Inkandescentna sijalica

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Za druge upotrebe, pogledajte Sijalica (višeznačna odrednica).
Električna sijalica
Halogena sijalica Halogen Xenon 70 W (EU < 2009 conforme)

Klasična električna sijalica je veštački izvor svjetlosti koja nastane kada električna struja prolazeći kroz tanku (volframovu) nit zagrije nit do usijanja, koja zatim počne da emituje svjetlost. Emisija svjetlosti prouzrokovana je zapravo toplotom. Stakleni balon spriječava da metalna nit dođe u dodir sa kiseonikom iz okolnog vazduha (čime bi bila brzo uništena). Klasična sijalica se proizvodi različitih napona i veličina, od 1,5 volta (V) do oko 300 volti (V). Jednostavne su konstrukcije i zato imaju vrlo nisku proizvodnu cijenu. Rade vrlo dobro i na naizmjeničnu i jednosmjernu struju.

Sijalica je našla široku primjenu, kako u kućnoj tako i industrijskoj, komercialnoj upotrebi. Zbog toga što prozvodi i priličnu količinu toplote, upotrebljava se u raznorazne svrhe gdje je pored svjetlosti potrebna i manja količina toplote, npr. inkubatori, kod mlade peradi, procesi sušenja itd. Danas se uveliko javlja tendencija zamjene ovih sijalica sa tzv. kompaktnim fluorescentiim i LED svetiljkama, uglavnom zbog manje potrošnje električne energije.[1][2] Neke države idu toliko daleko, da planiraju potpunu zabranu upotrebe klasičnih sijalica, zbog potrebe da se uštedi na potrošnji električne energije.

Istorija klasične sijalice[uredi | uredi izvor]

Originalna sijalica Tomasa Edisona (Thomas Edison)(eng: carbon-filament bulb)

Često se kaže da je Tomas Edison izumio klasičnu sijalicu. Ali prije Edisona navode se naime imena 22 druga pronalazača sijalice sa žarnom niti. Edison je naime, unaprijedio tada već postojeći proizvod. On je upotrijebio efikasniji materijal, postigao je veći vakuum u balonu, te konačno, veću električnu otpornost sijalice.[3]

Izumitelji prije Edisona su zaboravljeni iz prostog razloga, jer nisu svoj izum (pronalazak) dalje u praksi plasirali za širu upotrebu, kao što je to Edison uradio pomoću svog distribucijskog sistema jednosmjerne struje. Prvi sistem napajanja jednosmjernom strujom, omogućio je Edisonu, da napravi i cijeli sistem osvjetljenja.[4][5]

Još 1802. godine Hamfri Dejvi imao je najmoćniju električnu bateriju na svijetu. Iste godine dobio je prvo svjetlo od usijanog tijela, puštajući električnu struju kroz tanki komad platine, koji se usijao. Platinu je izabrao zbog visoke tačke taljenja. Dobijeno svjetlo nije bilo dovoljno jako, niti je trajalo dovoljno dugo, tako da nije našlo neku praktičnu primjenu. Ali, to je bila prethodnica za mnoge serije eksperimenata tokom sljedećih 75 godina; dok Tomas Edison nije napravio sijalicu, koja je dobila svoje mjesto u praksi i počela se komercijalno upotrebljavati 1879. godine po prvi put.[6] Hamfri Dejvi je takođe, 1809. godine, napravio prvu lučnu svjetiljku, povezujući dvije ugljene palice na bateriju. Ovo je demonstrirao na Engleskom kraljevskom institutu 1810. godine. Tokom 19. vijeka, eksperimenti su se redali jedai za drugim. Upotrebljavali su se razni materijali, poput: platine, iridijuma, ugljenih palica itd.

Tek 1835. godine Džejms Lindsej demonstrirao je konstantnu električnu svjetlost u Dandiju, Škotska. Naravno to je bila veoma slaba svjetlost, jer kako je sam Linsej rekao, mogao je da čita knjigu na udaljenosti od svjetiljke do nekih 45 cm. Sa daljim usavršavanjem svog izuma nije nastavio, jer se navodno zainteresovao za bežičnu telegrafiju.

Godine 1841. prvi patent za sijalicu sa užarenom niti dodijeljen je Frederiku de Molejnsu (Frederick de Moleyns) iz Engleske. On je upotrijebio žicu od platine koju je zatvorio u vakuumski balon.[7] Amerikanac Džon Star (John W. Starr) dobio je patent za svoju sijalicu sa užarenom ugljenom niti.[8]

Godine 1872., Aleksandar Lodigin izumio je sijalicu sa žarnom niti za koju je dobio patent 1874. godine.[9]

Sijalica sa ugljenom niti (Carbon filament lamp) (E27 navoj, 220 volti, oko 30 vati, lijeva strana: rad na 100 volti)

.

Početak komercijalizacije[uredi | uredi izvor]

Volframova nit sijalice pod mikroskopom

Engleski fizičar i hemičar Jozef Vilson Svon (Joseph Wilson Swan) (1828–1914) 1880. godine, dobio je patent za svoju sijalicu.[10][11][10] Od 1880. godine Svon je počeo da instališe svoje sijalice po Engleskoj, da bi uskoro osnovao i svoje preduzeće.[12] U Sjevernoj Americi 1874. godine, Henri Vudvard i Metju Evans su patentirali svoju sijalicu koja je imala ugljene palice između elektroda u staklenom cilindru napunjenim azotom. Pokušali su svoj izum da komercijaliziraju ali nisu u tome bili uspješni. Na kraju su se odlučili, te prodali svoj patent Tomasu Edisonu 1879. godine. [13] Tomas Edison (1847—1931) zatim dolazi na red. Nakon velikog broja ekperimenata sa raznim metalima za žarnu nit, Edison se vraća ugljenoj niti. Prvi uspješan test koji je trajao 13,5 sati, izvodi oktobra 1879. godine.[14]. Edison nastavlja sa poboljšanjem dizajna i dobija patent januara 1880. godine za sijalicu sa ugljenom niti.[15]

Godine 1881., Savoj pozorište (Savoy Theatre) je postala prva javna zgrada na svijetu koja je bila potpuno osvijetljena svjetlom električnih sijalica. [16]

U.S. Patent 0.223.898 Tomasa Edisona za upotpunjenu električnu sijalicu, 27. januara 1880

Prvu komercijalnu električnu sijalicu sa metalnom žarnom niti (nit iz osmijum a), patentirao je 1898. godine, austrijski pronalazač Karl Auer fon Velsbah (Carl Auer von Welsbach)

Prva sijalica sa volframovom (tungsten) žarnom niti pojavljuje se na tržištu u Mađarskoj 1905. godine, od mađarskog preduzeća Tungsram (Tungsram). [17][18]

Konstrukcija[uredi | uredi izvor]

Klasična električna sijalica sastoji se od staklenog balona sa volframovom žicom kroz koju protiče električna struja. Kontaktne žice koje prolaze kroz stakleno postolje povezane su sa žicom (vlaknom). Potporne žice usađene u staklenu osnovu drže volframovu nit. Stakleni balon je napunjen sa inertnim gasom kao što je argon, s ciljem da se smanji isparavanje žarne niti. Električna struja zagreje volframovu nit do oko 2.000 K to 3.300 K, dosta niže od volframove tačke taljenja, 3.695 K. Temperatura niti zavisi od oblika i veličine niti, kao i od jačine struje koja protiče kroz nit. Užarena nit emituje svetlo približno stalnog spektra. Najčešće snage sijalica koje su na tržištu su: 25, 40, 60, 75, 100 vati (W). Naravno, raspon snage sijalica koje se proizvode je dosta veći, 0,1 do 10.000 (W).

  1. Stakleni balon
  2. Inertni gas pod niskim pritiskom (argon, neon, azot)
  3. Volframova nit
  4. Kontaktna žica (izlazi iz osnove)
  5. Kontaktna žica (ide u osnovu)
  6. Potporne žice
  7. Osnova (stakleno postolje)
  8. Kontaktna žica (izlazi iz osnove)
  9. Navojna kapica
  10. Izolacija
  11. Električni kontakt

Metalna kapica na užem delu staklenog balona pojavljuje se u obliku navoja ili tzv. bajonet osnove. Male cevaste sijalice mogu imati kontakt na oba kraja. Kontakti u sijaličnom grlu omogućuju da električna struja dođe preko sijalične metalne osnove dalje preko dva žičana kontakta do spiralne niti. Da bi se dostigao veći stepen iskorišćenja, pomenuta nit je u obliku tanke spirale. Razvučena spirala 60 vatne sijalice od 120 volti, dugačka je 58 cm. Sa ovakvim dizajnom smanjeno je isparavanje volframa.

Električne karakteristike[uredi | uredi izvor]

Poređenje efikasnosti po snazi
120-volt lampe[19] 230-volt lampe[20]
Snaga (W) Učinak (lm) Efikasnost (lm/W) Učinak (lm) Efikasnost (lm/W)
5 25 5
15 110 7.3
25 200 8.0 230 9.2
40 500 12.5 430 10.8
60 850 14.2 730 12.2
75 1,200 16.0
100 1,700 17.0 1,380 13.8
150 2,850 19.0 2,220 14.8
200 3,900 19.5 3,150 15.8
300 6,200 20.7 5,000 16.7
500 8,400 16.8

Snaga[uredi | uredi izvor]

Sijalice sa žarnom niti su gotovo čisto otporno opterećenje sa faktorom snage 1. Za razliku od sijalica sa pražnjenjem ili LED sijalica, potrošena snaga je jednaka stvarnoj snazi u kolu. Inkandescentne sijalice se obično prodaju na osnovu potrošene električne energije. Ovo uglavnom zavisi od radnog otpora niti. Za dve sijalice istog napona i tipa, jača sijalica daje više svetlosti.

Tabela prikazuje približni tipični učinak, u lumenima, standardnih inkandescentnih sijalica sa žarnom niti od 120 volti pri različitim snagama. Izlaz svetlosti sličnih sijalica od 230 volti je nešto manji. Manja struja (viši napon) niti je slabija i mora raditi na nešto nižoj temperaturi za isti životni vek, što smanjuje energetsku efikasnost.[21] Vrednosti lumena za „meko bele” sijalice uglavnom će biti nešto niže nego za prozirne sijalice iste snage.

Jačina struje i otpor[uredi | uredi izvor]

Otpor filamenta zavisi od temperature. Hladni otpor lampi od volframove niti je oko 1/15 otpora pri radu. Na primer, sijalica od 100 vati i 120 volti ima otpor od 144 oma kada se pali, ali je hladni otpor mnogo manji (oko 9,5 oma).[22][a] S obzirom da su inkandescentne lampe otpornička opterećenja, jednostavni fazno-kontrolni trijak dimeri se mogu koristiti za kontrolu osvetljenosti. Električni kontakti mogu imati simbol ocene „T” koji označava da su dizajnirani za upravljanje kolima sa velikom udarnom strujom karakterističnom za volframove sijalice. Za lampu opšte namene od 100 vati i 120 volti struja se stabilizuje za oko 0,10 sekundi, a lampa dostiže 90% svoje pune osvetljenosti nakon oko 0,13 sekundi.[23]

Vidi još[uredi | uredi izvor]

Napomene[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Edison's research team was aware of the large negative temperature coefficient of resistance of possible lamp filament materials and worked extensively during the period 1878–1879 on devising an automatic regulator or ballast to stabilize current. It wasn't until 1879 that it was realized a self-limiting lamp could be built. See Friedel, Robert; Israel, Paul (2010). Edison's Electric Light: The Art of Invention (Revised izd.). The Johns Hopkins University Press. str. 29—31. ISBN 978-0-8018-9482-4. Arhivirano iz originala 6. 12. 2017. g. Pristupljeno 3. 7. 2018.  Nepoznati parametar |name-list-style= ignorisan (pomoć)

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Keefe, T.J. (2007). „The Nature of Light”. Arhivirano iz originala 23. 4. 2012. g. Pristupljeno 5. 11. 2007. 
  2. ^ Balzani, Vincenzo; Bergamini, Giacomo; Ceroni, Paola (2015). „Light: A Very Peculiar Reactant and Product”. Angewandte Chemie International Edition. 54 (39): 11320—11337. PMID 26333145. S2CID 22331337. doi:10.1002/anie.201502325. hdl:11585/518617. .
  3. ^ Friedel, Robert, and Paul Israel. 1987. Edison's electric light: biography of an invention. New Brunswick, New Jersey: Rutgers University Press. pages 115-117
  4. ^ Hughes, Thomas P. 1977. Edison's method. In Technology at the Turning Point, edited by W. B. Pickett. San Francisco: San Francisco Press Inc., 5-22.
  5. ^ Hughes, Thomas P. 2004. American Genesis: A Century of Invention and Technological Enthusiasm. 2nd ed. Chicago: The University of Chicago Press
  6. ^ Davis, L.J. "Fleet Fire." Arcade Publishing, New York. 2003. ISBN 978-1-55970-655-1.
  7. ^ Houston & Kennely 1896, str. 24.
  8. ^ T.K. Derry, Trevor Williams (1960). A Short History of Technology. Oxford University Press. 
  9. ^ Većina ovih sijalica su opisane i ilustrovane u knjizi od Hjustona i Kenilija (Edwin J. Houston and A. E. Kennely) Electric Incandescent Lighting, The W. J. Johnston Company, New York, 1896 pages 18-42. Available from the Internet Archive.
  10. ^ a b Swan K R Sir Joseph Swan and the Invention of the Incandescent Electric Lamp. 1946 Longmans, Green and Co. Pp 21-25.
  11. ^ [1] "Lamp Inventors 1880-1940: Carbon Filament Incandescent" Smithsonian National Museum of American History. retrieved February 6, 2008
  12. ^ R.C. Chirnside. Sir Joseph Wilson Swan FRS - The Literary and Philosophical Society of Newcastle upon Tyne 1979.
  13. ^ http://www.physics.uoguelph.ca/summer/scor/articles/scor18.htm Arhivirano na sajtu Wayback Machine (2. novembar 2008) THE CANADIAN ELECTRIC LIGHT, by Nigel Bunce and Jim Hunt, retrieved October 20,2008
  14. ^ Paul Israel, Edison: a Life of Invention, Wiley (1998), pp. 186.
  15. ^ U.S. Patent 0.223.898
  16. ^ D'Oyly Carte Opera Company website, on Patience Arhivirano na sajtu Wayback Machine (9. februar 2009) accessed March 1, 2007
  17. ^ „The History of Tungsram” (PDF). Arhivirano iz originala (PDF) 30. 5. 2005. g. 
  18. ^ „energosolar.com - energosolar Resources and Information. This website is for sale!”. Arhivirano iz originala 30. 3. 2009. g. Pristupljeno 25. 1. 2009. 
  19. ^ Wells, Quentin (2012), Smart Grid Home, str. 163, ISBN 978-1111318512, Pristupljeno 8. 11. 2012 
  20. ^ Häberle, Häberle, Jöckel, Krall, Schiemann, Schmitt, Tkotz (2013), Tabellenbuch Elektrotechnik (na jeziku: German) (25. izd.), Haan-Gruiten: Verlag Europa-Lehrmittel, str. 190, ISBN 978-3-8085-3227-0 
  21. ^ „Light and Lighting Fun Facts”. donklipstein.com. Arhivirano iz originala 20. 7. 2013. g. 
  22. ^ Incandescent Lamps, Publication Number TP-110, General Electric Company, Nela Park, Cleveland, OH (1964) pg. 3
  23. ^ Friedel & Israel (2010), str. 22–23.

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • T.K. Derry &, Trevor Williams (1960). A Short History of Technology. Oxford University Press. 
  • A. Zukauskas, M.S. Shur and R. Caska, Introduction to solid-state ligthing, John Willey & Sons, 2002

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Inkandescentna sijalica na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Инкандесцентна_сијалица&oldid=27555204”