Як працює лампа розжарювання

Незважаючи на активний наступ енергозберігаючих лампочок, лампи розжарювання так і залишаються на сьогоднішній день найпоширенішим джерелом світла. Принципова конструкція електричної лампи розжарювання не змінюється вже більше 100 років і складається з цоколя, контактних провідників і скляної колби, що обгороджує тонку спіраль нитки напруження від впливу навколишнього середовища. Принцип роботи ламп розжарювання заснований на оптичному випромінюванні, що отримується від розігрітого до високої температури провідника, що знаходиться в інертному середовищі.

Перший електричний джерело світла - електрична дуга було запалено в 1802 р українським вченим В.В. Петровим. Як джерело струму він використовував величезну акумуляторну батарею з 2100 мідно-цинкових елементів, названу на честь одного з творців електрики Вольти, "вольтової". Петров використовував пару вугільних стрижнів, підключених до різних полюсів гальванічної батареї. При зближенні кінців стрижнів на близьку відстань, відбувався пробій повітряного проміжку електричним розрядом, кінці стрижнів при цьому розжарювалися дочиста, і між ними з'явилася вогняна дуга. Використовувати таку лампу було важко - вугільні стрижні згорали швидко і нерівномірно, а дуга видавала занадто жаркий і яскраве світло.

український вчений Павло Миколайович Яблочков розташував вугільні стрижні паралельно, розділивши їх шаром глини, який поступово випаровувався. «Свічки» Яблочкова горіли красивим рожевим і фіолетовим кольором. У 1877 р ними була висвітлена одна з головних вулиць в Парижі. А електричне освітлення стали називати «la lumiere russe» - «український світ».

Едісоном був сконструірова всім відомий різьбовій цоколь сучасних ламп, який названий в його честь. В наші дні від повної назви збереглася тільки перша буква "E" в його позначенні. Крім того, Едісон запропонував і систему виробництва і розподілу електроенергії для освітлення.

Удосконалення лампи розжарювання йде і до цього дня. Замість вугілля нитки напруження стали виготовляти з термостійких металів - спочатку з осмію і танталу, а потім і з вольфраму. Для зниження випаровування і підвищення міцності починаючи з 1910-х років, металеву нитку навчилися закручувати в одинарні і багаторазово повторювані спіралі. Для того, щоб випаровування металу не осідали на склі колби її стали наповнювати азотом або інертними газами.

Все це дозволило збільшити світлову віддачу ламп розжарювання з початкових 4-6 до 10-15 лм / Вт, а термін служби з 50-100 до звичного тепер значення 1000 год. Розвиток теплового принципу отримання світла знайшло застосування в галогенних лампах розжарювання.

Примітка. Чому світиться розпечений метал? Згідно квантової теорії, якщо електрону будь-яким способом повідомити достатню енергію, то він перейде на більш високий енергетичний рівень, a через 10 -13 з повернеться в початкове основний стан, випустивши при цьому фотон. Цим фактом обумовлено не тільки світіння розпеченого металу, але і «холодна» флюоресценція світляків, в яких електрони збуджуються за рахунок енергії розщеплення АТФ, а також світіння люмінофорів, що побували на сонці, що випускають зелене світло в темряві.

Технічна інформація

Світлова віддача ламп розжарювання відносно невисока. Вона є найнижчою серед сучасних електричних ламп та лежить в інтервалі від 4 до 15 лм / Вт. Висока яскравість нитки напруження в поєднанні з її мініатюрними розмірами дозволяє використовувати лампи розжарювання в оптичних системах і прожекторах. Лампи розжарювання мають широкий діапазон номінальних напруг і потужностей. Цей вид ламп може працювати в широкому діапазоні температур навколишнього середовища, який обмежений лише термостійкістю матеріалів, використовуваних при її виготовленні (-100. + 300 ° С). Світловий потік ламп розжарювання регулюється зміною робочої напруги, що може бути досягнуто светорегулятором (диммером) будь-якої конструкції.

При цьому недоліком є ​​висока робоча температура і кількість що виділяється при роботі тепла. Лампи розжарювання чутливі до попадання води, оскільки через різке охолодження частини скляної колби відбудеться її руйнування, і потенційно пожежонебезпечні через високу робочої температури.

На сьогоднішній день в світі відзначається стійка тенденція до зниження частки ламп розжарювання в загальному обсязі освітлювальних приладів. У професійному секторі ринку світлотехніки розвинених країн ця частка вже сьогодні не перевищує 10%, витісняючи більш економічними галогенними і світлодіодними освітлювальними приладами.