Лампа с нажежаема жичка

Лампата с нажежаема жичка (обикновена крушка) е осветителен уред, който се използва за получаване на изкуствена светлина от нагрят проводник, чрез протичане на електрически ток. Това е първият електрически източник на светлина, познат на света.

.
История

През 1801г. Хъмфри Дейви прави експеримент, при който пуска ток през платинена нишка. Въпреки това, този опит не се счита за успешен и откриването на първата крушка се приписва на Томас Алва Едисън, който не е пионер в тези изследвания, но прави първия успешен тест.

През 1854г. Джоузеф Суон прави опити за създаване на крушка с нажежаема жичка. Той успява да я изобрети след 10 години, но резултатите не са никак задоволителни, заради прекалено краткия и живот.

Създател на първата лампа с нажежаема жичка е А. Лодигин. През 1872г, той пълни стъклен балон с въздух, запоява в него два медни проводника и ги съединява с въглена пръчица. След като пуска ток, въглената пръчица започва да се нагрява, при което отделя светлина. Проблемът е, че тя издържа максимум половин час и след това изгаря напълно.

Томас Едисън вижда, че проблема е в кислорода. През 1875г, той изтегля въздуха от балона и успява да увеличи продължителността на осветлението. С негова помощ крушката вече има по-дълъг живот и въглеродната пръчица изгаря по-бавно. През 1879г. той започва да продава своите нови осветителни тела.

Едисън създава първата в света електроцентрала, която е в състояние да захрани 10 000 лампи. Това е началото на една нова ера – ерата на електричеството.

През 1890г. А. Лодигин подобрява още повече своята електрическа крушка, като подменя жичката с такава от волфрам и решил, че ще е по-добре балона да бъде пълен с азот.

Унгарската компания „Тунгсрам“ въвежда в експлоатация волфрамовата жичка, която се използва и до днес. Тя работи много по-ефективно и има по-дълъг живот. От волфрамовата спирала зависи какъв ще е цвета на светлината и какво ще е нейното количество. При температура от 2700 градуса по Целзий се излъчва ярка светлина (бяла светлина). В 75 и 100 ватовите крушки температурата е приблизително 2550 градуса (4600 градуса по Фаренхайт). Тази температура на нишката може да предизвика много голямо топлинно излъчване, при което се отделя и много видима светлина.

Принцип на действие и конструкция

Основната фотометрична величина при лампата с нажежаема жичка е светлинния поток, който представлява електромагнитно лъчение.

Жичката в лампата се нагрява при протичане на електрически ток. Тя трябва да бъде изработена от проводник с високо съпротивление, затова най-често се използва волфрам. Температурата трябва да се повиши до хиляди градуси, за да се достигне до излъчване на светлина, като само част от нея се вижда от човешкото око. По-голям дял имат инфрачервените лъчи. Голяма част от енергията се използва за топлопроводимост и топлоотдаване, което в случая е излишно и се явява като допълнителен разход на електроенергия. За да се получи „бяла“ светлина, температурата на проводника трябва да се увеличи още повече. Това е причината да се използват метали, които са с висока точка на топене. При волфрама тя е 3410 градуса по Целзий. Понякога се използва и осмий, където температурата на топене е 3045 градуса, но това се среща по-рядко.

При тази температура волфрамът ще изгори веднага, ако има наличие на въздух, затова той трябва да се изолира в стъклен балон. В началото са се използвали вакуумирани колби, при които се е осъществявало изпарение на метала, изтъняване и затъмняване на стъклото. Впоследствие е станало ясно, че се получава по-добър ефект, когато колбите се пълнят с благороден газ, като например аргон.

В повечето случаи лампите с нажежаема жичка се състоят от три елемента стъклен балон, цокъл и проводници. Цокълът представлява винтова резба и служи за свързване на лампата към електрическата мрежа. Той е бил използван още от Едисън. Стъкленият балон служи за защита на проводника от околната среда, като го предпазва от кислорода. При лампите с по-голяма мощност се налага балона да бъде с по-голям обем.

В днешно време лампите се пълнят с буферен газ, който значително намалява скоростта на изпарение. Благородният газ е скъп и затова се предпочита азота, като негов заместител. При някои по-скъпи модели лампи се използват газовете ксенон и криптон.

Най-масовите лампи с нажежаема жичка се делят на два основни вида – с азот и халогенен газ. Предимствата на халогенните лампи пред азотните са: по-дългия им живот и по-добрата енергийна ефективност, която може да достигне до 30%.

Недостатъци

При лампата с нажежаема жичка има един много голям недостатък. Загубата на енергия е огромна. Около 95% от нея се отделя като топлина и само 5% се превръща във видима светлина. За да успее да произведе дадено количество светлина, лампата с нажежаема жичка трябва да консумира много повече енергия от други алтернативни осветителни тела. При луминесцентната лампа коефициента на полезно действие е между 7 и 15%. LED (светодиодите) са с още по-висок КПД, но те са по-скъпи и това спира ги прави по-малко предпочитани.

Лампа с нажежаема жичка (наричана още, заради формата си, крушка или обикновена електрическа лампа) е осветителен уред, източник на изкуствена светлина, която се излъчва от проводник, нагрят от протичането на електрически ток през него. Лампата с нажежаема жичка е създадена от А. Лодигин през 1872 г. Представлявала е стъклен балон, изпълнен с въздух, в който са запоени два дебели медни проводника, съединени с въглена пръчица. При пускане на ток през лампата въглената пръчица свети не повече от половин час и изгаря. През 1875 г. Томас Едисон изтеглил въздуха от балона и така удължил живота ѝ. По-късно, през 1890 г. А. Лодигин доусъвършенствал електрическата крушка, като поставил жичка от волфрам и изпълнил балона с азот. Лампите с нажежаема жичка се делят на 2 основни типа: с азот и с халогенен газ. Първите са известните обикновени лампи във всичките си разновидности, а вторите са халогенните лампи, които напоследък се наложиха със своите преимущества като по-дълъг живот и 20-30% енергийна ефективност.

Принцип на действие

В лампата с нажежаема жичка се използва ефектът на нагряване на проводник с високо съпротивление (най-често сплав на волфрама), при протичане през него на електрически ток. За получаване на видимо излъчване на светлина е необходимо температурата да се повиши до няколко хиляди градуса.

Само малка част от излъчваната светлина е във видимия за човешкото око спектър, а основен дял се пада на инфрачервените лъчи. Част от употребената енергия се “хаби” в процесите на топлоотдаване и топлопроводимост. За увеличаване на така наречената “бяла” светлина е необходимо да се увеличи и температурата на нагряване на проводника, поради което се използват метали с висока точка на топене – най-често волфрам (3410 °С) и по-рядко осмий (3045 °С).

В условията на въздух при такава температура на нагряване волфрамът би се превърнал в оксид (т. е. би изгорял), което налага проводникът да бъде защитен в стъклен балон (колба). Първоначално използваните колби са били вакуумирани, при което става изпарение на метала, бързо изтъняване на спиралата и затъмняване на стъклото на колбата. Ето защо по-късно започва пълненето на колбите с благороден газ, най-често с аргон. Вакуумирани колби се използват и сега, но за лампи с малка мощност.

Някои видове лампи с нажежаема жичка

Лампа на цокъл Е27 и Е14

Тези лампи бяха единственият доскорошен основен изкуствен източник на светлина. Светлината, която излъчват е с цветна температура 2700K (топла бяла светлина), а ако има нужда от цветна светлина, се боядисва стъкленият балон в необходимият цвят. Приложение намират за аплици, полилеи, плафони, нощни лампи и др. За нощните лампи често се ползват насочени такива, за да се концентрира излъчваната светлина на необходимата площ.

Монтажа и демонтажа им се осъществяват посредством фасунга към съответното осветително тяло (настолни лампи, аплици и др.). Повечето осветителни тела имат означение с посочена максималната мощност на лампата, която може да бъде монтирана на тях. Това се налага поради факта, че лампите с нажежаема жичка отделят по-голямата част от консумираната енергия под формата на топлина и ако се сложи по-силна лампа, то тя би нанесла щети на конструкцията на осветителното тяло.

Линейни лампи

Тези лампи се произвеждат в два варианта. С един или два крака. Нажежаемата жичка е разположена по цялата дължина на лампата. Линейните лампи се използват предимно с декоративна цел и като допълнително осветление. Монтират се посредством 2-та крака на лампата.

Принцип на действие на халогенните лампи с нажежаема жичка

Халогенната лампа, известна също като волфрамова халогенна лампа или кварцова йодна лампа, представлява крушка с нажежаема жичка, в която има добавен малко количество халоген, например йод или бром. Комбинацията от халогенния газ и нажежаемата волфрамова нишка произвежда халогенна циклична химична реакция, при която изпарения волфрам се отлага отново върху нишката, увеличавайки нейния живот и поддържайки чистотата на обвивката. Поради това, халогенната лампа може да работи при по-висока температура спрямо стандартната пълна с газ лампа на подобна мощност и с подобен експлоатационен живот, произвеждайки светлина с по-висока осветителна ефикасност и цветна температура. Малкият размер на халогенните лампи позволява тяхното използване в компактни оптични системи за проектори и осветление.

  Някои видове халогенни лампи

Лампи на цокъл Е27 и Е14

Тези лампи са заместители на обикновените лампи с нажежаема спирала като ги надминават по енергийна ефективност, номинален живот и яркост. Тъй като обикновените лампи с нажежаема спирала вече са спрени от производство, халогенните им заместители успешно се налагат на пазара. Те са напълно идентични като параметри с обикновените лампи с нажежаема жичка, но имат и много предимствата. Поради тази идентичност не се налага преобразуване на осветителното тяло след замяна на обикновена лампа с нейната аналогична халогенна.

Лампи на цокъл G4,G9 и G6.35 тип “ампули”

  Тези лампи се използват предимно за окачен таван като “лунички” за основно или допълнително осветление. Лампите ампули на цокъл G4 най-често се срещат на 12 V (има и на други напрежения, но са за специални или медицински цели). Лампите на цокъл G9 са само на 220 VAC, а лампите на G6.35 могат да бъдат на 12 и 220 VAC. Поради факта, че са халогенни и развиват висока температура по време на работа е задължително когато се монтират да не се пипат с ръце, а да се поставят с помощта на найлон или хартия, за да няма пряк допир с кожата. Допира на стъкления балон на лампата с кожата, би довел до оставяне на мазни отпечатъци върху лампата, което от своя страна би съкратило живота и драстично.

Лампи на цокъл G4,GU10 и G6.35 с рефлектор тип “луни”

Лампите от този тип се използват предимно за окачен таван във вид на “лунички” за основно или допълнително осветление. Лампите на цокъл G4 най-често се срещат на 12 V (има и на други напрежения, но са за специални или медицински цели). Лампите на цокъл GU10 са само на 220 VAC, а лампите на G6.35 ги има на 12  и 220 VAC. Излъчват насочена светлина на около 120° и са подходящи за осветяване на обекти.

Лампи тип PAR

Тези лампи се използват предимно за насочено осветяване на обекти. Съществуват под различни цокли, захранващо напрежение и цветове. Подходящи са за градински лампи за насочено осветяване, за осветяване на статуи, дървета и др.

Лампи тип “пура”

Тези лампи са много популярни поради приложението им в осветяването на открити и закрити пространства като складове, спортни площадки, алеи, градини, паркове и др. Осветеността, която осигуряват е по-слаба от металхалогенните лампи, но цената им е в пъти по-ниска. Както всички халогенни лампи, те също не трябва да се пипат без предпазно фолио или хартия.

 Автор: Ангел Георгиев

Коментари от Google+