Električna sijalica
Za ostale upotrebe, v. Sijalica (razvrstavanje).
|
| |
Električna sijalica (inkandescentna ili klasična žarulja) je umjetni izvor svjetlosti koja nastane kada prolazeći kroz tanku (volframovu) nit zagrije nit do usijanja, koja zatim počne da emitira svjetlost. Emisija svjetlosti prouzrokovana je zapravo toplinom. Stakleni balon spriječava da metalna nit dođe u dodir iz okolnog zraka (čime bi bila brzo uništena).
Klasična sijalica se proizvodi u različitim naponima i veličinama, 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 izmjeničnu i istosmjernu struju.
Sijalica je našla široku primjenu, kako u kućnoj tako i industrijskoj, komercijalnoj upotrebi. Zbog toga što prozvodi i priličnu količinu topline, upotrebljava se u raznorazne svrhe gdje je pored svjetlosti potrebna i manja količina topline, npr. inkubatori, kod mlade peradi, procesi sušenja, itd. Danas se uveliko javlja tendencija zamjene ovih sijalica sa tzv. kompaktnim fluorescentiim sijalicama, uglavnom zbog manje potrošnje električne energije. Neke države idu toliko daleko, da planiraju potpunu zabranu upotrebe klasičnih sijalica, zbog potrebe da se uštedi na potrošnji električne energije.
Često se kaže da je Thomas 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 učinkovitiji materijal, postigao je veći vakuum u balonu, te konačno, veću električnu otpornost sijalice.[1]
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 istosmjerne struje. Prvi sistem napajanja istosmjernom strujom omogućio je Edisonu da napravi i cijeli sistem osvjetljenja.[2][3]
Još 1802. godine Humphry Davy 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 točke 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 Thomas Edison nije napravio sijalicu, koja je dobila svoje mjesto u praksi i počela se komercijalno upotrebljavati 1879. godine po prvi put.[4] Humphry Davy je isto tako 1809. 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 jedan za drugim. Upotrebljavali su se razni materijali, poput: platine, iridija, ugljenih palica itd.
Tek 1835. godine James B. Lindsay demonstrirao je konstantnu električnu svjetlost u škotskom gradu Dundeeju. To je bila vrlo slaba svjetlost, jer kako je sam Lindsay rekao, mogao je čitati knjigu na udaljenosti od svjetiljke do nekih 45 cm. S daljim usavršavanjem svog izuma nije nastavio, jer se navodno zainteresovao za bežičnu telegrafiju.
Godine 1841. prvi patent za sijalicu sa užarenom niti dodijeljen je Fredericku de Moleynsu iz Engleske. On je upotrijebio žicu od platine koju je zatvorio u vakuumski balon.[5] Amerikanac John W. Starr dobio je patent za svoju sijalicu sa užarenom ugljenom niti.[6]
Godine 1872. Aleksandar Nikolajevič Lodigin izumio je sijalicu sa žarnom niti za koju je dobio patent 1874. godine.[7]
.
Engleski fizičar i kemičar Joseph Wilson Swan (1828. – 1914.) je 1880. dobio patent za svoju sijalicu.[8][9] Od 1880. godine Swan je počeo instalirati svoje sijalice po Engleskoj, da bi uskoro osnovao i svoju kompaniju.[10] U Kanadi 1874. godine, Henry Woodward i Mathew Evans su patentirali svoju sijalicu koja je imala ugljene palice između elektroda u staklenom cilindru napunjenim azotom. Pokušali su svoj izum komercijalizirati ali nisu u tome bili uspješni. Na kraju su odlučili prodati svoj patent Thomasu Edisonu 1879. godine.[11]
Thomas Alva Edison (1847. – 1931.) potom, nakon velikog broja ekperimenata sa raznim metalima za žarnu nit, vraća se ugljenoj niti. Prvi uspješan test koji je trajao 13,5 sati, izvodi oktobra 1879. godine.[12]. Edison nastavlja sa poboljšanjem dizajna i dobija patent januara 1880. godine za sijalicu sa ugljenom niti.[13] Godine 1881. teatar Savoy je postala prva javna zgrada na svijetu koja je bila potpuno osvijetljena svjetlom električnih sijalica.[14]
Prvu komercijalnu električnu sijalicu s metalnom žarnom niti iz osmija patentirao je 1898. austrijski pronalazač Carl Auer von Welsbach. Prva sijalica sa volframovom (tungsten) žarnom niti pojavljuje se 1905. na tržištu u Mađarskoj od kompanije Tungsram.[15]
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 plinom kao što je argon, s ciljem da se smanji isparavanje žarne niti.
Električna struja zagrije volframovu nit od oko 2000 K do 3300 K, dosta niže od volframove točke taljenja (3695 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). Međutim, raspon snage sijalica koje se proizvode je dosta veći, 0,1 do 10.000 (W).
 |
Metalna kapica na užem dijelu staklenog balona pojavljuje se u obliku navoja ili tzv. bajonet osnove. Male cjevaste 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 stupanj iskoristivosti, spomenuta 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.
- ↑ Friedel, Robert; Israel, Paul (1987): Edison's electric light: biography of an invention. New Brunswick, New Jersey: Rutgers University Press, str. 115.-117.
- ↑ Hughes, Thomas P. 1977. Edison's method. In Technology at the Turning Point, edited by W. B. Pickett. San Francisco: San Francisco Press Inc., str. 5.-22.
- ↑ Hughes, Thomas P. 2004. American Genesis: A Century of Invention and Technological Enthusiasm. 2nd ed. Chicago: University of Chicago Press
- ↑ Davis, L.J. "Fleet Fire." Arcade Publishing, New York, 2003. ISBN 1-55970-655-4
- ↑ Houston and Kennely 1896, str. 24.
- ↑ Derry, Thomas Kingston (1960). A Short History of Technology. Oxford University Press.
- ↑ Većina ovih sijalica su opisane i ilustrirane u knjizi Edwina J. Houstona and A. E. Kennelyja: Electric Incandescent Lighting, The W. J. Johnston Company, New York, 1896, str. 18.-42.
- ↑ Swan, K. R. (1946.): Sir Joseph Swan and the Invention of the Incandescent Electric Lamp. Longmans, Green and Co., str. 21.-25.
- ↑ "Lamp Inventors 1880-1940: Carbon Filament Incandescent", Smithsonian National Museum of American History
- ↑ R. C. Chirnside (1979.): Sir Joseph Wilson Swan FRS, The Literary and Philosophical Society of Newcastle upon Tyne
- ↑ Bunce, Nigel; Hunt, Jim: The Canadian Electric Light Arhivirano 2008-11-02 na Wayback Machine-u
- ↑ Paul Israel, Edison: a Life of Invention, Wiley (1998), str. 186.
- ↑ SAD patent 0223898
- ↑ „D'Oyly Carte Opera Company website, on Patience”. Arhivirano iz originala na datum 2009-02-09. Pristupljeno 2014-01-01.
- ↑ Jeney, Károly (1990.). „The History of Tungsram” (PDF). Tungsram. Arhivirano iz originala na datum 2005-05-30. Pristupljeno 1. 1. 2014.
- Derry, Thomas Kingston (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
- (en) Story of The Lamp