Lâmpada incandescente
O incandescente lâmpada ( archaically conhecida como a lâmpada elétrica ) usa um brilhante fio de filamento aquecido ao branco-quente por eléctrico de resistência , para gerar luz (um processo conhecido como radiação térmica ou incandescente ). A ampola é o vidro invólucro que mantém o filamento num vácuo ou baixa pressão de gás nobre , ou um halogénio gás no caso de quartzo -halogéneo lâmpadas (ver abaixo), a fim de evitar a oxidação do filamento a altas temperaturas. Em Austrália uma lâmpada também é chamado um globo de luz , mas este termo não é usado em outros lugares.
Devido à sua fraca eficiência e de cor amarelada, que está a ser substituídos gradualmente em muitas aplicações por lâmpadas fluorescentes , lâmpadas de descarga de alta intensidade , os LEDs , e outros dispositivos.
História da lâmpada
A invenção da lâmpada elétrica é por vezes atribuída a Thomas Alva Edison , que fez contribuições para o seu desenvolvimento, produzindo uma lâmpada elétrica prática e viável e conseguiu a comercialização do dispositivo, mas hoje é bem conhecido que Heinrich Göbel construído lâmpadas funcionais três décadas antes . Muitos outros também contribuiu para o desenvolvimento de um dispositivo verdadeiramente prático para a produção de iluminação gerado eletricamente.
Em 1801 Sir Humphry Davy , um Inglês químico, feito de platina tiras brilhar pela passagem de uma corrente elétrica através deles, mas as tiras evaporou-se muito rapidamente para fazer uma lâmpada útil. Em 1809 ele criou a primeira lâmpada de arco , que ele demonstrou ao Royal Institution da Grã-Bretanha em 1810 , através da criação de um pequeno, mas ofuscante arco entre dois carvãovaras ligadas a uma bateria .
Em 1820 um cientista britânico Warren De la Rue anexou uma platina bobina em um evacuados tubo e passou um elétrico corrente através dele. O desenho foi baseado no conceito de que o elevado ponto de fusão de platina lhe permita funcionar a temperaturas elevadas e que a câmara sob vácuo deverá conter menos moléculas de gás para reagir com a platina, melhorando a sua longevidade.Embora fosse um desenho eficiente, o custo da platina tornou impraticável para uso comercial.
Em 1835 James Bowman Lindsay demonstrou uma luz elétrica constante a uma reunião pública em Dundee. Ele afirmou que ele pudesse "ler um livro a uma distância de pé um ano e meio ". No entanto ter aperfeiçoado o dispositivo, para sua própria satisfação, ele se virou para o problema da telegrafia sem fio e não desenvolveram a luz elétrica ainda mais.
Em 1841 Frederick de Moleyns da Inglaterra foi concedida a primeira patente para uma lâmpada incandescente, com um projeto usando carvão em pó aquecido entre dois fios de platina.
Em 1854 , o inventor alemão Heinrich Göbel desenvolveu o primeiro "moderno" lâmpada: a carbonizada bambu filamento, em um frasco de vácuo para evitar a oxidação. Nos cinco anos seguintes, ele desenvolveu o que muitos chamam de o primeiro prática lâmpada. Sua lâmpadas durou por até 400 horas. Ele não aplicar imediatamente um pedido de patente, mas sua prioridade foi estabelecida em 1893.
Joseph Wilson Swan (1828-1914) foi um físico e químico nascido em Sunderland, Inglaterra. Em 1850 ele começou a trabalhar com filamentos de papel carbonizados em um bulbo de vidro evacuado. Por 1860 ele foi capaz de demonstrar um dispositivo de trabalho, mas a falta de um bom vácuo e um suprimento adequado de energia elétrica resultou em um curto tempo de vida para a lâmpada e luz ineficiente. Em meados da década de 1870 melhores bombas se tornaram disponíveis, e Swan voltou para seus experimentos. Swan recebeu um britânico patente para o seu dispositivo em 1878. Swan relatado sucesso para o Chemical Society Newcastle e em uma palestra em Newcastle, em fevereiro de 1879, ele demonstrou uma lâmpada de trabalho, que utilizou uma carbono fibra filamento. A característica mais significativa da lâmpada de Swan foi que havia pouco residual de oxigênio no vácuo tubo para acender o filamento, permitindo assim que o filamento a brilhar quase branco-quente sem pegar fogo. A partir deste ano, ele começou a instalar lâmpadas em residências e pontos de referência na Inglaterra e no início da década de 1880 tinha começado sua própria empresa.
Do outro lado do Atlântico , desenvolvimentos paralelos também estavam ocorrendo. Em 24 de julho , 1874 um canadense de patentefoi arquivada pela Woodward e Luz de Evan por um Toronto eletricista de medicina chamado Henry Woodward e um colega Mathew Evans , que foi descrito na patente como um "cavalheiro", mas, na realidade, um goleiro hotel. Eles construíram sua lâmpada com uma haste em forma de carbono realizada entre eletrodos em um globo de vidro preenchidos com nitrogênio . Woodward e Evans descobriu que era impossível aumentar o apoio financeiro para o desenvolvimento de sua invenção e em 1875 Woodward vendeu uma parcela de sua patente canadense para Thomas Edison .
US223898 Lâmpada Elétrica
Edison comprou a patente Woodward e Evans e tinha uma equipe de desenvolvedores procurar um material alternativo filamento.Eventualmente, ele usou um carbono filamento que ardeu durante 40 horas (primeiro teste bem sucedido foi em 21 de outubro , 1879 ; durou 13,5 horas). Edison continuou a melhorar o seu design. A espiral de carbono-filamento original é mostrada e repetidamente referido na sua patente de luz inicial. Em 1880 ele teve um dispositivo que poderia durar mais de 1200 horas, utilizando um filamento derivado de bambu, mais do que as 400 horas de Heinrich Göbel 's mais cedo lâmpada.
Em janeiro de 1882 , Lewis Latimer recebeu uma patente para o "Processo de Carbonos fabricação", um método melhorado para a produção de filamentos de lâmpada que rendeu mais lâmpadas do que a técnica de Edison duradoura.
Na Grã-Bretanha, Swan tomou Edison a tribunal por violação de patente. Edison perdido e como parte do acordo, Edison foi obrigado a tomar em Swan como um parceiro em suas obras elétricos britânicos. A empresa foi chamado de Edison e Swan United Electric Company. Eventualmente, Edison adquiriu a totalidade da participação da Swan na empresa. Swan vendeu seus direitos de patente dos Estados Unidos para o Brush Electric Company em junho 1882.
O United States Patent Office se tinha pronunciado sobre 8 de Outubro , 1883 que as patentes de Edison foram baseados na técnica anterior de William Sawyer e eram inválidos. Litígios continuada durante um número de anos. Eventualmente, em 6 de Outubro , 1889 , um juiz determinou que a luz elétrica melhoria alegação de Edison para "um filamento de carbono de alta resistência" era válido.Pesquisa exposta em " A Streak of Luck ", de Robert Conot ( 1979 ), mostra que Edison e seus advogados escondeu informações importantes do juiz . Eles cortar o 07-21 outubro, 1879 seção de um notebook que o juiz pode ter determinado mostrou que eles estavam simplesmente estendendo Sawyer (ou Swan) trabalhar com "queimadores" de carbono ou "varas", em um bulbo de vidro evacuado.
Edison e sua equipe não encontrou um filamento comercialmente viável (bambu) até mais de 6 meses após Edison entrou com o pedido de patente. O fraco e de curta duração (40 a 150 horas) filamento de carbono foi finalmente substituído pelo tungstêniofilamento. Em 1903 Willis Whitnew inventou um filamento que não iria escurecer o interior de uma lâmpada. Era um filamento de carbono revestidos com metal. Em 1906 , a General Electric Company foi o primeiro a patentear um método de fazer filamentos de tungstênio para uso em lâmpadas incandescentes. Os filamentos eram caros, mas por 1910 William David Coolidge ( 1873 - 1975 ) tinha inventado um método melhorado de tomada de filamentos de tungstênio. O filamento de tungstênio superou todos os outros tipos de filamentos e Coolidge fez os custos prático.
Um dos principais problemas da lâmpada eléctrica padrão é a evaporação do filamento. As variações inevitáveis ??na resistividade ao longo do filamento causar aquecimento não uniforme, com "pontos quentes" formando em maior resistividade. Emagrecimento por evaporação aumenta resistividade. Mas hot spots evaporar mais rapidamente, aumentando a sua resistividade mais rápido-umfeedback positivo que termina na abertura minúscula familiar em uma outra forma de filamentos com aparência saudável. Irving Langmuir sugerido que um gás inerte, em vez de vácuo, iria retardar a evaporação e ainda evitar a combustão, e lâmpadas incandescentes tão comuns agora estão cheios de nitrogênio , argônio ou criptônio .
Um típico lâmpada de filamento dura cerca de 1000 horas. Consulte a seção abaixo, tensão, saída de luz e vida , para uma discussão sobre as vantagens e desvantagens inerentes à criação de uma especificação vida útil da lâmpada.
A lâmpada de halogéneo
Halogênio cápsula lâmpada (centro) com um sistema integrado reflector dicróico .Este projeto integrado é referido como um pacote "MR16" (Miniature refletor, 16/8 de uma polegada de diâmetro).Um filtro UV permanentemente integrado é frequentemente incluídos.
O problema da curta vida da lâmpada é tratada na lâmpada de halogéneo que é preenchido com um halogénio de gás tais como iodoou bromo . Isto cria um equilíbrio de reacção, onde é evaporado filamento quimicamente re-depositada nos pontos quentes, evitando a falha prematura da lâmpada. Isso permite que as lâmpadas halógenas para ser executado em temperaturas mais altas que causam inaceitáveis ??vidas baixas lâmpadas em lâmpadas comuns, permitindo uma maior luminosidade e eficiência.
Porque o envelope lâmpada deve ser muito quente para que isso funcione, os envelopes são feitos de vidro de quartzo em vez de vidro comum, o que amaciar e fluir muito a estas temperaturas. Assim, as lâmpadas halógenas são chamados às vezes as lâmpadas halógenas de tungstênio e às vezes são chamados lâmpadas de halogéneo de quartzo. Eles foram uma vez chamados lâmpadas de iodo de quartzo.
Talvez o efeito colateral mais significativo do uso de quartzo em vez de vidro comum é que a lâmpada se torna uma fonte de UV-Bluz, porque o quartzo é transparente para esta faixa espectral e vidro comum não é. Uma consequência é que é possível obter uma queimadura do excesso de exposição à luz de uma lâmpada de halogéneo de quartzo. Lâmpadas de halogéneo de quartzo são utilizados em alguns instrumentos científicos como fontes de luz UV-B.
Uma vez que o quartzo é quente, e representa um perigo de incêndio ou queimaduras , e por causa do risco de exposição à radiação UV, estas lâmpadas são normalmente protegidos por um filtro de vidro comum, o qual, como mencionado acima, absorve a maior parte da luz UV-B .
O vidro de quartzo pode ser danificado por resíduo de impressões digitais . Essas lâmpadas devem ser manuseados sem tocar na cápsula de quartzo (a lâmpada real). Se a cápsula de quartzo é tocado, ele deve ser limpa com álcool .
A lâmpada incandescente é ainda amplamente utilizado em aplicações domésticas, e é a base da maioria iluminação portátil (por exemplo, alguns carros faróis elétricos e tochas ). Lâmpadas halógenas se tornaram mais comuns em faróis de automóveis e situações domésticas, particularmente onde a luz deve ser concentrada em um ponto particular. A luz fluorescente , tem, no entanto, substituiu muitas aplicações da lâmpada com a sua vida e energia superior eficiência. LED luzes estão começando a ver aumentado o repouso eo uso de automóveis, substituindo as lâmpadas incandescentes. Faróis mais recentes estão indo para iluminação de descarga de alta intensidade , como o óxido de metal de halogéneo , que em vez de olhar arroxeada amarelado.
Equipamento de série
A maioria das lâmpadas domésticas e industriais têm acessórios tipo compatíveis com a lâmpada titular padrão. Os tipos mais comuns de montagem são:
- MES ou parafuso médio Edison (aka E26), usado no EUA e Japão para mais de 120 e 100 volts lâmpadas
- BC ou boné baioneta double-contato, utilizado no Reino Unido , Irlanda e Austrália para a maioria das lâmpadas de 240 volts de alimentação (embora MES também é comum no Reino Unido)
- E14 / E27 parafuso acessórios, utilizados em continental Europa . (E27 é muito semelhante ao MES, mas não idêntica.)
Em cada designação , o E representa Edison, que criou a lâmpada parafuso-base, eo número está em milímetros . (Isto é verdade mesmo nos Estados Unidos, onde as outras designações que envolvem o diâmetro da própria lâmpada ainda são dadas em oitavos de uma polegada ). Na América do Norte , existem quatro padrão tamanhos de tomadas de parafuso de expansão usadas para lâmpadas linha de tensão : candelabros (E12), intermediário (E17), médio ou padrão (E26), e mogul (E39). Em continental Europa , estes são, em vez um pouco diferente: candelabros (E10 ou E11), intermediário (E14), médio ou padrão (E27), e mogul (E40). Há também um "admedium" tamanho rara (E29), e um tamanho muito diminuto (E5), geralmente utilizado apenas para a baixa tensão aplicações , tais como com um bateria . Lâmpadas baioneta têm tamanhos semelhantes, e recebem uma designação B.
As lâmpadas de halogéneo vêm muitas vezes dentro de uma dessas lâmpadas normais, mas também vêm com pinos bases. Estes recebem uma designação L, com o número sendo a distância centro-a-centro, em milímetros.
Eficiência
Eficiência luminosa é definida como a razão de fluxo luminoso para o total de fluxo de radiação, e é medido em lúmen por watt (lm / W) ou como uma percentagem de 683 lm / W, a eficiência de uma fonte monocromática de comprimento de onda de 555 nm (um amarelo cor -green a que o ser humano olho é mais sensível).
Uma medida diferente, a eficiência luminosa global , é definida como a razão de fluxo luminoso de entrada total de energia. Isto é menos do que ou igual à eficiência luminosa.
| Categoria | Tipo | lm / W | % |
| Incandescente | 40 W incandescentes de tungstênio | 12.6 6 | 1,9% |
| 60 W incandescentes de tungstênio | 14.5 6 | 2,1% | |
| 100 W incandescente de tungstênio | 17.5 6 | 2,6% | |
| vidro halogéneo | 16 | 2,3% | |
| quartzo de halogéneo | 24 | 3,5% | |
| tungstênio-halogênio | 18-25 5 | 2,6% -3,6% | |
| de alta temperatura incandescente | 35 2 | 5,14% | |
| Fluorescente | 13 W twin-tubo fluorescente | 56,3 1 | 8,2% |
| fluorescente compacta | 45-60 3 | 6,6% -8,8% | |
| Diodo emissor de luz | LED branco (de baixa potência) | 15-42 5 | 2,2% -6,2% |
| LED branco (alta potência) | 26-60 5 | 3,8% -8,8% | |
| LED branco (protótipos) | 60-100 5 | 8,8% -14,7% | |
| Lâmpada de arco | lâmpada de arco xenônio | 30-150 4 | 4,4% -22% |
| mercúrio - xenon lâmpada de arco | 50-55 4 | 7,3% -8% | |
| Radiadores ideais | ideal de corpo negro radiador em 4000 K | 47,5 7 | 7% 7 |
| radiador de corpo negro ideal a 7000 K | 95 2 | 14% 7 | |
| fonte de luz branca ideal | 242,5 2 | 36% | |
| monocromática fonte 556 nm | 680 6 | 100% |
Poder
Lâmpadas de filamentos são geralmente comercializados de acordo com a potência elétrica consumida. Isto é medido em watts e depende principalmente da resistência do filamento, o que por sua vez, depende principalmente de comprimento, a espessura e o material do filamento. É difícil para a média dos consumidores para prever a saída de luz de uma lâmpada dada a energia consumida, mas pode-se supor com segurança, para duas lâmpadas do mesmo tipo, que a lâmpada de energia mais elevado é mais brilhante.Classificações de saída de luz reais são dadas em lumens , no entanto a maioria dos compradores não verificar isso. Alguns fabricantes se envolver em propaganda enganosa , de tal forma que o alegado "longa" vida útil da lâmpada é alcançável em tensões domésticas normais, mas a saída de luz é alcançável apenas em tensão mais alta que normalmente não existem, como 130 volts nos Estados Unidos.
A tabela abaixo mostra a saída típica aproximada (em lumens) de lâmpadas incandescentes normais em vários poder:
| Potência (W) | Luz |
| 15 | 100 |
| 25 | 200 |
| 34 | 350 |
| 40 | 500 |
| 52 | 700 |
| 60 | 850 |
| 67 | 1000 |
| 75 | 1200 |
| 90 | 1450 |
| 100 | 1700 |
| 135 | 2350 |
| 150 | 2850 |
| 200 | 3900 |
| 300 | 6200 |
Os 34, 52, 67, 90 e 135 watt lâmpadas são projetados para uso em 130 volts.
Calor
Lâmpada fluorescente compacta
A maioria das lâmpadas incandescentes perder cerca de 90% da energia que consomem em calor .
Uma lâmpada fluorescente , que é cerca de quatro vezes mais eficientes (cerca de 40%) do que uma lâmpada incandescente (cerca de 10%), irá produzir um sexto do calor, assumindo os mesmos níveis de luz de ambas as fontes. Esta é uma das razões por que a iluminação fluorescente é tão popular em espaços comerciais, como também reduz a necessidade de ar condicionado no verão . Auto-lastro lâmpadas fluorescentes compactas parafuso diretamente para soquetes padrão, permitindo que uma lâmpada de 26 watts para substituir uma lâmpada incandescente de 100 watts, enquanto continua a dar cerca de 11 watts de luz, e apenas cerca de 15 (versus 90) em forma de calor.
Lâmpadas incandescentes halógenas qualidade estão mais perto de 15% de eficiência, que, embora ainda extremamente baixo, permitirá que uma lâmpada de 60 watts para fornecer quase tanta luz quanto (e um watt 75 para proporcionar ainda mais do que) um não-halogênio de 100 watts. No entanto, as lâmpadas halógenas pequenos são muitas vezes ainda alta potência, levando-os a ficar extremamente quente. Isto é tanto, porque o calor é mais concentrada na superfície lâmpada menor, e porque a superfície está mais próxima do filamento. Esta alta temperatura é essencial para a sua longa vida (veja a seção sobre lâmpadas de halogéneo acima).Deixou desprotegido, estes podem causar incêndios muito mais facilmente do que uma incandescente normal, o que só pode queimar coisas como cortinas . A maioria dos códigos de segurança exigem agora essas lâmpadas de ser protegido por uma grade ou grelha, ou pela caixa de vidro e metal do dispositivo. Lâmpadas mais de 300 watts são geralmente proibidos de uso interno.
Tensão, saída de luz e vida
As lâmpadas incandescentes são muito sensíveis a mudanças na tensão de alimentação. Estas características são de grande importância prática e econômica. Para uma tensão de alimentação V,
- Luz de saída é aproximadamente proporcional a V 3,4
- Poder consumo é aproximadamente proporcional à V 1.6
- A vida é aproximadamente inversamente proporcional à V 16
- A temperatura de cor é aproximadamente proporcional ao V 0.42
Isto significa que a redução de 5% na tensão de funcionamento irá duplicar a vida da lâmpada, à custa de reduzir a sua saída de luz em 20%. Isso pode ser uma troca muito aceitáveis ??para uma lâmpada que é um local (por exemplo, semáforos ou luminárias pendurados tectos altos) de difícil acesso. Os chamados "lâmpadas de longa duração" são simplesmente lâmpadas em que essa compensação é projetado em.
De acordo com as relações acima (que provavelmente não são precisos para tais desvios extremos de classificações nominais), operando um 100 watt, 1000 horas, 1700 lumen lâmpada na metade tensão iria prolongar a sua vida a cerca de 65 milhões hora ou mais de 7000 anos - enquanto reduz luz saída 160 para lúmens, o equivalente a cerca de uma lâmpada normal de 15 watts. O Livro Guinness de Recordes Mundiais afirma que um quartel em Livermore, Califórnia tem uma lâmpada que se diz ter sido queima de forma contínua por mais de um século desde 1901 (presumivelmente para além da falta de energia). No entanto, a lâmpada é alimentado por apenas 4 watts. Uma história semelhante pode ser contada de uma lâmpada de 40 watts no Texas , que foi iluminado desde 21 de setembro , 1908 . Era uma vez residia em uma casa de ópera , onde celebridades notáveis ??parou para tomar em seu brilho, mas agora está em uma área museu .
Em lâmpadas photoflood utilizados para fotográfico iluminação, a troca é feita em outra direção. Em comparação com as lâmpadas de serviços gerais, com a mesma potência, essas lâmpadas produzem muito mais leve, e (mais importante) de luz a uma temperatura de cor mais elevada, à custa de vida bastante reduzido (o qual pode ser tão curto quanto 2 horas para um tipo P1 lâmpada). O limite superior para a temperatura à qual as lâmpadas incandescentes pode operar de metal é o ponto de fusão do metal. Tungsténio é o metal com maior ponto de fusão. A vida útil da lâmpada de projeção 50 horas, por exemplo, é projetado para operar somente 50 ° C (90° F ) abaixo desse ponto de fusão.
Lâmpadas também variar no número de arames de suporte utilizados para o filamento de tungsténio. Cada fio de apoio adicional faz com que o filamento mecanicamente mais forte, mas remove o calor do filamento, criando um outro compromisso entre eficiência e vida longa. Muitos modernas lâmpadas de 120 volts utilizar nenhum fio de suporte adicionais, mas as lâmpadas projetadas para "serviço áspera" muitas vezes têm vários fios de suporte e lâmpadas projetadas para "serviço de vibração" pode ter como muitos como cinco. Lâmpadas projetados para baixas voltagens (por exemplo, 12 volts) têm, geralmente, filamentos feitos de arame muito mais pesado e não requerem quaisquer fios de suporte adicionais.
Veja também
- Lâmpada de arco
- Luz fluorescente
- Piadas ampola
- Diodos emissores de luz (LED)
- Luz de neon
- Sinalização Neon
- Timeline da tecnologia de iluminação
- Thomas Edison
Ligações externas, referências, recursos
- Livermore Bulb Webcam - ampola em desde 1901 ( http://www.centennialbulb.org/photos.htm )
- De Edward J. Covington precoce lâmpadas incandescentes ( http://home.frognet.net/~ejcov/ )
- Grande Luz Bulb Internet Reserve ( http://freespace.virgin.net/tom.baldwin/bulbguide.html )
- Informações técnica sobre Lâmpadas ( http://www.pti-nj.com/obb_lamps.html )
- Kruger, Anton, " Quando é possível LEDs Substitua lâmpadas incandescentes (http://www.chipcenter.com/eexpert/akruger/akruger044.html ) "?
- Vale a pena saber ?! - Tecnologia: Bulb ( http://www.ythcal.de/worth/tec/e-bulb.html )
- Lâmpadas: como eles funcionam ( http://www.indepthinfo.com/gadgets/light-bulb.shtml )
Fontes de luz / iluminação
Naturais / pré-históricos fontes de luz:
bioluminescência ( Fireflies , Foxfire , et cetera) | objetos celestes | relâmpago
Fontes de luz baseadas em combustão :
Acetileno / Carbide lâmpadas | Vela | lâmpadas Davy | Fogo | iluminação a gás | Lâmpada de querosene | Limelight |lâmpada de óleo | Rushlight
Nuclear / directos química fontes de luz:
Betalights | quimiluminescência / Lightsticks
Fontes de luz elétrica :
Lâmpada de arco | Incandescente | fluorescente
Descarga de alta intensidade :
HMI Lâmpadas | lâmpadas de vapor de mercúrio | lâmpadas de iodetos metálicos | lâmpadas de vapor de sódio |lâmpadas de arco de xenônio
Outros elétrica:
Eletroluminescente (EL) lâmpadas | iluminação Indutivo | LEDs | lâmpadas de néon e argônio | lâmpada de enxofre |lâmpadas de flash Xenon | Yablochkov vela
Veja a lista completa dos grandes invenções e inventores
Quem foram os maiores pensadores?
Veja Lista de Edinformatics
Grandes Pensadores --ótimo Minds
Fonte: http://www.edinformatics.com/inventions_inventors/incandescent_light_bulb.htm
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