Nguyên lý hoạt động, thiết bị, đặc tính và hiệu quả của đèn sợi đốt

Một cú nhấp chuột - và phòng tối đột ngột thay đổi, chi tiết của các yếu tố nhỏ nhất của nội thất trở nên rõ ràng. Vì vậy, ngay lập tức, năng lượng chảy từ thiết bị nhỏ, làm ngập ánh sáng xung quanh. Điều gì làm bạn tạo ra một bức xạ mạnh mẽ? Câu trả lời được giấu trong tên của thiết bị chiếu sáng, được gọi là bóng đèn huỳnh quang.

Lịch sử của việc tạo ra các yếu tố ánh sáng đầu tiên

Nguồn gốc của bóng đèn sợi đốt đầu tiên bắt đầu từ đầu thế kỷ XIX. Hoặc thay, đèn xuất hiện một chút sau đó, nhưng hiệu quả của sự phát sáng của các thanh platin và than đá dưới tác động của năng lượng điện đã được thử quan sát. Trước khi các nhà khoa học có hai câu hỏi khó:

• Tìm các vật liệu chịu được cao có thể được nung nóng dưới ảnh hưởng của dòng điện đến trạng thái phát ra ánh sáng;
• Ngăn chặn sự cháy nhanh của vật liệu trong không khí.

Kết quả tốt nhất trong lĩnh vực này là nghiên cứu và sáng chế của nhà khoa học Nga Alexander Nikolaevich Lodygin và Thomas Edison người Mỹ.

Lodygin đề xuất sử dụng các thanh carbon làm một bộ phận sáng, được đặt trong một bình kín. Hạn chế của thiết kế là sự khó khăn trong việc di chuyển không khí, phần còn lại của nó đã góp phần vào việc đốt nhanh các thanh. Nhưng vẫn còn đèn của nó bị đốt cháy trong vài giờ, và phát triển và bằng sáng chế đã trở thành cơ sở cho việc tạo ra các thiết bị bền hơn.

Thomas Edison, nhà khoa học người Mỹ , đã tự làm quen với tác phẩm của Lodygin, đã tạo ra một bình chân không hiệu quả, trong đó ông đặt một sợi carbon từ sợi tre. Ngoài ra, Edison cung cấp nắp đèn cho các kết nối ren có trong đèn hiện đại và đã phát minh ra một loạt các thành phần điện, như: đầu cắm, cầu chì, công tắc quay, và nhiều hơn nữa. Hiệu quả của bóng đèn huỳnh quang của Edison rất nhỏ, mặc dù nó có thể làm việc lên đến 1000 giờ và được ứng dụng thực tế.

Sau đó, thay vì các nguyên tố cacbon, nó được đề xuất sử dụng các kim loại chịu lửa. Các sợi vonfram, được sử dụng trong bóng đèn sợi đốt hiện đại, cũng đã được cấp bằng sáng chế của Lodygin.

Thiết kế và hoạt động của đèn

Thiết kế của bóng đèn sợi đốt đã không thay đổi về cơ bản trong hơn một trăm năm. Nó bao gồm:

• Một bình chứa rò rỉ làm hạn chế không gian làm việc và chứa đầy khí trơ.
• Các cơ sở, trong đó có một hình xoắn ốc. Nó phục vụ để giữ đèn trong hộp mực và để kết nối điện với các bộ phận trực tiếp.
• Các dây dẫn dẫn dòng từ mũ đến xoắn ốc và giữ nó.
• Các dây thần kinh của đốt cháy, làm nóng trong đó tạo ra bức xạ năng lượng ánh sáng.

Khi một dòng điện đi qua một xoắn ốc, nó ngay lập tức nóng lên đến nhiệt độ cao nhất lên đến 2700 độ. Điều này là do thực tế là xoắn ốc có một sức đề kháng lớn với hiện tại và để vượt qua kháng chiến này tiêu thụ rất nhiều năng lượng, được giải phóng như là nhiệt. Nhiệt đốt nóng kim loại (vonfram), và nó bắt đầu phát ra photon ánh sáng. Do thực tế là các bình không chứa oxy, vonfram không oxy hóa trong quá trình sưởi ấm, và nó không cháy ra. Các khí trơ giữ các hạt của kim loại nóng từ bốc hơi.

Hiệu quả của đèn sợi đốt là gì

Hệ số hiệu quả cho thấy tỷ lệ phần trăm của năng lượng đã sử dụng được chuyển thành công việc hữu ích và điều đó không. Trong trường hợp của một bóng đèn sợi đốt, hiệu quả là nhỏ, vì chỉ có 5-10% năng lượng đi vào sự phát xạ của ánh sáng, phần còn lại được giải phóng như là nhiệt.

Hiệu quả của bóng đèn đầu tiên, nơi mà thanh than nhô ra từ lõi than, thậm chí còn nhỏ hơn so với các thiết bị hiện đại. Điều này là do thiệt hại bổ sung cho đối lưu. Các sợi xoắn ốc có tỷ lệ phần trăm thấp hơn những tổn thất này.

Hiệu suất của một bóng đèn sợi đốt phụ thuộc trực tiếp vào nhiệt độ làm nóng của xoắn ốc. Thông thường, vòng xoắn đèn 60 W được làm nóng đến 2700 ° C, với hiệu suất chỉ 5%. Bạn có thể tăng nhiệt lượng lên đến 3400 ºС, tăng điện áp, nhưng điều này sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị hơn 90%, mặc dù đèn sẽ sáng hơn, và hiệu quả sẽ tăng lên 15%.

Sẽ là sai khi nghĩ rằng việc tăng công suất đèn (100, 200, 300 W) dẫn đến tăng hiệu quả chỉ vì độ sáng của thiết bị tăng lên. Đèn bắt đầu sáng hơn do sức mạnh của xoắn ốc lớn hơn, và do sản lượng ánh sáng lớn hơn. Nhưng chi phí năng lượng cũng tăng lên. Do đó, hiệu suất của một bóng đèn sợi đốt 100 w cũng sẽ được trong vòng 5-7%.

Các loại đèn sợi đốt

Bóng đèn sợi đốt có nhiều thiết kế và chức năng khác nhau. Chúng được chia thành các thiết bị chiếu sáng:

• Ứng dụng chung. Chúng bao gồm đèn gia dụng có công suất khác nhau, được thiết kế cho điện áp nguồn 220 V.
• Thi công trang trí. Chúng có các loại bình không chuẩn theo hình thức nến, quả cầu và các dạng khác.
• Loại chiếu sáng. Đèn năng lượng thấp với lớp phủ màu để tạo ra những ánh sáng rực rỡ.
• Mục đích địa phương. Thiết bị điện áp an toàn lên đến 40 V. Áp dụng trên các bảng sản xuất, cho các trạm làm việc của máy công cụ.
• Với lớp phủ gương. Đèn tạo ra ánh sáng hướng.
• Loại tín hiệu. Được sử dụng để làm việc trong bảng điều khiển các thiết bị khác nhau.
• Để vận chuyển. Một loạt các loại đèn với độ bền mài mòn và độ tin cậy cao. Đặc trưng bởi một thiết kế tiện lợi, liên quan đến việc thay thế nhanh chóng.
• Đối với đèn sân khấu. Đèn năng lượng cao, đạt tới 10 000 W.
• Đối với thiết bị quang học. Đèn chiếu sáng cho máy chiếu phim và các thiết bị tương tự.
• Tổng đài. Được sử dụng như các phân đoạn của chỉ thị hiển thị kỹ thuật số của dụng cụ đo.

Các mặt tích cực và tiêu cực của ống với dây tóc

Thiết bị chiếu sáng của một loại sáng có những đặc thù riêng của họ. Để tích cực có thể mang theo:

• Đốt lửa xoắn ốc ngay lập tức;
• An toàn môi trường;
• Kích thước nhỏ;
• Một mức giá chấp nhận được;
• Khả năng tạo ra các thiết bị có điện áp và điện áp hoạt động khác nhau của cả hai AC và DC;
• Tính phổ biến của ứng dụng.

Để tiêu cực:

• Hiệu suất thấp của đèn sợi đốt;
• Nhạy cảm với điện áp dâng, làm giảm tuổi thọ của thiết bị;
• Một thời gian ngắn làm việc không quá 1000;
• Hỏa hoạn của ánh sáng do sưởi ấm mạnh của bóng đèn;
• Tính dễ vỡ của công trình.

Các loại ánh sáng khác

Có đèn chiếu sáng, nguyên lý hoạt động của nó khác với hoạt động của bóng đèn. Chúng bao gồm đèn xả khí và đèn LED.

Một đèn hồ quang hay xả có nhiều loại, nhưng tất cả chúng đều dựa trên sự phát sáng của khí khi một vòng cung phát sinh giữa các điện cực. Sự phát sáng xảy ra trong quang phổ tia cực tím, sau đó chuyển thành mắt người nhìn thấy được qua đường đi qua lớp phủ phosphor.

Quá trình xảy ra trong một đèn xả khí bao gồm hai giai đoạn của công việc: tạo ra một xả cung và duy trì ion hóa và phát sáng của khí trong bình. Vì vậy, tất cả các loại thiết bị chiếu sáng như vậy đều có hệ thống điều khiển hiện tại. Các thiết bị phát quang có hiệu suất cao hơn so với hiệu suất của bóng đèn huỳnh quang, nhưng không an toàn vì chúng có chứa thủy ngân.

Thiết bị chiếu sáng LED là những hệ thống hiện đại nhất. Hiệu quả của đèn sợi đốt và đèn LED là không thể so sánh được. Trong đó nó đạt 90%. Nguyên tắc hoạt động của đèn LED dựa trên sự phát sáng của một loại chất bán dẫn nhất định dưới ảnh hưởng của điện áp.

Những gì bóng đèn nóng sáng không thích

Thời gian sử dụng của bóng đèn sợi đốt truyền thống sẽ giảm nếu:

1. Điện áp trong mạng được đánh giá quá cao so với điện áp định mức mà thiết bị chiếu sáng được thiết kế. Điều này là do sự gia tăng nhiệt độ làm việc của cơ thể của vết cháy và, kết quả là, tăng bốc hơi của hợp kim kim loại, dẫn đến thất bại của nó. Mặc dù hiệu suất của bóng đèn sợi đốt sẽ lớn hơn.
2. Lắc đèn trong thời gian hoạt động. Khi kim loại được nung nóng đến trạng thái gần với sự tan chảy, và khoảng cách giữa các vòng xoắn giảm do sự giãn nở của chất, bất kỳ sự chuyển động cơ học và sắc nét nào cũng có thể dẫn đến sự đóng kín giữa mắt không rõ ràng. Điều này làm giảm sức đề kháng tổng thể của đường xoắn tới mức hiện tại, góp phần làm tăng nhiệt độ và thâm hụt nhanh chóng.
3. Sẽ có độ ẩm trên bình nóng. Ở điểm tiếp xúc, nhiệt độ khác nhau xảy ra, gây ra sự phá huỷ của thủy tinh.
4. Chạm vào ngón tay vào bóng đèn halogen. Đèn halogen là loại đèn nóng sáng, nhưng nó có lượng ánh sáng và nhiệt lớn hơn nhiều. Khi chạm vào bình, có một vết bẩn không nhìn thấy từ ngón tay. Dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, bỏng chất béo, tạo thành một khoản tiền gửi, ngăn ngừa sự truyền nhiệt. Kết quả là, ở nơi tiếp xúc, thủy tinh bắt đầu tan chảy và có thể vỡ hoặc sưng lên, phá vỡ chế độ khí bên trong, làm cho xoắn ốc cháy. Bóng đèn halogen có hiệu suất cao hơn các bóng đèn thông thường.

Làm thế nào để thay thế một đèn

Nếu đèn bị cháy, nhưng bóng đèn không bị phá hủy, sau đó nó có thể được thay thế sau khi nó đã hoàn toàn nguội đi. Trong trường hợp này, bạn phải tắt nguồn. Khi vặn đèn, mắt không cần phải hướng vào nó, đặc biệt là nếu không thể tắt điện.

Khi bóng vỡ, nhưng giữ lại hình dạng của nó, bạn nên lấy vải bông, gấp lại nó trong một vài lớp, và quấn nó quanh đèn, cố gắng lấy kính ra. Kìm kế tiếp với tay cầm cách điện hoàn toàn tháo nắp cơ và vặn đèn mới. Tất cả các hoạt động phải được thực hiện với nguồn điện bị ngắt kết nối.

Kết luận

Mặc dù hiệu suất của bóng đèn sợi đốt thấp và nó có nhiều đối thủ cạnh tranh hơn, nó có liên quan trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Thậm chí còn có bóng đèn lâu đời nhất, đã được liên tục làm việc trong hơn một trăm năm. Đây không phải là sự khẳng định và sự tồn tại của thiên tài về tư tưởng của một người đang phấn đấu để thay đổi thế giới?