Glødelampe
En glødelampe, glødepære eller i daglig tale pære eller elpære, er en elektrisk modstand, der er designet til at kunne klare høje temperaturer (ca. 2500 °C).
Glødepærer omdanner elektrisk energi til elektromagnetisk energi. Den er derfor en transducer. Noget af den elektromagnetiske energi er synligt lys – ca. 3%. Resten er infrarød (IR) varmeenergi. Den lave udnyttelse af energien til fremstilling af synligt lys er årsagen til, at glødepæren i dag ofte erstattes af sparepærer som fx LED-lamper og kompaktlysstofrør, der har højere virkningsgrad.
Glødetråden er lavet af et stof som er elektrisk ledende og som kan tåle høje temperaturer; f.eks. grundstoffet wolfram (eng.tungsten). Glødetråden er indesluttet i en glaskolbe, der er pumpet delvis lufttom og fyldt med en inert gasart som f.eks. Argon.
Glødepærevarianten – halogenpæren
En halogenpære eller en halogenlampe indeholder en lille del halogengasser (brom eller jod) og kan klare lidt højere glødetrådstemperatur og den kan derfor afgive op til 13% lys af den tilførte elektriske effekt. Dog typisk kun 4-6%.
Tidligere elektriske pærer
Stik fra Illustreret Tidende samme år.
Elektrisk belysning var kendt før glødelampen, men det var den skærende lysbuelampe, der tillige var besværlig at have med at gøre, da dens kulelektroder gradvis blev ædt op af lysbuen.
Historisk
Glødelampen blev udviklet af flere opfindere i sidste halvdel af 1800-tallet, fordi det store problem var glødetrådens levetid. Man startede med at anvende forskellige former for kultråde og forsøgte at udpumpe glaskolben til vacuum, men havde på det tidspunkt ret ineffektive vacuum-pumper. Et tidligere patent blev opkøbt af Joseph Swan og forbedret, så glødelampen fik en betydelig længere levetid ved at anvende metaltråde. Imidlertid afsatte kombinationen af tilbageværende gas og lysende metaltråd langsomt en mængde sod på indersiden af kolben, hvilket afkortede lampens levetid. Han benyttede derfor i en senere, mere effektiv glødelampe det faktum, at cellulose og en mere effektiv udpumpning gav en langt længere levetid.
Før 1850
Glødepæren blev første gang set i begyndelsen af det 19. århundrede. På det tidspunkt blev boliger oplyst ved hjælp af tællelys, petroleumslamper, stearinlys, åbne ildsteder osv. Til de større rum, fx teatersale, brugte man lysbuen og gaslamper. Problemet med den slags belysning var, at der var en stor brandfare, og at de lugtede og sodede. Det skulle vise sig, at i dette århundrede ville det blive et kapløb om at komme frem med den første glødepære. Det var et århundrede med mange videnskabsfolk, som forskede i dette felt, så her er der dog kun fokus på nogle få, men vigtige af dem.
I 1802 blev den første glødepære lavet af den britiske forsker Humphry Davy. Han havde sat strøm gennem en tynd strimmel af platin. Han brugte platin, fordi man vidste, at dette stof havde et højt smeltepunkt. Problemet med Humphry Davys glødepære var, at den gav for lidt lys, og den brændte hurtigt over. Humphry Davy vurderede derfor, at hans glødepære ikke var praktisk. I 1809 skabte han den første buelampe, som var to kulstænger, der var forbundet med et 2000 cellet batteri. Buelampen var færdig i 1810.
I 1840 forsøgte den britiske videnskabsmand Warren de la Rue at lave en glødepære med et vakuum. Warren de la Rue havde taget en glødetråd af platin og puttet det i et vakuum. I et vakuum vil der være færre gasmolekyler, der kan reagere med platin. På den måde kan man få platintråden til at holde i længere tid. Problemet med hans glødepære var, at selvom glødepæren kunne brænde i længere tid, var det ikke nok til, at det var effektivt. I 1845 prøvede den amerikanske forsker John W. Starr, at lave en glødetråd der indeholdte carbon (kulstof) og platin. John W. Starr døde kort tid efter sin opdagelse, den kom derfor aldrig i produktion.
1850 – 1880
|
Jeg forventer at gøre en lille opfindelse hver tiende dag, og en stor hver sjette måned eller deromkring. | 
|
| Edison 1876 | ||
September 1878 besluttede Edison sig for at lave en elektrisk belysning der kunne bruges overalt. Han vidste efter kort tid, at han havde fat i noget stort. Det var en stor nyhed der blev bragt i nyhederne, at Edison ville skabe billig lys, ved hjælp af elektricitet. Han startede med, at lave en dynamo der skulle kunne levere strøm til hele Manhattan, samt med at lægge nogle kabler under jorden. På den måde kom glødepæren til at spille en central rolle i den moderne verden. Som det fremgår af Menlo Parks (det var Edison opfinderhold) laboratorie-dagbog, kom glødepæren i de første mange måneder aldrig til at fungere ordentlig. Glødepæren passede heller ikke ind i det elektriske system, som Edison havde forestillet sig. Men på trods af alle de udfordringerne var han meget optimistisk. Den 13. september samme år får han et telegram fra flere pengemænd i Wall Street, og efter nogle forhandlinger får Edison i oktober 1878 en kapital på 300.000 dollars. Men der går ikke lang tid, før de første problemer opstår. Der var nogle af investorerne der ikke havde tiltro til ham. De troede ikke på at det ville gå hurtigt nok. For mens Edison ville havde arbejdsro og flere penge, så ønskede investorerne at se hurtige resultater.
Dette er den glødepære Edison blev berømt for. Da Edison havde fået styr på det økonomiske, valgte han at udbygge sit laboratorium og fik ansat en række nye medarbejdere (her iblandt Francis Upton og Hermann von Helmholtz). Det er også nu hvor han for alvor kan begynde at arbejde. Men der var nogle store problemer med glødepæren. Den brændte tråden over i løbet af kort tid (glødetråden oxiderede hurtigt ved en høj temperatur), selvom den blev forsynet med den ene eller den anden reguleringsmekanisme. Edison prøvede at nedsætte oxidationen ved at anbringe glødetråden i en glasbeholder. I den glasbeholder skulle alt luften pumpes ud. For at dette skulle kunne lade sig gøre, måtte Edison ansætte professionelle glaspustere til at fremstille glasbeholderen. Han blev også nødt til at investere i den bedste vakuumpumpe, samt folk der kunne betjene maskinen. Det var nødvendigt, da der skulle være et lavt tryk glasbeholderen (de prøvede at fremstille pæren med et meget lavt tryk, blot en milliontedel af en atmosfære). En anden gruppe af medarbejdere fik til opgave at undersøge forskellige materialers evner som glødetråd i vakuum. Edison arbejde selv på reguleringsmekanismen, som han mente var nødvendig. Efter et lille årstid var det lykkes for den gruppe der skulle undersøge glødetråden i vakuum, at fremstille en brugbar elektrisk pære. Denne nyhed kom frem i oktober 1879, Edison havde nu givet op mht. at fremstille den komplicerede reguleringsmekanisme. Han valgte nu at koncentrere sig om at fremstille en holdbar spiralformet glødetråd. Men der var to problemer med den nye glødepære, den havde en levetid på ca. en time, den andet problem var, at glødetrådens modstand kun kunne måles til 1 ohm. I forhold til de udregninger Edison og Upton havde lavet, skulle modstanden være på mindst 100 ohm, før det elektriske belysningssystem kunne installeres i de mange hjem. Man ved ikke hvorfor opfinderholdet Menlo Park begyndte at eksperimentere med tråde af kulstof, idet kulstof har et meget højt smeltepunkt (ca. 3300 grader), når platin har et smeltepunkt på ca. 1700 grader. Opfinderholdet Menlo Park havde en gang prøvet med kulstof, det var dog uden vakuum. Den 18. oktober lavede de den første spiralformede glødetråd. Ved at bruge en spiralformet glødetråd i et vakuum, var den nu muligt, at få den til at holde i 13 timer. De følgende dage blev resultatet bedre og bedre, 21. december 1879 kunne New York Herald bringe nyheden (med overskriften ”EDISONS LYS”) om den store opfindelse om elektrisk belysning.
Thomas Alva Edison udtog adskillige patenter på glødelamper, hvor han primært fokuserede på anvendelse af kul-tråde. En dag på en fisketur så Edison ved et tilfælde på sin fiskestang, der var lavet af bambus og var splittet til fibre af slid. Han forstod pludselig, at dette materiale måtte have en effektiv elektrisk modstand samtidig med at det var et meget holdbart materiale. Han udtog derfor patent på en glødelampe med bambusfibre, og det blev en stor kommerciel succes. Han var den første amerikaner, der indlagde elektricitet i en lille bydel (på Manhattan i New York) med gadelygter og tilhørende elværk.
Efter 1880
I 1872, har den russiske Alexander Lodygin opfundet en glødepære, han tager patent på den i 1874. Alexander Lodygin havde to kulstænger, men han havde ikke et vakuum i sit glas. Alexander Lodygin havde fyldt det med nitrogen. Den viste sig at det lykkes at lave lys. Alexander Lodygin flyttede senere til USA, hvor han ændrer navn til Alexander de Lodyguine. Senere søgte han patent på en glødelampe med wolfram. Det lykkedes 19. januar 1897. (wolfram forlænger levetiden på glødetråden) I 1893, Heinrich Göbel der gik under navnet Henry Goebel, lavede en glødepære, hvor han havde brugt en forkullet bambus med en tynd Carbon- filamenter. På den måde fik han en glødepære med høj modstand. Det resulterede i at der opstod en retssag, da Heinrich Göbels glødepære mindede for meget om den glødepære Edison havde lavet. Heinrich Göbel tabte sagen. I dag bliver der fremstillet glødepærer i mange varianter, de fås i forskellige størrelser og med forskellig spændinger der måles i volt. (de går fra 1 til flere hundred volt) Men glødepæren har stadig de samme problemer,.
Glødepærens betydning
Glødepæren er en af de vigtigste opfindelser for det moderne samfund, vi lever i i dag. Hvis glødepæren ikke var blevet opfundet, ville der ikke være ført strømkabler ud til boliger og industriområder så tidligt (men det kan tænkes, at det kunne komme på et senere tidspunkt). Ud fra det samfund vi lever i og kender, er elektriciteten en vigtig del af vores levemåde. Hvis glødepæren ikke var blevet opfundet, eller var et projekt man ikke havde set nogen mening i, så ville damp-maskinen muligvis have været det, der holdt vores samfund i gang. Det kan være svært at forstille sig en industriel revolution uden elektriciteten, eller hvor langt, vi var kommet teknologisk. Glødepæren, eller nærmere elektriciteten, har spillet en stor rolle for byerne og ude på landet. Med gløde-pæren gav det muligheder for at arbejde i længere tid af døgnet. Da det var svært at arbejde når det var mørkt inde i byerne, betød det, at der så småt begyndte at komme lygtepæle rundt i gaderne. Så med denne konstante lyskilde gav det nye muligheder for at udnytte døgnets timer bedre og udføre arbejde som kræver godt lys.
Virkningen
Konstruktion
Når vi ser på en glødepære, består den af forskellige dele. (det kan ses på figuren nedenfor) Alle disse dele har hver deres funktion. Der skal dog gøres opmærksom på, at dette er en moderne glødepære.
Kolbe: den har den funktion, at holde på den gas der er i glødepæren
Gasfyldning: den er til for at nedsætte den kemiske forbindelse, der sker, når glødetråden bliver varm. På den måde er gasfyldningen med til at forlænge leve- tiden på glødetråden.
Glødetråden: det er en modstand, der bliver meget varm, hvilket får den til at udsende lys og varme. Glødetråden er normalt lavet af Wolfram, der er har et højt smeltepunkt og kun oxiderer lidt.
Bæretråd: den skal holde glødetråden på plads.
Tilledning: det er de ledninger, der forsyner pæren med strøm, så glødepæren kan lyse.
Sikring: sikringen er et svage punkt i glødepærens system. Sikringen har den funktion at sikre mod, at isoleringen i glødepæren bliver for varm. Brænder den over på den måde, så stopper det elektriske system, før det går galt.
Kit: det er en masse der holder sammen på ledningerne.
Sokkel/kontakt: det er den der forsyner glødepæren med strøm.
Glødepæren er konstrueret på den måde, at den består af en sokkel. Det strømmen der går fra fatning i lampen til sokkelen i glødepæren, som leder strøm til de glødepærens ledninger. Der går vinder til glødetråden, når strømmen går gennem glødetråden, løber strømmen ud i pæren. Den glasklokke, der er omkring glødetråden, er fyldt men en gas, der skal få glødetråden til at holde i længere tid.
Hvordan en glødepære virker
En glødepære virker ved, at glødetråden, som er en elektrisk modstand, bliver meget varm. For at få en bedre forståelse af hvad der sker, skal vi se på hvad der sker når glødetråden bliver meget varm. Når glødetråden bliver varm, det skyldes den modstand der sidder i glødepæren. Når den er blevet varm vil wolframatomerne lave nogle kraftige svingninger. Disse svingninger forekommer i form af varmestråling og lys. Den lys og varmestråling kommer fra frie elektroner. For, at glødetråden ikke brænder over, har man tilsat en ædelgas. Ædelgassen er med til at undgå, at nedsætte fordampningen fra den varme wolframtråd. På den måde kan man få glødetråden til at vare i længere tid.
Sokkeltyper
Glødetrådens to ender føres ud gennem glaskolben til dens sokkel, der passer i en tilhørende fatning. Disse kan udformes på mange måder:
- bajonetfatning bruges for at sikre lampen mod selv at skrue sig løs ved rystelser, tallet angiver soklens diameter i mm
- BA9 små pærer i bl.a. biler (4-5 watt)
- BA15 større pærer i bl.a. biler (10-21 watt)
- BA15d større pærer i bl.a. biler (2 x 10-21 watt) 'd' for dobbelt bundkontakt (kombineret bag- og stoplyp)
- BA22d stor almindelig 230v pære med bajonetsokkel m 2 kontakter, de blev brugt til bl.a. trappeopgange, da de ikke kunne bruges i almindelige E- fatninger.
- gevindfatning Her anvendes Edison-gevind, tallet angiver soklens diameter i mm
- E10-gevind (mignonfatning) anvendes i lommelygter og cykellygter
- E14-gevind almindelig 'lille' fatning til brug i hjemmet (230 volt)
- E26-gevind
- E27-gevind almindelig 'stor' fatning til brug i hjemmet (230 volt)
- E40-gevind (Goliatfatning)
- Pinollampe aflang lampe med forbindelse i begge ender
- Telefonlampe
- GU.. Halogenpærer med stiftsokkel
Glødepærevarianter
Glødelampen fremstilles i mange varianter – i spændinger fra ca. 1 volt til flere hundrede volt, og med en optagen effekt fra få milliwatt til flere kilowatt. Fælles for alle glødelamper er den ringe effektivitet, da langt størsteparten af energien omsættes til varme. Et andet minus ved glødelampen er at tråden på et vist tidspunkt brænder over. Det skyldes det forhold, at det tyndeste sted på tråden har den største elektriske modstand, og dermed afsættes der mere effekt lige der, så tråden bliver varmere, så der fordamper mere materiale, så den bliver tyndere osv...
En del af denne fordampningseffekt forhindres i halogenlamperne, hvor glaskolben er fyldt med en passiv luftart. Det er så muligt at dimensionere glødetråden til en højere temperatur med større lysudbytte som følge.
Typisk glødepære lysstrøm
Standard ufarvede glødepærer med E14- eller E27-gevind har følgende sammenhæng mellem effekt og lysstrøm – tabellen kan også anvendes til at finde en passende sparepære eller lysdiodelampe erstatning:
| Glødepæreeffekt (Watt) | Lysstrøminterval (Lumen[1]) |
|---|---|
| 100 | 1.300-1.400 |
| 75 | 920-970 |
| 60 | 700-750 |
| 40 | 410-430 |
| 25 | 220-230 |
| 15 | 90-120 |
Kilder/referencer
Se også
 |
Wikimedia Commons har medier relateret til: |