หลอดไส้ประกอบด้วยอะไร - วงจรและอุปกรณ์

ในการสร้างแสงประดิษฐ์มักใช้หลอดไส้ธรรมดา องค์ประกอบนี้คุ้นเคยกับทุกคนตั้งแต่สมัยสหภาพโซเวียต หลอดแก้ว ตลับ และเกลียวเป็นส่วนประกอบหลักที่มองเห็นได้ของผลิตภัณฑ์ วิธีการทำงานของหลอดไส้จากภายในนั้นน่าสนใจสำหรับทั้งมือใหม่และมืออาชีพ

ประวัติการประดิษฐ์หลอดไฟ

ผลิตภัณฑ์นี้ได้รับการออกแบบและกลั่นกรองโดยนักวิทยาศาสตร์หลายคนในยุคต่างๆ อาร์คไฟฟ้าแรกถูกจุดไฟโดยนักวิทยาศาสตร์ V.V. Petrov ในปี 1802 การประดิษฐ์ประกอบด้วยแท่งคาร์บอนสองแท่งที่เชื่อมต่อกับขั้วของแบตเตอรี่กัลวานิก ในช่วงเวลาที่พวกเขาเข้าใกล้ การปล่อยไฟฟ้าเกิดขึ้น และอาร์คเรืองแสงได้ก่อตัวขึ้นเหนือองค์ประกอบ การใช้โคมไฟในชีวิตประจำวันเป็นไปไม่ได้ด้วยเหตุผลหลายประการ - ความไม่สะดวกของการออกแบบความเหนื่อยหน่ายอย่างรวดเร็วของแท่งถ่านหิน แต่นักวิทยาศาสตร์โลกเริ่มเข้าใจว่าจะทำโคมไฟจากอะไร

70 ปีต่อมาในปี พ.ศ. 2415 Lodygin A.N. ได้รับสิทธิบัตรสำหรับหลอดไส้ มีการใช้แท่งถ่านหินแบบหมุนวนเป็นเกลียวซึ่งวางอยู่ใต้ฝาแก้ว

แล้วในปี 1880 เมื่อวันที่ 10 พฤษภาคมโคมไฟของ Lodygin ได้รับการติดตั้งไฟถนนในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กบนสะพาน Liteiny อายุการใช้งานของแหล่งกำเนิดแสงเพียง 2 เดือน (จนกว่าแท่งคาร์บอนจะไหม้)

ในปี 1880 Thomas Edison ได้เปิดตัวหลอดไส้ Lodygin ที่ได้รับการปรับปรุงในสหรัฐอเมริกา เขาพยายามกำจัดอากาศออกจากหลอดแก้ว ซึ่งทำให้เกลียวไหม้นานขึ้นและเรืองแสงสว่างขึ้น เอดิสันยังได้พัฒนาฐานเกลียวสำหรับขันโคมไฟเข้ากับซ็อกเก็ต

ในปีพ.ศ. 2453 ได้มีการตัดสินใจบิดไส้หลอดทังสเตนให้เป็นเกลียวเพื่อเพิ่มอายุการใช้งาน ดังนั้น ผลิตภัณฑ์จึงทำงานแทนการเริ่มต้น 50-100 ชั่วโมงสำหรับ 1,000 ชั่วโมงเต็ม

หลักการของการแผ่รังสีความร้อนยังใช้ในการผลิตหลอดฮาโลเจนแบบฟลูออเรสเซนต์อีกด้วย

หลอดไฟประกอบด้วยอะไรบ้าง

โครงสร้างและวงจรของหลอดไส้มีลักษณะดังนี้:

• หลอดแก้วรูปลูกแพร์หรือกลม
• ตัวไส้หลอด (ไส้หลอดทังสเตนหรือคาร์บอน) ติดตั้งอยู่บนที่ยึดตะขอสองตัว
• สองอิเล็กโทรด;
• ฟิวส์;
• ขา;
• ฐาน (ตัวเรือน) พร้อมฉนวน
• หน้าสัมผัส (ด้านล่าง)

ไม่รวมออกซิเดชันของไส้หลอดทังสเตน (เกลียว, ไส้หลอด) โดยวางไว้ในสุญญากาศหรือสื่อที่เป็นก๊าซ พวกเขาเติมขวดแก้ว

พารามิเตอร์ทางไฟฟ้า

หลอดไฟทั้งหมดผลิตขึ้นสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน เนื่องจากทังสเตนโลหะทนไฟมีความต้านทานต่ำ จึงจำเป็นต้องใช้ลวดยาวสำหรับอุปกรณ์ขององค์ประกอบแสง ดังนั้นไส้หลอดในหลอดไฟมักจะสูงถึง 50 ไมโครเมตร เมื่อเปิดไฟกระแสจะไหลผ่านตัวไส้หลอดซึ่งเกินการทำงาน 10-14 เท่า ยิ่งเกลียวร้อนมากเท่าใด ความต้านทานของเกลียวก็จะยิ่งเพิ่มขึ้นและกระแสไฟจะลดลง

หลักการทำงานของหลอดไส้ไฟฟ้า

เมื่อพิจารณาแล้วว่าหลอดไฟประกอบด้วยอะไร สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจหลักการทำงานของหลอดไฟ:

• เมื่อเปิดไฟ กระแสไฟจะไหลผ่านด้านล่างของฐานไปยังตัวฟิลาเมนต์
• ไส้หลอดทังสเตนร้อนมากหลังจากปิดวงจรไฟฟ้า ซึ่งทำให้เรืองแสงได้
• เมื่อถึงจุดนี้ อุณหภูมิของเกลียวจะสูงถึง 570 องศา
• ดังนั้นสเปกตรัมการเรืองแสงของหลอดไฟจะเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิที่อบอุ่น

สำหรับการอ้างอิง: ยิ่งระดับของทังสเตน/ไส้หลอดคาร์บอนต่ำ เศษส่วนของพลังงานที่ส่งไปยังหลอดไส้ก็จะยิ่งต่ำลงและกระตุ้นการแผ่รังสีที่มองเห็นได้ ตะเกียงย้อนยุคต่างกันตรงที่พวกมันจะอุ่นเกลียวให้ช้าลงและอ่อนลง

ความหลากหลายขององค์ประกอบแสง

ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดถูกจำแนกตามพารามิเตอร์ต่างๆ ตามประเภทของการบรรจุขวดโคมไฟต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

• เครื่องดูดฝุ่นที่ง่ายที่สุด (เมื่อทำเสร็จแล้วอากาศทั้งหมดจะถูกดูดออกจากขวด)
• เต็มไปด้วยก๊าซอาร์กอน
• ซีนอนฮาโลเจน;
• เต็มไปด้วยคริปทอน

ตามประเภทวัตถุประสงค์ หลอดไฟแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

• ตกแต่ง พวกเขาทำงานตามหลักการปกติ ขวดทำในรูปของเทียนหรือลูกบอล

  

• วัตถุประสงค์ทั่วไป. สิ่งเหล่านี้คุ้นเคยกับองค์ประกอบทั่วไปทั้งหมดที่ขันเป็นโคมระย้าหรือเชิงเทียน บ่อยครั้งที่อาจารย์กังวลเกี่ยวกับคำถามที่ว่าหลอดไฟกินไฟกี่วัตต์ คุณสามารถซื้อผลิตภัณฑ์สำหรับ 40, 60, 90, 100, 120, 150, 200 และวัตต์อื่น ๆ ยิ่งตัวบ่งชี้สูงเท่าใด แสงก็จะยิ่งสว่างขึ้นเท่านั้น
• โคมไฟสำหรับให้แสงสว่างในท้องถิ่น โครงสร้างไม่แตกต่างจากองค์ประกอบทั่วไป แต่แรงดันไฟฟ้าสำหรับพวกเขาอยู่ในช่วง 12-42 V.
• หลอดไฟสำหรับให้แสงสว่าง พวกเขามีขวดที่ทาสีด้วยสีสดใส กำลังทำงานในช่วง 10-25 W.
• สัญญาณ. มีพลังงานต่ำมากและใช้สำหรับอุปกรณ์ส่งสัญญาณแสง วันนี้ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวถูกแทนที่ด้วยหลอดไฟ LED ที่ทันสมัยอย่างมั่นใจ
  
• ไฟฉาย. ตัวเครื่องเรืองแสงถูกวางในลักษณะพิเศษเนื่องจากมีระบบกันกระเทือนที่สะดวกในขวด ส่งผลให้สามารถโฟกัสที่แสงได้ดีขึ้น พลังของหลอดไฟดังกล่าวถึง 10-50 กิโลวัตต์

  

• มิเรอร์ พวกเขามีการเคลือบพิเศษบนขวด มันถูกปกคลุมด้วยฟิล์มอลูมิเนียมที่พ่นด้วยความร้อนบางส่วน ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะบรรลุทิศทางที่แคบของลำแสง กระจกใช้สำหรับอุปกรณ์ให้แสงสว่างในพื้นที่
• ขนส่ง. ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีความแข็งแรงและทนต่อแรงสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้น สำหรับหลอดไฟสำหรับการขนส่งจะใช้ฝาครอบพิเศษซึ่งคุณสามารถเปลี่ยนองค์ประกอบแสงได้อย่างรวดเร็วในสภาพที่คับแคบของรถ องค์ประกอบดังกล่าวทำงานจากแหล่งจ่ายไฟอัตโนมัติ 6-220 V
• ผลิตภัณฑ์สำหรับอุปกรณ์ออปติคัล วันนี้แทบไม่เคยผลิตเลย ก่อนหน้านี้ใช้สำหรับเครื่องฉายภาพยนตร์, อุปกรณ์ทางการแพทย์. หลอดไฟประเภทนี้มีรูปร่างพิเศษของหลอดไฟ
• ไฟสลับ. พวกเขาอยู่ในคลาสสัญญาณ พวกมันมีขนาดขวดเล็กซึ่งอนุญาตให้วางไว้ใต้ปุ่มของแผงการตั้งค่าต่างๆ

  

ตามจำนวนเส้นใยองค์ประกอบทั้งหมดคือ:

• เกลียวคู่. พวกมันมีหลอดไส้หนึ่งหลอดสำหรับแสงระยะไกล (แรง) และอีกหลอดสำหรับแสงใกล้ (อ่อน) ใช้ในรถยนต์, การบิน, สัญญาณไฟจราจรทางรถไฟ, ในดวงดาวของมอสโกเครมลิน
• สายเดี่ยว. หลอดไฟธรรมดาที่มีไส้หลอดทังสเตน

ตัวทำความร้อนของผลิตภัณฑ์ที่มีความเฉื่อยต่ำมีเกลียวที่บางมาก ก่อนหน้านี้ใช้สำหรับระบบบันทึกเสียงด้วยแสง นอกจากนี้ยังมีโคมไฟให้ความร้อนที่ใช้สำหรับห้องอบแห้ง เตาไฟฟ้า อุปกรณ์สำนักงาน ฯลฯ

ข้อดีข้อเสีย

หลอดไส้มีข้อดีหลายประการ:

• ต้นทุนที่ยอมรับได้
• ขนาดกะทัดรัด
• ตอบสนองต่อการเปิด / ปิดทันที;
• ขาดการสั่นไหวส่งผลเสียต่อดวงตา
• ความเฉื่อยต่อแรงดันไฟกระชาก
• รังสีแกมมาที่นุ่มนวลช่วยผ่อนคลายสร้างบรรยากาศแห่งความสบาย
• ดัชนีการเรนเดอร์สีที่ดีเท่ากับ Ra 90;
• ทำงานได้ในทุกสภาวะ (รวมถึงความชื้นสูง)
• ความพร้อมใช้งานอย่างต่อเนื่องสำหรับผู้บริโภค
• ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
• ไม่มีเสียงรบกวนระหว่างการทำงาน
• ความเฉื่อยต่อรังสีไอออไนซ์

ข้อเสียของหลอดไส้รวมถึงประเด็นต่อไปนี้:

• ความเปราะบาง, ความไวต่อความเสียหายทางกล;
• อายุการใช้งานค่อนข้างสั้น
• ประสิทธิภาพต่ำไม่เกิน 5-7% (อัตราส่วนของพลังงานที่ใช้ต่อรังสีที่มองเห็นได้);
• อันตรายจากไฟไหม้เนื่องจากการสัมผัสโดยตรงของหลอดไฟกับสารที่ติดไฟได้ (สิ่งทอ ฟาง ฯลฯ)
• ความน่าจะเป็นของการระเบิดเนื่องจากความร้อนช็อกหรือการแตกของเกลียวภายใต้ความตึงเครียด

แม้จะมีข้อบกพร่องเหล่านี้ทั้งหมด แต่หลอดไฟปกติยังคงรักษาตำแหน่งไว้อย่างมั่นใจ มากกว่า 70% ของประชากร CIS ยังคงใช้อยู่

ประสิทธิภาพและความทนทาน

เมื่อวิเคราะห์ว่าหลอดไส้ทำงานอย่างไร สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจถึงประสิทธิภาพของหลอดไส้ ที่อุณหภูมิแสง 3400 เคลวิน ประสิทธิภาพของเซลล์อยู่ที่ 15% นี่หมายถึงอัตราส่วนของการใช้พลังงานต่อรังสีแสงที่มองเห็นได้ด้วยตามนุษย์ ที่อุณหภูมิ 2700 K (ค่าเฉลี่ยปกติสำหรับโคมไฟในครัวเรือนทั่วไป) ประสิทธิภาพเพียง 5%

ยิ่งอุณหภูมิไส้หลอดสูงขึ้น ประสิทธิภาพก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์จะลดลง ตัวอย่างเช่น หากแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 20% ความสว่างของแสงจะแรงขึ้น ประสิทธิภาพของหลอดไฟจะเพิ่มขึ้น แต่อายุการใช้งานจะลดลง 90-95% ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงทำให้ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ลดลงและอายุการใช้งานเพิ่มขึ้น

วิธียืดอายุหลอดไส้

โดยเฉลี่ยแล้วหลอดไส้ในครัวเรือนทั่วไปมีอายุการใช้งาน 700-1,000 ชั่วโมง แต่อันที่จริงแล้ว องค์ประกอบนั้นเผาไหม้เร็วกว่ามาก เพื่อยืดอายุการใช้งานของหลอดไฟ จำเป็นต้องป้องกันปัจจัยที่กระตุ้นความเหนื่อยหน่ายของเกลียว

• สังเกตช่วงแรงดันไฟฟ้า ระบุไว้บนขวดของผลิตภัณฑ์ ตามกฎแล้วจะเท่ากับ 125-135 W, 220-230 W, 2.3-2.4 kW หากแรงดันไฟในบ้านเกิน ผลิตภัณฑ์จะไหม้เร็วขึ้น ตัวอย่างเช่น ในอพาร์ตเมนต์ แรงดันไฟฟ้าสูงสุดคือ 220 V และซื้อหลอดไฟในช่วง 125-135 V ที่นี่ไส้หลอดจะเผาไหม้เร็วขึ้นอย่างแน่นอนเนื่องจากประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้น
• ขจัดความผิดปกติของตลับหมึก หากหลอดไฟดับบ่อยก็ควรตรวจสอบและตรวจสอบหน้าสัมผัสอีกครั้ง เปลี่ยนตลับหมึกหากจำเป็น
• ขจัดการสั่นสะเทือน พวกเขานำไปสู่ความเหนื่อยหน่ายอย่างรวดเร็วของไส้หลอดทังสเตน ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่จะดำเนินการถ่ายโอนโคมไฟมือถือโดยที่หลอดไฟปิดอยู่

เพื่อยืดอายุการใช้งานของหลอดไส้ คุณสามารถลดแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายได้เพียง 7-8% เท่านั้น ในกรณีนี้ ผลิตภัณฑ์จะทำงานได้นานขึ้น 3-3.5 เท่า โดยใช้พลังงานอย่างประหยัด