Indovina quanto può funzionare una lampada a incandescenza?
È noto che le lampade a incandescenza si bruciano piuttosto rapidamente. Ma, come si è scoperto, esiste almeno una di queste lampade che ha già funzionato per più di 100 (più precisamente, 115) anni. Si trova a Livermore (USA, California) presso la locale stazione dei vigili del fuoco. Fu lì che questa lampadina di lunga durata fu accesa nell'estate del 1901 e da allora ha funzionato quasi ininterrottamente. Ora è elencata nel Guinness Book come la lampada a incandescenza più durevole. Prima di allora, gli specialisti della General Electric hanno condotto uno speciale audit tecnico, che ha confermato che questa è esattamente la lampadina che è stata accesa 115 anni fa. 
Una durata così elevata del "centenario", o come veniva anche chiamata, la lampada "Livermore" è facilitata dal suo modo di funzionamento: brucia quasi continuamente, il numero di interruttori on / off è minimo (in 100 anni è stata spenta solo poche volte) a potenza ridotta (4 W), con un "under-firing" molto forte e, di conseguenza, con un'efficienza estremamente bassa. Questa lampada viene utilizzata per l'illuminazione notturna (standby). Durante il servizio, è stato ricollegato più volte a nuovi luoghi. Al più tardi, tale riconnessione è stata effettuata nel 1976. Quindi la lampada Livermore è stata spenta per 22 minuti.
Non si sa quanto durerà questa lampada centenaria, ma dopo che si sarà bruciata, la lampada Livermore sarà collocata nel Museo Ripley.
Fonti di luce moderne
I programmi di risparmio energetico prevedono la sostituzione degli apparecchi con sorgenti luminose tradizionali, come la lampada Livermore, con LED, ei pannelli LED sono ottimali per risolvere tali problematiche nel campo dell'illuminazione per interni. I pannelli a diodi emettitori di luce (pannelli LED) sono utilizzati per illuminare locali domestici, amministrativi, uffici, negozi, intrattenimento e industriali. Va detto che i pannelli di ghiaccio sono attualmente utilizzati in misura maggiore per gli edifici commerciali e per uffici, ma si adattano perfettamente agli interni moderni dei locali residenziali. Inoltre, è abbastanza facile acquistare pannelli LED in Ucraina, per questo devi solo andare al negozio online Sila Sveta.
Prova di elettricità
All'alba dell'elettrificazione, il vantaggio dell'illuminazione elettrica non era così ovvio come ci sembra ora, dal culmine di quasi un secolo e mezzo di esperienza. Inoltre, sono intervenuti interessi economici. La massiccia sostituzione dei corpi illuminanti a gas con quelli elettrici ha minacciato gravi perdite (e addirittura rovina) per le società del gas britanniche, che hanno scatenato una vera e propria guerra dell'informazione contro l'illuminazione elettrica. 
Nel 1879, il parlamento britannico decise di istituire una commissione speciale, che avrebbe dovuto occuparsi dell'enorme flusso di informazioni vere e false e emettere un verdetto sulle prospettive di sviluppo dell'industria dell'illuminazione utilizzando l'elettricità. A questa commissione furono conferiti i poteri più seri. Anche l'apparizione del testimone convocato alla riunione di questa commissione, oltre a rendere loro una testimonianza veritiera, erano obbligatorie, come se fosse una citazione in tribunale. Anche il lavoro della commissione stessa è stato modellato sul modello di corte. Ma l'imputato era estremamente insolito - un fenomeno naturale noto collettivamente come "elettricità".
I membri della commissione si sono seduti in aula, i testimoni per l '"accusa" e la "difesa" hanno fornito le loro testimonianze e risposto alle domande, e l'intero corso delle riunioni è stato accuratamente registrato. Un discreto numero di diversi apparecchi elettrici sono stati presentati come prove materiali, il cui lavoro è stato dimostrato qui. Sono stati inoltre presentati alla commissione molti disegni, grafici, diagrammi, ecc.
Gli argomenti dei testimoni dell '"accusa", cioè gli oppositori dell'illuminazione elettrica, si riassumono principalmente nel fatto che la luce elettrica è "fredda, insensibile e morta" (come ha detto un artista), "distorce i colori, quindi è difficile scegliere i vestiti con essa, e inoltre luce elettrica, il viso appare più pallido di quanto non sia in realtà ”(opinione di una signora). I commercianti del mercato Billingsat, recentemente elettrificato, hanno affermato che sotto l'illuminazione elettrica, il pesce ha perso la sua presentazione e le vendite sono diminuite. Inoltre, quasi tutti gli oppositori dell'elettrificazione si sono lamentati del fastidioso lampeggiare dei dispositivi di illuminazione elettrica e della sensazione di dolore agli occhi da essi causato.
Sostenitori dell'elettrificazione, sono anche "testimoni della protezione dell'elettricità", ha spiegato che non si dovrebbero guardare le lampade accese, perché nessuno guarda direttamente il sole in una bella giornata. L'effetto "lampeggiante" era dovuto a un difetto tecnico, le luci elettriche di alta qualità brillavano in modo uniforme (e questo è stato dimostrato). Quanto alla distorsione della percezione del colore, le tradizionali candele e lanterne a gas di quel periodo stravolgevano ancora di più i colori, e l'effetto di "pallida morte" della pelle del viso, tanto odiata dalle signore, si osservava solo se la stanza (spazio) era illuminata contemporaneamente da una lanterna a gas e da una elettrica.
La commissione si è riunita a lungo, ma poi ha emesso il verdetto finale. È stato deciso che le conoscenze esistenti sulle leggi dell'elettricità e sullo sviluppo dell'ingegneria elettrica avevano raggiunto un livello sufficiente per la produzione di massa e l'introduzione di apparecchi elettrici. All'illuminazione elettrica è stata data la possibilità di competere con il gas e con altre tipologie tradizionali (candela, cherosene, ecc.) Una speciale clausola del decreto vietava il coinvolgimento delle società del gas nell'organizzazione dell'illuminazione elettrica, in quanto "assolutamente incompetenti nel campo dell'ingegneria elettrica".
Detentori del record di potenza
Una lampada ad arco riempita sotto pressione con un gas inerte - argon - detiene l'assoluta superiorità in termini di potenza della luce emessa continuamente. Consuma 313 kW di elettricità ed emette un flusso luminoso di 1,2 megacandellas. Questa lampada è stata prodotta nel 1984 dalla società canadese Vortek Industries. 
Della produzione in serie, il dispositivo di illuminazione più potente della storia è stato il proiettore, prodotto per scopi militari dal 1939 al 1945 dalla General Electric. Il suo design è stato sviluppato presso l'Hirst Research Center (Regno Unito, Londra). Questo riflettore ha consumato 600 kW di elettricità. La sua luminosità dell'arco ha raggiunto 46.500 cd / sq. cm Il riflettore parabolico aveva un diametro di 3,04 M. Il risultato era un fascio di luce con un'intensità di 2,7 mega-candele.
Durata contro efficienza
Quando furono inventate per la prima volta le lampade ad incandescenza, furono condotti molti esperimenti e ricerche con loro. È stato durante questo periodo che è stato possibile stabilire che la massima efficienza possibile (qui: la percentuale di energia della luce emessa dello spettro visibile rispetto all'elettricità consumata) è del 15% e si raggiunge ad una temperatura del filamento di 3400K. Tuttavia, la risorsa di tali lampade era solo di poche ore e tutti i tentativi di aumentarla non hanno avuto successo. Tuttavia, se il filamento si riscalda "solo" a 2700K, la vita operativa della lampada è di circa 1000 ore. È vero, la sua efficienza è ridotta al 5%.
Sono queste lampade che vengono prodotte in serie da oltre 100 anni. Sono ancora usati oggi. Solo il 5% dell'elettricità consumata viene convertita in radiazione luminosa. Il restante 25% dell'energia viene rilasciato come calore. Dunque, è più corretto chiamare le lampade a incandescenza non "l'illuminazione", ma il dispositivo "riscaldante".
La dipendenza della luminosità della lampada accesa dal valore di tensione
In precedenza, nel territorio della Federazione Russa, la tensione standard per le reti domestiche era di 220 V. Ma nel 2005 è stato adottato un nuovo GOST e ora la tensione standard è di 230 V. Inoltre, una deviazione del 10% dal valore nominale in qualsiasi direzione è considerata ammissibile. Cioè, in una presa domestica specifica e in un momento specifico, la tensione può essere compresa tra 207 e 253 V, e questo sarà considerato normale. La precedente classificazione standard di 220 V è inclusa in questa gamma, quindi non è stata richiesta alcuna sostituzione di massa delle apparecchiature elettriche.
È stato effettuato un esperimento per misurare il flusso luminoso emesso da una lampada ad incandescenza a diversi valori di tensione, impostati tramite LATR. Per l'esperimento, abbiamo preso una lampada opaca 230V 60W Osram CLAS A FR60 230V E27. Secondo le informazioni sulla confezione, fornisce un'intensità luminosa di 710Lm. I risultati delle misurazioni della luminosità reale a vari valori di tensione possibili nella rete (207 - 253 V) si sono rivelati piuttosto notevoli.
Quando la tensione reale devia dal valore nominale del 10% (ricorda, tale deviazione è considerata ammissibile) su entrambi i lati, la luminosità di questa lampada cambia di almeno il 30%. Quindi, al più basso dei valori di tensione consentiti di 207 V, questa lampada da 60 watt nominali brillava come una lampada da 40 watt. È vero, anche a una tensione strettamente corrispondente al valore nominale di 230 V, la lampada non ha sviluppato un'intensità del flusso luminoso di 710 lm., Che sono stati dichiarati nei suoi parametri. Ed è ancora una lampada del leader mondiale nel settore, OSRAM. C'è motivo di credere che con le lampade di altri produttori, comprese quelle domestiche, la situazione sia ancora più triste.
Si noti che le moderne lampade a LED non sono soggette a una dipendenza simile dalla tensione nella rete. Anche con fluttuazioni di tensione molto gravi (comprese quelle considerate "emergenza"), le lampade LED continuano a brillare allo stesso modo. Il dispositivo di tali lampade presuppone necessariamente la presenza di un driver di potenza, che svolge solo le funzioni di uno "stabilizzatore".
Nelle normali lampade a incandescenza, tutto è semplice: una lampadina e un filamento di tungsteno. Una lampada a LED è molto più complessa e la sua qualità dipende dalla qualità dei LED, del fosforo e dell'elettronica.
Ci sono tre parametri importanti che influenzano la qualità della luce che una lampada fornisce:
1. Ondulazione della luce. Molte lampade di bassa qualità hanno un alto livello di ondulazione della luce (sfarfallio). Tale luce è visivamente scomoda e una persona si stanca rapidamente. Quando si guarda da un oggetto all'altro, è visibile un effetto stroboscopico (come se si vedessero più oggetti invece di uno). L'occhio umano percepisce una pulsazione superiore al 40%. Esistono due modi per verificare la presenza della pulsazione della luce: prova con la matita (prendiamo una normale matita lunga dalla punta e iniziamo a spostarla rapidamente e rapidamente in un semicerchio avanti e indietro. Se i singoli contorni della matita non sono visibili, non c'è sfarfallio, se puoi vedere "diverse matite" - luce sfarfallio) e controllando con la fotocamera dello smartphone (se guardi la luce attraverso la fotocamera dello smartphone, di regola, quando la luce lampeggia sullo schermo, appariranno delle strisce e più sono luminose, più forte è lo sfarfallio). Le lampade a pulsazione visibile non devono essere utilizzate nelle aree residenziali.
2. Indice di resa cromatica (CRI). Lo spettro luminoso di una lampada a LED è diverso da quello della luce solare e dalla luce di una lampada a incandescenza convenzionale. Sebbene la luce sembri bianca, ha più componenti di colore e alcuni meno. CRI mostra quanto sia uniforme il livello dei diversi componenti di colore nella luce. Con un CRI basso della luce, le ombre sono meno visibili. Tale luce è visivamente sgradevole ed è molto difficile capire cosa c'è di sbagliato in essa. Per le lampade a incandescenza e solari, CRI \u003d 100, per le normali lampade a LED è più di 80, per le lampade molto buone più di 90. È meglio non utilizzare le lampade con un CRI inferiore a 80 in locali residenziali.
3. Angolo di illuminazione. Esistono due tipi di lampade LED a pera. Nel primo, il cappuccio protettivo ha la forma di un emisfero avente lo stesso diametro del corpo. Tali lampade non risplendono affatto e se brillano nel lampadario, il soffitto rimarrà scuro, il che potrebbe essere visivamente brutto. Nel secondo tipo di lampade, il cappuccio trasparente ha un diametro maggiore del corpo e la lampada brilla leggermente all'indietro. Le lampade a filamento LED o le lampade a disco trasparenti hanno lo stesso ampio angolo di illuminazione delle tradizionali lampade a incandescenza. I faretti alogeni producono un fascio di luce stretto con un angolo di illuminazione di circa 30 gradi, mentre la maggior parte dei faretti a LED brillano di luce diffusa con un angolo di circa 100 gradi. Tali lampadine nel controsoffitto sono "cieche" a causa del loro angolo troppo ampio. Solo pochi faretti a LED hanno lenti e lo stesso angolo di illuminazione stretto delle lampade alogene.
E altri tre problemi che spesso si possono incontrare con le lampade a LED:
1. Incoerenza tra il flusso luminoso e l'equivalente dei valori dichiarati. Purtroppo spesso sulla confezione delle lampade a LED vengono scritti valori sovrastimati del flusso luminoso ed equivalenti. Si possono trovare lampade su cui è indicato il flusso luminoso di 600 lm e che la lampada sostituisce una lampada ad incandescenza da 60 watt, ma in realtà brilla solo come una lampada da 40 watt.
2. Incoerenza della temperatura colore dichiarata. Molto spesso ci sono lampade la cui temperatura del colore della luce è diversa da quella promessa dal produttore. Invece di 2700K, puoi trovare 3100K e invece di 6000K, anche 7200K.
3. Guasto prematuro della lampada. I produttori indicano la durata delle lampade a LED da 15.000 a 50.000 ore, infatti le lampade a volte si rompono dopo diversi mesi di funzionamento.
Fatto # 1: ci sono fegati lunghi tra le lampade
Come sai, le lampadine a incandescenza sono di breve durata. Tuttavia, ci sono fegati lunghi tra loro. Ad esempio, nella città di Livermore, in California, presso una stazione dei vigili del fuoco c'è una normale lampadina che funziona ininterrottamente (più precisamente con brevi interruzioni) da 115 anni. Fu acceso per la prima volta nell'estate del 1901. La lampadina è elencata nel Guinness dei primati come la lampadina più durevole... General Electric ha confermato questo fatto con un audit tecnico condotto appositamente.
"Lampada centenario" o "una lampada di Livermore", come viene comunemente chiamata, brucia continuamente a bassa potenza (4 watt), in un sub-nucleo profondo, con un'efficienza molto bassa. Originariamente era utilizzato per l'illuminazione notturna e ha cambiato posizione un paio di volte. L'ultima volta è stata nel 1976, per la quale è stato spento per 22 minuti.
La stazione dei vigili del fuoco di Livermore-Pesanton non ha intenzione di sostituire la sua famosa lampadina. Nonostante l'uso della lampadina sia minimo, è diventata famosa, rendendo così famosa in tutto il mondo la consueta città di Livermore. I tour sono organizzati presso la stazione dei vigili del fuoco e molte persone visitano la lampadina. Una webcam è puntata su di lei 24 ore su 24. Per la lampadina Livermore sono stati creati un sito web e un museo.
Il centesimo compleanno della lampadina è stato celebrato nel 2001 con un grande barbecue con musica dal vivo. Tre band hanno suonato musica degli anni Cinquanta e del primo Novecento. I residenti della città di Livermore, sulla quale la popolarità è improvvisamente caduta grazie alla lampadina, hanno deciso di festeggiare i suoi compleanni con le vacanze in città.
Lampadina Livermore ha partecipato a un film sull'obsolescenza programmata e la collusione dei produttori. All'alba del capitalismo, gli ingegneri cercavano davvero di progettare beni di consumo durevoli e di alta qualità, e ci riuscirono fino a quando non furono vietati dai proprietari delle fabbriche, interessati al fatto che le lampadine si bruciassero più spesso e in modo che, di conseguenza, possano essere vendute di più. Pertanto, ora non ci sono più lampadine così longeve. Lampade a incandescenza moderne simili funzionano per circa mille ore e questa è considerata la norma.
Quando alla fine la lampadina Livermore si brucia, non verrà gettata in una discarica. Il Museo Ripley è il primo in fila per i resti della lampadina più longeva della storia umana.
Fatto # 2: la prova della lampadina
L'introduzione dei progressi scientifici e tecnologici nella pratica quotidiana ha spesso affrontato una tale opposizione che i sostenitori del nuovo a volte hanno dovuto utilizzare una forma di processo con pubblici ministeri, difensori e giudici per dimostrare i vantaggi della nuova tecnologia.
Sorprendentemente, è un dato di fatto che con l'aiuto di una causa legale era necessario dimostrare al grande pubblico i vantaggi apparentemente evidenti dell'illuminazione elettrica.A tal fine, nel marzo 1879, il parlamento britannico istituì una commissione che avrebbe dovuto porre fine alle voci e alle voci ridicole diffuse dagli oppositori dell'elettricità: le società del gas.La commissione aveva notevoli poteri: aveva il diritto di convocare tutti i testimoni che riteneva necessari, e sugli stessi diritti su cui erano chiamati dal tribunale. L'indagine si è svolta allo stesso modo dell'inchiesta giudiziaria. L'imputato era l'elettricità.
I testimoni hanno dato testimonianze sulle sue proprietà e azioni, gli stenografi le hanno annotate. I membri della commissione hanno assunto posizioni giudiziarie. Il tavolo con le prove materiali era rivestito con vari dispositivi elettrici, con i quali furono immediatamente eseguiti esperimenti. Disegni e schemi coprivano le pareti.
Gli argomenti dei testimoni dell'accusa erano i seguenti. Secondo gli artisti, la luce elettrica è "fredda e ha poca espressione". Le signore inglesi scoprirono che dava "una specie di morte al viso e, inoltre, rendeva difficile la scelta dei vestiti, poiché i costumi illuminati dalla luce elettrica sembrano diversi rispetto alla luce della sera".I commercianti del mercato di Billingsat si sono lamentati del fatto che "la luce elettrica faceva sembrare il pesce brutto e hanno chiesto di rimuovere la loro illuminazione". Molti si sono lamentati del dolore agli occhi e dello sfarfallio della luce. I testimoni della difesa hanno pazientemente spiegato che non si dovrebbero guardare le lanterne, ma gli oggetti da loro illuminati, che guardare direttamente il sole è ancora più doloroso, ma nessuno biasima la luce del sole per questo. Che l'insensibilità del viso si nota solo “mescolando la luce a gas con l'elettricità”. Che il "lampeggio" dell'arco nelle lampade da elettrodi di scarsa qualità. Eccetera. eccetera.
Nel verdetto, la commissione ha stabilito che la luce elettrica è uscita dal campo degli esperimenti e dei test e deve essere data l'opportunità di competere con l'illuminazione a gas. La Commissione ha vietato il trasferimento dell'illuminazione elettrica alle società del gas "in quanto incompetenti in materia di ingegneria elettrica".
Per quanto riguarda l'efficienza, l'ingegneria elettrica aveva ancora molta strada da fare: la creazione di centrali elettriche, linee elettriche e quadri.
Fatto n. 3: la più potente sorgente di luce artificiale
La più potente sorgente di luce costante è una lampada ad arco di argon ad alta pressione con un consumo energetico di 313 kW e un'intensità luminosa di 1,2 milioni di candele, prodotta da Vortec Industries a Vancouver, in Canada, nel marzo 1984.
Il riflettore più potente è stato prodotto durante la seconda guerra mondiale, nel 1939 ... 1945, dalla General Electric. È stato sviluppato presso l'Hirst Research Center (Londra, Inghilterra). Con un consumo energetico di 600 kWt ha dato la luminosità dell'arco 46'500cd / cm2 e un'intensità massima del fascio di 2,7 milioni di candele da uno specchio parabolico con un diametro di 3,04 m.
Fatto n. 4: l'efficienza di una lampada a incandescenza è solo del 5%
All'alba delle lampade a incandescenza, prima dell'inizio della loro produzione in serie, si è riscontrato che a una temperatura di 3400 K, l'efficienza di una lampada da 60 W è massima - 15%, n allo stesso tempo, il tempo di accensione della lampada è di poche ore. Pad una temperatura di 2700 K efficienza \u003d 5%, il tempo di combustione è di circa 1000 ore. Pertanto, i produttori di lampade a incandescenza dovevano scegliere tra efficienza e tempo di combustione della lampada. E ora lo standard generalmente accettato per una lampada a incandescenza è considerato una temperatura di 2700K con un'efficienza del 5% e un tempo di combustione di circa 1000 ore. Ciò significa che solo il 5% di tutta l'energia elettrica consumata viene convertita dalla lampada in energia luminosa. E il restante 95% - in energia termica! In effetti, una lampada a incandescenza è più un apparecchio di calore che una fonte di luce.
Fatto numero 5: la luminosità di una lampada a incandescenza dipende fortemente dalla tensione nella rete
In precedenza in Russia, lo standard di tensione di rete era di 220 volt. Dal 2005, secondo GOST, la rete deve avere una tensione di 230 V ± 10%, cioè da 207 a 253 volt. Il vecchio standard da 220 V rientra in questo intervallo, quindi in realtà nessuno ha fatto nulla con la vecchia apparecchiatura: nella maggior parte delle prese nel nostro paese, era 220 e rimane.
Il flusso luminoso di una lampadina a incandescenza convenzionale è stato misurato a diverse tensioni, impostandole utilizzando un LATR. Per l'esperimento è stata utilizzata una lampada opaca 230V 60W Osram CLAS A FR60 230V E27, sulla confezione il cui valore del flusso luminoso è di 710 lm.
Di seguito è riportato un grafico delle misure ottenute del flusso luminoso di una lampada da 60 watt a diverse tensioni:
Come risulta dai dati ottenuti, quando la tensione nominale di 230 V cambia del 10% in entrambe le direzioni, il flusso luminoso di questa lampada cambia di oltre il 30%! Alla tensione minima consentita secondo GOST 207 V, il flusso luminoso corrisponde già a una lampada da 40 watt. E anche ad una normale tensione di 230 V, la lampada non produce il flusso luminoso dichiarato nelle caratteristiche. Ricordiamo che questa è una lampada OSRAM (Germania). Cosa possiamo dire delle nostre lampadine domestiche ...
Va notato che le lampade a LED non soffrono di questa dipendenza. Forniscono un flusso luminoso costante quando la tensione di alimentazione cambia in un intervallo molto ampio. Il segreto è che il design delle lampade a LED include un driver di alimentazione in miniatura, che è l'elemento stabilizzante.
Fatto numero 6: puoi accendere una lampada da 60 watt senza fili a una distanza di diversi metri dalla sorgente
Per trasmettere 60 watt di elettricità su una distanza di oltre due metri (con una tensione domestica di 220 V), è necessario utilizzare dispositivi magnetici in rame di 60 centimetri di diametro. La riduzione delle loro dimensioni è possibile solo con l'uso di materiali conduttivi più costosi. Questa è esattamente l'esperienza condotta recentemente dal gigante dei processori Intel.
Utilizzando il fenomeno della risonanza magnetica, l'effetto Zeeman e speciali antenne di cattura (tutte le "innovazioni" furono inventate nel XIX secolo), il professore associato del Dipartimento di Fisica del Massachusetts Institute of Technology Marin Solyachich, insieme ai suoi colleghi e studenti, poté accendere una lampada elettrica da 60 watt in una luce. DALLA SORGENTE (questa tecnologia di trasmissione dell'energia si chiama WiTricity). Le bobine di rame sintonizzate sulla stessa frequenza sono state "avvitate" alla sorgente e al ricevitore. Uno di loro (la fonte) è collegato a una presa e l'altro ha catturato energia, anche quando c'era un sottile recinto di carta tra i dispositivi. La frequenza di risonanza delle bobine è di soli 10 MHz.
Fatto numero 7: una lampada che brucia sotto una linea elettrica
Nella città di Krasnogorsk vicino a Mosca, c'è una sezione di una linea elettrica ad alta tensione da 500 kilovolt, dove i fili sono molto cedevoli. Tanto che è semplicemente spaventoso passarci sotto: la distanza da terra a loro è di soli 5 metri circa. Quando si va in bicicletta, il volante colpisce molto e solo un pazzo oserà camminare sotto la pioggia con un ombrello in quei luoghi. Inoltre, i fili non si trovano nella terra desolata, ma proprio nella zona residenziale. Vicino alla casa e all'ospedale.
Ma il punto qui non riguarda gli standard sanitari, ma la fisica. Il fatto è che la linea di trasmissione di potenza crea un campo elettrico abbastanza forte, che, in combinazione con fili a bassa pendenza, può dare un effetto interessante: la lampada fluorescente brucia senza fili o altri ritocchi sotto la linea di alimentazione. La lampada è la più comune, la stessa viene utilizzata per l'illuminazione negli uffici. La lampada brucia non solo per terra, ma anche semplicemente nell'aria e nelle mani.
Perché la lampada è accesa? A causa della tensione ai suoi capi, che a sua volta nasce a causa del campo elettromagnetico creato dalla linea di trasmissione. Il potenziale elettrostatico sui fili è molto alto e il potenziale a terra è noto per essere zero. In altre parole, c'è una differenza di potenziale, o tensione, tra i fili e la terra. E alle estremità della lampada c'è anche una differenza di potenziale, perché una delle estremità di una lampada verticale è sempre più vicina ai fili e la seconda è più lontana da loro o è a terra.
Ma questa differenza potenziale è ancora abbastanza piccola da fornire una corrente di tale forza, che sarebbe pericolosa per l'uomo. E poiché la corrente è così debole, non dovrebbe nemmeno accendere la lampada. Inoltre le lampade fluorescenti non sono così semplici: all'interno ci sono degli speciali starter che la illuminano in modo speciale. Perché la lampada sta bruciando?
Perché tali lampade, in linea di principio, bruciano per altri motivi. Al posto di un arco di tungsteno incandescente, all'interno del tubo di vetro sono presenti vapori di mercurio che creano radiazione ultravioletta (convertita in luce visibile dal fosforo bianco sul vetro) a causa della tensione, ma non alle estremità della lampada, ma per tutta la sua lunghezza, cioè sia ai contatti che a il mercurio stesso. Il campo sotto la linea elettrica crea una potenziale differenza tra i vapori di mercurio all'interno della lampada, facendola brillare. Pertanto, non è necessario un dispositivo di avviamento per illuminare, quindi le normali lampade a incandescenza non si illuminano sotto le linee elettriche e quindi una persona non viene uccisa da una scossa elettrica. È solo che l'effetto osservato si basa su una natura leggermente diversa.
La lampada emette luce molto intensamente quando viene spinta nel terreno, leggermente più debole se tenuta verticalmente tra le mani e ancora più debole se tenuta orizzontalmente. Il motivo è la diversa tensione sulla lampada: l'estremità conficcata nel terreno fornisce un percorso istantaneo per il drenaggio della corrente e la posizione verticale crea una grande differenza di potenziale dovuta alle diverse distanze dalle estremità della lampada ai fili.
Prima dell'invenzione della fonte di luce elettrica, le persone illuminavano le stanze con candele di cera, lampade a olio e lampade a cherosene. Ecco alcuni fatti interessanti sulla lampada a incandescenza.
Storia della creazione
Le lampadine sono state create separatamente da due inventori: Alexander Lodygin, originario della Russia, e Thomas Edison dagli Stati Uniti. Entrambi gli scienziati hanno fatto grandi scoperte e contributi all'ingegneria elettrica.
Nel 1872, Lodygin mise un'asta di carbonio in un recipiente di vetro da cui aveva precedentemente evacuato l'aria. Nel 1874, l'inventore ricevette un brevetto per la sua lampada al carbonio. Successivamente, Lodygin propose di sostituire l'asta di carbonio con una di tungsteno. Un filamento realizzato con questo materiale è ancora utilizzato nelle lampade moderne.
Thomas Edison lavorò a lungo per creare una lampada che potesse essere utilizzata a lungo, e nel 1878 ci riuscì. La sua prima lampadina utilizzava trucioli carbonizzati ottenuti dal bambù giapponese. L'inventore ha anche creato la base e il portalampada utilizzati nella lampadina.
Nella produzione, il filamento di tungsteno nelle lampadine iniziò ad essere ampiamente utilizzato all'inizio del XX secolo, nel 1909. E dopo alcuni anni, le lampadine iniziarono a riempirsi di gas - azoto, krypton o argon, e il filamento acquisì la sua forma moderna - spirale.
Moderna lampada ad incandescenza
Le lampadine moderne utilizzano principalmente un filamento di tungsteno come filamento. Una corrente elettrica passa attraverso il filamento, si riscalda fino a 2500 ° C ed emette una luce molto vicina alla luce diurna.
Un bulbo di vetro fornisce protezione dall'aria atmosferica. La base è in vetro al piombo e il bulbo è in calce. Al momento, la maggior parte delle lampade sono riempite con gas inerti, ad eccezione delle lampadine a bassa potenza (25 VVt), dalle quali viene pompata aria (vuoto).
Una delle parti della lampada - la base - è una sorta di conduttore tra la rete e la lampadina. Grazie a lui, la lampada è attaccata alla presa. Gli elementi esterni della cartuccia sono contatti e quelli interni sono elettrodi (ingressi di corrente).
Il bulbo di diverse lampade ha una forma diversa: a pera, ovoidale, reflex, a forma di candela. Inoltre, le lampade a incandescenza differiscono per potenza e applicazione.
Alcune caratteristiche fisiche
La stessa lampada a incandescenza non è più una fonte di luce, ma una fonte di calore. L'efficienza della lampada è solo del 5 percento, il restante 95 va all'effetto termico. La vita della lampada è di circa mille ore.
Prima del cambiamento in GOST fino al 2005, la Federazione Russa utilizzava lo standard di tensione nella rete 220 V. Dal 2005, la tensione di rete è diventata 230 con un margine di errore del 10 percento, ad es. la norma di tensione nelle reti va da 207 V a 253 V. Una delle caratteristiche importanti delle lampade ad incandescenza è il flusso luminoso. A differenza delle lampadine a LED, le lampadine a incandescenza dipendono fortemente dalla tensione.
Durante l'esperimento con la lampada tedesca Osram, il cui flusso luminoso è di 710 lm a parametri 230 V e 60 W, si è riscontrato che la dipendenza del flusso luminoso dalla tensione era colossale! Le misurazioni a una tensione di 207 V hanno mostrato 416 lm ea 253 V - 890 lm. L'esperimento ha inoltre evidenziato non solo un'ampia diffusione, ma anche il fatto che la lampada non rientra nelle sue caratteristiche: a 230 V il flusso luminoso era inferiore, pari a 628 Lm, e solo a 237 V raggiungeva il numero dichiarato di 710 Lm.
Lampada più vecchia
Nella città americana di Livermore, in California, c'è la lampadina più antica, che ha 118 anni. È stato acceso nel 1901 in una stazione dei vigili del fuoco e funziona quasi continuamente. Questa lampadina è stata inserita nel Guinness dei primati come la più resistente. È stato realizzato alla fine degli anni '90 del XIX secolo.
Lei stessa è a bassa potenza, con una potenza di 4 watt, ha un'efficienza molto bassa ed è molto pallida (ha un surriscaldamento profondo). La luce è stata spenta ancora un paio di volte - a causa dei suoi "incroci" con un'altra strada (1901, 1903 e 1976), ricostruzione dell'edificio (1937) e interruzioni di corrente (anni '30 -'70 del XX secolo). Dall'ultimo trasloco nel 1976, la lampada non si è mai spenta.
La lampadina è diventata famosa non solo per se stessa, ma anche per la sua città: migliaia di persone vengono in gita per vedere il fegato lungo. Nel 2001 si sono svolte le celebrazioni per il centenario della lampada. Quando la luce si spegne, non la getteranno via, ma la daranno al museo.
Nel 1801, il fisico inglese Sir Humphrey Davy ha dimostrato che un filamento di platino è in grado di emettere luce. È vero, il campione è evaporato troppo rapidamente, non è stato possibile trarre alcun vantaggio dal processo. Oggi parleremo dei tipi di lampade e della storia della creazione. Andiamo oltre le risorse straniere. Ci auguriamo che la recensione sulla storia e le varietà di lampade di illuminazione sia interessante.
Lampadine a incandescenza
Le prime nella storia sono state le lampade ad incandescenza. Prima di Thomas Alva Edison, gli inventori cercavano di ottenere dispositivi funzionanti, seguendo le orme del formaggio Humphrey Davy, ma si è rivelato difficile chiamare azioni di successo. La sfida era l'ossidazione istantanea del materiale del filamento con l'ossigeno atmosferico. Era molto più facile con i fulmini. Nel 1809, Sir Humphrey Davy ricevette una scarica tra due aste di carbonio. Un prototipo simile di lampade a scarica è stato utilizzato più recentemente e con successo. L'invenzione, mostrata nel 1810 alla Royal Institution of Great Britain, fu chiamata lampada ad arco.
James Bohemian Lindsay realizzò qualcosa di simile a una torcia elettrica nel 1835. Ha studiato altre soluzioni, inoltre, c'erano poche informazioni sulle attività dell'inventore, ma i suoi tentativi di leggere il libro da una lunga distanza sono stati registrati. Lindsay ha fatto le cose coprendo il libro. Quindi l'attenzione del luminare della scienza fu diretta al telegrafo senza fili, dove punti e trattini erano fissati dalla durata del bagliore. La distanza si è rivelata sorprendente per quei tempi e la velocità è stata istantanea.
Cinque anni dopo, lo scienziato britannico Warren de la Roux ha apprezzato i vantaggi dell'elettricità quando ha capito come mettere un filamento di platino in una beuta da vuoto. La sua invenzione era basata su congetture che significa l'alto punto di fusione del platino: la spirale non solo evapora, ma brucia, si ossida. Pertanto, è necessario isolare il filo dall'ossigeno. È stata creata quasi una lampadina a incandescenza, tranne per l'assenza di una base filettata. L'impatto commerciale dell'utilizzo del platino come fonte di illuminazione chiaramente non sembrava essere alle stelle.
Nel 1841, il design delle prime lampadine a incandescenza cambiò leggermente. Da un'idea di Frédéric de Molyne, è stato visto un ibrido tra le invenzioni di Sir Humphrey Davy: una sottile briciola di carbone è stata chiamata a brillare tra due elettrodi di platino racchiusi in una beuta da vuoto. Ci sono tentativi per ridurre il costo delle lampadine a incandescenza. Fino a quando finalmente, nel 1845, il genio americano John Wellington scoprì di realizzare fili interamente in carbonio (che ora viene utilizzato nei riscaldatori in carbonio). L'invenzione non ha aggiunto anni alla vita dello scienziato, il lavoro sulla creazione di lampade a incandescenza è stato continuato da Robert Nudi, dimostrando nuovi oggetti, la maggior parte dei quali sono ora disponibili per la visualizzazione nel museo del castello di Blois.
Il nostro connazionale Alexander Nikolaevich Lodygin inventò una lampadina a incandescenza nel 1872 e due anni dopo ottenne un brevetto per il dispositivo. Ben presto convinto che le barre di ferro e di carbone diano poco a questo riguardo, l'inventore russo ha continuato la sua ricerca. Il destino si è sviluppato in modo tale che Lodygin ha lasciato la Russia a causa della persecuzione del movimento rivoluzionario da parte del governo. Dal 1883, insieme ad altre direzioni, fu impegnato nella produzione delle prime lampade ad incandescenza in Francia. Ha lavorato su cose dal campo della costruzione e della tecnologia. Lodygin ha avuto l'idea di utilizzare metalli refrattari (tungsteno, cromo, titanio) come filamenti che funzionano ancora oggi.
Di conseguenza, i brevetti furono acquistati dalla società americana General Electric. E l'inventore della lampadina a incandescenza è tornato in Russia con una pila di disegni e invenzioni. Ha lavorato come insegnante, ma dopo la rivoluzione è emigrato negli Stati Uniti, dove è morto. Nel frattempo, il mondo non si è fermato. Non pensare che la prima lampadina sia nata da un solo scienziato. Molte persone hanno lavorato nella direzione indicata. Ad esempio, dal 1854, Heinrich Goebel ha lavorato su fili di bambù carbonizzati. Una bottiglia con aria evacuata è stata utilizzata come lampadina per una lampada a incandescenza. Detto personaggio è considerato l'inventore della prima versione digeribile della lampada.
Chi ha davvero inventato la lampadina a incandescenza
Molti storici ritengono che i pro ei contro delle lampade a incandescenza possano essere presi seriamente in considerazione, a partire dal lavoro di Joseph Wilson Swan. Nel 1850 un fisico inglese iniziò a lavorare su (!) Filamenti di carta ricoperti di polvere di carbone. Nel 1860, il primo dispositivo efficiente era maturo, gli svantaggi includono:
- Requisiti di alta qualità per creare un vuoto in una lampadina a incandescenza.
- Breve durata del dispositivo.
- Consumo di energia di scarto.
Si noti che tra gli svantaggi delle lampade ad incandescenza non c'è più un prezzo elevato. Fortunatamente, a metà degli anni '70, furono introdotte pompe per vuoto nuove e migliorate, consentendo a Swann di continuare a lavorare. Nel 1878, lo scienziato dimostra i propri sviluppi alle lezioni a Newcastle, ma solo due anni dopo, nel 1880, ottiene un brevetto per un nuovo dispositivo per lampadine a incandescenza. La principale innovazione è stata la completa rimozione dell'ossigeno dal pallone, il filamento è stato riscaldato bianco senza bruciare. La bobina mostrava una bassa resistenza e richiedeva fili di rame estremamente spessi per alimentare il dispositivo.
Si scopre che Swann ha risolto il problema di organizzare l'illuminazione utilizzando lampade a incandescenza. Alla fine, ha suggerito di prendere il cotone (invece della carta) come base per il filo. La casa di Swann a Low Fell è diventata la prima casa illuminata elettricamente al mondo. Gli storici celebrano la pionieristica commercializzazione di lampadine a incandescenza da parte di Joseph, portando a un ulteriore interesse per l'argomento del mondo accademico e del pubblico in generale. Il Savoy Theatre of Creativity di Westminster è stata la prima istituzione pubblica a utilizzare un generatore elettrico (88 kW) per illuminare la sala. Sono state utilizzate 1200 lampadine a incandescenza, realizzate secondo il progetto proposto da Swann.
Come notato da testimoni oculari, il vantaggio della nuova tecnica era l'assenza della necessità di bruciare gas. L'ossigeno non veniva più consumato e veniva generato molto meno calore. Inoltre, gli osservatori hanno notato la relativa sicurezza antincendio dei dispositivi. Per dimostrare questa qualità, la lampadina a incandescenza fu rotta (proprio nel lampadario) durante lo spettacolo e il 29 dicembre 1881 il Times notò che il metodo di illuminazione descritto era più promettente delle trombe a gas. Le lampadine a incandescenza guadagnarono rapidamente popolarità nella marina e nelle miniere, dove, per ovvi motivi, era considerato non redditizio utilizzare la combustione. Gli storici notano la completa indipendenza della ricerca di Swann dagli studi di Edison.
Parallelamente, Henry Woodward ha ottenuto un brevetto canadese per le lampadine a incandescenza. I suoi prodotti si distinguevano per la particolare forma del pallone e riempiti con azoto inerte. Ciò ha notevolmente ridotto i requisiti di resistenza della porzione di vetro della lampadina a incandescenza. Le invenzioni di Henry Woodward non furono incluse nell'uso commerciale. Tuttavia, furono notati da Edison, che acquistò il brevetto canadese per $ 5.000. Per trovare i soldi, Edison ha preso il grande, dicendo alla stampa che aveva già inventato nuove lampadine a incandescenza, e ora stava semplicemente cercando fondi per produrre prodotti.
Il primo test di Edison su un filo di carbonio è durato 13,5 ore. Già nel 1880 l'inventore ottenne un brevetto per una lampadina a incandescenza e un filamento di bambù che poteva durare 100 volte di più. Fu Edison a intuire che il filo doveva essere realizzato con metalli refrattari ad alta resistenza al fine di ridurre la corrente di alimentazione. La tensione di esercizio di 110V consigliata da Edison è ancora oggi utilizzata negli Stati Uniti. Il brevetto statunitense 223898 descriveva una serie di forme di creazione di filamenti, utilizzando eventualmente bambù rivestito con polvere di carbone. Ecco le possibili opzioni, secondo la presentazione di Edison:
- Cotone.
- Carta.
- Coppiglie in legno.
Mi chiedo perché sia \u200b\u200bstato proposto di utilizzare materiali esotici come filamento. E gli elettrodi di platino sono stati utilizzati per fornire elettricità. Al giorno d'oggi, una lampadina a incandescenza varrebbe una fortuna. Il motivo è semplice: la resistenza del filo era già bassa e in quel momento non venivano utilizzati metalli ad alta resistenza. Un nuovo brevetto (1883), con il quale c'erano difficoltà a concordare, utilizzava il carbonio come spirale come prima. Infine, per evitare conflitti con Swann, Edison suggerì a quest'ultimo di creare la società Edisvan per distribuire i prodotti nel Regno Unito.
Il primo filamento metallico per lampadine a incandescenza in osmio è stato brevettato dallo scienziato austriaco Karl Auer von Welsbach. Una versione funzionante del dispositivo uscì nel 1898. Nel 1897, una lampada con un globo di ceramica fu presentata dal chimico tedesco Walter Nernst. È due volte più efficiente di quella al carbonio; è stata estromessa dagli scaffali dalle seguenti lampadine a incandescenza con un filamento metallico. Nel corso di brevi tentativi, uno dopo l'altro, furono emanate ricette per coprire le fibre di carbonio con uno strato di conduttore, poi apparve il tungsteno, che è ancora utilizzato oggi. Si noti che la ricerca di Edison ha costituito la base per la creazione di tubi elettronici, grazie ai quali si sta sviluppando tutta la tecnologia ad alta intensità scientifica.
Lampade a scarica
Un tempo, le lampade a incandescenza venivano riempite con composti di bromo o iodio per impedire la combustione della bobina. Quelle a scarica di gas si basano fondamentalmente su altre leggi della fisica. È curioso che l'effetto del bagliore di un barometro a mercurio sia stato notato nel 1675 dall'astronomo francese Jean Picard. Dopo 30 anni, Francis Hawksby ha dimostrato la prima versione di una lampada a scarica. L'idea era di iniettare una piccola quantità di mercurio in una sfera di vetro carica di elettricità statica dopo l'evacuazione. C'era abbastanza luce per leggere.
Mentre il nostro connazionale Vasily Petrov descriveva il fenomeno di un arco elettrico, Sir Humphrey Davy fece una dimostrazione delle barre di carbone al Royal Institute nel 1802. Ulteriori ricerche nel campo delle lampade a scarica di gas a bassa pressione furono condotte da Heinrich Geisler, che nel 1857 creò sorgenti luminose artistiche di varie tonalità basate su un riempitivo di gas. È necessario un vuoto per facilitare il processo di ionizzazione. Come mezzo di scarica sono stati usati argon, neon, vapore di mercurio e aria.
Diodi elettronici, triodi, ecc. Divennero i discendenti luminosi delle lampade Heisler Durante gli esperimenti con lampade a scarica di gas, Johann Gittorf notò che il movimento dei portatori si forma nel vuoto completo. È così che è nata la conoscenza dei raggi catodici generati dagli elettroni. Le sorgenti sono state ulteriormente sviluppate in lampade fluorescenti fluorescenti, dove il vapore di mercurio viene emesso nell'intervallo dell'infrarosso e lo spettro visibile è ottenuto pompando con energia di fosforo.
La preistoria di questi tipi di lampade elettriche risale a centinaia di anni fa. Per molto tempo, le persone hanno notato che alcune rocce tremolano per ragioni sconosciute. Il fenomeno è stato descritto per la prima volta da Sir George Stoke usando l'esempio della fluorite. Le varietà di lampadine descritte in polarità hanno acquisito ottime caratteristiche tecniche, ad esempio il basso consumo energetico. E le carenze sono rimaste evidenti fino a poco tempo: grandi dimensioni, la necessità di un driver (alimentatore).
