O toque de um botão - e uma sala escura em um instantetransformado, os detalhes dos menores elementos do interior tornaram-se visíveis. Assim, a energia de um pequeno dispositivo se espalha instantaneamente, inundando tudo ao seu redor com luz. O que o faz criar uma radiação tão poderosa? A resposta está escondida no nome da luminária, que é chamada de lâmpada incandescente.
As origens das primeiras lâmpadas incandescentesdatam do início do século XIX. Em vez disso, a lâmpada apareceu um pouco mais tarde, mas já se tentou observar o efeito do brilho da platina e das hastes de carbono sob a influência da energia elétrica. Os cientistas se depararam com duas questões difíceis:
Os mais frutíferos nessa área foram as pesquisas e invenções do cientista russo Alexander Nikolaevich Lodygin e do americano Thomas Edison.
Lodygin sugeriu usá-lo comobarras de carbono do elemento filamentar, que estavam em um frasco lacrado. A desvantagem do projeto era a dificuldade de bombear o ar, cujos restos contribuíam para a rápida combustão das hastes. Mesmo assim, suas lâmpadas queimaram por várias horas e os desenvolvimentos e patentes se tornaram a base para a criação de dispositivos mais duráveis.
O cientista americano Thomas Edison, tendo se familiarizado compelos trabalhos de Lodygin, ele fez uma eficaz garrafa térmica, na qual colocou um fio de carbono feito de fibra de bambu. Edison também forneceu a base da lâmpada com uma conexão roscada inerente às lâmpadas modernas e inventou muitos elementos elétricos, como: um conector de plugue, um fusível, uma chave rotativa e muito mais. A eficiência da lâmpada incandescente Edison era pequena, embora pudesse funcionar até 1000 horas e tivesse aplicações práticas.
Posteriormente, em vez de elementos de carbono, foi proposto o uso de metais refratários. O filamento de tungstênio usado nas lâmpadas incandescentes modernas também foi patenteado pela Lodygin.
O design de uma lâmpada incandescente não mudou fundamentalmente por mais de cem anos. Inclui:
Quando uma corrente elétrica passa pela espiral,ele aquece instantaneamente até as temperaturas mais altas de até 2700 graus. Isso se deve ao fato da espiral ter uma alta resistência à corrente e muita energia é gasta para vencer essa resistência, que é liberada na forma de calor. O calor aquece o metal (tungstênio) e ele começa a emitir fótons de luz. Como o frasco não contém oxigênio, o tungstênio não oxida durante o aquecimento e não queima. O gás inerte evita que as partículas de metal quente evaporem.
A eficiência mostra o quantoa porcentagem de energia gasta é convertida em trabalho útil, e o que não é. No caso de uma lâmpada incandescente, a eficiência é baixa, pois apenas 5 a 10% da energia vai para a emissão de luz, o restante é liberado como calor.
A eficiência das primeiras lâmpadas incandescentes, onde o corpo incandescentea haste de carbono saliente era ainda menor em comparação com os aparelhos modernos. Isso se deve a perdas adicionais de convecção. Os filamentos em espiral têm uma porcentagem menor dessas perdas.
A eficiência de uma lâmpada incandescente depende diretamentetemperatura de aquecimento da bobina. Como padrão, uma lâmpada em espiral de 60 W aquece até 2700 ºС, enquanto a eficiência é de apenas 5%. É possível aumentar o valor de aquecimento até 3400 ºС aumentando a tensão, mas isso reduzirá a vida útil do dispositivo em mais de 90%, embora a lâmpada brilhe mais forte e a eficiência aumentará para 15%.
É errado pensar que um aumento na potência da lâmpada(100, 200, 300 W) leva a um aumento na eficiência apenas porque o brilho do dispositivo aumentou. A lâmpada começou a brilhar mais forte devido à maior potência da própria espiral e como resultado da maior saída de luz. Mas os custos de energia também aumentaram. Portanto, a eficiência de uma lâmpada incandescente de 100 W também estará na faixa de 5-7%.
As lâmpadas incandescentes vêm em vários designs e funcionalidades. Eles são divididos em dispositivos de iluminação:
Os dispositivos de iluminação incandescente têm características próprias. Os positivos incluem:
Para negativo:
Existem lâmpadas de iluminação, cujo princípio é fundamentalmente diferente do funcionamento das lâmpadas incandescentes. Isso inclui descarga de gás e lâmpadas LED.
Há um grandemuitos, mas todos se baseiam no brilho de um gás quando ocorre um arco entre os eletrodos. A luminescência ocorre no espectro ultravioleta, que é então convertido em visível ao olho humano ao passar por uma camada de fósforo.
O processo ocorrendo em uma lâmpada de descarga de gásincluem duas etapas de trabalho: criar uma descarga de arco e manter a ionização e o brilho do gás no frasco. Portanto, todos os tipos de aparelhos de iluminação têm um sistema de controle de corrente. Dispositivos fluorescentes têm uma eficiência mais alta em comparação com a eficiência de uma lâmpada incandescente, mas não são seguros porque contêm vapor de mercúrio.
Dispositivos de iluminação LED sãoos sistemas mais modernos. A eficiência de uma lâmpada incandescente e de uma lâmpada LED é incomparável. Neste último, chega a 90%. O princípio de funcionamento de um LED baseia-se no brilho de um determinado tipo de semicondutor sob a influência da tensão.
A vida útil de uma lâmpada incandescente convencional será reduzida se:
Se a lâmpada queimar, mas a lâmpada não entrar em colapso,então, ele pode ser substituído depois de esfriar completamente. Ao fazer isso, desligue a energia. Ao aparafusar a lâmpada, os olhos não precisam estar voltados para ela, principalmente se não for possível desligar a eletricidade.
Quando o frasco estourou, mas manteve sua forma,é aconselhável pegar um pano de algodão, enrolar em várias camadas e, prendendo-o no abajur, tentar retirar o vidro. Em seguida, usando um alicate com cabos isolados, desparafuse cuidadosamente a base e aparafuse uma nova lâmpada. Todas as operações devem ser realizadas com a tensão de alimentação desligada.
Apesar do fato de que a eficiência da lâmpada incandescenteé um percentual pequeno e tem cada vez mais concorrentes, é relevante em muitas áreas da vida. Existe até a lâmpada mais antiga que está em operação contínua há mais de cem anos. Não é isso uma confirmação e perpetuação do gênio de pensamento de uma pessoa que busca mudar o mundo?
