Žarulja sa žarnom niti. Žarulja sa žarnom niti: cijela era u rasvjeti Vrste i karakteristike žarulja sa žarnom niti

Unatoč razvoju tehnologije za uštedu energije, žarulje sa žarnom niti još uvijek drže vodstvo na tržištu rasvjete.

Kako izgleda žarulja sa žarnom niti?

Princip rada

Učinak žarulje je značajno zagrijavanje žarne niti električnom strujom. Da bi čvrsto tijelo počelo svijetliti crvenim zračenjem, njegova temperatura se mora povećati na 570 0 C. Za oči postaje ugodno kada se temperatura poveća 4-5 puta.

Volfram je od svih metala najvatrostalniji (3400 0 C), pa se od njega izrađena žica koristi kao žarna nit. Da bi se povećalo područje zračenja, smota se u spiralu, koja se u žarulji sa žarnom niti zagrijava na 2000-2800 0 C. U ovom slučaju, temperatura boje je 2000-3000K, stvarajući žućkasti spektar. Troši više energije i dosadno je nego dnevno, ali je ugodno za oči.

Čak iu školskom udžbeniku postoji pokus s povećanjem sjaja svjetiljke ovisno o jačini električne struje. Dok raste, oslobađa se zračenje i toplina.

U zračnom okruženju, volframova nit brzo oksidira i uništava se pod utjecajem visoke temperature. Ranije je stvoren vakuum u staklenoj tikvici, ali sada se najčešće koristi inertni plin: dušik, argon, kripton. Istodobno se povećava intenzitet sjaja. Osim toga, tlak plina sprječava isparavanje volframa s temperature žarenja.

Struktura

Unatoč prividnoj jednostavnosti izrade, svjetiljka se sastoji od 11 elemenata. Istodobno se u dizajnu koristi 7 različitih metala. Najvažniji element je filament. Može biti različitih vrsta: okrugli, u obliku jedne ili više vrpci. Zbog raznolikosti elemenata kod kojih se svjetlosna energija dobiva iz električne energije, obično se nazivaju užarena tijela. Tikvice su u većini slučajeva okrugle ili kruškolike, ali mogu biti i drugih oblika.

Vrste žarulja sa žarnom niti

Donja slika prikazuje dizajn svjetiljke. Unutra se nalaze elektrode (6), spirala (2) (volfram) i kuke (3) (molibden). Postolja (9) od pocinčanog čelika izrađivana su uglavnom s navojem još od vremena Edisona. Njihovi promjeri mogu varirati: E 14, E 27, E 40 - prema veličini vanjskog promjera. Baza je također spojena na utičnicu pomoću igala ili igala. Njegov tip određen je oznakama utisnutim na vanjskoj površini.

Uređaj žarulje sa žarnom niti

Mogućnosti

• električni;
• tehnički (intenzitet i spektralni sastav svjetlosnog toka);
• operativni (uvjeti uporabe, dimenzije, svjetlosna snaga, vijek trajanja).

Vlast

Glavne karakteristike se primjenjuju u obliku oznaka. To uključuje snagu odabira svjetiljke (60 W je najpopularnija). Svjetlosni učinak je ovdje važniji. U tablici su prikazane karakteristike kućanskih svjetiljki iz kojih proizlazi da je svjetlosna energija jedne svjetiljke intenzivnija nego kod više svjetiljki iste ukupne snage. Istovremeno, košta manje.

Karakteristike svjetiljke

Svjetlosnu energiju više troše svjetiljke manje snage. Stoga neće biti moguće uštedjeti energiju na ovaj način.

Tehnički podaci

Svjetlosna energija nelinearno ovisi o snazi ​​žarulje sa žarnom niti. Svjetlosni učinak raste s njegovim povećanjem, a nakon 75 W počinje se smanjivati.

Prednost žarulja sa žarnom niti je ujednačenost osvjetljenja. Intenzitet svjetlosti im je gotovo isti u svim smjerovima.

Pulsirajuće svjetlo negativno utječe na umor očiju. Koeficijent pulsiranja ne veći od 10% tijekom malog rada smatra se normalnim. Za žarulje sa žarnom niti ne prelazi 4%, a najgori pokazatelj uočen je za žarulju od 40 W.

Najviše se zagrijavaju žarulje sa žarnom niti. Što se tiče potrošnje energije, to je više sobna grijalica nego uređaj za rasvjetu. Svjetlost je samo 5-15%. Radi uštede energije zabranjena je uporaba žarulja sa žarnom niti od 100 W ili više. Lampa od 60 W se ne zagrijava jako, a osvjetljenje je dovoljno za jednu sobu.

Ako procijenimo spektar emisije, tada u usporedbi s dnevnom svjetlošću u žaruljama sa žarnom niti nema dovoljno plave svjetlosti i višak crvene svjetlosti. Ali smatra se prihvatljivim jer manje umara oči od fluorescentnih svjetiljki.

Radni parametri

Za lampe su važni uvjeti u kojima se koriste. Mogu se koristiti u temperaturnom rasponu od -60 0 C do +50 0 C, vlažnosti ne više od 98% pri 20 0 C i tlaku ne manjem od 0,75∙10 5 Pa. Ne zahtijevaju dodatne uređaje osim dimmera, koji glatko reguliraju svjetlosnu snagu. Lampe su jeftine i ne zahtijevaju nikakve kvalifikacije prilikom zamjene.

Nedostaci uključuju: najnižu pouzdanost, visoko zagrijavanje i nisku učinkovitost.

Vrste žarulja sa žarnom niti

Iako su energetski učinkovitiji izvori svjetlosti bolji, žarulje sa žarnom niti ostaju na prvom mjestu. Ovo se posebno odnosi na upotrebu u kućanstvu.

Svjetiljke opće namjene (GLP)

LON-ovi imaju široku primjenu, unatoč činjenici da se samo 5% energije koristi za rasvjetu, a ostatak se oslobađa u obliku topline. LON su namijenjeni za kućne potrebe, poduzeća, upravne zgrade i vanjska rasvjetna tijela. Podijeljeni su na stabilni napon 220 V i povećani napon - do 250 V. Vrijeme gorenja svjetiljki je kratko i iznosi oko 1000 sati.

Prvo slovo oznake označava glavnu značajku, na primjer, V - vakuum, B - dvostruka spirala, G - monospiralna.

• G 235-245-60-P (monospiralni, raspon napona 235-245 V, snaga 60 W, za pomoćne prostorije);
• V 230-240-60 (vakuum, 230-240 V, 60 W).

Svjetiljke imaju značajnu snagu. Za njih se ne odnosi gornja granica od 100 W. Svjetiljke se koriste za usmjerenu rasvjetu na velikim udaljenostima: za reflektore opće namjene, filmske projekcije i svjetionike. Njihovo filamentno tijelo ima kompaktan raspored za poboljšanje fokusiranja. Također je osigurano posebnim dizajnom baza ili zbog prisutnosti dodatnih leća.

Kako izgledaju reflektori?

Zrcalne svjetiljke

Posebna značajka je poseban dizajn žarulje i prisutnost reflektirajućeg zaslona od aluminija. Kako bi svjetlost bila mekša i smanjen kontrast, područje provođenja svjetlosti je matirano. Raspodjela svjetlosti može biti koncentrirana (ZK), srednja (ZS) i široka (ZSh). Sastav stakla nekih zrcalnih svjetiljki mijenja se dodavanjem neodimijeva oksida. To ih čini svjetlijima i pomiče temperaturu boje prema bijeloj svjetlosti.

Kako izgleda svjetiljka za ogledalo?

Svjetiljke se koriste za osvjetljavanje pozornica, izloga, industrijskih kompleksa, medicinskih ordinacija i još mnogo toga.

Halogene svjetiljke

Posebna značajka svjetiljke je prisutnost halogenih spojeva u žarulji. U interakciji s njima, isparene molekule volframa talože se natrag na spiralu, što vam omogućuje stvaranje povećane temperature grijanja i udvostručenje vijeka trajanja svjetiljki.

Halogena svjetiljka s postoljem

Prilikom odabira svjetiljke morate znati njezine značajke, obično navedene na etiketi, kao i svrhu uporabe.

Kako upaliti žarulje sa žarnom niti

Iako žarulje sa žarnom niti ne zahtijevaju nikakve uređaje za pokretanje, postoje pravila za njihovo spajanje kojih se morate pridržavati. Prije svega, neutralna žica je spojena na bazu, a fazna žica prolazi kroz prekidač. Ako se slijede ova pravila, slučajno dodirivanje baze neće uzrokovati električni udar.

Za napajanje svih svjetiljki pomoću jednog prekidača, one moraju biti spojene paralelno.

Dijagrami spajanja svjetiljki

Na dijagramima su svjetiljke spojene paralelno. Obično postoji zajednički ulaz u prostoriju s utičnicama, ali prekidač je spojen samo na svjetiljke. Izvori se mogu mijenjati istovremeno (Slika c) ili zasebno (Slika b). U lusterima, svjetiljke se mogu kombinirati u grupe iz jednog prekidača. Na sl. d prikazuje dijagram njegovog rada, gdje 3 položaja prekidača daju sve dijagrame mogućih stanja dviju svjetiljki.

Za duge hodnike koriste se 2 prolazna prekidača, preko kojih možete neovisno upravljati svjetiljkom s različitih mjesta (slika e). Ovo je posebno prikladno za prebacivanje vanjske rasvjete od kuće. Kada pritisnete jednu od njih, jedna ili više lampica svijetli ili se gasi. Ova vrsta strujnog kruga zahtijeva više žica.

Načini poboljšanja svjetiljki

Žarulje sa žarnom niti razvijaju se u istom smjeru kao i drugi izvori svjetlosti: povećanje učinkovitosti, smanjenje troškova energije i sigurna uporaba. U tu svrhu odabire se određeno plinsko okruženje, koriste se halogene i quatz-halogene žarulje, a tehničke karakteristike se poboljšavaju. Mnogi su ljudi prilično zadovoljni mekom i toplom svjetlošću žarulje sa žarnom niti.

Korištenje ugljikovih nanocijevi kao tijela sa žarnom niti omogućilo je udvostručenje izlazne svjetlosti u usporedbi s volframom. Stabilni parametri svjetiljke održavaju se 3000 sati. Smanjeni napon napajanja čini ga sigurnijim.

Kako povećati vijek trajanja

Razlozi brzog izgaranja svjetiljki su sljedeći:

• nestabilnost napajanja;
• mehanički udari;
• temperatura zraka;
• prekinuti spojevi u ožičenju.

S vremenom žarna nit ispari, otpor žarulje se poveća i ona izgori. Osim toga, otpor konvencionalne hladne i vruće žarulje od 60-100 W mijenja se 10 puta. Otpor hladnog svitka u žarulji od 60 W je 61,5 Ohma, a vrućeg 815 Ohma. Što je svjetlo jače i što se češće pali, proces je intenzivniji. U tom se slučaju rizik kvara povećava prema kraju servisnog razdoblja. S tim u vezi, potrebno je odabrati odgovarajući napon za normalan izlaz svjetla i dovoljan vijek trajanja.

Načini osiguravanja dugovječnosti žarulja sa žarnom niti:

1. Prilikom kupnje odaberite odgovarajući raspon napona.
2. Nosači se pomiču u isključenom stanju, budući da najmanji udar dovodi do izgaranja radne svjetiljke.
3. Ako žarulja brzo pokvari u istom grlu, treba je popraviti ili zamijeniti.
4. Na podestu je dioda ugrađena u strujni krug ili su uključene dvije identične svjetiljke.
5. Uređaj za meko pokretanje ugrađen je u prekid strujnog kruga.

Ušteda energije. Video

Možete naučiti kako uštedjeti energiju u kućnoj rasvjeti gledajući video ispod.

Pravilnim odabirom i načinom rada žarulje sa žarnom niti mogu biti ekonomične i dugotrajne. Njihova niska cijena, ugodna rasvjeta i jednostavnost korištenja još uvijek im omogućuju da zauzmu prvo mjesto među različitim izvorima svjetlosti.

Nije tajna da čak i sada, s pojavom mnogih novih izvora svjetlosti koji štede energiju, žarulja sa žarnom niti (također nazvana "Iljičeva lampa" ili volframova lampa) ostaje u velikoj potražnji, a mnogi još nisu spremni odustati od nje. Najvjerojatnije će proći još malo vremena i ovaj rasvjetni uređaj će praktički nestati s tržišta električne opreme, ali, naravno, neće biti zaboravljen. Doista, zapravo, otkrićem obične žarulje sa žarnom niti započela je nova era u rasvjeti.

Od čega je napravljena volframova žarulja?

Dizajn žarulje sa žarnom niti s volframovom niti je vrlo jednostavan. Sastoji se od:

• tikvica, tj. sama staklena kugla, ispražnjena ili napunjena plinom;
• žarna tijela (žarna nit) – spirale od legure volframa;
• dvije elektrode kroz koje se napon primjenjuje na spiralu;
• kuke – držači volframove niti od molibdena;
• noge žarulje;
• vanjska veza strujnog voda, koja služi kao osigurač;
• kućišta postolja;
• izolator staklene baze;
• kontakt s dnom baze.

Princip rada žarulje sa žarnom niti je također jednostavan. Svjetlo se proizvodi jer se volframova nit zagrijava od napona koji se na nju primjenjuje. Sličan sjaj, iako u manjim količinama, može se vidjeti pri radu električnog štednjaka s otvorenim nichrome grijaćim elementom. Svjetlo koje emitira spirala je vrlo slabo, ali ovaj primjer jasno pokazuje kako radi žarulja sa žarnom niti.

Osim uobičajenog oblika, ovi rasvjetni uređaji mogu biti i dekorativni, u obliku svijeće, kapi, cilindra ili kugle. Budući da je svjetlo od volframa uvijek iste boje, proizvođači proizvode takve rasvjetne uređaje s različitim, ponekad obojenim staklima.

Zanimljive su za rad žarulje sa žarnom niti sa zrcalnim premazom. Načelo rada žarulje sa žarnom niti može se usporediti s reflektorima, jer osvjetljavaju određeno područje na usmjeren način.

Prednosti

Naravno, glavne prednosti žarulja sa žarnom niti su minimalna složenost u njihovoj proizvodnji. Odatle, naravno, niska cijena, jer danas je nemoguće zamisliti jednostavniji električni uređaj. Ista priča vrijedi i za uključivanje takvog elementa u mrežu. Da biste to učinili, ne morate instalirati nikakvu dodatnu opremu; dovoljan je jednostavan uložak.

U nekim slučajevima, čak i u odsutnosti, ljudi spajaju žarulje sa žarnom niti tako da na brzinu naprave utičnicu od drveta, plastike ili čak spoje svjetiljku na žicu pomoću izolacijske trake. Naravno, takve veze imaju pravo postojati u okolnostima više sile, ali su nesigurne u smislu zaštite od požara i električne zaštite (potrebno je osigurati da se baza ne zagrijava).

Također, žarulje sa žarnom niti velike snage (150 W) imaju vrlo široku primjenu u rasvjeti staklenika. Doista, osim što daju svjetlost, žarulje se jako zagrijavaju zbog žarenja volframove niti. Osim toga, rasvjeta od njih je najbliža sunčevoj svjetlosti; moderna LED žarulja ili fluorescentna žarulja ne mogu se pohvaliti time. Iz istog razloga žarulja sa žarnom niti ima prednost u pogledu utjecaja na ljudski vid.

Mane

Nedostaci žarulja sa žarnom niti uključuju krhkost rada takvih uređaja; to izravno ovisi o parametru kao što je mrežni napon. Ako povećate struju, spirala će se početi brže istrošiti, što će dovesti do izgaranja na najtanjem mjestu. Pa, ako smanjite napon, osvjetljenje će postati mnogo slabije, iako će, naravno, to produžiti vijek trajanja svjetiljke.

Glavni nedostaci žarulja sa žarnom niti također uključuju negativan učinak oštrih napona na žarnu nit. Ali ovaj se nedostatak može ukloniti instaliranjem ulaznog stabilizatora. Naravno, ostaje pitanje paljenja rasvjete. Uostalom, u trenutku kada je napon nit hladna, što znači da je njen otpor manji. Ovaj se problem rješava ugradnjom jednostavnog rotacijskog dimmera. Zatim, dok okrećete ručicu, nit će se glatko zagrijati (tj. Neće biti kratkog, oštrog napajanja naponom), što znači da će trajati mnogo dulje.

Ali ipak, glavnim nedostatkom ovih uređaja, naravno, može se smatrati njihova niska učinkovitost, naime činjenica da radna svjetiljka troši veliku većinu energije na toplinu, zbog čega se počinje jako zagrijavati. Ti gubici iznose i do 95%, ali to je algoritam rada volframovih žarulja. Dakle, kada kupujete ovaj rasvjetni uređaj, trebali biste uzeti u obzir sve prednosti i nedostatke žarulje sa žarnom niti.

Vrste žarulja sa žarnom niti

Žarulje pomoću volframove žarne niti mogu biti ne samo vakuumske. Dizajn žarulje sa žarnom niti razlikuje nekoliko vrsta sličnih rasvjetnih uređaja, od kojih se svaki koristi u određenim industrijama. Oni mogu biti:

• vakuum, tj. najjednostavniji;
• argon ili dušik-argon;
• kripton, koji sjaji 13–15% jače od argona;
• ksenon (u posljednje vrijeme češće se koristi u prednjim svjetlima automobila i svijetli 2 puta svjetlije od argona);
• halogen - žarulja u žarulji sa žarnom niti ispunjena je bromom ili jodnim halogenom. Svjetlost je 3 puta svjetlija od argona, ali ove svjetiljke ne podnose padove napona i vanjsku kontaminaciju stakla žarulje;
• halogen s dvostrukom žaruljom - s povećanom učinkovitošću halogena u štednji volframa u žarnoj niti;
• xenon-halogen (još svjetlije) - osim halogena joda ili broma, punjeni su i ksenonom, budući da kakav je plin u boci izravno određuje koliko stupnjeva se žarulja zagrijava, a time i njezina svjetlina .

Učinkovitost

Kao što je već spomenuto, zbog činjenice da struktura žarulje sa žarnom niti uključuje zagrijavanje zavojnice, 95% energije koja se isporučuje rasvjetnom uređaju odlazi u toplinu koja se stvara tijekom njegovog rada, a samo 5% ide izravno na rasvjetu. Ta toplina je infracrveno zračenje, koje ljudsko oko ne može primijetiti. Stoga će učinkovitost takvih rasvjetnih uređaja kada se temperatura žarulje sa žarnom niti poveća na 3400 K biti 15%. Kada se smanji na 2700 K (što odgovara radnoj temperaturi žarulje od 60 W), učinkovitost žarulja bit će 5%. Ispada da se s povećanjem temperaturnih uvjeta povećava i učinkovitost, ali istodobno se životni vijek značajno smanjuje. To znači da ako se struja smanji, učinkovitost se također smanjuje, ali će se trajnost uređaja povećati tisućama puta. Ova metoda povećanja vijeka trajanja svjetiljki često se koristi u ulazima stambenih zgrada, gdje se izvori struje napajaju serijski na dva rasvjetna tijela ili se dioda spaja serijski na svjetiljku, što omogućuje smanjenje mrežne struje .

Što odabrati: LED ili volframove lampe?

Ovo je pitanje na koje svatko pronalazi odgovor za sebe, ocjenjujući žarulje sa žarnom niti, njihove prednosti i nedostatke. Ovdje ne može biti savjeta. S jedne strane, LED diode troše mnogo puta manje električne energije i dugotrajnije su u radu, što se ne može reći za "Iljičeve žarulje", as druge strane, žarulje sa žarnom niti imaju nježniji učinak na ljudski vid.

Pa ipak, postoji statistika, prema kojoj je prodaja LED dioda i štednih žarulja nedavno porasla za više od 90%, jer je u ljudskoj prirodi ići u korak s napretkom, što znači da nije daleko vrijeme kada će žarulje sa žarnom niti biti postat će prošlost.

Godine 1809. Englez Delarue napravio je prvu žarulju sa žarnom niti (s platinastom niti). Godine 1838. Belgijac Jobard izumio je žarulju sa žarnom niti na ugljik. Godine 1854. Nijemac Heinrich Goebel razvio je prvu "modernu" svjetiljku - pougljenjenu bambusovu nit u vakuumiranoj posudi. Tijekom sljedećih 5 godina razvio je ono što mnogi nazivaju prvom praktičnom svjetiljkom. Godine 1860. engleski kemičar i fizičar Joseph Wilson Swan pokazao je prve rezultate i dobio patent, ali poteškoće u dobivanju vakuuma dovele su do činjenice da Swanova lampa nije dugo radila i bila je neučinkovita.

11. srpnja 1874. ruski inženjer Alexander Nikolaevich Lodygin dobio je patent broj 1619 za žarulju sa žarnom niti. Kao žarnu nit koristio je ugljičnu šipku smještenu u vakuumiranu posudu.

Godine 1875. V.F. Didrikhson je poboljšao Lodyginovu lampu ispumpavanjem zraka iz nje i korištenjem nekoliko dlaka u lampi (ako bi jedna od njih pregorjela, sljedeća se uključila automatski).

Engleski izumitelj Joseph Wilson Swan dobio je britanski patent za svjetiljku od karbonskih vlakana 1878. godine. U njegovim svjetiljkama, vlakno je bilo u atmosferi rijetkog kisika, što je omogućilo dobivanje vrlo jake svjetlosti.

U drugoj polovici 1870-ih američki izumitelj Thomas Edison provodi istraživanja u kojima je isprobava različite metale kao niti. Godine 1879. patentirao je svjetiljku s platinastom žarnom niti. Godine 1880. vratio se karbonskim vlaknima i stvorio svjetiljku s vijekom trajanja od 40 sati. U isto vrijeme, Edison je izumio kućni okretni prekidač. Unatoč tako kratkom vijeku trajanja, njegove svjetiljke zamjenjuju do tada korištenu plinsku rasvjetu.

U 1890-ima A. N. Lodygin izumljuje nekoliko vrsta svjetiljki sa žarnom niti od vatrostalnih metala. Lodygin je predložio korištenje volframovih niti u svjetiljkama (to se koristi u svim modernim svjetiljkama) i molibdena te uvijanje niti u obliku spirale. Napravio je prve pokušaje ispumpavanja zraka iz svjetiljki, što je očuvalo žarnu nit od oksidacije i višestruko produžilo njihov vijek trajanja. Prva američka komercijalna svjetiljka s volframovom niti proizvedena je kasnije prema Lodyginovom patentu. Također je proizvodio svjetiljke punjene plinom (s ugljičnom niti i punjenjem dušikom).

Od kasnih 1890-ih pojavljuju se žarulje sa žarnom niti od magnezijeva oksida, torija, cirkonija i itrija (Nernstova lampa) ili žarnom niti od metala osmija (Auerova lampa) i tantala (Boltonova i Feuerleinova lampa). Godine 1904. Mađari dr. Sandor Just i Franjo Hanaman dobili su patent br. 34541 za upotrebu volframove niti u svjetiljkama. Prve takve žarulje proizvedene su u Mađarskoj, a na tržište su ušle preko mađarske tvrtke Tungsram 1905. Godine 1906. Lodygin je prodao patent za volframovu žarnu nit General Electricu.

Iste 1906. godine u SAD-u je izgradio i pustio u rad pogon za elektrokemijsku proizvodnju volframa, kroma i titana. Zbog visoke cijene volframa, patent je imao samo ograničenu primjenu Godine 1910. William David Coolidge izumio je poboljšanu metodu za proizvodnju volframove niti. Nakon toga, volframova žarna nit istiskuje sve druge vrste žarnih niti.

Preostali problem s brzim isparavanjem žarne niti u vakuumu riješio je američki znanstvenik, poznati stručnjak na području vakuumske tehnike, Irving Langmuir, koji je radeći od 1909. u General Electricu uveo u proizvodnju punjenje žarulja žarulja. s inertnim, odnosno teškim plemenitim plinovima (osobito argonom), što im je značajno produžilo vrijeme rada i povećalo svjetlosni učinak.

Učinkovitost i trajnost

Gotovo sva energija dovedena u svjetiljku pretvara se u zračenje. Gubici zbog toplinske vodljivosti i konvekcije su mali. Međutim, samo mali raspon valnih duljina ovog zračenja dostupan je ljudskom oku. Glavnina zračenja nalazi se u nevidljivom infracrvenom području i percipira se kao toplina.

Učinkovitost žarulja sa žarnom niti doseže najveću vrijednost od 15% na temperaturi od oko 3400 K. Na praktično ostvarivim temperaturama od 2700 K (konvencionalna žarulja od 60 W) učinkovitost je 5%.

Kako se temperatura povećava, učinkovitost žarulje sa žarnom niti raste, ali se istodobno značajno smanjuje njezina trajnost. Na temperaturi žarne niti od 2700 K vijek trajanja žarulje je približno 1000 sati, na 3400 K samo nekoliko sati, s povećanjem napona za 20%, svjetlina se udvostručuje. Istodobno, životni vijek se smanjuje za 95%.

Smanjenje napona napajanja, iako smanjuje učinkovitost, povećava trajnost. Dakle, smanjenje napona za pola (kada je spojen u seriju) smanjuje učinkovitost za oko 4-5 puta, ali povećava vijek trajanja za gotovo tisuću puta. Ovaj se efekt često koristi kada je potrebno osigurati pouzdanu nužnu rasvjetu bez posebnih zahtjeva za svjetlinom, na primjer na stubištima. Često se u tu svrhu, kada se napaja izmjeničnom strujom, svjetiljka spaja u seriju s diodom, zbog čega struja teče u svjetiljku samo pola razdoblja.

Budući da je trošak električne energije koju troši žarulja sa žarnom niti tijekom radnog vijeka desetke puta veći od troška same žarulje, postoji optimalni napon pri kojem je trošak svjetlosnog toka minimalan. Optimalni napon je nešto veći od nazivnog napona, pa su metode povećanja trajnosti snižavanjem napona napajanja s ekonomske točke gledišta apsolutno neisplative.

Ograničeni životni vijek žarulje sa žarnom niti je manjim dijelom posljedica isparavanja materijala žarne niti tijekom rada, au većoj mjeri nehomogenosti koje nastaju u žarnoj niti. Neravnomjerno isparavanje materijala filamenta dovodi do pojave istanjenih područja s povećanim električnim otporom, što dovodi do još većeg zagrijavanja i isparavanja materijala na takvim mjestima. Kada jedno od tih suženja postane toliko tanko da se materijal žarne niti na tom mjestu otopi ili potpuno ispari, struja se prekida i žarulja prestaje s radom.

Najveće trošenje žarne niti nastaje iznenadnim dovođenjem napona na žarulju, pa se njezin životni vijek može značajno produljiti upotrebom raznih vrsta soft-start uređaja.

Volframova nit ima otpornost na hladnoću koja je samo 2 puta veća od otpornosti aluminija. Kada žarulja pregori, često se događa da pregore bakrene žice koje spajaju kontakte baze sa spiralnim držačima. Tako obična žarulja od 60 W upaljena troši preko 700 W, a lampa od 100 W više od kilovata. Kako se svitak zagrijava, njegov otpor raste, a snaga pada na svoju nominalnu vrijednost.

Kako bi se izgladila vršna snaga, mogu se koristiti termistori sa snažno opadajućim otporom kako se zagrijavaju, reaktivni balast u obliku kapaciteta ili induktiviteta i prigušivači (automatski ili ručni). Napon na žarulji raste kako se zavojnica zagrijava i može se koristiti za automatsko premošćivanje balasta. Bez isključivanja balasta, svjetiljka može izgubiti od 5 do 20% snage, što također može biti korisno za povećanje resursa.

Niskonaponske žarulje sa žarnom niti iste snage imaju dulji životni vijek i svjetlosni učinak zbog većeg presjeka žarnog tijela. Stoga je u svjetiljkama s više svjetiljki (lusteri) preporučljivo koristiti sekvencijalno uključivanje svjetiljki na nižem naponu umjesto paralelnog uključivanja svjetiljki na mrežnom naponu. Na primjer, umjesto šest paralelno spojenih žarulja od 220V 60W upotrijebite šest žarulja od 36V 60W spojenih u seriju, odnosno šest tankih spirala zamijenite jednom debelom.

Vrste svjetiljki

Žarulje sa žarnom niti dijele se na (poređane redoslijedom povećanja učinkovitosti):

• vakuum (najjednostavniji);
• argon (dušik-argon);
• kripton (približno +10% svjetline od argona);
• ksenon (2 puta svjetliji od argona);
• halogen (punilo I ili Br, 2,5 puta svjetlije od argona, dug radni vijek, ne voli pregrijavanje, jer halogeni ciklus ne radi);
• halogen s dvije tikvice (učinkovitiji ciklus halogena zbog boljeg zagrijavanja unutarnje tikvice);
• ksenon-halogen (punilo Xe + I ili Br, najučinkovitije punilo, do 3 puta svjetlije od argona);
• ksenon-halogen s reflektorom IC zračenja (budući da je većina zračenja lampe u IR rasponu, refleksija IC zračenja u lampu značajno povećava učinkovitost, proizvedeno za lovačke svjetiljke);
• žarulja s premazom koji pretvara IC zračenje u vidljivo područje. U tijeku je razvoj žarulja s visokotemperaturnim fosforom koji zagrijavanjem emitira vidljivi spektar.

Ova inicijativa dolazi iz predstavnik frakcije “Pravedna Rusija” Andrej Krutov. Zamjenik smatra da je prije prelaska na tehnologije za uštedu energije potrebno provesti reviziju stanja električnih mreža. Fluorescentne svjetiljke, prema Krutovu, ne štede novac. Uostalom, većina gubitaka energije u Rusiji ne dolazi od žarulja sa žarnom niti, već zbog općeg propadanja infrastrukture.

Inicijativa je 2009. zabranila prodaju žarulja sa žarnom niti Dmitrij Medvedev, koji je u to vrijeme bio predsjednik Ruske Federacije. Prema usvojenom prijedlogu zakona, od 2011. godine Rusija je uvela potpunu zabranu cirkulacije izvora svjetlosti snage 100 W ili više. Također se od 2013. planiralo uvesti sličnu zabranu za žarulje sa žarnom niti snage 75 W ili više, a od 2014. planirano je njihovo potpuno napuštanje i prelazak na štedne žarulje.

Što je žarulja sa žarnom niti?

Žarulja sa žarnom niti je izvor svjetlosti koji emitira svjetlosni tok kao rezultat zagrijavanja metalne (volframove) niti.

Vlakna se stavlja u staklenu posudu napunjenu inertnim plinom (kripton, dušik, argon). Načelo rada žarulje sa žarnom niti temelji se na fenomenu zagrijavanja vodiča kada kroz njega prolazi električna struja. Volframova nit, kada je spojena na izvor struje, zagrijava se do visoke temperature, zbog čega emitira svjetlost. Svjetlosni tok koji emitira žarna nit je blizak prirodnom dnevnom svjetlu i stoga ne uzrokuje nelagodu tijekom dugotrajne uporabe.

Prednosti žarulja sa žarnom niti:

• relativno niska cijena;
• trenutno paljenje kada se uključi;
• male ukupne dimenzije;
• širok raspon snage.

Nedostaci žarulja sa žarnom niti:

• visoka svjetlina same svjetiljke, što negativno utječe na vid pri gledanju u svjetiljku.

Koja je razlika između štedne žarulje i žarulje sa žarnom niti?

Koje opasnosti predstavljaju štedne lampe?

• Otrovanje živom

Štedne žarulje sadrže male količine žive, čije trovanje malim dozama para može uzrokovati neurološke bolesti (merkurijalizam, “živin tremor”). Ne možete jednostavno baciti fluorescentno svjetlo u kantu za smeće, na što potrošača upozorava odgovarajuća ikona na pakiranju. Okružni DEZ i REU trebaju prihvatiti takve svjetiljke. Međutim, u praksi to ne funkcionira svugdje.

• Ultraljubičasto zračenje

Kada fluorescentne svjetiljke rade, mala količina ultraljubičastog zračenja izlazi na vanjsku stranu svjetiljke kroz staklenu žarulju, što može biti potencijalna opasnost za osobe s kožom koja je preosjetljiva na to zračenje. Najopasniji je učinak UV zračenja na rožnicu i mrežnicu. Stoga se štedne žarulje ne preporuča postavljati bliže od 3 metra od očiju.

• Neobična boja

Svjetlost fluorescentne svjetiljke razlikuje se od svjetlosti žarulje sa žarnom niti i mnogi se ljudi teško naviknu na nju.

Zašto žele vratiti žarulje sa žarnom niti?

Prema Andreju Krutovu, članu Odbora Državne dume za energetiku, zakon o zabrani žarulja sa žarnom niti koji su usvojili zastupnici nije naišao na odobravanje među stanovništvom. “Primili smo mnogo zahtjeva građana, za njih su cijene novih štedljivih žarulja previsoke – uostalom, one su često deset, pa i više puta skuplje od klasičnih žarulja sa žarnom niti, dok smo proteklih godina nisu primijetili obećane uštede u potrošnji električne energije,” rekao je Krutov.

Prema njegovim riječima, to nije iznenađujuće: učinak štednih žarulja potpuno je neutraliziran zastarjelom i energetski neučinkovitom industrijskom opremom i dalekovodima, gdje se događa najveći dio gubitaka električne energije. “Ispada da smo na račun stanovništva pokušali povećati energetsku učinkovitost zastarjele infrastrukture, koju na kraju nitko nije htio mijenjati”, kaže saborska zastupnica.

Osim toga, posljednjih godina nisu stvorena sabirna mjesta za štedne žarulje. Lampe koje sadrže živu, koja je opasna po zdravlje, jednostavno se bacaju s običnim smećem, što u konačnici šteti okolišu.

Zašto je uvedena zabrana prodaje žarulja sa žarnom niti?

Godine 2009. Dmitrij Medvedev predložio je štednju rezervi energije i, u tu svrhu, izrazio prijedlog za zabranu prodaje žarulja sa žarnom niti i njihovu zamjenu štednim žaruljama.

“Mi smo doista najveća energetska zemlja. Ali to ne znači da bismo trebali trošiti svoje rezerve energije bez imalo pameti. Prije mnogo godina rečeno je što učiniti s određenim energentima i zašto ih je nemoguće grijati na ulje. Ali, nažalost, nastavljamo grijati naš planet naftom, doslovno i figurativno zagrijavajući naš planet", rekao je Dmitrij Medvedev 2009. godine na sastanku predsjedništva Državnog vijeća o pitanju povećanja energetske učinkovitosti ruskog gospodarstva .

Među svim elektroinstalacijskim i instalacijskim proizvodima rasvjetna oprema ima najbogatiji asortiman. To se događa jer rasvjetni elementi nose ne samo čisto tehničke karakteristike, već i elemente dizajna. Mogućnosti modernih svjetiljki i svjetiljki, njihova dizajnerska raznolikost toliko su velike da se lako zbuniti. Na primjer, postoji cijela klasa svjetiljki dizajniranih isključivo za stropove od gipsanih ploča.

Brojne vrste lampi imaju različitu prirodu svjetla i rade pod različitim uvjetima. Da biste shvatili koja bi vrsta svjetiljke trebala biti na određenom mjestu i koji su uvjeti za njegovo povezivanje, potrebno je ukratko proučiti glavne vrste rasvjetne opreme.

Sve svjetiljke imaju jedan zajednički dio: postolje, s kojim su spojene na žice za rasvjetu. To se odnosi na one svjetiljke koje imaju postolje s navojem za montažu u grlo. Dimenzije baze i uloška imaju strogu klasifikaciju. Morate znati da se u svakodnevnom životu koriste svjetiljke s 3 vrste baza: male, srednje i velike. Na tehničkom jeziku to znači E14, E27 i E40. Baza ili uložak E14 često se naziva "minion" (na njemačkom s francuskog - "mali").

Najčešća veličina je E27. E40 se koristi za uličnu rasvjetu. Svjetiljke ove oznake imaju snagu od 300, 500 i 1000 W. Brojevi u nazivu označavaju promjer baze u milimetrima. Osim baza, koje su uvrtane u uložak pomoću navoja, postoje i druge vrste. Oni su tipa igle i nazivaju se G-utičnice. Korišteno u kompaktne fluorescentne i halogene svjetiljke radi uštede prostora. Koristeći 2 ili 4 igle, lampa se pričvršćuje na utičnicu svjetiljke. Postoje mnoge vrste G-utičnica. Glavni su: G5, G9, 2G10, 2G11, G23 i R7s-7. Rasvjetna tijela i svjetiljke uvijek sadrže podatke o bazi. Prilikom odabira svjetiljke morate usporediti ove podatke.

Vlast svjetiljke- jedna od najvažnijih karakteristika. Na cilindru ili bazi proizvođač uvijek označava snagu o kojoj ovisi. svjetlinu svjetiljke. Nije stvar u razini svjetlosti koju emitira. U svjetiljkama različite prirode svjetlosti, snaga ima potpuno različita značenja.

Na primjer, Lampa za uštedu energije pri navedenoj snazi ​​od 5 W neće sjati ništa gore žarulje sa žarnom niti na 60 W. Isto vrijedi i za fluorescentne svjetiljke. Jačina svjetla svjetiljke izračunava se u lumenima. U pravilu, to nije naznačeno, pa se pri odabiru svjetiljke morate osloniti na savjete prodavača.

Svjetlosni izlaz znači da po 1 W snage svjetiljka proizvede toliko lumena svjetlosti. Očito je da je štedna kompaktna fluorescentna svjetiljka 4-9 puta ekonomičnija od žarulja sa žarnom niti. Lako možete izračunati da standardna žarulja od 60 W proizvodi približno 600 lm, dok kompaktna žarulja ima istu vrijednost od 10-11 W. Bit će jednako ekonomičan u pogledu potrošnje energije.

Žarulje sa žarnom niti

(LON) je prvi izvor električne svjetlosti koji se pojavio u kućanstvu. Izumljen je još sredinom 19. stoljeća, a iako je od tada doživio mnoge rekonstrukcije, suština je ostala nepromijenjena. Svaka žarulja sa žarnom niti sastoji se od vakuumskog staklenog cilindra, baze na kojoj se nalaze kontakti i osigurač i žarne niti koja emitira svjetlost.

svitak sa žarnom niti izrađeni od legura volframa koje lako podnose radnu temperaturu izgaranja od +3200 °C. Kako bi se spriječilo trenutno izgaranje žarne niti, u modernim svjetiljkama neki inertni plin, poput argona, pumpa se u cilindar.

Princip rada svjetiljke je vrlo jednostavan. Kada struja prolazi kroz vodič malog presjeka i male vodljivosti, dio energije se troši na zagrijavanje spiralnog vodiča, zbog čega on počinje svijetliti u vidljivom svjetlu. Unatoč tako jednostavnom uređaju, postoji ogroman broj vrsta LON-a. Razlikuju se po obliku i veličini.

Dekorativne lampe(svijeće): balon je izduženog oblika, stiliziran kao obična svijeća. Obično se koristi u malim svjetiljkama i svijećnjacima.

Oslikane lampe: Stakleni cilindri imaju različite boje za dekorativne svrhe.

Zrcalne svjetiljke nazivaju se svjetiljke, čiji je dio staklene posude obložen reflektirajućom smjesom za usmjeravanje svjetlosti u kompaktnom snopu. Ove se svjetiljke najčešće koriste u stropnim svjetiljkama za usmjeravanje svjetla prema dolje bez osvjetljavanja stropa.

Svjetiljke lokalne rasvjete rade pod naponom od 12, 24 i 36 V. Troše malo energije, ali je rasvjeta primjerena. Koriste se u ručnim svjetiljkama, rasvjeti u nuždi, itd. LON-ovi su još uvijek na čelu izvora svjetlosti, unatoč nekim nedostacima. Njihov nedostatak je vrlo niska učinkovitost - ne više od 2-3% potrošene energije. Sve ostalo ide u toplinu.

Drugi nedostatak je taj što LON nije siguran s gledišta zaštite od požara. Primjerice, obične novine, ako se stave na žarulju od 100 W, zasvijetle za 20-ak minuta. Nepotrebno je reći da se na nekim mjestima LON ne može koristiti, na primjer, u malim abažurima od plastike ili drva. Osim toga, takve su svjetiljke kratkotrajne. Radni vijek LON-a je približno 500–1000 sati. Prednosti uključuju nisku cijenu i jednostavnost instalacije. LON-ovi ne zahtijevaju nikakve dodatne uređaje za rad, poput luminiscentnih.

Halogene svjetiljke

Halogene svjetiljke Ne razlikuju se mnogo od žarulja sa žarnom niti, princip rada je isti. Jedina razlika između njih je sastav plina u cilindru. U ovim svjetiljkama jod ili brom se miješaju s inertnim plinom. Kao rezultat toga, postaje moguće povećati temperaturu žarne niti i smanjiti isparavanje volframa.

Iz tog razloga halogene žarulje mogu se učiniti kompaktnijima, a vijek trajanja im se povećava 2-3 puta. Međutim, temperatura zagrijavanja stakla se prilično povećava, zbog čega su halogene žarulje izrađene od kvarcnog materijala. Ne podnose kontaminaciju na tikvici. Nemojte dirati cilindar nezaštićenom rukom - lampa će vrlo brzo izgorjeti.

Linearno halogene žarulje koristi se u prijenosnim ili stacionarnim reflektorima. Često imaju senzore pokreta. Takve se svjetiljke koriste u strukturama gips ploča.

Kompaktni rasvjetni uređaji imaju zrcalni završetak.

Na nedostatke halogene žarulje može se pripisati osjetljivost na promjene napona. Ako "igra", bolje je kupiti poseban transformator koji izjednačava snagu struje.

Fluorescentne svjetiljke

Princip rada fluorescentne svjetiljke ozbiljno drugačiji od LON-a. Umjesto volframove niti, u staklenom balonu takve svjetiljke pod utjecajem električne struje izgaraju živine pare. Svjetlo iz plinskog izboja praktički je nevidljivo jer se emitira u ultraljubičastom. Potonji čini da fosfor koji oblaže stijenke cijevi svijetli. Ovo je svjetlo koje vidimo. Izvana i u smislu načina spajanja, fluorescentne svjetiljke također se vrlo razlikuju od LON-a. Umjesto uloška s navojem, na obje strane cijevi nalaze se dva klina koji su pričvršćeni na sljedeći način: moraju se umetnuti u poseban uložak i okrenuti u njemu.

Fluorescentne svjetiljke imaju nisku radnu temperaturu. Možete sigurno nasloniti dlan na njihovu površinu, tako da se mogu postaviti bilo gdje. Velika sjajna površina stvara ravnomjerno, difuzno svjetlo. Zato se i zovu fluorescentne svjetiljke. Osim toga, mijenjanjem sastava fosfora možete promijeniti boju emisije svjetlosti, čineći je prihvatljivijom za ljudsko oko. Životni vijek fluorescentnih svjetiljki je gotovo 10 puta duži od žarulja sa žarnom niti.

Nedostaci fluorescentnih svjetiljki je nemogućnost izravnog priključenja na električnu mrežu. Ne možete samo prebaciti 2 žice preko krajeva svjetiljke i uključiti utikač u utičnicu. Za uključivanje koriste se posebni balasti. To je zbog fizičke prirode sjaja svjetiljki. Zajedno s elektroničkim balastima koriste se starteri koji kao da zapale svjetiljku u trenutku kada je uključena. Većina rasvjetnih tijela za fluorescentne svjetiljke opremljena je ugrađenim rasvjetnim mehanizmima kao što su elektronske prigušnice (balasti) ili prigušnice.

Označavanje fluorescentnih svjetiljki nije sličan jednostavnim LON oznakama, koje imaju samo pokazatelj snage u vatima.

Za svjetiljke o kojima je riječ, to je sljedeće:

• LB - bijelo svjetlo;
• LD - dnevno svjetlo;
• LE - prirodno svjetlo;
• LHB - hladno svjetlo;
• LTB - toplo svjetlo.

Brojevi koji slijede nakon oznake slova označavaju: prvi broj je stupanj reprodukcije boje, drugi i treći su temperatura sjaja. Što je veći stupanj reprodukcije boja, to je osvjetljenje prirodnije za ljudsko oko. Razmotrimo primjer koji se odnosi na temperaturu sjaja: lampa s oznakom LB840 znači da je ta temperatura 4000 K, boja je bijela, dnevna svjetlost.

Sljedeće vrijednosti dešifriraju oznake svjetiljki:

• 2700 K - super topla bijela,
• 3000 K - topla bijela,
• 4000 K - prirodna bijela ili bijela,
• više od 5000 K - hladna bijela (danju).

Nedavno je pojava na tržištu kompaktnih fluorescentnih štednih žarulja napravila pravu revoluciju u tehnologiji rasvjete. Uklonjeni su glavni nedostaci fluorescentnih svjetiljki - njihova glomazna veličina i nemogućnost korištenja uobičajenih patrona s navojem. Prigušnice su montirane u postolje svjetiljke, a duga cijev je uvijena u kompaktnu spiralu.

Sada je izbor vrsta štednih žarulja vrlo velik. Razlikuju se ne samo po snazi, već i po obliku cijevi za pražnjenje. Prednosti takve svjetiljke su očite: nema potrebe za instaliranjem elektroničkog balasta za početak korištenja posebnih svjetiljki.

Ekonomična fluorescentna svjetiljka zamijenio je konvencionalnu žarulju sa žarnom niti. Međutim, kao i sve fluorescentne svjetiljke, ima svoje nedostatke.

Fluorescentne svjetiljke imaju nekoliko nedostataka:

• takve svjetiljke ne rade dobro na niskim temperaturama, a na –10 °C i niže počinju slabo svijetliti;
• dugo vrijeme pokretanja - od nekoliko sekundi do nekoliko minuta;
• iz elektroničkog balasta čuje se niskofrekventno zujanje;
• nemojte raditi zajedno s dimerima;
• relativno skupo;
• ne voli često uključivanje i isključivanje;
• svjetiljka sadrži štetne spojeve žive, pa zahtijeva posebno zbrinjavanje;
• Ako koristite indikatore pozadinskog osvjetljenja u prekidaču, ova oprema za osvjetljenje počinje treperiti.

Bez obzira koliko se proizvođači trudili, svjetlost fluorescentnih svjetiljki još nije baš slična prirodnoj svjetlosti i šteti očima. Osim štednih žarulja s prigušnicama, postoje mnoge varijante bez ugrađene elektroničke prigušnice. Imaju potpuno različite vrste baze.

Princip sjaja visokotlačna živina lučna svjetiljka(DRL) - lučno pražnjenje u živinim parama. Takve svjetiljke imaju visoku svjetlosnu snagu - 50–60 lm po 1 W. Lansiraju se pomoću balasta. Nedostatak je spektar sjaja - njihova svjetlost je hladna i oštra. DRL svjetiljke najčešće se koriste za uličnu rasvjetu u svjetiljkama tipa cobra.

LED žarulje

LED žarulje- ovaj visokotehnološki proizvod prvi je put dizajniran 1962. Od tada se LED svjetiljke postupno uvode na tržište rasvjete. LED je po principu rada najčešći poluvodič kod kojeg se dio energije u p-n spoju prazni u obliku fotona, odnosno vidljive svjetlosti. Takav svjetiljke Imaju jednostavno nevjerojatne karakteristike.

Oni su deset puta bolji od LON-a u svim pokazateljima:

• izdržljivost,
• izlaz svjetla,
• učinkovitost,
• snaga, itd.

Imaju samo jedno "ali" - cijenu. To je otprilike 100 puta skuplje od cijene konvencionalne žarulje sa žarnom niti. No, rad na ovim neobičnim izvorima svjetla se nastavlja i možemo očekivati ​​da ćemo se uskoro obradovati izumu jeftinijeg modela od prethodnika.

Bilješka! Zbog neobičnih fizičkih karakteristika LED dioda, od njih se mogu napraviti prave kompozicije, na primjer, u obliku zvjezdanog neba na stropu sobe. Sigurno je i ne zahtijeva puno energije.