Što je žarulja, dizajn i princip rada

Jeste li se ikada zapitali što je obična žarulja? Većina nas zna da se najjednostavniji rasvjetni uređaj sastoji od postolja, žarulje i volframove niti, no kako on funkcionira, zašto s vremenom pregori i zašto su žarulje napunjene inertnim plinovima?

O svim karakteristikama jednostavnih "Iljičevih žarulja" i modernih fluorescentnih i LED uređaja govorit ćemo u ovom članku.

Što je žarulja sa žarnom niti

Obična žarulja sa žarnom niti je izvor svjetlosti s napajanjem, čiji se glavni dio sastoji od vatrostalnog materijala koji djeluje kao tijelo žarne niti. U većini slučajeva takav materijal (vodič) stavlja se u vakuumsku tikvicu ili tikvicu napunjenu inertnim plinovima. Kada struja prolazi kroz vodič, on se zagrijava i počinje emitirati jak sjaj.

Zanimljiv! Da bi volframova nit žarulje zasvijetlila, mora se zagrijati na temperaturu od oko 2000 °C. Može se smatrati da je granična temperatura žarne niti 3410 °C.

Povijest stvaranja

Zapravo, niti jedan znanstvenik nikad ništa nije izumio potpuno sam: to se dogodilo s “klasičnom” žaruljom. Davne 1840. godine britanski izumitelj po imenu Warren De la Rue dizajnirao je prvu žarulju sa žarnom niti koju je napajao platinasti vodič. Dvije godine ranije, 1838., belgijski znanstvenik po imenu Jobard izumio je prvi svjetski izvor svjetlosti s ugljičnom jezgrom. Pa, točno sto godina prije kraja Drugog svjetskog rata, Heinrich Goebel stvara prve prototipove modernih žarulja.

Važno je napomenuti da je Goebelova prva svjetiljka imala pougljenjenu bambusovu nit postavljenu u vakuum. Znanstvenik je nastavio raditi na svojoj zamisli još oko 5 godina, nakon čega ju je predstavio široj javnosti.

Značajan doprinos izumu, koji danas koristi cijeli svijet, dali su i ruski znanstvenici. Tako je 1874. godine prva žarulja s karbonskom jezgrom postavljena u bezzračnu okolinu registrirana na ime Aleksandra Nikolajeviča Lodigina. Veliki problem s takvim izvorom svjetlosti bio je taj što ugljik kao vodič nije mogao trajati dovoljno dugo i izgorio je ubrzo nakon upotrebe. S vremenom su svijetli umovi planeta došli na ideju zamjene ugljena volframom.

Zanimljiv! Kada govorimo o struji i rasvjetnim uređajima, ne možemo ne spomenuti velikog Thomasa Edisona. On je prvi stvorio i patentirao žarulju sa žarnom niti koja je bila jeftina za proizvodnju i izdržljiva (u odnosu na većinu uređaja tog vremena).

Od svog izuma, poznati izvor svjetlosti nije se mnogo promijenio, ali su se u njemu ipak dogodile tehničke promjene: vodič je zamijenjen naprednijim, a prostor unutar žarulje počeo se puniti posebnim plinom.

Značajke dizajna i princip rada

Standardni LN sastoji se od:

• tikvica napunjena inertnim plinom (ili uopće bez zraka);
• baza koja istovremeno služi i kao "poklopac" žarulje i element za spajanje svjetiljke na mrežu;
• elektrode;
• svitak sa žarnom niti smješten na posebnim nosačima;
• osnovni kontakt.

Volfram je odabran kao materijal vodiča kako bi se smanjila potrošnja struje za grijanje i smanjio presjek žarne niti na najmanju moguću mjeru.

Zanimljiv! Parametar otpora volframa je tri puta veći od bakra.

Spirala se napaja strujom iz elektroda, a kao glavni materijal "rogova" na koje je spirala ugrađena koristi se molibden: on je vatrostalan i zapravo se ne širi kada se zagrijava. Korištenje inertnog plina povećava potencijalni životni vijek spirale: u plinskom okruženju "teže" je da izgori. Što se tiče baze, njezina veličina i niti na njoj mogu varirati.

Karakteristike i vrste

Osim uobičajenih kućnih lijekova na koje smo navikli, stručnjaci identificiraju još nekoliko njihovih sorti, uključujući:

1. Dekorativni. Odlikuju se nestandardnim oblicima žarulja, povećanom spiralom i slabom rasvjetom. Takve uređaje dizajneri najčešće koriste za provedbu projekata u "vintage" stilu.
2. Osvjetljenje. Imaju obojenu žarulju s unutarnje strane i male su snage (do 25 W). Brzo mijenjaju nijansu sjaja, pa zahtijevaju čestu zamjenu.
3. Signal. Ranije su se naširoko koristili u raznim rasvjetnim uređajima, ali danas se na ovom području aktivno zamjenjuju LED opcijama.
4. Zrcalno.Žarulja takve svjetiljke djelomično je prekrivena slojem aluminija koji dobro reflektira svjetlost, što mu omogućuje koncentriranje rasvjete na određenu točku u prostoru prostorije.
5. Prijevoz. Koriste se za opremanje optike automobila, traktora, zrakoplova, raznih pomorskih plovila itd. Imaju povećanu čvrstoću i otporni su na vibracije.
6. Dvostruki pramen. Posebna podvrsta koja se koristi u željezničkim semaforima, zrakoplovima i automobilima.

Referenca. Postoje i druge vrste LN-a, ali danas je većina njih zamijenjena modernijim uređajima, o kojima će se govoriti malo dalje.

Prednosti i nedostatci

Pozitivne kvalitete klasičnog LP-a uključuju nisku cijenu, male dimenzije, otpornost na male padove napona u mreži, ugodan spektar osvjetljenja za ljudski vid, širok raspon mogućnosti napajanja, odsutnost toksičnih ili drugih štetnih komponenti u sastavu i buka u radu. Ako govorimo o nedostacima, onda među njima vrijedi spomenuti relativno kratak vijek trajanja, prilično visoku potrošnju struje i opasnost od požara.

Važno! Površina oko snažnih žarulja sa žarnom niti može se zagrijati do +330 stupnjeva Celzijusa. Budi oprezan!

Opseg primjene

Klasični LN koriste se za kućnu rasvjetu prostorija i lokalnih područja, komercijalnih nekretnina, koriste se u automobilskom, željezničkom i zračnom prometu, ugrađuju se u prijenosne rasvjetne uređaje (džepne svjetiljke, itd.), koriste se u kinu, dizajnu, medicini i mnogim drugim sektorima života.

Dizajn i princip rada modernih tipova svjetiljki

Moderni rasvjetni uređaji uključuju halogene, fluorescentne, štedne i LED uređaje. Razmotrimo svaku vrstu pojedinačno.

Halogen

Takvi uređaji su modernizirana verzija klasičnih LN-ova. Tikvica takvog uređaja je napunjena halogenom, koji reagira s volframom koji isparava dok se zagrijava. To vam omogućuje produljenje vijeka trajanja uređaja. Osim toga, kvarc se koristi u halogenim svjetiljkama. Uređaji za halogenu rasvjetu obično imaju veće karakteristike performansi od uobičajenih svjetiljki.

Luminescentna

Ovi uređaji se također nazivaju fluorescentne svjetiljke. Imaju visoku kvalitetu reprodukcije boja, što im omogućuje upotrebu u osvjetljavanju izloga i polica. U usporedbi s LN, luminiscentni uređaj troši 4-5 puta manje energije i ima dulji vijek trajanja. Oni također imaju svoje nedostatke - loše performanse na niskim temperaturama i sadržaj štetnih tvari (uključujući živu) u nekim modelima.

Ušteda energije

Glavna značajka rasvjetnih uređaja za uštedu energije je elektronička jedinica, koja osigurava i paljenje i rad svjetiljke. Takav uređaj karakterizira stabilniji rad, manja potrošnja energije, dulji radni vijek i širok raspon dostupnih boja.

Važno! U proizvodnji štednih žarulja koriste se tvari opasne za prirodu i čovjeka, pa se njihovo zbrinjavanje mora provoditi isključivo na posebnim sabirnim mjestima.

LED

Dizajn takvih svjetiljki koristi poluvodičke kristale: oni stvaraju sjaj kada električna struja prolazi kroz njih.U usporedbi s istim halogenim uređajima, LED uređaji su približno 4-7 puta učinkovitiji, a što se tiče radnog vijeka takav uređaj može trajati do 50 000 sati. Jedini nedostatak LED svjetiljki smatra se njihova visoka cijena, međutim, uzimajući u obzir uštede na održavanju i potrošnji, dugoročno ih je mnogo isplativije kupiti.

Tako smo saznali što je žarulja, pogledali većinu vrsta modernih i ne tako modernih opcija. Nadamo se da sada imate opću ideju o značajkama njihovog rada.