หลอดไฟ การออกแบบ และหลักการทำงานคืออะไร

คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าหลอดไฟธรรมดาคืออะไร? พวกเราส่วนใหญ่รู้ว่าอุปกรณ์ให้แสงสว่างที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยฐาน หลอดไฟ และไส้หลอดทังสเตน แต่มันทำงานอย่างไร เหตุใดจึงไหม้เมื่อเวลาผ่านไป และเหตุใดหลอดไฟจึงเต็มไปด้วยก๊าซเฉื่อย

เราจะพูดถึงคุณลักษณะทั้งหมดของ "หลอดไฟ Ilyich" ที่เรียบง่ายและอุปกรณ์ฟลูออเรสเซนต์และ LED สมัยใหม่ในบทความนี้

หลอดไส้คืออะไร

หลอดไส้ธรรมดาเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ขับเคลื่อนด้วยส่วนหลักประกอบด้วยวัสดุทนไฟที่ทำหน้าที่เป็นตัวไส้หลอด ในกรณีส่วนใหญ่ วัสดุ (ตัวนำ) ดังกล่าวจะถูกใส่ไว้ในขวดสุญญากาศหรือขวดที่บรรจุก๊าซเฉื่อย เมื่อกระแสไหลผ่านตัวนำ จะร้อนขึ้นและเริ่มเปล่งแสงจ้า

น่าสนใจ! เพื่อให้ไส้หลอดทังสเตนของหลอดไฟสว่างขึ้น จะต้องได้รับความร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 2,000 °C ขีดจำกัดอุณหภูมิหลอดไส้คือ 3410 °C

ประวัติความเป็นมาของการทรงสร้าง

ในความเป็นจริง ไม่มีนักวิทยาศาสตร์คนใดที่เคยประดิษฐ์สิ่งใดๆ ด้วยตัวเขาเองโดยสิ้นเชิง นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นกับหลอดไฟ "คลาสสิก" ย้อนกลับไปในปี 1840 นักประดิษฐ์ชาวอังกฤษชื่อ Warren De la Rue ได้ออกแบบหลอดไส้หลอดแรกที่ขับเคลื่อนโดยตัวนำแพลตตินัม เมื่อสองปีก่อน ในปี พ.ศ. 2381 นักวิทยาศาสตร์ชาวเบลเยี่ยมชื่อ Jobard ได้คิดค้นแหล่งกำเนิดแสงแกนคาร์บอนแห่งแรกของโลก หนึ่งร้อยปีก่อนสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่สอง Heinrich Goebel ได้สร้างต้นแบบหลอดไฟสมัยใหม่ชิ้นแรก

เป็นที่น่าสังเกตว่าโคมไฟแรกของ Goebel มีด้ายไม้ไผ่ไหม้เกรียมอยู่ในสุญญากาศ นักวิทยาศาสตร์ยังคงทำงานเกี่ยวกับผลิตผลของเขาต่อไปอีกประมาณ 5 ปีหลังจากนั้นเขาก็นำเสนอต่อสาธารณชนทั่วไป

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียยังได้มีส่วนสำคัญในการประดิษฐ์ซึ่งปัจจุบันคนทั้งโลกใช้กัน ดังนั้นในปี พ.ศ. 2417 หลอดไฟหลอดแรกที่มีแกนคาร์บอนวางอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีอากาศจึงได้รับการจดทะเบียนในชื่อของ Alexander Nikolaevich Lodygin ปัญหาใหญ่ของแหล่งกำเนิดแสงดังกล่าวก็คือคาร์บอนในฐานะตัวนำไม่สามารถอยู่ได้นานพอและถูกเผาไหม้หลังการใช้งานไม่นาน เมื่อเวลาผ่านไป จิตใจที่สดใสของโลกก็เกิดแนวคิดที่จะเปลี่ยนถ่านหินเป็นทังสเตน

น่าสนใจ! เมื่อเราพูดถึงอุปกรณ์ไฟฟ้าและแสงสว่าง เราต้องไม่พลาดที่จะพูดถึงโทมัส เอดิสันผู้ยิ่งใหญ่ เขาเป็นคนแรกที่สร้างและจดสิทธิบัตรหลอดไส้ที่มีราคาถูกและทนทาน (เทียบกับอุปกรณ์ส่วนใหญ่ในยุคนั้น)

นับตั้งแต่มีการประดิษฐ์แหล่งกำเนิดแสงที่คุ้นเคยไม่ได้เปลี่ยนแปลงมากนัก แต่การเปลี่ยนแปลงทางเทคนิคยังคงเกิดขึ้น: ตัวนำถูกแทนที่ด้วยอันที่ล้ำหน้ากว่าและพื้นที่ภายในหลอดไฟเริ่มเต็มไปด้วยก๊าซพิเศษ

คุณสมบัติการออกแบบและหลักการทำงาน

มาตรฐาน LN ประกอบด้วย:

• ขวดที่เต็มไปด้วยก๊าซเฉื่อย (หรือไม่มีอากาศเลย);
• ฐานที่ทำหน้าที่เป็นทั้ง "ฝา" ของหลอดไฟและองค์ประกอบสำหรับเชื่อมต่อหลอดไฟเข้ากับเครือข่ายพร้อมกัน
• อิเล็กโทรด;
• ขดลวดใยตั้งอยู่บนส่วนรองรับพิเศษ
• การติดต่อฐาน

ทังสเตนได้รับเลือกเป็นวัสดุตัวนำเพื่อลดการใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อให้ความร้อนและลดหน้าตัดของเส้นใยให้เหลือน้อยที่สุด

น่าสนใจ! พารามิเตอร์ความต้านทานของทังสเตนมีค่ามากกว่าทองแดงถึงสามเท่า

เกลียวนั้นขับเคลื่อนโดยกระแสจากอิเล็กโทรดและโมลิบดีนัมถูกใช้เป็นวัสดุหลักของ "เขา" ที่ติดตั้งเกลียว: มันทนไฟและไม่ขยายตัวจริงเมื่อถูกความร้อน การใช้ก๊าซเฉื่อยจะช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของเกลียว: ในสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซ การเผาไหม้จะ "ยากขึ้น" สำหรับฐานขนาดและเกลียวอาจแตกต่างกันไป

ลักษณะและประเภท

นอกเหนือจากยาสามัญประจำบ้านที่เราคุ้นเคยแล้ว ผู้เชี่ยวชาญยังระบุพันธุ์ยาอีกหลายชนิด รวมไปถึง:

1. ตกแต่ง. โดดเด่นด้วยรูปทรงหลอดไฟที่ไม่ได้มาตรฐาน เกลียวขยาย และแสงน้อย นักออกแบบมักใช้อุปกรณ์ดังกล่าวเพื่อดำเนินโครงการในสไตล์ "วินเทจ"
2. การส่องสว่าง. มีหลอดไฟทาสีอยู่ด้านในและมีกำลังไฟต่ำ (สูงถึง 25 วัตต์) พวกเขาเปลี่ยนสีเรืองแสงอย่างรวดเร็วดังนั้นจึงต้องเปลี่ยนบ่อยครั้ง
3. สัญญาณ. ก่อนหน้านี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ให้แสงสว่างต่างๆ แต่ในปัจจุบันตัวเลือก LED ถูกแทนที่ด้วยตัวเลือก LED ในพื้นที่นี้
4. มิเรอร์หลอดไฟของหลอดไฟดังกล่าวถูกปกคลุมบางส่วนด้วยชั้นอลูมิเนียมที่สะท้อนแสงได้ดีซึ่งช่วยให้สามารถรวมแสงไปที่จุดใดจุดหนึ่งในพื้นที่ของห้อง
5. ขนส่ง. ใช้ติดตั้งอุปกรณ์ทัศนศาสตร์ของรถยนต์ รถแทรกเตอร์ เครื่องบิน เรือเดินทะเลต่างๆ ฯลฯ มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นและทนทานต่อการสั่นสะเทือน
6. เส้นคู่. ชนิดย่อยพิเศษที่ใช้ในสัญญาณไฟจราจรทางรถไฟ เครื่องบิน และรถยนต์

อ้างอิง. มี LN ประเภทอื่น ๆ แต่ปัจจุบันส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วยอุปกรณ์ที่ทันสมัยกว่าซึ่งจะมีการหารือเพิ่มเติมอีกเล็กน้อย

ข้อดีและข้อเสีย

คุณสมบัติเชิงบวกของ LP แบบคลาสสิก ได้แก่ ต้นทุนต่ำ ขนาดเล็ก ภูมิคุ้มกันต่อแรงดันไฟฟ้าตกเล็กน้อยในเครือข่าย สเปกตรัมการส่องสว่างที่น่าพึงพอใจสำหรับการมองเห็นของมนุษย์ ตัวเลือกพลังงานที่หลากหลาย การไม่มีส่วนประกอบที่เป็นพิษหรือเป็นอันตรายอื่น ๆ ในองค์ประกอบและ เสียงรบกวนในการทำงาน ถ้าเราพูดถึงข้อเสียก็ควรกล่าวถึงอายุการใช้งานที่ค่อนข้างสั้นการสิ้นเปลืองกระแสไฟฟ้าที่ค่อนข้างสูงและอันตรายจากไฟไหม้

สำคัญ! พื้นผิวรอบหลอดไส้ทรงพลังสามารถให้ความร้อนได้สูงถึง +330 องศาเซลเซียส ระวัง!

ขอบเขตการใช้งาน

LN แบบคลาสสิกใช้สำหรับให้แสงสว่างในครัวเรือนสำหรับสถานที่และพื้นที่ในท้องถิ่น อสังหาริมทรัพย์เชิงพาณิชย์ ใช้ในรถยนต์ การขนส่งทางรถไฟและทางอากาศ ติดตั้งในอุปกรณ์ให้แสงสว่างแบบพกพา (ไฟฉายพกพา ฯลฯ) ใช้ในโรงภาพยนตร์ การออกแบบ การแพทย์ และภาคส่วนอื่นๆ อีกมากมาย ของชีวิต.

การออกแบบและหลักการทำงานของหลอดไฟประเภททันสมัย

อุปกรณ์ให้แสงสว่างที่ทันสมัย ​​ได้แก่ อุปกรณ์ฮาโลเจน ฟลูออเรสเซนต์ อุปกรณ์ประหยัดพลังงาน และอุปกรณ์ LED พิจารณาแต่ละประเภทเป็นรายบุคคล

ฮาโลเจน

อุปกรณ์ดังกล่าวเป็น LN แบบคลาสสิกเวอร์ชันทันสมัย ขวดของอุปกรณ์ดังกล่าวเต็มไปด้วยฮาโลเจน ซึ่งทำปฏิกิริยากับทังสเตนซึ่งจะระเหยไปเมื่อมันร้อนขึ้น สิ่งนี้ช่วยให้คุณยืดอายุของอุปกรณ์ได้ นอกจากนี้ควอตซ์ยังใช้ในหลอดฮาโลเจนอีกด้วย อุปกรณ์ให้แสงสว่างแบบฮาโลเจนมักจะมีลักษณะการทำงานที่สูงกว่าหลอดไฟทั่วไป

เรืองแสง

อุปกรณ์เหล่านี้เรียกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ มีคุณภาพการแสดงสีสูง ซึ่งช่วยให้นำไปใช้ในการส่องสว่างหน้าต่างร้านค้าและชั้นวางของได้ เมื่อเปรียบเทียบกับ LN อุปกรณ์เรืองแสงจะใช้พลังงานน้อยกว่า 4-5 เท่าและมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า นอกจากนี้ยังมีข้อเสีย - ประสิทธิภาพต่ำที่อุณหภูมิต่ำและมีสารอันตราย (รวมถึงปรอท) ในบางรุ่น

การประหยัดพลังงาน

คุณสมบัติหลักของอุปกรณ์ให้แสงสว่างประหยัดพลังงานคือหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งช่วยให้มั่นใจทั้งการจุดระเบิดและการทำงานของหลอดไฟ อุปกรณ์ดังกล่าวมีลักษณะการทำงานที่มีเสถียรภาพมากขึ้น การใช้พลังงานน้อยลง อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น และสีที่มีให้เลือกหลากหลาย

สำคัญ! ในการผลิตหลอดประหยัดพลังงานจะใช้สารที่เป็นอันตรายต่อธรรมชาติและมนุษย์ดังนั้นการกำจัดจะต้องดำเนินการผ่านจุดรวบรวมพิเศษเท่านั้น

นำ

การออกแบบโคมไฟดังกล่าวใช้คริสตัลเซมิคอนดักเตอร์: พวกมันสร้างแสงเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านพวกมันเมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ฮาโลเจนชนิดเดียวกัน อุปกรณ์ LED มีประสิทธิภาพมากกว่าประมาณ 4–7 เท่า และในแง่ของอายุการใช้งาน อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถใช้งานได้นานถึง 50,000 ชั่วโมง ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียวของหลอดไฟ LED ถือเป็นต้นทุนที่สูง แต่เมื่อคำนึงถึงการประหยัดในการบำรุงรักษาและการบริโภคในระยะยาวการซื้อหลอดไฟเหล่านี้จะได้ผลกำไรมากกว่ามาก

ดังนั้นเราจึงพบว่าหลอดไฟคืออะไร โดยพิจารณาจากตัวเลือกที่ทันสมัยส่วนใหญ่และไม่ทันสมัยมากนัก เราหวังว่าตอนนี้คุณจะมีแนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับคุณลักษณะของการดำเนินงานแล้ว