Langmuir層（白熱灯）-Wikipedia

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ラングミュア層 グローワイヤーまたはグローウッドの周りの領域を示します。この領域では、充填ガスの対流（電流）が実質的に行われません。彼女の発見は、1912年にゼネラルエレクトリックでのアーヴィングラングミュアの観察に遡り、熱放電によるエネルギー損失を減らすための重要な知識でした。 [初め] 白熱ランプの光出力と寿命は、グローワイヤのコーティングと不活性ガスの導入により増加する可能性があります。

長いグロースレッドとガラスフラスコの内側を黒くするカーボンランプ。
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白熱灯では、電気を通るタングステンの花のワイヤーが流れています。 230 Vの主電圧で動作する最新のランプは、通常、非常に長くて細い輝くワイヤーを持ち、人間の髪よりも細かく、長さは約1150 mmです。最初の白熱灯では、軽いワイヤーがゆるくハングアップまたはジグザグパターンに伸びていました。 [2]

酸素を介したワイヤーの酸化を避けるために、ガラスフラスコ内の最初の白熱灯が真空を発見しました。しかし、負圧は、ワイヤーのタングステン大気が自由に蒸発し、ガラスピストンの内側の暗い表面として落ち着くという不利な点があります。ガラスの光伝達が減少します。同時に、材料の除去のためにワイヤーは急速に燃焼し、特に放射線性能が高いため、ランプの寿命が制限されます。 [3]

Langmuirの仕事は、当初、暗い覆いの形成の原因を研究し、これに対する可能性のある影響を見つけることでした。その後、彼は充填圧力のバリエーションで利用できる多数の充填ガスを実験しました。彼は、特に残留ガスの水の痕跡がカバーの形成を大幅に増加させることを発見しました。熱は、グローワイヤの近くの酸素と水素に分割されます。タングステンは酸素と反応します。得られた分子は外側に加速され、ガラスフラスコの内側の寒い上に薄いタングステン層として自分自身を保存します。遊離水素は、酸化物を暗い金属製のタングステンに減らし、それにより水が作られ、光線で新しい反応が可能になります。良い真空があっても、その効果はわずかに減少するだけでしたが、それを防ぐことはできませんでした。 [4]

一方、Langmuirの実験により、ガラスフラスコが窒素で満たされると、光線上のタングステンが大幅に減少しました。この不活性ガス自体は、タングステンと反応しません。むしろ、グローワイヤーによって投げかけたタングステンの大気の多くは、ガス原子と崩壊し、ワイヤーに反射されます。白熱灯の寿命が増加します。一方、真空とは対照的に、ガス充填が大幅に熱を導きます。グロースレッドを真空と同じ輝度にするためには、大幅に高いエネルギー供給が必要です。白熱灯の効率が低下します。真空とは対照的に、この効果は、ランプに近接ワイヤーを配置することで影響を受ける可能性があります。 [3]

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Langmuir層（赤）の概略図。画像セクションのワイヤの長さは、長いムイラ層の表面よりも大幅に増加します。

電圧が低下した二重投票としてグローワード。保持ワイヤの面積（Simplwend）の高い熱損失は、より低い光につながります。

グローワイヤーは、周囲のガス層に熱を放出します。このレイヤーは次のレイヤーを加熱します。このようにして、熱はますます外向きになります。 [5]

ガスの粘度は、温度が上昇すると増加します。ガスの粘度効果は、分子運動の増加によるガス間の衝動交換の増加によって引き起こされます。 [6] グローワイヤで高温が優勢であるため、厚さ1〜2 mmの静的ガス層の最初の近似値を想定できます。これは、円筒形のシェルの形でグローワイヤーの周りにあります。 [3] このカバーは、その発見者に従ってLangmuir層と呼ばれます。

ガスの粘度が高いため、ラングミュア層内に対流（電流）を通る熱伝達はありません。これは、支配的であるが、グローワイヤーがラングミュア層が充填ガスを囲む熱を加熱する避けられない熱放射スルーへのメカニズムに加えることになります。熱損失

の {displaystyle in}

次の式で単純化できます。

したがって

c {displaystyle c}

定数、

l {displaystyle l}

ワイヤーの長さ、

r {displaystyle r}

ワイヤーの厚さと

r {displaystyle r}

ラングミュア層の厚さ。 [7]

したがって、熱損失を低く保つために、したがって、円筒形のシェルの表面は可能な限り小さくなり、特にできるだけ低くする必要があります。 [5] 明るいワイヤが – それまでのように – 長くて薄い場合、熱はその全長にわたって外側に除去されます。一方、明るいワイヤの厚さは、Langmuir層のサイズに大きな影響を及ぼします。グローワイヤーを細いスパイラルグローウッドに置き換えると、個々のワイヤのラングミュア層が重複し、ワイヤの全体的な配置について、スパイラルの外径を持つシリンダーを想定できます。このようにして、低熱損失で大きな糸の長さを実現できます。 [初め]

効果を強化するために、特に230 Vの主電圧で動作する場合など、より高い動作電圧の白熱ランプの場合、グロースレッドは二重嘔吐の形で形成されます。 Wolframシングルダウンベクターから二重病棟への移行により、光出力の利益は20％増加し、1932年から実装されました。アルゴンの代わりに充填ガスとしてクリプトンを使用することにより、より高い核質量によって熱伝導損失をさらに減らすことができるため、同じ寿命でさらに7％の光出力を実現できます。 [8]

1913年4月19日、ラングミュアはアメリカのタイトルとともに特許を提出しました 白熱電灯 （電灯電球）、1916年4月18日に特許番号1180159の下で付与されました。 Tungstenwendelを備えた白熱灯が含まれており、熱伝導率が比較的低いガスで満たされています。 [9]

ほぼ大気圧の窒素で作られたガス充填を備えた最初のタングステンランプは、1913年に1000 Wおよび750 Wバリアントとして市場に登場しました。真空ランプを区別するために、彼らはアメリカで名前を受け取りました マツダc 。 1914年にパフォーマンスが200 wになった他のバリアント。1918年頃、ガス充填の一部はアルゴンに置き換えられ、40〜50 Wの電力を備えた小さなランプもガスで入力されたランプとして提供されました。 [4]

白熱灯の効率の向上は、パフォーマンスに決定的に依存していました。約1000時間の寿命のあるガスで充填された高性能ランプの場合、真空ランプと比較して約20 LM/W（ルーメン）の光出力が2倍になりましたが、1917年の約10 LM/Wの増加は12.5 LM/Wに実現されました。 [4]

時間の1つの問題は、操作中にタングステンワイヤーを掛けることでした。これにより、ウェンデルの巻線間の最小距離が制限されました。 1917年にゼネラルエレクトリックの従業員によってワイヤの新しい合金が開発されたときにのみ、金属の結晶構造が変化したため、材料内の相互変化が妨げられ、したがって安定性が生じました。この発見により、1926年に長期のデュアルベルベットの開発が可能になりました。1936年から、標準的なライトランプは、二重の曖昧さで標準として生産できました。このシンプルから二重副へのこの変換は、同じ寿命でワイヤの温度を上げる可能性があります。 12.5 LM/Wから60 Wランプで、光出力は13.8 LM/Wに増加しました。 [4]

  • H.シルマー、I。ストーバー、J。フリードリッヒ： ガス充填白熱灯の理論的治療のためのラングミュアの方法について。 の： オスラム協会による技術的な科学的論文。 第9巻、1967、S。125–136（ プレビュー ; Langmuir層の理論的計算の場合）。
  1. ↑ a b レイナー・ドーラス： フォトニクス：光源、光学系、レーザーの物理技術的基本 。 Oldenbourg Science Verlag、2010、ISBN 978-3-486-58880-4、p。119（ 限られたプレビュー Google Book検索で）。
  2. ↑ J. D.フッカー： ガス充填効果。 2014年1月6日にアクセスした電気ランプ技術博物館。
  3. ↑ a b c Kamesh Roy： 照明工学 。 Laxmi Publications、2006、ISBN 978-81-7008-898-1、pp。19–25（英語、 限られたプレビュー Google Book検索で）。
  4. ↑ a b c d アーサーA.ブライトジュニア： 電気産業：1800年から1947年までの技術の変化と経済発展。 マサチューセッツ工科大学、マクミリアン・カンパニー、ニューヨーク、1947年、S。317–329（ オンラインバージョン ALS PDF（15.5 MB））。
  5. ↑ a b H.レムネ： オスラムハーフワットランプ。 の： Polytechnisches Journal。 329、1914、S。53–56。
  6. ↑ Carl Kramer、AlfredMühlbauer（編）： 練習手動熱プロセステクノロジー：Basics-Procedure 、Vulkan Verlag、Essen 2002、ISBN 3-8027-2922-6、p。182（ 限られたプレビュー Google Book検索で）。
  7. ↑ Uni Bayreuth： 白熱灯の化学：5。白熱灯の寿命。 （ 記念 の オリジナル 2012年6月22日から インターネットアーカイブ ）） 情報： アーカイブリンクは自動的に使用されており、まだチェックされていません。指示に従ってオリジナルとアーカイブのリンクを確認してから、このメモを削除してください。 @初め @2 テンプレート：webachiv/iabot/data.didactikchemie.uni-bayreuth.de 2010年9月20日、2013年12月23日アクセス。
  8. ↑ ウルマンの技術化学百科事典。 アーバンおよびシュワルゼンバーグVerlag 1960、セクション 光の生成と光の測定 、pp。709および717。
  9. ↑ 特許 US1180159 ： 白熱電灯。 ‌
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