Как делают лампочки


Производство ламп накаливания, технология как делают

Сегодня практически никто из нас не может и представить жизни без таких привычных для нас вещей как телевизор, телефон и прочее. К этой же категории следует отнести и свет, который производится при помощи лампочек. Изобретение первой лампочки датируется 1838 годом, а её автором был Жан Жобар. Данная лампа в качестве источника накаливания имела уголь, что по крупному счету не отличало её от газовых фонарей и ламп. Уже более усовершенствованная лампа была придумана через три года англичанином Деларю, который изобрел первую лампу накаливания, в которой использовалась спираль. Известным российским физиком Александром Николаевичем Лодыгиным ещё в 1874 году была изобретена отечественная лампа накаливания, в которой использовался угольный стержень в вакууме. Изобретение дало толчок к началу электрификации Российской империи. Специальный план по 100-процентной электрификации страны был представлен в 1913 году, однако, осуществить его будет суждено уже власти большевиков, которая выдаст план за чисто свою идею. Как бы там ни было, к лампочке мы за это время уже сильно привыкли, однако, некоторые вопросы так и остаются до сих пор открытыми, к примеру, – производство ламп накаливания.

Оборудование для производства ламп накаливания

Для производства ламп накаления требуется иметь достаточно современное и качественное оборудование. Главная трудность заключается в работе с газом и вакуумом. Кроме того, для производства вольфрамовой нити требуется специальная машина, которая производит нить с толщиной в 0,4 мкр. Более того, вольфрам – довольно дорогостоящий материал и затраты на этот металл не всегда окупаются одной лишь продажей лампочек. Далее, следует учитывать и производства стекла – колбы. Для этого тоже существуют специальные стеклодувные машины. Процесс создания лампы требует большой точности складывания лампочек. Если процесс выполняется неправильно на одном этапе (изготовления колбы, термального тела или цоколя), то есть все шансы, что такая лампочка не прослужит долго.

Таким образом, производство ламп является процессом, который вот уже более полутора века совершенствуется и упрощается. Сегодня мы имеем несколько видов ламп, в зависимости от их назначения. Совсем недавно в моду начали входить энергосберегающие лампочки, которые имеют более высокий КПД, а также долговечность. Кроме того, яркость такой лампочки в несколько раз превосходит яркость традиционной. Как бы там ни было, но лампа и до сих пор, несмотря на свою простоту, остается чуть ли не единственным изобретением, которое человечеству несет свет!

Технология производства ламп накаливания

Лампа накаления использует эффект нагревания проводника (тела накаливания) во время протекания через него электрического тока. Температура тела накала резко возрастает после включения тока. Во время работы, накаляемое тело излучает электромагнитное тепловое поле в соответствии с законом Планка. Формулировка Планка имеет максимум, положение которого на шкале длин волн зависит от температуры. Этот максимум сдвигается с повышением температуры в сторону меньших длин волн. Для того чтобы получить видимое излучение, необходимо, чтобы температура накаляемого была составляла несколько тысяч градусов. При температуре 5770 градусов световой эффект равен спектру Солнца. Чем меньше температура, тем меньше доля видимого света, и тем более “красным” кажется излучение.

В сегодняшнем производстве спиралей для ламп используется вольфрам, который впервые начал использовать наш ученный Лодыгин, о котором мы говорили несколько выше. В обычном воздухе при значительных температурах вольфрам мгновенно превратился бы в оксид. По этой причине тело накала помещено в колбу, из которой в процессе изготовления лампы откачивается воздух. Первые колбы изготавливали вакуумными; в настоящее время только лампочки малой мощности (для ламп общего назначения — до 25 Вт) изготавливают в вакуумированной колбе. Колба более мощной лампочки наполняется инертным газом (аргоном, криптоном или азотом). Повышенное давление в колбе газонаполненных ламп резко уменьшает скорость испарения вольфрама, благодаря чему не только увеличивается срок службы лампы, но и есть возможность повысить температуру тела накаливания, что позволяет повысить коэффициент полезного действия, а также приближает спектр излучения к белому. Газонаполненная лампочка не так быстро будет темнеть за счёт осаждения материала тела накала, в отличии от вакуумной лампы.

Видео как делают лампочки:

Для изготовления нити накаливания, необходимо использовать металл с положительным температурным коэффициентом сопротивления, который позволит только увеличивать сопротивление температуре с её ростом. Такая конструкция производит автоматическую стабилизацию мощности лампы на необходимом уровне при подключении к источнику напряжения (источнику с низким выходным сопротивлением). Это позволит проводить подключение ламп непосредственно к распределительной сети без использования балласта, что выгодно отличает их от газоразрядных лампочек.

Загрузка...

Как работает лампочка? - Физика для детей

Что такое лампочка?

Лампочка - это простое устройство, преобразующее электрическую энергию в энергию света. Закон сохранения энергии гласит, что энергию нельзя ни создать, ни уничтожить, она просто меняет форму. Лампочка может поглощать подводимое к ней электричество и преобразовывать свою форму во что-то, что можно использовать для освещения.

Из чего сделана лампочка?

Лампа состоит из положительной и отрицательной клемм, встроенных в стекло, с вольфрамовой нитью, соединяющей их.Когда электричество подается на клеммы, поток электронов нагревает тонкую нить между ними. Электроны продолжают удары по нити накала, пока она не нагреется до такой степени, что начнет светиться. Этот процесс происходит очень быстро.

Что заставляет лампочку светиться?

Нить накала заключена в прозрачное стекло, чтобы пропускать свет и защищать его от перегрева. Воздух внутри стекла на самом деле представляет собой небольшое количество инертного газа, который помогает предотвратить перегрев и разрыв нити.Когда лампочка перегорела, это означает, что тонкая катушка внутри сломалась, и поэтому электричество не может полностью проходить через цепь.

Можете ли вы узнать, что такое вольфрам и что делает его хорошим материалом для изготовления лампочек?

Ищете больше статей и видео по физике? Перейти: Физика для детей.

.

Как работают лампочки | HowStuffWorks

До изобретения лампочки освещение мира после захода солнца было сложной, трудной и опасной задачей. Чтобы полностью осветить просторную комнату, потребовалась связка свечей или факелов, а масляные лампы, хотя и были достаточно эффективными, имели тенденцию оставлять остатки сажи на всем, что находится поблизости.

Когда в середине 1800-х годов наука об электричестве действительно начала развиваться, изобретатели повсюду требовали разработать практичное и доступное электрическое устройство для домашнего освещения.Англичанин сэр Джозеф Свон и американец Томас Эдисон оба поняли это правильно примерно в одно и то же время (в 1878 и 1879 годах соответственно), и за 25 лет миллионы людей во всем мире установили электрическое освещение в своих домах. Простая в использовании технология была таким усовершенствованием по сравнению со старыми способами, что мир никогда не оглядывался назад.

Объявление

Самое удивительное в этом историческом повороте событий заключается в том, что сама лампочка не может быть проще.Современная лампочка, которая не претерпела кардинальных изменений со времен модели Эдисона, состоит всего из нескольких частей. В этой статье мы увидим, как эти части собираются вместе, чтобы часами давать яркий свет.

Основы света

Свет - это форма энергии, которая может выделяться атомом. Он состоит из множества маленьких частиц, подобных пакетам, которые имеют энергию и импульс, но не имеют массы. Эти частицы, называемые световыми фотонами , являются основными единицами света.(Для получения дополнительной информации см. Как работает свет.)

Атомы испускают световые фотоны, когда их электронов возбуждаются. Если вы читали «Как работают атомы», то знаете, что электроны - это отрицательно заряженные частицы, которые движутся вокруг ядра атома (которое имеет чистый положительный заряд). Электроны атома имеют разные уровни энергии, в зависимости от нескольких факторов, включая их скорость и расстояние от ядра. Электроны разных уровней энергии занимают разные орбитали.Вообще говоря, электроны с большей энергией движутся по орбиталям дальше от ядра. Когда атом получает или теряет энергию, изменение выражается движением электронов. Когда что-то передает энергию атому, электрон может временно переместиться на более высокую орбиталь (дальше от ядра). Электрон удерживает это положение лишь в течение крошечной доли секунды; почти сразу же он возвращается к ядру, к своей исходной орбитали. Когда он возвращается на свою первоначальную орбиталь, электрон выделяет дополнительную энергию в виде фотона, в некоторых случаях светового фотона.

Длина волны излучаемого света (которая определяет его цвет) зависит от того, сколько энергии выделяется, что зависит от конкретного положения электрона. Следовательно, разные виды атомов будут испускать разные виды световых фотонов. Другими словами, цвет света определяется тем, какой атом возбужден.

Это основной механизм, работающий почти во всех источниках света. Основное различие между этими источниками - процесс возбуждения атомов.

В следующем разделе мы рассмотрим различные части лампочки.

.

Как работают лампочки? (с иллюстрациями)

Стандартные лампы накаливания работают сегодня практически так же, как и во время их изобретения более ста лет назад. Томасу Эдисону обычно приписывают изобретение лампочки в 1879 году, хотя сэру Джозефу Суону из Англии пришла в голову эта идея в 1878 году. Многие изобретатели того времени пытались создать источник света для замены свечей и масляных ламп, которые были не только опасны, но грязно. На рубеже веков миллионы семей заменили огонь и масло скромными электрическими лампочками.

Лампочки.

На самом базовом уровне лампочки работают за счет возбуждения атомов, которые испускают фотоны света. Однако не все фотоны излучают видимый свет. Фактически, большая часть излучения излучается в виде тепла, а не видимого света.По этой причине лампочки не очень эффективные генераторы света по сегодняшним меркам.

Люминесцентная лампочка.

Современная лампочка представляет собой тонкую стеклянную камеру, заполненную инертным газом, обычно аргоном.Два металлических стержня выходят в камеру вверх от контактов в основании колбы. Стержни соединяет вольфрамовая нить. Вольфрам - ключевой элемент лампочек, потому что он имеет очень высокую температуру плавления. Когда к лампе подается электричество, оно проходит через контакты, стержни и соединительную нить накала, возбуждая атомы в вольфраме, которые генерируют фотоны.

Мерцающее флуоресцентное освещение может вызвать эпилептические приступы.

Возбужденные атомы колеблются. Со временем вольфрамовая нить ослабевает, поскольку отдельные атомы колеблются, не касаясь нити. Это область, в которой было сделано одно улучшение в работе лампочек. Изначально лампы не содержали инертных газов, а только вакуум, который никак не мешал нити терять атомы. Инертные газы помогают продлить срок службы нити, обеспечивая атомы-заглушки, которые помогают отбрасывать атомы обратно в нить при их выходе.Лампы работают теперь немного эффективнее, чем в оригинальной вакуумной конструкции.

На самом базовом уровне лампочки работают, возбуждая атомы, которые испускают фотоны света.

Люминесцентные лампы имеют другую конструкцию, которая более эффективна, чем лампочки.Электричество заряжает пары ртути внутри трубчатой ​​колбы, которая, в свою очередь, возбуждает атомы люминофора, излучающие белый свет. Люминесцентные лампы холоднее, потребляют меньше энергии и служат дольше, чем лампы накаливания. Однако некоторые люди считают люминесцентное освещение резким. Мерцающее флуоресцентное освещение также может вызвать приступы у эпилептиков.

Люминесцентные лампы потребляют меньше энергии и служат до шести раз дольше, чем лампы накаливания..

Лампочка - Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Лампа накаливания Конструкция лампы накаливания

Лампочка производит свет от электричества. [1] В дополнение к освещению темного помещения, они могут использоваться, чтобы показать, что электронное устройство включено, для направления движения, для обогрева и для многих других целей. Миллиарды используются, некоторые даже в космосе.

Ранние люди использовали свечи и масляные лампы для освещения. Грубые лампы накаливания производились в начале и середине 19 века, но мало пригодились.В конце века благодаря усовершенствованным вакуумным насосам и улучшенным материалам они сияли дольше и ярче. Электростанции обеспечивали электроэнергией городские, а затем и сельские районы. [2] Более поздние газоразрядные лампы, в том числе люминесцентные, потребляют меньше электроэнергии, чтобы производить больше света.

Есть несколько видов лампочек:

  • лампа накаливания - самая распространенная лампочка в доме примерно до 2003-2010 гг.
    • ' галогенная лампа' - более эффективная лампа накаливания
  • Газоразрядная лампа
  • - вид лампочки, включающий в себя люминесцентный свет.Компактные люминесцентные лампы (или КЛЛ) теперь заменяют лампы накаливания в доме
  • Светодиод
  • - раньше использовались только для маломощных мест, теперь их можно использовать как лампочки в доме
  • Электрическая дуговая лампа, самая ранняя разновидность, сейчас редкость, за исключением больших прожекторов

Лампочки преобразуют электричество в свет и тепло. За исключением тепловых ламп, тепло считается отходом. Лампа, излучающая больше света и меньше тепла, более эффективна.

Лампа накаливания [изменить | изменить источник]

] Лампа накаливания превращает электричество в свет, пропуская электрический ток через тонкий провод, называемый нитью накала. Электрические нити в основном состоят из металлического вольфрама. Сопротивление нити накаливания нагревает лампочку. В конце концов нить накала становится настолько горячей, что начинает светиться, производя свет. [3]

Нить накала должна быть защищена от воздуха, поэтому она находится внутри колбы, а воздух в колбе либо удаляется (вакуум), либо, чаще, заменяется инертным газом, который не воздействуют на что угодно, например на неон или аргон.Только около 3% энергии, которая уходит в лампочку накаливания, на самом деле производит свет, остальное - тепло. Это одна из причин, по которой светодиоды более эффективны.

Лампочка этого типа плохо работала и мало использовалась, пока Джозеф Свон и Томас Эдисон не улучшили ее в 1870-х годах. Это была первая лампочка, которую можно было использовать в домах - она ​​не стоила слишком дорого и хорошо работала. Впервые людям не понадобился огонь (свечи, масляные лампы, керосиновые лампы и т. Д.), Чтобы зажечь свет.Он был достаточно ярким, чтобы люди могли легко читать по ночам или работать. Его использовали для освещения магазинов и улиц, и люди могли путешествовать после наступления темноты. Это положило начало повсеместному использованию электроэнергии в домах и на предприятиях. У них были углеродные нити, пока в 1900-х годах не были разработаны вольфрамовые. Они служат дольше и излучают более яркий свет.

Ранние устройства на электронных лампах представляли собой лампы накаливания, предназначенные для работы при более низких температурах, с добавлением электронных компонентов.

Люминесцентные лампы [изменить | изменить источник]

Люминесцентные лампы эффективны и излучают только ¼ тепла, чем лампа накаливания.Они также служат дольше, чем лампы накаливания, но до конца 20-го века были намного больше и не подходили для розеток для маленьких верхних фонарей и ламп, как лампы накаливания.

Люминесцентная лампа - это стеклянная трубка, обычно заполненная газом аргоном и небольшим количеством ртути. При включении катод нагревается и испускает электроны. Они попадают в аргон и ртуть. Газ аргон создает плазму, которая позволяет электронам лучше двигаться. Когда электроны попадают в атом ртути, он переводит молекулу в состояние, в котором она обладает большим количеством энергии (сохраняет энергию).Энергетическое состояние длится недолго, и когда энергия высвобождается, он испускает фотон. Фотоны ртути не видимы, как некоторые другие фотоны; они ультрафиолетовые. Итак, на стенке колбы есть люминофорное покрытие. Когда фотон попадает в молекулу люминофора, он, в свою очередь, переводит эту молекулу в возбужденное состояние. Когда этот люминофор высвобождает энергию, он испускает фотон, который мы видим, и возникает свет. Изменение типа люминофора может изменить цвет, который мы видим, но обычно люминесцентные лампы белее, чем лампы накаливания, которые слегка желтые.

LED [изменить | изменить источник]

Светодиод (также известный как светоизлучающий диод) выполнен как электроника. Это микросхема из полупроводникового материала. Светодиодные лампы более эффективны и служат намного дольше, чем лампы накаливания или люминесцентные лампы. В отличие от люминесцентных ламп, в светодиодах не используется ртуть, которая токсична. В течение нескольких лет светодиодные лампы были не такими яркими, как другие виды ламп, и стоили дороже.

  • Большинство лампочек подходят к розетке, обеспечивающей высокий уровень напряжения.Если розетка включена, даже если лампочка не горит, существует реальная опасность поражения электрическим током.
  • Лампы накаливания при включении сильно нагреваются, и им нужно время, чтобы остыть. Прикосновение к горячей лампочке может вызвать ожоги.
  • Большинство лампочек сделаны из стекла, а это значит, что они легко ломаются. У битого стекла острые края, которые могут порезать кожу.
  • При поломке люминесцентной лампы ртуть внутри выделяет пары, которые при вдыхании могут вызвать отравление ртутью.
  • Edison Lightbulb Musée des Lettres et Manuscrits

  1. «Как работает лампочка?». 17 июня 1992 г. Проверено 20 мая 2012 г.
  2. «Изобретения Эдисона». about.com. Проверено 21 марта 2013.
  3. Оззи Зенер (2012). «Перспективы и ограничения светоизлучающих диодов». Проверено 20 мая 2012 года.
.

Смотрите также