Was ist eine Glühbirne, Design und Funktionsprinzip?

Haben Sie sich jemals gefragt, was eine normale Glühbirne ist? Die meisten von uns wissen, dass das einfachste Beleuchtungsgerät aus einem Sockel, einer Glühbirne und einem Wolframfaden besteht, aber wie funktioniert es, warum brennt es mit der Zeit durch und warum sind Glühbirnen mit Edelgasen gefüllt?

In diesem Artikel werden wir über alle Eigenschaften einfacher „Iljitsch-Glühbirnen“ und moderner Leuchtstoff- und LED-Geräte sprechen.

Was ist eine Glühbirne?

Eine gewöhnliche Glühlampe ist eine angetriebene Lichtquelle, deren Hauptteil aus einem feuerfesten Material besteht, das als Glühfadenkörper fungiert. In den meisten Fällen wird dieses Material (Leiter) in einen Vakuumkolben oder einen mit Inertgasen gefüllten Kolben gegeben. Wenn Strom durch einen Leiter fließt, erwärmt er sich und beginnt hell zu leuchten.

Interessant! Damit der Wolframfaden einer Glühbirne leuchten kann, muss er auf eine Temperatur von etwa 2000 °C erhitzt werden. Die Temperaturgrenze für Glühlampen kann mit 3410 °C angenommen werden.

Geschichte der Schöpfung

Tatsächlich hat noch nie ein Wissenschaftler etwas ganz allein erfunden: Dies geschah mit der „klassischen“ Glühbirne. Im Jahr 1840 entwarf ein britischer Erfinder namens Warren De la Rue die erste Glühlampe, die von einem Platinleiter angetrieben wurde. Zwei Jahre zuvor, im Jahr 1838, erfand ein belgischer Wissenschaftler namens Jobard die weltweit erste Lichtquelle mit Kohlenstoffkern. Nun, genau hundert Jahre vor dem Ende des Zweiten Weltkriegs schafft Heinrich Goebel die ersten Prototypen moderner Glühbirnen.

Bemerkenswert ist, dass bei Goebels erster Lampe ein verkohlter Bambusfaden in ein Vakuum gelegt wurde. Der Wissenschaftler arbeitete noch etwa fünf Jahre an seiner Idee und präsentierte sie anschließend der Öffentlichkeit.

Auch russische Wissenschaftler leisteten einen wesentlichen Beitrag zu der Erfindung, die heute auf der ganzen Welt genutzt wird. So wurde 1874 die erste Glühbirne mit Kohlenstoffkern, die in einer luftleeren Umgebung platziert wurde, auf den Namen Alexander Nikolajewitsch Lodygin registriert. Das große Problem bei einer solchen Lichtquelle bestand darin, dass Kohlenstoff als Leiter nicht lange genug halten konnte und bald nach dem Gebrauch ausbrannte. Im Laufe der Zeit kamen die klugen Köpfe des Planeten auf die Idee, Kohle durch Wolfram zu ersetzen.

Interessant! Wenn wir über Elektrizität und Beleuchtungsgeräte sprechen, dürfen wir nicht umhin, den großen Thomas Edison zu erwähnen. Er war es, der als Erster eine Glühlampe entwickelte und patentierte, die kostengünstig herzustellen und langlebig war (im Vergleich zu den meisten Geräten dieser Zeit).

Seit ihrer Erfindung hat sich an der bekannten Lichtquelle nicht viel verändert, dennoch fanden technische Veränderungen statt: Der Leiter wurde durch einen fortschrittlicheren ersetzt und der Raum im Inneren der Glühbirne begann, mit einem speziellen Gas zu füllen.

Konstruktionsmerkmale und Funktionsprinzip

Standard-LN besteht aus:

• ein mit einem Inertgas gefüllter (oder überhaupt luftfreier) Kolben;
• ein Sockel, der gleichzeitig als „Deckel“ der Glühbirne und als Element zum Anschluss der Lampe an das Netzwerk dient;
• Elektroden;
• Filamentspule auf speziellen Trägern;
• Basiskontakt.

Als Leitermaterial wurde Wolfram gewählt, um den Stromverbrauch für die Erwärmung zu minimieren und den Querschnitt des Filaments auf ein Minimum zu reduzieren.

Interessant! Der Widerstandsparameter von Wolfram ist dreimal höher als der von Kupfer.

Die Spirale wird durch den Strom der Elektroden angetrieben, und als Hauptmaterial der „Hörner“, auf denen die Spirale montiert ist, wird Molybdän verwendet: Es ist feuerfest und dehnt sich beim Erhitzen nicht wirklich aus. Die Verwendung eines Inertgases erhöht die potenzielle Lebensdauer der Spirale: In einer Gasumgebung ist es „schwieriger“, dass sie durchbrennt. Die Größe und das Gewinde der Basis können variieren.

Eigenschaften und Typen

Zusätzlich zu den üblichen Haushaltsarzneimitteln, an die wir gewöhnt sind, identifizieren Experten mehrere weitere ihrer Sorten, darunter:

1. Dekorativ. Sie zeichnen sich durch ungewöhnliche Glühbirnenformen, eine vergrößerte Spirale und geringe Beleuchtung aus. Solche Geräte werden am häufigsten von Designern verwendet, um Projekte im „Vintage“-Stil umzusetzen.
2. Erleuchtung. Sie verfügen über eine innen lackierte Glühbirne und haben eine geringe Leistung (bis zu 25 W). Sie ändern schnell den Farbton des Glanzes und müssen daher häufig ausgetauscht werden.
3. Signal. Früher waren sie in verschiedenen Beleuchtungsgeräten weit verbreitet, heute werden sie in diesem Bereich aktiv durch LED-Optionen ersetzt.
4. Gespiegelt.Der Kolben einer solchen Lampe ist teilweise mit einer Aluminiumschicht bedeckt, die das Licht gut reflektiert, wodurch die Beleuchtung auf einen bestimmten Punkt im Raum konzentriert werden kann.
5. Transport. Sie werden zur Ausrüstung der Optik von Autos, Traktoren, Flugzeugen, verschiedenen Schiffen usw. verwendet. Sie weisen eine erhöhte Festigkeit auf und sind vibrationsbeständig.
6. Doppelstrang. Ein spezieller Untertyp, der in Eisenbahnampeln, Flugzeugen und Autos verwendet wird.

Referenz. Es gibt andere Arten von LN, aber heute wurden die meisten von ihnen durch modernere Geräte ersetzt, auf die weiter unten eingegangen wird.

Vorteile und Nachteile

Zu den positiven Eigenschaften klassischer LP zählen niedrige Kosten, kleine Abmessungen, Immunität gegenüber kleinen Spannungsabfällen im Netzwerk, ein für das menschliche Sehvermögen angenehmes Beleuchtungsspektrum, eine breite Palette an Leistungsoptionen, das Fehlen giftiger oder anderer schädlicher Bestandteile in der Zusammensetzung und Lärm im Betrieb. Wenn wir über die Nachteile sprechen, sind unter ihnen eine relativ kurze Lebensdauer, ein relativ hoher Stromverbrauch und eine Brandgefahr zu erwähnen.

Wichtig! Die Oberfläche rund um leistungsstarke Glühlampen kann sich auf bis zu +330 Grad Celsius erhitzen. Seid vorsichtig!

Geltungsbereich

Klassische LNs werden für die Haushaltsbeleuchtung von Räumlichkeiten und Nahbereichen, Gewerbeimmobilien, im Automobil-, Eisenbahn- und Luftverkehr verwendet, in tragbaren Beleuchtungsgeräten (Taschenlampen usw.) eingebaut, im Kino, im Design, in der Medizin und in vielen anderen Bereichen eingesetzt des Lebens.

Aufbau und Funktionsprinzip moderner Lampentypen

Zu den modernen Beleuchtungsgeräten gehören Halogen-, Leuchtstoff-, Energiespar- und LED-Geräte. Betrachten wir jeden Typ einzeln.

Halogen

Solche Geräte sind eine modernisierte Version klassischer LNs. Der Kolben eines solchen Geräts ist mit Halogen gefüllt, das mit Wolfram reagiert, das beim Erhitzen verdampft. Dadurch können Sie die Lebensdauer des Geräts verlängern. Darüber hinaus wird Quarz in Halogenlampen verwendet. Halogenbeleuchtungsgeräte haben in der Regel höhere Leistungseigenschaften als herkömmliche Lampen.

Leuchtend

Diese Geräte werden auch Leuchtstofflampen genannt. Sie verfügen über eine hohe Farbwiedergabequalität, wodurch sie zur Beleuchtung von Schaufenstern und Regalen eingesetzt werden können. Im Vergleich zu LN verbraucht ein Lumineszenzgerät 4–5 Mal weniger Energie und hat eine längere Lebensdauer. Sie haben auch Nachteile – schlechte Leistung bei niedrigen Temperaturen und der Gehalt an Schadstoffen (einschließlich Quecksilber) bei einigen Modellen.

Energie sparen

Das Hauptmerkmal energiesparender Beleuchtungsgeräte ist die Elektronikeinheit, die sowohl für die Zündung als auch für den Betrieb der Lampe sorgt. Ein solches Gerät zeichnet sich durch einen stabileren Betrieb, einen geringeren Stromverbrauch, eine längere Lebensdauer und eine große Auswahl an verfügbaren Farben aus.

Wichtig! Bei der Herstellung von Energiesparlampen werden umwelt- und gesundheitsgefährdende Stoffe verwendet, deren Entsorgung daher ausschließlich über spezielle Sammelstellen erfolgen darf.

LED

Bei der Konstruktion solcher Lampen werden Halbleiterkristalle verwendet: Sie erzeugen ein Leuchten, wenn elektrischer Strom durch sie fließt.Im Vergleich zu den gleichen Halogengeräten sind LED-Geräte etwa vier- bis siebenmal effizienter und hinsichtlich der Lebensdauer kann ein solches Gerät bis zu 50.000 Stunden halten. Als einziger Nachteil von LED-Lampen werden ihre hohen Kosten angesehen, wenn man jedoch die Einsparungen bei Wartung und Verbrauch berücksichtigt, ist der Kauf auf lange Sicht deutlich rentabler.

Also haben wir herausgefunden, was eine Glühbirne ist, und uns die meisten Arten moderner und weniger moderner Optionen angesehen. Wir hoffen, dass Sie jetzt einen allgemeinen Überblick über die Funktionen ihrer Funktionsweise haben.