Pārslēdziet slēdzi - un tumšā telpā brīdimainījusies, kļuva redzama informācija par mazākajiem elementiem interjeru. Tātad acumirklī enerģija izplatās no nelielas ierīces, ar visu gaismu plūstot. Kas liek radīt tik spēcīgu starojumu? Atbilde ir paslēpta apgaismojuma ierīces nosaukumā, ko sauc par kvēlspuldzi.
Pirmo kvēlspuldžu izcelsmedatējamas ar XIX gadsimta sākumu. Drīzāk lampa parādījās nedaudz vēlāk, bet jau tika mēģināts novērot platīna un oglekļa stieņu spīduma ietekmi uz elektrības iedarbību. Zinātniekiem izvirzīti divi sarežģīti jautājumi:
Visauglīgākie šajā jomā bija krievu zinātnieka Aleksandra Nikolajeviča Lodygina un amerikāņa Tomasa Edisona pētījumi un izgudrojumi.
Lodžins ieteica to izmantot kākvēldiega elementa oglekļa stieņi, kas atradās noslēgtā kolbā. Dizaina trūkums bija grūtības izsūknēt gaisu, kura atlikumi veicināja stieņu ātru sadedzināšanu. Bet tomēr viņa lampas dega vairākas stundas, un izstrādājumi un patenti kļuva par pamatu izturīgāku ierīču radīšanai.
Amerikāņu zinātnieks Tomass Edisons, iepaziniespēc Lodžina darbiem viņš izgatavoja efektīvu vakuuma kolbu, kurā ievietoja oglekļa diegu no bambusa šķiedras. Edisons arī nodrošināja spuldzes pamatni ar vītņotu savienojumu, kas raksturīgs mūsdienu lampām, un izgudroja daudzus elektriskos elementus, piemēram: kontaktdakšas savienotāju, drošinātāju, rotācijas slēdzi un daudz ko citu. Edisona kvēlspuldzes efektivitāte bija maza, lai gan tā varēja darboties līdz 1000 stundām, un tai bija praktiski pielietojumi.
Pēc tam oglekļa elementu vietā tika ierosināts izmantot ugunsizturīgos metālus. Mūsdienu kvēlspuldzēs izmantoto volframa kvēldiegu patentēja arī Lodygins.
Kvēlspuldzes dizains nav būtiski mainījies vairāk nekā simts gadus. Tas iekļauj:
Kad elektriskā strāva iet caur spirāli,tas uzreiz sasilst līdz augstākajai temperatūrai līdz 2700 grādiem. Tas ir saistīts ar faktu, ka spirālei ir liela pretestība strāvai un tiek patērēts daudz enerģijas, lai pārvarētu šo pretestību, kas izdalās kā siltums. Siltums silda metālu (volframu), un tas sāk izstarot gaismas fotonus. Sakarā ar to, ka kolbā nav skābekļa, karsēšanas laikā volframs neoksidējas un neizdeg. Inerta gāze neļauj iztvaikot karstajām metāla daļiņām.
Efektivitāte parāda, cik daudziztērētās enerģijas procents tiek pārvērsts noderīgā darbā, un kas nav. Kvēlspuldzes gadījumā efektivitāte ir zema, jo tikai 5–10% enerģijas tiek tērēta gaismas izstarošanai, pārējā tiek izdalīta kā siltums.
Pirmo kvēlspuldžu efektivitāte, kur kvēlspuldzeoglekļa stienis izvirzījās, bija vēl mazāks, salīdzinot ar mūsdienu ierīcēm. Tas ir saistīts ar papildu konvekcijas zudumiem. Saritinātiem pavedieniem ir mazāks šo zaudējumu procents.
Kvēlspuldzes efektivitāte ir tieši atkarīga nospoles sildīšanas temperatūra. Standartā 60 W spuldzes spirāle sasilst līdz 2700 ° C, bet efektivitāte ir tikai 5%. Palielinot spriegumu, ir iespējams paaugstināt apkures vērtību līdz 3400 ºС, taču tas samazinās ierīces kalpošanas laiku par vairāk nekā 90%, lai gan lampa spīdēs spožāk, un efektivitāte palielināsies līdz 15%.
Ir nepareizi domāt, ka lampas jaudas palielināšanās(100, 200, 300 W) palielina efektivitāti tikai tāpēc, ka ir palielinājies ierīces spilgtums. Lampa sāka spīdēt spožāk, pateicoties pašas spirāles lielākai jaudai un lielākas gaismas izstarošanas rezultātā. Bet ir palielinājušās arī enerģijas izmaksas. Tāpēc arī 100 W kvēlspuldzes efektivitāte būs 5-7% robežās.
Kvēlspuldzēm ir dažādi dizaini un funkcijas. Tie ir sadalīti apgaismes ierīcēs:
Kvēlspuldžu ierīcēm ir savas īpašības. Pozitīvie ir:
Uz negatīvu:
Ir apgaismojuma lampas, kuru princips būtiski atšķiras no kvēlspuldžu darbības. Tie ietver gāzes izlādi un LED lampas.
Ir lielsdaudzi, bet tie visi ir balstīti uz gāzes mirdzumu, kad starp elektrodiem notiek loka. Luminiscence notiek ultravioletajā spektrā, kas pēc tam tiek pārveidots par redzamu cilvēka acij, izejot caur fosfora pārklājumu.
Process, kas notiek gāzes izlādes lampāiekļauj divus darba posmus: loka izlādes radīšanu un kolonnas gāzes jonizācijas un spīduma uzturēšanu. Tādēļ visiem šāda veida apgaismes ierīču veidiem ir pašreizējā vadības sistēma. Luminiscences ierīcēm ir augstāka efektivitāte nekā kvēlspuldzes efektivitātei, taču tās nav drošas, jo satur dzīvsudraba tvaikus.
LED apgaismojuma ierīces irvismodernākās sistēmas. Kvēlspuldzes un LED lampas efektivitāte nav salīdzināma. Pēdējā tas sasniedz 90%. Gaismas diodes darbības princips ir balstīts uz noteikta veida pusvadītāju spīdumu sprieguma ietekmē.
Parastās kvēlspuldzes kalpošanas laiks tiks saīsināts, ja:
Ja lampa izdeg, bet spuldze nesabrūk,tad to var nomainīt pēc pilnīgas atdzesēšanas. To darot, izslēdziet strāvu. Ieskrūvējot lampu, acis nav jāvirza tās virzienā, it īpaši, ja nav iespējams izslēgt elektrību.
Kad kolba pārsprāga, bet saglabāja formu,ieteicams paņemt kokvilnas audumu, sarullēt to vairākos slāņos un, aptverot to ap lampu, mēģināt noņemt stiklu. Pēc tam, izmantojot knaibles ar izolētiem rokturiem, uzmanīgi atskrūvējiet pamatni un ieskrūvējiet jaunu lampu. Visas darbības jāveic, atvienojot barošanas spriegumu.
Neskatoties uz to, ka kvēlspuldzes efektivitāteir mazs procents un tam ir arvien vairāk konkurentu, tas ir aktuāls daudzās dzīves jomās. Ir pat vecākā spuldze, kas nepārtraukti darbojas vairāk nekā simts gadus. Vai tas nav tāda cilvēka domu ģēnija apstiprinājums un saglabāšana, kurš vēlas mainīt pasauli?
