ทุกสิ่งที่คุณไม่รู้เกี่ยวกับหลอดไส้หลอดแรก ตัวบ่งชี้อุณหภูมิของหลอดไส้

คำนิยาม
- แหล่งกำเนิดแสงที่แปลงพลังงานของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอดเกลียวเป็นความร้อนและแสง ตามลักษณะทางกายภาพ รังสีสองประเภทมีความโดดเด่น: ความร้อนและเรืองแสง
แสงความร้อนเรียกว่าการแผ่รังสีที่เกิดขึ้น
เมื่อให้ความร้อนแก่ร่างกาย การเรืองแสงของหลอดไส้ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับการใช้รังสีความร้อน

ข้อดีข้อเสีย

ข้อดีของหลอดไส้:
เมื่อเปิดเครื่องจะสว่างขึ้นเกือบจะในทันที
มีขนาดเล็ก
ต้นทุนต่ำ

ข้อเสียเปรียบหลักของหลอดไส้:
หลอดไฟมีความสว่างเป็นประกายซึ่งส่งผลเสียต่อการมองเห็นของบุคคล ดังนั้นพวกเขาจึงต้องใช้อุปกรณ์ติดตั้งที่เหมาะสมเพื่อจำกัดความตาพร่า
มีอายุการใช้งานเล็กน้อย (ประมาณ 1,000 ชั่วโมง)
อายุการใช้งานของหลอดไฟลดลงอย่างมากเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น

ประสิทธิภาพการส่องสว่างหลอดไส้ กำหนดเป็นอัตราส่วนของพลังงานของรังสีของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ต่อพลังงานที่ใช้จากเครือข่ายไฟฟ้า มีขนาดเล็กมากและไม่เกิน 4%

ดังนั้นข้อเสียเปรียบหลักของหลอดไส้คือการให้แสงน้อย ท้ายที่สุด พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไปเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่จะถูกแปลงเป็นพลังงานของการแผ่รังสีที่มองเห็นได้ พลังงานที่เหลือจะเข้าสู่ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากหลอดไฟ

หลักการทำงาน

หลักการทำงานของหลอดไส้ขึ้นอยู่กับการแปลงพลังงานไฟฟ้าที่ผ่านไส้หลอดเป็นแสง อุณหภูมิของไส้หลอดที่ให้ความร้อนสูงถึง 2600 ... 3000 "C แต่ไส้หลอดไม่ละลายเพราะจุดหลอมเหลวของทังสเตน (3200 ... 3400 ° C) เกินอุณหภูมิไส้ของไส้หลอด สเปกตรัมของหลอดไส้แตกต่างกัน จากสเปกตรัมของแสงโดยความเด่นของสเปกตรัมสีเหลืองและสีแดง รังสี
หลอดไฟของหลอดไส้ถูกอพยพหรือเต็มไปด้วยก๊าซเฉื่อยซึ่งไส้หลอดทังสเตนจะไม่ถูกออกซิไดซ์: ด้วยไนโตรเจน อาร์กอน; คริปทอน; ส่วนผสมของไนโตรเจน อาร์กอน ซีนอน

อุปกรณ์และการทำงานของหลอดไส้

หลอดไส้ (รูป) เรืองแสงเนื่องจากไส้หลอดของลวดทังสเตนทนไฟได้รับความร้อนจากกระแสที่ไหลผ่าน เพื่อป้องกันไม่ให้เกลียวเกิดการเผาไหม้อย่างรวดเร็ว อากาศจะถูกสูบออกจากกระบอกสูบแก้วหรือเติมแก๊สเฉื่อยในกระบอกสูบ เกลียวติดอยู่กับอิเล็กโทรด หนึ่งในนั้นถูกบัดกรีที่ซ็อกเก็ตโลหะของฐาน อีกอันหนึ่งกับแผ่นสัมผัสโลหะ ความโดดเดี่ยวแยกพวกเขาออกจากกัน สายไฟเส้นหนึ่งเชื่อมต่อกับซ็อกเก็ตของฐานและอีกเส้นหนึ่งกับแผ่นสัมผัสดังแสดงในรูปที่ จากนั้นกระแสที่เอาชนะความต้านทานไฟฟ้าของเธรดจะทำให้ร้อนขึ้น

หลอดไส้

ในการกำหนดหลอดไส้ตัวอักษรหมายถึง: B - สูญญากาศ; G - เติมแก๊ส; B - ทวิ; BK - คริปทอนสองเกลียว (มีแสงสว่างเพิ่มขึ้นและมีขนาดเล็กลงเมื่อเปรียบเทียบกับหลอด C, B และ D แต่มีราคาแพงกว่า); DB - กระจาย (มีชั้นสะท้อนแสงด้านในหลอดไฟ); MO - แสงสว่างในท้องถิ่น

ตัวอักษรตามด้วยตัวเลขสองกลุ่ม พวกเขาระบุช่วงแรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟของหลอดไฟ

ตัวอย่าง. “V 220 ... 230-25” หมายถึง แรงดันไฟ 220 ... 230 V กำลัง 2-5 W การกำหนดอาจรวมถึงวันที่ผลิตหลอดไฟด้วย ตัวอย่างเช่น IX 2005

ผลิตหลอดไฟที่มีกำลังไฟสูงถึง 150 W: ในกระบอกสูบโปร่งใสไม่มีสี (ฟลักซ์การส่องสว่างของหลอดไฟไม่ลดลง); ในกระบอกสูบที่มีน้ำค้างแข็งจากด้านใน (ฟลักซ์การส่องสว่างของหลอดไฟลดลง 3%); ในขวดโอปอล; ทาสีด้วยสีน้ำนมของกระบอกสูบ (ฟลักซ์การส่องสว่างของหลอดไฟลดลง 20%)
หลอดไฟที่มีกำลังไฟสูงถึง 200 W ทำจากตัวครอบธรรมดาทั้งแบบเกลียวและแบบยึด หลอดไฟที่มีกำลังไฟเกิน 200 วัตต์มีเฉพาะฐานเกลียวเท่านั้น โคมไฟที่มีกำลังมากกว่า 300 W มีฐานที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 40 มม.

ตัวอย่างการใช้หลอดไส้มาตรฐาน

ตัวอย่างของหลอดไส้แสดงในรูปที่ 2. ในรูป 2.a, b - หลอดไฟที่มีกำลังเท่ากัน แต่ในรูปที่ 2.a - เติมแก๊สด้วยก๊าซอาร์กอนและในรูปที่ 2.b - พร้อมตัวเติมคริปทอน (คริปทอน) ขนาดของโคมไฟคริปทอนมีขนาดเล็กลง โคมไฟในรูป 2.c คล้ายกับเทียน โคมไฟดังกล่าวมักใช้ในโคมไฟระย้าและโคมไฟติดผนัง ในรูป 2d, e, f แสดงตามลำดับ, ไบเกลียว, คริปทอนสองเกลียว และโคมไฟกระจก

วิเคราะห์โครงสร้างของหลอดไส้ (ภาพที่ 1, NS) เราพบว่าส่วนหลักของการออกแบบคือตัวเส้นใย 3 ซึ่งภายใต้การกระทำของกระแสไฟฟ้าจะร้อนขึ้นจนกระทั่งเกิดรังสีออปติคัล นี่เป็นพื้นฐานของหลักการทำงานของหลอดไฟ การยึดไส้หลอดภายในหลอดโดยใช้อิเล็กโทรด 6 มักจะถือปลายของมัน กระแสไฟฟ้ายังถูกจ่ายผ่านอิเล็กโทรดไปยังตัวทำความร้อน กล่าวคือ พวกมันเป็นลิงค์ภายในของขั้วต่อด้วย ในกรณีที่ตัวเรืองแสงมีความมั่นคงไม่เพียงพอ ให้ใช้ตัวยึดเพิ่มเติม 4 ... ที่ยึดบัดกรีบนแท่งแก้ว 5 เรียกว่า ร็อด ซึ่งมีความหนาอยู่ที่ปลาย พนักงานจับคู่กับชิ้นแก้วที่ซับซ้อน - ขา ขาจะแสดงในรูปที่ 1 NS, ประกอบด้วยอิเล็กโทรด 6 ,จาน 9 และ shtengel 10 ซึ่งเป็นท่อกลวงที่อากาศถูกสูบออกจากหลอดไฟ การเชื่อมต่อทั่วไประหว่างขั้วกลาง 8 , ติด, จานและ shtengel สร้างกระดูกสะบัก 7 ... การเชื่อมต่อทำโดยการหลอมชิ้นส่วนแก้วในระหว่างที่ทำรูระบายอากาศ 14 เชื่อมต่อช่องด้านในของท่อสูบน้ำกับช่องด้านในของหลอดไฟ สำหรับการจ่ายกระแสไฟฟ้าไปยังไส้หลอดผ่านอิเล็กโทรด 6 สมัครระดับกลาง 8 และข้อสรุปภายนอก 11 เชื่อมต่อด้วยการเชื่อมด้วยไฟฟ้า

รูปที่ 1 อุปกรณ์ของหลอดไส้ไฟฟ้า ( NS) และขาของเธอ ( NS)

เพื่อแยกตัวเส้นใยรวมทั้งส่วนอื่น ๆ ของหลอดไฟออกจากสภาพแวดล้อมภายนอกจึงใช้หลอดแก้ว 1 ... อากาศจากโพรงด้านในของขวดจะถูกสูบออกไป แทนที่จะสูบก๊าซเฉื่อยหรือส่วนผสมของก๊าซเข้าไป 2 หลังจากนั้นปลายก้านจะถูกให้ความร้อนและปิดผนึก

ในการจ่ายกระแสไฟให้กับหลอดและยึดกับขั้วไฟฟ้า ตัวโคมจะติดตั้งฐานไว้ 13 ซึ่งติดอยู่ที่คอขวด 1 ดำเนินการโดยใช้สีเหลืองอ่อนฐาน ขั้วหลอดไฟถูกบัดกรีไปยังตำแหน่งที่สอดคล้องกันของฐาน 12 .

การกระจายแสงของหลอดไฟขึ้นอยู่กับตำแหน่งของหลอดไส้และรูปร่างของหลอดไฟ แต่สิ่งนี้ใช้ได้กับหลอดไฟที่มีหลอดไฟโปร่งใสเท่านั้น หากเราจินตนาการว่าไส้หลอดเป็นทรงกระบอกที่สว่างเท่ากัน และฉายแสงที่เล็ดลอดออกมาจากมันบนระนาบตั้งฉากกับพื้นผิวที่ใหญ่ที่สุดของไส้หลอดหรือเกลียวเรืองแสง เส้นใยนั้นจะมีความเข้มการส่องสว่างสูงสุด ดังนั้น ในการสร้างทิศทางที่จำเป็นของแรงแสง ในการออกแบบต่างๆ ของหลอดไฟ เส้นใยจึงมีรูปร่างที่แน่นอน ตัวอย่างของรูปร่างของไส้หลอดแสดงในรูปที่ 2 ไส้หลอดตรงแบบไม่มีเกลียวแทบจะไม่เคยใช้ในหลอดไส้สมัยใหม่ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของไส้หลอดเพิ่มขึ้น การสูญเสียความร้อนจากการเติมแก๊สในหลอดจะลดลง

รูปที่ 2 การสร้างตัวเส้นใย:
NS- หลอดฉายภาพไฟฟ้าแรงสูง NS- หลอดฉายภาพแรงดันต่ำ วี- ให้แผ่นดิสก์ที่มีความสว่างเท่ากัน

หลอดไส้จำนวนมากแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม กลุ่มแรกประกอบด้วยหลอดไส้ที่ใช้ในหลอดเอนกประสงค์ ซึ่งเดิมได้รับการออกแบบให้เป็นแหล่งรังสีที่มีการกระจายความเข้มของการส่องสว่างที่สม่ำเสมอ จุดมุ่งหมายของการออกแบบหลอดไฟดังกล่าวคือเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงสุด ซึ่งทำได้โดยการลดจำนวนผู้ถือในการทำให้ไส้หลอดเย็นลง กลุ่มที่สองรวมถึงหลอดไส้ที่เรียกว่าแบนซึ่งดำเนินการในรูปแบบของเกลียวคู่ขนาน (ในหลอดไฟฟ้าแรงสูงอันทรงพลัง) หรือในรูปแบบของเกลียวแบน (ในหลอดไฟฟ้าแรงต่ำพลังงานต่ำ) การออกแบบครั้งแรกทำด้วยตัวยึดโมลิบดีนัมจำนวนมากซึ่งติดกับสะพานเซรามิกพิเศษ ไส้หลอดยาววางอยู่ในรูปตะกร้า จึงมีความสว่างโดยรวมสูง ในหลอดไส้สำหรับระบบออปติคัล หลอดไส้ต้องมีขนาดกะทัดรัด ในการทำเช่นนี้หลอดไส้จะม้วนเป็นเกลียวสองหรือสามเกลียว รูปที่ 3 แสดงเส้นโค้งของความเข้มของการส่องสว่างที่สร้างขึ้นโดยหลอดไส้ของการออกแบบต่างๆ

รูปที่ 3 ความโค้งของความเข้มการส่องสว่างของหลอดไส้ที่มีหลอดไส้ต่างกัน:
NS- ในระนาบตั้งฉากกับแกนของหลอดไฟ NS- ในระนาบที่ผ่านแกนของหลอดไฟ 1 - เกลียวกลม 2 - ทวิตรง; 3 - เกลียวอยู่บนพื้นผิวของกระบอกสูบ

เส้นโค้งที่ต้องการของความเข้มการส่องสว่างของหลอดไส้สามารถรับได้โดยใช้หลอดไฟพิเศษที่มีสารเคลือบสะท้อนแสงหรือแบบกระจาย การใช้สารเคลือบสะท้อนแสงบนกระเปาะที่มีรูปทรงที่เหมาะสมช่วยให้ได้เส้นโค้งความเข้มการส่องสว่างที่หลากหลาย หลอดที่มีการเคลือบสะท้อนแสงเรียกว่าโคมไฟมิเรอร์ (รูปที่ 4) หากจำเป็น เพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายแสงที่แม่นยำเป็นพิเศษในโคมกระจก หลอดไฟที่เกิดจากการกดจะถูกใช้ โคมไฟดังกล่าวเรียกว่าไฟหน้า การออกแบบหลอดไส้บางแบบมีแผ่นสะท้อนแสงโลหะอยู่ภายในหลอดไฟ

รูปที่ 4 กระจกหลอดไส้

วัสดุที่ใช้ในหลอดไส้

โลหะ

องค์ประกอบหลักของหลอดไส้คือตัวหลอดไส้ สำหรับการผลิตไส้หลอด แนะนำให้ใช้โลหะและวัสดุอื่นๆ ที่มีการนำไฟฟ้า ในกรณีนี้ กระแสไฟฟ้า ร่างกายจะร้อนถึงอุณหภูมิที่ต้องการ วัสดุของไส้หลอดต้องเป็นไปตามข้อกำหนดหลายประการ: มีจุดหลอมเหลวสูง ความเหนียวที่ช่วยให้ดึงสายไฟที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างๆ ได้ รวมทั้งเส้นที่เล็กมาก อัตราการระเหยต่ำที่อุณหภูมิการทำงาน ซึ่งนำไปสู่อายุการใช้งานที่สูง และ ชอบ. ตารางที่ 1 แสดงอุณหภูมิหลอมเหลวของโลหะทนไฟ โลหะที่ทนไฟได้มากที่สุดคือทังสเตน ซึ่งมีความเหนียวสูงและอัตราการระเหยต่ำ ทำให้มั่นใจได้ว่าจะใช้เป็นไส้หลอดสำหรับหลอดไส้ได้อย่างกว้างขวาง

ตารางที่ 1

อุณหภูมิหลอมเหลวของโลหะและสารประกอบของโลหะเหล่านั้น

โลหะ	NS, ° С	คาร์ไบด์และของผสมของของดังกล่าว	NS, ° С	ไนไตรด์	NS, ° С	บอริส	NS, ° С
ทังสเตน รีเนียม แทนทาลัม ออสเมียม โมลิบดีนัม ไนโอเบียม อิริเดียม เซอร์โคเนียม แพลตตินั่ม	3410 3180 3014 3050 2620 2470 2410 1825 1769	4TaC + + HiC 4TaC + + ZrC HfC TaC ZrC NbC TiC ห้องน้ำ W2C MoC VnC ScC SiC	3927 3887 3877 3527 3427 3127 2867 2857 2687 2557 2377 2267	แทค + + ตาน HfN TiC + + TiN ตาน ZrN ดีบุก BN	3373 3087 2977 2927 2727	HfB ZrB WB	3067 2987 2927

อัตราการระเหยของทังสเตนที่อุณหภูมิ 2870 และ 3270 ° C คือ 8.41 × 10 -10 และ 9.95 × 10 -8 กก. / (ซม.² × s)

ในบรรดาวัสดุอื่น ๆ รีเนียมถือได้ว่ามีแนวโน้มดีซึ่งมีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าทังสเตนเล็กน้อย รีเนียมสามารถให้ความร้อนได้ดี ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน และมีอัตราการระเหยต่ำกว่าทังสเตน มีสิ่งพิมพ์ต่างประเทศเกี่ยวกับการได้รับหลอดไฟที่มีไส้หลอดทังสเตนที่มีสารรีเนียมเช่นเดียวกับการหุ้มไส้หลอดด้วยชั้นรีเนียม สำหรับสารประกอบที่ไม่ใช่โลหะ แทนทาลัมคาร์ไบด์เป็นที่สนใจ ซึ่งมีอัตราการระเหยซึ่งต่ำกว่าทังสเตน 20-30% อุปสรรคต่อการใช้คาร์ไบด์โดยเฉพาะแทนทาลัมคาร์ไบด์คือความเปราะบาง

ตารางที่ 2 สรุปคุณสมบัติทางกายภาพพื้นฐานของไส้หลอดทังสเตนในอุดมคติ

ตารางที่ 2

คุณสมบัติทางกายภาพพื้นฐานของไส้หลอดทังสเตน

อุณหภูมิ K	อัตราการระเหย kg / (m2 × s)	ความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะ 10 -6 โอห์ม × cm	ความสว่าง cd / m²	ประสิทธิภาพการส่องสว่าง lm / W	อุณหภูมิสี K
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

คุณสมบัติที่สำคัญของทังสเตนคือความเป็นไปได้ที่จะได้รับโลหะผสม ชิ้นส่วนที่ทำขึ้นจะคงรูปร่างไว้ได้มั่นคงที่อุณหภูมิสูง เมื่อลวดทังสเตนถูกทำให้ร้อน ในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนของหลอดไส้และการให้ความร้อนที่ตามมา โครงสร้างภายในจะเปลี่ยนไป เรียกว่าการตกผลึกด้วยความร้อน ฟิลาเมนต์สามารถมีความคงตัวของมิติที่สูงขึ้นหรือต่ำลงได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของการตกผลึกใหม่ สิ่งเจือปนและสารเติมแต่งที่เติมลงในทังสเตนในระหว่างการผลิตมีผลกระทบต่อธรรมชาติของการตกผลึกใหม่

การเพิ่มทอเรียมออกไซด์ ThO 2 ลงในทังสเตนทำให้กระบวนการตกผลึกซ้ำช้าลงและให้โครงสร้างผลึกละเอียด ทังสเตนดังกล่าวมีความแข็งแรงต่อแรงกระแทกทางกล แต่จะยุบตัวลงมาก ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับการผลิตตัวทำความร้อนในรูปของเกลียว ทังสเตนที่มีทอเรียมออกไซด์ในปริมาณสูงใช้สำหรับการผลิตแคโทดของหลอดปล่อยก๊าซเนื่องจากมีการแผ่รังสีสูง

สำหรับการผลิตเกลียวนั้นทังสเตนจะใช้กับสารเติมแต่งของซิลิกอนออกไซด์ SiO 2 ร่วมกับโลหะอัลคาไล - โพแทสเซียมและโซเดียมเช่นเดียวกับทังสเตนที่ประกอบด้วยสารเติมแต่งของอะลูมิเนียมออกไซด์ Al 2 O 3 นอกเหนือจากที่ระบุไว้ หลังให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดเมื่อทำขนมปังกรอบ

อิเล็กโทรดของหลอดไส้ส่วนใหญ่ทำจากนิกเกิลบริสุทธิ์ ตัวเลือกนี้เกิดจากคุณสมบัติสูญญากาศที่ดีของโลหะนี้ ซึ่งปล่อยก๊าซที่ดูดซับไว้ มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าสูงและเชื่อมได้กับทังสเตนและวัสดุอื่นๆ ความเหนียวของนิกเกิลทำให้สามารถแทนที่การเชื่อมแบบจีบด้วยทังสเตนซึ่งให้การนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี ในหลอดสุญญากาศหลอดไส้จะใช้ทองแดงแทนนิกเกิล

ตัวยึดมักจะทำจากลวดโมลิบดีนัมซึ่งยังคงความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิสูง ซึ่งช่วยให้เส้นใยสามารถคงสภาพยืดออกได้แม้หลังจากที่เส้นใยขยายตัวเนื่องจากความร้อน โมลิบดีนัมมีจุดหลอมเหลว 2890 K และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้น (TCLE) ในช่วง 300 ถึง 800 K เท่ากับ 55 × 10 -7 K -1 โมลิบดีนัมยังใช้สำหรับทำบุชชิ่งเป็นแก้วทนไฟ

ตะกั่วของหลอดไส้ทำจากลวดทองแดงซึ่งเชื่อมชนเข้ากับตะกั่ว หลอดไส้ที่ใช้พลังงานต่ำไม่มีขั้วแยก บทบาทของพวกเขาเล่นโดยบูชแบบยาวที่ทำจากแพลตตินั่ม เครื่องบัดกรีตะกั่วดีบุก POS-40 ใช้เพื่อบัดกรีตะกั่วไปยังฐาน

กระจก

เพลา แผ่น ก้าน ขวด และชิ้นส่วนแก้วอื่นๆ ที่ใช้ในหลอดไส้เดียวกัน ทำจากแก้วซิลิเกตที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเท่ากันของการขยายตัวเชิงเส้น ซึ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าจุดเชื่อมของชิ้นส่วนเหล่านี้แน่น ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้นของแก้วโคมไฟต้องแน่ใจว่าได้ข้อต่อที่ตรงกันกับโลหะที่ใช้สำหรับการผลิตบุชชิ่ง แก้วยี่ห้อ SL96-1 ที่นิยมใช้กันมากที่สุด โดยมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ 96 × 10 -7 K -1 แก้วนี้สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 200 ถึง 473 เค

พารามิเตอร์ที่สำคัญอย่างหนึ่งของแก้วคือช่วงอุณหภูมิที่ยังคงความสามารถในการเชื่อมได้ เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถเชื่อมได้ ชิ้นส่วนบางชิ้นทำจากแก้ว SL93-1 ซึ่งแตกต่างจากแก้ว SL96-1 ในองค์ประกอบทางเคมีและช่วงอุณหภูมิที่กว้างขึ้นซึ่งยังคงความสามารถในการเชื่อม แก้วยี่ห้อ SL93-1 โดดเด่นด้วยปริมาณตะกั่วออกไซด์สูง หากจำเป็นต้องลดขนาดของขวด ให้ใช้แก้วทนไฟมากขึ้น (เช่น เกรด SL40-1) ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิคือ 40 × 10 -7 K -1 แว่นตาเหล่านี้สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 200 ถึง 523 K อุณหภูมิการทำงานสูงสุดคือแก้วควอทซ์ SL5-1 ซึ่งเป็นหลอดไส้ซึ่งสามารถทำงานได้ที่ 1,000 K และมากกว่านั้นเป็นเวลาหลายร้อยชั่วโมง (ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้นของแก้วควอทซ์ คือ 5.4 × 10 -7 K -1) แว่นตาของแบรนด์ที่จดทะเบียนในรายการมีความโปร่งใสสำหรับการแผ่รังสีแสงในช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ 300 นาโนเมตรถึง 2.5 - 3 ไมครอน การส่งผ่านของแก้วซิลิกาเริ่มต้นที่ 220 นาโนเมตร

อินพุต

บุชชิ่งทำจากวัสดุที่ต้องมีค่าสัมประสิทธิ์ทางความร้อนของการขยายตัวเชิงเส้นควบคู่ไปกับการนำไฟฟ้าที่ดี ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าจะได้จุดต่อที่ตรงกันกับแว่นตาที่ใช้สำหรับการผลิตหลอดไส้ การจับคู่คือจุดเชื่อมต่อของวัสดุซึ่งค่าของสัมประสิทธิ์ความร้อนของการขยายตัวเชิงเส้นซึ่งในช่วงอุณหภูมิทั้งหมดนั่นคือจากอุณหภูมิต่ำสุดถึงอุณหภูมิการหลอมแก้วจะแตกต่างกันไม่เกิน 10 - 15% เมื่อบัดกรีโลหะลงในแก้ว จะดีกว่าถ้าค่าสัมประสิทธิ์ความร้อนของการขยายตัวเชิงเส้นของโลหะต่ำกว่าค่าสัมประสิทธิ์ของแก้วเล็กน้อย จากนั้นเมื่อเย็นตัวลง แก้วจะบีบอัดโลหะ ในกรณีที่ไม่มีโลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์ความร้อนของการขยายตัวเชิงเส้นที่ต้องการ จำเป็นต้องทำการบัดกรีที่ไม่ตรงกัน ในกรณีนี้ การเชื่อมต่อระหว่างโลหะกับแก้วที่แน่นด้วยสุญญากาศตลอดช่วงอุณหภูมิทั้งหมด ตลอดจนความแข็งแรงเชิงกลของตัวบัดกรีนั้น มีให้โดยการออกแบบพิเศษ

ทางแยกที่เข้าคู่กับแก้ว SL96-1 ได้มาจากบุชชิ่งแพลตตินั่ม ค่าใช้จ่ายสูงของโลหะนี้นำไปสู่ความจำเป็นในการพัฒนาสารทดแทนที่เรียกว่า "แพลตตินัม" แพลตตินัมเป็นลวดที่ทำจากโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้นต่ำกว่าลวดแก้ว เมื่อชั้นทองแดงถูกนำไปใช้กับลวดดังกล่าว เป็นไปได้ที่จะได้ลวด bimetallic ที่นำไฟฟ้าได้ดีโดยมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิขนาดใหญ่ของการขยายตัวเชิงเส้น ขึ้นอยู่กับความหนาของชั้นของชั้นทองแดงที่ซ้อนทับและค่าสัมประสิทธิ์ทางความร้อนของการขยายตัวเชิงเส้น ของสายเดิม. เห็นได้ชัดว่าวิธีการจับคู่ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้นช่วยให้สามารถจับคู่ได้ในแง่ของการขยายตัวแบบไดอะเมทริกเป็นหลัก ทำให้ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวตามยาวไม่ตรงกัน เพื่อให้แน่ใจว่าข้อต่อของแก้ว SL96-1 ที่มีแพลตตินั่มมีความหนาแน่นสุญญากาศมากที่สุด และเพื่อเพิ่มความสามารถในการเปียกบนชั้นทองแดงที่ออกซิไดซ์เหนือพื้นผิวเป็นคอปเปอร์ออกไซด์ ลวดจึงถูกเคลือบด้วยชั้นบอแรกซ์ (เกลือโซเดียมของกรดบอริก) มีการบัดกรีที่แข็งแรงเพียงพอเมื่อใช้ลวดแพลตตินั่มที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 0.8 มม.

ประกอบเข้ากับแก้ว SL40-1 ที่แน่นด้วยสุญญากาศโดยใช้ลวดโมลิบดีนัม คู่นี้ให้ความพอดีที่สม่ำเสมอมากกว่าแก้ว SL96-1 ที่มีแพลตตินัม การใช้งานบัดกรีนี้มีข้อจำกัดเนื่องจากวัตถุดิบมีราคาสูง

เพื่อให้ได้บุชชิ่งแบบสุญญากาศในแก้วควอทซ์ จำเป็นต้องใช้โลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์ทางความร้อนต่ำมากของการขยายตัวเชิงเส้น ซึ่งไม่มีอยู่จริง ดังนั้น ผมจึงได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการด้วยโครงสร้างอินพุต โลหะที่ใช้คือโมลิบดีนัมซึ่งมีความสามารถในการเปียกน้ำได้ดีด้วยแก้วควอทซ์ สำหรับหลอดไส้ในขวดควอทซ์จะใช้ต่อมฟอยล์อย่างง่าย

ก๊าซ

การเติมแก๊สในหลอดไส้ทำให้สามารถเพิ่มอุณหภูมิการทำงานของหลอดไส้ได้โดยไม่ลดอายุการใช้งานเนื่องจากอัตราการสปัตเตอร์ของทังสเตนในตัวกลางแก๊สลดลงเมื่อเทียบกับการฉีดพ่นในสุญญากาศ อัตราการทำให้เป็นละอองลดลงเมื่อน้ำหนักโมเลกุลเพิ่มขึ้นและเติมแรงดันแก๊ส ความดันของก๊าซที่เติมอยู่ที่ประมาณ 8 × 104 Pa แก๊สอะไรที่จะใช้สำหรับสิ่งนี้?

การใช้แก๊สเป็นตัวกลางทำให้เกิดการสูญเสียความร้อนอันเนื่องมาจากการนำความร้อนผ่านแก๊สและการพาความร้อน เพื่อลดการสูญเสีย เป็นการดีที่จะเติมก๊าซเฉื่อยหนักหรือสารผสมของหลอดไฟดังกล่าว ก๊าซเหล่านี้รวมถึงไนโตรเจน อาร์กอน คริปทอน และซีนอนที่ได้จากอากาศ ตารางที่ 3 แสดงพารามิเตอร์หลักของก๊าซเฉื่อย ไนโตรเจนในรูปบริสุทธิ์จะไม่ถูกนำมาใช้เนื่องจากการสูญเสียจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการนำความร้อนที่ค่อนข้างสูง

ตารางที่ 3

พารามิเตอร์พื้นฐานของก๊าซเฉื่อย

หลอดไฟสองหลอดจากพวงมาลัยปีใหม่รวมอยู่ในซีรีย์

วันนี้เมื่อผู้คนกำลังเตรียมฉลองปีใหม่บนบล็อก SamElektrik.ru เรากำลังคิดถึงฤดูร้อนอยู่แล้ว แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับฤดูร้อนบทความแรกที่เผยแพร่ในวันนี้!

บทความถือได้ว่าเป็นวิทยาศาสตร์และทฤษฎี แต่ค่อนข้างเป็นวิศวกรรมและการปฏิบัติ
ไม่ต้องสงสัยเลยว่าบทความนี้อาจกลายเป็นบทความที่น่าสนใจสำหรับวิศวกรและช่างเทคนิคที่มีกิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของอุปกรณ์ที่เรียบง่ายและคุ้นเคยสำหรับพวกเราทุกคนในฐานะหลอดไส้ และสำหรับทุกคนที่สนใจฟิสิกส์

ฉันเตือนคุณว่าในบล็อกของฉันมีความพยายามที่จะตรวจสอบปัญหานี้แล้ว - ในบทความของฉัน““

แม้จะเป็นเรื่องปกติของหลอดไฟ แม้ว่า "ชีวิตประจำวัน" ของหลอดไฟจะมีลักษณะการทำงานที่เรียกกันทั่วไปว่า "จุดสีขาว"

ในขณะนี้ พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของหลอดไส้ไม่สามารถคำนวณได้หากโหมดการทำงานแตกต่างจากพาสปอร์ตหนึ่ง (จากโหมดที่ออกแบบหลอดไฟ) ผู้เขียนเสนอแบบจำลองทางกายภาพ ภายใต้กรอบการทำงานซึ่งเป็นไปได้ที่จะได้รับสูตรต่างๆ ที่เหมาะสมสำหรับการแก้ปัญหาทางวิศวกรรมในทางปฏิบัติที่หลากหลาย

ฉันแสดงความขอบคุณต่อเจ้าของแหล่งข้อมูลสำหรับโอกาสในการเผยแพร่บันทึกนี้

NS.

หลอดไฟฟ้า

บทความนี้เสนอให้เข้าใจว่าเป็นการตีความเพิ่มเติม (หรือคำอธิบาย) ของบทความ "กฎของเคปเลอร์สำหรับหลอดไส้" - https://www.proza.ru/2016/09/19/1858

บทความนี้มีสูตรที่ช่วยให้คำนวณค่าพารามิเตอร์ของหลอดไส้ในโหมดใดก็ได้ รวมถึงโหมดที่แตกต่างจากหลอดในหนังสือเดินทาง

สูตรการพึ่งพาแรงดันไฟฟ้าและกำลังของหลอดไฟ

นี่คือสูตรหลักของบทความซึ่งผลลัพธ์จะได้รับด้านล่าง สูตรมีลักษณะดังนี้:

สำหรับหลอดไส้ มีพารามิเตอร์ที่เสถียรในโหมดไฟฟ้าที่หลากหลาย พารามิเตอร์นี้คืออัตราส่วนของแรงดันลูกบาศก์ต่อกำลังกำลังสอง

เทคนิคการใช้สูตรนั้นง่าย

เรานำหลอดไฟอ่านค่าพารามิเตอร์ที่ออกแบบบนหลอดไฟหรือบนฐาน - แรงดันและพลังงานคำนวณค่าคงที่จากนั้นใส่แรงดันไฟฟ้าตามอำเภอใจลงในสูตรและคำนวณกำลังที่จะปล่อยออกมาบนหลอดไฟ .

รู้กำลังจึงง่ายต่อการคำนวณกระแส

เมื่อทราบกระแสแล้วจะง่ายต่อการคำนวณความต้านทานของไส้หลอด

ดังนั้นเราจะพิจารณาประเด็นที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินการที่ถูกต้องของสูตร เช่นเดียวกับข้อจำกัดที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากไม่มีสูตร "สัมบูรณ์" เพียงอย่างเดียว

อย่างไรก็ตามก่อนอื่น "ทฤษฎี" เล็กน้อย ...

และมีอะไรใหม่ในกลุ่ม VK SamElektrik.ru ?

สมัครสมาชิกและอ่านบทความเพิ่มเติม:

สถานที่ "ตามทฤษฎี" ขั้นพื้นฐาน

ได้สูตรมาจากสมมติฐานที่ว่าในโลหะ (ซึ่งประกอบด้วยเส้นใย) กระแสและความต้านทานมีสาระสำคัญทางกายภาพเดียว

ในรูปแบบที่เรียบง่ายสามารถโต้แย้งได้เช่นนี้

ตามมุมมองที่ทันสมัย ​​กระแสคือการเคลื่อนไหวของผู้ให้บริการชาร์จ สำหรับโลหะ พวกนี้จะเป็นอิเล็กตรอน

มีคนแนะนำว่าความต้านทานไฟฟ้าของโลหะถูกกำหนดโดยการเคลื่อนที่แบบ CHAOTIC ของอิเล็กตรอนตัวเดียวกัน

เมื่ออุณหภูมิของไส้หลอดเพิ่มขึ้น การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่วุ่นวายก็จะเพิ่มขึ้น ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะนำไปสู่การเพิ่มความต้านทานไฟฟ้า

อีกครั้ง. กระแสและความต้านทานในไส้หลอดเป็นสิ่งเดียวกัน ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือกระแสคือการเคลื่อนที่แบบมีลำดับภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า และความต้านทานคือการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่วุ่นวาย

บิตของ "นักวิชาการเกี่ยวกับพีชคณิต"

ตอนนี้ "ทฤษฎี" จบลงแล้ว (ยิ้ม) ฉันจะให้การคำนวณเกี่ยวกับพีชคณิตเพื่อหาที่มาของสูตร "หลัก"

บันทึกบัญญัติของกฎของโอห์มดูเหมือนว่า:

ฉัน * R = คุณ

เพื่อให้ค่าเชิงปริมาณเป็นไปตามความสอดคล้อง จำเป็นต้องป้อนค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนที่สอดคล้องกันสำหรับองค์ประกอบปัจจุบัน - Кт และสำหรับองค์ประกอบต้านทาน - KR:

ข้อพิจารณาทั่วไปส่วนใหญ่นำไปสู่แนวคิดที่ว่าสัมประสิทธิ์เหล่านี้ควรเป็นค่าซึ่งกันและกัน ซึ่งหมายความว่า:

ในกรณีนี้ การคูณด้านขวาและด้านซ้ายเป็นคู่ (ในระบบสมการ) เรากลับไปที่สัญกรณ์เดิมของกฎของโอห์ม:

ฉัน * R = คุณ

ที่มาสุดท้ายของสูตร

ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับระบบสมการ:

ลองยกกำลังสองสมการแรกแล้วคูณเป็นคู่กัน

ทางด้านซ้าย เราเห็นนิพจน์ของกำลัง และจำไว้ว่าผลคูณของสัมประสิทธิ์เท่ากับหนึ่ง ในที่สุดเราจะเขียนใหม่:

จากที่นี่เราได้รับนิพจน์สำหรับสัมประสิทธิ์ปัจจุบัน:

และสำหรับค่าสัมประสิทธิ์การต้านทาน (พวกมันเป็นส่วนกลับ):
โดยที่ Pnom และ Unom เป็นกำลังไฟและแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดที่ฐานหรือบนหลอดไฟของหลอดไฟ

มันยังคงแทนที่ค่าสัมประสิทธิ์เหล่านี้ในสูตร "แยก" ของกฎของโอห์มและเราจะได้รับนิพจน์สุดท้ายสำหรับกระแสและความต้านทาน

คูณอัตราส่วนสุดท้ายด้วย Ux เราจะได้:

เพื่อไม่ให้รบกวนตัวเองด้วยกำลังสอง ลูกบาศก์ และรากเหล่านี้ แค่จำความสัมพันธ์ง่ายๆ ที่ตามมาจากความสัมพันธ์ครั้งก่อนก็เพียงพอแล้ว เมื่อยกกำลังสองอัตราส่วนสุดท้าย เราจะได้สูตรที่ชัดเจนและเข้าใจได้:

สำหรับหลอดไฟที่มีไส้หลอดทังสเตน อัตราส่วนของแรงดันไฟลูกบาศก์ต่อกำลังสองเป็นค่าคงที่

อัตราส่วนที่ได้รับแสดงให้เห็นข้อตกลงที่ยอดเยี่ยมกับผลลัพธ์ในทางปฏิบัติ (การวัด) ในพารามิเตอร์แรงดันไฟฟ้าที่หลากหลายและสำหรับหลอดไส้ประเภทต่างๆ ตั้งแต่ในร่ม รถยนต์ และปิดท้ายด้วยหลอดไฟสำหรับไฟฉาย ...

ข้อควรพิจารณาทั่วไปบางประการเกี่ยวกับความต้านทานของหลอดไส้

แน่นอน สำหรับค่าแรงดันไฟต่ำ (เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้แตกต่างจากแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดอย่างเห็นได้ชัด) สูตรของเราจะ "บิดเบี้ยว"

ตัวอย่างเช่น เมื่อคำนวณความต้านทานของหลอดไส้ในห้อง 95W, 230V ต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟ 1 โวลต์ สูตร

ให้ค่าความต้านทานเส้นใย 36.7171 โอห์ม

หากเราคิดว่าเราใช้แรงดันไฟฟ้า 0.1 โวลต์กับหลอดไฟ ความต้านทานที่คำนวณได้ของไส้หลอดจะเท่ากับ 11.611 โอห์ม ...

สัญชาตญาณแสดงให้เห็นว่านี่ไม่ใช่กรณีทั้งหมด แต่ก็ไม่เป็นเช่นนั้น ...

ในพื้นที่ของแรงดันไฟฟ้าต่ำ สูตรจะ "ลด" ค่าความต้านทานการออกแบบให้คงที่เมื่อเปรียบเทียบกับค่าจริง และประเด็นคือสิ่งนี้ ...

ในแนวคิดที่อยู่ระหว่างการพิจารณา สันนิษฐานโดยปริยายว่าการเคลื่อนที่แบบโกลาหลของอิเล็กตรอนจะ "ปล่อย" ในกรณีที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ภายนอก อย่างไรก็ตาม เห็นได้ชัดว่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนไม่ "หยุด" แม้ในกรณีที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้าภายนอกที่ใช้อยู่ (หากหลอดไฟวางอยู่บนโต๊ะและไม่ได้เปิดไว้ที่ใดก็ได้)

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่วุ่นวายนั้นมีลักษณะทางความร้อนและเกิดจากอุณหภูมิธรรมชาติของไส้หลอด

ช่วงเวลานี้ไม่ได้นำมาพิจารณาในสูตร และการวัดความต้านทานของเกลียวโดยตรงโดยอุปกรณ์จะแสดงให้เห็นความแตกต่างระหว่างค่าความต้านทานที่วัดได้กับค่าที่คำนวณอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

การแผ่รังสีและประสิทธิภาพของหลอดไส้

ก่อนที่จะจัดการกับคำถามของการบังคับใช้สูตรสำหรับการคำนวณโหมด "แรงดันต่ำ" เราควรเน้นที่จุดหนึ่ง

หลอดไฟเป็นเครื่องแปลงพลังงานไฟฟ้าที่เกือบสมบูรณ์แบบเป็นพลังงานแผ่รังสี

ความจริงที่ว่าผู้พัฒนาหลอดไฟกำลังต่อสู้อย่างหนักเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของหลอดไฟไม่ได้ส่งผลกระทบต่อคำกล่าวนี้แต่อย่างใด หลอดไส้เป็นเครื่องแปลงพลังงานไฟฟ้าในอุดมคติให้เป็นรังสี

ความจริงก็คือนักพัฒนาพยายามที่จะเพิ่มเอาต์พุตของพลังงาน LIGHT และในแง่นี้ก็คือการคำนวณประสิทธิภาพ นักพัฒนาพยายามที่จะเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นรังสี LIGHT เป็นรังสีในช่วงที่มองเห็นได้

ประสิทธิภาพของหลอดไฟนี้มีขนาดเล็กจริงๆ อย่างไรก็ตาม หลอดไฟเปล่งแสงได้ดีเยี่ยมในสเปกตรัม ALL และจำนวนมากในช่วงอินฟราเรด ซึ่งดวงตาของเรามองไม่เห็น

สำหรับการคำนวณค่าพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าล้วนๆ ไม่สำคัญสำหรับเราว่าหลอดไฟจะปล่อยออกมาในช่วงใด เป็นสิ่งสำคัญสำหรับเราเท่านั้นที่ต้องจำไว้ว่าหลอดไฟ RADIES เสมอ หากใช้แรงดันไฟฟ้าเพียงบางส่วน (แม้จะเล็กที่สุด) และที่สำคัญต้องจำไว้ ว่าพลังงานที่จ่ายไปจะกระจายไปในรูปของรังสีอย่างแม่นยำ

ปริมาณไฟฟ้าที่จ่ายให้กับหลอดไฟคือพลังงานที่จะกระจายออกไป ในรูปของรังสี.

กฎการอนุรักษ์พลังงานไม่ได้ถูกยกเลิก และกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ก็ไม่ถูกยกเลิกเช่นกัน ดังนั้นกำไรเท่าไหร่ - ควรลดลงมาก และจะลดลงได้อย่างแม่นยำในรูปของรังสี เพราะไม่มีที่ไหนเลยที่จะให้พลังงานมากขึ้น - เฉพาะในรังสีเท่านั้น นี่เป็นสถานการณ์ที่สำคัญมาก

โครงสร้าง ไส้หลอดเป็นลวดทังสเตนเส้นเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50 ไมครอนและยาวประมาณครึ่งเมตร ขดเป็นเกลียวที่มีโครงที่ซับซ้อน

สูญญากาศในขวดไม่รวมความเป็นไปได้ของการแลกเปลี่ยนความร้อนหมุนเวียน - ผ่านการแผ่รังสีเท่านั้น

แน่นอนว่าความร้อนบางส่วนออกไปทางเสาอากาศของหลอดไฟที่เกลียวติดอยู่ แต่นี่เป็นเรื่องเล็กน้อย

หากต้องการเห็นภาพความเล็กนี้ คุณสามารถเปรียบเทียบได้

ย้ำนะคะ เกลียวทังสเตนมีขนาดเท่าผมเปียของนักเรียนชั้นประถม ยาว 50 ซม. และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 ไมครอน

หากคุณเห็นผมนี้ขยายใหญ่ขึ้น ... ราวกับว่าเรามีสายไฟที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม. และยาว 10 เมตร! สามัญสำนึกกำหนดว่าการระบายความร้อนของสายนี้ไม่ได้เกิดจากการถ่ายเทความร้อนที่ขอบ ใช่ บางสิ่งจะหายไปในที่ที่สัมผัสกัน แต่กำลังหลักจะกระจายไปตามความยาวทั้งหมดของสายไฟ

สำหรับกรณีของเกลียวที่อยู่ในสุญญากาศ กำลังทั้งหมดจะไปที่ RADIATION ไม่ว่าสเปกตรัมจะอยู่ในช่วงใด ...

การทดลองที่สำคัญกับการวัดความต้านทานด้วยโอห์มมิเตอร์

แม้แต่กระแสไฟที่เล็กที่สุดก็จะมีผลต่อความร้อนในสายไฟทำให้ร้อนขึ้น ...

โดยการวัดความต้านทานของหลอดไฟด้วยเครื่องทดสอบ เรา ... ผ่านกระแสไฟผ่านเข้าไป กระแสจากเครื่องทดสอบมีขนาดเล็ก แต่ก็เป็น ดังนั้น โดยการวัดความต้านทานของเกลียว เราจึงทำการอุ่นเกลียว และด้วยเหตุนี้ เราจึงเปลี่ยนค่าของพารามิเตอร์ตามความเป็นจริงของการวัด

ผู้ทดสอบก็โกหกเช่นกัน ผู้ทดสอบแสดงค่าความต้านทานของคอยล์ไม่ใช่ TRUE

เพื่อให้มั่นใจถึงสถานการณ์นี้ คุณสามารถทำการทดลองง่ายๆ ใครๆ ก็ทำได้

คุณสามารถใช้เครื่องมือทดสอบ SAME เพื่อเลือกหลอดไฟสองหลอดที่มีค่าความต้านทาน "เย็น" ของไส้หลอดเท่ากัน (ปิด) และวัดความต้านทานของหลอดไฟ 2 ดวง โดยแยกแต่ละหลอดก่อน จากนั้นจึงต่อเป็นชุด

การวัดซ้ำๆ แสดงว่าผลรวมของความต้านทานที่วัดแยกกันไม่สอดคล้องกับความต้านทานรวมของการเชื่อมต่อแบบอนุกรม ...

เราวัดความต้านทานของหลอดไฟแยกกัน

จากนั้นเราวัดความต้านทานของการเชื่อมต่อแบบอนุกรม

และเราสังเกตอย่างมั่นคงว่าผลรวมของความต้านทานที่วัดได้ "ทีละตัว" นั้นมากกว่าความต้านทานรวมของหลอดไฟที่ต่อแบบอนุกรม

อุปกรณ์เหมือนกัน ไม่ได้เปลี่ยนช่วงการวัด ดังนั้นจึงยกเว้นข้อผิดพลาดในการวัดตามระเบียบ

และทุกอย่างจะชัดเจน

ความต้านทานแบบอนุกรมของขดลวดทั้งสองช่วยลดกระแสจากเครื่องทดสอบและเส้นใยร้อนขึ้นน้อยลง

และเมื่อเราวัดหลอดไฟแยกจากกัน กระแสการวัดก็จะมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ การอ่านค่าของอุปกรณ์จึงเพิ่มขึ้นเนื่องจากแม้เพียงเล็กน้อย แต่อุณหภูมิของเส้นใยเพิ่มขึ้นเนื่องจากความร้อนระหว่างการวัด ...

ก่อนหน้านี้ (หนึ่งในสี่ของศตวรรษที่ผ่านมา เมื่อผู้ทดสอบระบบดิจิทัลยังแปลกใหม่) เป็นไปไม่ได้ที่จะมีตัวบ่งชี้ลูกศรเพื่อจับความแตกต่างนี้ ตอนนี้ในบ้านทุกหลังมีผู้ทดสอบดิจิทัลของจีนและทุกคนสามารถทำการทดลองง่ายๆ นี้ได้

ความแตกต่างในการต่อต้านมีขนาดเล็ก แต่ความแตกต่างนั้นชัดเจน ซึ่งไม่รวมแม้แต่คำใบ้ของประสบการณ์ที่ไม่ถูกต้องที่อาจเกิดขึ้น

ฉันเชื่อมต่อหลอดไฟ เชื่อมต่อเครื่องทดสอบ และถ่ายภาพผลการทดลองดังกล่าว ภาพถ่ายแสดงให้เห็นชัดเจนว่าผู้ทดสอบแสดงความต้านทานที่ลดลงของหลอดไฟที่ต่อเป็นอนุกรม

ในรูปถ่ายสำหรับหลอดไฟในครัวเรือน 60 W 220 โวลต์ ผลรวมของความต้านทานที่วัดแยกกัน: 72.0 + 65.2 = 137.2 โอห์ม

อย่างไรก็ตาม ด้วยการวัดความต้านทานแบบอนุกรม อุปกรณ์ "ลด" ​​การอ่านเป็น 136.8 โอห์ม!

มีภาพที่คล้ายกันสำหรับหลอดไฟพวงมาลัย:

เอาท์พุต สูตรการคำนวณแสดงค่าความต้านทานของขดลวด "เย็น" ที่ลดลง

การวัดด้วยเครื่องทดสอบจะแสดงความต้านทานเกินของคอยล์ "เย็น"

ความคิดที่เป็นธรรมชาติเกิดขึ้น - น่ากลัวแค่ไหนที่จะมีชีวิตอยู่ !!! จะเชื่อใครดี?

ลองทำความเข้าใจปัญหานี้ ...

พลังงานรังสีที่สัมพันธ์กับพื้นหลังโดยรอบ

ให้เราประมาณการพลังงานรังสีของหลอดไฟที่สอดคล้องกับอุณหภูมิพื้นหลังโดยรอบ

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าค่าคงที่ Stefan-Boltzmann σ = 5.670373 · 10 -8 จากนั้นให้กำลังแผ่รังสีต่อตารางเมตร

P = σ ST 4

ตามค่าประมาณการโดยพลการ เราจะใช้เส้นผ่านศูนย์กลางเกลียว 40 ไมครอนและความยาว 50 ซม. อุณหภูมิของสภาวะปกติคือ 293K (20C) การแทนที่ข้อมูลเหล่านี้ลงในสูตรของ Stefan-Boltzmann เราจะได้พลังงานรังสีที่อุณหภูมิ 0.026258 วัตต์

เพื่อความสนใจ เรามาคำนวณกำลังที่อุณหภูมิแวดล้อมต่างๆ กัน:

ลบ 40 (233K) 0.0105 วัตต์

ลบ 20 (253K) 0.0146 วัตต์

ศูนย์ (273K) 0.0198 วัตต์

Plus 20 (293K) 0.026258 W (สภาวะปกติ)

พลัส 40 (313K) 0.0342 วัตต์

เพื่อความอยากรู้ คุณสามารถคำนวณการแผ่รังสีของหลอดไฟเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมอยู่ที่ 2300K:

P = 99.7 วัตต์

โดยทั่วไปแล้วเป็นข้อตกลงที่ดีกับสถานการณ์จริง - หลอดไฟที่ออกแบบมาสำหรับ 100 วัตต์ให้ความร้อนสูงถึง 2300K

เราสามารถพูดได้อย่างมั่นใจอย่างสูงว่ารูปทรงเกลียวนี้สอดคล้องกับหลอดไฟ "ร้อยวัตต์" ที่ออกแบบมาสำหรับไฟ 220 โวลต์

และตอนนี้เรามาคำนวณค่าพลังเหล่านี้เป็นแรงดัน "ลด" กัน ราวกับว่าอุณหภูมิแวดล้อมเป็นศูนย์สัมบูรณ์ และแรงดันไฟฟ้าบางส่วนถูกนำไปใช้กับหลอดไฟ ทำให้ขดลวดร้อน

สำหรับการคำนวณใหม่ เราใช้อัตราส่วนที่ได้รับซึ่งแรงดันและกำลังสอดคล้องกับองศา "สาม" และ "สอง"

อุบาทว์, K	แรงดันไฟฟ้า V
233	0,489665457
253	0,609918399
273	0,747109176
293	0,902119352
313	1,075809178

ตารางแสดงให้เห็นว่ากำลัง "กระแส" ของหลอดไฟที่แรงดันไฟฟ้า 0.902 ... โวลต์ทำให้ขดลวดร้อนที่อุณหภูมิ 293K ในทำนองเดียวกัน กำลัง "กระแส" ที่ 1.0758 โวลต์จะทำให้ขดลวดร้อนถึง 313K (สูงกว่า 20 องศา)

ย้ำอีกครั้งว่า อุณหภูมิแวดล้อมเท่ากับ Absolute Zero

เอาท์พุต... การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยมีผลอย่างมากต่ออุณหภูมิของไส้หลอด แรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปประมาณสิบเจ็ดในร้อยของโวลต์ (1.0758 - 0.902 = 0.1738) และอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 20 องศา

การคำนวณเหล่านี้มีกฎเกณฑ์โดยพลการมาก แต่สามารถใช้เป็นค่าประมาณการได้

การประมาณการนั้นหยาบมากโดยธรรมชาติ เนื่องจากกฎของสเตฟาน-โบลต์ซมันน์อธิบายการแผ่รังสีของตัวปล่อย "ในอุดมคติ" ซึ่งเป็นวัตถุสีดำสนิท (BBB) ​​และเกลียวนั้นแตกต่างจาก BBT อย่างมาก แต่ถึงกระนั้น เราก็มีความน่าเชื่อถือมาก "รูป" ...

จากเพลท Excel จะเห็นได้ว่าด้วยแรงดันไฟฟ้า 1 โวลต์บนหลอดไฟแล้ว อุณหภูมิของเกลียวจะอยู่ที่ 40 องศาเซลเซียส ถ้าเราสมัครเยอะก็จะมากขึ้น

ข้อสรุปตามธรรมชาติแนะนำตัวเองว่าที่แรงดันไฟฟ้า 10-15 โวลต์ เกลียวจะค่อนข้างร้อน แม้ว่าจะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่าก็ตาม

สายตาจะปรากฎเป็น "BLACK" (เย็น) จนถึงอุณหภูมิ 600 องศา (จุดเริ่มต้นของการแผ่รังสีในช่วงที่มองเห็นได้)

ผู้ที่ต้องการ "ขับตัวเลข" สามารถทำได้ด้วยตนเองโดยใช้สูตร Stefan-Boltzmann

ผลลัพธ์จะมีเงื่อนไขโดยพิจารณาจากข้อเท็จจริงที่ว่า (ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น) เกลียวมีอัลเบโดบางส่วนและไม่สอดคล้องกับตัวปล่อยสีดำ แต่ (!) การประมาณการอุณหภูมิจะค่อนข้างน่าเชื่อถือ ...

ฉันขอย้ำ - มันคือการประเมิน ด้ายเริ่มเรืองแสงที่ประมาณ 20 โวลต์

นอกจากนี้ ฉันต้องการดึงความสนใจของคุณไปที่การแพร่กระจายของพารามิเตอร์ของหลอดไฟ

ในภาพร่วมกับผู้ทดสอบ ฉันเลือกหลอดไฟขนาดเล็ก (โซ่เดซี่) และปรับเทียบอย่างระมัดระวัง เพื่อวัตถุประสงค์ในการวัดและการทดลองต่างๆ นั่นคือเหตุผลที่พวกเขาแสดงการต่อต้านแบบเดียวกันซึ่งเรียกว่า "กระสุนต่อกระสุน"

นิพจน์สำหรับกระแสจะเท่ากัน การแปลงพีชคณิตขนาดเล็ก และได้สมการกำลังสองสุดท้ายสำหรับค่าที่ไม่รู้จักเรา

จากรูปจะชัดเจนว่า Us คือแรงดันไฟฟ้าที่พาดผ่านหลอดไฟ

จากผู้ดูแลบล็อก

บทความนี้มีส่วนร่วมในการประกวดบทความฤดูร้อน 2018 สรุป (ไม่แน่นอน) - ในเดือนมิถุนายน 2018 สมัครสมาชิกเพื่อรับบทความใหม่และเข้าร่วมกลุ่ม VK มีข่าวมากกว่าบล็อกเสมอ!

มักเกิดขึ้นที่อุปกรณ์ที่ใช้ในชีวิตประจำวันซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับมวลมนุษยชาติไม่ได้เตือนเราถึงผู้สร้างไม่ว่าในทางใด แต่ในบ้านของเรามันสว่างไสวด้วยความพยายามของคนบางคน บุญของพวกเขาเพื่อมนุษยชาตินั้นประเมินค่าไม่ได้ - บ้านของเราเต็มไปด้วยแสงสว่างและความอบอุ่น เรื่องราวด้านล่างนี้จะแนะนำให้คุณรู้จักกับการประดิษฐ์ที่ยอดเยี่ยมนี้และชื่อของผู้ที่มีส่วนเกี่ยวข้องด้วย

สำหรับหลังสามารถสังเกตได้สองชื่อ - Alexander Lodygin และ Thomas Edison แม้ว่าข้อดีของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียจะดีมาก แต่ฝ่ามือเป็นของนักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน ดังนั้นเราจะพูดถึง Lodygin สั้น ๆ และพูดถึงความสำเร็จของ Edison อย่างละเอียด ด้วยชื่อของพวกเขาที่มีความสัมพันธ์เกี่ยวกับประวัติของหลอดไส้ ว่ากันว่าเอดิสันใช้เวลามากมายกับหลอดไฟ เขาต้องทำการทดลองประมาณ 2 พันครั้งก่อนที่จะเกิดการก่อสร้างที่เราทุกคนคุ้นเคย

สิ่งประดิษฐ์ที่ทำโดย Alexander Lodygin

ประวัติของหลอดไส้มีความคล้ายคลึงกับประวัติศาสตร์ของสิ่งประดิษฐ์อื่นๆ ที่ผลิตในรัสเซีย อเล็กซานเดอร์ โลดิกิน นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย สามารถทำให้แท่งถ่านหินเรืองแสงในภาชนะแก้วที่อากาศถูกอพยพออกไปได้ ประวัติความเป็นมาของการสร้างหลอดไส้เริ่มต้นขึ้นในปี พ.ศ. 2415 เมื่อเขาสามารถทำได้ Alexander ได้รับสิทธิบัตรสำหรับหลอดไส้ไฟฟ้าคาร์บอนในปี 1874 หลังจากนั้นไม่นาน เขาเสนอให้เปลี่ยนแท่งคาร์บอนด้วยทังสเตน ส่วนทังสเตนยังคงใช้ในหลอดไส้

บุญของโธมัส เอดิสัน

อย่างไรก็ตาม เป็นนักประดิษฐ์ชาวอเมริกันที่สามารถสร้างแบบจำลองที่ทนทาน เชื่อถือได้ และราคาไม่แพงในปี 1878 นอกจากนี้เขายังสามารถสร้างการผลิตได้ ในตะเกียงแรกของเขา ขี้กบที่ไหม้เกรียมซึ่งทำจากไม้ไผ่ญี่ปุ่นถูกใช้เป็นไส้หลอด ไส้หลอดทังสเตนที่เราคุ้นเคยปรากฏขึ้นในภายหลัง พวกเขาเริ่มถูกนำมาใช้ในความคิดริเริ่มของ Lodygin วิศวกรชาวรัสเซียที่กล่าวถึงข้างต้น ถ้าไม่ใช่สำหรับเขา ใครจะรู้ว่าประวัติศาสตร์ของหลอดไส้จะพัฒนาไปอย่างไรในปีต่อๆ ไป

ความคิดแบบอเมริกันของเอดิสัน

แตกต่างอย่างมากจากรัสเซีย โธมัส เอดิสัน พลเมืองสหรัฐฯ ทำได้ทุกอย่าง น่าสนใจ ขณะที่กำลังไตร่ตรองถึงวิธีทำให้เทปโทรเลขแข็งแรงขึ้น นักวิทยาศาสตร์คนนี้ได้คิดค้นแว็กซ์กระดาษ กระดาษนี้ถูกใช้เป็นกระดาษห่อขนม ประวัติศาสตร์ตะวันตกเจ็ดศตวรรษนำหน้าการประดิษฐ์ของเอดิสัน และไม่มีการพัฒนาความคิดทางเทคนิคมากนัก เนื่องจากทัศนคติที่ค่อย ๆ พัฒนาอย่างกระตือรือร้นต่อชีวิตในผู้คน นักวิทยาศาสตร์ที่มีความสามารถหลายคนติดตามการประดิษฐ์นี้อย่างดื้อรั้น ประวัติความเป็นมาของการกำเนิดของหลอดไส้มีความเกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับชื่อของฟาราเดย์ เขาสร้างงานพื้นฐานทางฟิสิกส์โดยไม่ได้รับการสนับสนุนซึ่งสิ่งประดิษฐ์ของเอดิสันแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย

สิ่งประดิษฐ์อื่นๆ ของ Edison

Thomas Edison เกิดในปี 1847 ในเมือง Port Heron เมืองเล็กๆ ในอเมริกา ความจริงที่ว่านักประดิษฐ์รุ่นเยาว์มีความสามารถในการค้นหานักลงทุนสำหรับความคิดของเขาในทันที แม้แต่คนที่กล้าหาญที่สุดก็มีบทบาทในการตระหนักรู้ในตนเองของโทมัส และพวกเขายินดีที่จะเสี่ยงเงินจำนวนมหาศาล ตัวอย่างเช่น ขณะที่ยังเป็นวัยรุ่นอยู่ เอดิสันตัดสินใจพิมพ์หนังสือพิมพ์บนรถไฟขณะเดินทาง แล้วขายให้ผู้โดยสาร และข่าวสำหรับหนังสือพิมพ์ควรจะรวบรวมไว้ที่ป้ายรถเมล์ ทันใดนั้นมีคนยืมเงินเพื่อซื้อแท่นพิมพ์เล็ก ๆ เช่นเดียวกับคนที่ปล่อยให้เอดิสันเข้าไปในรถสัมภาระด้วยแท่นพิมพ์นี้

สิ่งประดิษฐ์ก่อนโธมัส เอดิสันถูกสร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์และเป็นผลพลอยได้จากการค้นพบของพวกเขา หรือโดยผู้ปฏิบัติงานที่พัฒนาสิ่งที่พวกเขาต้องทำงานด้วยให้สมบูรณ์แบบ มันคือเอดิสันที่ทำให้การประดิษฐ์เป็นอาชีพที่แยกจากกัน เขามีความคิดมากมาย และเกือบทุกคนล้วนเป็นหน่อไม้สำหรับอนาคต ซึ่งต้องมีการพัฒนาเพิ่มเติม ตลอดอายุขัย โธมัสไม่สนใจความสบายใจส่วนตัวของเขา เป็นที่ทราบกันดีว่าเมื่อเขาไปเยือนยุโรปซึ่งอยู่ในจุดสูงสุดของชื่อเสียงแล้ว เขารู้สึกผิดหวังกับความเกียจคร้านและความเย่อหยิ่งของนักประดิษฐ์ชาวยุโรป

เป็นการยากที่จะหาพื้นที่ที่โธมัสจะไม่ทำการพัฒนา ประมาณการว่านักวิทยาศาสตร์คนนี้ทำการค้นพบที่สำคัญประมาณ 40 ครั้งต่อปี โดยรวมแล้ว Edison ได้รับสิทธิบัตร 1,092 ฉบับ

จิตวิญญาณของทุนนิยมอเมริกันผลักดันโทมัส เอดิสัน เขาสามารถรวยได้เมื่ออายุ 22 ปี เมื่อเขาเสนอชื่อย่อสำหรับตลาดหลักทรัพย์บอสตัน อย่างไรก็ตาม สิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญที่สุดของ Edison คือการสร้างหลอดไส้ โทมัสจัดการด้วยความช่วยเหลือของเธอในการจุดไฟให้ทั่วทั้งอเมริกาและทั่วโลก

การก่อสร้างโรงไฟฟ้าและผู้ใช้ไฟฟ้ารายแรก

ประวัติของโคมไฟเริ่มต้นด้วยการสร้างโรงไฟฟ้าขนาดเล็ก นักวิทยาศาสตร์สร้างมันขึ้นมาใน Menlo Park ของเขา เธอควรจะตอบสนองความต้องการของห้องปฏิบัติการของเขา อย่างไรก็ตาม พลังงานที่ได้รับกลับกลายเป็นมากกว่าที่จำเป็น จากนั้นเอดิสันก็เริ่มขายส่วนเกินให้กับเกษตรกรเพื่อนบ้านของเขา ไม่น่าเป็นไปได้ที่คนเหล่านี้จะตระหนักว่าพวกเขาเป็นผู้ใช้ไฟฟ้ารายแรกในโลกที่ได้รับค่าไฟฟ้า เอดิสันไม่เคยใฝ่ฝันที่จะเป็นผู้ประกอบการ แต่เมื่อเขาต้องการบางอย่างสำหรับงานของเขา เขาได้เปิดการผลิตเล็กๆ ในเมนโลพาร์ก ซึ่งต่อมาขยายเป็นขนาดใหญ่และเดินตามเส้นทางการพัฒนาของตัวเอง

ประวัติการเปลี่ยนหลอดไส้

หลอดไส้ไฟฟ้าเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่การเปลี่ยนแปลงเป็นพลังงานแสงไฟฟ้าเกิดขึ้นเนื่องจากการเรืองแสงของตัวนำวัสดุทนไฟที่มีกระแสไฟฟ้า พลังงานแสงได้มาในลักษณะนี้ครั้งแรกโดยการส่งกระแสผ่านแท่งคาร์บอน คันนี้ถูกวางไว้ในเรือที่มีการอพยพอากาศก่อนหน้านี้ Thomas Edison ในปี 1879 ได้สร้างโครงสร้างที่ทนทานมากขึ้นหรือน้อยลงโดยใช้คาร์บอนไฟเบอร์ อย่างไรก็ตาม มีประวัติค่อนข้างยาวของหลอดไส้ในรูปแบบปัจจุบัน เป็นหลอดไส้ใน พ.ศ. 2441-2451 พยายามใช้โลหะต่างๆ (แทนทาลัม, ทังสเตน, ออสเมียม) ไส้หลอดทังสเตนซิกแซกถูกใช้มาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2452 หลอดไส้เริ่มเต็มในปี 2455-13 (คริปทอนและอาร์กอน) และไนโตรเจน ในเวลาเดียวกัน ไส้หลอดทังสเตนก็เริ่มทำเป็นเกลียว

ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาหลอดไส้นั้นโดดเด่นด้วยการปรับปรุงโดยการปรับปรุงประสิทธิภาพการส่องสว่าง ทำได้โดยการเพิ่มอุณหภูมิร่างกายของการเรืองแสง ในขณะเดียวกันก็รักษาอายุหลอดไฟไว้ การเติมก๊าซเฉื่อยน้ำหนักโมเลกุลสูงด้วยการเติมฮาโลเจนช่วยลดการปนเปื้อนของขวดด้วยอนุภาคทังสเตนที่พ่นเข้าไปข้างใน นอกจากนี้ยังช่วยลดอัตราการระเหย การใช้หลอดไส้ในรูปของ bis-helix และ tris-helix ทำให้การสูญเสียความร้อนผ่านแก๊สลดลง

นี่คือประวัติความเป็นมาของการประดิษฐ์หลอดไส้ แน่นอนคุณจะสนใจที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับความหลากหลายของมัน

หลอดไส้แบบต่างๆ ที่ทันสมัย

หลอดไฟฟ้าหลายประเภทประกอบด้วยชิ้นส่วนประเภทเดียวกัน มีรูปร่างและขนาดต่างกัน บนแกนโลหะหรือแก้วภายในหลอดไฟ ตัวไส้ (นั่นคือเกลียวที่ทำจากทังสเตน) ได้รับการแก้ไขด้วยความช่วยเหลือของตัวยึดที่ทำจากลวดโมลิบดีนัม ปลายเกลียวติดกับปลายบูช เพื่อสร้างการเชื่อมต่อที่แน่นด้วยสุญญากาศกับใบมีดที่ทำจากแก้ว ส่วนตรงกลางของบุชชิ่งทำจากโมลิบดีนัมหรือแพลตตินั่ม หลอดไฟของหลอดไฟเต็มไปด้วยก๊าซเฉื่อยระหว่างการบำบัดด้วยสุญญากาศ จากนั้นก้านจะถูกเชื่อมและเกิดพวยกา หลอดไฟมีฐานสำหรับยึดในที่ยึดและป้องกันรางน้ำ ติดกับขวดด้วยสีเหลืองอ่อนฐาน

ลักษณะโคมไฟ

วันนี้มีหลอดไส้จำนวนมากซึ่งสามารถแบ่งออกได้ตามพื้นที่การใช้งาน (สำหรับไฟหน้ารถ, วัตถุประสงค์ทั่วไป, ฯลฯ ) ตามคุณสมบัติแสงของหลอดไฟหรือรูปแบบสร้างสรรค์ (ตกแต่ง, กระจก, พร้อมการเคลือบแบบกระจาย, เป็นต้น) รวมทั้งตามรูปร่างที่หลอดไส้มี (มีเกลียวทวิ เกลียวแบน ฯลฯ) สำหรับมิตินั้นมีทั้งขนาดใหญ่ปกติขนาดเล็กขนาดเล็กและย่อย ตัวอย่างเช่นหลังรวมถึงโคมไฟที่มีความยาวน้อยกว่า 10 มม. ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 6 มม. สำหรับขนาดใหญ่นั้นรวมถึงที่มีความยาวมากกว่า 175 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างน้อย 80 มม.

วัตต์หลอดไฟและอายุการใช้งาน

หลอดไส้สมัยใหม่สามารถทำงานได้ที่แรงดันไฟฟ้าตั้งแต่เศษเสี้ยวของหน่วยจนถึงหลายร้อยโวลต์ ความจุของพวกเขาสามารถเป็นสิบกิโลวัตต์ หากแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 1% ฟลักซ์การส่องสว่างจะเพิ่มขึ้น 4% อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะลดอายุการใช้งานลง 15% หากคุณเปิดหลอดไฟในช่วงเวลาสั้น ๆ ที่แรงดันไฟฟ้าที่เกิน 15% ของค่าเล็กน้อย หลอดไฟจะถูกปิดใช้งาน นั่นคือเหตุผลที่ไฟกระชากบ่อยครั้งทำให้หลอดไฟไหม้ อายุการใช้งานแตกต่างกันไปตั้งแต่ห้าชั่วโมงถึงหนึ่งพันหรือมากกว่า ตัวอย่างเช่น ไฟหน้าเครื่องบินได้รับการออกแบบมาเป็นระยะเวลาสั้น ๆ และไฟหน้าสำหรับการขนส่งสามารถทำงานได้เป็นเวลานานมาก ในกรณีหลังควรติดตั้งในตำแหน่งที่สามารถเปลี่ยนได้ง่าย ปัจจุบันประสิทธิภาพการส่องสว่างของหลอดไฟขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า การออกแบบ ระยะเวลาการเผาไหม้ และกำลังไฟ ประมาณ 10-35 ลูเมน/วัตต์

หลอดไส้วันนี้

หลอดไส้ในแง่ของประสิทธิภาพการส่องสว่างนั้นด้อยกว่าแหล่งกำเนิดแสงที่ขับเคลื่อนด้วยก๊าซ (หลอดฟลูออเรสเซนต์) อย่างแน่นอน อย่างไรก็ตาม พวกมันใช้งานง่ายกว่า หลอดไส้ไม่ต้องการอุปกรณ์หรือสตาร์ทเตอร์ที่ซับซ้อน แทบไม่มีข้อ จำกัด ด้านพลังงานและแรงดันไฟฟ้าสำหรับพวกเขา ในโลกปัจจุบันมีการผลิตหลอดประมาณ 10 พันล้านดวงทุกปี และจำนวนพันธุ์ของพวกเขาเกิน 2 พัน

หลอดไฟ LED

ประวัติความเป็นมาของต้นกำเนิดของตะเกียงได้ถูกเขียนไว้แล้วในขณะที่ประวัติศาสตร์ของการพัฒนาการประดิษฐ์นี้ยังไม่เสร็จสมบูรณ์ พันธุ์ใหม่กำลังเกิดขึ้นและกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นเรื่อยๆ เรากำลังพูดถึงหลอดไฟ LED เป็นหลัก (หนึ่งในนั้นแสดงในภาพด้านบน) พวกเขายังเป็นที่รู้จักกันในนามประหยัดพลังงาน หลอดไฟเหล่านี้มีประสิทธิภาพการส่องสว่างมากกว่าหลอดไส้ถึง 10 เท่า อย่างไรก็ตามมีข้อเสียคือแหล่งจ่ายไฟต้องเป็นแรงดันต่ำ

หลอดไส้เป็นอุปกรณ์ให้แสงสว่างซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ แสงถูกปล่อยออกมาจากขดลวดโลหะที่ให้ความร้อนในขณะที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

หลักการทำงาน

หลอดไส้ใช้ผลของการให้ความร้อนแก่ตัวนำ (ไส้หลอด) เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน อุณหภูมิของไส้หลอดทังสเตนจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหลังจากเปิดกระแสไฟ ไส้หลอดปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าตามกฎหมาย ไม้กระดาน... ฟังก์ชันพลังค์มีค่าสูงสุด ซึ่งตำแหน่งบนมาตราส่วนความยาวคลื่นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ การเปลี่ยนแปลงสูงสุดนี้ตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นไปสู่ความยาวคลื่นที่สั้นลง (กฎการกระจัด ความรู้สึกผิด). เพื่อให้ได้รังสีที่มองเห็นได้ อุณหภูมิต้องอยู่ในลำดับหลายพันองศา โดยอุดมคติคือ 6000 K (อุณหภูมิพื้นผิว ซัน). ยิ่งอุณหภูมิต่ำ สัดส่วนของแสงที่มองเห็นก็จะยิ่งต่ำลง และรังสีก็จะยิ่ง "แดง" มากขึ้นเท่านั้น

หลอดไส้แปลงส่วนหนึ่งของพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไปเป็นรังสี ส่วนหนึ่งหลุดออกจากกระบวนการนำความร้อนและการพาความร้อน รังสีเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่อยู่ในบริเวณแสงที่มองเห็นได้ ส่วนหลักคือรังสีอินฟราเรด ในการเพิ่มประสิทธิภาพของหลอดไฟและรับแสง "สีขาว" สูงสุด จำเป็นต้องเพิ่มอุณหภูมิของไส้หลอด ซึ่งจะถูกจำกัดโดยคุณสมบัติของวัสดุเส้นใย - อุณหภูมิหลอมเหลว อุณหภูมิในอุดมคติที่ 6000 K นั้นไม่สามารถบรรลุได้ เนื่องจากที่อุณหภูมินี้ สสารใดๆ จะหลอมเหลว ยุบตัว และหยุดนำกระแสไฟฟ้า ในหลอดไส้สมัยใหม่ใช้วัสดุที่มีจุดหลอมเหลวสูงสุด - ทังสเตน (3410 ° C) และออสเมียม (3045 ° C) ที่หายากมาก

ที่อุณหภูมิที่ทำได้จริง 2300-2900 ° C ห่างไกลจากสีขาวและไม่ใช่แสงแดด ด้วยเหตุผลนี้ หลอดไส้จึงปล่อยแสงที่ "เหลือง-แดง" ออกมามากกว่ากลางวัน เพื่อกำหนดลักษณะคุณภาพของแสงที่เรียกว่า อุณหภูมิสี

ในอากาศปกติที่อุณหภูมิเหล่านี้ ทังสเตนจะเปลี่ยนเป็นออกไซด์ทันที ด้วยเหตุนี้ ไส้หลอดทังสเตนจึงได้รับการปกป้องโดยหลอดแก้วที่บรรจุก๊าซเป็นกลาง (โดยปกติคืออาร์กอน) หลอดไฟแรกถูกสร้างขึ้นด้วยหลอดอพยพ อย่างไรก็ตาม ในสุญญากาศที่อุณหภูมิสูง ทังสเตนจะระเหยอย่างรวดเร็ว ทำให้ไส้หลอดบางลงและทำให้หลอดแก้วมืดลงเมื่อวางทับ ต่อมาในขวดบรรจุก๊าซที่เป็นกลางทางเคมี ตอนนี้กระติกน้ำสุญญากาศใช้สำหรับหลอดไฟกำลังต่ำเท่านั้น

ออกแบบ

หลอดไส้ประกอบด้วยฐาน ตัวนำหน้าสัมผัส ไส้หลอด ฟิวส์ และหลอดแก้วที่ป้องกันไส้จากสิ่งแวดล้อม

กระติกน้ำ

หลอดแก้วปกป้องไส้จากการเผาไหม้ในอากาศแวดล้อม ขนาดของหลอดจะขึ้นอยู่กับอัตราการสะสมของวัสดุเส้นใย หลอดไฟขนาดใหญ่ต้องการหลอดไฟขนาดใหญ่เพื่อให้วัสดุเส้นใยที่สะสมอยู่จะกระจายไปทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่ และไม่มีผลกระทบอย่างมากต่อความโปร่งใส

แก๊สบัฟเฟอร์

ขวดของตะเกียงแรกถูกอพยพ หลอดไฟสมัยใหม่เต็มไปด้วยก๊าซบัฟเฟอร์ (ยกเว้นหลอดพลังงานต่ำซึ่งยังคงทำสุญญากาศ) ซึ่งจะช่วยลดอัตราการระเหยของวัสดุเส้นใย การสูญเสียความร้อนที่เกิดขึ้นในกรณีนี้เนื่องจากการนำความร้อนจะลดลงโดยการเลือกก๊าซที่มีโมเลกุลที่หนักที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ส่วนผสมของไนโตรเจน/อาร์กอนเป็นที่ยอมรับในแง่ของการประหยัดต้นทุน หลอดไฟที่มีราคาแพงกว่าประกอบด้วยคริปทอนหรือซีนอน (น้ำหนักอะตอม: ไนโตรเจน: 28.0134 g / mol; อาร์กอน: 39.948 g / mol; คริปทอน: 83.798 g / mol; xenon: 131.293 g / mol)

เส้นใย

ไส้หลอดในหลอดไฟหลอดแรกทำจากถ่านหิน (จุดระเหิด 3559 ° C) ในหลอดไฟสมัยใหม่นั้น เกลียวโลหะผสมออสเมียม-ทังสเตนถูกใช้เกือบเฉพาะ ลวดมักจะอยู่ในรูปของเกลียวคู่เพื่อลดการพาความร้อนโดยการลดชั้นของ Langmuir

หลอดไฟผลิตขึ้นสำหรับแรงดันไฟฟ้าในการทำงานต่างๆ ความแรงของกระแสถูกกำหนดตามกฎของโอห์ม (I = U / R) และกำลังตามสูตร P = U \ cdot I หรือ P = U2 / R ที่กำลังไฟ 60 W และแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน 230 V กระแสไฟ 0.26 A ต้องไหลผ่านหลอดไฟนั่นคือความต้านทานของไส้หลอดจะต้องเท่ากับ 882 โอห์ม เนื่องจากโลหะมีความต้านทานต่ำ จึงต้องใช้ลวดที่ยาวและบางเพื่อให้ได้ค่าความต้านทานนี้ ความหนาของเส้นลวดในหลอดธรรมดาคือ 40-50 ไมครอน

เนื่องจากเส้นใยอยู่ที่อุณหภูมิห้องเมื่อเปิดเครื่อง ความต้านทานจึงน้อยกว่าความต้านทานในการใช้งานมาก ดังนั้นเมื่อเปิดเครื่อง กระแสไฟขนาดใหญ่มากจะไหล (สองถึงสามเท่าของกระแสไฟที่ใช้งาน) เมื่อด้ายร้อนขึ้น ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นและกระแสจะลดลง ต่างจากหลอดสมัยใหม่ หลอดไส้หลอดไส้คาร์บอนรุ่นแรกๆ เมื่อเปิดเครื่อง ทำงานตามหลักการตรงกันข้าม - เมื่อถูกความร้อน ความต้านทานของหลอดไส้จะลดลงและการเรืองแสงค่อยๆ เพิ่มขึ้น

สวิตช์ไบเมทัลลิกติดตั้งอยู่ในไฟกะพริบเป็นชุดพร้อมไส้หลอด ด้วยเหตุนี้หลอดไฟดังกล่าวจึงทำงานอย่างอิสระในโหมดกะพริบ

ฐาน

มีการเสนอรูปทรงของฐานด้วยเกลียวของหลอดไส้ธรรมดา Thomas Alva Edison... ขนาดฐานเป็นมาตรฐาน

ฟิวส์

ฟิวส์ (ลวดเส้นเล็กชิ้นหนึ่ง) อยู่ที่ฐานของหลอดไส้ ออกแบบมาเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดอาร์คไฟฟ้าเมื่อหลอดไฟดับ สำหรับโคมไฟในครัวเรือนที่มีแรงดันไฟฟ้า 220 V ฟิวส์ดังกล่าวมักจะได้รับการจัดอันดับสำหรับกระแส 7 A

ประสิทธิภาพและความทนทาน

พลังงานเกือบทั้งหมดที่จ่ายให้กับหลอดไฟจะถูกแปลงเป็นรังสี การสูญเสียเนื่องจากการนำความร้อนและการพาความร้อนมีขนาดเล็ก อย่างไรก็ตาม สำหรับสายตามนุษย์นั้น มีช่วงความยาวคลื่นเพียงเล็กน้อยของรังสีนี้เท่านั้น รังสีส่วนใหญ่อยู่ในช่วงอินฟราเรดที่มองไม่เห็นและถูกมองว่าเป็นความร้อน ประสิทธิภาพของหลอดไส้ถึงค่าสูงสุด 15% ที่อุณหภูมิประมาณ 3400 K ที่อุณหภูมิที่ทำได้จริง 2700 K ประสิทธิภาพคือ 5%

เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ประสิทธิภาพของหลอดไส้จะเพิ่มขึ้น แต่ความทนทานจะลดลงอย่างมาก ที่อุณหภูมิไส้หลอด 2700 K อายุการใช้งานหลอดไฟประมาณ 1,000 ชั่วโมง ที่ 3400 K เพียงไม่กี่ชั่วโมง เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 20% ความสว่างจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ในขณะเดียวกันอายุการใช้งานก็ลดลง 95%

ลดแรงดันไฟฟ้าลงครึ่งหนึ่ง (เช่น เมื่อต่อแบบอนุกรม) แม้ว่าจะลดประสิทธิภาพลง แต่ก็เพิ่มอายุการใช้งานได้เกือบพันเท่า เอฟเฟกต์นี้มักใช้เมื่อจำเป็นต้องให้แสงสแตนด์บายที่เชื่อถือได้โดยไม่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับความสว่าง เช่น บนบันได

อายุการใช้งานที่จำกัดของหลอดไส้เกิดจากการระเหยของวัสดุไส้หลอดระหว่างการทำงานน้อยลง และระดับความไม่เท่ากันที่เกิดขึ้นในไส้หลอดมีมากขึ้น การระเหยของวัสดุเส้นใยไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดพื้นที่ที่บางและมีความต้านทานไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ซึ่งจะนำไปสู่ความร้อนและการระเหยของวัสดุในสถานที่ดังกล่าวมากยิ่งขึ้น เมื่อการหดตัวข้อใดข้อหนึ่งเหล่านี้บางจนวัสดุเส้นใยละลายหรือระเหยจนหมด ณ จุดนี้ กระแสไฟจะถูกขัดจังหวะและหลอดไฟไม่ทำงาน

หลอดฮาโลเจน

การเติมโบรมีนหรือไอโอดีนฮาโลเจนลงในบัฟเฟอร์แก๊สจะเพิ่มอายุหลอดไฟเป็น 2,000-4,000 ชั่วโมง ในเวลาเดียวกันอุณหภูมิในการทำงานอยู่ที่ประมาณ 3000 K ประสิทธิภาพของหลอดฮาโลเจนถึง 28 lm / W

ไอโอดีน (ร่วมกับออกซิเจนตกค้าง) เข้าสู่สารประกอบทางเคมีที่มีอะตอมของทังสเตนที่ระเหยไป กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้ - ที่อุณหภูมิสูง สารประกอบจะแตกตัวเป็นสารที่เป็นส่วนประกอบ อะตอมของทังสเตนถูกปล่อยออกมาในลักษณะนี้ไม่ว่าจะบนเกลียวเองหรือใกล้ ๆ

การเติมฮาโลเจนจะช่วยป้องกันการสะสมของทังสเตนบนกระจก หากอุณหภูมิแก้วสูงกว่า 250 องศาเซลเซียส เนื่องจากไม่มีหลอดไฟทำให้ดำคล้ำ หลอดไฟฮาโลเจนจึงสามารถผลิตได้ในรูปแบบที่กะทัดรัด ขวดปริมาตรขนาดเล็กช่วยให้สามารถใช้แรงดันในการทำงานที่สูงขึ้นได้ (ซึ่งจะทำให้อัตราการระเหยของเกลียวลดลงอีกครั้ง) และในทางกลับกันโดยไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เติมก๊าซเฉื่อยหนักลงในขวด ซึ่งจะทำให้การสูญเสียพลังงานลดลงเนื่องจากการนำความร้อน ทั้งหมดนี้ช่วยยืดอายุหลอดฮาโลเจนและเพิ่มประสิทธิภาพ

เนื่องจากหลอดไฟมีอุณหภูมิสูง การปนเปื้อนที่พื้นผิวใดๆ (เช่น ลายนิ้วมือ) จะเกิดการเผาไหม้อย่างรวดเร็วระหว่างการทำงาน ทำให้เกิดสีดำขึ้น สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของขวดซึ่งอาจทำให้เกิดการทำลายได้ เนื่องจากอุณหภูมิสูง ขวดจึงทำมาจากควอทซ์

ทิศทางใหม่ในการพัฒนาโคมไฟเป็นสิ่งที่เรียกว่า หลอดฮาโลเจน IRC (IRC ย่อมาจากการเคลือบอินฟราเรด) หลอดไฟของหลอดไฟดังกล่าวมีการเคลือบพิเศษซึ่งช่วยให้แสงที่มองเห็นผ่านเข้ามาได้ แต่ยังคงแผ่รังสีอินฟราเรด (ความร้อน) และสะท้อนกลับไปที่เกลียว ด้วยเหตุนี้การสูญเสียความร้อนจึงลดลงและเป็นผลให้ประสิทธิภาพของหลอดไฟเพิ่มขึ้น ตาม OSRAM การใช้พลังงานลดลง 45% และอายุการใช้งานเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า (เมื่อเทียบกับหลอดฮาโลเจนทั่วไป)

แม้ว่าหลอดฮาโลเจน IRC จะไม่มีประสิทธิภาพเท่ากับหลอดฟลูออเรสเซนต์ แต่ข้อดีคือสามารถใช้แทนหลอดฮาโลเจนแบบเดิมได้โดยตรง

โคมไฟพิเศษ

หลอดฉายภาพ - สำหรับเครื่องฉายภาพยนตร์และฟิล์ม มีอุณหภูมิไส้หลอดเพิ่มขึ้น (และดังนั้น ความสว่างที่เพิ่มขึ้นและอายุการใช้งานลดลงตามลำดับ) มักจะวางด้ายเพื่อให้พื้นที่ที่เรืองแสงเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า

หลอดไส้คู่สำหรับไฟหน้ารถ. ด้ายหนึ่งสำหรับไฟสูง อีกอันสำหรับไฟต่ำ นอกจากนี้ หลอดไฟดังกล่าวยังมีหน้าจอซึ่งในโหมดไฟต่ำจะตัดแสงที่อาจทำให้คนขับที่สวนมาตาพร่าได้

ประวัติการประดิษฐ์

ในปี ค.ศ. 1854 นักประดิษฐ์ชาวเยอรมัน ไฮน์ริช เกอเบลพัฒนาหลอดไฟ "สมัยใหม่" ตัวแรก: ไส้หลอดไม้ไผ่ที่ไหม้เกรียมในเรืออพยพ ในอีก 5 ปีข้างหน้า เขาได้พัฒนาสิ่งที่หลายคนเรียกว่าหลอดไฟที่ใช้งานได้จริงหลอดแรก

11 กรกฎาคม พ.ศ. 2417 วิศวกรชาวรัสเซีย Alexander Nikolaevich Lodyginได้รับสิทธิบัตรหมายเลข 1619 สำหรับหลอดไส้ ในฐานะที่เป็นไส้หลอด เขาใช้แท่งคาร์บอนที่วางอยู่ในภาชนะที่มีการอพยพ

นักประดิษฐ์ภาษาอังกฤษ โจเซฟ วิลสัน สวอนน์ได้รับสิทธิบัตรอังกฤษสำหรับหลอดไส้คาร์บอนในปี พ.ศ. 2421 ในตะเกียงของเขา ไส้หลอดอยู่ในบรรยากาศออกซิเจนที่หายาก ซึ่งทำให้ได้แสงที่สว่างมาก

ในช่วงครึ่งหลังของทศวรรษ 1870 นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน โทมัสเอดิสันดำเนินการวิจัยซึ่งเขาทดลองโลหะต่างๆเป็นด้าย ในที่สุดเขาก็กลับไปใช้คาร์บอนไฟเบอร์และสร้างหลอดไฟที่มีอายุการใช้งาน 40 ชั่วโมง แม้จะมีอายุขัยสั้นเช่นนี้ หลอดไฟของมันก็เข้ามาแทนที่ระบบไฟแก๊สที่ใช้จนถึงตอนนั้น

ในปี 1890 Lodygin ได้ประดิษฐ์หลอดไฟหลายประเภทด้วยเส้นใยโลหะ

ในปี 1906 Lodygin ขายสิทธิบัตรสำหรับไส้หลอดทังสเตนให้กับ General Electric เนื่องจากทังสเตนมีต้นทุนสูง สิทธิบัตรจึงพบว่ามีการใช้งานอย่างจำกัด

ในปี พ.ศ. 2453 ก. วิลเลียม เดวิด คูลิดจ์คิดค้นวิธีการที่ดีขึ้นสำหรับการผลิตไส้หลอดทังสเตน ต่อจากนั้น ไส้หลอดทังสเตนจะแทนที่ไส้หลอดประเภทอื่นๆ ทั้งหมด

ปัญหาที่เหลือจากการระเหยอย่างรวดเร็วของไส้หลอดในสุญญากาศนั้น ได้รับการแก้ไขโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน เออร์วิง แลงเมียร์, ซึ่งเคยทำงานในบริษัทมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2452 ไฟฟ้าทั่วไปเกิดความคิดที่จะเติมก๊าซเฉื่อยลงในหลอดซึ่งช่วยยืดอายุหลอดไฟได้อย่างมาก