Ажыратқышты сипау - және қараңғы бөлме лезде өзгерді, интерьердің ең кішкентай элементтерінің бөлшектері көрінді. Кішкентай құрылғының энергиясы осылайша айналаны жарыққа толтырып, бірден таралады. Сізге осындай күшті сәуле шығаруға не себеп болды? Жауап қыздыру шамы деп аталатын жарықтандыру құрылғысының атауында жасырылған.
Алғашқы жарықтандыру элементтерінің жасалу тарихы
Алғашқы қыздыру шамдарының шығу тарихы 19 ғасырдың басынан басталады. Дәлірек айтқанда, шам сәл кейінірек пайда болды, бірақ электр энергиясының әсерінен платина мен көміртекті таяқшалардың жарқырауының әсері қазірдің өзінде байқалды. Ғалымдар алдында екі қиын сұрақ туындады:
- ток әсерінен жарық шығару күйіне дейін қызуға қабілетті жоғары төзімді материалдарды табу;
- Материалдың ауада жылдам жануының алдын алу.
Зерттеу жәнеорыс ғалымы Александр Николаевич Лодыгин мен американдық Томас Эдисонның өнертабыстары.
Лодыгин жабық колбада болған қыздыру элементі ретінде көміртекті таяқшаларды пайдалануды ұсынды. Дизайндың кемшілігі ауаны сорып алудың қиындығы болды, оның қалдықтары штангалардың тез жануына ықпал етті. Дегенмен, оның шамдары бірнеше сағат бойы жанып тұрды, ал әзірлемелер мен патенттер берік құрылғыларды жасауға негіз болды.
Американдық ғалым Томас Эдисон Лодыгиннің еңбектерімен танысып, тиімді вакуумдық колба жасап, оның ішіне бамбук талшығынан жасалған көміртекті жіпті орналастырды. Эдисон сонымен қатар лампа негізін заманауи шамдарға тән бұрандалы қосылыммен қамтамасыз етті және көптеген электрлік элементтерді ойлап тапты, мысалы: аша, сақтандырғыш, айналмалы қосқыш және т.б. Эдисон қыздыру шамының тиімділігі шағын болды, бірақ ол 1000 сағатқа дейін жұмыс істей алады және практикалық қолданыс алды.
Кейіннен көміртекті элементтердің орнына отқа төзімді металдарды қолдану ұсынылды. Заманауи қыздыру шамдарында қолданылатын вольфрам жіптерін де Lodygin патенттеген.
Шамның құрылғысы және жұмыс істеу принципі
Қыздыру шамының дизайны жүз жылдан астам уақыт бойы түбегейлі өзгерген жоқ. Оған мыналар кіреді:
- Жұмыс кеңістігін шектейтін және инертті газбен толтырылған герметикалық жабылған колба.
- Плинтус барспираль пішіні. Ол шамды розеткада ұстап тұру және оны ток өткізетін бөліктерге электрлік қосу үшін қызмет етеді.
- Токты негізден спиральға өткізетін және оны ұстап тұратын өткізгіштер.
- Қызу спираль, оның қыздыруы жарық энергиясының шығарылуын жасайды.
Электр тогы катушкадан өткенде ол бірден 2700 градусқа дейінгі ең жоғары температураға дейін қызады. Бұл спиральдың үлкен ток кедергісіне ие болуы және жылу ретінде бөлінетін бұл кедергіні жеңу үшін көп энергия жұмсалатындығына байланысты. Жылу металды (вольфрамды) қыздырады және ол жарық фотондарын шығара бастайды. Колбада оттегі болмағандықтан вольфрам қыздыру кезінде тотықпайды, жанбайды. Инертті газ ыстық металл бөлшектерін буланудан сақтайды.
Қызу шамының тиімділігі қандай
Тиімділік жұмсалған энергияның қанша пайызы пайдалы жұмысқа айналатынын, ал қайсысы болмайтынын көрсетеді. Қыздыру шамының тиімділігі төмен, өйткені энергияның 5-10% ғана жарық шығаруға кетеді, ал қалған бөлігі жылу түрінде бөлінеді.
Көміртекті таяқша жіп ретінде әрекет ететін алғашқы қыздыру шамдарының тиімділігі қазіргі заманғы құрылғылармен салыстырғанда одан да төмен болды. Бұл конвекцияға байланысты қосымша шығындарға байланысты. Спиральды жіптерде бұл жоғалтулардың пайызы төмен.
Қыздыру шамының тиімділігі спиральдың қыздыру температурасына тікелей байланысты. Әдетте, 60 Вт шамның катушкасы 2700 ºС дейін қызадыбұл тиімділік тек 5% құрайды. Кернеуді жоғарылату арқылы қыздыру мәнін 3400 ºС дейін арттыруға болады, бірақ бұл шам жарқырап, ПӘК 15%-ға дейін көтерілсе де, құрылғының қызмет ету мерзімін 90%-дан астамға қысқартады.
Шамның қуатының артуы (100, 200, 300 Вт) құрылғының жарықтылығы жоғарылағандықтан ғана тиімділіктің артуына әкеледі деп ойлау дұрыс емес. Шам спиральдың үлкен күшіне байланысты және жарықтың көп шығуы нәтижесінде жарқырай бастады. Бірақ энергия құны да өсті. Сондықтан 100 Вт қыздыру шамының тиімділігі де 5-7% шамасында болады.
Қыздыру шамдарының түрлері
Қыздыру шамдары әртүрлі дизайнда және функционалды мақсаттарда келеді. Олар жарықтандыру құрылғыларына бөлінеді:
- Жалпы пайдалану. Оларға 220 В желі кернеуіне арналған әртүрлі қуаттағы тұрмыстық шамдар кіреді.
- Сәндік дизайн. Олардың шамдар, шарлар және басқа пішіндер түріндегі стандартты емес колба түрлері бар.
- Сәулелендіру түрі. Түрлі-түсті жарықтандыруға арналған төмен қуатты түсті шамдар.
- Жергілікті мақсат. 40 В дейінгі қауіпсіз кернеу құрылғылары. Олар өндірістік үстелдерде, станоктардың жұмыс орындарын жарықтандыру үшін қолданылады.
- Айнамен қапталған. Бағытталған жарық жасайтын шамдар.
- Сигнал түрі. Түрлі құрылғылардың бақылау тақталарында жұмыс істеу үшін пайдаланылады.
- Тасымалдау үшін. Тозуға төзімділігі мен сенімділігі жоғары лампалардың кең ауқымы. Жылдам ауыстыру үшін ыңғайлы дизайнмен ерекшеленеді.
- Прожекторлар үшін. 10 000 Вт-қа дейін жететін жоғары қуатты шамдар.
- Оптикалық құрылғыларға арналған. Кинопроекторларға және ұқсас құрылғыларға арналған шамдар.
- Коммутатор. Өлшеу құралдарының цифрлық дисплейінің сегменттері ретінде пайдаланылады.
Жіпті лампалардың оң және теріс жақтары
Қыздыру түріндегі жарықтандыру құрылғыларының өзіндік сипаттамалары бар. Оң жақтары мыналарды қамтиды:
- катушаның лезде тұтануы;
- экологиялық қауіпсіздік;
- кіші өлшем;
- әділ баға;
- әр түрлі қуаттағы және айнымалы ток пен тұрақты токтың жұмыс кернеуіндегі құрылғыларды жасау мүмкіндігі;
- қолданудың әмбебаптығы.
Теріске:
- тиімділігі төмен қыздыру шамы;
- өмірді сақтайтын ток кернеуіне сезімталдық;
- қысқа жұмыс уақыты 1000-нан аспайды;
- шамның қатты қызуынан шамдардың өрт қаупі;
- нәзік дизайн.
Жарықтандыру құрылғыларының басқа түрлері
Жарықтандыру шамдары бар, олардың жұмыс принципі қыздыру шамдарының жұмысынан түбегейлі ерекшеленеді. Оларға газ разряды және жарықдиодты шамдар кіреді.
Доғалық немесе газ разрядты шамдар көп, бірақ олардың барлығы электродтар арасында доға пайда болған кездегі газ жарқылына негізделген. Жарқырау ультракүлгін спектрде пайда болады, содан кейін ол адам көзіне көрінетінге айналады.фосфор жабынынан өту арқылы.
Газ разрядты шамында болатын процесс жұмыстың екі кезеңін қамтиды: доғалық разрядты құру және лампадағы газдың иондануын және жарқылын сақтау. Сондықтан мұндай жарықтандыру құрылғыларының барлық түрлерінде ағымдағы басқару жүйесі бар. Флуоресцентті құрылғылар қыздыру шамдарына қарағанда жоғары тиімділікке ие, бірақ оларда сынап буы бар болғандықтан қауіпті.
Жарық диодты жарықтандыру құрылғылары ең заманауи жүйелер болып табылады. Қыздыру шамы мен жарықдиодты шамның тиімділігін салыстыруға болмайды. Соңғысында ол 90% жетеді. Жарық диодты шамның жұмыс істеу принципі кернеудің әсерінен жартылай өткізгіштің белгілі бір түрінің жарқырауына негізделген.
Қызу шамы нені ұнатпайды
Қарапайым қыздыру шамының қызмет ету мерзімі қысқарады, егер:
- Желідегі кернеу үнемі номиналдыдан асып түседі, ол үшін жарықтандыру құрылғысы жобаланған. Бұл қыздыру органының жұмыс температурасының жоғарылауына және нәтижесінде металл қорытпасының булануының жоғарылауына байланысты, оның істен шығуына әкеледі. Қыздыру шамының тиімділігі жоғарырақ болса да.
- Жұмыс кезінде шамды қатты шайқаңыз. Металлды балқытуға жақын күйге дейін қыздырғанда және заттың кеңеюіне байланысты спиральдың бұрылыстары арасындағы қашықтық азайғанда, кез келген механикалық, кенет қозғалыс көзге көрінбейтін айналым аралық контурға әкелуі мүмкін. Бұл катушканың токқа жалпы қарсылығын төмендетеді, оның үлкен қызуына және жылдам болуына ықпал етедішаршау.
- Су қыздырылған колбаға түседі. Соққы нүктесінде температура айырмашылығы пайда болады, бұл әйнектің сынуына әкеледі.
- Галоген шамының шамына саусақтарыңызды тигізіңіз. Галогендік шам - қыздыру шамының бір түрі, бірақ айтарлықтай жоғары жарық пен жылу шығаруға ие. Қол тигізгенде колбада саусақтан көрінбейтін майлы дақ қалады. Температураның әсерінен май күйіп кетеді, жылу тасымалдануына жол бермейтін көміртекті шөгінділер түзеді. Нәтижесінде жанасу нүктесінде әйнек ери бастайды және жарылуы немесе ісінуі мүмкін, ішіндегі газ режимін бұзады, бұл спиральдың күйіп кетуіне әкеледі. Галогендік қыздыру шамдары қарапайым шамдарға қарағанда тиімдірек.
Шамды қалай өзгертуге болады
Егер шам жанып кетсе, бірақ шамы құлап кетпесе, оны толығымен суығаннан кейін ауыстыруға болады. Бұл жағдайда қуатты өшіріңіз. Шамды бұрау кезінде көзді оның бағытына бағыттаудың қажеті жоқ, әсіресе электр қуатын өшіру мүмкін болмаса.
Шам жарылып, бірақ пішінін сақтаған кезде мақта матаны алып, оны бірнеше қабаттап бүктеп, шамға орап, әйнекті алып тастауға тырысқан жөн. Әрі қарай, оқшауланған тұтқалары бар тістеуіктерді пайдаланып, негізді мұқият бұрап, жаңа шамды бұраңыз. Барлық әрекеттер электр қуатын өшіру кезінде орындалуы керек.
Қорытынды
Қызу шамының тиімділігі аз пайызды құрайтынына және оның бәсекелестері көбейгеніне қарамастан, ол өмірдің көптеген салаларында өзекті болып табылады. Тіпті жүз жылдан астам үздіксіз жұмыс істейтін ең көне шам бар. Бұл әлемді өзгертуге ұмтылатын адам туралы данышпандық ойдың растауы және мәңгілік емес пе?
