O que é uma lâmpada, design e princípio de funcionamento

Você já se perguntou o que é uma lâmpada comum? A maioria de nós sabe que o dispositivo de iluminação mais simples consiste em uma base, uma lâmpada e um filamento de tungstênio, mas como funciona, por que queima com o tempo e por que as lâmpadas estão cheias de gases inertes?

Falaremos sobre todas as características das simples “lâmpadas Ilyich” e dos modernos dispositivos fluorescentes e LED neste artigo.

O que é uma lâmpada incandescente

Uma lâmpada incandescente comum é uma fonte de luz alimentada, cuja parte principal consiste em um material refratário que atua como um corpo de filamento. Na maioria dos casos, esse material (condutor) é colocado em um frasco a vácuo ou cheio de gases inertes. Quando a corrente passa por um condutor, ela aquece e começa a emitir um brilho intenso.

Interessante! Para que o filamento de tungstênio de uma lâmpada acenda, ele deve ser aquecido a uma temperatura de cerca de 2.000 °C. O limite de temperatura incandescente pode ser considerado 3410 °C.

História da criação

Na verdade, nenhum cientista jamais inventou algo inteiramente por conta própria: foi o que aconteceu com a lâmpada “clássica”. Em 1840, um inventor britânico chamado Warren De la Rue projetou a primeira lâmpada incandescente alimentada por um condutor de platina. Dois anos antes, em 1838, um cientista belga chamado Jobard inventou a primeira fonte de luz com núcleo de carbono do mundo. Pois bem, exatamente cem anos antes do fim da Segunda Guerra Mundial, Heinrich Goebel cria os primeiros protótipos de lâmpadas modernas.

Vale ressaltar que a primeira lâmpada de Goebel tinha um fio de bambu carbonizado colocado no vácuo. O cientista continuou a trabalhar em sua ideia por mais 5 anos, após os quais a apresentou ao público em geral.

Os cientistas russos também deram uma contribuição significativa para a invenção, que hoje é utilizada por todo o mundo. Assim, em 1874, a primeira lâmpada com núcleo de carbono colocada em ambiente sem ar foi registrada em nome de Alexander Nikolaevich Lodygin. O grande problema com tal fonte de luz era que o carbono como condutor não durava o suficiente e queimava logo após o uso. Com o tempo, as mentes brilhantes do planeta tiveram a ideia de substituir o carvão pelo tungstênio.

Interessante! Quando falamos de eletricidade e dispositivos de iluminação, não podemos deixar de mencionar o grande Thomas Edison. Foi ele quem primeiro criou e patenteou uma lâmpada incandescente de produção barata e durável (em relação à maioria dos dispositivos da época).

Desde a sua invenção, a conhecida fonte de luz não mudou muito, mas nela ainda ocorreram mudanças técnicas: o condutor foi substituído por um mais avançado e o espaço dentro da lâmpada passou a ser preenchido com um gás especial.

Recursos de design e princípio de operação

O LN padrão consiste em:

• um frasco cheio de gás inerte (ou totalmente desprovido de ar);
• uma base que serve simultaneamente como “tampa” da lâmpada e como elemento de ligação da lâmpada à rede;
• eletrodos;
• bobina de filamento localizada em suportes especiais;
• contato básico.

O tungstênio foi escolhido como material condutor para minimizar o consumo de corrente para aquecimento e reduzir ao mínimo possível a seção transversal do filamento.

Interessante! O parâmetro de resistividade do tungstênio é três vezes maior que o do cobre.

A espiral é alimentada pela corrente dos eletrodos, e o molibdênio é usado como principal material dos “chifres” nos quais a espiral é instalada: é refratário e não se expande quando aquecido. A utilização de um gás inerte aumenta a vida útil potencial da espiral: num ambiente gasoso é “mais difícil” a sua queima. Quanto à base, seu tamanho e rosca podem variar.

Características e tipos

Além dos medicamentos domésticos habituais aos quais estamos acostumados, os especialistas identificam várias outras variedades, incluindo:

1. Decorativo. Eles se distinguem por formatos de lâmpadas não padronizados, uma espiral ampliada e pouca iluminação. Tais dispositivos são mais frequentemente usados ​​​​por designers para implementar projetos no estilo “vintage”.
2. Iluminação. Possuem lâmpada pintada na parte interna e baixa potência (até 25 W). Eles mudam rapidamente a tonalidade do brilho, por isso requerem substituição frequente.
3. Sinal. Anteriormente, eles eram amplamente utilizados em vários dispositivos de iluminação, mas hoje nesta área estão sendo ativamente substituídos por opções de LED.
4. Espelhado.A lâmpada dessa lâmpada é parcialmente coberta por uma camada de alumínio que reflete bem a luz, o que permite concentrar a iluminação em um determinado ponto do espaço da sala.
5. Transporte. São utilizados para equipar a ótica de automóveis, tratores, aviões, diversas embarcações marítimas, etc. Possuem maior resistência e são resistentes à vibração.
6. Fio duplo. Um subtipo especial usado em semáforos ferroviários, aviões e carros.

Referência. Existem outros tipos de LN, mas hoje a maioria deles foi substituída por dispositivos mais modernos, que serão discutidos um pouco mais adiante.

Vantagens e desvantagens

As qualidades positivas do LP clássico incluem baixo custo, pequenas dimensões, imunidade a pequenas quedas de tensão na rede, um espectro de iluminação agradável para a visão humana, uma ampla gama de opções de energia, ausência de componentes tóxicos ou outros prejudiciais na composição e ruído em operação. Se falamos das desvantagens, entre elas vale a pena mencionar uma vida útil relativamente curta, um consumo de corrente bastante elevado e um risco de incêndio.

Importante! A superfície ao redor de lâmpadas incandescentes potentes pode aquecer até +330 graus Celsius. Tome cuidado!

Âmbito de aplicação

Os LNs clássicos são utilizados para iluminação doméstica de instalações e áreas locais, imóveis comerciais, utilizados no transporte automobilístico, ferroviário e aéreo, instalados em dispositivos de iluminação portáteis (lanternas de bolso, etc.), utilizados em cinema, design, medicina e muitos outros setores da vida.

Design e princípio de funcionamento de tipos modernos de lâmpadas

Os dispositivos de iluminação modernos incluem dispositivos de halogéneo, fluorescentes, economizadores de energia e LED. Vamos considerar cada tipo individualmente.

Halogênio

Esses dispositivos são uma versão modernizada dos LNs clássicos. O frasco desse dispositivo é preenchido com halogênio, que reage com o tungstênio, que evapora à medida que aquece. Isso permite prolongar a vida útil do dispositivo. Além disso, o quartzo é usado em lâmpadas halógenas. Os dispositivos de iluminação halógena geralmente apresentam características de desempenho superiores às lâmpadas convencionais.

Luminescente

Esses dispositivos também são chamados de lâmpadas fluorescentes. Possuem alta qualidade de reprodução de cores, o que permite sua utilização na iluminação de vitrines e estantes. Comparado ao LN, um dispositivo luminescente consome 4 a 5 vezes menos energia e tem uma vida útil mais longa. Eles também têm suas desvantagens - baixo desempenho em baixas temperaturas e conteúdo de substâncias nocivas (incluindo mercúrio) em alguns modelos.

Economia de energia

A principal característica dos dispositivos de iluminação economizadores de energia é a unidade eletrônica, que garante tanto o acendimento quanto o funcionamento da lâmpada. Tal dispositivo é caracterizado por uma operação mais estável, menor consumo de energia, maior vida útil e uma ampla gama de cores disponíveis.

Importante! Na produção de lâmpadas economizadoras de energia são utilizadas substâncias perigosas para a natureza e para o homem, pelo que a sua eliminação deve ser efectuada exclusivamente em pontos de recolha especiais.

LIDERADO

O design dessas lâmpadas usa cristais semicondutores: eles criam um brilho quando a corrente elétrica passa por eles.Em comparação com os mesmos dispositivos de halogéneo, os dispositivos LED são aproximadamente 4 a 7 vezes mais eficientes e, em termos de vida útil, tal dispositivo pode durar até 50.000 horas. A única desvantagem das lâmpadas LED é considerada o seu alto custo, porém, levando em consideração a economia na manutenção e no consumo, no longo prazo é muito mais lucrativo adquiri-las.

Então descobrimos o que é uma lâmpada, analisamos a maioria dos tipos de opções modernas e não tão modernas. Esperamos que agora você tenha uma ideia geral das características de seu funcionamento.