Jendela tombol - dan ruangan gelap langsung berubah, detail elemen terkecil dari interior menjadi terlihat. Beginilah cara energi dari perangkat kecil langsung menyebar, membanjiri segala sesuatu di sekitarnya dengan cahaya. Apa yang membuat Anda menciptakan radiasi yang begitu kuat? Jawabannya disembunyikan atas nama perangkat penerangan, yang disebut lampu pijar.
Sejarah penciptaan elemen pencahayaan pertama
Asal usul lampu pijar pertama berasal dari awal abad ke-19. Atau lebih tepatnya, lampu muncul sedikit kemudian, tetapi efek cahaya platinum dan batang karbon di bawah aksi energi listrik telah diamati. Dua pertanyaan sulit muncul di hadapan para ilmuwan:
- menemukan bahan tahan tinggi yang mampu memanas di bawah pengaruh arus ke keadaan emisi cahaya;
- Pencegahan pembakaran cepat bahan di udara.
Penelitian danpenemuan ilmuwan Rusia Alexander Nikolaevich Lodygin dan Thomas Edison dari Amerika.
Lodygin menyarankan menggunakan batang karbon sebagai elemen pijar, yang berada dalam labu tertutup. Kerugian dari desain adalah kesulitan memompa udara, yang sisa-sisanya berkontribusi pada pembakaran cepat batang. Tapi tetap saja, lampunya menyala selama beberapa jam, dan pengembangan serta paten menjadi dasar untuk menciptakan perangkat yang lebih tahan lama.
Ilmuwan Amerika Thomas Edison, setelah membiasakan diri dengan karya-karya Lodygin, membuat tabung hampa udara yang efektif, di mana ia menempatkan benang karbon yang terbuat dari serat bambu. Edison juga menyediakan dasar lampu dengan sambungan berulir yang melekat pada lampu modern, dan menemukan banyak elemen listrik, seperti: steker, sekering, sakelar putar, dan banyak lagi. Efisiensi lampu pijar Edison kecil, meskipun dapat bekerja hingga 1000 jam dan dapat digunakan secara praktis.
Selanjutnya, alih-alih elemen karbon, diusulkan untuk menggunakan logam tahan api. Filamen tungsten yang digunakan dalam lampu pijar modern juga dipatenkan oleh Lodygin.
Perangkat dan prinsip pengoperasian lampu
Desain lampu pijar tidak berubah secara mendasar selama lebih dari seratus tahun. Ini termasuk:
- Labu tertutup rapat yang membatasi ruang kerja dan diisi dengan gas inert.
- Plinth yang memilikibentuk spiral. Berfungsi untuk menahan lampu pada stop kontak dan menghubungkannya secara elektrik ke bagian yang dialiri arus.
- Konduktor yang mengalirkan arus dari dasar ke spiral dan menahannya.
- Spiral pijar, yang pemanasannya menghasilkan emisi energi cahaya.
Saat arus listrik melewati sebuah kumparan, ia langsung memanas hingga suhu tertinggi hingga 2700 derajat. Hal ini disebabkan fakta bahwa spiral memiliki hambatan arus yang besar dan banyak energi yang dihabiskan untuk mengatasi hambatan ini, yang dilepaskan sebagai panas. Panas memanaskan logam (tungsten), dan mulai memancarkan foton cahaya. Karena labu tidak mengandung oksigen, tungsten tidak teroksidasi selama pemanasan, dan tidak terbakar. Gas inert menahan partikel logam panas agar tidak menguap.
Berapa efisiensi lampu pijar
Efisiensi menunjukkan persentase energi yang dikeluarkan yang diubah menjadi kerja yang bermanfaat, dan apa yang tidak. Dalam kasus lampu pijar, efisiensinya rendah, karena hanya 5-10% energi yang digunakan untuk memancarkan cahaya, sisanya dilepaskan sebagai panas.
Efisiensi lampu pijar pertama, di mana batang karbon bertindak sebagai filamen, bahkan lebih rendah dibandingkan dengan perangkat modern. Hal ini disebabkan adanya tambahan rugi-rugi akibat konveksi. Filamen spiral memiliki persentase kehilangan ini lebih rendah.
Efisiensi lampu pijar secara langsung tergantung pada suhu pemanasan spiral. Sebagai standar, koil lampu 60 W memanas hingga 2700, padaefisiensi ini hanya 5%. Dimungkinkan untuk meningkatkan nilai pemanasan hingga 3400 dengan meningkatkan tegangan, tetapi ini akan mengurangi masa pakai perangkat lebih dari 90%, meskipun lampu akan bersinar lebih terang dan efisiensi akan meningkat hingga 15%.
Adalah salah untuk berpikir bahwa peningkatan daya lampu (100, 200, 300 W) mengarah pada peningkatan efisiensi hanya karena kecerahan perangkat meningkat. Lampu mulai bersinar lebih terang karena kekuatan yang lebih besar dari spiral itu sendiri, dan sebagai hasil dari keluaran cahaya yang lebih besar. Tetapi biaya energi juga meningkat. Oleh karena itu, efisiensi lampu pijar 100 W juga akan berada dalam kisaran 5-7%.
Varietas lampu pijar
Lampu pijar hadir dalam berbagai desain dan tujuan fungsional. Mereka dibagi menjadi perlengkapan pencahayaan:
- Penggunaan umum. Ini termasuk lampu untuk keperluan rumah tangga dengan daya yang berbeda, dirancang untuk tegangan listrik 220 V.
- Desain dekoratif. Mereka memiliki jenis termos yang tidak standar dalam bentuk lilin, bola, dan bentuk lainnya.
- Jenis penerangan. Lampu berwarna berdaya rendah untuk penerangan warna-warni.
- Destinasi lokal. Perangkat tegangan aman hingga 40 V. Digunakan di meja produksi, untuk menerangi tempat kerja peralatan mesin.
- Dilapisi cermin. Lampu yang menghasilkan cahaya terarah.
- Jenis sinyal. Digunakan untuk bekerja di dasbor berbagai perangkat.
- Untuk transportasi. Berbagai macam lampu dengan ketahanan dan keandalan yang meningkat. Menampilkan desain yang mudah digunakan untuk penggantian cepat.
- Untuk lampu sorot. Lampu dengan peningkatan daya, mencapai hingga 10.000 W.
- Untuk perangkat optik. Lampu untuk proyektor film dan perangkat sejenis.
- Komutator. Digunakan sebagai segmen tampilan digital alat ukur.
Sisi positif dan negatif lampu filamen
Perangkat lampu jenis pijar memiliki karakteristiknya sendiri. Positif termasuk:
- pengapian instan koil;
- keamanan lingkungan;
- ukuran kecil;
- harga wajar;
- kemampuan untuk membuat perangkat dengan daya dan tegangan operasi yang berbeda baik AC maupun DC;
- keserbagunaan aplikasi.
Ke negatif:
- lampu pijar efisiensi rendah;
- kerentanan terhadap lonjakan listrik yang menyelamatkan jiwa;
- jam kerja pendek tidak melebihi 1000;
- bahaya kebakaran lampu karena panas yang kuat dari bohlam;
- desain rapuh.
Jenis perlengkapan pencahayaan lainnya
Ada lampu penerangan, yang prinsipnya secara fundamental berbeda dari pengoperasian lampu pijar. Ini termasuk pelepasan gas dan lampu LED.
Ada banyak busur atau lampu pelepasan gas, tetapi semuanya didasarkan pada pancaran gas ketika busur terjadi di antara elektroda. Cahaya terjadi dalam spektrum ultraviolet, yang kemudian diubah menjadi terlihat oleh mata manusia.dengan melewati lapisan fosfor.
Proses yang terjadi pada lampu pelepasan gas meliputi dua tahap kerja: pembuatan pelepasan busur dan pemeliharaan ionisasi dan pancaran gas dalam bola lampu. Oleh karena itu, semua jenis perlengkapan pencahayaan tersebut memiliki sistem kontrol arus. Perangkat fluorescent memiliki efisiensi yang lebih tinggi daripada lampu pijar, tetapi tidak aman karena mengandung uap merkuri.
Perangkat lampu LED adalah sistem paling modern. Efisiensi lampu pijar dan lampu LED tidak ada bandingannya. Yang terakhir, mencapai 90%. Prinsip pengoperasian LED didasarkan pada pancaran jenis semikonduktor tertentu di bawah pengaruh tegangan.
Apa yang tidak disukai bola lampu pijar
Masa pakai lampu pijar biasa akan dipersingkat jika:
- Tegangan dalam jaringan terus-menerus dilebih-lebihkan dari nominal, yang dirancang untuk perangkat penerangan. Ini disebabkan oleh peningkatan suhu operasi badan pemanas dan, sebagai akibatnya, peningkatan penguapan paduan logam, yang menyebabkan kegagalannya. Meskipun efisiensi lampu pijar akan lebih besar.
- Goyangkan lampu dengan tajam selama pengoperasian. Ketika logam dipanaskan hingga mendekati leleh, dan jarak antara putaran spiral berkurang karena ekspansi zat, gerakan mekanis apa pun yang tiba-tiba dapat menyebabkan sirkuit antar-putaran yang tidak terlihat oleh mata. Ini mengurangi resistansi keseluruhan koil terhadap arus, berkontribusi pada pemanasan yang lebih besar dan cepatkelelahan.
- Air akan masuk ke labu yang dipanaskan. Perbedaan suhu terjadi pada titik tumbukan, yang menyebabkan kaca pecah.
- Sentuh jari Anda pada bohlam lampu halogen. Lampu halogen adalah jenis lampu pijar, tetapi memiliki keluaran cahaya dan panas yang jauh lebih tinggi. Saat disentuh, noda berminyak yang tidak terlihat dari jari tetap ada di labu. Di bawah pengaruh suhu, lemak terbakar, membentuk endapan karbon yang mencegah perpindahan panas. Akibatnya, pada titik kontak, kaca mulai meleleh dan dapat pecah atau membengkak, mengganggu rezim gas di dalamnya, yang menyebabkan spiral terbakar. Lampu pijar halogen memiliki efisiensi yang lebih tinggi daripada yang biasa.
Cara mengganti lampu
Jika lampu padam, tetapi bohlam tidak runtuh, Anda dapat menggantinya setelah benar-benar dingin. Dalam hal ini, matikan daya. Saat memasang lampu, mata tidak perlu diarahkan ke arahnya, apalagi jika tidak memungkinkan untuk mematikan listrik.
Saat bohlam pecah, tetapi bentuknya tetap, disarankan untuk mengambil kain katun, melipatnya menjadi beberapa lapisan dan, membungkusnya di sekitar lampu, coba lepaskan kacanya. Selanjutnya, dengan menggunakan tang dengan pegangan berinsulasi, buka alas dengan hati-hati dan kencangkan lampu baru. Semua operasi harus dilakukan dengan power off.
Kesimpulan
Meskipun fakta bahwa efisiensi lampu pijar adalah persentase kecil dan memiliki lebih banyak pesaing, itu relevan di banyak bidang kehidupan. Bahkan ada bola lampu tertua, yang terus bekerja selama lebih dari seratus tahun. Bukankah ini penegasan dan pelestarian kejeniusan pemikiran seseorang yang berusaha mengubah dunia?
