Лампа с нажежаема жичка

Лампата с нажежаема жичка (обикновена крушка) е осветителен уред, който се използва за получаване на изкуствена светлина от нагрят проводник, чрез протичане на електрически ток. Това е първият електрически източник на светлина, познат на света.

История

През 1801г. Хъмфри Дейви прави експеримент, при който пуска ток през платинена нишка. Въпреки това, този опит не се счита за успешен и откриването на първата крушка се приписва на Томас Алва Едисън, който не е пионер в тези изследвания, но прави първия успешен тест.

През 1854г. Джоузеф Суон прави опити за създаване на крушка с нажежаема жичка. Той успява да я изобрети след 10 години, но резултатите не са никак задоволителни, заради прекалено краткия и живот.

Създател на първата лампа с нажежаема жичка е А. Лодигин. През 1872г, той пълни стъклен балон с въздух, запоява в него два медни проводника и ги съединява с въглена пръчица. След като пуска ток, въглената пръчица започва да се нагрява, при което отделя светлина. Проблемът е, че тя издържа максимум половин час и след това изгаря напълно.

Томас Едисън вижда, че проблема е в кислорода. През 1875г, той изтегля въздуха от балона и успява да увеличи продължителността на осветлението. С негова помощ крушката вече има по-дълъг живот и въглеродната пръчица изгаря по-бавно. През 1879г. той започва да продава своите нови осветителни тела.

Едисън създава първата в света електроцентрала, която е в състояние да захрани 10 000 лампи. Това е началото на една нова ера – ерата на електричеството.

През 1890г. А. Лодигин подобрява още повече своята електрическа крушка, като подменя жичката с такава от волфрам и решил, че ще е по-добре балона да бъде пълен с азот.

Унгарската компания „Тунгсрам“ въвежда в експлоатация волфрамовата жичка, която се използва и до днес. Тя работи много по-ефективно и има по-дълъг живот. От волфрамовата спирала зависи какъв ще е цвета на светлината и какво ще е нейното количество. При температура от 2700 градуса по Целзий се излъчва ярка светлина (бяла светлина). В 75 и 100 ватовите крушки температурата е приблизително 2550 градуса (4600 градуса по Фаренхайт). Тази температура на нишката може да предизвика много голямо топлинно излъчване, при което се отделя и много видима светлина.

Принцип на действие и конструкция

Основната фотометрична величина при лампата с нажежаема жичка е светлинния поток, който представлява електромагнитно лъчение.

Жичката в лампата се нагрява при протичане на електрически ток. Тя трябва да бъде изработена от проводник с високо съпротивление, затова най-често се използва волфрам. Температурата трябва да се повиши до хиляди градуси, за да се достигне до излъчване на светлина, като само част от нея се вижда от човешкото око. По-голям дял имат инфрачервените лъчи. Голяма част от енергията се използва за топлопроводимост и топлоотдаване, което в случая е излишно и се явява като допълнителен разход на електроенергия. За да се получи „бяла“ светлина, температурата на проводника трябва да се увеличи още повече. Това е причината да се използват метали, които са с висока точка на топене. При волфрама тя е 3410 градуса по Целзий. Понякога се използва и осмий, където температурата на топене е 3045 градуса, но това се среща по-рядко.

При тази температура волфрамът ще изгори веднага, ако има наличие на въздух, затова той трябва да се изолира в стъклен балон. В началото са се използвали вакуумирани колби, при които се е осъществявало изпарение на метала, изтъняване и затъмняване на стъклото. Впоследствие е станало ясно, че се получава по-добър ефект, когато колбите се пълнят с благороден газ, като например аргон.

В повечето случаи лампите с нажежаема жичка се състоят от три елемента стъклен балон, цокъл и проводници. Цокълът представлява винтова резба и служи за свързване на лампата към електрическата мрежа. Той е бил използван още от Едисън. Стъкленият балон служи за защита на проводника от околната среда, като го предпазва от кислорода. При лампите с по-голяма мощност се налага балона да бъде с по-голям обем.

В днешно време лампите се пълнят с буферен газ, който значително намалява скоростта на изпарение. Благородният газ е скъп и затова се предпочита азота, като негов заместител. При някои по-скъпи модели лампи се използват газовете ксенон и криптон.

Най-масовите лампи с нажежаема жичка се делят на два основни вида – с азот и халогенен газ. Предимствата на халогенните лампи пред азотните са: по-дългия им живот и по-добрата енергийна ефективност, която може да достигне до 30%.

Недостатъци

При лампата с нажежаема жичка има един много голям недостатък. Загубата на енергия е огромна. Около 95% от нея се отделя като топлина и само 5% се превръща във видима светлина. За да успее да произведе дадено количество светлина, лампата с нажежаема жичка трябва да консумира много повече енергия от други алтернативни осветителни тела. При луминесцентната лампа коефициента на полезно действие е между 7 и 15%. LED (светодиодите) са с още по-висок КПД, но те са по-скъпи и това спира ги прави по-малко предпочитани.