¿De qué suele estar hecho el filamento de una luz eléctrica?
El 21 de octubre de 1879, el inventor estadounidense Thomas Alva Edison finalmente inventó la lámpara incandescente de filamento de carbono después de seis mil experimentos. Para encontrar materiales adecuados para fabricar filamento de carbono, Edison probó con hilo de algodón, tiras finas de madera, paja, papel de gasa, hilo de seda, cuerda de abacá, pelo de caballo, hilo de pescar, castañas, caucho duro, madera de clavija, ratán, fibra de maíz, Incluso la barba de su maestro y el cabello de su esposa finalmente encontraron lo mejor. La vida útil puede alcanzar las 45 horas (valor inicial). Al mismo tiempo, el inventor británico J. Swann también fabricó una bombilla de filamento de carbono y solicitó una patente en el Reino Unido. Las disputas sobre patentes entre ellos son inevitables. Más tarde, los dos llegaron a un acuerdo y fundaron Edison Swan Electric Light Company para construir una fábrica en el Reino Unido para producir bombillas. Pero como Swann no construyó una central eléctrica al mismo tiempo, su carrera no se desarrolló tan bien como la de Edison. Actualmente, los estadounidenses creen que la bombilla fue inventada por Edison, mientras que los británicos creen que la bombilla fue inventada por Swann.
Las bombillas de carbono tienen una vida útil de sólo 100 horas. Para prolongar la vida, la gente ha hecho todo lo posible. No fue hasta que el inventor estadounidense Coolidge inventó la bombilla de filamento de tungsteno en 1908 que la vida útil aumentó a más de 300 horas. En 1913, I. Langmuir de los Estados Unidos inventó la bombilla de filamento de tungsteno en espiral, que no se pierde fácilmente debido a la concentración de calor, lo que hace que la bombilla sea brillante y ahorre energía. Después de investigar, descubrió que el tungsteno se sublima fácilmente en condiciones de alta temperatura y alto vacío, y el tungsteno evaporado se adhiere a la pared interna de la bombilla, formando una película negra que afecta la transmitancia. Debido a las sutiles diferencias en el grosor del filamento de tungsteno y el espacio entre los filamentos de tungsteno en espiral, la temperatura en lugares delgados y densos es alta y la evaporación es más severa, formando un círculo vicioso que hace que el filamento se rompa fácilmente aquí. Para reducir la velocidad de evaporación del filamento de tungsteno, llenó la bombilla de vidrio con nitrógeno, que podía inhibir la evaporación del filamento de tungsteno, y así nació la bombilla inflable. En 1912, para minimizar la superficie de contacto entre el filamento y el gas, el japonés Miura Shunichi desarrolló el filamento de tungsteno de una sola hélice a una doble hélice, mejorando aún más la eficiencia luminosa. En 1915, cambió el gas de llenado de nitrógeno a una mezcla de nitrógeno (N2) y argón (Ar). Este método todavía se utiliza en la actualidad. Aunque luego se llenó con argón puro, criptón y xenón, finalmente se eliminaron por razones de costo y rentabilidad. La vida media actual de las lámparas incandescentes de gas es de unas 1.500 horas.
La eficiencia de las lámparas incandescentes es sólo del 8 al 11 % y más del 90 % de la energía eléctrica se convierte en energía térmica y se irradia al aire. La eficiencia luminosa es muy baja, sólo 7 ~ 15lm/w (cuanto mayor es la potencia de la bombilla, mayor es la eficiencia luminosa, el máximo no supera 19).
La estructura es: una estructura de tres capas de una bombilla de vidrio en forma de pera con una cabeza pequeña, la bombilla de vidrio más externa, la columna central de vidrio del medio y el tubo de vidrio más interno para aspirar. El extremo inferior del tubo de vidrio está conectado a la bombilla y el otro extremo está conectado al tubo de vacío. Después de aspirar, se llena con gas y finalmente se sella con una llama. El tallo de vidrio del medio tiene un extremo inferior sólido y un pequeño disco de vidrio al final. Los soportes de alambres de molibdeno (Mo) se queman radialmente alrededor de pequeños discos. Use dos alambres Dumex (una aleación que contiene 57% de hierro y 43% de níquel, recubierta con cobre u óxido cuproso y luego recubierta con tetraborato de sodio) para introducir electricidad desde el exterior, por lo que se usa alambre Dumex porque su coeficiente de expansión térmica es similar a el del vidrio, tiene buena afinidad con el vidrio. El extremo inferior del cable Dumex se conecta a un cable metálico dentro de la bombilla, se dobla en forma de nariz, se inserta en el filamento y se aprieta firmemente. El filamento es un resorte helicoidal hecho de alambre de tungsteno extremadamente fino. Ambos extremos están conectados al alambre de metal y la parte central penetra en la punta redonda en el extremo del soporte de alambre radial de molibdeno. Los extremos superiores de los dos cables Dumex están fuera de la bombilla y soldados a los dos electrodos de la boca de la lámpara con soldadura.
Existen dos tipos de casquillos para bombillas: los de tornillo y los de bayoneta (también conocidos como "sin mango"). El tipo de tornillo tiene una estructura simple y un bajo costo de fabricación, pero tiene poca seguridad y no es resistente a las vibraciones. La bayoneta es segura (ambos electrodos se conducen desde la parte superior y la carcasa de hierro no está cargada) y resistente a las vibraciones (las bayonetas se usan en vehículos), pero la estructura es compleja (especialmente el cabezal de la lámpara) y el costo de fabricación es alto. .
En mi país, se utilizan todos los tornillos para la fijación y la especificación es E27 (diámetro exterior 27 mm). Sólo algunas bombillas pequeñas (como las de frigoríficos y microondas) utilizan E14. E40 representa el cuadrado.
La corriente de arranque de las lámparas incandescentes es de 8 a 10 veces la corriente de funcionamiento normal (pero puede estabilizarse al valor normal en 0,12 segundos), por lo que las lámparas incandescentes no son adecuadas para cambios frecuentes, de lo contrario, el filamento se dañará. quemarse fácilmente.