثة ، وهي من نسل مباشر من طراز ألكسندر لودين ، بما يلي:
- تدفق مضيئة ممتاز.
- استنساخ ألوان ممتاز ؛
عرض لون المصباح المتوهج
- انخفاض معدل الحمل الحراري والتوصيل الحراري ؛
- درجة حرارة الشعيرة - 3400 كلفن ؛
- عند الحد الأقصى لمستوى مؤشر درجة حرارة التوهج ، يكون معامل الكفاءة 15٪.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذا النوع من مصادر الضوء يستهلك الكثير من الكهرباء أثناء تشغيله ، مقارنة بمصابيح الإضاءة الحديثة الأخرى. نظرًا لخصائص التصميم ، يمكن أن تعمل هذه المصابيح لمدة 1000 ساعة تقريبًا.
ولكن ، على الرغم من حقيقة أنه وفقًا للعديد من معايير التقييم ، فإن هذه المنتجات أدنى من مصادر الإضاءة الحديثة الأكثر تقدمًا ، نظرًا لتكلفتها المنخفضة ، إلا أنها لا تزال ملائمة.
خاتمة
المخترعون من دول مختلفة. لكن العالم الروسي ألكسندر لودين فقط كان قادرًا على الإبداع الخيار الأفضلالتي ، في الواقع ، ما زلنا نستخدمها حتى يومنا هذا.
أسرار تثبيت الأضواء في سقف ممتد: ما مدى صعوبة ذلك؟
يعتبر المصباح المتوهج عنصرًا مهمًا جدًا في حياة الإنسان. باستخدامه ، يمكن لملايين الأشخاص القيام بأعمال تجارية بغض النظر عن الوقت من اليوم. في الوقت نفسه ، الجهاز بسيط للغاية في التنفيذ: ينبعث الضوء من خيوط خاصة داخل وعاء زجاجي ، يتم تفريغ الهواء منه ، وفي بعض الحالات يتم استبداله بغاز خاص. يتكون الفتيل من موصل بنقطة انصهار عالية ، مما يجعل من الممكن تسخينه بالتيار إلى توهج مرئي.
مصباح وهاج هدف عام(230 فولت ، 60 واط ، 720 لومن ، القاعدة E27 ، الارتفاع الكلي حوالي 110 ملم
كيف يعمل المصباح المتوهج
طريقة تشغيل هذا الجهاز بسيطة مثل التنفيذ. تحت تأثير الكهرباء التي تمر عبر موصل حراري ، يتم تسخين الأخير إلى درجة حرارة عالية. يتم تحديد درجة حرارة التسخين بالجهد المطبق على المصباح الكهربائي.
وفقًا لقانون بلانك ، يولد موصل ساخن إشعاعًا كهرومغناطيسيًا. وفقًا للصيغة ، عندما تتغير درجة الحرارة ، يتغير الحد الأقصى للإشعاع أيضًا. كلما زادت الحرارة ، كلما كان الطول الموجي للضوء المنبعث أقصر. بمعنى آخر ، يعتمد لون التوهج على درجة حرارة موصل الفتيل في المصباح الكهربائي. يبلغ الطول الموجي للطيف المرئي عدة آلاف من درجات كلفن. بالمناسبة ، درجة حرارة الشمس حوالي 5000 كلفن. سوف يلمع المصباح بدرجة حرارة اللون هذه بضوء النهار المحايد. مع انخفاض تسخين الموصل ، سيتحول الإشعاع إلى اللون الأصفر ، ثم يتحول إلى اللون الأحمر.
في المصباح الكهربائي ، يتم تحويل جزء بسيط فقط من الطاقة إلى ضوء مرئي ، ويتم تحويل الباقي إلى حرارة. علاوة على ذلك ، جزء فقط من إشعاع الضوء مرئي للإنسان ، أما باقي الإشعاع فهو الأشعة تحت الحمراء. ومن هنا تنشأ الحاجة إلى زيادة درجة حرارة الموصل المشع من أجل ضوء مرئيأصبح أكثر ، والأشعة تحت الحمراء - أقل (وبعبارة أخرى ، زيادة في الكفاءة). لكن درجة الحرارة القصوى للموصل المتوهج محدودة بخصائص الموصل ، والتي لا تسمح بتسخينه حتى 5770 كلفن.
الموصل المصنوع من أي مادة سوف يذوب أو يتشوه أو يتوقف عن توصيل التيار. في الوقت الحالي ، تم تجهيز المصابيح الكهربائية بخيوط التنجستن التي يمكنها تحمل 3410 درجة مئوية.
تعتبر درجة حرارة التوهج إحدى الخصائص الرئيسية للمصباح المتوهج. غالبًا ما يكون بين 2200 و 3000 كلفن ، مما يسمح بانبعاث الضوء الأصفر فقط ، وليس ضوء النهار الأبيض.
وتجدر الإشارة إلى أن موصل التنغستن في الهواء عند درجة الحرارة هذه سيتحول على الفور إلى أكسيد ، وذلك لتجنب ملامسة الأكسجين الذي يجب منعه. للقيام بذلك ، يتم ضخ الهواء من المصباح ، وهو ما يكفي لإنشاء مصابيح بقوة 25 واط. تحتوي المصابيح الكهربائية الأكثر قوة على غاز خامل مضغوط بداخلها ، مما يسمح للتنغستن بالبقاء لفترة أطول. تتيح لك هذه التقنية زيادة درجة حرارة توهج المصباح قليلاً والاقتراب من ضوء النهار.
جهاز المصباح المتوهج
تختلف مصابيح الإضاءة قليلاً في التصميم ، لكن المكونات الرئيسية تشمل خيوط موصل مشع ، وعاء زجاجيوالاستنتاجات. قد لا تحتوي المصابيح المخصصة للأغراض الخاصة على قاعدة ، وقد يكون هناك حاملون آخرون للموصل المشع ، لمبة أخرى. تحتوي بعض المصابيح المتوهجة أيضًا على فتيل حديدي موجود في فجوة أحد المحطات.
يقع المصهر بشكل رئيسي في الساق. بفضله ، لم يتم تدمير المصباح عندما ينكسر الموصل المشع. عندما ينكسر خيوط المصباح ، يظهر قوس كهربائي يذوب بقايا الموصل. المادة المنصهرة للموصل ، التي تسقط على قارورة زجاجية ، قادرة على تدميرها وإثارة حريق. يتم تدمير المصهر بالتيار العالي للقوس الكهربائي ويوقف ذوبان الشعيرة. لكنهم لم يركبوا مثل هذه الصمامات بسبب كفاءتها المنخفضة.
تصميم المصباح المتوهج: 1 - لمبة ؛ 2 - تجويف القارورة (فراغ أو مملوء بالغاز) ؛ 3 - توهج الجسم. 4 ، 5 - أقطاب كهربائية (المدخلات الحالية) ؛ 6 - خطاطيف حاملات الجسم للحرارة ؛ 7 - ساق المصباح 8 - وصلة خارجية للتيار الكهربائي ، الصمامات ؛ 9 - الحالة الأساسية ؛ 10 - عازل أساسي (زجاج) ؛ 11- ملامسة قاع القاعدة.
قارورة
اللمبة الزجاجية للمصباح المتوهج تحمي الموصل المشع من الأكسدة والدمار. يعتمد حجم المصباح على معدل ترسيب مادة الموصل.
وسط الغاز
تم إنتاج المصابيح الكهربائية الأولى باستخدام دورق مفرغ ، في عصرنا هذا فقط يتم تصنيع الأجهزة منخفضة الطاقة بهذه الطريقة. يتم إنتاج مصابيح أكثر قوة مليئة بغاز خامل. يعتمد إشعاع الحرارة بواسطة موصل متوهج على قيمة الكتلة المولية للغاز. في أغلب الأحيان ، تحتوي القوارير على مزيج من الأرجون والنيتروجين ، ولكن يمكن أيضًا أن تكون مجرد أرغون ، بالإضافة إلى الكريبتون وحتى الزينون.
الكتل المولية للغازات:
- N2 - 28.0134 جم / مول ؛
- Ar: 39.948 جم / مول ؛
- كر - 83.798 جم / مول ؛
- Xe - 131.293 جم / مول ؛
بشكل منفصل ، يجدر النظر في مصابيح الهالوجين. يتم ضخ الهالوجينات في أوعيتها. تتبخر مادة موصل الفتيل وتتفاعل مع الهالوجينات. تتحلل المركبات الناتجة مرة أخرى عند درجات حرارة عالية وتعود المادة إلى الموصل المشع. تتيح لك هذه الخاصية زيادة درجة حرارة الموصل ، مما يؤدي إلى زيادة كفاءة ومدة المصباح. بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام الهالوجينات يجعل من الممكن تقليل حجم القارورة. من بين السلبيات ، تجدر الإشارة إلى المقاومة الصغيرة للموصل الخيطي في البداية.
خيوط
تختلف أشكال الموصل المشع حسب مواصفات المصباح الكهربائي. في أغلب الأحيان ، تستخدم المصابيح الكهربائية خيوطًا مستديرة ، ولكن في بعض الأحيان يمكن أيضًا العثور على موصل شريطي.
تم إنتاج المصابيح الكهربائية الأولى حتى مع تسخين الفحم حتى 3559 درجة مئوية. تم تجهيز المصابيح الكهربائية الحديثة بموصل تنجستن ، أحيانًا بموصل أوزميوم-تنجستن. نوع اللولب ليس عرضيًا - فهو يقلل بشكل كبير من أبعاد موصل الفتيل. هناك bispirals و trispirals التي تم الحصول عليها عن طريق طريقة اللف المتكرر. هذه الأنواع من الموصلات الخيطية تجعل من الممكن زيادة الكفاءة عن طريق تقليل الإشعاع الحراري.
خصائص المصباح الكهربائي المتوهج
يتم إنتاج المصابيح الكهربائية لأغراض ومواقع تركيب مختلفة ، وهذا هو سبب اختلافها في جهد الدائرة. يتم حساب مقدار التيار وفقًا لقانون أوم المعروف (الجهد مقسومًا على المقاومة) ، والقوة باستخدام صيغة بسيطة: اضرب الجهد بالتيار أو اقسم الجهد على تربيع المقاومة. لعمل لمبة متوهجة من الطاقة المطلوبة ، يتم اختيار سلك بالمقاومة اللازمة. عادة ، يتم استخدام موصل بسمك 40-50 ميكرون.
عند البدء ، أي عند تشغيل المصباح الكهربائي في الشبكة ، يحدث ارتفاع تيار (ترتيب من حيث الحجم أكبر من القيمة الاسمية). هذا بسبب انخفاض درجة حرارة الشعيرة. بعد كل شيء ، في درجة حرارة الغرفة ، يكون للموصل مقاومة قليلة. يتم تقليل التيار إلى القيمة الاسمية فقط عندما يتم تسخين الفتيل بسبب زيادة مقاومة الموصل. أما بالنسبة لمصابيح الكربون الأولى ، فقد كان الأمر على العكس من ذلك: كان للمصباح البارد مقاومة أكبر من المصباح الساخن.
طيدة
قاعدة المصباح المتوهج لها شكل وحجم موحدان. بفضل هذا ، من الممكن استبدال المصباح الكهربائي في الثريا أو أي جهاز آخر دون مشاكل. الأكثر شيوعًا هي مآخذ المصابيح الملولبة التي تحمل علامة E14 و E27 و E40. تشير الأرقام بعد الحرف "E" إلى القطر الخارجي للقاعدة. توجد أيضًا قواعد لمبة بدون خيط ، مثبتة في الخرطوشة عن طريق الاحتكاك أو أي أجهزة أخرى. غالبًا ما تكون المصابيح ذات مآخذ E14 مطلوبة عند استبدال المصابيح القديمة في الثريات أو مصابيح الأرضية. تُستخدم قاعدة E27 في كل مكان - في الخراطيش والثريات والأجهزة الخاصة.
يرجى ملاحظة أن جهد الدائرة في أمريكا هو 110 فولت ، لذلك يستخدمون قواعد مختلفة عن تلك الأوروبية. يوجد في المتاجر الأمريكية مصابيح كهربائية بمقابس E12 و E17 و E26 و E39. تم القيام بذلك من أجل عدم الخلط بين المصباح الأوروبي المصنف لـ 220 فولت والمصباح الأمريكي لـ 110 فولت عن طريق الخطأ.
كفاءة
يتم إنفاق الطاقة التي يتم توفيرها للمصباح المتوهج ليس فقط في إنتاج طيف ضوئي مرئي. يتم إنفاق جزء من الطاقة على انبعاث الضوء ، ويتم تحويل جزء منه إلى حرارة ، ولكن الجزء الأكبر يتم إنفاقه على ضوء الأشعة تحت الحمراء ، والذي يتعذر على العين البشرية الوصول إليه. عند درجة حرارة موصل متوهج تبلغ 3350 كلفن ، تكون كفاءة المصباح 15٪ فقط. والمصباح القياسي 60 واط مع درجة حرارة توهج 2700 كلفن تبلغ كفاءته حوالي 5٪.
بطبيعة الحال ، فإن كفاءة المصباح الكهربائي تعتمد بشكل مباشر على درجة تسخين الموصل المشع ، ولكن مع تسخين أقوى ، لن تدوم الشعيرة لفترة طويلة. عند درجة حرارة موصل تبلغ 2700 كلفن ، سوف يلمع المصباح لمدة 1000 ساعة تقريبًا ، وعند تسخينه إلى 3400 كلفن ، يتم تقليل عمر الخدمة إلى عدة ساعات. عندما يتم رفع جهد إمداد المصباح بنسبة 20٪ ، فإن شدة الإنارة ستزداد بحوالي مرتين ، ووقت التشغيل سينخفض بنسبة تصل إلى 95٪.
لزيادة عمر المصباح الكهربائي ، يجب خفض جهد الإمداد ، لكن هذا سيقلل أيضًا من كفاءة الجهاز. عند توصيلها في سلسلة ، ستعمل المصابيح المتوهجة حتى 1000 مرة أطول ، لكن كفاءتها ستكون 4-5 مرات أقل. في بعض الحالات ، يكون هذا النهج منطقيًا ، على سبيل المثال ، في رحلات السلالم. السطوع العالي غير مطلوب هناك ، ولكن يجب أن تكون مدة خدمة المصابيح كبيرة.
لتحقيق هذا الهدف ، يجب توصيل الصمام الثنائي في سلسلة مع المصباح الكهربائي. سيقطع عنصر أشباه الموصلات تيار نصف الفترة المتدفق عبر المصباح. نتيجة لذلك ، يتم تقليل الطاقة بمقدار النصف ، وبعد ذلك يتم تقليل الجهد بحوالي 1.5 مرة.
ومع ذلك ، فإن طريقة توصيل المصباح المتوهج هذه غير مربحة من الناحية الاقتصادية. بعد كل شيء ، ستستهلك هذه الدائرة المزيد من الكهرباء ، مما يجعل استبدال المصباح الكهربائي المحترق بمصباح جديد أكثر ربحًا من استخدام الكيلوواط / ساعة التي تم إنفاقها لإطالة عمر القديم. لذلك ، لتشغيل المصابيح المتوهجة ، يتم توفير جهد أكبر قليلاً من الجهد الاسمي ، مما يوفر الكهرباء.
ما هي مدة عمل المصباح
يتم تقليل عمر المصباح بعدة عوامل ، على سبيل المثال ، تبخر مادة من سطح الموصل أو عيوب في الموصل الخيطي. مع التبخر المختلف للمادة الموصلة ، تظهر أجزاء من الخيط بمقاومة عالية ، مما يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة وحتى تبخر أكثر كثافة للمادة. يصبح الخيط تحت تأثير هذا العامل أرق ويتبخر تمامًا محليًا ، مما يؤدي إلى احتراق المصباح.
يكون موصل الفتيل أكثر تآكلًا أثناء بدء التشغيل بسبب تيار التدفق. لتجنب ذلك ، يتم استخدام أجهزة مصباح بدء التشغيل الناعم.
يتميز التنغستن بمقاومة محددة للمادة أكبر مرتين من الألومنيوم على سبيل المثال. عندما يكون المصباح متصلاً بالشبكة ، فإن التيار المتدفق من خلاله يكون بترتيب أكبر من القيمة الاسمية. الزيادات الحالية هي التي تسبب احتراق المصابيح المتوهجة. لحماية الدائرة من الاندفاعات المفاجئة في المصابيح الكهربائية ، يوجد أحيانًا فتيل.
عند الفحص الدقيق المصباح الكهربائييكون المصهر مرئيًا من خلال السلك الرقيق المؤدي إلى القاعدة. عند توصيل مصباح كهربائي تقليدي بقدرة 60 وات بالشبكة ، يمكن أن تصل طاقة الفتيل إلى 700 واط وأكثر ، وعند تشغيل المصباح بقدرة 100 وات ، يكون هناك أكثر من 1 كيلو وات. عند تسخينه ، يزيد الموصل المشع المقاومة وتنخفض الطاقة إلى الوضع الطبيعي.
لضمان بداية سلسة للمصباح المتوهج ، يمكنك استخدام الثرمستور. يجب أن يكون معامل مقاومة درجة الحرارة لمثل هذا المقاوم سالبًا. عند تضمينه في الدائرة ، يكون الثرمستور باردًا وله مقاومة عالية ، لذلك لن يتلقى المصباح جهدًا كاملاً حتى يتم تسخين هذا العنصر. هذه ليست سوى الأساسيات ، وموضوع توصيل المصابيح المتوهجة بسلاسة ضخم ويتطلب مزيدًا من الدراسة المتعمقة.
| يكتب | ناتج الضوء النسبي٪ | خرج الضوء (لومن / وات) |
|---|---|---|
| لمبة وهاج 40 وات | 1,9 % | 12,6 |
| لمبة وهاج 60 وات | 2,1 % | 14,5 |
| لمبة وهاج 100 وات | 2,6 % | 17,5 |
| مصابيح الهالوجين | 2,3 % | 16 |
| مصابيح هالوجين (بزجاج كوارتز) | 3,5 % | 24 |
| مصباح وهاج درجة حرارة عالية | 5,1 % | 35 |
| جسم أسود عند 4000 كلفن | 7,0 % | 47,5 |
| جسم أسود عند 7000 كلفن | 14 % | 95 |
| مصدر ضوء أبيض مثالي | 35,5 % | 242,5 |
| مصدر ضوء أخضر أحادي اللون بطول موجي 555 نانومتر | 100 % | 683 |
بفضل الجدول أدناه ، يمكنك معرفة نسبة الطاقة والتدفق الضوئي تقريبًا لمصباح كمثرى تقليدي (قاعدة E27 ، 220 فولت).
| القوة ، W) | التدفق الضوئي (lm) | فعالية الإنارة (lm / W) |
|---|---|---|
| 200 | 3100 | 15,5 |
| 150 | 2200 | 14,6 |
| 100 | 1200 | 13,6 |
| 75 | 940 | 12,5 |
| 60 | 720 | 12 |
| 40 | 420 | 10,5 |
| 25 | 230 | 9,2 |
| 15 | 90 | 6 |
ما هي المصابيح المتوهجة
كما ذكر أعلاه ، تم إخلاء الهواء من وعاء المصباح المتوهج. في بعض الحالات (على سبيل المثال ، عند الطاقة المنخفضة) ، تترك القارورة فراغًا. ولكن في كثير من الأحيان يتم ملء المصباح بغاز خاص ، مما يطيل من مدة الفتيل ويحسن من إخراج الضوء للموصل.
حسب نوع ملء الوعاء ، تنقسم المصابيح الكهربائية إلى عدة أنواع:
مكنسة كهربائية (جميع مصابيح الإضاءة الأولى والمصابيح الحديثة منخفضة الطاقة)
الأرجون (في بعض الحالات مملوء بمزيج من الأرجون + النيتروجين)
الكريبتون (هذا النوع من المصابيح يضيء بنسبة 10٪ أكثر من مصابيح الأرجون المذكورة أعلاه)
زينون (في هذا الإصدار ، المصابيح تتألق بالفعل مرتين أقوى من المصابيح ذات الأرجون)
الهالوجين (اليود ، ربما البروم ، يوضع في أوعية هذه المصابيح ، مما يسمح لها بالتألق بما يصل إلى 2.5 مرة أقوى من مصابيح الأرجون نفسها. هذا النوع من المصابيح متين ، ولكنه يتطلب توهجًا جيدًا من خيوط الهالوجين دورة للعمل)
زينون-هالوجين (مثل هذه المصابيح مملوءة بمزيج من الزينون مع اليود أو البروم ، والذي يعتبر أفضل غاز للمصابيح الكهربائية ، لأن مثل هذا المصدر يضيء 3 مرات أكثر سطوعًا من مصباح الأرجون القياسي)
زينون هالوجين مع عاكس الأشعة تحت الحمراء (توجد نسبة كبيرة من وهج المصابيح المتوهجة في قطاع الأشعة تحت الحمراء. ومن خلال عكسها مرة أخرى ، يمكنك زيادة كفاءة المصباح)
المصابيح ذات الموصل المتوهج مع محول الأشعة تحت الحمراء (يتم تطبيق فوسفور خاص على زجاج المصباح ، والذي ينبعث منه الضوء المرئي عند تسخينه)
إيجابيات وسلبيات المصابيح المتوهجة
مثل الأجهزة الكهربائية الأخرى ، تحتوي المصابيح الكهربائية على الكثير من الإيجابيات والسلبيات. هذا هو السبب في أن بعض الناس يستخدمون مصادر الضوء هذه ، بينما اختار الجزء الآخر المزيد من الحداثة تركيبات الإضاءة.
الايجابيات:
تقديم لون جيد.
الإنتاج الراسخ على نطاق واسع ؛
تكلفة منخفضة للمنتج
حجم صغير;
سهولة التنفيذ دون عقدة لا داعي لها ؛
مقاومة الإشعاع
لديه مقاومة نشطة فقط ؛
البدء الفوري وإعادة التشغيل ؛
مقاومة انخفاض الجهد وفشل الشبكة ؛
لا يحتوي على مواد كيميائية مواد مؤذية;
العمل من كل من AC و التيار المباشر;
عدم وجود قطبية الإدخال ؛
يمكن الإنتاج تحت أي توتر ؛
لا تومض على التيار المتردد ؛
لا يطن من التيار المتردد.
طيف الضوء الكامل
لون توهج مألوف ومريح ؛
مقاومة نبضات المجال الكهرومغناطيسي ؛
من الممكن توصيل التحكم في السطوع ؛
يتوهج في درجات الحرارة المنخفضة والعالية ، مقاومة التكثيف.
سلبيات:
- تدفق ضوئي منخفض
مدة عمل قصيرة
الحساسية للاهتزاز والصدمة.
اندفاع تيار كبير عند بدء التشغيل (ترتيب أكبر من القيمة الاسمية) ؛
إذا انكسر موصل الفتيل ، فقد يتلف المصباح ؛
يعتمد ناتج العمر والضوء على الجهد ؛
خطر الحريق (نصف ساعة من توهج المصباح المتوهج يسخن زجاجه اعتمادًا على قيمة الطاقة: 25W إلى 100 درجة مئوية ، 40W إلى 145 درجة ، 100W إلى 290 درجة ، 200W إلى 330 درجة. عند ملامسة القماش ، يصبح التسخين أكثر شدة.يمكن لمصباح 60 واط ، على سبيل المثال ، إشعال النار في القش بعد ساعة من العمل.) ؛
الحاجة إلى حاملي المصابيح المقاومة للحرارة والسحابات ؛
كفاءة منخفضة (نسبة قوة الإشعاع المرئي إلى كمية الكهرباء المستهلكة) ؛
مما لا شك فيه أن الميزة الرئيسية للمصباح المتوهج هي انخفاض تكلفته. مع انتشار الإنارة ، علاوة على ذلك ، المصابيح التي تقودهاالنقاط انخفضت شعبيتها بشكل ملحوظ.
هل تعرف كيف تصنع المصابيح المتوهجة؟ لا؟ ثم هنا مقطع فيديو تمهيدي من ديسكفري
وتذكر أن المصباح الكهربائي العالق في فمك لن يخرج ، لذلك لا تفعل ذلك. 🙂
يستخدم المصباح المتوهج تأثير تسخين جسم متوهج عندما يتدفق تيار كهربائي خلاله ( التأثير الحراري للتيار). ترتفع درجة حرارة الجسم المتوهج بعد إغلاق الدائرة الكهربائية. جميع الأجسام التي تتجاوز درجة حرارتها درجة حرارة الصفر المطلق تنبعث منها إشعاع حراري كهرومغناطيسي وفقًا لقانون بلانك. كثافة الطاقة الطيفية للإشعاع (وظيفة بلانك) لها حد أقصى ، ويعتمد طول الموجة على مقياس الطول الموجي على درجة الحرارة. يتغير موضع الحد الأقصى في طيف الانبعاث مع زيادة درجة الحرارة باتجاه أطوال موجية أقصر (قانون إزاحة فيينا). للحصول على إشعاع مرئي ، من الضروري أن تتجاوز درجة حرارة الجسم المشع 570 درجة مئوية (درجة الحرارة التي يبدأ عندها الوهج الأحمر المرئي للعين البشرية في الظلام). بالنسبة للرؤية البشرية ، فإن التركيب الطيفي الأمثل والأكثر ملاءمة من الناحية الفسيولوجية للضوء المرئي يتوافق مع إشعاع جسم أسود تمامًا مع درجة حرارة سطح الغلاف الضوئي للشمس تبلغ 5770. ومع ذلك ، لا توجد مواد صلبة معروفة يمكنها تحمل درجة حرارة الغلاف الضوئي الشمسي دون تدمير ، وبالتالي فإن درجات حرارة تشغيل خيوط المصباح المتوهج تقع في نطاق 2000-2800 درجة مئوية. تستخدم الأجسام المتوهجة للمصابيح المتوهجة الحديثة التنجستين المقاوم للحرارة وغير المكلف نسبيًا (نقطة الانصهار 3410 درجة مئوية) ، والرينيوم (نقطة الانصهار تقريبًا ، ولكن قوة أعلى عند درجات الحرارة العتبة) ونادرًا جدًا الأوزميوم (نقطة الانصهار 3045 درجة مئوية). لذلك ، يتم تحويل طيف المصابيح المتوهجة إلى الجزء الأحمر من الطيف. يقع جزء صغير فقط من الإشعاع الكهرومغناطيسي في منطقة الضوء المرئي ، وتقع الحصة الرئيسية على الأشعة تحت الحمراء. كلما انخفضت درجة حرارة الجسم المتوهج ، كلما قل جزء الطاقة الموفر للسلك المسخن إلى إشعاع مرئي مفيد ، وكلما ظهر الإشعاع "أحمر".
لتقييم الجودة الفسيولوجية للتركيبات ، يتم استخدام مفهوم درجة حرارة اللون. عند درجات حرارة متوهجة نموذجية تتراوح بين 2200 و 2900 كلفن ، ينبعث ضوء مصفر يختلف عن ضوء النهار. في فترة المساء"دافيء" (< 3500 K) свет более комфортен для человека и меньше подавляет естественную выработку мелатонина , важного для регуляции суточных циклов организма (нарушение его синтеза негативно сказывается на здоровье).
في الهواء الجويفي درجات الحرارة العالية ، يتأكسد التنغستن بسرعة لثالث أكسيد التنغستن (تشكيل خاصية طلاء أبيضعلى السطح الداخلي للمصباح عندما يفقد إحكامه). لهذا السبب ، يتم وضع جسم خيوط التنجستن في لمبة مختومة ، والتي أثناء تصنيع المصباح ، يتم تفريغ الهواء وتعبئته بغاز خامل - عادة الأرجون. في الأيام الأولى لصناعة المصابيح ، كانوا يصنعون من المصابيح المفرغة ؛ في الوقت الحاضر ، يتم تصنيع المصابيح منخفضة الطاقة فقط (للمصابيح ذات الأغراض العامة - حتى 25 وات) في دورق مفرغ. تمتلئ قوارير المصابيح الأكثر قوة بغاز خامل (نيتروجين أو أرجون أو كريبتون). ضغط دم مرتفعفي لمبة المصابيح المملوءة بالغاز يقلل من معدل تبخر خيوط التنغستن. هذا لا يزيد من عمر المصباح فحسب ، بل يسمح أيضًا بارتفاع درجة حرارة جسم الفتيل. وبالتالي ، تزداد كفاءة الضوء ، ويقترب طيف الانبعاث من اللون الأبيض. يغمق السطح الداخلي لمصباح المصباح المملوء بالغاز بشكل أبطأ عند رش مادة الفتيل أثناء التشغيل ، كما هو الحال مع مصباح التفريغ.
جميع المعادن النقية والعديد من سبائكها (خاصة التنجستن) لها معامل درجة حرارة إيجابي للمقاومة ، مما يعني زيادة المقاومة الكهربائية مع زيادة درجة الحرارة. تعمل هذه الميزة تلقائيًا على استقرار استهلاك الطاقة الكهربائية للمصباح إلى مستوى محدود عند توصيله بمصدر (مقاومة خرج منخفضة) ، مما يسمح بتوصيل المصابيح مباشرة بشبكات التوزيع الكهربائي دون استخدام كوابح ثنائية القطب النشطة أو التفاعلية التي تحد من التيار ، والتي من الناحية الاقتصادية ما يميزها عن تفريغ مصابيح الفلورسنت. بالنسبة لخيوط مصباح الإضاءة ، تكون المقاومة في حالة البرودة عادةً أقل 10 مرات من المقاومة عند تسخينها إلى درجات حرارة التشغيل.
يتطلب الأمر 7 معادن على الأقل لصناعة مصباح كهربائي عادي.
تصميم
تصميمات المصابيح متنوعة للغاية وتعتمد على الغرض. ومع ذلك ، فإن جسم الفتيل والمصباح والأسلاك الحالية شائعة. اعتمادًا على خصائص نوع معين من المصابيح ، يمكن استخدام حوامل الخيوط ذات التصميمات المختلفة. حاملات الخطافات للجسم المتوهج للمصابيح المتوهجة (بما في ذلك المصابيح المتوهجة للأغراض العامة) مصنوعة من الموليبدينوم. يمكن صنع المصابيح بدون قاعدة أو بقاعدة أنواع مختلفة، لها دورق خارجي إضافي وعناصر هيكلية إضافية أخرى.
في تصميم المصابيح ذات الأغراض العامة ، يتم توفير فتيل - رابط سبيكة ferronickel ملحوم في فجوة أحد الخيوط الحالية والموجودة خارج لمبة المصباح - عادةً في الساق. الغرض من المصهر هو منع المصباح من الانكسار عندما ينكسر الفتيل أثناء التشغيل. والحقيقة هي أنه في هذه الحالة ينشأ قوس كهربائي في منطقة التمزق ، مما يؤدي إلى إذابة بقايا الخيط ، ويمكن لقطرات المعدن المنصهر أن تدمر زجاج المصباح وتتسبب في نشوب حريق. تم تصميم المصهر بطريقة أنه عند اشتعال القوس ، يتم تدميره بواسطة تيار القوس ، والذي يتجاوز بشكل كبير التيار المقدر للمصباح. يقع الرابط الحديدي في تجويف حيث يكون الضغط مساويًا للضغط الجوي ، وبالتالي يتم إخماد القوس بسهولة. حاليًا ، تم التخلي عن استخدام الصمامات بسبب كفاءتها المنخفضة.
قارورة
تحمي القارورة جسم الفتيل من الصدمات غازات الغلاف الجوي. يتم تحديد أبعاد المصباح من خلال معدل ترسيب مادة الفتيل.
وسط الغاز
تم إخلاء قوارير المصابيح الأولى. تمتلئ معظم المصابيح الحديثة بغازات خاملة كيميائيًا (باستثناء المصابيح منخفضة الطاقة ، والتي لا تزال تُصنع بالفراغ). يتم تقليل فقد الحرارة الناتج في هذه الحالة بسبب التوصيل الحراري باختيار غاز ذو كتلة مولية كبيرة. تعتبر مخاليط النيتروجين N 2 مع الأرجون Ar هي الأكثر شيوعًا بسبب تكلفتها المنخفضة ، كما يتم استخدام الأرجون المجفف النقي ، وغالبًا ما يكون كريبتون Kr أو زينون Xe (الكتل المولية: N 2 - 28.0134 / مول ؛ Ar: 39.948 جم / مول ؛ Kr - 83.798 جم / مول ؛ Xe - 131.293 جم / مول).
نظرًا لأن الفتيل يكون في درجة حرارة الغرفة عند تشغيله ، فإن مقاومته تكون أقل من مقاومة التشغيل. لذلك ، عند تشغيله ، يتدفق تيار كبير جدًا عبر جسم الفتيل (عشرة إلى أربعة عشر ضعفًا من تيار التشغيل). مع ارتفاع درجة حرارة الشعيرة ، تزداد مقاومتها ويقل التيار. على عكس المصابيح الحديثة ، تعمل مصابيح خيوط الكربون المتوهجة المبكرة وفقًا لـ المبدأ العكسي- عند تسخينها ، تقل مقاومتها ويزداد التوهج ببطء. تسمح الخاصية المتزايدة لمقاومة الفتيل (تزداد المقاومة مع زيادة التيار) باستخدام المصباح المتوهج كمثبت تيار بدائي. في هذه الحالة ، يتم توصيل المصباح في سلسلة بالدائرة المستقرة ، ويتم اختيار متوسط القيمة الحالية بحيث يعمل المصباح بفتور.
في المصابيح الوامضة ، يتم إنشاء مفتاح ثنائي المعدن في سلسلة مع الفتيل. نتيجة لهذا ، تعمل هذه المصابيح بشكل مستقل في وضع الخفقان.
طيدة
في الولايات المتحدة الأمريكية وكندا ، يتم استخدام مجتمعات أخرى (يرجع ذلك جزئيًا إلى وجود جهد مختلف في الشبكات - 110 فولت ، لذلك تمنع الأحجام الأخرى من التجمعات الشد العرضي للمصابيح الأوروبية المصممة لجهد مختلف): E12 (الشمعدانات) ، E17 (متوسط) ، E26 (قياسي أو متوسط) ، E39 (mogul). أيضًا ، على غرار أوروبا ، هناك قواعد بدون خيط.
أصناف
تنقسم المصابيح المتوهجة إلى (مرتبة حسب زيادة الكفاءة):
- فراغ (أبسط)
- الأرجون (نيتروجين - أرجون)
- كريبتون
- زينون هالوجين مع عاكس الأشعة تحت الحمراء (نظرًا لأن معظم إشعاع المصباح يقع في نطاق الأشعة تحت الحمراء ، فإن انعكاس الأشعة تحت الحمراء في المصباح يزيد الكفاءة بشكل كبير ؛ فهي مصنوعة لمصابيح الصيد)
- متوهجة مع طلاء يحول الأشعة تحت الحمراء إلى المدى المرئي. يتم تطوير مصابيح ذات درجة حرارة عالية من الفوسفور ، والتي ، عند تسخينها ، تنبعث منها طيف مرئي.
التسمية
بواسطة الغرض الوظيفيوتنقسم ميزات تصميم المصابيح المتوهجة إلى:
- مصابيح للأغراض العامة(حتى منتصف السبعينيات ، تم استخدام مصطلح "مصابيح الإضاءة العادية"). أكبر مجموعة من المصابيح المتوهجة المصممة للأغراض العامة والمحلية و الإضاءة الزخرفية. منذ عام 2008 ، وبسبب اعتماد عدد من الدول لإجراءات تشريعية تهدف إلى تقليل الإنتاج والحد من استخدام المصابيح المتوهجة من أجل توفير الطاقة ، بدأ إنتاجها في الانخفاض ؛
- مصابيح زخرفيةأنتجت في قوارير مجعد. الأكثر شيوعًا هي القوارير ذات الشكل الشموع التي يبلغ قطرها حوالي 35 مم والقوارير الكروية التي يبلغ قطرها حوالي 45 مم ؛
- مصابيح الإنارة المحلية، مشابه هيكليًا لمصابيح الأغراض العامة ، ولكنه مصمم لجهد تشغيل منخفض (آمن) - 12 أو 24 أو 36 (42) V. النطاق - مصابيح يدوية (محمولة) ، بالإضافة إلى مصابيح الإضاءة المحلية في المباني الصناعية(على الأدوات الآلية ، ومنضدة العمل ، وما إلى ذلك ، حيث يكون الاشتباك العرضي للمصباح ممكنًا) ؛
- مصابيح الإنارةتنتج في قوارير ملونة. الغرض - تركيبات الإضاءة بأنواعها المختلفة. كقاعدة عامة ، المصابيح من هذا النوع لها طاقة منخفضة (10-25 واط). عادة ما يتم تلوين القوارير عن طريق وضع طبقة من الصبغة غير العضوية على سطحها الداخلي. المصابيح ذات القوارير المطلية من الخارج بالورنيش الملون (zaponlak الملون) أقل استخدامًا ، ومن عيوبها التلاشي السريع للصبغة وتساقط طبقة الورنيش بسبب التأثيرات الميكانيكية ؛
- المصابيح المتوهجة ذات المرايالها دورق ذو شكل خاص ، جزء منه مغطى بطبقة عاكسة ( رقيقةألومنيوم مرشوش حراريا). الغرض من الانعكاس هو إعادة التوزيع المكاني لتدفق الضوء للمصباح من أجل استخدامه بكفاءة أكبر ضمن زاوية صلبة معينة. الغرض الرئيسي من المرايا LNs هو الإضاءة المحلية المحلية ؛
- مصابيح الإشارةتستخدم في أجهزة الإضاءة المختلفة (وسائل العرض المرئي للمعلومات). هذه هي مصابيح منخفضة الطاقة مصممة لعمر خدمة طويل. اليوم يتم استبدالها بمصابيح LED ؛
- مصابيح النقل- مجموعة واسعة للغاية من المصابيح المصممة للعمل على مختلف عربةآه (السيارات والدراجات النارية والجرارات والطائرات والمروحيات والقاطرات والعربات السكك الحديديةومترو الأنفاق والسفن النهرية والبحرية). السمات المميزة: قوة ميكانيكية عالية ، ومقاومة الاهتزاز ، واستخدام مجموعات خاصة تسمح لك باستبدال المصابيح بسرعة في ظروف ضيقة ، وفي الوقت نفسه ، تمنع المصابيح من السقوط التلقائي من مآخذها. مصمم ليتم تشغيله بواسطة الشبكة الكهربائية للمركبات (6-220 فولت) ؛
- مصابيح جهاز العرضعادة ما يكون لها طاقة عالية (تصل إلى 10 كيلو واط ، تم إنتاج مصابيح تصل إلى 50 كيلو واط مسبقًا) وكفاءة إضاءة عالية. تستخدم في أجهزة الإنارة لأغراض مختلفة (الإنارة والإشارة الضوئية). عادة ما يتم تكديس خيوط هذا المصباح بسبب التصميم الخاص والتعليق في المصباح يكون أكثر إحكاما من أجل التركيز بشكل أفضل ؛
- مصابيح للأجهزة البصرية، والتي تشمل الإنتاج الضخم حتى نهاية القرن العشرين. تحتوي مصابيح معدات عرض الفيلم على حلزونات مكدسة بشكل مضغوط ، ويتم وضع العديد منها في قوارير ذات شكل خاص. تستخدم في أجهزة مختلفة (أدوات القياس ، المعدات الطبية ، إلخ) ؛
مصابيح خاصة
- تبديل المصابيح- نوع من مصابيح الإشارة. كانوا بمثابة مؤشرات على لوحات التبديل. إنها مصابيح ضيقة طويلة صغيرة ذات ملامسات متوازية ناعمة ، مما يجعل من السهل استبدالها. تم إنتاج الخيارات: KM 6-50 ، KM 12-90 ، KM 24-35 ، KM 24-90 ، KM 48-50 ، KM 60-50 ، حيث يشير الرقم الأول إلى جهد التشغيل بالفولت ، والثاني - التيار القوة بالمللي أمبير.
- مصباح الصورة, مصباح مدخنة- نوع من المصباح المتوهج ، المصمم للعمل في وضع الجهد القسري المعياري بدقة. بالمقارنة مع التقليدية ، لديها ناتج ضوء متزايد (حتى 30 لومن / وات) ، وعمر خدمة قصير (4-8 ساعات) ودرجة حرارة لون عالية (3300-3400 كلفن ، مقارنة بـ 2700 كلفن). في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم إنتاج المصابيح الضوئية بقوة 300 و 500 واط. كقاعدة عامة ، لديهم قارورة بلوري. في الوقت الحاضر (القرن الحادي والعشرون) تم إهمالهم عمليًا ، بسبب ظهور أجهزة أكثر متانة ذات كفاءة مماثلة وأعلى. في معامل الصور ، كانت هذه المصابيح تعمل عادةً في وضعين:
- مصابيح الإسقاط- لأجهزة عرض ديا والأفلام. لقد زادوا من السطوع (وبالتالي زادوا درجة حرارة الشعيرة وقللوا من عمر الخدمة) ؛ عادة ما يتم وضع الخيط بحيث تشكل المنطقة المضيئة مستطيلاً.
- مصابيح ذات خيوط مزدوجة. في السيارة ، قد يحتوي مصباح المصباح الأمامي على خيط واحد للضوء العالي ، وآخر للضوء الخافت ، أو ، على سبيل المثال ، خيط واحد لمصباح الانتظار ، وآخر لضوء الفرامل. بالإضافة إلى ذلك ، قد تحتوي هذه المصابيح على شاشة ، في وضع الشعاع المنخفض ، تقطع الأشعة التي يمكن أن تبهر السائقين القادمين. في الطائرة ، يحتوي المصباح الأمامي للهبوط والسيارات على خيط رئيسي ، يعمل عليه المصباح بدون تبريد خارجي ، وآخر إضافي ، يتم تشغيله مع المصباح الرئيسي ، مما يتيح لك الحصول على إضاءة أكثر قوة ، ولكن فقط مع التبريد الخارجي - في مهب مجرى هواء قادم. تستخدم نجوم الكرملين في موسكو مصابيح ذات خيوط مزدوجة مصممة خصيصًا ، وكلا الخيوط متصلة بالتوازي.
- كشافات. مصباح ذو تصميم خاص معقد يستخدم في الأجسام المتحركة ، المصباح المجسم مصنوع على شكل جزء من مبيت المصباح مع عاكس. من الناحية الهيكلية ، تحتوي على خيوط (خيوط) ، وعاكس ، وناشر ، ومثبتات ، ومحطات ، وما إلى ذلك. تستخدم مصابيح المصباح على نطاق واسع في تكنولوجيا السيارات الحديثة وقد تم استخدامها في الطيران لفترة طويلة.
- مصباح وهاج سريع الاستجابة، مصباح متوهج ذو خيوط رفيعة - تم استخدامه في أنظمة تسجيل الصوت البصري عن طريق تعديل سطوع المصدر وفي بعض النماذج التجريبية من Phototelegraph. نظرًا لسمك الشعيرة الصغير وكتلته ، فإن تطبيق جهد معدل بواسطة إشارة نطاق تردد الصوت (حتى حوالي 5 كيلو هرتز) لمثل هذا المصباح أدى إلى تغيير في السطوع وفقًا لجهد الإشارة اللحظي. منذ بداية القرن الحادي والعشرين ، لم يتم استخدامها بسبب وجود بواعث ضوئية صلبة أكثر متانة وأقل بكثير من بواعث القصور الذاتي من الأنواع الأخرى.
- مصابيح التدفئة- المصدر الرئيسي للحرارة في وحدات الصهر لطابعات الليزر وآلات التصوير. يتم تثبيت المصباح الأسطواني بشكل ثابت داخل عمود معدني دوار ، حيث يتم ضغط الورق مع مسحوق الحبر. نظرًا للحرارة المنقولة من العمود ، يتم صهر الحبر وضغطه في هيكل الورق.
- مصابيح الطيف الخاصة. تستخدم في مجموعة متنوعة من التقنيات.
تاريخ الاختراع
يمكن إصلاح المصباح المحترق ، الذي احتفظ المصباح بسلامته ، وانهيار الخيط في مكان واحد فقط ، عن طريق الاهتزاز واللف حتى يتم إعادة توصيل أطراف الخيط. مع مرور التيار ، يمكن أن تندمج أطراف الفتيل وسيستمر المصباح في العمل. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، قد يفشل المصهر الذي هو جزء من المصباح (يذوب / ينقطع).
اتصال تسلسلي
عندما يتم توصيل المصابيح المتوهجة في سلسلة ، تقل كفاءة الإنارة بشكل كبير وتتغير درجة حرارة اللون. تُستخدم هذه الطريقة لإطالة عمر المصابيح أو للحصول على إضاءة ذات إنارة أقل (على سبيل المثال ، عند إنشاء تصميم داخلي عتيق). بالنسبة للإضاءة ، من الجيد استخدام مصباحين متصلين ، لكن ثلاثة مصابيح يمكن أن تعطي إضاءة كافية. هذه الأنواع من الإضاءة غير فعالة للغاية ومن المرجح استخدامها كمصادر حرارة عندما يكون الضوء الصادر من المصابيح غير مرغوب فيه (على سبيل المثال ، عند تسخين البطاطس في قبو بالمصابيح). فيما يلي معلمات المصابيح المتوهجة عند توصيلها في سلسلة.
تشير البيانات إلى مصابيح 95 وات القياسية بإخراج ضوء 13.8 لومن / وات (1311 لومن) ودرجة حرارة فتيل تبلغ 2700 درجة مئوية (قد تكون أقل في الممارسة العملية) ، والتي تبلغ ذروتها بطول موجة 975 نانومتر.
مصباحان 1870 درجة مئوية (ضوء أصفر) ، 2.75 لومن / وات ، مصباح واحد 33.25 وات 91.4 لومن ، مصباحان 66.5 وات 183 لومن. ذروة الانبعاث 1352 نانومتر. عمر الخدمة 35-45 ألف ساعة.
ثلاثة مصابيح 1480 درجة مئوية (ضوء أصفر برتقالي) ، 0.845 لومن / واط ، مصباح واحد 18.07 واط 15.27 لومن ، ثلاثة 54.2 واط 45.8 لومن. ذروة الانبعاث 1653 نانومتر. عمر الخدمة 250-350 ألف ساعة (غير محدود فعليًا).
أربعة مصابيح 1250 درجة مئوية (ضوء برتقالي) ، 0.195 لومن / واط ، مصباح واحد 11.74 وات 2.29 لومن ، أربعة مصابيح 46.94 وات 9.15 لومن. ذروة الانبعاث 1903 نانومتر. عمر الخدمة غير محدود.
خمسة مصابيح 1090 درجة مئوية (ضوء برتقالي محمر) ، ≈0.044lm / W ، مصباح واحد 8.5 واط ≈0.374 لومن ، خمسة مصابيح 42.49 واط ≈1.87 لومن. ذروة الانبعاث هي 2126 نانومتر. عمر الخدمة غير محدود.
ستة مصابيح 960 درجة مئوية (ضوء أحمر برتقالي) ، خرج ضوء في حدود ≈0.0075-0.011lm / W ، مصباح واحد 6.52 واط ، ستة مصابيح 39.12 واط. ذروة الانبعاثات 2350 نانومتر. عمر الخدمة غير محدود.
كما يتضح من المعلمات ، فإن الإضاءة ممكنة بمصباحين أو ثلاثة مصابيح متتالية ، إذا كنت تستخدم توصيلًا بأربعة مصابيح ، ثم للحصول على إضاءة مقبولة ، تحتاج إلى استخدام مصابيح متوهجة صناعية قوية. تكون الوصلات المكونة من أربعة وخمسة وستة مصابيح متسلسلة ملائمة عند استخدام المصابيح كسخانات هواء. إذا تم استخدام المصابيح كبديل لإضاءة الشموع ، فإن توصيل اثنين في سلسلة بالألوان يتوافق تقريبًا مع اللهب شمعة البارافين، والتوصيل بثلاثة قريب من اللهب مصباح الزيت(إلى جانب التدفق الضوئي المنخفض ، فإن هذا الاتصال يقلد النار جيدًا). أربعة مصابيح متسلسلة مناسبة لإنشاء ضوء جمرة في الموقد ، لأنها تعطي ضوءًا مشابهًا جدًا. وتجدر الإشارة إلى أنه مع انخفاض السطوع وقوة المصباح المنخفضة ، فإنها تسخن بقوة كبيرة ، نظرًا لانخفاض درجة حرارة الجسم المتوهج ، يتم تحويل الأشعة تحت الحمراء المنبعثة إلى منطقة الموجة الطويلة ونسبة كبيرة منها يتم الاحتفاظ به بواسطة زجاج اللمبة ، والذي يصبح معتمًا بعد 2700 نانومتر.
هناك أيضًا مصابيح مصممة خصيصًا للتوصيل في سلسلة. على سبيل المثال ، في عربات مترو الأنفاق القديمة ، تم تشغيل 15 مصباحًا بجهد 50 فولت على التوالي لإلقاء الضوء على الداخل (والذي يعطي إجمالي 750 فولت - الجهد على سكة التلامس) ؛ يتضمن تصميم هذه المصابيح جهازًا خاصًا للتقصير الذاتي ، لأنه إذا احترق أحد المصباح ، يستمر باقي المصباح في الاحتراق.
مزايا وعيوب المصابيح المتوهجة
مزايا
- سعر منخفض
- حجم صغير
- حساسية منخفضة لانقطاع التيار الكهربائي والارتفاعات المفاجئة في التيار
- الاشتعال الفوري واعادة الاشتعال
- اختفاء الوميض عند التشغيل على التيار المتردد (مهم في المؤسسات)
- إمكانية استخدام ضوابط السطوع
- طيف لطيف ومألوف في الحياة اليومية ؛ يتم تحديد طيف انبعاث المصباح المتوهج فقط من خلال درجة حرارة مائع العمل ولا يعتمد على أي شروط أخرى ، والتي تتبع مبدأ تشغيله. لا تعتمد على المواد المستخدمة ونقاوتها ، وهي مستقرة بمرور الوقت ولديها إمكانية التنبؤ والتكرار بنسبة 100 ٪. هذا مهم أيضًا في التركيبات الكبيرة وفي وحدات الإنارة التي تحتوي على مئات المصابيح: ليس من غير المألوف أن ترى عند استخدام مصابيح الفوسفور الحديثة أو مصابيح LED ، فإن لها لونًا مختلفًا داخل المجموعة. هذا يقلل من الكمال الجمالي للمنشآت. في حالة فشل أحد المصباح ، غالبًا ما يكون من الضروري استبدال المجموعة بأكملها ، ولكن حتى عند تثبيت مصابيح من نفس الدفعة ، يحدث انحراف في الطيف
- مؤشر تجسيد اللون العالي ، Ra 100
- طيف الإشعاع المستمر
- الظلال الحادة (كما في ضوء الشمس) بسبب صغر حجم الجسم المشع
- لا تخاف من درجات الحرارة المنخفضة والعالية بيئة، مقاومة التكثيف
- التميز في الإنتاج الضخم
- إمكانية تصنيع المصابيح لمجموعة متنوعة من الفولتية (من أجزاء من الفولت إلى مئات الفولتات)
- عدم وجود مكونات سامة ، ونتيجة لذلك ، غياب الحاجة إلى بنية تحتية للتجميع والتخلص
- عدم وجود معدات التحكم
- القدرة على العمل على أي نوع من التيار
- عدم حساسية قطبية الجهد
- مقاومة كهربائية نشطة بحتة (عامل قدرة الوحدة)
- لا يوجد صوت عند التشغيل على التيار المتردد (بسبب عدم وجود الصابورة الإلكترونية أو المحرك أو المحول)
- لا يحدث تداخلا لاسلكيا أثناء التشغيل
- مقاومة النبضات الكهرومغناطيسية
- عدم الحساسية للإشعاع المؤين
عيوب
إنتاج
قيود الاستيراد والمشتريات والإنتاج
نظرًا للحاجة إلى توفير الطاقة وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، فقد أدخلت العديد من البلدان أو تخطط لفرض حظر على إنتاج وشراء واستيراد المصابيح المتوهجة من أجل إجبارها على استبدالها بمصابيح موفرة للطاقة ( مصابيح الفلورسنت المدمجة ، LED ، الحث ، إلخ).
في روسيا
في 2 يوليو 2009 ، في اجتماع في أرخانجيلسك لهيئة رئاسة مجلس الدولة حول كفاءة الطاقة ، رئيس الاتحاد الروسياقترح DA Medvedev حظر بيع المصابيح المتوهجة في روسيا.
في 23 نوفمبر 2009 ، وقع D. A. Medvedev على قانون "توفير الطاقة وزيادة كفاءة الطاقة وتعديل بعض القوانين التشريعية للاتحاد الروسي" ، الذي اعتمده مجلس الدوما سابقًا ووافق عليه مجلس الاتحاد. وفقًا للوثيقة ، اعتبارًا من 1 يناير 2011 ، لا يُسمح ببيع المصابيح المتوهجة الكهربائية بقوة 100 وات أو أكثر في البلاد ، كما يُحظر تقديم طلبات لتزويد المصابيح المتوهجة بأي طاقة احتياجات الدولة والبلديات ؛ اعتبارًا من 1 يناير 2013 ، قد يتم فرض حظر على المصابيح الكهربائية بقوة 75 وات أو أكثر ، واعتبارًا من 1 يناير 2014 - بقوة 25 وات أو أكثر.
هذا القرار مثير للجدل. لدعم ذلك ، هناك حجج واضحة لتوفير الكهرباء ودفع التنمية التقنيات الحديثة. ضد - اعتبار أن الوفورات في استبدال المصابيح المتوهجة يتم إبطالها تمامًا من خلال المعدات الصناعية المتقادمة والتي تفتقر إلى الكفاءة في استخدام الطاقة ، وخطوط الطاقة التي تسمح بفقد كبير للطاقة ، فضلاً عن التكلفة العالية نسبيًا لمصابيح الفلورسنت المدمجة ومصابيح LED ، والتي يتعذر الوصول إليها إلى أفقر جزء من السكان. بالإضافة إلى ذلك ، لا يوجد نظام راسخ لجمع المصابيح الفلورية المستعملة والتخلص منها في روسيا ، وهو الأمر الذي لم يؤخذ في الاعتبار عند اعتماد القانون ، ونتيجة لذلك ، يتم إلقاء مصابيح الفلورسنت المحتوية على الزئبق خارج نطاق السيطرة. لا يدرك معظم المستهلكين وجود الزئبق في مصباح الفلورسنت ، حيث إنه غير مذكور على العبوة ، وبدلاً من كلمة "الفلوريسنت" تقول "توفير الطاقة". في درجات الحرارة المنخفضة ، لا يمكن بدء تشغيل العديد من المصابيح "الموفرة للطاقة". المصابيح الموفرة للطاقة الفلورية غير قابلة للتطبيق في الأضواء الكاشفة للضوء الاتجاهي ، حيث أن الجسم المضيء فيها أكبر بعشر مرات من الفتيل المتوهج ، مما يجعل من المستحيل تركيز الشعاع بشكل ضيق. نظرًا لارتفاع تكلفتها ، غالبًا ما تكون المصابيح "الموفرة للطاقة" هدفًا للسرقة من الأماكن العامة (على سبيل المثال ، مداخل المباني السكنية) ، وتتسبب هذه السرقات في أضرار مادية أكبر ، وفي حالة التخريب (تلف مصباح الفلورسنت بدوافع المشاغبين) ، هناك خطر تلوث المباني ببخار الزئبق.
كان أحد مصادر الإضاءة الكهربائية الأولى هو المصباح المتوهج الأسطوري. تم قبول براءة اختراعها في عام 1879. منذ ذلك الحين ، استخدم البشر هذا الجهاز لفترة طويلة في العديد من مجالات النشاط. ومع ذلك ، أصبح المصباح المتوهج اليوم شيئًا من الماضي تدريجياً. تم استبداله بمصادر إضاءة أكثر اقتصادا.
هناك بعض المزايا والعيوب التي تميز هذه الأجهزة ، وكذلك تطبيقاتها وأنواعها تستحق دراسة تفصيلية. أيضًا ، ستسمح لنا خصائصها المقارنة مع أجهزة الإضاءة الأخرى المستخدمة اليوم باستخلاص استنتاجات حول مدى استصواب استخدام المصابيح المتوهجة.
جهاز المصباح
وحدات الإنارة ذات الخصائصوالتي سيتم مناقشتها بالتفصيل أدناه ، وهي موجودة في كل منزل تقريبًا. كان استخدام هذه الأجهزة بسيطًا جدًا ومريحًا. جهاز المصباح المتوهج سهل الفهم. يتكون من دورق زجاجي بداخله خيوط من التنجستن. يمكن ملء هذه الحاوية بالغاز أو الفراغ.
يقع خيوط التنغستن على أقطاب كهربائية خاصة يتم من خلالها توفير الكهرباء لها. هذه الموصلات مخفية بواسطة القاعدة. يحتوي على خيط ، مما يجعل من السهل ربط المصباح في المقبس. عندما يتم توفير الكهرباء من خلال الشبكة من خلال القاعدة ، يتم توفير التيار إلى خيوط التنغستن. إنها تسخن. في نفس الوقت ، يتم إرسال الضوء إلى البيئة. تعمل جميع المصابيح المتوهجة على هذا المبدأ. هناك عدد كبير من أصنافهم.
الخصائص الرئيسية
خصائص معينة لها المصابيح المتوهجة. صفاتيتم قياس هذه الأجهزة بمؤشرات مختلفة. نطاق الطاقة لهذه الأجهزة المنزلية يتراوح من إنارة الشوارعومصابيح للاستخدام الصناعي حتى 1000 واط يمكن استخدامها.
أثناء التشغيل ، تسخن خيوط التنغستن حتى 3000 درجة مئوية. يمكن أن يختلف خرج تدفق الضوء في هذه الحالة من 9 إلى 19 Lm / W. في هذه الحالة ، يمكن للجهاز أن يعمل بجهد مقدر من 220 إلى 230 فولت. بعض الأجهزة مصممة لشبكات 127 فولت. التردد 50 هرتز.
يمكن أن يكون حجم القاعدة لهذه الأجهزة من 3 أنواع. يشار إلى هذا على الملصق. إذا كان 14 ملم ، فهذا ، على التوالي ، 27 ملم هو E27 ، و 40 ملم هو E40. كلما كانت القاعدة أكبر ، زادت قوة خصائص جهاز الإضاءة. يمكن أن يكون مترابطة ، دبوس ، واحد أو اثنين من دبوس.
في ظل الظروف العادية ، تعمل المصابيح المتوهجة لحوالي ألف ساعة.
أصناف
المصابيح المتوهجة والمواصفاتالتي تمت مناقشتها أعلاه ، هناك عدة أنواع. هناك العديد من المبادئ التي يتم من خلالها تصنيف الأجهزة المعروضة.
بادئ ذي بدء ، تتميز المصابيح المتوهجة بأنها يمكن أن تكون كروية (الأكثر شيوعًا) ، أنبوبي ، أسطواني ، كروي. هناك أنواع أخرى نادرة. يتم استخدامها لإنشاء محددة تأثير زخرفي(على سبيل المثال ، في أكاليل شجرة عيد الميلاد).
يمكن أن يكون طلاء القارورة شفافًا أو غير لامع. هناك أيضًا أنواع مختلفة من المرآة. الغرض من المصباح متنوع أيضًا. يمكن استخدامه للإضاءة العامة أو المحلية ، وكذلك للاحتياجات الخاصة (مثل أنواع الكوارتز والهالوجين).
خصائص فولت أمبير
غير خطي. وذلك لأن مقاومة الفتيل تعتمد على درجة الحرارة والتيار. في هذه الحالة ، اللاخطية لها طابع تصاعدي. كلما زاد التيار ، زادت مقاومة موصل التنغستن.
المنحنى صاعد لأن قيمة المقاومة الديناميكية موجبة. في أي وقت ، كلما زادت الزيادة الحالية ، زاد انخفاض الجهد. هذا يساهم في التكوين التلقائي لنظام مستقر. مع قيمة الجهد الثابت ، لا يمكن تغيير التيار لأسباب داخلية.
تُظهر خصائص Volt-ampere أنه بفضل جميع الإجراءات المنتظمة المذكورة أعلاه ، يمكن تشغيل المصباح المتوهج مباشرة بجهد التيار الكهربائي.
مصدر طاقة دائم
التي تسمح باستخدامها للأغراض المنزلية ، غالبًا ما يتم تشغيلها بواسطة مصدر دائمكهرباء. يعتبر أيضًا مصدرًا لقوة غير محدودة. لذلك ، غالبًا ما يُعتبر جهد التيار الكهربائي هو الجهد الاسمي للمصباح المتوهج.
لكن تجدر الإشارة إلى أنه في كثير من الأحيان يختلف الجهد في الشبكة وقيمته الاسمية إلى حد ما. لذلك ، من أجل التحسن خصائص الأداءتم تطوير الإضاءة بواسطة GOST 2239-79. يقدم 5 فواصل زمنية لجهد الإمداد. يجب أن يتوافق مع المصابيح المتوهجة المستخدمة للأغراض المنزلية.
إمدادات طاقة محدودة
المصابيح المتوهجة ، الخصائصالمصممة للاستخدام في أجهزة خاصة ، يمكن تشغيلها بمصادر محدودة (بطارية ، مركم ، مولد ، إلخ).
متوسط جهدهم الفعلي لا يتوافق مع القيمة الاسمية. لذلك ، بالنسبة للمصابيح المتوهجة التي تعمل بمصادر تيار محدودة ، يتم استخدام مؤشر مثل الجهد المقنن. إنه يساوي متوسط القيمة التي يُسمح عندها بتشغيل المصباح المتوهج.
العلامات
لفهم نوع المصباح المعروض للبيع ، تم وضع علامة خاصة على هذه المنتجات. لتحديد نوع الجهاز المناسب بشكل صحيح ، يجب أن تتعرف على الاصطلاحات المقبولة عمومًا.
على سبيل المثال ، ملفوف الأرجون اللمبة المتوهجة 60 وات الخصائصالتي تسمح باستخدامها للأغراض المنزلية ، سيتم تمييزها كـ B235-245-60. يشير الحرف الأول إلى الصفات المادية أو ميزات التصميم للمنتج. إذا كان هناك حرف ثاني في الوسم ، فهذا هو الغرض من المصباح. يمكن أن تكون السكك الحديدية (Zh) ، والطائرات (SM) ، ولوحة المفاتيح (KM) ، والسيارات (A) ، وكشاف الضوء (PJ).
يشير الرقم الأول في العلامة إلى الجهد والطاقة. القيمة العددية الثانية هي المراجعة. يتيح لك ذلك اختيار المصباح المناسب لجهاز إضاءة معين.
مزايا
المصابيح المتوهجة و LED ، الخصائص النسبيةالتي تتم مقارنتها عند شراء جهاز معين ، مختلفة تمامًا. ميزة الأجهزة ذات خيوط التنجستن هي تكلفتها الرخيصة. هناك عدد من الميزات التي تميز المصابيح المتوهجة عن مصادر الإضاءة الفلورية LED.
الأجهزة المقدمة المستخدمة في وقت سابق تعمل بثبات في درجات الحرارة المنخفضة. كما أنهم لا يخشون حدوث طفرات صغيرة في الطاقة في الشبكة. هذا يسمح باستخدامها لفترة طويلة.
إذا انخفض الجهد لسبب ما ، فسيظل المصباح المتوهج يعمل ، وإن كان بكثافة أقل. أيضًا ، لا تخاف هذه الأجهزة من الرطوبة العالية. يسهل توصيلها بالشبكة ، ولا تتطلب أي معدات إضافية.
إذا انكسر المصباح المتوهج ، فلن تدخل أي مواد خطرة إلى الهواء (كما يحدث مع أنواع الإضاءة الموفرة للطاقة). لذلك ، يعتبرون أكثر أمانًا.
عيوب
ومع ذلك ، هناك بعض العيوب الهامة خصائص المصابيح المتوهجة. مصابيح فلورسنت، بالإضافة إلى أنواع تركيبات الإضاءة من الصمام الثنائي ، يتم استخدامه اليوم أكثر من ذلك بكثير لعدة أسباب.
بادئ ذي بدء ، هناك عيب كبير في الأجهزة ذات خيوط التنغستن وهو انخفاض مستوى خرج الضوء. يسود طيف الإشعاع ظلال صفراء وحمراء. هذا يعطي إضاءة غير طبيعية.
بالمقارنة مع المصابيح الجديدة ، يتميز مبدأ التوهج بعمر خدمة منخفض. مع الانحرافات في الجهد الكهربائي المقنن ، يتم تقليله أكثر.
لمبة المصباح المتوهج هشة للغاية. لهذا السبب ، غالبًا ما يستخدم مع سقف. وهذا يقلل بدرجة أكبر من شدة الإضاءة داخل الغرفة.
أيضا ، المصابيح المتوهجة تستهلك كهرباء أكثر بكثير. بالمقارنة مع أنواع LED الفلورية ، فإن هذا الانحراف مثير للإعجاب حقًا. لذلك ، من أجل توفير موارد الطاقة ، يجب عليك اختيار أنواع جديدة من الأجهزة. هذا يساهم في التوقف التدريجي عن إنتاج المصابيح المتوهجة.
على الرغم من التقدم النشط للمصابيح الموفرة للطاقة ، تظل المصابيح المتوهجة إلى حد بعيد المصدر الأكثر شيوعًا للضوء. لم يتغير التصميم الأساسي للمصباح المتوهج الكهربائي منذ أكثر من 100 عام ويتكون من قاعدة وموصلات تلامس ومصباح زجاجي يحمي اللولب الرقيق للخيوط من البيئة. يعتمد مبدأ تشغيل المصابيح المتوهجة على الإشعاع الضوئي الذي يتم الحصول عليه من التسخين إلى درجة حرارة عاليةموصل في بيئة خاملة.
قصة
أولاً مصدر كهربائيالضوء - تم إشعال القوس الكهربائي عام 1802 بواسطة العالم الروسي V.V. بيتروف. كمصدر للتيار ، استخدم بطاريةمن 2100 عنصر من النحاس والزنك ، سميت على اسم أحد مبتكري كهرباء فولتا "الفولتية". استخدم بتروف زوجًا من قضبان الكربون المتصلة بأقطاب مختلفة لبطارية كلفانية. عندما اقتربت نهايات القضبان من مسافة قريبة ، انكسر تفريغ كهربائي عبر فجوة الهواء ، وأصبحت نهايات القضبان بيضاء اللون ، وظهر قوس ناري بينهما. كان من الصعب استخدام مثل هذا المصباح - فقد احترقت قضبان الكربون بسرعة وبشكل غير متساوٍ ، وأطلق القوس ضوءًا ساطعًا وساطعًا للغاية.
قدم الكسندر نيكولايفيتش لودين في عام 1872 طلبًا ، ثم حصل على براءة اختراع (رقم 1619 ، بتاريخ 11 يوليو 1874) لجهاز - مصباح متوهج وطريقة رخيصة إضاءة كهربائية. حصل على براءة اختراع لهذا الاختراع أولاً في روسيا ، ثم أيضًا في النمسا وبريطانيا العظمى وفرنسا وبلجيكا. في مصباح Lodygin ، كان جسم التسخين عبارة عن قضيب رفيع من الفحم المعوج موضوع تحت غطاء زجاجي. في عام 1875 ، أضاءت مصابيح Lodygin متجر فلورنت الواقع في شارع Bolshaya Morskaya في سانت بطرسبرغ ، والذي تم تكريمه ليصبح أول متجر في العالم للإضاءة الكهربائية. تم وضع أول تركيب للإضاءة الكهربائية الخارجية بمصابيح قوسية في روسيا في 10 مايو 1880 على جسر Liteiny في سانت بطرسبرغ. عملت مصابيح Lodygin لمدة شهرين تقريبًا حتى احترق الفحم (كان هناك أربعة أنواع من الفحم في مصباح Lodygin الجديد - عندما احترق فحم واحد ، حل آخر مكانه).
قام العالم الروسي بافيل نيكولايفيتش يابلوشكوف بترتيب قضبان الفحم بالتوازي ، وفصلها بطبقة من الطين ، والتي تبخرت تدريجياً. "شموع" يابلوشكوف أحرقت جميلة باللون الوردي والأرجواني. في عام 1877 أضاءوا أحد الشوارع الرئيسية في باريس. وبدأت الإضاءة الكهربائية تسمى "la lumiere russe" - "الضوء الروسي".
ومع ذلك ، يُدعى مخترع المصباح الكهربائي الحديث توماس إديسون. في 1 يناير 1880 ، في مينلو بارك (الولايات المتحدة الأمريكية) ، أقيمت مظاهرة للإضاءة الكهربائية للمنازل والشوارع ، اقترحها توماس إديسون ، وحضرها ثلاثة آلاف شخص. قام Edison بأهم التحسينات في تصميم مصباح Lodygin المتوهج: لقد حقق إزالة كبيرة للهواء من المصباح ، مما أدى إلى تألق الفتيل المتوهج دون أن يحترق.
صمم إديسون القاعدة الملولبة المعروفة للمصابيح الحديثة ، والتي سميت باسمه. في الوقت الحاضر من الاسم الكاملتم الاحتفاظ فقط بالحرف الأول "E" في التسمية الخاصة به. بالإضافة إلى ذلك ، اقترح إديسون نظامًا لإنتاج وتوزيع الكهرباء للإضاءة.
يستمر تحسين المصباح المتوهج حتى يومنا هذا. بدلاً من الفحم ، بدأت الخيوط تصنع من معادن مقاومة للحرارة - أولاً من الأوزميوم والتنتالوم ، ثم من التنجستن. لتقليل التبخر وزيادة القوة ، منذ العقد الأول من القرن الماضي ، تعلموا لف خيط معدني في حلزونات مفردة ومتكررة. من أجل منع الأبخرة المعدنية من الاستقرار على الزجاج ، بدأت القوارير في ملئه بالنيتروجين أو الغازات الخاملة.
كل هذا جعل من الممكن زيادة كفاءة الإضاءة للمصابيح المتوهجة من 4-6 الأصلية إلى 10-15 لومن / وات ، وعمر الخدمة من 50-100 إلى القيمة المعروفة الآن وهي 1000 ساعة. مبدأ حراريالحصول على الضوء وجد تطبيقًا في مصابيح الهالوجين المتوهجة.
- ملحوظة. لماذا يتوهج المعدن الساخن؟ وفقًا لنظرية الكم ، إذا تم نقل طاقة كافية إلى الإلكترون بأي شكل من الأشكال ، فإنه سينتقل إلى مستوى طاقة أعلى ، وبعد 10-13 ثانية سيعود إلى حالته الأصلية ، مع إصدار فوتون. لا تتسبب هذه الحقيقة في وهج المعدن الساخن فحسب ، بل تتسبب أيضًا في التألق "البارد" لليراعات ، حيث يتم إثارة الإلكترونات بسبب طاقة انقسام ATP ، فضلاً عن وهج الفوسفور الذي كان في الشمس ، مما يؤدي إلى انبعاث ضوء اخضرفي الظلام.
معلومات تقنية
كفاءة الإضاءة للمصابيح المتوهجة منخفضة نسبيًا. وهي الأقل بين المصابيح الكهربائية الحديثة وتتراوح من 4 إلى 15 لومن / وات. يسمح السطوع العالي للخيوط ، جنبًا إلى جنب مع حجمها المصغر ، باستخدام المصابيح المتوهجة في الأنظمة البصرية وأضواء الكشاف. المصابيح المتوهجة لديها مجموعة واسعة من الفولتية والقوى المقدرة. يمكن أن يعمل هذا النوع من المصابيح في نطاق واسع من درجات الحرارة المحيطة ، والتي تقتصر فقط على مقاومة الحرارة للمواد المستخدمة في تصنيعها (-100 ... + 300 درجة مئوية). يتم تنظيم التدفق الضوئي للمصابيح المتوهجة عن طريق تغيير جهد التشغيل ، والذي يمكن تحقيقه باستخدام باهتة (باهتة) من أي تصميم.
العيب هو ارتفاع درجة حرارة التشغيل وكمية الحرارة المتولدة أثناء التشغيل. المصابيح المتوهجة حساسة لتسلل المياه ، حيث ينكسر جزء من المصباح الزجاجي بسبب التبريد المفاجئ لجزء من المصباح الزجاجي ، ومن المحتمل أن تكون خطرة بسبب ارتفاع درجة حرارة التشغيل.
يوجد اليوم في العالم اتجاه تنازلي مطرد في حصة المصابيح المتوهجة من الحجم الإجمالي لتركيبات الإضاءة. في القطاع الاحترافي لسوق الإضاءة في البلدان المتقدمة ، لا تتجاوز هذه الحصة حاليًا 10٪ ، حيث يتم استبدالها بأجهزة إضاءة هالوجين وإضاءة LED أكثر اقتصادا.
