Qu'est-ce qu'une ampoule, conception et principe de fonctionnement

Vous êtes-vous déjà demandé ce qu'est une ampoule ordinaire ? La plupart d'entre nous savent que l'appareil d'éclairage le plus simple est constitué d'un culot, d'une ampoule et d'un filament de tungstène, mais comment fonctionne-t-il, pourquoi brûle-t-il avec le temps et pourquoi les ampoules des lampes sont-elles remplies de gaz inertes ?

Nous parlerons de toutes les caractéristiques des simples « ampoules Ilitch » et des appareils fluorescents et LED modernes dans cet article.

Qu'est-ce qu'une ampoule à incandescence

Une lampe à incandescence ordinaire est une source de lumière alimentée dont la partie principale est constituée d'un matériau réfractaire qui agit comme un corps de filament. Dans la plupart des cas, ce matériau (conducteur) est placé dans une fiole à vide ou une fiole remplie de gaz inertes. Lorsque le courant traverse un conducteur, celui-ci se réchauffe et commence à émettre une lueur brillante.

Intéressant! Pour que le filament de tungstène d'une ampoule s'allume, il doit être chauffé à une température d'environ 2 000 °C. La limite de température incandescente peut être considérée comme étant de 3 410 °C.

Histoire de la création

En fait, aucun scientifique n’a jamais rien inventé tout seul : c’est ce qui s’est passé avec l’ampoule « classique ». En 1840, un inventeur britannique nommé Warren De la Rue a conçu la première lampe à incandescence alimentée par un conducteur en platine. Deux ans plus tôt, en 1838, un scientifique belge nommé Jobard inventait la première source lumineuse à noyau de carbone au monde. Eh bien, exactement cent ans avant la fin de la Seconde Guerre mondiale, Heinrich Goebel crée les premiers prototypes d'ampoules modernes.

Il est à noter que la première lampe de Goebel comportait un fil de bambou carbonisé placé dans le vide. Le scientifique a continué à travailler sur son idée pendant environ 5 ans, après quoi il l'a présentée au grand public.

Les scientifiques russes ont également apporté une contribution significative à cette invention, qui est désormais utilisée dans le monde entier. Ainsi, en 1874, la première ampoule à noyau de carbone placée dans un environnement sans air fut enregistrée au nom d'Alexandre Nikolaïevitch Lodygin. Le gros problème avec une telle source de lumière était que le carbone, en tant que conducteur, ne pouvait pas durer assez longtemps et brûlait peu de temps après son utilisation. Au fil du temps, les esprits brillants de la planète ont eu l'idée de remplacer le charbon par du tungstène.

Intéressant! Quand on parle d'électricité et d'appareils d'éclairage, on ne peut manquer de mentionner le grand Thomas Edison. C'est lui qui a créé et breveté pour la première fois une lampe à incandescence peu coûteuse à produire et durable (par rapport à la plupart des appareils de l'époque).

Depuis son invention, la source lumineuse familière n'a pas beaucoup changé, mais des changements techniques y ont encore eu lieu : le conducteur a été remplacé par un plus avancé et l'espace à l'intérieur de l'ampoule a commencé à être rempli d'un gaz spécial.

Caractéristiques de conception et principe de fonctionnement

Le LN standard se compose de :

• un ballon rempli d'un gaz inerte (ou dépourvu d'air du tout) ;
• un socle qui sert à la fois de « couvercle » de l'ampoule et d'élément de connexion de la lampe au réseau ;
• électrodes;
• bobine de filament située sur des supports spéciaux ;
• contact de base.

Le tungstène a été choisi comme matériau conducteur afin de minimiser la consommation de courant pour le chauffage et de réduire la section transversale du filament au minimum possible.

Intéressant! Le paramètre de résistivité du tungstène est trois fois supérieur à celui du cuivre.

La spirale est alimentée par le courant des électrodes, et le molybdène est utilisé comme matériau principal des « cornes » sur lesquelles la spirale est installée : il est réfractaire et ne se dilate pas réellement lorsqu'il est chauffé. L'utilisation d'un gaz inerte augmente la durée de vie potentielle de la spirale : dans un environnement gazeux, il est « plus difficile » qu'elle brûle. Quant à la base, sa taille et ses fils peuvent varier.

Caractéristiques et types

En plus des médicaments ménagers habituels auxquels nous sommes habitués, les experts identifient plusieurs autres variétés, notamment :

1. Décoratif. Ils se distinguent par des formes d'ampoules non standard, une spirale élargie et un éclairage faible. De tels appareils sont le plus souvent utilisés par les concepteurs pour mettre en œuvre des projets de style « vintage ».
2. Éclairage. Ils ont une ampoule peinte à l'intérieur et ont une faible puissance (jusqu'à 25 W). Ils changent rapidement la teinte de la lueur et nécessitent donc un remplacement fréquent.
3. Signal. Auparavant, ils étaient largement utilisés dans divers appareils d'éclairage, mais aujourd'hui, dans ce domaine, ils sont activement remplacés par des options LED.
4. En miroir.L'ampoule d'une telle lampe est partiellement recouverte d'une couche d'aluminium qui réfléchit bien la lumière, ce qui lui permet de concentrer l'éclairage sur un certain point de l'espace de la pièce.
5. Transport. Ils sont utilisés pour équiper l'optique des voitures, des tracteurs, des avions, de divers navires, etc. Ils ont une solidité accrue et résistent aux vibrations.
6. Double brin. Un sous-type spécial utilisé dans les feux de circulation ferroviaire, les avions et les voitures.

Référence. Il existe d'autres types de LN, mais aujourd'hui la plupart d'entre eux ont été remplacés par des appareils plus modernes, dont nous parlerons un peu plus loin.

Avantages et inconvénients

Les qualités positives du LP classique comprennent un faible coût, de petites dimensions, une immunité aux petites chutes de tension dans le réseau, un spectre d'éclairage agréable pour la vision humaine, une large gamme d'options d'alimentation, l'absence de composants toxiques ou autres composants nocifs dans la composition et bruit en fonctionnement. Si nous parlons des inconvénients, parmi eux, il convient de mentionner une durée de vie relativement courte, une consommation de courant assez élevée et un risque d'incendie.

Important! La surface autour des puissantes lampes à incandescence peut chauffer jusqu'à +330 degrés Celsius. Sois prudent!

Champ d'application

Les LN classiques sont utilisés pour l'éclairage domestique des locaux et des zones locales, de l'immobilier commercial, utilisés dans les transports automobiles, ferroviaires et aériens, installés dans des appareils d'éclairage portables (lampes de poche, etc.), utilisés dans le cinéma, le design, la médecine et bien d'autres secteurs. de la vie.

Conception et principe de fonctionnement des types de lampes modernes

Les appareils d'éclairage modernes comprennent les appareils halogènes, fluorescents, à économie d'énergie et LED. Considérons chaque type individuellement.

Halogène

De tels appareils sont une version modernisée des LN classiques. Le flacon d'un tel appareil est rempli d'halogène, qui réagit avec le tungstène qui s'évapore en chauffant. Cela vous permet de prolonger la durée de vie de l'appareil. De plus, le quartz est utilisé dans les lampes halogènes. Les appareils d'éclairage halogène ont généralement des caractéristiques de performance supérieures à celles des lampes conventionnelles.

Luminescent

Ces appareils sont également appelés lampes fluorescentes. Ils ont une haute qualité de rendu des couleurs, ce qui leur permet d'être utilisés pour l'éclairage de vitrines et d'étagères. Par rapport au LN, un appareil luminescent consomme 4 à 5 fois moins d'énergie et a une durée de vie plus longue. Ils ont également leurs inconvénients - de mauvaises performances à basse température et la teneur en substances nocives (dont le mercure) dans certains modèles.

Économie d'énergie

La principale caractéristique des appareils d'éclairage à économie d'énergie est l'unité électronique, qui assure à la fois l'allumage et le fonctionnement de la lampe. Un tel appareil se caractérise par un fonctionnement plus stable, une consommation d'énergie inférieure, une durée de vie plus longue et une large gamme de couleurs disponibles.

Important! Dans la production de lampes à économie d'énergie, des substances dangereuses pour la nature et l'homme sont utilisées, leur élimination doit donc être effectuée exclusivement par des points de collecte spéciaux.

DIRIGÉ

La conception de ces lampes utilise des cristaux semi-conducteurs : ils créent une lueur lorsqu'un courant électrique les traverse.Par rapport aux mêmes appareils halogènes, les appareils LED sont environ 4 à 7 fois plus efficaces et, en termes de durée de vie, un tel appareil peut durer jusqu'à 50 000 heures. Le seul inconvénient des lampes LED est considéré comme leur coût élevé, cependant, compte tenu des économies d'entretien et de consommation, il est à long terme beaucoup plus rentable de les acheter.

Nous avons donc découvert ce qu'est une ampoule et examiné la plupart des types d'options modernes et moins modernes. Nous espérons que vous avez désormais une idée générale des caractéristiques de leur fonctionnement.