Volframova žarna nit. Volframova žarna nit
Primljena 1783. godine, zapravo se nije koristila mnogo godina.
Malo je iznenađenja - metal je, naravno, duktilan, ali i vrlo tvrd, a također i najvatrostalniji od svih metala: 3380 °C za vas nije šala.
Stoga, ako i gdje je volfram korišten, bilo je to u Kini - u boji breskve za porculan, gdje lijepa boja dao volframov oksid. Iako oni koji su oslikavali porculan stotinama godina nisu znali za to.
Sve se promijenilo 1900. godine, kada su se pojavili prvi čelici s volframom.
No, nas zanima čisti volfram, odnosno kako od njega napraviti tanku žicu za filamente? Uostalom, osim elektroničkih svjetiljki, bilo bi lijepo da proizvodimo i jednostavne žarulje sa žarnom niti ...
Prve žarulje sa žarnom niti bile su s ugljičnim nitima (1878.). Nećemo se sjećati MTBF-a takve svjetiljke, problem je bio drugačiji - pokazalo se da je energetska učinkovitost samo 1 lumen po vatu. Žarulje su bile slabe i jako su jele, a 20 godina istraživanja dovelo je učinkovitost do 3 lumena/watt. U isto vrijeme, najjednostavnija moderna žarulja sa žarnom niti ima 12 lumena / vat.
Naravno, iz godine u godinu pokušavalo se zamijeniti ugljen. krajem 19. stoljeća počele su se proizvoditi svjetiljke s osmijevom niti, a od 1903. - od tantala (7 lumena / vat).
Volframova žarna nit izrađena je tek 1904. godine, nakon što je dobila željenih 12 lumena / vatu, a posebne visokonaponske žarulje imaju čak 22 lumena / vatu.
Na koji način je to postignuto?
Postoji nekoliko pristupa proizvodnji filamenata.
Odmah ću reći - jednostavan crtež ovdje nije prikladan. Naravno, bilo je pokušaja da se volfram rastali u električnom luku i da se s ovom kapi radi dok je vruća. I svejedno, vrlo tanka žica koju smo trebali nije radila, jer kada se skruti u volframu, formiraju se prilično veliki kristali i volfram postane krt. I općenito - ovo nije naša metoda. Što su naši?
puta metoda.
Dizajniran 1906. Vrlo fino mljeveni crni volframov prah miješao se s dekstrinom ili škrobom dok nije nastala plastična masa. Hidraulički tlak tjerao je ovu masu kroz tanka dijamantna sita. Dobivena nit bila je dovoljno čvrsta da se može namotati na kolute i osušiti.
Zatim su niti izrezane u "ukosnice", koje su zagrijavane u atmosferi inertnog plina do vruće temperature kako bi se uklonila zaostala vlaga i laki ugljikovodici. Svaka "ukosnica" je pričvršćena u stezaljku i zagrijana u atmosferi vodika do jakog sjaja propuštanjem električne struje. To je dovelo do konačnog uklanjanja neželjenih nečistoća. Na visokim temperaturama, pojedinačne male čestice volframa stapaju se i tvore jednoliku čvrstu metalnu nit. Ove niti su elastične, iako krhke.
Metoda je jednostavna (relativno), ali ima nedostatak. Činjenica je da nije bilo moguće potpuno izgorjeti organsku tvar, a ostaci ugljika postupno su napuštali nit i taložili se na stijenkama tikvice, a svjetiljka je "potamnila". Naravno, takve volframove niti su od male koristi u elektroničkim svjetiljkama, ali samo u žaruljama sa žarnom niti.
Druga metoda
Dizajnirali Just i Hannaman. Ugljična nit promjera 0,02 mm presvučena je volframom zagrijavanjem u atmosferi vodika i para volframovog heksaklorida. Ovako obložena nit zagrijavana je do jakog sjaja u vodiku pod smanjenim tlakom. Volframova ljuska i ugljična jezgra potpuno su spojene zajedno u obliku volframovog karbida. Dobivena nit je imala bijela boja i bio krhak. Zatim je žarna nit zagrijavana u struji vodika, koji je u interakciji s ugljikom, ostavljajući kompaktnu nit od čistog volframa.
Ova metoda daje puno bolje rezultate, ali njena složenost!..
Metoda tri
Dizajnirao ga je 1909. William Coolidge. Volfram je pomiješan s kadmijevim amalgamom, od dobivene plastične mase napravljena je žica, a kad je kalcinirana u vakuumu, prvo kadmij, a zatim i živa potpuno su isparili, ostavljajući tanku nit sinteriranog čistog volframa, koja je, osim toga, bila podložna daljnjem obrada.
Ovo je najviše što postoji naša metoda!
p.s. Na jednom sam mjestu naišao na spomen da je Coolidge tada poboljšao metodu i izbacio živu. Kako se to dogodilo, nisam mogao pronaći objašnjenje.
Četvrta metoda
Zapravo, ovo moderna metoda proizvodnja volframovih filamenata (za referencu).
Na ulazu je volfram u prahu dobiven redukcijom amonijevog paravolframata. Mora biti visoke čistoće i obično miješani prah volframa različitog porijekla u prosjeku kvalitetu metala (ekonomija mora biti ekonomična). Ali ni takvo miješanje nije lak zadatak, ono se provodi u mlinovima i volfram se prilično jako zagrijava. Da ne bi oksidirao, mlin mora imati čisto dušičnu atmosferu.
Nadalje, prah se preša hidrauličkom prešom pri 5,25 kg / mm 2
Ako su prašci i dalje onečišćeni, tada je kompaktor krhak, a da bi se to uklonilo, dodaje se organsko vezivo koje se naknadno potpuno oksidira.
Zatim - prethodno sinteriranje i hlađenje šipki u struji vodika, poboljšavaju se njihova mehanička svojstva.
Ali svejedno, kompakti su još uvijek prilično krhki, a njihova gustoća je 60–70% gustoće volframa, pa se šipke podvrgavaju sljedećem sinterovanju na visokoj temperaturi.
Šipka je stegnuta između vodom hlađenih kontakata, au atmosferi suhog vodika kroz nju prolazi struja da bi se zagrijala gotovo do točke taljenja. Zagrijavanjem se volfram sinterira i njegova gustoća raste na 85–95% kristalne, pri čemu se veličina zrna povećava, a kristali volframa rastu.
Nakon toga slijedi kovanje na temperaturi od 1200-1500 ° C. U posebnom aparatu, šipke prolaze kroz komoru, koja se komprimira čekićem. Za jedan prolaz, promjer šipke se smanjuje za 12%. Kada se kovaju, kristali volframa se izdužuju, stvarajući fibrilarnu strukturu. Upravo ta struktura sprječava da volfram bude toliko krt da se može istegnuti.
Nakon kovanja slijedi izvlačenje žice. Šipke su podmazane i propuštene kroz sito od dijamanta ili volfram karbida. Stupanj ekstrakcije ovisi o namjeni dobivenih proizvoda. Dobiveni promjer žice je oko 13 µm.
I za kraj nekoliko činjenica: od 1 kg volframa napravi se 3,5 km žice. Riječ je o filamentima za 23.000 žarulja od 60 vata.
Zašto žarulje izgaraju niti ili manje precizno rečeno, ali ukratko, zašto lampe izgaraju? Kupili ste svjetiljku, elektroničku ili rasvjetnu; neko vrijeme ispravno radi, ali na kraju pregori, iako se uvjeti za njegov rad nisu promijenili - napaja se uvijek istim, za njega normalnim naponom grijanja. Koja je "fizika" tog burnouta, zašto se ista struja, koja je u početku normalna, naknadno pokaže kobnom za konac?
Pregledom pregorjele rasvjetne svjetiljke primjećujemo da joj je žarulja potamnjela iznutra. Pojava tamne prevlake objašnjava se taloženjem volframove pare na zidovima cilindra, od kojih je izrađena nit. Žari žarulja rade na temperaturi od oko 2500°C. Na ovoj temperaturi počinje primjetno isparavanje. volfram. Proces izgaranja niti obično je sljedeći: debljina niti po cijeloj dužini nije apsolutno jednaka, na nekim mjestima je nešto deblja, na nekim mjestima tanja. Tamo gdje je konac tanji, njegov otpor je prirodno veći, zbog čega se to mjesto jače zagrijava (zagrijavanje je proporcionalno vrijednosti otpora). A pošto je temperatura niti viša, onda je njeno isparavanje na ovom mjestu intenzivnije, što konac čini još tanjim.
Rezultat je "neka vrsta" Povratne informacije»: povećanje evaporacije povlači za sobom ubrzano stanjivanje niti, a to pak dovodi do povećanja evaporacije.
Ovaj proces završava pregorevanjem - taljenjem niti na mjestu koje je bilo najtanje. Ispada baš po poslovici: gdje je tanko, tu se i pukne. Naravno, osim debljine niti, uvjeti njenog hlađenja također igraju ulogu. Na primjer, filamenti rijetko izgore u blizini držača koji pomažu u odvođenju topline. Ako konac izgori u blizini držača, to znači da je njegova debljina na ovom mjestu bila mnogo manja nego u ostatku duljine.
Proces isparavanja materijala žarne niti u elektroničkim žaruljama manje je primjetan nego u svjetlećim, jer niti elektroničkih žarulja rade na nižim temperaturama. Ali "mehanizam" njihovog izgaranja je isti: najintenzivnije isparavanje metala niti događa se tamo gdje je posebno tanak. Izravne žarulje sa žarnom niti izgaraju češće od grijanih, jer su niti baterijskih žarulja općenito tanje, a osim toga uvjeti za njihovo hlađenje su puno lošiji. Dodir žarne niti žarulje za grijanje s porculanom ili izolatorom od drugog materijala koji odvaja žarnu nit od katode doprinosi dobrom hlađenju.
Sasvim je očito da čak i malo pregrijavanje uvelike skraćuje vijek trajanja filamenta - proces stanjivanja tankih mjesta tijekom pregrijavanja odvija se pojačanim intenzitetom. Za ilustraciju vrijedi navesti jednu brojku: povećanje isparavanja volframa s porastom njegove temperature proporcionalno je 38. stupnju temperature, tj. proporcionalno G38.
Postoji li greška u naslovu? Sasvim je očito da pregrijavanje može biti posljedica pregrijavanja, ali kako može doći do pregrijavanja? Ovdje je prirodno očekivati ne pregrijavanje, već nedovoljno zagrijavanje.
Međutim, u naslovu nema greške. U nastojanju da uštede lampe, radio amateri ih često nedovoljno kuhaju, a to dovodi do štetnog pregrijavanja, pa lampa otkazuje. Ovo je objašnjeno na sljedeći način.
Trenutačno sve radio-prijemne žarulje imaju aktivirane katode presvučene slojem barijevih i stroncijevih oksida. Aktivirajuća sredstva omogućuju postizanje dovoljne emisije elektrona na niskoj temperaturi - samo 750-800°C. Na ovoj temperaturi isparavanje volframa je praktički vrlo malo, a vijek trajanja žarulja obično se ne određuje izgaranjem niti, već isparavanjem ili uništavanjem aktivnog oksidnog sloja.
Upravo u tom pogledu opasne su nedovoljno osvijetljene lampe. Za oksidni sloj veliku opasnost predstavlja pojava centara pregrijavanja na njegovoj površini - jače zagrijavanje pojedinih površinskih točaka u odnosu na susjedne, a takvi centri nastaju pri pothlađivanju.
Anodna struja žarulje prolazi kroz oksidni sloj. Ako je katoda nelokalna, tada se otpor oksidnog sloja jako povećava. Otpor je posebno visok na onim mjestima gdje postoje zadebljanja u oksidnom sloju. Prolazeći kroz ta mjesta, anodna struja ih uzrokuje jaka vrućina(što više otpora, to više
na njoj se oslobađa toplina pri određenoj struji), a to pak dovodi do povećanja njihove emisije, zbog čega se anodna struja još više povećava. Kao rezultat, temperatura takvih područja oksidnog sloja doseže točku isparavanja oksida.
Proces je takve prirode u slučajevima kada smanjenje topline nije popraćeno odgovarajućim smanjenjem anodnog napona. Visoki anodni napon povećava anodnu struju. Stoga smanjenje napona žarulje žarulje uvijek mora biti popraćeno odgovarajućim smanjenjem veličine anodnog napona i, posljedično, anodne struje.
Ovakvo samozagrijavanje oksidne katode inače može dovesti do činjenice da će žarulja nastaviti raditi čak i kada je struja žarne niti isključena. Ako je anodna struja dovoljno velika, tada će se nakon isključivanja topline oksidni sloj zagrijavati anodnom strujom koja prolazi kroz njega, a emisija katode neće prestati. Dakle, s isključenom toplinom, ponekad mogu raditi, na primjer, kenotroni. Ali rad žarulje u takvim uvjetima je nestabilan: obično se ili anodna struja toliko poveća da oksidni sloj ispari, ili se struja počinje smanjivati, katoda se hladi i emisija prestaje.
žarulja sa žarnom niti (LN) - električni izvor svjetlosti čije je svjetlosno tijelo tzv. filamentno tijelo (TN, vodič koji se zagrijava protokom električne struje do visoka temperatura). Trenutno se volfram i njegove legure koriste gotovo isključivo kao materijal za proizvodnju HP-a. Krajem XIX - prve polovice XX stoljeća. TN je izrađen od pristupačnijeg i lakšeg materijala za obradu - karbonska vlakna.Princip rada
Žarulja sa žarnom niti koristi učinak zagrijavanja vodiča (žilne niti) kada kroz njega teče električna struja ( toplinski učinak Trenutno). Temperatura volframove niti naglo raste nakon uključivanja struje. Žarna nit emitira elektromagnetsko toplinsko zračenje u skladu s Planckovim zakonom. Planckova funkcija ima maksimum čiji položaj na skali valne duljine ovisi o temperaturi. Taj se maksimum pomiče s povećanjem temperature prema kraćim valnim duljinama (Wienov zakon pomaka). Za dobivanje vidljivog zračenja potrebno je da temperatura bude reda veličine nekoliko tisuća stupnjeva, idealno 5770 K (temperatura površine Sunca). Što je temperatura niža, to je manji udio vidljive svjetlosti i zračenje je više "crveno".
Dio potrošeno električna energijažarulja sa žarnom niti pretvara se u zračenje, neki nestaju kao rezultat procesa provođenja topline i konvekcije. Samo mali dio zračenja leži u području vidljive svjetlosti, glavnina je u infracrvenom zračenju. Za povećanje učinkovitosti žarulje i dobivanje maksimalne „bijele“ svjetlosti potrebno je povećati temperaturu žarne niti koja je pak ograničena svojstvima materijala žarne niti – talištem. Idealna temperatura na 5770 K je nedostižna, budući da na takvoj temperaturi bilo koji poznati materijal topi se, kvari i prestaje provoditi struja. Moderne žarulje sa žarnom niti koriste materijale sa maksimalne temperature taljenje - volfram (3410 ° C) i, vrlo rijetko, osmij (3045 ° C).
Na praktično ostvarivim temperaturama od 2300-2900 °C, daleko od bijele i ne dnevno svjetlo. Iz tog razloga LN emitiraju svjetlost koja izgleda više "žuto-crvena" od dnevne svjetlosti. Za karakterizaciju kvalitete svjetlosti, tzv. Šarena temperatura.
U običnom zraku na takvim temperaturama volfram bi se trenutno pretvorio u oksid. Zbog toga se HP stavlja u tikvicu iz koje se tijekom proizvodnje LN ispumpavaju atmosferski plinovi. Najopasniji za LN su kisik i vodena para u čijoj atmosferi HP brzo oksidira. Prvi LN-ovi su izrađeni vakuumom; trenutno se izrađuju samo svjetiljke male snage (za LON - do 25 W) u evakuiranoj tikvici. Tikvice snažnijih LN-a pune se plinom (dušikom, argonom ili kriptonom). Visoki krvni tlak u tikvici plinom napunjenih svjetiljki naglo smanjuje brzinu razaranja HP-a zbog prskanja. Tikvice LN-ova punjenih plinom nisu tako brzo prekrivene tamnim premazom raspršenog HP materijala, a temperatura potonjeg može se povećati u usporedbi s vakuumskim LN-ovima. Potonji omogućuje povećanje učinkovitosti i donekle promjenu spektra emisije.
Nomenklatura
Prema funkcionalnoj namjeni i značajkama dizajna, LN se dijele na:
Žarulja sa žarnom niti (24V 35mA)
Posebna skupina LN su halogene žarulje sa žarnom niti. Njihova temeljna značajka je uvođenje halogena ili njihovih spojeva u šupljinu tikvice, zbog čega je moguće značajno povećati Radna temperatura HP-a, izbjegavajući njegovu brzu disperziju.
Oblikovati
Izvedbe LN vrlo su raznolike i ovise o namjeni pojedine vrste svjetiljki. Međutim, sljedeći elementi su zajednički svim LN-ovima: HP, žarulja, strujni vodovi. Ovisno o značajkama specifičan tip lampe mogu se koristiti VT držači raznih dizajna; svjetiljke mogu biti izrađene bez baze ili s bazama različitih vrsta, imaju dodatnu vanjsku žarulju i druge dodatne strukturne elemente.
Dizajn LON-a predviđa osigurač - vezu izrađenu od legure feronikla, zavarenu u razmak jednog od strujnih vodova i smještenu izvan LN žarulje, u pravilu, u nozi. Svrha osigurača je spriječiti uništenje LON tikvice kada se HP pokvari tijekom rada. Radi se o tome da u ovom slučaju, u zoni diskontinuiteta, električni luk, koji topi preostali HP, kapljice rastaljenog metala mogu uništiti staklo žarulje i izazvati požar. Osigurač je dizajniran na takav način da se prilikom paljenja luka uništi pod utjecajem struje luka koja je znatno veća od nazivna struja LN. Feronikl karika nalazi se u šupljini gdje je tlak jednak atmosferskom tlaku, pa se luk lako gasi. Zbog niske učinkovitosti, sada su napušteni.
Dizajn moderne svjetiljke.
Na dijagramu:
1 - tikvica; 2 - šupljina tikvice (vakuumska ili ispunjena plinom); 3 - tijelo sjaja; 4, 5 - elektrode (strujni ulazi); 6 - držači kuka TN; 7 - noga svjetiljke; 8 - vanjska veza strujnog voda, osigurač; 9 - osnovni slučaj; 10 - osnovni izolator (staklo); 11 - kontakt dna baze.
Boca
Boca štiti HP od udaraca atmosferski plinovi. Dimenzije tikvice određene su brzinom taloženja filamentnog materijala. Za svjetiljke veće snage potrebne su žarulje veća veličina, tako da je deponirani HP materijal raspoređen na velikom području i ne snažan utjecaj za transparentnost.
Plinski medij
Boce prvih svjetiljki su evakuirane. Većina modernih svjetiljki punjena je kemijski inertnim plinovima (osim žarulja male snage, koje su još uvijek vakuumske). Gubitak topline koji u ovom slučaju nastaje zbog toplinske vodljivosti smanjuje se odabirom plina velike molekularne težine. Smjese dušika N2 s argonom Ar najčešće su zbog niske cijene, koristi se i čisti osušeni argon, rjeđe kripton Kr ili ksenon Xe (molekulske mase: N2 - 28,0134 g/mol; Ar: 39,948 g/mol; Kr - 83,798 g/mol; Xe - 131,293 g/mol).
Sjajno tijelo
Oblici TN vrlo su raznoliki i ovise o funkcionalna namjena LN. Najčešći je TN izrađen od okrugle žice poprečni presjek, međutim, također se koriste TN trake (od metalnih vrpci). Stoga je uporaba izraza "žarna nit" nepoželjna - točniji je pojam "tijelo žarne niti", koji je uključen u Međunarodni rječnik rasvjete.
HP prvih svjetiljki bio je izrađen od ugljena (temperatura sublimacije 3559 °C). Moderne svjetiljke koriste gotovo isključivo volframove niti, ponekad osmij-volfram legure. Da bi se smanjila veličina HP-a, obično mu se daje oblik spirale, ponekad se spirala podvrgava ponovljenoj ili čak tercijarnoj spiralizaciji, dobivajući bi-spiralu, odnosno tri-spiralu. Učinkovitost takvih LN je veća zbog smanjenja toplinskih gubitaka HP zbog konvekcije (smanjuje se debljina Langmuirovog sloja).
Svjetiljke se proizvode za različite radne napone. Jačina struje određena je Ohmovim zakonom (I \u003d U / R), a snaga formulom P \u003d U I, ili P \u003d U² / R. Jer metala ima malo otpornost, da bi se postigao ovaj otpor, potrebna je duga i tanka žica. Debljina žice u konvencionalnim svjetiljkama je 40-50 mikrona.
Budući da je, kada je uključena, žarna nit na sobna temperatura, njegov otpor je red veličine manji od radnog otpora. Stoga, kada je uključen, teče vrlo velika struja (deset do četrnaest puta veća od radne struje). Kako se žarna nit zagrijava, njezin otpor raste, a struja opada. Za razliku od modernih žarulja, rane žarulje sa žarnom niti s ugljičnom niti radile su prema obrnuti princip- pri zagrijavanju njihov otpor se smanjivao, a sjaj se polako povećavao.
U trepćućim žaruljama bimetalni prekidač ugrađen je u seriju sa žarnom niti. Zbog toga takve svjetiljke samostalno rade u treperećem načinu rada.
dvostruka spirala 
dvostruka spirala (bispirala) LN (Osram 200 W) sa strujovodima i držačima
postolje
Oblik baze s navojem konvencionalne žarulje sa žarnom niti predložio je Thomas Alva Edison. Veličine postolja su standardizirane. Kod svjetiljki domaću upotrebu najčešće Edisonove baze su E14 (minion), E27 i E40. Postoje i baze bez navoja (svjetiljka se drži u patroni zbog trenja ili spojnica bez navoja - na primjer, bajunet), kao i svjetiljke bez baze, koje se često koriste u automobilima.
Povijest izuma
Lampa Lodygin
Žarulja Thomas Edison sa žarnom niti od karbonskih vlakana (baza E27, 220 volti)
učinkovitost i trajnost
Gotovo sva energija dovedena u svjetiljku pretvara se u zračenje. Gubici zbog provođenja topline i konvekcije su mali. Za ljudsko oko, međutim, dostupan je samo mali raspon valnih duljina ovog zračenja. Glavni dio zračenja leži u nevidljivom infracrvenom području i percipira se kao toplina. Koeficijent korisna radnjažarulje sa žarnom niti dostiže najveću vrijednost od 15% na temperaturi od oko 3400 K. Na praktično ostvarivim temperaturama od 2700 K ( obična lampa pri 60 W) učinkovitost je 5%.
trajnost i svjetlina ovisno o radnom naponu
Kako temperatura raste, učinkovitost žarulje sa žarnom niti se povećava, ali se istodobno značajno smanjuje njezina trajnost. Na temperaturi žarne niti od 2700 K vijek trajanja žarulje je približno 1000 sati, na 3400 K samo nekoliko sati. Kao što je prikazano na slici desno, kada se napon poveća za 20%, svjetlina se udvostručuje. Istodobno, životni vijek se smanjuje za 95%.
Smanjenje napona napajanja, iako smanjuje učinkovitost, ali povećava trajnost. Dakle, smanjenje napona za pola (na primjer, kada je spojeno u seriju) uvelike smanjuje učinkovitost, ali povećava životni vijek gotovo tisuću puta. Ovaj se učinak često koristi kada je potrebno osigurati pouzdanu rasvjetu u nuždi bez posebnih zahtjeva za svjetlinom, na primjer, uključeno slijetanja. Često se za to, kada se napaja izmjeničnom strujom, svjetiljka spaja u seriju s diodom, zbog čega struja teče u svjetiljku samo tijekom polovice razdoblja.
Ograničeni životni vijek žarulje sa žarnom niti uzrokovan je, u manjoj mjeri, isparavanjem materijala žarne niti tijekom rada, au većoj mjeri nehomogenostima koje nastaju u žarnoj niti. Neravnomjerno isparavanje materijala filamenta dovodi do pojave tankih područja s povećanim električni otpor, što zauzvrat dovodi do više topline i isparavanje materijala na takvim mjestima. Kada jedno od tih suženja postane toliko tanko da se materijal žarne niti na tom mjestu rastali ili potpuno ispari, struja se prekida i žarulja prestaje s radom.
Pretežni dio trošenja žarne niti nastaje naglim dovodom napona na žarulju, tako da njezin životni vijek možete značajno produžiti korištenjem drugačija vrsta meki pokretači.
Volframova nit ima otpornost na hladnoću koja je samo 2 puta veća od otpornosti aluminija. Kad lampa pregori, često se dogodi da one pregore bakreno ožičenje, povezujući kontakte baze s držačima spirale. Dakle, konvencionalna lampa od 60 W troši više od 700 W u trenutku uključivanja, a lampa od 100 W troši više od kilovata. Kako se spirala zagrijava, njezin otpor raste, a snaga pada na nominalnu vrijednost.
Kako bi se izgladila vršna snaga, termistori sa snažnim padom otpora dok se zagrijavaju, mogu se koristiti reaktivni balast u obliku kapacitivnosti ili induktiviteta. Napon na žarulji raste kako se spirala zagrijava i može se koristiti za šuntiranje balasta s automatikom. Bez isključivanja balasta, svjetiljka može izgubiti od 5 do 20% snage, što također može biti korisno za povećanje resursa.
Prednosti i nedostaci žarulja sa žarnom niti
Spektar emisije: kontinuirana žarulja sa žarnom niti od 60 W (gore) i linearna kompaktna fluorescentna žarulja od 11 W (dolje)
Prednosti:
Mane:
Šteta od žarulja sa žarnom niti
Značajan dio zračenja žarulje sa žarnom niti leži u kratkovalnom dijelu infracrvenog spektra (valna duljina 0,74-2,0 mikrona). Za temperaturu površina koja zrači Prinos 2700K zračenja u rasponu od 0,74-2,0 mikrona bit će 43%. Ovo zračenje, za razliku od korisnog dugovalnog (valna duljina 50-2000 mikrona), štetno je za ljudski organizam, posebno za oči. Na visoka gustoća i trajanja izloženosti, uočeni su sljedeći učinci:
Konvulzivna bolest uzrokovana kršenjem ravnoteže vode i soli karakterizira pojava oštrih konvulzija, uglavnom u udovima;
Pregrijavanje (termalna hipertermija) nastaje kada se u tijelu akumulira višak topline; glavni simptom je naglo povećanje tjelesne temperature;
Toplinski udari nastaju prodorom kratkovalnog zračenja infracrveno zračenje(do 1,5 mikrona) kroz integument lubanje u mekih tkiva mozak;
Katarakta (zamućenje kristala) je bolest oka koja nastaje dugotrajnom izloženošću infracrvene zrake s λ = 0,78-1,8 µm. Akutni poremećaji organa vida također uključuju opekline, konjuktivitis, zamućenje i opekline rožnice, opekline tkiva prednje komore oka.
Obično gustoća zračenja kod kuće ne može uzrokovati primjetnu štetu osobi, ali to je moguće ako je dovoljno snažna svjetiljka nalazit će se u neposrednoj blizini ili ako u prostoriji ima previše svjetiljki ili su presnažne. Osim toga, ljudi mogu provesti značajnu količinu vremena pod žaruljama sa žarnom niti, tako da je vjerojatno da čak i ne baš velika svjetlina može negativno utjecati na zdravlje tijekom dugog vremenskog razdoblja.
Spektar emisije: kontinuirana žarulja sa žarnom niti od 60 W (gore) i linearna kompaktna fluorescentna žarulja od 11 W (dolje)
Raspolaganje
Rabljene žarulje sa žarnom niti i halogene žarulje ne sadrže tvari štetne za okoliš i mogu se odlagati kao uobičajeni kućni otpad. Jedino ograničenje je zabrana njihovog recikliranja zajedno sa staklenim proizvodima.
Ograničenja uvoza, nabave i proizvodnje
Zbog potrebe za uštedom energije i smanjenjem emisija ugljični dioksid u atmosferu, u mnogim je zemljama uvedena ili se planira uvesti zabrana proizvodnje, kupovine i uvoza žarulja sa žarnom niti kako bi se potaknula njihova zamjena štedne žarulje(kompaktan fluorescentne svjetiljke i tako dalje.)
Od 1. rujna 2009. godine, u skladu s Direktivom 2005/32/EC, u Europskoj uniji stupila je na snagu postupna zabrana proizvodnje, kupnje u trgovinama i uvoza žarulja sa žarnom niti (osim posebnih žarulja). Od 2009. zabrana će utjecati na svjetiljke snage >= 100 W, svjetiljke s matiranom žaruljom >= 75 W itd.; očekuje se da će do 2012. biti zabranjen uvoz i proizvodnja žarulja sa žarnom niti manje snage.
U Rusiji vlada Moskve također planira isključiti iz prometa i zaustaviti proizvodnju žarulja sa žarnom niti snage >= 100 W od 2011.
Od 2005. godine na Kubi je zabranjena uporaba žarulja sa žarnom niti snage veće od 15 vata.
Od 2009. ograničenja će vrijediti i za Novi Zeland i Švicarsku, od 2010. za Australiju.
Predsjednik Rusije je 23. studenog 2009. potpisao zakon "O uštedi energije i poboljšanju energetske učinkovitosti te o izmjenama i dopunama određenih zakonskih akata" koji je ranije usvojila Državna duma Ruska Federacija". Prema dokumentu, od 1. siječnja 2011. prodaja električnih žarulja sa žarnom niti snage 100 W ili više nije dopuštena za promet u zemlji; od 1. siječnja 2013. - električne svjetiljke snage 75 W ili više, a od 1. siječnja 2014. - svjetiljke snage 25 W ili više.
Phoebus kartel
Međunarodni kartel električnih lampi s administrativnim središtem - Phöbus S. A. (Ženeva, Švicarska), koji je postojao 1924.-1941., ujedinio je više od 40 proizvođača iz različite zemlje, čiji je udio proizvoda na svjetskom tržištu dosegao 80% i koji ima utjecaj na cjenovnu, patentnu politiku.
Prema nekim izvorima, 1924. godine između članova kartela postignut je dogovor o ograničenju vijeka trajanja žarulja sa žarnom niti na 1000 sati. U isto vrijeme, svi proizvođači lampi koji su bili dio kartela morali su se pridržavati strogih pravila tehnička dokumentacija pridržavati se mjera za sprječavanje prekoračenja životnog ciklusa žarulje od 1000 sati (njemački)
Osim toga, trenutne Edisonove osnovne standarde razvio je kartel.
Zanimljivosti