Существует ли «вечная» лампочка? Лампа накаливания вечнаяСуществует ли «вечная» лампочка? - Энергетика и промышленность России - № 20 (136) октябрь 2009 года - WWW.EPRUSSIA.RUhttp://www.eprussia.ru/epr/136/10569.htm Газета "Энергетика и промышленность России" | № 20 (136) октябрь 2009 года По слухам, на свете существует немало полезных для человечества изобретений, которым монополисты не дают хода.Так в книге «Промышленный шпионаж» утверждал французский писатель Жак Бержье.В качестве примера был приведен миф о якобы существующей «вечной» электрической лампочке. История такова. Однажды в США некий покупатель приобрел в магазине приглянувшуюся лампочку. И не успел он приехать домой, как к нему заявился ответственный представитель крупнейшей электротехнической компании. Он умолял продать только что приобретенную лампочку за любую цену. «Вам по ошибке отдали экспериментальный образец, – говорил он, – который не должен был поступать в продажу». В конце концов, представитель признался: «Эта опытная лампочка никогда не перегорает. Есть лампочки, которые горят со времен Эдисона. Если бы мы позволили себе их продавать, то давно бы прогорели». Как ни странно, эта история вполне могла произойти в реальности. В городе Ливерморе (штат Калифорния, США) есть уникальная лампочка, которая была вкручена в 1901 году и с тех пор горит без перерыва. Это абсолютный рекорд, который вошел в Книгу рекордов Гиннесса (обычная электрическая лампочка горит в среднем 750‑1000 часов). Сначала она освещала сарай, в котором стояли конные экипажи пожарных. Затем ее несколько раз перемещали с одной пожарной станции на другую. Сейчас она находится на станции № 6 пожарной службы города. Перед лампочкой установлена веб-камера, поэтому ее можно увидеть в Интернете. В списке доказательств, что ливерморская лампа действительно является таким долгожителем, указываются местные архивы газет. Кроме того, ее проверяли эксперты компании General Electric, в которую в 1912 году влилась создавшая лампочку Shelby Electric Company. Корпус лампы был вручную изготовлен мастерами-стеклодувами, а нить накаливания сделана из углерода. Мощность прибора – всего 4 ватта. В настоящее время он используется для ночного освещения в гараже для пожарных машин. Как же такое оказалось возможным? Известно, что основной причиной перегорания лампочек является постепенный износ вольфрамовой нити. Эта нить нагрета почти до температуры плавления вольфрама (3300°С), иначе невозможно получить интенсивный световой поток. При такой температуре атомы вольфрама в кристаллической решетке интенсивно колеблются, некоторые из них отрываются и уходят в пространство, оседая на стенках колбы. Постепенно нить истончается, и, когда в самом тонком месте температура переходит рубеж плавления, нить перегорает. Очевидно, что для повышения срока службы лампочки необходимо устанавливать более толстую нить. Но при этом для сохранения сопротивления нити нужно увеличивать ее длину. Увеличение диаметра нити в два раза приводит к увеличению массы вольфрама в 8 раз. А вольфрам – дорогой металл, поэтому нынешние производители лампочек стараются его экономить. Но есть еще одна причина износа ламп, о которой почти никто не знает. Дело в том, что тонкое стекло колбы в нагретом состоянии пропускает газ. За несколько лет, если не перегорит нить накала, то лампа заполнится газом, возникнет газовый разряд, а вместе с ним ионная бомбардировка нити накала. Тогда эта нить будет истончаться быстрее. Таким образом, чтобы создать лампу накаливания с большим сроком службы, необходимо установить толстую вольфрамовую нить, увеличить площадь поверхности колбы лампы (при этом температура колбы станет ниже и просачивание газа уменьшится), увеличить толщину стекла колбы лампы. Очевидно, эти условия и были выполнены в лампе-долгожительнице. Нынешние производители эти условия выполнять не хотят, во‑первых, из соображений экономии вольфрама и стекла, во‑вторых, производителям просто невыгодно выпускать «вечные» лампочки. Из истории изобретения• В 1809 году англичанин Деларю строит первую лампу накаливания (с платиновой спиралью). • В 1838 году бельгиец Жобар изобретает угольную лампу накаливания. • В 1854 году немец Генрих Гебель разработал первую «современную» лампу: обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде. В последующие пять лет он разработал то, что многие называют первой практичной лампой. • 11 июля 1874 года российский инженер Александр Николаевич Лодыгин получил патент за номером 1619 на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещенный в вакуумированный сосуд. • В 1878 году на Всемирной выставке в Париже была представлена свеча Яблочкова – первая дуговая лампа (в 1000 свечей) с жизненным циклом 90 минут; позже они были вытеснены дифференциальными лампами (Сименса и Гальске, Кертинга, Шуккерта и др.) • В том же году английский изобретатель Джозеф Вильсон Сван получил британский патент на лампу с угольным волокном. В его лампах волокно находилось в разреженной кислородной атмосфере, что позволяло получать очень яркий свет. • Во второй половине 1870‑х годов американский изобретатель Томас Эдисон проводит исследовательскую работу, в ходе которой пробует в качестве нити накаливания различные металлы. В 1879 году он патентует лампу с платиновой нитью. В 1880 году возвращается к угольному волокну и создает лампу, функционирующую 40 часов. Одновременно были изобретены патрон, цоколь и выключатель. Несмотря на непродолжительное время жизни, его лампы вытесняют использовавшееся до тех пор газовое освещение. • В 1890‑х годах А. Н. Лодыгин изобретает несколько типов ламп с металлическими нитями накала. • С конца 1890‑х гг. появились лампы с нитью накаливания из окиси магния, тория, циркония и иттрия (лампа Нернста), а также нитями из металлического осмия (лампа Ауэра) и тантала (лампа Больтона и Фейерлейна). • В 1904 году венгры Шандор Юст и Франьо Ханаман получили патент за № 34541 на использование в лампах вольфрамовой нити. В Венгрии были произведены первые такие лампы, вышедшие на рынок через фирму «Tungsram» в 1905 году. • В 1906 году Лодыгин продает патент на вольфрамовую нить компании General Electric. Из-за высокой стоимости вольфрама патент находит только ограниченное применение. • В 1910 году Вильям Дэвид Кулидж изобретает улучшенный метод производства вольфрамовой нити. Впоследствии она вытесняет все другие виды нитей. • Проблема с быстрым испарением нити в вакууме была решена американским ученым Ирвингом Ленгмюром, который придумал наполнять колбы ламп инертным газом, что существенно увеличило время жизни ламп. • В дальнейшем были изобретены модификации ламп накаливания – галогенные (с добавлением в буферный газ паров брома или йода, повышающих время жизни лампы до 2000‑4000 часов), металлогалогенные (с кварцевым стеклом), высокотемпературные и т. д., а также специальные лампы – например, проекционные (для кинопроекторов), двухнитевые (для автомобильных фар) и др. www.eprussia.ru Про «вечные лампочки», «галогенки» и «люминесцентные энергосберегающие светильники»Итак, Господа, как мы уже говорили, Евросоюз полностью перешел на так называемые «люминесцентные энергосберегающие лампы», хотя нельзя сказать что от ламп накаливания в принципе отказались. Отказались от «классических» ламп – ну вот таких, грушевидных, что вкручивались в патрон. Галогеновые, а там тоже есть спираль накаливания, производят. Идея была в том, что (якобы) более высокая стоимость «экономок» будет «отбиваться» их малым потреблением и долгим сроком службы. То есть один раз даем деньги и потом очень-очень долго получаем «недорогой свет». А я вот опять занимался расчетами и пришел к выводу, что если экономка действительно надежная и будет долго работать, то ее применение оправдано там, где она будет светить целыми днями, ну скажем, в метро, в магазинах. В частных квартирах экономия если и есть, то не такая значительная. Скажем, если взять хорошую лампы накаливания за 0.5$, а энергосберегающую лампу за 4$ и при условии что они проработают год, имеем что при экономии на лампе в 250 ватт в день (0,25 кВт) и цене киловатта в 0,03$ получаем 360 * 0,25 *0,03 = 2.7 $ экономии. При разнице в стоимости ламп в 3.5 $ Я поставил у себя кое где экономки, но взял дешевые, по 1,5$ за штуку, каких-то левых фирм. Удивительно, но они работают уже несколько лет, правда у меня хорошее напряжение – 220-235 вольт всегда и стоит защита от недо- и перенапряжений. Плюс – правильный режим эксплуатации. Но! Вы должны понимать, что даже при таком режиме, вы никак не управляете процессом внутри экономки. Там стоит электронная схема, причем некоторые элементы работают в жестком режиме и если вылетит какое-то сопротивление стоимостью в доли цента (!) вы должны будете выбросить всю лампу в мусор. Потом она попадет на свалку, а в ней — ртуть и вредный люминофор и таких ламп уже попали на свалку миллиарды. Потом эта ртуть и люминофор оказываются в земле, в реках, морях, животных, рыбах, водопроводе и, соответственно, у вас в организме. Но это ничего! Главное — экономия драгоценных киловаттов. Лампу накаливания и галогеновую лампу можно сделать фактически вечной. Причем даже ту, что от дешевых производителей. Вы знаете, что лампы накаливания «почему-то» всегда перегорают при включении. Почему? Да потому что сопротивление холодной спирали в 10 раз меньше чем у раскаленной. У галогеновой – в 20 раз меньше. Соответственно при одинаковом напряжении (220 вольт) в соответствии с законом Ома, ток получается в 10-20 раз больше. Вот и рвет спирали на куски. Но если сделать устройство плавного разгона, то есть устройство которое плавно повышает среднее значение тока от 0 до номинала за 1-1,5 секунд, лампочка становится вечной. Я как то делал схему для одной светодинамической установки – ну перед входом на потолке такой ковер из ламп накаливания и бежит «световая волна». Если бы я просто переключал каналы – эти лампы пачками вылетали бы каждый день, а так меняли все раз в год. Именно потому что включались плавно. Что же касается квартиры, то у меня в комнате с 2007 года, то есть с момента ремонта, не вылетела ни одна из 5 ламп накаливания. Они не все работают интенсивно, но 3-4 раза в день включаются. На кухне так вообще работает более 10 лет, но я с 2009 года ей не так часто пользуюсь, там есть и «экономка» установленная в том же году. То есть можно сказать, что лампы накаливания становятся вечными. Делал разные схемы, но сейчас все кроме одной собраны на специализированном фазовом регуляторе К1182ПМ1. Крупное достоинство схемы — она включается последовательно с лампой, просто в разрыв провода. Схема. Конденсатор включенный между выводами 3 и 6 задает время разгона. Обычно варьируется в пределах 10 — 100 мкФ. У меня — 47 мкФ. Симисторы я ставлю BT137-800, хотя там можно ставить любой подходящий по напряжению, току и типу корпуса (ТO-220).
Схема монтируется в тот же стакан где стоит выключатель. На лампы до 100 ватт (а в квартире больше не бывает) не нужны никакие радиаторы. Но помните! Эта схема только для ламп со спиралями накаливания! И еще. Есть еще такие «выключатели-регуляторы» — то есть там вместо кнопки — такая «крутилка» совмещенная с выключателем. Она само собой предохраняет лампы от бросков, так как мы постепенно увеличиваем ток, но замечено, что там часто стоит слабоватый симистор, а сам регулятор изнашивается — стирается графитовая поверрхность по которой скользит контакт.
www.budyon.org «Вечная» лампа накаливания | samorobodel.ru Работа схем основана на том, что первоначально лампа включается на небольшое напряжение за счет того, что отпирание тиристора задерживается RC-цепью на 7…8 мс. Однако если посмотреть график изменения напряжения сети (рис. 1), видно, что даже в этом случае мгновенное значение составляет от 100 до 180 В. При включении, например, лампы на 75 Вт, имеющей сопротивление холодной нити »60 Ом, ток включения составляете 100…180/60= 1,6…ЗА, что также превышает рабочий. Разработанная схема (рис. 2) позволяет уменьшить бросок тока при включении до рабочего, что позволяет продлить ресурс лампочки. Схема проста в налаживании и содержит мало элементов. Она состоит из диодного моста VD1…VD4, гасящего резистора R1, тиристора VS1, аналога однопереходного транзистора VT1, VT2, схемы задержки включения лампочки DD1, R5, СЗ. Работа схемы основана на том, что при включении SA1 напряжение поступает на лампочку через мост VD1 …VD4 и гасящий резистор R1. На выходе 9 элемента DD1 -низкий уровень. Конденсатор С1 не заряжается, отпирание тиристора не происходит. Может показаться, что гасящий резистор должен иметь гораздо большую мощность. Однако ток протекает через него лишь при включении в течение примерно 0,5 с и до момента открывания тиристора (заштрихованная область на рис. 3). Поэтому задержка отпирания тиристора не должна быть более 1 мс. Еще интересно почитать:samorobodel.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Для продления срока службы ламп накаливания рассматривались разные схемы, в частности, в журнале "Радио". Известно, что сопротивление холодной нити лампы раз в 10 меньше, чем у раскаленной. Поэтому чаще всего разрушение нити происходит именно при включении лампочки из-за большого пускового тока.
Через время, определяемое цепочкой R5, СЗ (~0,5 с) на выходе 9 элемента DD1 появляется высокий уровень, разрешающий работу ключа на VT1, VT2. Конденсатор С1 заряжается через R4. Ключ периодически отпирается, разряжая С1 через управляющий электрод тиристора VS1. Лампочка зажигается на полную яркость.
При налаживании устройства подстроечным резистором R6 надо добиться устойчивой работы схемы. R6 регулирует задержку отпирания тиристора. Если выбрать ее большой, это создает большое падение напряжения на R1. Если наоборот — малой, заряда СЗ оказывается недостаточно для работы схемы задержки на DD1 Оптимальной является задержка около 1 мс. Чтобы установить оптимальную задержку, нужно измерить вольтметром напряжение между анодом и катодом тиристора VS1 после включения лампы на полную мощность. При угле отпирания в 1 мс это напряжение составляет около 5…6 В. Диод VD7 служит для быстрого разряда СЗ при выключении схемы. Сопротивление гасящего резистора R1 следует выбрать из расчета R1 = 10-Rx, где Rx — сопротивление холодной нити лампочки.
