Как светят лампочки — T&P
Иллюстрация: Максим Чатский
Все современные лампы можно поделить на три типа в зависимости от того, каким светом они светят: излучение нагретым телом, свечение ионизированного газа под током и светодиоды.
Лампа накаливания
Свет от лампочки накаливания желтоватый. Чтобы получить белый свет, близкий к дневному, необходимо разогреть нить до температуры солнца 5500 °С, а это сделать невозможно — нить просто расплавится.
Лампа накаливания устроена просто: по вольфрамовой нити идет ток и нагревает ее до большой температуры, в результате чего она начинает светиться.
Из-за простоты устройства это до сих пор самый распространенный способ освещения. Но у лампы накаливания есть один очень серьезный недостаток: высокое энергопотребление. КПД лампы около 2%, то есть 98% энергии уходит в тепло. Хороший обогреватель, но плохой источник света.
Чтобы увеличить КПД лампы накаливания, в колбу под давлением закачивают пары брома или йода, который позволяет увеличить температуру нити.
Такие лампы называются галогенными. Они меньше по размеру и имеют большую яркость и срок работы, меньшее энергопотребление.
Но у галогенной лампы тоже есть большой недостаток: она пожароопасна из за того, что очень сильно греется. Поэтому, например, ее нельзя трогать руками: отпечатки пальцев начинают сгорать из-за очень высокой температуры, а это портит поверхность колбы и она может треснуть. Галогенные лампы чаще всего используются в фарах автомобилей.
Лампа дневного света
Цвет получаемого света зависит от газа, которым заполнена трубка. Это позволяет делать разноцветные вывески из неоновых трубок.
- — Гелий: синий
- — Неон: красно-оранжевый
- — Аргон: сиреневый
- — Криптон: сине-белый
- — Пары ртути: голубовато-зелёный
Стеклянная трубка заполнена инертным газом и парами ртути. На концах электроды, на которые подается электрический ток. Ток проходит через газ. Электроны бегут по газу и сталкиваются с атомами ртути, выбивают электроны в атомах ртути с их привычной орбиты на более высокую.
В лампах дневного света газ вырабатывает ультрафиолетовый свет, невидимый глазу. Но внутренние стенки колбы у таких ламп покрыты люминофором, веществом, испускающий видимый свет, когда на него попадает ультрафиолетовый.
Запустить такую лампу непросто, для этого есть специальное устройство — стартер. Чтобы ток пошел по газу, его надо ионизировать, то есть отделить электроны от атомов. Для этого оба электрода нагревают, с них испаряются электроны, сталкиваются с атомами газа и выбивают из них электроны. После этого резким скачком напряжения между катодами запускается электрическая дуга, по которой по газу идет ток. Лампа не всегда с первого раза загорается, именно поэтому она иногда несколько раз моргает, прежде чем загореться.
Лампы дневного света гораздо экономнее ламп накаливания и качество света у них лучше. Но из-за сложности их устройства они гораздо меньше распространены.
Светодиоды
Светодиод состоит из двух полупроводников. У одного из них избыток электронов, а у другого наоборот — недостаток. Когда ток идет по такому диоду, избыточные электроны с первого полупроводника падают в «дырки» от недостающих электронов во втором. Во время этого перехода высвобождается энергия в виде света.
Долгое время светодиоды использовались только как индикаторы в электрических устройствах, поскольку светили они очень тускло. Но с появлением сверхъярких светодиодов ситуация изменилась. Теперь они стоят в светофорах, автомобильных фарах, фонариках, рекламных экранах и в подсветке мониторов.
Светодиоды потребляют немыслимо мало энергии, при этом они очень яркие и долговечные. Единственный недостаток — сравнительно высокая цена, но и она падает за счет широкого распространения.
Невидимая война
Многие страны ведут войну с лампами накаливания, законодательно ограничивая их производство и продажу. Это стремление можно понять: если заменить лампы накаливания, на более экономичные лампы дневного света и светодиоды, то человечество сэкономит огромное количество энергии.
С 1 января и в России вступает запрет на продажу ламп накаливания мощностью 100 и более ватт, в 2013 и 2014 лимит опустится до 75 и 25 ватт. Так что запомните их, пока они еще живы: будете внукам рассказывать, как вы читали журналы под лампочкой Ильича.
Игорь Гладкобородов
6 805
Почему горит лампочка?
Обычно, задавая вопрос «почему горит лампочка?» или «как горит лампочка?», имеют в виду именно так называемую лампочку накаливания. Самую обычную, которую можно до сих пор найти в любом доме, в каждом подъезде.
Именно эту лампочку, грушевидной формы, изображают на любом рисунке, когда необходимо проиллюстрировать слово «лампочка».
В общем-то, лампа накаливания потому так и называется, что принцип ее действия основывается на методе накаливания, то есть нагревания проводника. Каждая лампочка накаливания состоит из стеклянной колбы, металлического «патрона» и внутреннего «пестика».
Если хорошо присмотреться, то внутри это стеклянной «груши» есть два рожка. А между ними как бы «натянута» мостиком металлическая пружинка. Это проводник. И на самом деле она изготовлена из вольфрама и так и называется – «вольфрамовая нить». Ток проходит по проводнику, вольфрамовой нити, и проявляется физическая реакция – тепловое действие тока. Вольфрамовая нить нагревается.
Точно так же, как сгорают, накаляясь, дрова. Они тоже сначала становятся красными и прозрачными, дают тепло и свет. Так же и с вольфрамовым проводником. Только за счет того, что он изготовлен из другого материала, более прочного, нежели дерево, спиралька не сгорает так быстро, а, накаливаясь, просто дает на протяжении длительного времени яркий (или не очень, в зависимости от мощности) свет и немного тепла.
Когда по нити проходит ток, его температура очень резко возрастает. И чем сильнее ток, тем выше температура накаливания, тем ярче (белее, светлее) становится сама эта «пружинка». Фактически, вольфрамовая пружинка проводит энергию, и очень мощную. А почти вся энергия, которая проходит через нить, преобразуется. Мы же все прекрасно знаем, правда ведь, что энергия не является ниоткуда и не уходит в никуда. Энергия разве что может преобразовываться, то есть видоизменяться, переходя из одного вида и состояния в другие. Вот и этот вид энергии, проходя через проводник, превращается: часть – в тепловые волны, а другая часть – в электроволновые, то есть, попросту – свет. Что делать, чтобы лампочка светила ярче? Увеличивать долю излучения, повышать температуру накаливания. Но, к сожалению, возможности материала проводника небезграничны. Накаливать вечно до бесконечности его не получится физически. И если переборщить с температурой накаливания, проводник может просто «перегореть». Что, впрочем, однажды и случается.
И тогда возникает необходимость покупать новую лампочку.
Но не спешите выбрасывать старую: рассмотрите ее внимательно, и вы увидите тот самый проводник, теперь как бы «разделенный» на две части, края которого свисают. Почему же именно в стеклянную колбу помещают эту всю конструкцию, ведь она хрупкая и бьется? Во-первых, стекло – материал прозрачный, а значит, световые волны будут легко проходить сквозь него, даря нам свет в квартире. А во-вторых – на воздухе, в незакрытом состоянии, вольфрамовый проводник не раскаляется до такого предела. Потому его и помещают в стеклянный футлярчик, предварительно откачав оттуда воздух.
Вы можете посмотреть комментарии или написать свой.
почему горит свет?
Почему горит свет? – Бен, три года, Великобритания.
Электрический свет был изобретен более 200 лет назад и используется уже более века. Он работает путем преобразования электричества в свет (и немного тепла).
Двумя наиболее распространенными в настоящее время электрическими лампами являются лампы накаливания (самые старые) и светодиоды (LED).
Слово «лампа накаливания» относится к чему-то, что настолько горячо, что светится белым.
Лампы накаливания имеют внешнюю оболочку из стекла, из которой высасывается весь воздух.
Внутри этого вакуума есть тонкая спиральная проволока, называемая «нитью», сделанная из металла, называемого вольфрамом.
Из стеклянной оболочки должен быть удален весь воздух, чтобы вольфрам не ржавел и не «окислялся» при нагревании.
Curious Kids — это сериал от The Conversation, который дает детям возможность получить ответы на свои вопросы о мире от экспертов. Если у вас есть вопрос, на который вы хотели бы получить ответ от эксперта, отправьте его на [email protected]. Мы не сможем ответить на все вопросы, но постараемся.
Вольфрам используется в лампочках, потому что он имеет очень высокую температуру плавления (более 3000°C), что намного выше, чем температура, необходимая для получения почти белого света (2000°C).
Нагрев
Эти типы ламп сейчас в основном используются в автомобилях и недорогих карманных фонариках, потому что они дешевы и надежны. Но они также выделяют много тепла — на самом деле, они вообще могут загореться, только сильно нагревшись, — и это рассматривается как расточительная трата энергии.
Когда лампочка подключена к источнику электричества, электричество может легко пройти по толстым проводам к лампочке. Но когда он достигает нити с ее очень тонкой проволокой, электричеству приходится пробиваться сквозь нее, расходуя много энергии, что делает нить очень горячей и очень яркой.
Чем больше энергии потребляет лампа накаливания, тем ярче она будет. Количество обычно написано на боковой части лампочки; например 20 ватт, 40 ватт и так далее.
Освещение пути
В современных домах, школах и на рабочих местах лампы накаливания в основном заменены светодиодными лампами. Это потому, что они потребляют гораздо меньше энергии — около одной шестой — для получения такого же количества света, так как они на самом деле не нагреваются.
Светодиоды также могут служить очень долго по сравнению с другими источниками света.
Принцип работы светодиодных ламп на самом деле не сильно отличается от работы ламп накаливания.
Но вместо того, чтобы нагревать проволоку для получения белого света, светодиодная лампа имеет внутри специальный материал, называемый «полупроводником», для получения света.
Определенный тип полупроводника в светодиоде реагирует, когда через него проходит электрический ток в процессе, называемом электролюминесценцией, и это дает много света, но не очень много тепла.
Светодиоды могут излучать свет практически любого цвета путем изменения химических веществ в полупроводнике.
Дети могут получить ответы на свои вопросы от экспертов — просто отправьте их в Curious Kids вместе с именем ребенка, возрастом и городом. Вы можете:
- электронная почта CuriousKids@theConversation.
com - твитните нас @ConversationUK с #curiouskids
- Напишите нам в Instagram @theconversationdotcom
com Вот еще несколько статей Curious Kids, написанных академическими экспертами:
Почему у меня буги и почему мой нос продолжает их воспроизводить? – Дункан, 7 лет, Сидней, Австралия.
Можем ли мы жить на Kepler 452-b? – Year Five, начальная школа Globe, Лондон, Великобритания.
Когда рыбы испытывают жажду, они пьют морскую воду? – Торбен, 9 лет, Сассекс, Великобритания.
Что заставляет ваши фары включаться и выключаться сами по себе
Если ваши фары включаются и выключаются сами по себе, скорее всего, это не призрак. Есть много общих причин, почему это происходит. Это может быть простое и легкое решение. Однако вполне возможно, что у вас могут быть серьезные проблемы с электричеством. В любом случае, электрик — лучший профессионал, который даст вам ответы на некоторые вопросы.
Причины включения и выключения индикаторов: стоит ли беспокоиться
Самостоятельное включение и выключение света не является обычным явлением. Однако есть несколько распространенных причин, по которым свет включается и выключается сам по себе.
Включен крупный электроприбор
Включение крупного электроприбора мгновенно увеличивает потребление электроэнергии. Внезапное увеличение может привести к тому, что свет погаснет, хотя бы на мгновение. Не о чем беспокоиться, так как это часть стандартного спроса на текущий момент.
Неисправная лампочка или приспособление
Если мерцание света связано с одним источником, возможно, неисправно само приспособление. Будьте осторожны, так как изношенный или поврежденный электрический шнур может выбрасывать искры. Это пожароопасно, поэтому проверьте соответствующий светильник.
Штормовая погода
Штормовая погода может повлиять на энергосистему, где бы вы ни жили. Погода может вызвать кратковременные перебои в подаче электроэнергии, из-за чего свет в вашем доме будет мигать и выключаться.
Устройства защиты от перенапряжения или резервный источник питания могут помочь смягчить проблему.
Проблемы с электрическими соединениями
Проблемы с электрическими соединениями, из-за которых свет включается и выключается, вызывают беспокойство. Если вы пришли к выводу, что это является вероятной причиной, обратитесь к электрику. Профессионал должен исправить эту проблему.
Это опасная работа, которую необходимо выполнять правильно и безопасно, чтобы она продлилась долго.
Другие возможные причины
Причиной мерцания индикаторов могут быть несколько других проблем:
- Проблемы с электропитанием
- Перегрев или перегрев
- Плохое качество лампы
- Проблема с патроном лампы проблемы, которые могут привести к миганию и выключению света. Проблема с лампой может возникнуть из-за неправильной лампы для патрона с другим номиналом. Проблемы с питанием или плохое соединение могут вызвать проблемы. Эти проблемы также могут создавать осложнения из-за избыточного тепла.
