كل ما لم تكن تعرفه عن أول مصباح متوهج. مؤشرات درجة حرارة المصابيح المتوهجة

تعريف
- مصدر ضوئي يحول طاقة تيار كهربائي يمر عبر مصباح حلزوني إلى حرارة وضوء. وفقًا للطبيعة الفيزيائية ، يتم تمييز نوعين من الإشعاع: الإشعاع الحراري والإشعاع.
يسمى الضوء الحراري بالإشعاع الذي يحدث
عند تسخين الجثث. يعتمد توهج المصابيح الكهربائية المتوهجة على استخدام الإشعاع الحراري.

المميزات والعيوب

مزايا المصابيح المتوهجة:
عند تشغيلها ، تضيء على الفور تقريبًا ؛
صغيرة الحجم
تكلفتها منخفضة.

العيوب الرئيسية للمصابيح المتوهجة:
تتمتع المصابيح بسطوع مبهر يؤثر سلبًا على رؤية الشخص ، وبالتالي فهي تتطلب استخدام تركيبات مناسبة للحد من الانبهار ؛
لها عمر خدمة قصير (حوالي 1000 ساعة) ؛
يتم تقليل عمر خدمة المصابيح بشكل كبير مع زيادة جهد مصدر التيار الكهربائي.

كفاءة مضيئةالمصابيح المتوهجة ، التي تُعرّف بأنها نسبة طاقة أشعة الطيف المرئي إلى الطاقة المستهلكة من الشبكة الكهربائية ، صغيرة جدًا ولا تتجاوز 4٪.

وبالتالي ، فإن العيب الرئيسي للمصابيح المتوهجة هو ناتج الإضاءة المنخفضة. بعد كل شيء ، يتم تحويل جزء ضئيل فقط من الطاقة الكهربائية التي يستهلكونها إلى طاقة من الإشعاع المرئي ، وتذهب بقية الطاقة إلى حرارة ينبعث منها المصباح.

مبدأ التشغيل.

يعتمد مبدأ تشغيل المصابيح المتوهجة على تحويل الطاقة الكهربائية التي تمر عبر الفتيل إلى ضوء. تصل درجة حرارة الفتيل المسخن إلى 2600 ... 3000 "م. لكن خيوط المصباح لا تذوب ، لأن درجة انصهار التنجستن (3200 ... 3400 درجة مئوية) تتجاوز درجة حرارة الفتيل المتوهج. يختلف طيف المصابيح المتوهجة. من طيف ضوء النهار من خلال غلبة الطيف الأصفر والأحمر.أشعة.
يتم إخلاء المصابيح المتوهجة أو ملؤها بغاز خامل لا يتأكسد فيها خيوط التنغستن: بالنيتروجين ؛ الأرجون. الكريبتون. خليط من النيتروجين والأرجون والزينون.

جهاز وتشغيل المصابيح المتوهجة

يضيء المصباح المتوهج (الشكل) لأن خيوط سلك التنغستن المقاوم للحرارة يتم تسخينها بواسطة التيار الذي يمر عبره. لمنع الاحتراق اللولبي بسرعة ، يُضخ الهواء من الأسطوانة الزجاجية أو تمتلئ الأسطوانة بغاز خامل. يتم توصيل اللولب بالأقطاب الكهربائية. أحدهما ملحوم بالمقبس المعدني للقاعدة ، والآخر بلوحة التلامس المعدنية. تفصل بينهم العزلة. أحد الأسلاك متصل بمقبس القاعدة والآخر بلوحة التلامس ، كما هو موضح في الشكل. ثم يسخن التيار ، الذي يتغلب على المقاومة الكهربائية لـ NITI.

المصابيح المتوهجة

في تسمية المصابيح المتوهجة ، تعني الأحرف: ب - فراغ ؛ G - مملوءة بالغاز ب - ثنائي الشكل BK - الكريبتون ثنائي اللولب (له ناتج ضوئي متزايد وأبعاد أصغر مقارنة بالمصابيح C و B و D ، ولكنه أغلى ثمناً) ؛ DB - منتشر (بطبقة عاكسة غير لامعة داخل المصباح) ؛ MO - الإضاءة المحلية.

يتبع الحروف مجموعتان من الأرقام. تشير إلى نطاق الجهد والقوة الكهربائية للمصباح.

مثال. "V 220 ... 230-25" يعني الجهد 220 ... 230 فولت ، الطاقة 2-5 واط. قد يشمل التعيين أيضًا تاريخ تصنيع المصباح ، على سبيل المثال ، IX 2005.

يتم إنتاج مصابيح بقوة تصل إلى 150 وات: في أسطوانات شفافة عديمة اللون (لا ينقص التدفق الضوئي للمصابيح) ؛ في اسطوانات متشابكة من الداخل (يتم تقليل التدفق الضوئي للمصابيح بنسبة 3 ٪) ؛ في قوارير العقيق مطلية باللون اللبني للأسطوانات (يتم تقليل التدفق الضوئي للمصابيح بنسبة 20٪).
المصابيح التي تصل قوتها إلى 200 وات مصنوعة من أغطية عادية ملولبة ومثبتة. تتوفر المصابيح التي تزيد عن 200 واط مع قواعد ملولبة فقط. تتوفر مصابيح بقوة أكثر من 300 وات بقاعدة بقطر 40 مم.

أمثلة على تنفيذ المصابيح المتوهجة القياسية

أمثلة على المصابيح المتوهجة موضحة في الشكل. 2. في التين. 2.a ، b - مصابيح من نفس القوة ، ولكن في الشكل. 2.a - مملوءة بالغاز بغاز الأرجون ، وفي الشكل. 2.b - مع حشو الكريبتون (الكريبتون). أبعاد مصباح الكريبتون أصغر. المصباح في الشكل. 2.c يشبه الشمعة. غالبًا ما تستخدم هذه المصابيح في الثريات ومصابيح الحائط. في التين. 2.d ، e ، f show ، على التوالي ، ثنائي اللولب ، ثنائي اللولب الكريبتون ، ومصابيح المرآة.

تحليل هيكل المصباح المتوهج (الشكل 1 ، أ) نجد أن الجزء الرئيسي من تصميمه هو الجسم الخيطي 3 ، والتي ، تحت تأثير تيار كهربائي ، تسخن حتى ظهور الإشعاع الضوئي. هذا هو في الواقع أساس مبدأ المصباح. يتم تثبيت الفتيل داخل المصباح باستخدام الأقطاب الكهربائية 6 عادة عقد نهاياته. يتم توفير التيار الكهربائي أيضًا من خلال الأقطاب الكهربائية إلى جسم التسخين ، أي أنها أيضًا روابط داخلية للأطراف. في حالة عدم ثبات الجسم المتوهج بشكل كافٍ ، استخدم حوامل إضافية 4 ... حاملي ملحوم على قضيب زجاجي 5 ، تسمى قضيب ، والتي لها سماكة في النهاية. يتم إقران العصا بقطعة زجاجية معقدة - ساق. الساق ، كما هو موضح في الشكل 1 ، بيتكون من أقطاب كهربائية 6 ، لوحات 9 و shtengel 10 ، وهو عبارة عن أنبوب مجوف يتم من خلاله ضخ الهواء من لمبة المصباح. اتصال مشترك بين المحطات الوسيطة 8 ، عصا ، لوحة و shtengel تشكل لوح الكتف 7 ... يتم الاتصال عن طريق إذابة الأجزاء الزجاجية ، والتي يتم خلالها عمل فتحة للعادم 14 ربط التجويف الداخلي لأنبوب الضخ بالتجويف الداخلي لمصباح المصباح. لتزويد الفتيل بالتيار الكهربائي من خلال الأقطاب الكهربائية 6 تطبيق متوسط 8 والاستنتاجات الخارجية 11 ، متصلة باللحام الكهربائي.

الشكل 1. جهاز المصباح الكهربائي المتوهج ( أ) ورجليها ( ب)

لعزل جسم الفتيل ، وكذلك الأجزاء الأخرى من المصباح الكهربائي عن البيئة الخارجية ، يتم استخدام لمبة زجاجية 1 ... يتم ضخ الهواء من التجويف الداخلي للقارورة ، وبدلاً من ذلك يتم ضخ غاز خامل أو خليط من الغازات. 2 ، وبعد ذلك يتم تسخين نهاية الجذع وختمه.

لتزويد المصباح بالتيار الكهربائي وتثبيته في حامل كهربائي ، يكون المصباح مزودًا بقاعدة 13 ، والتي تعلق على عنق القارورة 1 نفذت باستخدام قاعدة المصطكي. يتم لحام خيوط المصباح في الأماكن المقابلة للقاعدة 12 .

يعتمد توزيع ضوء المصباح على كيفية وضع الجسم المتوهج وشكله. لكن هذا ينطبق فقط على المصابيح ذات المصابيح الشفافة. إذا تخيلنا أن الخيط عبارة عن أسطوانة ساطعة بشكل متساوٍ وأطلق الضوء المنبعث منه على مستوى عمودي على أكبر سطح من الخيوط المضيئة أو الحلزونية ، فسيكون له أقصى شدة إضاءة. لذلك ، من أجل إنشاء الاتجاهات اللازمة لقوى الضوء ، في تصميمات مختلفة من المصابيح ، يتم إعطاء الشعيرات شكلاً معينًا. يتم عرض أمثلة على أشكال الفتيل في الشكل 2. لا يتم استخدام الفتيل المستقيم غير الحلزوني تقريبًا في المصابيح المتوهجة الحديثة. هذا يرجع إلى حقيقة أنه مع زيادة قطر جسم الفتيل ، ينخفض ​​فقد الحرارة من خلال ملء الغاز في المصباح.

الشكل 2. بناء جسم الفتيل:
أ- مصباح الإسقاط عالي الجهد ؛ ب- مصباح إسقاط الجهد المنخفض ؛ الخامس- توفير أسطوانة متساوية السطوع

ينقسم عدد كبير من الأجسام المتوهجة إلى مجموعتين. تشمل المجموعة الأولى الأجسام المتوهجة المستخدمة في المصابيح ذات الأغراض العامة ، والتي تم تصميم تصميمها في الأصل كمصدر إشعاع بتوزيع شدة إضاءة موحد. الهدف من تصميم هذه المصابيح هو الحصول على أقصى قدر من كفاءة الإضاءة ، والتي تتحقق من خلال تقليل عدد الحوامل التي يتم من خلالها تبريد الفتيل. تتضمن المجموعة الثانية ما يسمى بالأجسام المتوهجة المسطحة ، والتي يتم إجراؤها إما على شكل حلزونات متوازية (في مصابيح عالية الجهد القوية) ، أو في شكل حلزونات مسطحة (في مصابيح منخفضة الجهد منخفضة الطاقة). يتكون التصميم الأول من عدد كبير من حوامل الموليبدينوم ، والتي يتم إرفاقها بجسور سيراميك خاصة. يتم وضع الخيوط الطويلة على شكل سلة ، وبالتالي تحقيق سطوع إجمالي عالي. في المصابيح المتوهجة المخصصة للأنظمة البصرية ، يجب أن تكون الأجسام المتوهجة مضغوطة. للقيام بذلك ، يتم لف الجسم المتوهج في قوس أو حلزون مزدوج أو ثلاثي. يوضح الشكل 3 منحنيات شدة الإضاءة الناتجة عن الأجسام المتوهجة ذات التصميمات المختلفة.

الشكل 3. منحنيات شدة الإضاءة للمصابيح المتوهجة بأجسام متوهجة مختلفة:
أ- في مستوى عمودي على محور المصباح ؛ ب- في طائرة تمر عبر محور المصباح ؛ 1 - حلزوني دائري 2 - ثنائي على التوالي 3 - حلزوني يقع على سطح الاسطوانة

يمكن الحصول على المنحنيات المطلوبة لشدة الإنارة للمصابيح المتوهجة باستخدام لمبات خاصة ذات طلاءات عاكسة أو منتشرة. يسمح استخدام الطلاءات العاكسة على لمبة ذات شكل مناسب بمجموعة متنوعة كبيرة من منحنيات شدة الإضاءة. تسمى المصابيح ذات الطلاءات العاكسة المصابيح العاكسة (الشكل 4). إذا كان من الضروري ضمان التوزيع الدقيق بشكل خاص للضوء في مصابيح المرآة ، يتم استخدام المصابيح المصنوعة بالضغط. تسمى هذه المصابيح المصابيح الأمامية. تحتوي بعض تصميمات المصابيح المتوهجة على عاكسات معدنية مدمجة في المصباح.

الشكل 4. مرآة المصابيح المتوهجة

المواد المستخدمة في المصابيح المتوهجة

المعادن

العنصر الرئيسي للمصابيح المتوهجة هو الجسم المتوهج. لتصنيع الفتيل ، يُنصح باستخدام المعادن والمواد الأخرى ذات التوصيل الإلكتروني. في هذه الحالة ، عن طريق تمرير تيار كهربائي ، سيتم تسخين الجسم إلى درجة الحرارة المطلوبة. يجب أن تفي مادة الفتيل بعدد من المتطلبات: لها نقطة انصهار عالية ، وليونة تسمح بسحب أسلاك بأقطار مختلفة ، بما في ذلك الصغيرة جدًا ، ومعدل تبخر منخفض في درجات حرارة التشغيل ، مما يؤدي إلى عمر خدمة مرتفع ، و الاعجاب. يوضح الجدول 1 درجات حرارة انصهار المعادن المقاومة للصهر. يعتبر التنجستن أكثر المعادن مقاومة للصهر ، والذي يضمن ، إلى جانب ليونة عالية ومعدل تبخر منخفض ، استخدامه على نطاق واسع كخيط للمصابيح المتوهجة.

الجدول 1

درجة حرارة انصهار المعادن ومركباتها

المعادن	تي، ° С	الكربيدات ومخاليطها	تي، ° С	نيتريد	تي، ° С	بوريس	تي، ° С
التنغستن الرينيوم التنتالوم الأوزميوم الموليبدينوم النيوبيوم إيريديوم الزركونيوم البلاتين	3410 3180 3014 3050 2620 2470 2410 1825 1769	4TaC + + مرحبا 4TaC + + ZrC HfC TaC ZrC ان بي سي TiC مرحاض W2C MoC فنك SCC SiC	3927 3887 3877 3527 3427 3127 2867 2857 2687 2557 2377 2267	TaC + + تان HfN TiC + + تين تان ZrN TiN BN	3373 3087 2977 2927 2727	HfB ZrB WB	3067 2987 2927

معدل تبخر التنجستن عند درجات حرارة 2870 و 3270 درجة مئوية هو 8.41 × 10-10 و 9.95 × 10-8 كجم / (سم 2 × ث).

من بين المواد الأخرى ، يمكن اعتبار الرينيوم واعدًا ، حيث تكون درجة انصهاره أقل قليلاً من تلك الموجودة في التنجستن. يفسح الرينيوم نفسه جيدًا للمعالجة الآلية في حالة تسخين ، ومقاومة للأكسدة ، وله معدل تبخر أقل من التنجستن. هناك منشورات أجنبية حول الحصول على مصابيح ذات خيوط من التنجستن مع إضافات الرينيوم ، وكذلك تغطية الفتيل بطبقة من الرينيوم. من المركبات غير المعدنية ، يعتبر كربيد التنتالوم ذا أهمية ، حيث يكون معدل تبخره أقل من 20 إلى 30 ٪ من التنجستن. تتمثل إحدى العقبات التي تحول دون استخدام الكربيدات ، ولا سيما كربيد التنتالوم ، في هشاشتها.

يلخص الجدول 2 الخصائص الفيزيائية الأساسية لخيوط التنغستن المثالية.

الجدول 2

الخصائص الفيزيائية الأساسية لخيوط التنغستن

درجة الحرارة ، ك	معدل التبخر ، كجم / (م 2 × ث)	مقاومة كهربائية محددة ، 10-6 أوم × سم	سطوع cd / m²	كفاءة الإضاءة ، lm / W	درجة حرارة اللون ، ك
1000 1400 1800 2200 2600 3000 3400	5.32 × 10 -35 2.51 × 10 -23 8.81 × 10 -17 1.24 × 10-12 8.41 × 10-10 9.95 × 10 -8 3.47 × 10 -6	24,93 37,19 50,05 63,48 77,49 92,04 107,02	0,0012 1,04 51,2 640 3640 13260 36000	0,0007 0,09 1,19 5,52 14,34 27,25 43,20	1005 1418 1823 2238 2660 3092 3522

من الخصائص المهمة للتنغستن إمكانية الحصول على سبائكه. الأجزاء المصنوعة منها تحتفظ بشكلها المستقر في درجات حرارة عالية. عندما يتم تسخين سلك التنغستن ، أثناء المعالجة الحرارية للجسم المتوهج والتسخين اللاحق ، يتغير هيكله الداخلي ، يسمى إعادة التبلور الحراري. اعتمادًا على طبيعة إعادة التبلور ، يمكن أن يكون للفتيل ثبات أبعاد أعلى أو أقل. الشوائب والمواد المضافة إلى التنجستن أثناء تصنيعه لها تأثير على طبيعة إعادة التبلور.

تؤدي إضافة أكسيد الثوريوم ThO 2 إلى التنغستن إلى إبطاء عملية إعادة التبلور وتوفير بنية بلورية دقيقة. هذا التنغستن قوي ضد الصدمات الميكانيكية ، لكنه يتدلى كثيرًا وبالتالي فهو غير مناسب لتصنيع أجسام التسخين على شكل حلزونات. يستخدم التنغستن الذي يحتوي على نسبة عالية من أكسيد الثوريوم في تصنيع كاثودات مصابيح تفريغ الغاز نظرًا لقدرته العالية على الانبعاث.

لتصنيع الحلزونات ، يتم استخدام التنغستن مع مادة مضافة لأكسيد السيليكون SiO 2 مع المعادن القلوية - البوتاسيوم والصوديوم ، وكذلك التنغستن ، والتي تحتوي ، بالإضافة إلى ما سبق ، على مادة مضافة من أكسيد الألومنيوم Al 2 O 3. هذا الأخير يعطي أفضل النتائج عند صنع البسكويت.

الأقطاب الكهربائية لمعظم المصابيح المتوهجة مصنوعة من النيكل النقي. يرجع الاختيار إلى خصائص التفريغ الجيدة لهذا المعدن ، والتي تنبعث منها غازات ممتصة فيه ، وخصائص توصيل عالية وقابلية لحام بالتنغستن ومواد أخرى. تسمح ليونة النيكل باستبدال اللحام التجعيد بالتنغستن ، والذي يوفر توصيل كهربائي وحراري جيد. في مصابيح التفريغ المتوهجة ، يستخدم النحاس بدلاً من النيكل.

عادة ما تكون الحوامل مصنوعة من سلك الموليبدينوم ، والذي يحتفظ بمرونته عند درجات الحرارة العالية. يسمح ذلك بالاحتفاظ بالفتيل في حالة شد حتى بعد تمدده نتيجة للتسخين. الموليبدينوم له نقطة انصهار تبلغ 2890 كلفن ومعامل درجة حرارة للتمدد الخطي (TCLE) في النطاق من 300 إلى 800 كلفن يساوي 55 × 10 -7 كلفن -1. يستخدم الموليبدينوم أيضًا لصنع البطانات في الزجاج المقاوم للحرارة.

تصنع وصلات المصابيح المتوهجة من الأسلاك النحاسية الملحومة بعقب للأسلاك. لا تحتوي المصابيح المتوهجة ذات الطاقة المنخفضة على أطراف منفصلة ، ويتم لعب دورها بواسطة البطانات الممدودة المصنوعة من البلاتين. يستخدم لحام القصدير الرصاص POS-40 لحام الخيوط إلى القاعدة.

زجاج

الأعمدة والألواح والسيقان والدوارق وأجزاء الزجاج الأخرى المستخدمة في نفس المصباح المتوهج مصنوعة من زجاج السيليكات بنفس معامل درجة الحرارة للتمدد الخطي ، وهو أمر ضروري لضمان إحكام أماكن اللحام لهذه الأجزاء. يجب أن تضمن قيم معامل درجة الحرارة للتمدد الخطي لزجاج المصباح الحصول على الوصلات المتطابقة مع المعادن المستخدمة في تصنيع البطانات. العلامة التجارية الزجاجية الأكثر استخدامًا SL96-1 مع معامل درجة حرارة 96 × 10 -7 K -1. يمكن أن يعمل هذا الزجاج في درجات حرارة تتراوح من 200 إلى 473 كلفن.

أحد العوامل المهمة للزجاج هو نطاق درجة الحرارة الذي يحتفظ فيه بقابلية اللحام. لضمان قابلية اللحام ، بعض الأجزاء مصنوعة من زجاج SL93-1 ، والذي يختلف عن زجاج SL96-1 في التركيب الكيميائي ونطاق درجة حرارة أوسع يحتفظ فيه بقابلية اللحام. تتميز العلامة التجارية الزجاجية SL93-1 بمحتوى عالٍ من أكسيد الرصاص. إذا كان من الضروري تقليل حجم القوارير ، يتم استخدام المزيد من الزجاج المقاوم للحرارة (على سبيل المثال ، الصف SL40-1) ، حيث يكون معامل درجة الحرارة 40 × 10 -7 K -1. يمكن أن تعمل هذه الزجاجات في درجات حرارة من 200 إلى 523 ك. أعلى درجة حرارة تشغيل يمتلكها زجاج الكوارتز SL5-1 ، والمصابيح المتوهجة التي يمكن أن تعمل منها عند 1000 كلفن وأكثر لعدة مئات من الساعات (معامل درجة الحرارة للتمدد الخطي لزجاج الكوارتز هو 5.4 × 10 -7 ك -1). نظارات الماركات المدرجة شفافة للإشعاع البصري بمدى أطوال موجية من 300 نانومتر إلى 2.5 - 3 ميكرون. يبدأ انتقال زجاج السيليكا من 220 نانومتر.

المدخلات

البطانات مصنوعة من مادة يجب أن يكون لها ، إلى جانب الموصلية الكهربائية الجيدة ، معامل حراري للتمدد الخطي ، مما يضمن الحصول على الوصلات المتطابقة مع الزجاج المستخدم في تصنيع المصابيح المتوهجة. متطابقة هي تقاطعات المواد ، لا تختلف قيم المعامل الحراري للتمدد الخطي في نطاق درجة الحرارة بأكمله ، أي من الحد الأدنى إلى درجة حرارة تلدين الزجاج ، بنسبة لا تزيد عن 10-15٪. عند لحام المعدن في الزجاج ، من الأفضل أن يكون المعامل الحراري للتمدد الخطي للمعدن أقل قليلاً من معامل الزجاج. ثم ، عندما يبرد ، يضغط الزجاج على المعدن. في حالة عدم وجود معدن بالقيمة المطلوبة للمعامل الحراري للتمدد الخطي ، فمن الضروري تكوين جنود لا مثيل لهم. في هذه الحالة ، يتم توفير اتصال معدني بالزجاج محكم التفريغ عبر نطاق درجة الحرارة بالكامل ، بالإضافة إلى القوة الميكانيكية للحام ، من خلال تصميم خاص.

يتم الحصول على تقاطع مطابق مع زجاج SL96-1 باستخدام البطانات البلاتينية. أدت التكلفة العالية لهذا المعدن إلى الحاجة إلى تطوير بديل يسمى "البلاتين". البلاتين هو سلك مصنوع من سبيكة من الحديد والنيكل مع معامل درجة حرارة للتمدد الخطي أقل من الزجاج. عندما يتم تطبيق طبقة نحاسية على مثل هذا السلك ، فمن الممكن الحصول على سلك ثنائي المعدن جيد التوصيل مع معامل درجة حرارة كبير للتمدد الخطي ، اعتمادًا على سمك طبقة الطبقة النحاسية المتراكبة والمعامل الحراري للتمدد الخطي من السلك الأصلي. من الواضح أن هذه الطريقة لمطابقة معاملات درجة الحرارة للتوسع الخطي تسمح بالمطابقة بشكل أساسي من حيث التمدد القطري ، مما يترك معامل درجة الحرارة للتمدد الطولي لا مثيل له. لضمان أفضل كثافة تفريغ لمفاصل زجاج SL96-1 مع البلاتين ولزيادة قابلية البلل على الطبقة النحاسية المؤكسدة فوق السطح لأكسيد النحاس ، يتم تغطية السلك بطبقة من البوراكس (حمض بوريك الصوديوم). يتم توفير جنود أقوياء بدرجة كافية عند استخدام سلك بلاتيني بقطر يصل إلى 0.8 مم.

يتم الحصول على تركيب محكم التفريغ في زجاج SL40-1 باستخدام سلك الموليبدينوم. يعطي هذا الزوج ملاءمة أكثر ثباتًا من زجاج SL96-1 مع البلاتين. يرجع الاستخدام المحدود لهذا اللحام إلى التكلفة العالية للمواد الخام.

للحصول على البطانات محكمة الغلق في زجاج الكوارتز ، يلزم وجود معادن ذات معامل حراري منخفض للغاية للتمدد الخطي ، وهي غير موجودة. لذلك ، أحصل على النتيجة المرجوة بفضل بنية الإدخال. المعدن المستخدم هو الموليبدينوم ، الذي يتميز بقدرة ترطيب جيدة مع زجاج الكوارتز. للمصابيح المتوهجة في قوارير الكوارتز ، يتم استخدام غدد رقائق بسيطة.

غازات

إن ملء المصابيح المتوهجة بالغاز يجعل من الممكن زيادة درجة حرارة التشغيل للجسم المتوهج دون تقليل عمر الخدمة بسبب انخفاض معدل رش التنغستن في وسط غازي مقارنة بالرش في الفراغ. معدل الانحلال يتناقص مع زيادة الوزن الجزيئي وضغط غاز الملء. يبلغ ضغط غازات التعبئة حوالي 8 × 104 باسكال. ما الغاز لاستخدام هذا؟

يؤدي استخدام وسيط الغاز إلى ظهور فقد الحرارة بسبب التوصيل الحراري عبر الغاز والحمل الحراري. لتقليل الفاقد ، من المفيد ملء المصابيح بغازات خاملة ثقيلة أو مخاليط منها. وتشمل هذه الغازات النيتروجين والأرجون والكريبتون والزينون التي يتم الحصول عليها من الهواء. يوضح الجدول 3 المعلمات الرئيسية للغازات الخاملة. لا يتم استخدام النيتروجين في شكله النقي بسبب الخسائر الكبيرة المرتبطة بتوصيله الحراري العالي نسبيًا.

الجدول 3

المعلمات الأساسية للغازات الخاملة

يتم تضمين مصباحين من إكليل رأس السنة الجديدة في سلسلة

اليوم ، عندما يستعد الناس للاحتفال بالعام الجديد ، نفكر بالفعل في الصيف على مدونة SamElektrik.ru. بتعبير أدق ، عن الصيف ، الذي يُنشر مقالته الأولى اليوم!

يمكن اعتبار المقال علميًا ونظريًا ، ولكن بالأحرى هندسيًا وعمليًا.
ليس هناك شك في أن المقالة قد تكون مثيرة للاهتمام للمهندسين والفنيين الذين ترتبط أنشطتهم بتشغيل مثل هذا الجهاز البسيط والمألوف لنا جميعًا كمصباح كهربائي متوهج. وأيضًا - لكل من يهتم بالفيزياء.

أذكرك أنه على مدونتي كانت هناك بالفعل محاولة للتحقيق في هذه المشكلة - في مقالتي ""

على الرغم من شيوع المصباح الكهربائي ، على الرغم من "الحياة اليومية" ، فإن ميزات تشغيله لها ما يُطلق عليه عادةً "البقع البيضاء".

في الوقت الحالي ، لا يمكن حساب المعلمات الكهربائية للمصباح المتوهج إذا كان وضع التشغيل يختلف عن وضع جواز السفر (عن الوضع الذي تم تصميم المصباح من أجله). يقترح المؤلف نموذجًا فيزيائيًا يمكن في إطاره الحصول على عدد من الصيغ المناسبة لحل مجموعة واسعة من المشكلات الهندسية العملية.

أعرب عن امتناني لمالك المورد على الفرصة التكرم بنشر هذه المذكرات.

س.

مصباح وهاج

يُقترح أن تُفهم هذه المقالة على أنها تفسير موسع (أو شرح) للمادة "قانون كبلر للمصباح الكهربائي المتوهج" - https://www.proza.ru/2016/09/19/1858

تقدم هذه المقالة صيغة تسمح بحساب معلمات المصباح المتوهج في أوضاع عشوائية ، بما في ذلك الأوضاع التي تختلف عن أوضاع جواز السفر.

معادلة الاعتماد على الجهد الكهربائي وقوة المصباح الكهربائي

هذه هي الصيغة الرئيسية للمقالة ، وسيتم عرض ناتجها أدناه. تبدو الصيغة كما يلي:

بالنسبة لأي مصباح متوهج ، توجد معلمة ثابتة على نطاق واسع من الأوضاع الكهربائية. هذه المعلمة هي نسبة مكعب الجهد إلى مربع الطاقة.

تقنية استخدام الصيغة بسيطة.

نأخذ مصباحًا كهربائيًا ، ونقرأ على المصباح أو على القاعدة المعلمات التي تم تصميمها من أجلها - الجهد والطاقة ، ونحسب الثابت ، ثم ندخل أي جهد عشوائي في الصيغة ونحسب الطاقة التي سيتم إطلاقها على المصباح الكهربائي .

معرفة القوة ، من السهل حساب التيار.

معرفة التيار ، من السهل حساب مقاومة الفتيل.

لذلك سننظر في القضايا المتعلقة بالتشغيل الصحيح للصيغة ، بالإضافة إلى تلك القيود التي لا مفر منها بسبب حقيقة أنه ببساطة لا توجد صيغ "مطلقة".

ومع ذلك ، أولاً ، القليل من "النظرية" ...

وما الجديد في مجموعة VK SamElektrik.ru ?

اشترك واقرأ المقال أكثر:

المباني الأساسية "النظرية"

تم الحصول على الصيغة على افتراض أنه في المعدن (الذي يتكون منه الشعيرة) ، يكون للتيار والمقاومة جوهر مادي واحد.

في صورة مبسطة ، يمكن مناقشة شيء من هذا القبيل.

وفقًا لوجهات النظر الحديثة ، فإن التيار هو حركة منظمة لحاملات الشحن. بالنسبة للمعادن ، ستكون هذه إلكترونات.

لقد تم اقتراح أن المقاومة الكهربائية لمعدن ما يتم تحديدها بواسطة الحركة CHAOTIC لنفس الإلكترونات.

مع زيادة درجة حرارة الشعيرة ، تزداد الحركة الفوضوية للإلكترونات ، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة المقاومة الكهربائية.

مرة أخرى. التيار والمقاومة في الخيوط هما نفس الشيء. والفرق الوحيد هو أن التيار حركة منظمة تحت تأثير مجال كهربائي ، والمقاومة هي حركة فوضوية للإلكترونات.

قليلا من "المدرسية الجبرية"

الآن بعد أن انتهت "النظرية" (ابتسمت) ، سأقدم حسابات جبرية لاشتقاق الصيغة "الرئيسية".

يبدو السجل الكنسي لقانون أوم كما يلي:

أنا * R = يو

لجعل القيم الكمية متوافقة ، من الضروري إدخال معاملات التناسب المقابلة للمكون الحالي - Кт وللمكون المقاوم - Кр:

تؤدي الاعتبارات الأكثر عمومية إلى فكرة أن هذه المعاملات يجب أن تكون قيمًا متبادلة ، مما يعني:

في هذه الحالة ، بضرب الجانبين الأيمن والأيسر في أزواج (في نظام المعادلات) ، نعود إلى التدوين الأصلي لقانون أوم:

أنا * R = يو

الاشتقاق النهائي للصيغة

دعنا نفكر بمزيد من التفصيل في نظام المعادلات:

دعونا نربّع المعادلة الأولى ونضربها في أزواج.

على الجانب الأيسر ، نرى التعبير عن القوة ، وأيضًا مع الأخذ في الاعتبار أن حاصل ضرب المعاملات يساوي واحدًا ، سنقوم في النهاية بإعادة كتابة:

من هنا نحصل على تعبير المعامل الحالي:

وبالنسبة لمعامل المقاومة (فهي متبادلة):
حيث Pnom و Unom هما القدرة المقدرة والجهد المحدد على القاعدة أو على لمبة المصباح.

يبقى استبدال هذه القيم للمعاملات في صيغة "SPLITTED" لقانون أوم ، وسوف نتلقى التعبيرات النهائية للتيار والمقاومة.

بضرب النسبة الأخيرة في Ux ، نحصل على:

لكي لا تزعج نفسك بهذه المربعات والمكعبات والجذور ، يكفي أن تتذكر علاقة بسيطة تتبع العلاقة الأخيرة. بتربيع النسبة الأخيرة ، نحصل على صيغة واضحة ومفهومة:

بالنسبة لأي مصباح كهربائي به خيوط تنجستن ، تكون نسبة مكعب الجهد إلى مربع الطاقة قيمة ثابتة.

أظهرت النسب التي تم الحصول عليها توافقًا ممتازًا مع النتائج العملية (القياسات) في مجموعة واسعة من معلمات الجهد ولأنواع مختلفة جدًا من المصابيح المتوهجة ، بدءًا من المصابيح الداخلية والسيارات وتنتهي بمصابيح الكشافات ...

بعض الاعتبارات العامة حول مقاومة اللمبات المتوهجة

بالطبع ، بالنسبة لقيم الجهد المنخفض (عندما يكون الجهد المطبق مختلفًا بشكل كبير عن الجهد المقنن) ، فإن صيغنا سوف "تلتف".

على سبيل المثال ، عند حساب مقاومة مصباح الغرفة المتوهج 95 واط ، 230 فولت ، متصل بمصدر جهد 1 فولت ، الصيغة

يعطي قيمة مقاومة الفتيل 36.7171 أوم.

إذا افترضنا أننا قمنا بتطبيق جهد 0.1 فولت على المصباح ، فستكون المقاومة المحسوبة للفتيل 11.611 أوم ...

يشير الحدس إلى أن هذا ليس هو الحال تمامًا ، ولكنه ليس كذلك على الإطلاق ...

في منطقة الفولتية المنخفضة ، ستعمل الصيغة بشكل ثابت على "خفض" قيمة مقاومة التصميم مقارنة بالمقاومة الفعلية ، وهذه النقطة ...

في المفهوم قيد النظر ، يُفترض ضمنيًا أن الحركة الفوضوية للإلكترونات سوف "LET" في حالة عدم وجود جهد خارجي مطبق. ومع ذلك ، فمن الواضح أن حركة الإلكترونات لا "تتجمد" حتى في حالة عدم وجود جهد خارجي مطبق (إذا كان المصباح موجودًا على الطاولة ولم يتم تشغيله في أي مكان).

إن الحركة الفوضوية للإلكترونات ذات طبيعة حرارية وترجع إلى درجة الحرارة الطبيعية للخيوط.

لا تؤخذ الصيغة بعين الاعتبار هذه اللحظة ، وسيُظهر القياس المباشر لمقاومة الخيط بواسطة الجهاز حتماً الفرق بين قيمة المقاومة المقاسة مقابل القيمة المحسوبة.

إشعاع وكفاءة المصباح المتوهج

قبل التعامل مع مسألة قابلية تطبيق الصيغة لحساب أوضاع "الجهد المنخفض" ، يجب التركيز على نقطة واحدة.

المصباح الكهربائي هو محول شبه مثالي للطاقة الكهربائية إلى طاقة مشعة.

حقيقة أن مطوري المصابيح الكهربائية يقاتلون بجد لتحسين كفاءة المصباح الكهربائي لا يؤثر بأي شكل من الأشكال على هذا البيان. المصباح المتوهج هو محول مثالي للطاقة الكهربائية إلى إشعاع.

الحقيقة هي أن المطورين يسعون جاهدين لزيادة إنتاج طاقة LIGHT ، وبهذا المعنى يتم حساب الكفاءة. يسعى المطور إلى زيادة معامل تحويل الطاقة الكهربائية إلى إشعاع خفيف ، إلى إشعاع في النطاق المرئي.

كفاءة المصباح الكهربائي صغيرة حقًا. ومع ذلك ، ينبعث المصباح بشكل ممتاز في الطيف الكامل والكثير في نطاق الأشعة تحت الحمراء ، حيث لا تستطيع أعيننا الرؤية.

لحساب المعلمات الكهربائية البحتة ، ليس مهمًا على الإطلاق بالنسبة لنا في أي نطاق ينبعث من المصباح الكهربائي. من المهم فقط بالنسبة لنا أن نتذكر أن المصباح الكهربائي يشع دائمًا ، إذا تم تطبيق بعض الجهد (حتى الأصغر) عليه. ومن المهم أن تتذكر أن الطاقة المزودة تتبدد على وجه التحديد في شكل إشعاع.

ما مقدار الطاقة الكهربائية التي يتم توفيرها للمصباح ، فهذه الطاقة هي التي ستتبدد في شكل إشعاع.

لم يتم إلغاء قانون حفظ الطاقة ، ولم يتم إلغاء القانون الثاني للديناميكا الحرارية أيضًا. لذا ، ما مقدار الربح - الكثير يجب أن ينخفض. وسوف تنخفض بشكل دقيق في شكل إشعاع ، لأنه ببساطة لا يوجد مكان تذهب إليه المزيد من الطاقة - فقط في الإشعاع. هذا ظرف مهم جدا.

من الناحية الهيكلية ، فإن الفتيل عبارة عن سلك رفيع من التنجستن يبلغ قطره حوالي 50 ميكرون ويبلغ طوله حوالي نصف متر ، ملفوف في دوامة ذات تكوين معقد.

يستبعد الفراغ الموجود في القارورة إمكانية التبادل الحراري بالحمل الحراري - فقط من خلال الإشعاع.

بالطبع ، يخرج جزء من الحرارة من خلال هوائيات المصباح الذي تعلق عليه اللولب ، لكن هذا ضئيل.

لتصور هذا الصغر ، يمكنك رسم تشبيه.

أكرر ، خيط التنجستن نفسه هو بالضبط حجم الشعر من جديلة الصف الأول ، بطول 50 سم وقطره 50 ميكرون.

إذا قمت بتكبير هذا الشعر بصريًا ... يبدو الأمر كما لو كان لدينا أسلاك بقطر 1 مم وطول 10 أمتار! يشير الفطرة السليمة إلى أن تبريد هذا السلك لا يتم على الإطلاق عن طريق نقل الحرارة عند الحواف. نعم ، سيختفي شيء ما في أماكن التلامس ، لكن القوة الرئيسية ستتبدد على طول الأسلاك بالكامل.

بالنسبة لحالة اللولب الموجود في الفراغ ، ستذهب كل الطاقة إلى RADIATION ، بغض النظر عن نطاق الطيف ...

تجربة مهمة لقياس المقاومة بمقياس الأوم

أي ، حتى أصغر تيار سيكون له تأثير حراري على الأسلاك ، وتسخينه ...

من خلال قياس مقاومة المصباح الكهربائي باستخدام جهاز اختبار ، فإننا ... نمرر تيارًا من خلاله. التيار من المختبر صغير ، لكنه كذلك. لذلك ، من خلال قياس مقاومة الخيط ، نقوم بتسخين الخيط ، ونتيجة لذلك ، نغير قيمة المعلمة بحقيقة القياس ذاتها.

بشكل تقريبي ، المختبِر يكذب أيضًا. يظهر المختبر قيمة مقاومة الملف غير صحيحة.

لكي تقتنع بهذا الظرف ، يمكنك القيام بتجربة بسيطة. اي شخص يستطيع فعله.

يمكنك استخدام جهاز اختبار SAME لتحديد مصباحين بنفس قيم (الإغلاق) للمقاومة "الباردة" للفتيل ، وقياس مقاومة مصباحين ، أولًا كل على حدة ، ثم متصل على التوالي.

تظهر القياسات المتكررة أن مجموع المقاومة المقاسة بشكل منفصل لا يتطابق مع المقاومة الكلية لاتصال السلسلة ...

نقيس مقاومات المصابيح بشكل منفصل.

ثم نقيس مقاومة توصيل السلسلة.

ونلاحظ بثبات أن مجموع المقاومات المقاسة "واحدًا تلو الآخر" تبين أنه أكثر من المقاومة الكلية للمصابيح المتصلة على التوالي.

الجهاز هو نفسه ، لم يتم تبديل نطاق القياس ، لذلك يتم استبعاد أخطاء القياس المنهجية.

ويصبح كل شيء واضحًا.

تقلل المقاومة التسلسلية للملفين من التيار من جهاز الاختبار وتسخن الشعيرات بدرجة أقل.

وعندما نقيس المصابيح بشكل منفصل ، يكون تيار القياس أكبر ، وبالتالي تزداد قراءات الجهاز ، حتى ولو كانت صغيرة ، ولكنها تزداد في درجة حرارة الشعيرات بسبب التسخين أثناء القياس ...

في وقت سابق (قبل ربع قرن ، عندما كانت أجهزة الاختبار الرقمية لا تزال غريبة) ، كان من المستحيل باستخدام مؤشر السهم اكتشاف هذا الاختلاف. يوجد الآن في أي منزل جهاز اختبار رقمي صيني ويمكن لأي شخص القيام بهذه التجربة البسيطة.

الفرق في المقاومة صغير ، لكن الاختلاف واضح ، والذي يستبعد حتى تلميحًا إلى خطأ محتمل في التجربة.

لقد قمت بتوصيل المصابيح الكهربائية ، وقمت بتوصيل جهاز الاختبار وصورت نتائج هذه التجارب. تظهر الصور بوضوح أن جهاز الاختبار يظهر مقاومة منخفضة للمصابيح الكهربائية المتصلة في سلسلة.

في صور المصابيح المنزلية 60 واط 220 فولت ، تم قياس مجموع المقاومة بشكل منفصل: 72.0 + 65.2 = 137.2 أوم.

ومع ذلك ، بقياس المقاومة على التوالي ، فإن الجهاز "يخفض" القراءة إلى 136.8 أوم!

لوحظت صورة مماثلة لمصابيح الطوق:

انتاج. توضح معادلة الحساب القيمة المخفضة لمقاومة الملف "البارد".

يُظهر القياس باستخدام جهاز اختبار مقاومة متجاوزة للملف "البارد".

ينشأ فكر طبيعي - كم هو مخيف أن تعيش !!! لمن تصدق؟

دعنا نحاول فهم هذه المشكلة ...

قوة الإشعاع بالنسبة للخلفية المحيطة

دعونا نقدر قوة الإشعاع للمصباح المقابلة لدرجة حرارة الخلفية المحيطة.

من المعروف أن ثابت ستيفان بولتزمان σ = 5.670373 · 10 -8 ، ثم القدرة الإشعاعية لكل متر مربع

P = σ ST 4

كقيمة تقديرية عشوائية ، سنأخذ القطر الحلزوني 40 ميكرون وطول 50 سم ودرجة حرارة الظروف العادية 293 كلفن (20 درجة مئوية). باستبدال هذه البيانات في صيغة Stefan-Boltzmann ، نحصل على طاقة الإشعاع عند درجة حرارة 0.026258 واط.

للفائدة ، دعنا نحسب الطاقة في بعض درجات الحرارة المحيطة المختلفة:

ناقص 40 (233 ك) 0.0105 وات

ناقص 20 (253 كلفن) 0.0146 وات

صفر (273 ك) 0.0198 وات

بالإضافة إلى 20 (293 كلفن) 0.026258 وات (الظروف العادية)

بالإضافة إلى 40 (313 كلفن) 0.0342 وات

من باب الفضول ، يمكنك حساب إشعاع المصباح عندما تكون درجة الحرارة المحيطة 2300 كلفن:

P = 99.7 واط.

هذا ، بشكل عام ، يتفق جيدًا مع الوضع الحقيقي - مصباح مصمم ل 100 واط يسخن حتى درجة حرارة 2300 كلفن.

يمكننا أن نقول بدرجة عالية من الثقة أن هذه الهندسة الحلزونية تتوافق مع مصباح "مائة واط" مصمم ل 220 فولت.

والآن دعونا نعيد حساب قيم القوى هذه للجهد "المنخفض". كما لو كانت درجة الحرارة المحيطة هي الصفر المطلق ، وتم تطبيق بعض الجهد على المصباح ، لتسخين الملف.

لإعادة الحساب ، نستخدم النسبة التي تم الحصول عليها والتي تتوافق مع الفولتية والقدرات مع الدرجات "ثلاثة" و "اثنان".

تمبرا ، ك	الجهد ، الخامس
233	0,489665457
253	0,609918399
273	0,747109176
293	0,902119352
313	1,075809178

يوضح الجدول أن الطاقة "الحالية" للمصباح الكهربائي بجهد 0.902 ... فولت يسخن الملف إلى درجة حرارة 293 كلفن. وبالمثل ، فإن الطاقة "الحالية" عند 1.0758 فولت سوف تسخن الملف إلى 313 كلفن (20 درجة أعلى).

أكرر مرة أخرى ، بشرط أن تكون درجة الحرارة المحيطة مساوية للصفر المطلق.

انتاج |... إن التغيير البسيط في الجهد له تأثير كبير على درجة حرارة الفتيل. تم تغيير الجهد بمقدار سبعة عشر جزءًا من مائة فولت (1.0758 - 0.902 = 0.1738) وزادت درجة الحرارة بمقدار 20 درجة.

هذه الحسابات تعسفية للغاية ، ولكن يمكن استخدامها كقيم مقدرة.

التقدير تقريبي بشكل طبيعي ، لأن قانون ستيفان بولتزمان يصف إشعاع الباعث "المثالي" - جسم أسود تمامًا (BBB) ​​، واللولب مختلف تمامًا عن BBT ، ولكن مع ذلك ، حصلنا على إشارة معقولة جدًا "الشكل" ...

من لوحة Excel ، يمكن ملاحظة أنه بالفعل بجهد 1 فولت على المصباح ، ستكون درجة حرارة اللولب 40 درجة مئوية. إذا طبقنا المزيد ، سيكون هناك المزيد.

يشير الاستنتاج الطبيعي إلى أنه عند جهد يتراوح من 10 إلى 15 فولت ، سيكون الخيط ساخنًا جدًا ، على الرغم من أنه لن يكون مرئيًا بشكل مرئي.

بالنسبة للعين ، سيظهر الخيط "أسود" (بارد) حتى درجات حرارة تصل إلى 600 درجة (بداية الإشعاع في النطاق المرئي).

أولئك الذين يريدون "قيادة الأرقام" يمكنهم فعل ذلك بأنفسهم باستخدام صيغة ستيفان بولتزمان.

ستكون النتائج مشروطة ، في ضوء حقيقة (كما ذكرنا سابقًا) أن اللولب يحتوي على بعض البياض ولا يتوافق مع باعث الجسم الأسود ، ولكن (!) تقدير درجة الحرارة سيكون موثوقًا تمامًا ...

أكرر - إنه تقييم. يبدأ الخيط في التوهج عند حوالي 20 فولت.

بالإضافة إلى ذلك ، أود أن ألفت انتباهكم إلى انتشار معلمات المصابيح الكهربائية.

في الصورة مع المختبر ، تم اختيار المصابيح الصغيرة (سلاسل الأقحوان) ومعايرتها من قبلي بعناية فائقة. لأغراض وتجارب قياس مختلفة. لهذا يظهرون نفس المقاومة التي تسمى "رصاصة إلى رصاصة".

يتم معادلة تعبيرات التيارات. التحولات الجبرية الصغيرة. ويتم الحصول على المعادلة التربيعية النهائية لنا نحن المجهولين.

يتضح من الشكل أن لنا هو الجهد عبر المصباح.

من مدير المدونة.

تشارك هذه المقالة في مسابقة مقالات صيف 2018. تلخيص (مؤقتًا) - في يونيو 2018. اشترك لتلقي مقالات جديدة والانضمام إلى مجموعة VK ، هناك دائمًا أخبار أكثر من المدونة!

غالبًا ما يحدث أن الجهاز المستخدم في الحياة اليومية ، والذي له أهمية كبيرة للبشرية جمعاء ، لا يذكرنا بخالقه بأي شكل من الأشكال. لكن في منازلنا أضاءت بفضل جهود أشخاص محددين. إن استحقاقهم للبشرية لا يقدر بثمن - منازلنا مليئة بالضوء والدفء. ستعرفك القصة أدناه على هذا الاختراع العظيم وأسماء من يرتبط به.

أما بالنسبة للأخير ، فيمكن الإشارة إلى اسمين - ألكسندر لودين وتوماس إديسون. على الرغم من أن ميزة العالم الروسي كانت عظيمة جدًا ، إلا أن النخيل ينتمي إلى المخترع الأمريكي. لذلك ، سوف نخبرك بإيجاز عن Lodygin ونتعمق في إنجازات Edison بالتفصيل. يرتبط تاريخ المصابيح المتوهجة بأسمائهم. يقال أن إديسون قضى وقتًا طويلاً في المصابيح. كان عليه إجراء حوالي ألفي تجربة قبل أن يولد التصميم المألوف لنا جميعًا.

الاختراع الذي قدمه ألكسندر لودين

يشبه تاريخ المصابيح المتوهجة إلى حد كبير تاريخ الاختراعات الأخرى المصنوعة في روسيا. تمكن العالم الروسي ألكسندر لودين من جعل قضيب الفحم يتوهج في وعاء زجاجي يتم إخلاء الهواء منه. يبدأ تاريخ إنشاء المصباح المتوهج في عام 1872 ، عندما تمكن من القيام بذلك. حصل الإسكندر على براءة اختراع للمصباح الكهربائي المتوهج في عام 1874. بعد ذلك بقليل ، اقترح استبدال قضيب الكربون بالتنغستن. لا يزال جزء التنغستن يستخدم في المصابيح المتوهجة.

استحقاق توماس اديسون

ومع ذلك ، كان المخترع الأمريكي هو الذي تمكن من إنشاء نموذج دائم وموثوق وغير مكلف في عام 1878. بالإضافة إلى ذلك ، تمكن من تأسيس إنتاجه. في مصابيحه الأولى ، كانت النشارة المتفحمة المصنوعة من الخيزران الياباني تستخدم كخيوط متوهجة. ظهرت خيوط التنغستن ، المألوفة لدينا ، في وقت لاحق. بدأ استخدامها بمبادرة من المهندس الروسي المذكور أعلاه Lodygin. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فمن يعرف كيف تطور تاريخ المصابيح المتوهجة في السنوات المقبلة.

عقلية إديسون الأمريكية

تختلف اختلافا كبيرا عن الروسية. لقد فهم المواطن الأمريكي توماس إديسون الأمر على ما يرام. ومن المثير للاهتمام ، أنه أثناء التفكير في كيفية جعل الشريط التلغرافي أقوى ، اخترع هذا العالم الشمع الورقي. ثم تم استخدام هذه الورقة كغلاف حلوى. سبقت سبعة قرون من التاريخ الغربي اختراع إديسون ، ولم يكن تطور الفكر التقني بقدر ما كان الموقف النشط الذي يتطور تدريجياً تجاه الحياة في البشر. سار العديد من العلماء الموهوبين بعناد نحو هذا الاختراع. يرتبط تاريخ أصل المصباح المتوهج ، على وجه الخصوص ، باسم فاراداي. لقد ابتكر أعمالًا أساسية في الفيزياء ، بدون دعم لما كان اختراع إديسون ممكنًا.

الاختراعات الأخرى التي قدمها إديسون

ولد توماس إديسون عام 1847 في بورت هيرون ، وهي بلدة أمريكية صغيرة. حقيقة أن المخترع الشاب كان لديه القدرة على إيجاد مستثمرين على الفور لأفكاره ، حتى الأكثر جرأة ، لعبت دورًا في إدراك توماس لذاته. وكانوا على استعداد للمخاطرة بمبالغ كبيرة من المال. على سبيل المثال ، بينما كان لا يزال مراهقًا ، قرر إديسون طباعة صحيفة على متن قطار أثناء التنقل ثم بيعها للركاب. وكان من المفترض أن يتم جمع أخبار الصحيفة مباشرة في محطات الحافلات. على الفور كان هناك أشخاص أقرضوا المال لشراء مطبعة صغيرة ، وكذلك أولئك الذين سمحوا لإديسون بركوب سيارة الأمتعة بهذه المطبعة.

تم صنع الاختراعات قبل توماس إديسون إما من قبل العلماء وكانت نتيجة ثانوية لاكتشافاتهم ، أو من قبل الممارسين الذين أتقنوا ما كان عليهم العمل معه. كان إديسون هو من جعل الاختراع مهنة منفصلة. كان لديه الكثير من الأفكار ، وكان كل واحد منهم تقريبًا نبتًا للأفكار التالية ، الأمر الذي يتطلب مزيدًا من التطوير. لم يهتم توماس ، طوال حياته الطويلة ، براحته الشخصية. من المعروف أنه عندما زار أوروبا ، بالفعل في أوج الشهرة ، أصيب بخيبة أمل من كسل وحنكة المخترعين الأوروبيين.

كان من الصعب العثور على منطقة لم يكن توماس ليحقق فيها اختراقًا. تشير التقديرات إلى أن هذا العالم حقق حوالي 40 اكتشافًا رئيسيًا سنويًا. في المجموع ، حصل إديسون على 1092 براءة اختراع.

دفعت روح الرأسمالية الأمريكية توماس إديسون. تمكن من الثراء عندما كان يبلغ من العمر 22 عامًا عندما ابتكر شريطًا مقتبسًا لبورصة بوسطن للأوراق المالية. ومع ذلك ، كان أهم اختراع إديسون هو بالضبط إنشاء مصباح متوهج. تمكنت توماس بمساعدتها من إمداد كل أمريكا بالكهرباء ، ثم العالم بأسره.

بناء محطة توليد الكهرباء وأول مستهلكين للكهرباء

يبدأ تاريخ المصباح ببناء محطة طاقة صغيرة. قام العالم ببنائه في مينلو بارك. كان من المفترض أن تخدم احتياجات مختبره. ومع ذلك ، تبين أن الطاقة المتلقاة كانت أكثر من اللازم. ثم بدأ إديسون في بيع الفائض للمزارعين الجيران. من غير المحتمل أن يكون هؤلاء الأشخاص قد أدركوا أنهم كانوا أول مستهلكين مدفوعين للكهرباء في العالم. لم يطمح إديسون أبدًا في أن يصبح رائد أعمال ، ولكن عندما احتاج إلى شيء ما لعمله ، افتتح إنتاجًا صغيرًا في مينلو بارك ، والذي نما لاحقًا إلى أحجام كبيرة واتبع مسار تطوره الخاص.

تاريخ تغيير جهاز المصباح المتوهج

المصباح الكهربائي المتوهج هو مصدر الضوء حيث يحدث التحول إلى طاقة ضوئية كهربائية بسبب توهج موصل حراري بتيار كهربائي. تم الحصول على الطاقة الضوئية بهذه الطريقة لأول مرة عن طريق تمرير تيار عبر قضيب كربون. تم وضع هذا القضيب في وعاء تم إخلاء الهواء منه مسبقًا. أنشأ توماس إديسون في عام 1879 بنية متينة إلى حد ما باستخدام ألياف الكربون. ومع ذلك ، هناك تاريخ طويل نوعًا ما للمصباح المتوهج في شكله الحالي. كجسم متوهج في 1898-1908. حاول استخدام معادن مختلفة (التنتالوم ، التنجستن ، الأوزميوم). تم استخدام خيوط التنغستن المتعرجة منذ عام 1909. بدأ ملء المصابيح المتوهجة في 1912-13. (الكريبتون والأرجون) والنيتروجين. في الوقت نفسه ، بدأ صنع خيوط التنغستن على شكل حلزوني.

يتميز تاريخ تطوير المصباح المتوهج كذلك بتحسينه من خلال تحسين كفاءة الإنارة. تم ذلك عن طريق زيادة درجة حرارة الجسم للتوهج. في نفس الوقت ، تم الحفاظ على عمر المصباح. حشوها بغازات خاملة عالية الوزن الجزيئي مع إضافة هالوجين قلل من تلوث القارورة بجزيئات التنغستن التي يتم رشها بداخلها. بالإضافة إلى ذلك ، قلل من معدل تبخره. أدى استخدام جسم متوهج على شكل ملف ثنائي وثلاثي لفات إلى تقليل فقد الحرارة من خلال الغاز.

هذا هو تاريخ اختراع المصباح المتوهج. بالتأكيد سوف تكون مهتمًا بالتعرف على أنواعها المختلفة.

أصناف حديثة من المصابيح المتوهجة

تتكون أنواع كثيرة من المصابيح الكهربائية من أجزاء معينة من نفس النوع. تختلف في الشكل والحجم. على قضيب معدني أو زجاجي داخل المصباح ، يتم تثبيت جسم خيطي (أي لولب مصنوع من التنجستن) بمساعدة حوامل مصنوعة من سلك الموليبدينوم. نهايات اللولب متصلة بنهايات البطانات. من أجل إنشاء اتصال محكم التفريغ بشفرة مصنوعة من الزجاج ، فإن الجزء الأوسط من البطانات مصنوع من الموليبدينوم أو البلاتين. تمتلئ لمبة المصباح بغاز خامل أثناء المعالجة الفراغية. ثم يتم لحام الجذع وتشكيل صنبور. المصباح مزود بقاعدة للتثبيت في الحامل وحماية الفوهة. يتم توصيله بالقارورة مع قاعدة المصطكي.

مظهر المصابيح

يوجد اليوم العديد من المصابيح المتوهجة ، والتي يمكن تقسيمها وفقًا لمناطق التطبيق (لمصابيح السيارة الأمامية ، والأغراض العامة ، وما إلى ذلك) ، وفقًا لخصائص الإضاءة الخاصة بمصباحها أو شكلها البناء (ديكور ، مرآة ، مع طلاء منتشر ، إلخ) ، وكذلك وفقًا للشكل الذي يمتلكه الجسم المتوهج (مع حلزوني ثنائي ، ولولب مسطح ، وما إلى ذلك). أما بالنسبة للأبعاد ، فهناك كبيرة ، عادية ، صغيرة ، مصغرة وشبه مصغرة. على سبيل المثال ، يشمل الأخير مصابيح بطول أقل من 10 مم ، لا يتجاوز قطرها 6 مم. أما الأحجام الكبيرة فتشمل تلك التي يزيد طولها عن 175 ملم وقطرها 80 ملم على الأقل.

القوة الكهربائية للمصباح وعمر الخدمة

يمكن أن تعمل المصابيح المتوهجة الحديثة بجهد من جزء من الوحدة إلى عدة مئات من الفولتات. يمكن أن تصل سعتها إلى عشرات الكيلووات. إذا زاد الجهد بنسبة 1٪ ، سيزداد التدفق الضوئي بنسبة 4٪. ومع ذلك ، فإن هذا سيقلل من عمر الخدمة بنسبة 15٪. إذا قمت بتشغيل المصباح لفترة قصيرة بجهد يتجاوز 15٪ من القيمة الاسمية ، فسيتم تعطيله. هذا هو السبب في أن انخفاض الجهد في كثير من الأحيان يتسبب في حرق المصابيح الكهربائية. تتراوح مدة خدمتهم من خمس ساعات إلى ألف أو أكثر. على سبيل المثال ، تم تصميم المصابيح الأمامية للطائرات لفترة قصيرة ، ويمكن أن تعمل مصابيح النقل لفترة طويلة جدًا. في الحالة الأخيرة ، يجب تثبيتها في مواقع تسمح بسهولة الاستبدال. تعتمد الفعالية المضيئة للمصابيح اليوم على الجهد والتصميم ومدة الاحتراق والطاقة. يكون حوالي 10-35 لومن / دبليو.

المصابيح المتوهجة اليوم

من المؤكد أن المصابيح المتوهجة ، من حيث كفاءتها الضوئية ، أدنى من مصادر الضوء التي تعمل بالغاز (مصباح الفلورسنت). ومع ذلك ، فهي أسهل في العمل. لا تتطلب المصابيح المتوهجة تركيبات أو مقبلات معقدة. لا توجد قيود عمليا على الطاقة والجهد بالنسبة لهم. في العالم اليوم ، يتم إنتاج حوالي 10 مليارات مصباح كل عام. وعدد أصنافها يتجاوز ألفين.

مصباح LED

تمت كتابة تاريخ منشأ المصباح بالفعل ، بينما لم يكتمل تاريخ تطوير هذا الاختراع بعد. تظهر أصناف جديدة وأصبحت أكثر شيوعًا. نحن نتحدث بشكل أساسي عن مصابيح LED (يظهر أحدها في الصورة أعلاه). تُعرف أيضًا باسم كفاءة الطاقة. هذه المصابيح لديها أكثر من 10 أضعاف فعالية الإنارة للمصابيح المتوهجة. ومع ذلك ، لديهم عيب - يجب أن يكون مصدر الطاقة منخفض الجهد.

المصباح المتوهج هو جهاز إضاءة ، مصدر ضوء صناعي. ينبعث الضوء من ملف معدني ساخن بينما يتدفق تيار كهربائي خلاله.

مبدأ التشغيل

يستخدم المصباح المتوهج تأثير تسخين موصل (خيوط) عندما يتدفق تيار كهربائي خلاله. ترتفع درجة حرارة خيوط التنغستن بشكل حاد بعد تشغيل التيار. يصدر الخيط إشعاعًا كهرومغناطيسيًا وفقًا للقانون بلانك... دالة بلانك لها حد أقصى ، حيث يعتمد موضعها على مقياس الطول الموجي على درجة الحرارة. يتحول هذا الحد الأقصى مع زيادة درجة الحرارة نحو أطوال موجية أقصر (قانون الإزاحة الذنب). للحصول على إشعاع مرئي ، يجب أن تكون درجة الحرارة في حدود عدة آلاف من الدرجات ، ويفضل أن تكون 6000 كلفن (درجة حرارة السطح شموس). فكلما انخفضت درجة الحرارة ، انخفضت نسبة الضوء المرئي وظهر الإشعاع "أحمر".

يحول المصباح المتوهج جزءًا من الطاقة الكهربائية المستهلكة إلى إشعاع ، وأجزاء من الأوراق نتيجة لتوصيل الحرارة وعمليات الحمل الحراري. يقع جزء صغير فقط من الإشعاع في منطقة الضوء المرئي ، والجزء الرئيسي هو الأشعة تحت الحمراء. لزيادة كفاءة المصباح والحصول على الحد الأقصى من الضوء "الأبيض" ، من الضروري زيادة درجة حرارة الشعيرة ، والتي بدورها تكون محدودة بخصائص مادة الفتيل - درجة حرارة الانصهار. درجة الحرارة المثالية البالغة 6000 كلفن لا يمكن بلوغها ، لأنه عند هذه الدرجة تذوب أي مادة وتنهار وتتوقف عن توصيل التيار الكهربائي. في المصابيح المتوهجة الحديثة ، يتم استخدام المواد ذات نقاط الانصهار القصوى - التنجستن (3410 درجة مئوية) ، ونادرًا جدًا ، الأوزميوم (3045 درجة مئوية).

في درجات حرارة يمكن تحقيقها عمليًا من 2300-2900 درجة مئوية ، بعيدًا عن اللون الأبيض ولا ينبعث ضوء النهار. لهذا السبب ، تصدر المصابيح المتوهجة ضوءًا يبدو "أصفر-أحمر" أكثر من ضوء النهار. لتوصيف جودة الضوء ، ما يسمى ب. درجة حرارة اللون.

في الهواء الطبيعي في درجات الحرارة هذه ، يتحول التنجستن على الفور إلى أكسيد. لهذا السبب ، فإن خيوط التنجستن محمية بواسطة لمبة زجاجية مملوءة بغاز محايد (عادة الأرجون). تم تصنيع المصابيح الأولى من المصابيح المفرغة. ومع ذلك ، في الفراغ عند درجات حرارة عالية ، يتبخر التنغستن بسرعة ، مما يجعل الشعيرة أرق وتغميق المصباح الزجاجي عند ترسبه عليه. في وقت لاحق ، تم ملء القوارير بغازات متعادلة كيميائيا. تستخدم قوارير التفريغ الآن فقط للمصابيح منخفضة الطاقة.

تصميم

يتكون المصباح المتوهج من قاعدة وموصلات اتصال وخيوط ومصهر ومصباح زجاجي يحمي الفتيل من البيئة.

قارورة

يحمي المصباح الزجاجي الفتيل من الاحتراق في الهواء المحيط. يتم تحديد أبعاد المصباح بمعدل ترسيب مادة الفتيل. تتطلب المصابيح الأكبر حجمًا لمبات أكبر بحيث تنتشر مادة الفتيل المترسبة على مساحة كبيرة وليس لها تأثير قوي على الشفافية.

غاز عازلة

تم إخلاء قوارير المصابيح الأولى. تمتلئ المصابيح الحديثة بغاز عازل (باستثناء المصابيح منخفضة الطاقة ، والتي لا تزال تُصنع بالفراغ). هذا يقلل من معدل تبخر مادة الفتيل. يتم تقليل فقد الحرارة الناتج في هذه الحالة بسبب التوصيل الحراري باختيار غاز بأثقل الجزيئات قدر الإمكان. تعتبر مخاليط النيتروجين / الأرجون حلاً وسطًا مقبولًا من حيث توفير التكاليف. تحتوي المصابيح الأكثر تكلفة على الكريبتون أو الزينون (الأوزان الذرية: النيتروجين: 28.0134 جم / مول ؛ الأرجون: 39.948 جم / مول ؛ الكريبتون: 83.798 جم / مول ؛ الزينون: 131.293 جم / مول)

خيوط

كان الفتيل في المصابيح الأولى مصنوعًا من الفحم (نقطة التسامي 3559 درجة مئوية). في المصابيح الحديثة ، يتم استخدام اللوالب المصنوعة من سبائك الأوزميوم والتنغستن بشكل حصري تقريبًا. غالبًا ما يكون السلك على شكل حلزون مزدوج لتقليل الحمل الحراري عن طريق تقليل طبقة Langmuir.

يتم تصنيع المصابيح لجهود التشغيل المختلفة. يتم تحديد القوة الحالية وفقًا لقانون أوم (I = U / R) والقوة وفقًا للصيغة P = U \ cdot I أو P = U2 / R. بقوة 60 واط وبجهد تشغيل 230 فولت ، يجب أن يتدفق تيار 0.26 A عبر المصباح ، أي يجب أن تكون مقاومة الفتيل 882 أوم. نظرًا لأن المعادن لها مقاومة منخفضة ، يلزم وجود سلك طويل ورقيق لتحقيق هذه المقاومة. سمك السلك في المصابيح التقليدية 40-50 ميكرون.

نظرًا لأن الفتيل يكون في درجة حرارة الغرفة عند تشغيله ، تكون مقاومته أقل بكثير من مقاومة التشغيل. لذلك ، عند التشغيل ، يتدفق تيار كبير جدًا (مرتين إلى ثلاثة أضعاف تيار التشغيل). مع ارتفاع درجة حرارة الخيط ، تزداد مقاومته ويقل التيار. على عكس المصابيح الحديثة ، تعمل المصابيح المتوهجة ذات الفتيل الكربوني المبكر ، عند تشغيلها ، وفقًا للمبدأ المعاكس - عند تسخينها ، تقل مقاومتها ويزداد التوهج ببطء.

تم دمج مفتاح ثنائي المعدن في الأضواء الوامضة المتسلسلة مع الفتيل. نتيجة لهذا ، تعمل هذه المصابيح بشكل مستقل في وضع وامض.

طيدة

تم اقتراح شكل القاعدة بخيط المصباح المتوهج التقليدي توماس الفا اديسون... أحجام القاعدة موحدة.

فتيل

يقع المصهر (قطعة من السلك الرفيع) في قاعدة المصباح المتوهج ، وهو مصمم لمنع حدوث قوس كهربائي عند احتراق المصباح. بالنسبة للمصابيح المنزلية ذات الفولتية المقدرة 220 فولت ، يتم تصنيف هذه الصمامات عادةً بـ 7 أ.

الكفاءة والمتانة

يتم تحويل كل الطاقة المزودة للمصباح تقريبًا إلى إشعاع. الخسائر الناجمة عن التوصيل الحراري والحمل الحراري صغيرة. بالنسبة للعين البشرية ، يتوفر فقط نطاق صغير من الطول الموجي لهذا الإشعاع. يقع معظم الإشعاع في نطاق الأشعة تحت الحمراء غير المرئي ويُنظر إليه على أنه حرارة. تصل كفاءة المصابيح المتوهجة إلى قيمتها القصوى 15٪ عند درجة حرارة حوالي 3400 كلفن. عند درجات حرارة يمكن تحقيقها عمليًا تبلغ 2700 كلفن ، تكون الكفاءة 5٪.

مع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد كفاءة المصباح المتوهج ، لكن متانته تقل بشكل كبير. عند درجة حرارة الفتيل 2700 كلفن ، يبلغ عمر المصباح حوالي 1000 ساعة ، وعند 3400 كلفن يستغرق بضع ساعات فقط. عندما يزداد الجهد بنسبة 20٪ ، يتضاعف السطوع. في نفس الوقت ، يتم تقليل العمر الافتراضي بنسبة 95٪.

خفض الجهد بمقدار النصف (على سبيل المثال ، من خلال اتصال متسلسل) ، على الرغم من أنه يقلل من الكفاءة ، ولكنه من ناحية أخرى ، يزيد من عمر الحياة بما يقرب من ألف مرة. غالبًا ما يستخدم هذا التأثير عندما يكون من الضروري توفير إضاءة احتياطية موثوقة دون متطلبات خاصة للسطوع ، على سبيل المثال ، على السلالم.

يرجع العمر المحدود للمصباح المتوهج إلى مدى أقل إلى تبخر مادة الفتيل أثناء التشغيل ، وإلى حد أكبر إلى عدم التجانس الذي ينشأ في الفتيل. يؤدي التبخر غير المتكافئ لمادة الفتيل إلى ظهور مناطق ضعيفة ذات مقاومة كهربائية متزايدة ، مما يؤدي بدوره إلى تسخين وتبخر أكبر للمادة في مثل هذه الأماكن. عندما يصبح أحد هذه القيود رقيقًا لدرجة أن مادة الفتيل تذوب أو تتبخر تمامًا عند هذه النقطة ، ينقطع التيار ويفشل المصباح.

مصابيح الهالوجين

تؤدي إضافة هالوجينات البروم أو اليود إلى الغاز العازل إلى زيادة عمر المصباح إلى 2000-4000 ساعة. في نفس الوقت ، تكون درجة حرارة التشغيل حوالي 3000 كلفن ، وتصل كفاءة مصابيح الهالوجين إلى 28 لومن / وات.

يدخل اليود (مع الأكسجين المتبقي) في مركب كيميائي مع ذرات التنغستن المتبخرة. هذه العملية قابلة للانعكاس - عند درجات حرارة عالية ، ينقسم المركب إلى المواد المكونة له. يتم إطلاق ذرات التنغستن بهذه الطريقة إما على اللولب نفسه أو بالقرب منه.

تمنع إضافة الهالوجينات ترسب التنجستن على الزجاج بشرط أن تكون درجة حرارة الزجاج أعلى من 250 درجة مئوية. نظرًا لغياب اسوداد اللمبة ، يمكن إنتاج مصابيح الهالوجين بشكل مضغوط للغاية. يسمح الحجم الصغير للقارورة ، من ناحية ، باستخدام ضغط عمل أعلى (مما يؤدي مرة أخرى إلى انخفاض معدل تبخر الفتيل) ومن ناحية أخرى ، دون زيادة كبيرة في التكلفة ، ملء القارورة بغازات خاملة ثقيلة ، مما يؤدي إلى انخفاض الفاقد من الطاقة بسبب التوصيل الحراري. كل هذا يطيل عمر مصابيح الهالوجين ويزيد من كفاءتها.

نظرًا لارتفاع درجة حرارة المصباح ، فإن أي تلوث سطحي (على سبيل المثال ، بصمات الأصابع) سوف يحترق بسرعة أثناء التشغيل ، مما يؤدي إلى اسوداد. وهذا يؤدي إلى زيادات موضعية في درجة حرارة الدورق ، مما قد يؤدي إلى تدميرها. أيضًا بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، فإن القوارير مصنوعة من الكوارتز.

اتجاه جديد في تطوير المصابيح هو ما يسمى. مصابيح الهالوجين IRC (تعني IRC طلاء الأشعة تحت الحمراء). يتم تطبيق طلاء خاص على لمبات هذه المصابيح ، مما يسمح بمرور الضوء المرئي ، لكنه يحتفظ بالأشعة تحت الحمراء (الحرارية) ويعكسها مرة أخرى إلى الحلزون. نتيجة لذلك ، يتم تقليل فقد الحرارة ، ونتيجة لذلك ، تزداد كفاءة المصباح. وفقًا لـ OSRAM ، يتم تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 45٪ ويتضاعف العمر الافتراضي (مقارنة بمصباح الهالوجين التقليدي).

على الرغم من أن مصابيح الهالوجين IRC لا تحقق كفاءة مصابيح الفلورسنت ، إلا أن ميزتها هي أنه يمكن استخدامها كبديل مباشر لمصابيح الهالوجين التقليدية.

مصابيح خاصة

مصابيح الإسقاط - لأجهزة عرض الأفلام والأفلام. زيادة درجة حرارة الشعيرة (وبالتالي زيادة السطوع وتقليل عمر الخدمة) ؛ عادة ما يتم وضع الخيط بحيث تشكل المنطقة المتوهجة مستطيلاً.

المصابيح ذات الفتيل المزدوج لمصابيح السيارة الأمامية. خيط واحد للشعاع العالي ، والآخر للشعاع المنخفض. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي هذه المصابيح على شاشة ، في وضع الشعاع المنخفض ، تقطع الأشعة التي يمكن أن تبهر السائقين القادمين.

تاريخ الاختراع

عام 1854 مخترع ألماني هاينريش جوبلطور أول مصباح كهربائي "حديث": خيوط الخيزران المتفحمة في إناء مفرغ. على مدى السنوات الخمس التالية ، طور ما يسميه الكثيرون أول مصباح كهربائي عملي.

11 يوليو 1874 مهندس روسي الكسندر نيكولايفيتش لودينحصل على براءة اختراع رقم 1619 لمصباح خيطي. كخيط ، استخدم قضيب الكربون الموضوعة في وعاء مفرغ.

المخترع الانجليزي جوزيف ويلسون سوانحصل على براءة اختراع بريطانية لمصباح خيوط الكربون في عام 1878. في مصابيحه ، كان الخيوط في جو أكسجين مخلخل ، مما جعل من الممكن الحصول على ضوء ساطع للغاية.

في النصف الثاني من سبعينيات القرن التاسع عشر ، كان مخترعًا أمريكيًا توماس أديسونيجري بحثًا يجرب فيه معادن مختلفة كخيط. في النهاية ، يعود إلى ألياف الكربون ويصنع مصباحًا كهربائيًا بعمر 40 ساعة. على الرغم من هذا العمر القصير ، إلا أن مصابيحها الكهربائية تحل محل إضاءة الغاز المستخدمة حتى ذلك الحين.

في تسعينيات القرن التاسع عشر ، اخترع Lodygin عدة أنواع من المصابيح ذات الشعيرات المعدنية.

في عام 1906 ، باع Lodygin براءة اختراع لخيوط التنجستن لشركة جنرال إلكتريك. نظرًا لارتفاع تكلفة التنجستن ، وجدت براءة الاختراع استخدامًا محدودًا فقط.

في عام 1910 ز. وليام ديفيد كوليدجيخترع طريقة محسنة لإنتاج خيوط التنغستن. بعد ذلك ، يزيح خيوط التنجستن جميع أنواع الخيوط الأخرى.

تم حل المشكلة المتبقية مع التبخر السريع للخيط في الفراغ بواسطة عالم أمريكي ايرفينغ لانجمويرالذي عمل في الشركة منذ عام 1909 جنرال إلكتريك، توصلت إلى فكرة ملء المصابيح بغاز خامل ، مما أدى إلى زيادة عمر المصباح بشكل كبير.