Kaitrinė lempa yra pirmasis elektros apšvietimo prietaisas, kuris vaidina svarbų vaidmenį žmogaus gyvenime. Būtent tai leidžia žmonėms užsiimti savo verslu nepriklausomai nuo paros laiko.

Palyginti su kitais šviesos šaltiniais, šis įrenginys pasižymi dizaino paprastumu. Šviesos srautą skleidžia volframo siūlelis, esantis stiklinės lemputės viduje, kurios ertmė užpildyta giliu vakuumu. Vėliau, siekiant padidinti ilgaamžiškumą, vietoj vakuumo į kolbą pradėtos siurbti specialios dujos – taip atsirado halogeninės lempos. Volframas yra karščiui atspari medžiaga, turinti aukštą lydymosi temperatūrą. Tai labai svarbu, nes tam, kad žmogus pamatytų švytėjimą, siūlas turi labai įkaisti dėl per jį einančios srovės.

Kūrybos istorija

Įdomu tai, kad pirmosiose lempose buvo naudojamas ne volframas, o daugybė kitų medžiagų, įskaitant popierių, grafitą ir bambuką. Todėl, nepaisant to, kad visi laurai už kaitrinės lempos išradimą ir tobulinimą priklauso Edisonui ir Lodyginui, neteisinga visus nuopelnus priskirti tik jiems.

Nerašysime apie atskirų mokslininkų nesėkmes, bet pateiksime pagrindines kryptis, kuriomis buvo dedamos to meto vyrų pastangos:

1. Ieškoti geriausia medžiaga siūlui. Reikėjo rasti medžiagą, kuri būtų ir atspari ugniai, ir pasižymėtų dideliu atsparumu. Pirmasis siūlas buvo sukurtas iš bambuko pluoštų, kurie buvo padengti plonu grafito sluoksniu. Bambukas veikė kaip izoliatorius, grafitas – kaip laidžioji terpė. Kadangi sluoksnis buvo mažas, atsparumas žymiai padidėjo (to ir reikėjo). Viskas būtų gerai, bet medžio anglies pagrindas greitai užsidegė.
2. Toliau mokslininkai galvojo, kaip sukurti griežčiausio vakuumo sąlygas, nes deguonis yra svarbus elementas degimo procesui.
3. Po to reikėjo sukurti elektros grandinės jungtį ir kontaktinius komponentus. Užduotį apsunkino panaudotas grafito sluoksnis, pasižymintis dideliu atsparumu, todėl mokslininkams teko naudoti tauriuosius metalus – platiną ir sidabrą. Tai padidino srovės laidumą, tačiau gaminio kaina buvo per didelė.
4. Pastebėtina, kad Edison bazinis siūlas naudojamas iki šių dienų – pažymėtas E27. Pirmieji kontakto kūrimo būdai buvo litavimas, tačiau šiandien tokioje situacijoje būtų sunku kalbėti apie greitai keičiamas lemputes. O stipriai kaitinant tokie junginiai greitai suirtų.

Šiais laikais tokių lempų populiarumas krenta geometrinė progresija. 2003 m. Rusijoje maitinimo įtampos amplitudė buvo padidinta 5%, šiandien šis parametras jau siekia 10%. Dėl to kaitrinės lempos tarnavimo laikas sutrumpėjo 4 kartus. Kita vertus, jei grąžinsite įtampą iki lygiavertės vertės žemyn, šviesos srauto išeiga bus žymiai sumažinta - iki 40%.

Prisimink mokymo kursas- dar mokykloje fizikos mokytojas atliko eksperimentus, rodančius, kaip lempos švytėjimas didėja didėjant srovei, tiekiamai į volframo siūlą. Kuo didesnė srovė, tuo stipresnė spinduliuotė ir tuo daugiau šilumos.

Veikimo principas

Lempos veikimo principas pagrįstas stipriu kaitinamojo siūlelio kaitinimu dėl per jį praeinančios elektros srovės. Kad kieta medžiaga pradėtų skleisti raudoną švytėjimą, jos temperatūra turi siekti 570 laipsnių. Celsijaus. Spinduliuotė žmogaus akiai bus maloni tik padidinus šį parametrą 3–4 kartus.

Nedaug medžiagų pasižymi tokiu atsparumu ugniai. Dėl prieinamos kainos kainų politika buvo pasirinktas volframas, kurio lydymosi temperatūra yra 3400 laipsnių. Celsijaus. Siekiant padidinti šviesos spinduliavimo plotą, volframo siūlas susukamas į spiralę. Veikimo metu jis gali įkaisti iki 2800 laipsnių. Celsijaus. Tokios spinduliuotės spalvinė temperatūra yra 2000–3000 K, o tai suteikia gelsvą spektrą - neprilygstamą dienos šviesai, bet tuo pačiu neturi įtakos neigiamas poveikisį regos organus.

Patekęs į orą volframas greitai oksiduojasi ir suyra. Kaip minėta aukščiau, vietoj vakuumo stiklinę kolbą galima užpildyti dujomis. Mes kalbame apie inertinį azotą, argoną arba kriptoną. Tai leido ne tik padidinti ilgaamžiškumą, bet ir padidinti švytėjimo stiprumą. Tarnavimo trukmę įtakoja tai, kad dujų slėgis neleidžia išgaruoti volframo siūlui dėl aukštos švytėjimo temperatūros.

Struktūra

Įprastą lempą sudaro šie elementai konstrukciniai elementai:

• kolba;
• jo viduje pumpuojamas vakuumas arba inertinės dujos;
• siūlas;
• elektrodai - srovės gnybtai;
• kabliukai, reikalingi siūlei laikyti;
• koja;
• saugiklis;
• pagrindas, susidedantis iš korpuso, izoliatoriaus ir kontakto apačioje.

Be standartinių versijų, pagamintų iš laidininko, stiklo indo ir laidų, yra ir lempų specialios paskirties. Vietoj pagrindo jie naudoja kitus laikiklius arba prideda papildomą lemputę.

Saugiklis paprastai yra pagamintas iš ferito ir nikelio lydinio ir įdedamas į vieno iš srovės gnybtų tarpą. Dažnai jis yra kojoje. Jo pagrindinis tikslas yra apsaugoti kolbą nuo sunaikinimo, jei siūlas nutrūktų. Taip yra dėl to, kad jam nutrūkus susidaro elektros lankas, dėl kurio tirpsta laidininko likučiai, kurie krenta ant stiklinės lemputės. Dėl aukštos temperatūros jis gali sprogti ir sukelti gaisrą. Tačiau daugelį metųįrodė mažą saugiklių efektyvumą, todėl jie pradėti naudoti rečiau.

Kolba

Stiklinis indas naudojamas apsaugoti siūlą nuo oksidacijos ir sunaikinimo. Matmenys Kolbos parenkamos atsižvelgiant į medžiagos, iš kurios pagamintas laidininkas, nusodinimo greitį.

Dujų aplinka

Jei anksčiau visos be išimties kaitrinės lempos buvo užpildytos vakuumu, tai šiandien šis metodas naudojamas tik mažos galios šviesos šaltiniams.

Galingesni įrenginiai užpildomi inertinėmis dujomis. Dujų molinė masė įtakoja kaitinimo siūlelio skleidžiamą šilumą. Į kolbą halogeninės lempos įsiurbiami halogenai. Medžiaga, kuria padengtas siūlas, pradeda išgaruoti ir sąveikauti su halogenais, esančiais indo viduje. Dėl reakcijos susidaro junginiai, kurie vėl suyra ir medžiaga grįžta į siūlų paviršių. Dėl to tapo įmanoma padidinti laidininko temperatūrą, padidinant koeficientą naudingas veiksmas

ir produkto tarnavimo laikas. Šis metodas taip pat leido padaryti kolbas kompaktiškesnes. Projektavimo trūkumas yra susijęs su iš pradžių maža laidininko varža, kai naudojama elektros srovė.

Gijų siūlas

Kaitinamojo siūlelio forma gali būti skirtinga – pasirinkimas vienos ar kitos naudai priklauso nuo lemputės specifikos. Jie dažnai naudoja apvalaus skerspjūvio siūlą, susuktą į spiralę, ir daug rečiau - juostinius laidininkus.

Šiuolaikinė kaitinamoji lempa maitinama iš volframo arba osmio-volframo lydinio kaitinimo siūlu. Vietoj įprastų sraigtų gali būti susuktos dvisraigės ir trišakės, o tai įmanoma dėl pakartotinio sukimo. Pastarasis sumažina šiluminę spinduliuotę ir padidina efektyvumą.

Įdomu stebėti šviesos energijos ir lempos galios ryšį. Pokyčiai nėra tiesiniai – iki 75 W šviesos efektyvumas didėja, o viršijus – mažėja.

Vienas iš tokių šviesos šaltinių privalumų yra tolygus apšvietimas, nes šviesa skleidžiama vienodo stiprumo beveik visomis kryptimis.

Kitas privalumas yra susijęs su pulsuojančia šviesa, kuri, esant tam tikroms vertėms, sukelia didelį akių nuovargį. Normali vertė pulsacijos koeficientas neviršija 10%. Kaitinamųjų lempų maksimalus parametras siekia 4%. Blogiausias rodiklis yra produktams, kurių galia yra 40 W.

Tarp visų turimų elektrinių šviestuvai Kaitinamosios lempos įkaista. Dauguma srovė konvertuojama į šiluminė energija, todėl prietaisas labiau primena šildytuvą nei šviesos šaltinį. Šviesos efektyvumas svyruoja nuo 5 iki 15%. Dėl šios priežasties teisės aktuose yra tam tikrų taisyklių, draudžiančių, pavyzdžiui, naudoti didesnes nei 100 W kaitinamąsias lempas.

Paprastai vienam kambariui apšviesti pakanka 60 W lempos, kuriai būdingas nedidelis šildymas.

Svarstant emisijos spektrą ir lyginant jį su natūrali šviesa galite padaryti du svarbios pastabos: Tokių lempų šviesos sraute yra mažiau mėlynos ir daugiau raudonos šviesos. Tačiau rezultatas laikomas priimtinu ir nesukelia nuovargio, kaip ir dienos šviesos šaltinių atveju.

Veikimo parametrai

Naudojant kaitinamąsias lempas, svarbu atsižvelgti į jų naudojimo sąlygas. Jie gali būti naudojami viduje ir lauke lauke ne žemesnėje kaip –60 ir ne aukštesnėje kaip +50 laipsnių temperatūroje. Celsijaus. Šiuo atveju oro drėgnumas neturi viršyti 98% (+20 laipsnių Celsijaus). Įrenginiai gali veikti toje pačioje grandinėje su reguliatoriais, skirtais reguliuoti šviesos srautą keičiant šviesos intensyvumą. Tai pigūs gaminiai, kuriuos savarankiškai gali pakeisti net nekvalifikuotas asmuo.

Rūšis

Yra keli kaitinamųjų lempų klasifikavimo kriterijai, kurie bus aptarti toliau.

Priklausomai nuo apšvietimo efektyvumo, kaitrinės lempos klasifikuojamos (nuo blogiausios iki geriausios):

• vakuumas;
• argonas arba azotas-argonas;
• kriptonas;
• ksenonas arba halogenas su įmontuotu reflektoriumi infraraudonoji spinduliuotė lempos viduje, o tai padidina efektyvumą;
• su danga, skirta infraraudonąją spinduliuotę paversti matomu spektru.

Yra daug daugiau rūšių kaitrinių lempų, susijusių su funkcinis tikslas ir dizaino ypatybės:

1. Bendroji paskirtis – 70-aisiais. praėjusio amžiaus jie buvo vadinami „įprastomis apšvietimo lempomis“. Labiausiai paplitusi ir gausiausia kategorija yra produktai, naudojami bendriesiems ir dekoratyvinis apšvietimas. Nuo 2008 metų tokių šviesos šaltinių gamyba labai sumažėjo, o tai lėmė daugybės įstatymų priėmimas.
2. Dekoratyvinė paskirtis. Tokių gaminių kolbos yra pagamintos grakščių figūrų pavidalu. Labiausiai paplitę yra žvakės formos stikliniai indai, kurių skersmuo iki 35 mm, ir sferiniai (45 mm).
3. Vietinis susitikimas. Konstrukcija identiška pirmajai kategorijai, tačiau maitinama sumažinta įtampa – 12/24/36/48 V. Dažniausiai naudojami nešiojamose lempose ir įrenginiuose, kurie apšviečia darbo stalus, mašinas ir kt.
4. Apšvietimas dažytomis lemputėmis. Dažnai gaminių galia neviršija 25 W, o dažymui vidinė ertmė padengiama neorganinio pigmento sluoksniu. Daug rečiau galima rasti šviesos šaltinių, kurių išorinė dalis nudažyta spalvotu laku. Tokiu atveju pigmentas labai greitai išblunka ir trupa.

1. Veidrodinis. Lemputė pagaminta specialios formos, kuri yra padengta atspindinčiu sluoksniu (pavyzdžiui, purškiant aliuminį). Šie gaminiai naudojami šviesos srautui perskirstyti ir apšvietimo efektyvumui padidinti.
2. Signalas. Jie montuojami apšvietimo gaminiuose, skirtuose bet kokiai informacijai rodyti. Jie pasižymi maža galia ir yra skirti ilgalaikiam veikimui. Šiandien jie yra praktiškai nenaudingi dėl šviesos diodų prieinamumo.
3. Transportas. Kita plati lempų kategorija, naudojama transporto priemonių. Pasižymi dideliu stiprumu ir atsparumu vibracijai. Juose naudojami specialūs pagrindai, garantuojantys tvirtą tvirtinimą ir galimybę greitai juos pakeisti ankštomis sąlygomis. Galima maitinti nuo 6V.
4. Prožektoriai. Didelės galios šviesos šaltiniai iki 10 kW, pasižymintys dideliu šviesos efektyvumu. Spiralė išdėstyta kompaktiškai, kad būtų užtikrintas geresnis fokusavimas.
5. Lempos, naudojamos optiniuose įrenginiuose, pavyzdžiui, filmų projekcijoje arba medicinos įrangoje.

Specialios lempos

Taip pat yra konkretesnių kaitinamųjų lempų tipų:

1. Skirstytuvai - skirstomuosiuose skyduose naudojamų ir indikatorių funkcijas atliekančių signalinių lempų subkategorija. Tai siauri, pailgi ir mažo dydžio gaminiai su lygiais lygiagrečiais kontaktais. Dėl šios priežasties jie gali būti dedami į mygtukus. Pažymėta kaip „KM 6-50“. Pirmasis skaičius rodo įtampą, antrasis – srovės stiprumą amperais (mA).
2. Kaitrinė arba fotografinė lempa. Šie gaminiai naudojami fotografinėje įrangoje normaliam priverstiniam režimui. Jam būdingas didelis šviesos efektyvumas ir spalvos temperatūra, tačiau trumpas tarnavimo laikas. Sovietinių lempų galia siekė 500 W. Daugeliu atvejų kolba yra apšalusi. Šiandien jie praktiškai nenaudojami.
3. Projekcija. Naudojamas skaidrių projektoriuose. Didelis ryškumas.

Dvigubo kaitinimo lempa yra kelių rūšių:

1. Automobiliams. Vienas sriegis naudojamas artimosioms šviesoms, kitas – tolimosioms šviesoms. Jei apsvarstysime galinių žibintų lempas, tada sriegiai gali būti naudojami atitinkamai stabdžių ir šoniniams žibintams. Papildomas ekranas gali nukirsti spindulius, kurie artimųjų šviesų šviesoje gali apakinti artėjančių automobilių vairuotojus.
2. Dėl lėktuvų. Nusileidimo žibinte vienas kaitinimo siūlas gali būti naudojamas esant silpnam apšvietimui, kitas - dideliam apšvietimui, tačiau reikalingas išorinis aušinimas ir trumpas veikimas.
3. Geležinkelio šviesoforams. Patikimumui padidinti būtini du siūlai – jei vienas perdegs, užsidegs kitas.

Toliau apsvarstykime specialias kaitinamąsias lempas:

1. Lempa-priekinis žibintas - sudėtingas dizainas judantiems objektams. Naudojamas automobilių ir aviacijos technologijose.
2. Maža inercija. Sudėtyje yra plonas siūlelis. Jis buvo naudojamas optinio tipo garso įrašymo sistemose ir kai kuriose fototelegrafijos rūšyse. Šiais laikais jis retai naudojamas, nes yra modernesnių ir patobulintų šviesos šaltinių.
3. Šildymas. Naudojamas kaip šilumos šaltinis lazeriniai spausdintuvai ir kopijuokliai. Lempa turi cilindro formos, yra pritvirtintas prie besisukančio metalinio veleno, ant kurio uždedamas popierius ir dažai. Volelis perduoda šilumą, todėl dažai pasklinda.

Efektyvumas

Elektros srovė kaitrinėse lempose paverčiama ne tik akiai matoma šviesa. Viena dalis naudojama spinduliuotei, kita paverčiama šiluma, trečia – infraraudonaisiais spinduliais, kurių regos organai neaptinka. Jei laidininko temperatūra yra 3350 K, tada kaitrinės lempos efektyvumas bus 15%. Įprasta 60 W lempa, kurios temperatūra yra 2700 K, pasižymi minimaliu 5 % efektyvumu.

Efektyvumą padidina laidininko įkaitimo laipsnis. Tačiau kuo aukštesnis kaitinamasis siūlas, tuo trumpesnis tarnavimo laikas. Pavyzdžiui, esant 2700 K temperatūrai, lemputė švies 1000 valandų, 3400 K – kelis kartus mažiau. Jei maitinimo įtampą padidinsite 20%, švytėjimas padvigubės. Tai neracionalu, nes tarnavimo laikas sutrumpės 95%.

Pliusai ir minusai

Viena vertus, kaitrinių lempų yra daugiausia turimus šaltiniusšviesa, kita vertus, pasižymi daugybe trūkumų.

Privalumai:

• maža kaina;
• nereikia naudoti papildomų įrenginių;
• naudojimo paprastumas;
• patogi spalvų temperatūra;
• atsparumas didelei drėgmei.

Trūkumai:

• pažeidžiamumas - 700–1000 valandų, jei laikomasi visų taisyklių ir naudojimo rekomendacijų;
• silpnas šviesos srautas - efektyvumas nuo 5 iki 15%;
• trapi stiklinė kolba;
• sprogimo galimybė perkaitus;
• didelis gaisro pavojus;
• Įtampos kritimai žymiai sutrumpina tarnavimo laiką.

Kaip padidinti tarnavimo laiką

Yra keletas priežasčių, kodėl šių gaminių tarnavimo laikas gali sutrumpėti:

• įtampos svyravimai;
• mechaninės vibracijos;
• aukšta aplinkos temperatūra;
• nutrūkusi jungtis laiduose.

1. Pasirinkite gaminius, kurie tinka tinklo įtampos diapazonui.
2. Judėjimą atlikite griežtai išjungtoje būsenoje, nes dėl menkiausių vibracijų gaminys suges.
3. Jei lempos ir toliau dega tame pačiame lizde, ją reikia pakeisti arba suremontuoti.
4. Kai veikia nusileidimas V elektros grandinė pridėkite diodą arba lygiagrečiai prijunkite dvi tos pačios galios lempas.
5. Norėdami sklandžiai įjungti, prie maitinimo grandinės pertraukos galite pridėti įrenginį.

Technologijos nestovi vietoje, jos nuolat tobulėja, todėl šiandien tradicines kaitrines lempas pakeitė ekonomiškesni ir patvaresni LED, fluorescenciniai ir energiją taupantys šviesos šaltiniai. Pagrindinės kaitinamųjų lempų gamybos priežastys išlieka technologiniu požiūriu mažiau išsivysčiusių šalių buvimas, taip pat nusistovėjusi gamyba.

Šiandien tokių gaminių galite įsigyti keliais atvejais – jie puikiai dera prie namo ar buto dizaino arba jums patinka švelnus ir patogus jų spinduliavimo spektras. Technologiškai tai seniai pasenę produktai.

Neįmanoma užtikrinti komforto ir jaukumo namuose be organizavimo geras apšvietimas. Šiuo tikslu dabar dažniausiai naudojamos kaitrinės lempos, kurios gali būti naudojamos skirtingos sąlygos tinklai (36 voltai, 220 ir 380).

Tipai ir charakteristikos

Kaitrinė lempa bendros paskirties(LON) yra modernus prietaisas, dirbtinės matomos šviesos spinduliuotės šaltinis, pasižymintis mažu efektyvumu, bet ryškiu švytėjimu. Jis gavo savo pavadinimą dėl to, kad korpuse yra specialus gijų korpusas, pagamintas iš ugniai atsparių metalų arba anglies gijos. Atsižvelgiant į šio korpuso parametrus, nustatomas lempos tarnavimo laikas, kaina ir kitos charakteristikos.

Nuotrauka – modelis su volframo siūlu

Nepaisant skirtingos nuomonės, manoma, kad anglų mokslininkas Delarue pirmasis išrado lempą, tačiau jo deginimo principas toli gražu nebuvo šiuolaikiniai standartai. Vėliau įvairūs fizikai užsiėmė tyrimais, Gebelis pristatė pirmąją lempą su anglies siūlu (pagaminta iš bambuko), o Lodyginui užpatentavus pirmąjį iš anglies siūlų vakuuminėje kolboje.

Atsižvelgiant į konstrukcinius elementus ir kaitinamąjį siūlą saugančių dujų tipą, dabar yra šių tipų lempos:

1. argonas;
2. Kripto;
3. Vakuuminis;
4. Ksenonas-halogenas.

Vakuuminiai modeliai yra paprasčiausi ir žinomiausi. Jie įgijo populiarumą dėl mažos kainos, tačiau tuo pat metu jie turi trumpiausias terminas paslaugas. Verta paminėti, kad juos lengva pakeisti ir jų negalima taisyti. Dizainas atrodo taip:

Nuotrauka – vakuuminių vamzdžių dizainas

Čia 1 atitinkamai yra vakuuminė kolba; 2 - vakuuminis arba pripildytas specialiu dujų konteineriu; 3 - sriegis; 4, 5 - kontaktai; 6 - gijų tvirtinimo detalės; 7 - lempos stovas; 8 - saugiklis; 9 - bazė; 10 - stiklo pagrindo apsauga; 11 - bazinis kontaktas.

Argono lempos GOST 2239-79 labai skiriasi nuo vakuuminių lempų ryškumo, tačiau beveik visiškai atkartoja jų dizainą. Jie turi ilgesnį galiojimo laiką nei įprasti. Taip yra dėl to, kad volframo siūlas yra apsaugotas kolba su neutraliu argonu, kuris atsparus aukšta temperatūra degimo. Dėl to šviesos šaltinis yra ryškesnis ir ilgiau tarnauja.

Nuotrauka – argonas LON

Kriptos modelį galima atpažinti iš labai aukštos šviesos temperatūros. Jis šviečia ryškiai baltai ir kartais gali sukelti akių skausmą. Didelis ryškumas atsiranda dėl kriptono, labai inertinių dujų, turinčių didelę atominę masę. Jo naudojimas leido žymiai sumažinti vakuuminę kolbą neprarandant šviesos šaltinio ryškumo.

Halogeninės kaitrinės lempos sulaukė didelio populiarumo dėl ekonomiško eksploatavimo. Šiuolaikinė energiją taupanti lempa ne tik padės sumažinti mokėjimo išlaidas elektros energija, bet ir sumažinti išlaidas perkant naujus apšvietimo modelius. Šio modelio gamyba vykdoma specializuotose gamyklose, kaip ir utilizavimas. Palyginimui siūlome ištirti aukščiau išvardytų analogų energijos suvartojimą:

1. Vakuuminis (įprastas, be dujų arba su argonu): 50 arba 100 W;
2. Halogenas: 45-65 W;
3. Ksenonas, halogenas-ksenonas (kombinuotas): 30 W.

Ačiū mažas dydis, dažniausiai kaip automobilių žibintai naudojami elektriniai ksenoniniai ir halogeniniai šviestuvai. Jie pasižymi dideliu atsparumu ir puikiu patvarumu.

Nuotrauka – ksenonas

Lempos klasifikuojamos ne tik pagal užpildymo dujas, bet ir pagal pagrindų tipus bei paskirtį. Yra šių tipų:

1. G4, GU4, GY4 ir kt. Halogeniniai kaitriniai modeliai išsiskiria kištukiniais lizdais;
2. E5, E14, E17, E26, E40 yra labiausiai paplitę bazių tipai. Priklausomai nuo skaičiaus, jie gali būti siauri arba platūs, klasifikuojami didėjančia tvarka. Pirmieji šviestuvai buvo pagaminti specialiai tokioms besiliečiančioms dalims;
3. G13, G24 gamintojai šiuos pavadinimus naudoja fluorescenciniams šviestuvams.

Nuotrauka - lempų formos ir lizdų tipai

Privalumai ir trūkumai

Atskirų tipų kaitrinių lempų palyginimas leis išsirinkti labiausiai tinkamas variantas, remiantis reikiama galia ir šviesos efektyvumu. Tačiau visi išvardyti lempų tipai turi bendrų privalumų ir trūkumų:

Privalumai:

1. Prieinama kaina. Daugelio lempų kaina yra 2 USD. e.;
2. Greitas įjungimas ir išjungimas. Tai yra reikšmingiausias parametras, palyginti su energiją taupančios lempos su ilgu perjungimo laiku;
3. Maži dydžiai;
4. Lengvas pakeitimas;
5. Platus modelių pasirinkimas. Dabar yra dekoratyvinės lempos (žvakė, retro garbanos ir kitos), klasikinės, matinės, veidrodinės ir kt.

Suvart:

1. Didelis energijos suvartojimas;
2. Neigiamas poveikis akims. Daugeliu atvejų matinis arba veidrodinis paviršius kaitinamųjų lempų lemputės;
3. Žema apsauga nuo įtampos šuolių. Norint užtikrinti reikiamą lygį, naudojamas kaitrinės lempos apsaugos blokas, jis parenkamas priklausomai nuo tipo;
4. Trumpas veikimo laikotarpis;
5. Labai mažas efektyvumas. Didžioji dalis elektros energijos sunaudojama ne apšvietimui, o lemputei šildyti.

Parinktys

Bet kurio modelio techninės charakteristikos būtinai apima: kaitrinės lempos šviesos srautą, švytėjimo spalvą (arba spalvos temperatūrą), galią ir tarnavimo laiką. Palyginkime išvardytus tipus:

Nuotrauka – spalvos temperatūra

Iš visų išvardytų tipų tik halogenines lempas galima priskirti energiją taupantiems modeliams. Todėl daugelis savininkų stengiasi visus savo namuose esančius šviesos šaltinius pakeisti racionalesniais, pavyzdžiui, diodiniais. Susirašinėjimas LED lempos kaitrinė lempa, palyginimo lentelė:

Norint geriau paaiškinti energijos sąnaudas, siūlome pažvelgti į vatų ir liumenų santykį. Pavyzdžiui, fluorescencinė lempa su 100 W volframo siūlu - atitinkamai 1200 liumenų, 500 W - daugiau nei 8000.

Tuo pačiu metu jis dažnai naudojamas gamyboje ir gyvenimo sąlygas, liuminescencinis modelis, turi panašiomis savybėmisį ksenoną. Dėl šių savybių galima užtikrinti sklandų kaitrinių lempų įjungimą. Šiuo tikslu jis naudojamas specialus prietaisas– kaitrinių lempų reguliatorius.

Tokį reguliatorių galite surinkti patys, jei turite savo lempai tinkamą grandinę. Analogai dabar labai populiarūs įprasti variantai, bet su veidrodine danga - Philips atspindintis modelis, importuotas Osram ir kt. Firminę kaitrinę lempą galite įsigyti specializuotose prekių ženklų parduotuvėse.

Kaitrinė lemputė yra visiems pažįstamas objektas. Elektra ir dirbtinė šviesa mums jau seniai tapo neatsiejama tikrovės dalimi. Tačiau mažai žmonių galvoja apie tai, kaip atsirado pirmoji ir pažįstama kaitrinė lempa.

Mūsų straipsnis jums pasakys, kas yra kaitrinė lempa, kaip ji veikia ir kaip ji pasirodė Rusijoje ir visame pasaulyje.

Kas yra

Kaitrinė lempa - elektrinė versijašviesos šaltinis, kurio pagrindinė dalis yra ugniai atsparus laidininkas, kuris atlieka kaitinamojo kūno vaidmenį. Laidininkas dedamas į stiklinę kolbą, kurios viduje galima pumpuoti inertines dujas arba visiškai be oro. Praeinantis per ugniai atsparų laidininko tipą elektros srovė, ši lempa gali skleisti šviesos srautą.

Kaitrinės lempos švytėjimas

Veikimo principas pagrįstas tuo, kad kai elektros srovei teka per kaitinamojo siūlo korpusą, šis elementas pradeda švytėti, kaitindamas volframo siūlą. Dėl to kaitinimo siūlelis pradeda skleisti elektromagnetinio-terminio tipo spinduliuotę (Planko dėsnis). Norint sukurti švytėjimą, kaitinamojo siūlelio temperatūra turi būti pora tūkstančių laipsnių. Temperatūrai mažėjant, liuminescencijos spektras taps vis raudonesnis.
Visi kaitinamosios lempos trūkumai slypi kaitinamojo siūlo temperatūroje. Kuo geresnis šviesos srautas reikalingas, tuo reikia aukštesnės temperatūros. Šiuo atveju volframo siūlui būdinga kaitinamojo siūlo riba, kurią viršijus šis šviesos šaltinis visam laikui sugenda.
Atkreipkite dėmesį! Kaitinamųjų lempų šildymo temperatūros riba yra 3410 °C.

Dizaino ypatybės

Kadangi kaitinamoji lempa laikoma pačiu pirmuoju šviesos šaltiniu, visiškai natūralu, kad jos dizainas turėtų būti gana paprastas. Ypač lyginant su dabartiniais šviesos šaltiniais, kurie palaipsniui jį išstumia iš rinkos.
Kaitrinėje lempoje pagrindiniai elementai yra:

• lempos lemputė;
• gijų korpusas;
• srovės laidai.

Atkreipkite dėmesį! Pirmoji tokia lempa turėjo būtent tokią struktūrą.

Kaitinamosios lempos dizainas

Iki šiol buvo sukurti keli kaitinamųjų lempų variantai, tačiau ši struktūra būdinga paprasčiausiems ir patiems pirmiesiems modeliams.
Standartinėje kaitrinėje lemputėje, be aukščiau aprašytų elementų, yra saugiklis, kuris yra nuoroda. Jį sudaro feronikelio lydinys. Jis suvirinamas į vieno iš dviejų gaminio srovės laidų tarpą. Nuoroda yra dabartinėje pagrindinėje kojoje. Jis reikalingas tam, kad pertrūkus kaitinamojo siūlai nesugadintų stiklinė lemputė. Taip yra dėl to, kad kai volframo siūlas prasiskverbia, susidaro elektros lankas. Jis gali ištirpdyti likusį siūlą. O jo skeveldros gali sugadinti stiklinę kolbą ir sukelti gaisrą.
Saugiklis sugadintas elektros lankas. Tokia feronikelio grandis dedama į ertmę, kurioje slėgis lygus atmosferos slėgiui. Esant tokiai situacijai, lankas užgęsta.
Ši struktūra ir veikimo principas suteikė kaitinamąją lempą plačiai paplitęs visame pasaulyje, tačiau dėl didelių energijos sąnaudų ir trumpo tarnavimo laiko jie šiandien naudojami daug rečiau. Taip yra dėl to, kad atsirado modernesnių ir efektyvesnių šviesos šaltinių.

Atradimų istorija

Tiek Rusijos, tiek kitų pasaulio šalių mokslininkai prisidėjo kuriant kaitrinę lempą tokia forma, kokia ji žinoma šiandien.

Aleksandras Lodyginas

Iki to momento, kai išradėjas Aleksandras Lodyginas iš Rusijos pradėjo kurti kaitinamąsias lempas, jos istorijoje reikėtų atkreipti dėmesį į keletą svarbių įvykių:

• 1809 m. garsus išradėjas Delarue iš Anglijos sukūrė savo pirmąją kaitrinę lempą su platinos siūlu;
• Beveik po 30 metų, 1938 m., belgų išradėjas Jobardas sukūrė anglies kaitrinės lempos modelį;
• išradėjas Heinrichas Goebelis iš Vokietijos 1854 metais jau pristatė pirmąją veikiančio šviesos šaltinio versiją.

Vokiško stiliaus lemputė turėjo apanglėjusį bambuko siūlą, kuris buvo įdėtas į evakuotą indą. Per ateinančius penkerius metus Heinrichas Goebelis tęsė savo darbą ir galiausiai sukūrė pirmąją eksperimentinę veikiančios kaitrinės lemputės versiją.

Pirmoji praktiška lemputė

Josephas Wilsonas Swanas, garsus fizikas ir chemikas iš Anglijos, 1860 m. parodė pasauliui savo pirmąsias sėkmės sėkmes kuriant šviesos šaltinį ir už savo rezultatus buvo apdovanotas patentu. Tačiau kai kurie sunkumai, iškilę kuriant vakuumą, parodė, kad „Swan“ lempa neveikė efektyviai ir tarnavo neilgai.
Rusijoje, kaip minėta aukščiau, Aleksandras Lodyginas užsiėmė efektyvių šviesos šaltinių tyrimais. Rusijoje jam pavyko pasiekti švytėjimą stikliniame anglies strypo inde, iš kurio anksčiau buvo pašalintas oras. Rusijoje kaitrinės lemputės atradimo istorija prasidėjo 1872 m. Būtent šiais metais Aleksandrui Lodyginai pavyko atlikti eksperimentus su anglies lazdele. Po dvejų metų Rusijoje jis gavo patento numerį 1619, kuris jam buvo išduotas kaitinamajai lempai. Jis pakeitė siūlą anglies strypu, esančiu vakuuminėje kolboje.
Lygiai po metų V.F.Didrikhsonas žymiai pagerino Lodygino Rusijoje sukurtos kaitrinės lempos išvaizdą. Tobulinimas susideda iš anglies strypo pakeitimo keliais plaukeliais.

Atkreipkite dėmesį! Esant situacijai, kai vienas iš jų perdegė, taip ir atsitiko automatinis įjungimas kitas.

Josephas Wilsonas Swanas, kuris tęsė bandymus tobulinti esamą šviesos šaltinio modelį, gavo lempučių patentą. Čia kaip šildymo elementas išsikišęs anglies pluoštas. Bet čia jis jau buvo įsikūręs išretėjusioje deguonies atmosferoje. Ši atmosfera leido skleisti labai ryškią šviesą.

Thomaso Edisono indėlis

Praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje išradėjas iš Amerikos Thomas Edisonas prisijungė prie išradingumo lenktynių, kad sukurtų veikiantį kaitinamosios lempos modelį.

Tomas Edisonas

Jis atliko gijų, pagamintų iš įvairių medžiagų, naudojimo kaitinamojo elemento pavidalu, tyrimus. 1879 m. Edisonas gavo patentą elektros lemputei su platinos siūlu. Tačiau po metų jis grįžta prie jau patikrinto anglies pluošto ir sukuria šviesos šaltinį, kurio tarnavimo laikas yra 40 valandų.

Atkreipkite dėmesį! Kartu su savo darbu kuriant efektyvų šviesos šaltinį Thomas Edisonas sukūrė sukamąjį buitinį jungiklį.

Nepaisant to, kad Edisono lemputės veikia tik 40 valandų, jos pradėjo aktyviai išstumti sena versija dujinis apšvietimas.

Aleksandro Lodygino darbo rezultatai

Kol Thomas Edisonas atliko savo eksperimentus kitoje pasaulio pusėje, Aleksandras Lodyginas ir toliau užsiėmė panašiais tyrimais Rusijoje. Dešimtajame XIX amžiaus dešimtmetyje jis išrado kelių tipų lemputes, kurių siūlai buvo pagaminti iš ugniai atsparių metalų.

Atkreipkite dėmesį! Tai buvo Lodyginas, kuris pirmasis nusprendė panaudoti volframo siūlą kaip kaitinamąjį kūną.

Lodygino lemputė

Be volframo, jis taip pat pasiūlė naudoti gijas, pagamintas iš molibdeno, taip pat susukti jas į spiralę. Lodyginas įdėjo tokius siūlus į kolbas, iš kurių buvo išpumpuojamas visas oras. Dėl tokių veiksmų siūlai buvo apsaugoti nuo deguonies oksidacijos, todėl gaminių tarnavimo laikas žymiai pailgėjo.
Pirmojo tipo komercinės lemputės, pagamintos Amerikoje, buvo su volframo siūlu ir buvo pagamintos pagal Lodygino patentą.
Taip pat verta paminėti, kad Lodyginas sukūrė dujomis užpildytas lempas, turinčias anglies siūlų ir užpildytas azotu.
Taigi pirmosios kaitrinės lemputės, išsiųstos į masinę gamybą, autorystė priklauso rusų tyrinėtojui Aleksandrui Lodyginui.

Lodygin lemputės ypatybės

Šiuolaikinės kaitrinės lempos, kurios yra tiesioginės Aleksandro Lodygino modelio palikuonys, pasižymi:

• puikus šviesos srautas;
• puikus spalvų perteikimas;

Kaitinamosios lempos spalvų perteikimas

• žema konvekcija ir šilumos laidumas;
• kaitinimo siūlelio temperatūra - 3400 K;
• esant maksimaliam kaitinamojo siūlelio temperatūros indikatoriaus lygiui, naudingumo koeficientas yra 15%.

Be šito šio tipoŠviesos šaltinis savo veikimo metu sunaudoja daug elektros energijos, lyginant su kitomis šiuolaikinėmis lemputėmis. Dėl dizaino ypatybės tokios lempos gali veikti maždaug 1000 valandų.
Tačiau, nepaisant to, kad pagal daugelį vertinimo kriterijų šis gaminys yra prastesnis už pažangesnius šiuolaikinius šviesos šaltinius, dėl savo mažos kainos jis vis tiek išlieka aktualus.

Išvada

Išradėjai iš skirtingos šalys. Bet tik rusų mokslininkas Aleksandras Lodyginas sugebėjo sukurti optimaliausią variantą, kurį mes, tiesą sakant, ir toliau naudojame iki šiol.

Diegimo paslaptys prožektoriai V pakabinamos lubos: Kaip sunku?

Uždarius grandinę (pavyzdžiui, paspaudus jungiklį), kaitinimo siūlu pradeda tekėti elektros srovė, kuri, pasiekusi tam tikrą temperatūrą, skleidžia žmogaus akiai matomą spinduliuotę. Kai temperatūra pasiekia 570 o C, žmogus tamsoje gali matyti kūno skleidžiamą raudoną švytėjimą, o standartinis darbinė temperatūra Kaitinamosios lempos kaitinimo siūlelis yra 2000–2800 °C diapazone. Kuo žemesnė kaitinamojo kūno temperatūra, tuo spinduliuotė atrodys „raudonesnė“ (daugiau informacijos apie spalvų perteikimą parašyta straipsnyje). Norėdami geriau suprasti darbo principą įprasta lemputė, būtina suprasti dizainą ir privalomi elementai, kuri apima lemputę, kaitinamojo siūlo korpusą ir srovės laidus.

Standartinė lemputė yra kriaušės formos ir susideda iš šių dalių:

• Kolba. Pagaminta iš natrio kalcio silikatinis stiklas, gali būti skaidrus, matinis, pieniškas, opalinis, veidrodinis (atspindintis). Jei lemputė naudojama be atspalvio mažas kambarys, tada atkreipkite dėmesį į lemputes su matine arba pieniška lempute, nes jų šviesos srautas yra atitinkamai 3% ir 20%, mažesnis nei skaidrių lempų šviesos srautas. Kolbas taip pat galima padengti lauke dekoratyviniai dažai, lakai, keramika.
• Buferinės dujos(lemputės ertmė). Siekiant išvengti ritės (kaitinamojo siūlelio korpuso) oksidacijos, oras išpumpuojamas iš kolbos, sukuriant viduje vakuumą. Tačiau šiandien vakuumas naudojamas tik mažos galios lemputėse ir daugumoje modernūs modeliai užpildytas inertinėmis dujomis, kurios padidina švytėjimo stiprumą. Pagal dujinės terpės sudėtį kaitinamąsias lempas galima skirstyti į: vakuumines, užpildytas dujomis (ksenonas, kriptonas, azoto mišinys su argonu ir kt.), halogenines.
• gijų korpusas. Dažniausiai gaminamas iš vielos apvali dalis, rečiau – nuo metalo juosta. Pirmuosiuose lempučių modeliuose buvo naudojamas anglies siūlas, o šiuolaikiniuose – spiralė iš volframo arba osmio-volframo lydinio.
• Dabartiniai įėjimai(švino viela).
• Kaitinamųjų siūlų laikikliai(molibdeno laikikliai).
• Kojos(prailginimo strypas ir lempos kojelė).
• Išorinė dabartinio laido jungtis.
• Saugiklio jungtis(saugiklis)
• Bazinis korpusas.
• Stiklo pagrindo izoliatorius.
• Bazinis kontaktas.

Kokie yra kaitinamųjų lempų tipai / tipai?

Kaitinamųjų lempų klasifikacija yra gana plati, nes atsižvelgiama į daugybę savybių.

Pagal pagrindo tipą Labiausiai paplitę yra srieginiai ir kaiščiai. Kasdieniame gyvenime dažniausiai galite rasti srieginį Edisono pagrindą, pažymėtą raide E, šalia kurio jo skersmuo parašytas milimetrais, pavyzdžiui, E10, E14, E27 ir E40.

Pagal kolbos formą kaitinamųjų lempučių yra įvairių – nuo ​​standartinės kriaušės formos iki garbanotų, susuktų ir tt Kai kuriais atvejais lemputės dydis ir forma (taip pat atspindinčių zonų buvimas) priklauso nuo to, kur yra kaitrinė lempa. naudojamas, kitais atvejais siejamas su dekoratyvine funkcija.

Kaitinamosios lempos: charakteristikos ir ženklai

Norėdami žinoti, kaip pasirinkti kaitrinę lempą, turite išmokti perskaityti jos ženklus, kurie yra raidžių ir skaičių derinys. Raidinė ženklinimo dalis nurodo gaminio savybes ir dizainą, pavyzdžiui:

B– dviguba spiralė

BO– dviguba spiralė su opaline kolba, užpildyta argonu

pr. Kr– dviguba spiralė, kolba užpildyta kriptonu

DB– išsklaidyti dembliais kolbos viduje

IN– vakuumas

G- užpildytas dujomis

APIE– su opaline kolba

M– su pieno kolba

Sh– sferinis

Z– veidrodinė (ZK – koncentruotos šviesos kreivė, ZSh – išplėstinė kreivė)

MO– naudojamas vietiniam apšvietimui

Skaičiai rodo įtampos diapazoną ir galią. Taigi, žymėjimas B 220..230 60 gali būti iššifruotas taip: 60 W kaitrinė lempa, skirta nuo 220 iki 230 V įtampos diapazonui.

Kokie yra kaitrinės lempos trūkumai/privalumai?

Kaitinamųjų lempučių pranašumai yra šie:

• maža kaina;
• platus galios diapazonas;
• nepertraukiamas veikimas esant žemai įtampai (su sumažintu apšvietimo intensyvumu);
• atsparumas nedideliems įtampos kritimams (su galimu sutrumpėjusiu tarnavimo laiku);
• patogus spalvos temperatūra(šiltas);
• Galimybė naudoti drėgnose patalpose;
• naudojimo paprastumas.

Trūkumai apima:

• stiprus kaitinimas (sukeliantis gaisro pavojų);
• trumpas tarnavimo laikas;
• mažas šviesos srautas (efektyvumas<4%)
• šviesos srauto priklausomybė nuo įtampos;
• lemputės plyšimo pavojus;
• trapumas.

Kaip prailginti kaitrinės lempos tarnavimo laiką?

Kaip minėta anksčiau, gamintojo numatomas kaitinamųjų lempučių tarnavimo laikas siekia vidutiniškai 750-1000 valandų, tačiau praktiškai jos perdega kur kas dažniau. Taip atsitinka dėl įtrūkimų ir volframo gijos sunaikinimo (dėl perkaitimo ir išgaravimo). Norėdami prailginti lempos tarnavimo laiką, pirmiausia turėtumėte pašalinti galimas perdegimo priežastis.

1. Įtampos diapazonas. Skirtingoms kaitrinėms lempoms gamintojai nurodo ne vieną įtampos reikšmę, o diapazoną: 125..135, 220..230, 230..240V ir kt. Jei jūsų buto grandinėje įtampa viršija nurodytas reikšmes, lempa greičiau perdegs, todėl esant 230V įtampai negalima rinktis lempos, kurios parametrai 215..220V. Taigi, jei įtampa bus tik 6% didesnė, tarnavimo laikas sumažės perpus.
2. Vibracijos. Vibracijos sąlygomis kaitinimo siūlelis eikvoja savo išteklius greičiau, todėl naudojant nešiojamus įrenginius geriau judėti išjungus lemputę.
3. Kasetė. Jei pastebėjote, kad lemputės dažniausiai perdega tame pačiame lizde, tuomet turėtumėte ją pakeisti arba patikrinti kontaktus. Taip pat reikėtų vienodos galios lempas dėti į liustra su keliais lizdais.
4. Įtampos sumažinimas. Jei tinklo įtampą sumažinsite vos 8%, lemputė tarnaus 3,5 karto ilgiau. Norėdami jį sumažinti, galite nuosekliai sujungti puslaidininkinį diodą su lempa.

Ilgiausiai deganti kaitrinė lemputė vadinama „šimto metų lempa“ ir yra Livermoro, Kalifornijos, gaisrinėje. Dėl savo veikimo labai maža galia (4 vatai), storo anglies siūlelio (8 kartus storesnio nei įprastos mūsų laikų lemputės) ir nepertraukiamo naudojimo neišsijungiant ir neįsijungiant, jis ten veikia nuo 1901 m.

Kaip prijungti kaitrinę lempą per diodą

Norėdami prailginti lemputės tarnavimo laiką (ir tuo pačiu sutaupyti elektros energijos), galite ją prijungti per diodą. Renkantis diodą, reikia atkreipti dėmesį į tokius parametrus kaip maksimali tiesioginė srovė (+ impulse) ir maksimali atvirkštinė įtampa. Kad būtų lengviau atlikti užduotį ir nereikėtų skaičiuoti visų parametrų, pateikiame lentelę:

Norėdami surinkti konstrukciją, jums reikės:

• 1 veikianti E27 lempute
• 1 neveikianti E27 lemputė (arba lizdas iš jos);
• diodas;
• lituoklis

Sukūrimo procesas. Lituokite diodą į vietą, esančią ant veikiančios lemputės pagrindo. Atsargiai atskirkite pagrindą nuo perdegusios lemputės, padarykite joje skylę ir perverkite antrąją diodo „koją“. Lituojame išvesties galą prie išvesties taško, tada lituojame abu pagrindus.

Paprastesnis būdas: vieną diodo galą prijunkite prie jungiklio gnybto, o kitą - prie laido, kuris veda į lemputę.

Kaip diodas prailgina kaitrinės lemputės tarnavimo laiką?

Daugeliu atvejų kaitinamasis siūlas perdega, kai įjungiamas maitinimas (įjungtas jungiklis), nes šalta ritė įkaista per greitai. Puslaidininkinis diodas sumažina srovę ir leidžia volframui įkaisti palaipsniui, lėčiau. Lemputė pradeda pastebimai mirgėti, nes srovė teka pusiau bangomis.

Pridėti svetainę prie žymių

Kada pasirodė pirmoji kaitrinė lempa?

1809 metais anglas Delarue pastatė pirmąją kaitrinę lempą (su platinos siūlu). 1838 m. belgų Jobardas išrado anglies kaitrinę lempą. 1854 metais vokietis Heinrichas Goebelis sukūrė pirmąją „modernią“ lempą – suanglėjusį bambuko siūlą evakuuotame inde. Per ateinančius 5 metus jis sukūrė tai, ką daugelis vadina pirmąja praktiška lempa. 1860 metais anglų chemikas ir fizikas Josephas Wilsonas Swanas pademonstravo pirmuosius rezultatus ir gavo patentą, tačiau sunkumai gaunant vakuumą lėmė tai, kad Swan lempa ilgai neveikė ir buvo neefektyvi.

1874 m. liepos 11 d. rusų inžinierius Aleksandras Nikolajevičius Lodyginas gavo kaitinamosios lempos patentą Nr. 1619. Kaip siūlą jis panaudojo anglies strypą, įdėtą į evakuotą indą.

1875 metais V.F.Didrikhsonas patobulino Lodygin lempą, išpumpuodamas iš jos orą ir lempoje panaudojęs kelis plaukelius (jei vienas iš jų perdegdavo, kitas įsijungdavo automatiškai).

Anglų išradėjas Josephas Wilsonas Swanas 1878 metais gavo britų patentą anglies pluošto lempai. Jo lempose pluoštas buvo retinto deguonies atmosferoje, todėl buvo galima gauti labai ryškią šviesą.

1870-ųjų antroje pusėje amerikiečių išradėjas Thomas Edisonas atliko tiriamąjį darbą, kurio metu kaip siūlus išbandė įvairius metalus. 1879 metais jis užpatentavo lempą su platinos siūlu. 1880 m. jis grįžo prie anglies pluošto ir sukūrė lempą, kurios tarnavimo laikas yra 40 valandų. Tuo pačiu metu Edisonas išrado buitinį sukamąjį jungiklį. Nepaisant tokio trumpo tarnavimo laiko, jo lempos pakeičia iki tol naudotą dujinį apšvietimą.

1890-aisiais A. N. Lodyginas išrado kelių tipų lempas, kurių gijos pagamintos iš ugniai atsparių metalų. Lodyginas pasiūlė lempose naudoti volframo siūlus (šis naudojamas visose šiuolaikinėse lempose) ir molibdeną bei susukti siūlą spiralės pavidalu. Jis padarė pirmuosius bandymus išpumpuoti orą iš lempų, kurios apsaugojo kaitinimo siūlą nuo oksidacijos ir daug kartų padidino jų tarnavimo laiką. Vėliau pagal Lodygino patentą buvo pagaminta pirmoji amerikietiška komercinė lempa su volframo siūlu. Jis taip pat gamino dujomis užpildytas lempas (su anglies siūlu ir azoto užpildu).

Nuo 1890-ųjų pabaigos atsirado lempos su gijomis, pagamintomis iš magnio oksido, torio, cirkonio ir itrio (Nernsto lempa) arba iš metalo osmio (Auer lempa) ir tantalo (Boltono ir Feuerleino lempos). 1904 m. vengrai daktaras Sandoras Justas ir Franjo Hanamanas gavo patentą Nr. 34541 dėl volframo gijų naudojimo lempose. Pirmosios tokios lempos buvo pagamintos Vengrijoje, į rinką pateko per Vengrijos kompaniją Tungsram 1905 m. 1906 m. Lodyginas pardavė volframo gijos patentą įmonei General Electric.

Tais pačiais 1906 m. JAV jis pastatė ir pradėjo eksploatuoti elektrocheminę volframo, chromo ir titano gamybos gamyklą. Dėl didelių volframo kainų patentas buvo naudojamas tik ribotai. 1910 m. William David Coolidge išrado patobulintą volframo siūlų gamybos būdą. Vėliau volframo siūlas išstumia visų kitų tipų siūlus.

Likusią problemą, susijusią su greitu kaitinamojo siūlelio išgaravimu vakuume, išsprendė amerikiečių mokslininkas, garsus vakuuminių technologijų specialistas Irvingas Langmuiras, kuris nuo 1909 m. dirbdamas „General Electric“ įvedė į gamybą lempų lempučių užpildymą. su inertinėmis, tiksliau, sunkiosiomis tauriosiomis dujomis (ypač argonu), kurios žymiai padidino jų veikimo laiką ir padidino šviesos srautą.

Efektyvumas ir ilgaamžiškumas

Beveik visa į lempą tiekiama energija paverčiama spinduliuote. Nuostoliai dėl šilumos laidumo ir konvekcijos yra nedideli. Tačiau žmogaus akiai prieinamas tik nedidelis šios spinduliuotės bangų ilgių diapazonas. Didžioji spinduliuotės dalis yra nematomame infraraudonųjų spindulių diapazone ir yra suvokiama kaip šiluma.

Kaitinamųjų lempų efektyvumas pasiekia didžiausią 15% vertę esant maždaug 3400 K temperatūrai. Esant praktiškai pasiekiamai 2700 K temperatūrai (įprasta 60 W lempa), efektyvumas siekia 5%.

Kylant temperatūrai, kaitrinės lempos efektyvumas didėja, tačiau tuo pačiu gerokai sumažėja jos ilgaamžiškumas. Kai kaitinamojo siūlelio temperatūra yra 2700 K, lempos tarnavimo laikas yra maždaug 1000 valandų, 3400 K – tik kelias valandas, o įtampai padidėjus 20%, ryškumas padvigubėja. Tuo pačiu metu tarnavimo laikas sutrumpėja 95%.

Maitinimo įtampos mažinimas, nors ir mažina efektyvumą, padidina ilgaamžiškumą. Taigi perpus sumažinus įtampą (jungus nuosekliai), efektyvumas sumažėja apie 4-5 kartus, bet tarnavimo laikas pailgėja beveik tūkstantį kartų. Šis efektas dažnai naudojamas, kai reikia užtikrinti patikimą avarinį apšvietimą be specialių ryškumo reikalavimų, pavyzdžiui, laiptinėse. Dažnai šiuo tikslu, kai maitinama kintamąja srove, lempa nuosekliai jungiama su diodu, dėl kurio srovė į lempą patenka tik pusę laikotarpio.

Kadangi kaitrinės lempos sunaudotos elektros energijos sąnaudos per savo eksploatavimo laiką yra dešimtis kartų didesnės už pačios lempos kainą, yra optimali įtampa, kuriai esant šviesos srauto kaina yra minimali. Optimali įtampa yra šiek tiek didesnė už vardinę įtampą, todėl ilgaamžiškumo didinimo būdai mažinant maitinimo įtampą yra visiškai nenaudingi ekonominiu požiūriu.

Ribotą kaitinamosios lempos eksploatavimo laiką mažiau lemia kaitinamojo siūlo medžiagos išgaravimas eksploatacijos metu ir didesniu mastu dėl kaitinamojo siūlelio nehomogeniškumo. Netolygus gijinės medžiagos garavimas lemia išplonėjusių plotų atsiradimą su padidėjusia elektrine varža, dėl ko tokiose vietose medžiaga dar labiau įkaista ir išgaruoja. Kai vienas iš šių susiaurėjimų tampa toks plonas, kad kaitinamojo siūlelio medžiaga toje vietoje išsilydo arba visiškai išgaruoja, srovė nutrūksta ir lempa sugenda.

Didžiausias kaitinimo siūlelis susidėvi, kai lempai staiga paduodama įtampa, todėl jos tarnavimo laiką galima gerokai pailginti naudojant įvairaus tipo švelnaus paleidimo įrenginius.

Volframo gijos atsparumas šalčiui yra tik 2 kartus didesnis nei aliuminio. Perdegus lempai dažnai nutinka taip, kad perdega variniai laidai, jungiantys pagrindo kontaktus su spiraliniais laikikliais. Taigi, įprasta 60 W lempa įjungta sunaudoja per 700 W, o 100 W – daugiau nei kilovatą. Kai ritė įšyla, jos varža didėja, o galia sumažėja iki nominalios vertės.

Didžiausiai galiai išlyginti gali būti naudojami termistoriai su stipriai mažėjančia varža įšylant, reaktyvusis balastas talpos arba induktyvumo pavidalu ir reguliatoriai (automatiniai arba rankiniai). Įtampa ant lempos didėja, kai ritė įšyla ir gali būti naudojama automatiškai apeiti balastą. Neišjungus balasto, lempa gali prarasti nuo 5 iki 20% galios, o tai taip pat gali būti naudinga didinant išteklius.

Tokios pat galios žemos įtampos kaitrinės lempos turi ilgesnį tarnavimo laiką ir šviesos srautą dėl didesnio kaitinamojo korpuso skerspjūvio. Todėl kelių lempų lempose (sietynuose) patartina naudoti nuoseklų lempų perjungimą esant žemesnei įtampai, o ne lygiagrečiam lempų perjungimui esant tinklo įtampai. Pavyzdžiui, vietoj šešių lygiagrečiai sujungtų 220V 60W lempų naudokite šešias nuosekliai sujungtas 36V 60W lempas, tai yra pakeiskite šešias plonas spirales viena stora.

Šviestuvų tipai

Kaitinamosios lempos skirstomos į (išdėstytos efektyvumo didinimo tvarka):

• vakuuminis (paprasčiausias);
• argonas (azotas-argonas);
• kriptonas (maždaug +10% ryškumo iš argono);
• ksenonas (2 kartus šviesesnis už argoną);
• halogenas (užpildas I arba Br, 2,5 karto šviesesnis už argoną, ilgas tarnavimo laikas, nemėgsta perkaitinimo, nes halogeno ciklas neveikia);
• halogenas su dviem kolbomis (efektyvesnis halogeno ciklas dėl geresnio vidinės kolbos šildymo);
• ksenonas-halogenas (užpildas Xe + I arba Br, efektyviausias užpildas, iki 3 kartų šviesesnis už argoną);
• ksenoninis halogenas su IR spinduliuotės reflektoriumi (kadangi didžioji lempos spinduliuotės dalis yra IR diapazone, IR spinduliuotės atspindys į lempą žymiai padidina efektyvumą, gaminamas medžiokliniams žibintuvams);
• kaitrinė su danga, kuri IR spinduliuotę paverčia matomu diapazonu. Šiuo metu kuriamos lempos su aukštos temperatūros fosforu, kuris kaitinant skleidžia matomą spektrą.