Para crear iluminación artificial, a menudo se usa una lámpara incandescente ordinaria. Este elemento es familiar para todos desde los días de la URSS. La bombilla de vidrio, el cartucho y la espiral son las principales partes visibles del producto. La forma en que se organiza una lámpara incandescente en el interior es interesante tanto para un maestro novato como para un profesional.
Historia de la invención de la bombilla.
El producto fue diseñado y desarrollado por muchos científicos en diferentes períodos. El primer arco eléctrico fue encendido por el científico Petrov V.V. en 1802. La invención consistió en dos barras de carbono que estaban conectadas a los polos de una batería galvánica. En el momento de su aproximación, surgió una descarga eléctrica y se formó un arco luminoso sobre los elementos. El uso de una lámpara de este tipo en la vida cotidiana era imposible por varias razones: el inconveniente del diseño, la rápida combustión de las barras de carbón. Pero los científicos mundiales comenzaron a entender de qué hacer una lámpara.
Después de 70 años en 1872, Lodygin A.N. recibió una patente para una lámpara incandescente. Una varilla de carbón de retorta, que estaba ubicada debajo de una campana de vidrio, se usó como una espiral en ella.
Ya en 1880, el 10 de mayo, la bombilla de Lodygin estaba equipada con alumbrado público en San Petersburgo en Liteiny Bridge. La vida útil de la fuente de luz fue de solo 2 meses (hasta que la barra de carbón se quemó).
En 1880, Thomas Edison introdujo la lámpara incandescente mejorada Lodygin en los Estados Unidos. Se las arregló para lograr la eliminación del aire del bulbo de vidrio, lo que aseguró una combustión más prolongada de la espiral y un brillo más brillante. Edison también diseñó un casquillo roscado para atornillar una lámpara en un casquillo.
En 1910, se decidió torcer el filamento de tungsteno en espiral para aumentar su vida útil. Por lo tanto, el producto ahora funciona en lugar de las primeras 50-100 horas por hasta 1000 horas.
El principio de radiación térmica también se utiliza en la producción de lámparas fluorescentes halógenas.
En que consiste la lámpara
La estructura y el esquema de una lámpara incandescente se ven así:
- un bulbo de vidrio con forma de pera o redondeado;
- cuerpo incandescente (filamento de tungsteno o carbón) ubicado en él en dos soportes de gancho;
- dos electrodos;
- fusible;
- pierna;
- zócalo (caja) con un aislante;
- su contacto (abajo).
La oxidación de un filamento de tungsteno (espiral, cuerpo incandescente) se excluye debido a su colocación en un vacío o medio gaseoso. Llenan un matraz de vidrio.
Parámetros eléctricos
Todas las bombillas están hechas para diferentes voltajes. Como el metal refractario de tungsteno tiene una baja resistividad, se necesita un cable largo para el dispositivo del elemento ligero. Por lo tanto, el filamento en una bombilla eléctrica a menudo alcanza los 50 micrómetros. Cuando se enciende la luz, una corriente atraviesa el cuerpo resplandeciente, excediendo el que funciona en 10-14 veces. Cuanto más se calienta el hilo, más fuerte aumenta la resistencia del hilo y disminuye la corriente.
El principio de funcionamiento de una lámpara incandescente eléctrica.
Habiendo considerado en qué consiste una bombilla, es importante comprender el principio de su funcionamiento:
- Cuando se enciende la luz, una corriente fluye a través de la parte inferior de la tapa hacia el cuerpo incandescente.
- El filamento de tungsteno está muy caliente después de que se cierra el circuito, lo que conduce a su brillo.
- En este punto, la temperatura del hilo alcanza 570 grados.
- Por lo tanto, el espectro del brillo de las bombillas se desplaza hacia temperaturas cálidas.
Como referencia: cuanto menor sea el grado del filamento de tungsteno / carbono, menor será la fracción de energía que llega al cuerpo brillante y provoca su radiación visible. Las lámparas retro difieren en que calientan la espiral más lentamente y más débilmente.
Variedades de elementos ligeros.
Todos los productos se clasifican según diferentes parámetros. Por el tipo de llenado de la bombilla, estas lámparas se distinguen:
- el vacío más simple (cuando se hacen del matraz, se aspira todo el aire);
- lleno de gas argón;
- halógeno de xenón;
- lleno de criptón.
Por tipo de propósito, las bombillas se dividen en los siguientes tipos:
- Decorativo. Funcionan según el principio habitual. El matraz está hecho en forma de vela o bola.
Bombillas decorativas incandescentes - Propósito general. Estos son familiares para todos los elementos ordinarios que se atornillan a una lámpara de araña o aplique. A menudo, los maestros se preocupan por la cantidad de vatios que consume una bombilla. Puede comprar un producto de 40, 60, 90, 100, 120, 150, 200 y más vatios. Cuanto más alto es el indicador, más brillante es el brillo.
- Lámparas para alumbrado local. Estructuralmente, no son diferentes de los elementos ordinarios. Pero el voltaje de funcionamiento para ellos está en el rango de 12-42 V.
- Bombillas para iluminación. Tienen un matraz pintado en colores brillantes. Potencia de funcionamiento en el rango de 10-25 vatios.
- Señalización. Tienen una potencia extremadamente baja y se utilizan para dispositivos de iluminación. Hoy, tales productos son reemplazados con confianza por las modernas lámparas LED.
- Focos El cuerpo incandescente se coloca de una manera especial debido a su conveniente suspensión en la bombilla. Como resultado, es posible lograr un mejor enfoque del brillo. El poder de tales lámparas alcanza 10-50 kilovatios.
Lámpara de espejo - Reflejado. Tienen un revestimiento especial para matraces. Está parcialmente cubierto con una película de aluminio pulverizado térmicamente. Por lo tanto, es posible lograr una estrecha directividad del haz de luz. Las DSLR se utilizan para iluminación local.
- Transporte. Estos productos se caracterizan por una mayor resistencia, resistencia a la vibración. Para las lámparas de transporte, se utilizan zócalos especiales, gracias a los cuales puede reemplazar rápidamente el elemento de iluminación en las condiciones de hacinamiento de la máquina. Dichos elementos funcionan desde la fuente de alimentación de un automóvil de 6-220 V.
- Productos para instrumentos ópticos. Hoy casi nunca se estrena. Anteriormente utilizado para proyectores de cine, equipos médicos. Las lámparas de este tipo tienen un matraz de una forma especial.
- Interruptor de luz. Relacionarse con la clase de señal. Tienen un tamaño de bombilla pequeño, lo que les permite colocarse debajo de los botones de los paneles de varias instalaciones.
Luz de advertencia de doble cadena
Por el número de filamentos, todos los elementos son:
- Doble hilo. Tienen un cuerpo brillante para luz distante (fuerte) y otro para iluminación tenue (débil). Utilizado en automóviles, aviación, semáforos ferroviarios, en las estrellas del Kremlin de Moscú.
- Solo trenzado. Bombillas familiares de tungsteno.
El cuerpo de los productos de baja inercia tiene una espiral extremadamente delgada. Anteriormente, se usaban para sistemas ópticos de grabación de sonido. También hay lámparas de calefacción que se utilizan para organizar cámaras de secado, estufas eléctricas, equipos de oficina, etc.
Ventajas y desventajas
Las lámparas incandescentes tienen una serie de ventajas:
- costo razonable;
- dimensiones compactas;
- reacción instantánea al encendido / apagado;
- falta de parpadeo, que afecta negativamente a los ojos;
- inercia a sobretensiones;
- suave gamma de brillo, que contribuye a la relajación, creando una atmósfera de confort;
- buen índice de reproducción cromática igual a Ra 90;
- trabajar en cualquier condición (incluida alta humedad);
- disponibilidad constante para el consumidor;
- respeto al medio ambiente;
- falta de ruido durante el trabajo;
- inercia a la radiación ionizante.
Las desventajas de las lámparas incandescentes incluyen tales momentos:
- fragilidad, sensibilidad al daño mecánico;
- vida relativamente corta;
- baja eficiencia, que no exceda de 5-7% (la relación de potencia consumida a radiación visible);
- peligro de incendio con el contacto directo de la lámpara con sustancias combustibles (textiles, paja, etc.);
- La probabilidad de una explosión debido a un choque térmico o la ruptura de una espiral bajo tensión.
A pesar de todas estas deficiencias, las bombillas familiares conservan sus posiciones con confianza. Más del 70% de la población de la CEI todavía los usa.
Eficiencia y durabilidad
Al analizar cómo se organiza una lámpara incandescente, es importante comprender su eficiencia. A una temperatura de luz de 3400 Kelvin, la eficiencia del elemento es del 15%. Esto se refiere a la relación entre el consumo de energía y la luz visible visible para el ojo humano. A una temperatura de 2700 K (promedio normal para una lámpara doméstica ordinaria), la eficiencia es solo del 5%.
Cuanto mayor es la temperatura del brillo, mayor es la eficiencia. Pero al mismo tiempo, se reduce la vida útil del producto. Por ejemplo, si aumenta el voltaje en un 20%, el brillo de la iluminación se volverá más fuerte; la eficiencia de la bombilla aumentará, sin embargo, la vida útil se reducirá en un 90-95%. En consecuencia, una disminución en el voltaje conduce a una disminución en la eficiencia del producto y a un aumento en su vida útil.
Cómo aumentar la vida de una lámpara incandescente
En promedio, una bombilla incandescente doméstica común dura entre 700 y 1000 horas. Pero, de hecho, el elemento se quema mucho más rápido. Para extender la vida útil de la bombilla, es necesario evitar los factores que causan el agotamiento de la espiral.
- Observe el rango de voltaje. Está indicado en el matraz del producto. Como regla, es igual a 125-135 W, 220-230 W, 2.3-2.4 kW. Si se excede el voltaje en la casa, el producto se quemará antes. Por ejemplo, en un departamento, el voltaje máximo es de 220 V, y la lámpara se compró con un rango de 125-135 V. Aquí, el filamento se quemará sin ambigüedades más rápido, ya que aumenta la eficiencia del producto.
- Repare el mal funcionamiento del cartucho. Si las lámparas se queman con frecuencia, vale la pena examinarlas y volver a verificar los contactos. Si es necesario, cambie el cartucho.
- Eliminar la vibración. Conducen a un rápido agotamiento del filamento de tungsteno. Por lo tanto, la transferencia de accesorios móviles se realiza mejor con la bombilla apagada.
Para extender la vida útil de la lámpara incandescente, puede reducir el voltaje en la red solo en un 7-8%. En este caso, el producto durará 3-3.5 veces más con un consumo económico de energía.
