ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ

Известен источник света (RU 2364005, H01K 9/04, 10.08.2009) содержит герметичный баллон с нитями накала, один конец каждой из которых присоединен к корпусу цоколя, а другие концы выведены изолированно друг от друга в находящееся в верхней части цоколя углубление, с возможностью подключения их к контактам, расположенным на съемном переключателе, выполненном в виде призмы из изоляционного материала; один из указанных контактов расположен на верхнем торце переключателя, а другой - на одной из граней ее и выведен на нижний торец, причем коммутация указанных контактов осуществляется посредством установки внутри призмы контактно между ними диода, плавкого предохранителя или резистора, а также их комбинации.
Почти вся подаваемая в лампу энергия превращается в излучение. Потери за счет теплопроводности и конвекции малы. Человеческий глаз, однако, видит только узкий диапазон длин волн этого излучения - диапазон видимого излучения. Основная мощность потока излучения лежит в невидимом инфракрасном диапазоне и воспринимается в виде тепла. Коэффициент полезного действия (КПД) ламп накаливания достигает при температуре около 3400 K своего максимального значения 15%, здесь под КПД понимается отношение мощности видимого излучения к полной мощности. При практически достижимых температурах в 2700 K для лампы мощностью 60 Вт КПД составляет около 5%. Низкий КПД использования электроэнергии составляет основной недостаток.
Известна электрическая лампа накаливания (RU 2303829, H01K 9/00, 27.07.2007), выбранная в качестве прототипа, содержит цоколь, светопроницаемую колбу, стеклянный держатель, основные и дополнительный электроды, тело накала, разделенное на участки, между дополнительным электродом и одним из основных электродов установлен с возможностью контакта между ними электропроводящий элемент, выполненный в виде пластины, один конец которой свободный, а другой закреплен на электроде.
Т.к. материал, из которого выполнено тело накала, не позволяет достичь высоких температур без уменьшения срока службы лампы накаливания, последняя характеризуется низким КПД.
Перед авторами стояла задача повышения КПД использования электроэнергии в электрической лампе накаливания за счет использования преобразования тепловой энергии в электрическую.
Технический результат достигается тем, что в электрической лампе накаливания, содержащей цоколь и закрепленные на нем светопроницаемую колбу и стеклянный держатель, в котором жестко установлены основные электроды, к концам которых прикреплено тело накала, на цоколе жестко закреплен цилиндрический тепловой коллектор, на который насажена электроизоляционная втулка, снаружи которой расположен внутренний цилиндр, боковая стенка которого представляет собой периодическую систему из чередующихся электропроводящих и электроизоляционных участков, на каждом электропроводящем участке с помощью коммутирующего припоя горячего спая жестко закреплены своими одними основаниями радиально ориентированные две призмы из термоэлектрического материала n- или p-типа, а их другие основания с помощью коммутационного припоя холодного спая прикреплены к внутренней поверхности внешнего цилиндра, боковая стенка которого представляет собой периодическую систему из чередующихся электропроводящих и электроизоляционных участков, причем периодические системы из чередующихся электропроводящих и электроизоляционных участков внутреннего и внешнего цилиндров ориентированы таким образом, что напротив электропроводящего участка внутреннего цилиндра расположен электроизоляционный участок внешнего цилиндра, причем два соседних электропроводящих участка внешнего цилиндра снабжены клеммами, на внешний цилиндр насажена электроизоляционная втулка, снаружи который расположен цилиндрический коллектор охлаждения, на внешней поверхности которого жестко закреплены ребра охлаждения.
Полезная модель поясняется чертежом.
Электрическая лампа накаливания содержит цоколь 1 и закрепленные на нем светопроницаемую колбу 2 и стеклянный держатель 3, в котором жестко установлены основные электроды 4, к концам которых прикреплено тело накала 5. На цоколе 1 жестко закреплен цилиндрический тепловой коллектор 6, на который насажена электроизоляционная втулка 7, выполненная, например из слюды. Снаружи электроизоляционной втулки 7 расположен внутренний цилиндр 8, боковая стенка которого представляет собой периодическую систему из чередующихся электропроводящих 9 и электроизоляционных 10 участков. На каждом электропроводящем участке, выполненном из меди, алюминия или силумина, с помощью коммутирующего припоя горячего спая 11 жестко закреплены своими одними основаниями радиально ориентированные две призмы 12 из термоэлектрического материала n- или p-типа, например, из хромель-константана, медь-константана или теллуристого свинца. Их другие основания с помощью коммутационного припоя холодного спая 13 прикреплены к внутренней поверхности внешнего цилиндра 14, боковая стенка которого представляет собой периодическую систему из чередующихся электропроводящих 15 и электроизоляционных 16 участков. Эти периодические системы из чередующихся электропроводящих 9, 15 и электроизоляционных 10, 16 участков внутреннего 8 и внешнего 14 цилиндров ориентированы таким образом, что напротив электропроводящего участка 9 внутреннего цилиндра 8 расположен электроизоляционный 16 участок внешнего цилиндра 14. При этом два соседних электропроводящих участка 15 внешнего цилиндра 14 снабжены клеммами 17. На внешний цилиндр 14 насажена электроизоляционная втулка 18, снаружи который расположен цилиндрический коллектор охлаждения 19, на внешней поверхности которого жестко закреплены ребра охлаждения 20, выполненные, например, из меди, алюминия или силумина.
Устройство работает следующим образом. От источника питания (на чертеже не показан) через цоколь 1 и основные электроды 3 на тело накала 5 поступает электрический ток, который вызывает свечение электрической лампы. Одновременно с этим, из-за сопротивления цоколя 1 он нагревается и передает свое тепло на цилиндрический тепловой коллектор 6. Затем данное тепло через электроизоляционную втулку 7 поступает на электропроводящие участки 9 внутреннего цилиндра 8 и в последующем нагревает призмы 12 из термоэлектрического материала. Причем основания призм 12, прикрепленные к электропроводящим участкам 9 внутреннего цилиндра 8, имеют температуру выше, нежели основания призм 12, прикрепленные к внутренней поверхности внешнего цилиндра 14. Это обусловлено интенсивной отдачей тепла в окружающее пространство с цилиндрического коллектора охлаждения 19 и ребер охлаждения 20. В результате указанного температурного перепада на призмах 12 возникает термо-ЭДС, которая обуславливает возникновение тока замыкающегося через электропроводящие участки 9 внутреннего цилиндра 8, призмы 12 и электропроводящие участки 15, клеммы 17, подводящие провода и нагрузку (не показаны).
Как можно видеть, дополнительное использование термо-ЭДС, которая вызвана нагревом цоколя 1 электрической лампы повышает КПД использования электроэнергии, потребляемой лампой.