Čo je to žiarovka, dizajn a princíp činnosti
Zamysleli ste sa niekedy nad tým, čo je obyčajná žiarovka? Väčšina z nás vie, že najjednoduchšie osvetľovacie zariadenie pozostáva zo základne, žiarovky a volfrámového vlákna, ale ako funguje, prečo časom vyhorí a prečo sú žiarovky plnené inertnými plynmi?
V tomto článku budeme hovoriť o všetkých vlastnostiach jednoduchých „Ilyichových žiaroviek“ a moderných žiariviek a LED zariadení.
Obsah článku
Čo je to žiarovka
Bežná žiarovka je napájaný svetelný zdroj, ktorého hlavnú časť tvorí žiaruvzdorný materiál, ktorý pôsobí ako vlákno. Vo väčšine prípadov sa takýto materiál (vodič) vloží do vákuovej banky alebo banky naplnenej inertnými plynmi. Keď prúd prechádza vodičom, zahreje sa a začne vyžarovať jasnú žiaru.
Zaujímavé! Aby sa volfrámové vlákno žiarovky rozsvietilo, musí sa zahriať na teplotu asi 2000 °C. Za teplotný limit pre žiarovku možno považovať 3410 °C.
História stvorenia
V skutočnosti žiadny vedec nikdy nič nevynašiel úplne sám: toto sa stalo s „klasickou“ žiarovkou. V roku 1840 britský vynálezca menom Warren De la Rue navrhol prvú žiarovku napájanú platinovým vodičom. Dva roky predtým, v roku 1838, vynašiel belgický vedec menom Jobard prvý svetelný zdroj s uhlíkovým jadrom na svete. No presne sto rokov pred koncom druhej svetovej vojny vytvára Heinrich Goebel prvé prototypy moderných žiaroviek.
Je pozoruhodné, že prvá Goebelova lampa mala zuhoľnatené bambusové vlákno umiestnené vo vákuu. Vedec pokračoval v práci na svojom duchovnom dieťati ešte asi 5 rokov, potom ho predstavil širokej verejnosti.
K vynálezu, ktorý dnes využíva celý svet, výrazne prispeli aj ruskí vedci. V roku 1874 tak bola na meno Alexandra Nikolajeviča Lodygina zaregistrovaná prvá žiarovka s uhlíkovým jadrom umiestnená v bezvzduchovom prostredí. Veľkým problémom takéhoto svetelného zdroja bolo, že uhlík ako vodič nevydržal dostatočne dlho a čoskoro po použití vyhorel. V priebehu času jasné mysle planéty prišli s myšlienkou nahradiť uhlie volfrámom.
Zaujímavé! Keď hovoríme o elektrine a osvetľovacích zariadeniach, nemôžeme nespomenúť veľkého Thomasa Edisona. Bol to on, kto ako prvý vytvoril a patentoval žiarovku, ktorej výroba bola lacná a odolná (v porovnaní s väčšinou zariadení tej doby).
Známy svetelný zdroj sa od svojho vynálezu príliš nezmenil, no stále v ňom prebehli technické zmeny: vodič bol nahradený pokročilejším a priestor vo vnútri žiarovky sa začal napĺňať špeciálnym plynom.
Konštrukčné vlastnosti a princíp činnosti
Štandardné LN pozostáva z:
- banka naplnená inertným plynom (alebo úplne bez vzduchu);
- základňa, ktorá súčasne slúži ako „viečko“ žiarovky a prvok na pripojenie svietidla k sieti;
- elektródy;
- vláknová cievka umiestnená na špeciálnych podperách;
- základný kontakt.
Volfrám bol zvolený ako materiál vodiča, aby sa minimalizovala spotreba prúdu na ohrev a zmenšil sa prierez vlákna na minimum.
Zaujímavé! Parameter odporu volfrámu je trikrát väčší ako parameter medi.
Špirála je napájaná prúdom z elektród a molybdén sa používa ako hlavný materiál „rohov“, na ktorých je špirála inštalovaná: je žiaruvzdorná a pri zahrievaní sa v skutočnosti nerozťahuje. Použitie inertného plynu zvyšuje potenciálnu životnosť špirály: v prostredí plynu je pre ňu „ťažšie“ vyhorenie. Pokiaľ ide o základňu, jej veľkosť a závity na nej sa môžu líšiť.
Charakteristiky a typy
Okrem bežných domácich drog, na ktoré sme zvyknutí, odborníci identifikujú niekoľko ďalších ich odrôd vrátane:
- Dekoratívne. Vyznačujú sa neštandardnými tvarmi žiaroviek, zväčšenou špirálou a slabým osvetlením. Takéto zariadenia najčastejšie používajú dizajnéri na realizáciu projektov v štýle „vintage“.
- Osvetlenie. Majú z vnútornej strany nalakovanú žiarovku a majú nízky výkon (do 25 W). Rýchlo menia odtieň žiary, takže vyžadujú častú výmenu.
- Signál. Predtým boli široko používané v rôznych osvetľovacích zariadeniach, ale dnes sa v tejto oblasti aktívne nahrádzajú možnosťami LED.
- Zrkadlené.Žiarovka takejto lampy je čiastočne pokrytá vrstvou hliníka, ktorá dobre odráža svetlo, čo jej umožňuje sústrediť osvetlenie na určitý bod v priestore miestnosti.
- Doprava. Používajú sa na vybavenie optiky automobilov, traktorov, lietadiel, rôznych námorných plavidiel atď. Majú zvýšenú pevnosť a sú odolné voči vibráciám.
- Dvojvláknový. Špeciálny podtyp používaný v železničných semaforoch, lietadlách a autách.
Odkaz. Existujú aj iné typy LN, ale dnes je väčšina z nich nahradená modernejšími zariadeniami, o ktorých bude reč trochu ďalej.
Výhody a nevýhody
Medzi pozitívne vlastnosti klasických LP patrí nízka cena, malé rozmery, odolnosť voči malým poklesom napätia v sieti, príjemné spektrum osvetlenia pre ľudský zrak, široké možnosti napájania, absencia toxických či iných škodlivých zložiek v zložení a hluk v prevádzke. Ak hovoríme o nevýhodách, potom medzi nimi stojí za zmienku relatívne krátka životnosť, pomerne vysoká spotreba prúdu a nebezpečenstvo požiaru.
Dôležité! Povrch okolo výkonných žiaroviek sa dokáže zahriať až na +330 stupňov Celzia. Buď opatrný!
Pôsobnosť
Klasické LN sa používajú na domáce osvetlenie priestorov a miestnych priestorov, komerčných nehnuteľností, používajú sa v automobilovej, železničnej a leteckej doprave, inštalujú sa do prenosných osvetľovacích zariadení (vreckové baterky a pod.), používajú sa v kine, dizajne, medicíne a mnohých ďalších odvetviach zo života.
Dizajn a princíp činnosti moderných typov svietidiel
Medzi moderné osvetľovacie zariadenia patria halogénové, žiarivkové, energeticky úsporné a LED zariadenia. Zvážme každý typ individuálne.
Halogén
Takéto zariadenia sú modernizovanou verziou klasických LN. Banka takéhoto zariadenia je naplnená halogénom, ktorý reaguje s volfrámom, ktorý sa pri zahrievaní odparuje. To vám umožní predĺžiť životnosť zariadenia. Okrem toho sa kremeň používa v halogénových žiarovkách. Halogénové osvetľovacie zariadenia majú zvyčajne vyššie výkonové charakteristiky ako bežné žiarovky.
Luminiscenčné
Tieto zariadenia sa tiež nazývajú žiarivky. Majú vysokú kvalitu podania farieb, čo umožňuje ich použitie pri osvetlení výkladov a regálov. V porovnaní s LN spotrebuje luminiscenčné zariadenie 4–5 krát menej energie a má dlhšiu životnosť. Majú tiež svoje nevýhody - slabý výkon pri nízkych teplotách a obsah škodlivých látok (vrátane ortuti) v niektorých modeloch.
Úspora energie
Hlavnou črtou energeticky úsporných osvetľovacích zariadení je elektronická jednotka, ktorá zabezpečuje zapaľovanie aj prevádzku svietidla. Takéto zariadenie sa vyznačuje stabilnejšou prevádzkou, nižšou spotrebou energie, dlhšou životnosťou a širokou škálou dostupných farieb.
Dôležité! Pri výrobe energeticky úsporných lámp sa používajú látky nebezpečné pre prírodu a človeka, preto sa ich likvidácia musí vykonávať výlučne prostredníctvom špeciálnych zberných miest.
LED
Konštrukcia takýchto svietidiel využíva polovodičové kryštály: vytvárajú žiaru, keď cez ne prechádza elektrický prúd.V porovnaní s rovnakými halogénovými zariadeniami sú LED zariadenia približne 4-7 krát efektívnejšie a z hľadiska životnosti takéto zariadenie môže trvať až 50 000 hodín. Jedinou nevýhodou LED svietidiel je ich vysoká cena, avšak vzhľadom na úspory na údržbu a spotrebu je z dlhodobého hľadiska oveľa výhodnejšie ich nákup.
Takže sme zistili, čo je žiarovka, pozreli sme sa na väčšinu typov moderných a nie tak moderných možností. Dúfame, že teraz máte všeobecnú predstavu o vlastnostiach ich prevádzky.
