Принцип работы лампы накаливания. Кто изобрел лампу накаливания?

Принцип работы лампы накаливания

Принцип действия лампы накаливания основан на использовании электроэнергии для нагрева металлической нити (или спирали) до высокой температуры, при которой она начинает светиться. Если бы это происходило на открытом воздухе или в присутствии кислорода, металл бы просто сгорел, не успев достаточно нагреться, чтобы давать свет.

В лампе накаливания спираль не сгорает моментально, потому что изолирована от внешней среды стеклянной колбой. В ней либо создан вакуум, либо же она заполнена инертным газом.

Проволока не может гореть в вакууме, так же как и в инертном газе — он потому и назван инертным, что ни с чем и никогда не вступает в реакцию.

Кто изобрел лампу накаливания?

Уоррен де ла Рю только что изобрел лампу накаливания и думает, где бы ему раздобыть еще немного платины

Не Эдисон. Он лишь улучшил существовавшие в то время модели и создал первую лампу, которая смогла проработать 40 часов.

А изобрели лампу накаливания задолго до этого. Кто же был первым? Рискну предположить, что титул изобретателя должен достаться Уоррену де ла Рю (Warren De la Rue), британскому астроному и химику. В 1820 году он поместил в трубку, из которой был откачан воздух, платиновую проволоку и пропустил через нее электрический ток. Его изобретение так и не получило широкого распространения и тем более не пошло в массовое производство (догадайтесь почему).

Почему лампы накаливания перегорают?

Дело в том, что раскаленная спираль хоть и медленно, но испаряется. Испарившиеся молекулы металла навсегда оседают на внутренней стенке колбы, поэтому старая лампа светит заметно тусклее и желтее, чем новая.

Также это означает, что проволока будет постепенно истончаться до тех пор, пока на ней не появится настолько узкое место, что она уже не сможет проводить электрический ток. В этом месте происходит перегрев и разрыв. Тогда мы обычно говорим: «Блин, опять лампочка перегорела», и идем за новой.

Почему лампа накаливания не самый лучший вариант?

Потому что она неэффективна. Принцип работы лампы накаливания заключается в нагревании спирали электрическим током, но производители специально ограничивают температуру, не давая спирали светиться по-настоящему ярким белым светом, чтобы таким образом продлить срок ее службы. В результате основную часть энергии (до 80%) лампы накаливания излучают в инфракрасном диапазоне. Проще говоря — эти лампы скорее греют, чем светят. Ненужная трата электричества, если, конечно, вы и впрямь не используете лампы накаливания для отопления.

Они их запретили! Сволочи!

Было дело. В цивилизованных странах лампы накаливания просто загнали в строгие рамки соответствия минимальным стандартам эффективности (за исключением некоторых специальных ламп) — это, конечно, закрыло путь на рынок многим моделям, но о полном запрете речь никогда не шла. В России в 2011 году был целиком запрещен оборот ламп накаливания мощностью 100 Вт и более. С 2013 года было запрещено продавать уже лампы мощностью более 75 Вт. А с 2014 года планировалось и вовсе полностью отказаться от ламп накаливания в пользу энергосберегающих. Но совсем недавно внезапно выяснилось, что наша страна еще не готова полностью переходить на энергосберегающие лампы, поэтому рассматриваются поправки к законам, отменяющие безусловный запрет на оборот ламп накаливания.

А пока что производители работают над созданием альтернативных источников света, которые бы удовлетворяли строгим стандартам энергоэффективности, светили ярко и приятно для глаза и не стоили половину зарплаты.

Как устроена современная лампа накаливания, принцип действия

Несмотря на то что в последнее время все большую популярность набирают энергосберегающие лампы, лампы накаливания не сдают свои позиции и продолжают применяться в общественных и частных зданиях.

Возможно, это связано с привычкой или дешевизной, а, может быть, с цветовой температурой, которую дает лампа накаливания. Знание, как устроена лампа накаливания, поможет использовать ее в оптимальных режимах, а это, в свою очередь, продлит срок ее службы.

Принцип работы лампы накаливания

Физический принцип работы лампы накаливания заключается в следующем. При нагревании тела возникают электромагнитные волны, длина которых напрямую зависит от температуры: чем выше температура, тем волны становятся короче.

Чтобы получить видимый спектр, тело необходимо нагреть до 570 °C, в этом случае уже заметно красное свечение, которое можно увидеть, если тело находится в темноте.

Для получения такого же спектра, какое излучает солнце, тело необходимо нагреть до 5496,85 °C, однако, ученым неизвестен материал, способный оставаться в твердом состоянии при такой температуре. Обычно нить разогревается до температуры 2000–2800 °C, то есть спектр сдвинут в красную область.

Чтобы получить указанную температуру, выбирают тугоплавкий материал и нагревают его с помощью электрического тока. Нагревание происходит из-за сопротивления электрическому току: чем больше сопротивление и протекающий ток, тем выше температура. Действие тока напрямую зависит от приложенного напряжения к нагреваемому элементу.

Поэтому при падении напряжения лампа начинает гореть красным цветом, а при повышенном напряжении свет становится белее.

Следует отметить, что вольфрам, как и другие чистые металлы, имеет положительный температурный коэффициент сопротивления, то есть при увеличении температуры сопротивление возрастает.

Сопротивление холодного и нагретого тела накала отличается в 10 раз. Прежде чем рассмотреть, как устроена лампа накаливания, уточним, видов ламп накаливания очень много, но устройства очень похожи, отличаются лишь небольшими добавлениями или отсутствием некоторых деталей.

Устройство лампы накаливания

Устройство лампы накаливания — рассмотрим на примере обычной цокольной. Основным элементом служить нить. Она может быть изготовлена из тугоплавкого вольфрама, рения или осмия.

Последний используется редко, поскольку температура плавления у него примерно на 400 °C ниже, чем у предыдущих двух. Сама проволока скручивается в нить малого радиуса, а затем уже эта спираль скручивается в более крупную. Делается это для уменьшения длины нити. Крепится она с помощью двух токовводов и поддерживается крючками из молибдена.

Токовводы выходят наружу и крепятся один к донышку цоколя, другой к корпусу цоколя. Обычно в разрыв токоввода, идущего в ножке, впаивается предохранитель из ферроникелевого сплава. Он служит для предотвращения возникновения электрической дуги в момент разрыва нити накаливания.

Поскольку дуга имеет высокую температуру, она может раскалить частицы тела накала до такой степени, что металл прожигает стекло и капает вниз, что может привести к пожару. Однако в последнее время из-за малой эффективности предохранители не стали устанавливать.

Чтобы предотвратить окисление тела накала и защитить спираль от механического воздействия, используют колбу.

В зависимости от назначения для колб могут использовать следующее стекло:

• натриево-кальциевое силикатное;
• боросиликатное;
• известковое;
• свинцовое.

Боросиликатное легче переносит высокие температуры. Для ламп с вольфрамовым телом саму колбу делают из известкового стекла, а изолятор из свинцового.

На открытом воздухе тело накала быстро окисляется, поэтому из колбы выкачивают воздух, либо заполняют инертным газом:

• аргоном;
• криптоном;
• смесью азота с аргоном.

По себестоимости смесь является более приемлемой, поэтому применяется чаще. Лампы мощностью до 25 Вт продолжают выпускать вакуумными.

Находящийся в колбе газ имеет давление, это увеличивает температуру тела накала и приближает шкалу цветопередачи к белому. Кроме того, газ замедляет оседание материала тела нити на внутреннюю часть колбы, что замедляет ее потемнение.

Маркировка лампочек и цоколя

Для специализированных ламп существует буквенно-цифровая кодировка.

Первая буква определяет конструкцию и физические свойства. Например: б – аргоновая без спирали;

Вторая говорит о назначении: а— автомобильная, пж — прожекторная. Далее, указывается номинальное напряжение и мощность.

На колбах ламп для бытовых целей проставляется только напряжение, мощность и год изготовления. Диаметр цоколя в миллиметрах может быть указан на упаковке: Е14, Е27 и Е40.

Маркировка стандартного патрона для обычной лампочки — Е27

Достоинства

Устройство лампы накаливания обладает большим рядом преимуществ, что делает ее такой востребованной, рассмотрим некоторые из них:

• дешевизна;
• компактность;
• малая чувствительность к качеству питающего напряжения;
• быстрота включения;
• нет эффекта мерцания с выключателями с подсветкой;
• легко поддается регулировке яркости освещения;
• простота конструкции;
• нет токсичных элементов;
• работает при любой температуре;
• работает на любом роде тока;
• отсутствие паразитного индуктивного сопротивления;
• отсутствие радиопомех;
• не реагирует на электромагнитные импульсы;
• из всех осветительных приборов обладает наименьшим уровнем ультрафиолетового излучения.

Особенно экономична в местах, где требуется кратковременное, периодическое освещение (санузел, кладовая, погреб).

Недостатки

К сожалению, есть и недостатки:

• малый срок службы;
• лишь небольшая часть мощности, потребляемая лампой, идет на освещение;
• долговечность лампы напрямую зависит от напряжения;
• пожароопасность – температура баллона может достигать 330 °C;
• при неисправности лампы возможен взрыв колбы;
• резкий скачок тока при включении;
• чувствительность к ударам и тряскам.

Еще один недостаток связан с отходом от стандарта некоторых производителей. Для изготовления цоколя использовалась плакированная цинком сталь, при этом создавались безопасные условия эксплуатации.

В последнее время стали использовать алюминий. Если посмотреть, как устроен патрон лампы накаливания, тогда будет понятна проблема. Дело в том, что контакты патрона выполнены из латуни, при соприкосновении с алюминием происходят окислительные процессы, которые нарушают контакт.

При искрении алюминий плавится и прикипает к ножкам патрона, после чего вывернуть лампу практически невозможно.

Коэффициент полезного действия (КПД)

Соотношение светового потока к используемой мощности слишком мал, так, для лампы мощностью 40 Вт световая отдача составит приблизительно 1,9%. Для 100 Вт показатель поднимется до 2,6%.

Увеличение напряжения немного повышает световую отдачу, но при этом срок службы резко уменьшается. В некоторых лампах кпд повышают за счет использования трехразового скручивания нити.

Зачем лампу накаливания подключают через диод

Иногда можно увеличить срок службы лампы в несколько раз. Знания, как устроена лампа накаливания, помогают решить такую задачу двумя способами.

Первый способ – использование меньшего напряжения. Например, в люстре с 6 лампами на 220 В, включенных параллельно, можно поставить 6 ламп на 36 В включенных последовательно. Неудобством является отключение всего светильника при сгорании одной лампы.

Другой способ предусматривает использование диода, включенного последовательно лампе. При этом световой поток еще больше снижается и появляется мерцание, которое, впрочем, можно устранить, поставив между диодом и лампой конденсатор большой емкости.

При этом важно помнить, что ток при включении лампы может больше чем в 10 раз превосходить рабочий ток. Именно на этот ток нужно подбирать диод.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Лампы накаливания – устройство, принцип работы

Лампа накаливания – это искусственный источник света, в котором свет испускает раскаленная электрическим током спираль из тугоплавкого металла.

Лампа накаливания

В 1874 году русский ученый Александр Лодыгин впервые представил несколько лампочек с телом накаливания из вольфрама. Его образцы стали прообразом всех современных ламп накаливания.

Все лампы накаливания, в том числе и галогеновые работают на принципе нагрева нити (тела) накаливания до температуры от 2700°К до 3000°К, в результате протекания через них электрического тока.

Конструкция ламп накаливания

Главным элементом любой лампы накаливания является нить, которая обычно изготавливается из тонкой, проволоки, реже ленточки, из вольфрама. Для того, чтобы нить была компактной, ее свивают в спираль, а свитую нить в спираль свивают еще раз, получается биспираль. Благодаря такой конструкции, при большой длине вольфрамовой проволочки, нить накала лампочки получается компактной.

Для долговечности спираль накала помещают в колбу, из которой откачан воздух. Иначе вольфрам быстро в воздухе окислится и перегорит. Для повышения коэффициента полезного действия (КПД) колбы ламп большой мощности заполняют смесью газов азота с инертным аргоном. Если требуется высокая надежность, то колбу заполняют чистым инертным газом — аргоном, криптоном или ксеноном под давлением, например галогенные лампочки и для автомобильных фар заполняют парами галогенов брома или йода. Но стоимость таких лампочек в несколько раз выше.

Для подвода электрического тока и фиксации нити накала в центре колбы служат токовводы, в которых с одной стороны обжата или приварена точечной сваркой нить накала, а другие их концы соединены пайкой или точечной сваркой с цоколем.

На резьбы цоколей для ламп распространяется ГОСТ Р МЭК 60238-99, согласно которого цоколи для сети 220 В выпускаются трех типов. Е27 – наиболее распространен. Е14 – в быту именуемый миньон (обычно такие лампочки устанавливают для подсветки в холодильниках, СВЧ печах). Е40 – для ламп уличных светильников. Число после буквы обозначает внешний диаметр резьбы цоколя. Автомобильные лампочки для фары Н4 производятся в основном с цоколем по британскому стандарту (цоколь лампочки для фары на фото по центру).

На капсульные галогенные лампы накаливания цоколь не устанавливается, питающее напряжение подается непосредственно на токовводы, выполненные в виде двух штырей. Иногда концы штырей имеют цилиндрическое утолщение, позволяющее более надежно фиксировать лампочку в светильнике и обеспечить лучший контакт с контактами патрона. Чтобы извлечь лампочку из патрона такой конструкции, нужно ее провернуть на несколько градусов против часовой стрелки. Цилиндры выйдут из зацепления и лампочка освободится.

Лампочка накаливания «Ильича»

Лампы накаливания быстро вытесняются энергосберегающими и светодиодными источники света, так как их стоимость стала сравнима со стоимостью лампочек «Ильича».

Принцип действия лампочки прост, через вольфрамовую нить проходит электрический ток. Так как удельное сопротивление нити накала в сотни раз больше, чем токоподводящих проводников, то она разогревается до температуры более 2000° и излучает тепловую и световую энергию. К сожалению, на долю светового излучения приходится в лучшем случае 4% от потребляемой мощности. Точнее было бы называть лампочку нагревательным элементом, чем источником света. Низкий КПД и является главным недостатком лампочек «Ильича». Средний срок службы лампочки составляет 1000 часов.

В России по закону от 23.11.2009 N261-ФЗ (ред. от 23.04.2018) «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», с 1 января 2014 года запрещено использование ламп накаливания мощностью двадцать пять ватт и более для освещения в цепях переменного тока.

Конечно лампочка «Ильича», благодаря появлению светодиодных источников света, доживает свой век и в недалеком будущем станет историей. К основным недостаткам ламп накаливания относятся низкий КПД, значительное выделение тепла, что предъявляет дополнительные требования к термостойкости арматуры светильников, большая зависимость светового потока и срока службы от величины питающего напряжения (при превышении напряжения на 10%, срок службы уменьшается на 95%), хрупкость. Хотя спектр излучения ламп накаливания и отличается от солнечного, но человеческий глаз к такому свету адаптировался, так как желто-красной спектр излучения имеет свеча, огонь костра с которыми человек прожил тысячи лет.

Галогенная лампа накаливания

Галогенная лампа от лампы накаливания отличается тем, что имеет меньшие габаритные размеры, более высокий КПД и в несколько раз больший срок службы. Практически это та же лампочка «Ильича», но улучшена с учетом последних достижений науки и техники. Колба галогенной лампочки сделана из кварцевого стекла и заполнена под давлением парами галогенов брома или йода, благодаря чему срок службы галогенных лампочек доведен до 4000 часов, а температура накала спирали достигает 3000°К.

В галогенной лампочке вольфрамовая нить тоже при нагреве испаряется, но в отличие от простой лампочки накаливания, облачко из вольфрама благодаря вступлению в химическую реакцию с галогенами при высокой температуре, возвращается опять на нить накала. Благодаря такому процессу, появилась возможность изготавливать миниатюрные лампочки большой мощности, повысить КПД до 15% и увеличить срок эксплуатации до 4000 часов, а с применением ограничителей броска тока при включении галогенной лампочки (сопротивление нити накала в холодном состоянии в десять раз меньше, чем в нагретом) до 12000 часов.

Спектр излучения галогенных лампочек более естественный, чем простых лампочек накаливания и они являются идеальным искусственным источником света для выполнения работ, связанных с цветом, например для художников. Так как колба лампочки сделана из кварцевого стекла, то она при свечении излучает ультрафиолетовые лучи, что позволяет под ней даже загорать.

Галогенные лампы в автомобиле

Галогенным лампочкам для автомобильных фар Н4 в настоящее время нет альтернативы. Большая мощность, устойчивость к тряске и вибрации, естественность света, малые габариты, работа при любой температуре окружающей среды, большой срок службы, низкая цена – практически идеальная лампочка. Есть, конечно, и более совершенные лампочки для фары автомобиля – ксеноновые (в них нет нити накала, свет излучает разряд между двумя электродами в газе ксеноне), биксеноновые и светодиодные, но цена их довольно высокая.

Такие лампочки нельзя установить вместо штатных, а требуется замена всего блока фар. В дополнение оптику фар с ксеноновыми лампами требуется поддерживать в идеально чистом состоянии, при малейшем загрязнении свет начинает рассеиваться и ослеплять водителей встречного автотранспорта.

В одной колбе галогенной лампочки для фар автомобиля смонтировано сразу две нити накала. Такое решение позволило вместо двух отдельных ламп использовать одну.

Напряжение на нити накала подают по очереди, в зависимости необходимости включения ближнего или дальнего света фар. В такой лампочке один вывод для двух нитей накала общий и цоколь лампочки имеет только три вывода.

Рекомендации по эксплуатации галогенных ламп

Галогенные лампочки, рассчитанные на напряжение 220 В, подключаются непосредственно к электрической сети, а так как в бытовой сети случаются броски напряжения, то лампочки быстро перегорают. Поэтому советую применять галогенные лампочки на напряжение 12 В с понижающим трансформатором или пускорегулирующим устройством.

Для исключения преждевременного выхода из строя галогенной лампочки, недопустимо загрязнение колбы, так как она разогревается до температуры 250°С, а грязь ухудшает отвод тепла и лампочка перегревается. При установке галогенной лампочки в светильник не допускается прикосновение к колбе руками, так как на ней остаются потожировые следы, которые обгорая, нарушают равномерность нагрева колбы, в результате происходит напряжение стекла и колба может разрушиться. Если случайно прикоснулись, то грязь с колбы необходимо удалить растворителем или моющим средством и обязательно просушить, прежде чем подключать лампочку к питающей сети.

особенности электрической конструкции, характеристики, принцип действия

Если сравнивать с другими источниками света, лампа накаливания является очень простой конструкцией. Генерация светового потока происходит с помощью вольфрамовой нити, которая располагается внутри вакуумной стеклянной колбы. Для увеличения эксплуатационного срока в нее начали добавлять смесь специальных газов. Это стало началом возникновения галогеновых ламп. Первыми осветительными приборами считаются калильные конструкции.

История создания

В устройстве лампы накаливания сначала применяли не вольфрам, а совершенно другие материалы. Среди них была даже бумага и бамбук. Сейчас все лавры принадлежат Эдисону и Лодыгину. Они изобрели и усовершенствовали электрические лампы. Но всё же все заслуги приписывать им будет не совсем правильно.

Учёные прилагали усилия в таких направлениях:

• Поиск наиболее подходящего материала, который можно использовать в качестве нити накаливания. Необходимо было найти то, что отлично противостояло бы возгоранию, а также имело большие показатели сопротивления. Раньше строение лампочки предполагало применение волокон бамбука в качестве нити накаливания. Эту нить покрывали очень тонким слоем графита, который выполнял роль токопроводящей среды. Конструкция работала, но изделия быстро перегорали.
• Дальше изобретатели думали над тем, как выкачать весь воздух из колбы. Это было необходимо, потому что кислород является важнейшим веществом при горении. Поэтому необходимо, чтобы был вакуум (отсутствовал воздух).
• Далее нужно было придумать разъёмные и контактные элементы цепи. Задача была довольно трудной. На это в значительной мере повлиял слой графита, который имеет очень высокое сопротивление. Исследователям пришлось прибегнуть к применению драгоценных металлов — платины и серебра. Это позволило увеличить проводимость тока, но конечная цена лампочки стала запредельной.
• Е27 — цоколь Эдисона. Такая резьба применяется и по сегодняшний день. Первые варианты соединения изделия с электрической сетью предполагали применение пайки. Сегодня такой вариант не позволил бы быстро менять лампочки. Также это соединение очень быстро распадалось, когда происходил быстрый и сильный нагрев.

На сегодняшний день популярность таких устройств очень быстро падает. Сейчас в России увеличена амплитуда напряжение на 10%, если сравнивать с началом 2000-х годов. Это привело к тому, что лампы накаливания стали перегорать в 4 раза быстрее. Сейчас постепенно все переходят на светодиоды.

Принцип работы

Принцип работы лампы накаливания заключается в сильнейшем разогреве вольфрамовой нити. Это происходит благодаря электрическому току, проходящему через неё. Чтобы твёрдое вещество начало издавать красное свечение, его придётся разогреть до 570 градусов по Цельсию. Этот свет будет приятен для человеческого глаза, только если повысить показатель минимум в 3 раза.

Такую термоустойчивость имеют далеко не многие материалы. Из-за доступности вольфрама, его начали применять для изготовления ламп. Плавится он при температуре 3400 градусов по Цельсию. Его начали закручивать в спираль для повышения длины и площади этого изделия. Это помогает в значительной мере увеличить световое излучение.

Обычные лампочки устроены так, что главные части могут разогреваться до 2800 градусов. Работают лампы накаливания с цветовым излучением в 2000−3000 К. Это позволяет получить жёлтый спектр. Его, конечно, нельзя сопоставить с дневным, но этот цвет не оказывает пагубного влияния на зрение.

Если вольфрам попадёт в воздушную среду, то он очень быстро окислится, что приведёт к мгновенному разрушению. Именно поэтому использовали вакуумную колбу. Сейчас применяют вместо вакуума, смесь газов. На этапе экспериментов учёные ещё не знали, какой состав лучше применить. Современные изделия наполняются азотом, криптоном или же аргоном. С их помощью удалось увеличить срок эксплуатации лампы, а также повысить силу свечения. Длительность использования становится больше из-за того, что давление газов внутри колбы не даёт испаряться вольфрамовой нити, когда она нагрета.

Строение изделия

Обычные виды ламп накала состоят из стандартных элементов. Их размеры могут отличаться (самыми большими являются промышленные типы), но в целом они абсолютно одинаковые. Основные составные части конструкции:

• Колба.
• Цоколь. Он состоит из корпуса, на котором установлен изолятор и контакт.
• Вакуум или смесь газов.
• Нить накала.
• Предохранитель.
• Ножка.
• Электроды. Через них подаётся электричество на нить.
• Крючки. Предназначены для поддержания элемента накаливания.

Кроме стандартных типов конструктивных решений, есть ещё и изделия специального назначения. В них могут применяться держатели, которые заменяют цоколь. Также добавляется дополнительная стеклянная колба.

Чаще всего предохранитель делают из феррита и никеля. Он располагается в разрыве на каком-либо из выводов тока. Обычно его размещают в ножке. Делается это из-за того, что во время обрыва сети возникает электрическая дуга. Она расплавляет проводник, который попадает на стекло. В этом случае лампа может взорваться.

Колба и цоколь

Стеклянный сосуд необходим, чтобы защитить нить накаливания от воздействия кислорода, что приведёт к её разрушению. Размеры колбы выбираются исходя из скорости оседания вещества, из которого выполнен проводник.

Наиболее распространённым цоколем является модель Томаса Эдисона. Е10 — это самый маленький резьбовой контакт, который сейчас применяется. Например, он может использоваться в ёлочных гирляндах, а также в небольших фонариках.

Цоколь Е14 называют миньоном. Зачастую его используют в небольших осветительных приборах по типу бра. Также эта модель применяется в современных люстрах. Даже светодиодные лампы используют этот тип контакта.

Под этот патрон изготавливается множество видов ламп:

• грушевидная;
• каплевидная;
• зеркальная;
• шарообразная;
• свечеобразная.

Цоколь Е27 — это самый распространённый тип контакта. Его применяют для стандартных патронов, которые есть в каждом доме и любом помещении. Светодиодные светильники с таким цоколем очень сильно напоминают обычные.

Газовая среда и нить накала

Раньше все осветительные изделия были вакуумными. Сейчас это решение используют только для маломощных ламп. Более мощные источники света наполняют инертным газом. Он напрямую влияет на количество излучаемого тепла.

В галогеновые изделия закачивают галогены. Вещество, покрывающие всю спираль накала, при нагреве постепенно испаряется. Оно вступает в реакцию с галогенами, расположенными внутри колбы. После этого начинают появляться соединения, которые снова разлагаются, что влечёт за собой возвращение вещества на нить. Это позволяет значительно увеличить температуру спирали, чтобы повысить КПД и длительность эксплуатации. Также газы позволяют сделать стеклянные ёмкости не такими большими.

Нить накала выполняется в разной форме. Предпочтение отдают исходя из специфики лампочки. Чаще всего используют проводник с круглым сечением или спираль. Очень редко применяют ленточные нити.

Современные лампы функционирует благодаря вольфраму или сплаву из осмия и вольфрама. Иногда используют биспирали и триспирали. Это возможно только благодаря повторному закручиванию. Наибольший коэффициент полезного действия наблюдается у последнего типа, потому что триспираль позволяет снизить количество теплового излучения.

Технические характеристики

Лампы накаливания имеют разную мощность, от которой зависит световая энергия. Изменения происходят не линейно. До 75 Вт светоотдача повышается, а свыше этого показателя — начинает снижаться. Основным преимуществом ламп с нитью является распределение светового излучения во все стороны в одинаковом количестве.

Такие изделия выдают пульсирующий свет. Определённые значения обычно сильно нагружают глаза. Нормальным показателем коэффициента пульсации является 10% и менее. Лампы не превышают порог в 4%. Наихудший показатель наблюдается у 40 Вт.

Среди всех изделий, которые выделяют световое излучение, лампы накаливания разогреваются больше остальных. Огромная доля электрического тока преобразуется в тепло, поэтому лампа зачастую похожа на обогреватель, а не на прибор освещения. Именно это стало причиной, что в законодательстве появился специальный пункт. Он запрещает использовать лампочки в быту, мощность которых превышает 100 Вт.

Если рассматривать излучаемый спектр, то можно увидеть, что обычные лампы содержат много красного цвета и мало синего при сравнении с естественным освещением. Но результат всё равно считается довольно приемлемым, так как он не становится причиной утомления глаз.

Для правильного использования осветительных приборов нужно знать условия их применения. Предельные температурные показатели составляют -60 и +50 градусов по Цельсию. Максимальная влажность — 98%. Такие устройства могут работать в паре с диммерами. Они необходимы, чтобы изменять светоотдачу путём регулирования интенсивности света. Эти изделия являются довольно дешёвыми. Также их очень просто заменить даже человеку, не имеющему никакой квалификации.

Коэффициент полезного действия

В результате применения электрического тока для работы ламп с нитью накаливания образуется не только тепловая энергия и видимый для человеческих органов зрения свет, но и инфракрасный свет, который не видят глаза. При температуре вольфрамовой нити в 3350 К коэффициент полезного действия лампочки составляет 15%. Если взять обычное изделие в 60 Вт при температуре 2800 К, то такое устройство будет выдавать минимальный КПД — 5%.

Чем сильнее разогрет проводник, тем выше будет коэффициент полезного действия. Но при большом нагреве вольфрамовой нити заметно снижается срок эксплуатации. Например, если температура лампы составляет 2800 К, то она будет работать около 1000 часов, а если 3400 К, то в несколько раз меньше. Можно увеличить напряжение на 20%, чтобы повысить выделение световой энергии в 2 раза. Но это будет не очень рационально, так как срок эксплуатации уменьшится на 95%.

Увеличение срока эксплуатации

Об увеличении срока эксплуатации обычных ламп хотят узнать побольше практически всё, кто ещё не перешёл на более современное светодиодное освещение. Это важно, так как иногда лампочка может перегореть даже при первом включении.

Существует несколько причин, из-за которых может значительно снизиться срок использования этих устройств. Вот основные из них:

• Частые скачки напряжения в электрической сети. Слишком большая нагрузка уменьшает время эксплуатации.
• Механические вибрации.
• Замыкания или разрыв цепи в проводке квартиры.
• Слишком большая температура окружающей среды.

Нужно придерживаться рекомендаций, чтобы лампочка проработала более длительный срок. Даже выполнение самых общих указаний может значительно продлить срок эксплуатации. Основные советы:

• Выбирать следует только те изделия, которые полностью подходят для рабочего диапазона напряжений электрической сети.
• Вкручивать и выкручивать лампочку можно только тогда, когда выключатель находится в выключенном состоянии. Это обусловлено тем, что даже самые незначительные вибрации способны вывести источник освещения из строя.
• Если лампы всё время перегорают только в одном и том же месте, то следует заменить патрон или починить его.
• Когда эксплуатация происходит в подъезде на лестничной площадке, следует к электрической цепи добавить диод для выпрямления напряжения. Необходимо параллельно подключить две лампы, имеющие одинаковую мощность.
• К выключателю можно подсоединить устройство, которое будет плавно увеличивать подачу тока на лампу во время включения.

Технологии постоянно развиваются. Сейчас всё большую популярность набирают экономичные люминесцентные и светодиодные лампы. Основными причинами продолжения производства ламп накаливания являются налаженное производство и наличие слаборазвитых стран, если смотреть с технологической точки зрения. Также они имеют очень мягкий и комфортный свет.

Лампа накаливания виды, устройство, предназначение

Старую добрую лампочку « Ильича» без преувеличения можно назвать символом уходящей эпохи. Вклад в развитие ламп накаливания внесли многие ученые 18 – 19 веков, но особую роль сыграли двое. Российский ученый Александр Лодыгин, можно сказать, создал рабочий опытный образец. Американец Томас Эдисон, говоря на современном техническом сленге, «допилил» и «раскрутил» лампы накаливания, то есть доработал и запустил в массовое производство.

Это эпохальное изобретение определило развитие человечества на многие годы вперед. Даже сейчас, спустя много десятков лет люди используют лампочки накаливания.

Предназначение

Основное применение ламп накаливания – освещение помещений и открытого пространства. Позже, после тщательного изучения физических свойств обнаружилось, что большая часть используемой энергии уходит в тепло. На освещение лампа тратит не более 10% потребляемой энергии. Поэтому имеет смысл использовать лампы накаливания в качестве нагревательных элементов.

Устройство

Основная часть лампы накаливания имеет вид стеклянной колбы, с вакуумной средой. Внутри колбы на металлических электродах расположена нить (спираль) накаливания. Она выполнена из тугоплавкого металла – вольфрама. Также к колбе прикреплен резьбовой цоколь с центральным проводником. Он служит для монтажа и присоединения лампы к электрической цепи.

Принцип действия

Электрический ток проходит по контактным элементам цоколя, далее по электродам и нити накаливания. Проходя через спираль, ток разогревает ее до высокой температуры, при которой происходит свечение. Вакуумная среда в колбе несколько усиливает свечение и не позволяет нити перегореть, ввиду отсутствия кислорода.

Разновидности

Разделяются лампы накаливания по следующим признакам:

1) по потребляемой мощности, соответственно интенсивности светового потока (яркости свечения). В быту используют лампы от 40 до 150 Вт (в настоящее время выпуск ламп мощностью менее 95 Вт прекращен во многих странах мира), в промышленности от 200 до 500 Вт;

2) по размеру цоколя, стандартные цоколя имеют виды: Е-12, Е-27, Е-40, первые используются в бытовых светильниках, последний — в промышленных.

Особые виды ламп

К этим категориям можно отнести специальные мощные лампы с графитными стержнями. Использовались такие лампы в промышленных и военных прожекторах, в настоящее время практически не применяются. Также особое место среди ламп накаливания занимают галогенные лампы. Отличаются они от простых тем, что в колбу закачиваются галогенные вещества. Наличие этих веществ позволяет сильнее разогреть спираль и увеличить яркость свечения в несколько раз. Такие лампы еще достаточно широко применяются в авто и мототехнике.

В заключение можно сказать, что лампы накаливания устройства, морально устаревшие и не отвечают современным стандартам эффективности. Но, в тоже время прощаться с «легендой» несколько преждевременно, старые добрые лампочки накаливания еще послужат человечеству верой и правдой.

Похожее

Общие характеристики и принципы работы разных видов ламп

Наиболее знакомым видом ламп являются лампы накаливания. Однако все чаще в руках даже рядовых потребителей появляются не они.

Лампы накаливания

Всем известные грушевидные лампочки накаливания с привычным теплым светом на сегодняшний день являются для многих главным, а для некоторых и единственным источником искусственного освещения. Устройство таких ламп и схема их работы известна всем со школьных лет – спираль из вольфрама, помещенная в стеклянную сферу, из которой выкачан воздух, нагревается под действием электроэнергии до свечения. Это простая конструкция, хоть и действенна, но не настолько эффективна, как технологии других осветительных устройств. Помимо того, лампы накаливания уступают другим типам ламп и по ряду других параметров. Спектральный ряд этих ламп сильно искажает цветопередачу, что является серьезным недостатком. Но их низкая стоимость и многообразие размеров и форм (от грушевидной лампы для люстры и уличного прожектора до маленькой лампочки для новогодней гирлянды) приводят к тому, что спрос на них наиболее велик и с годами не уменьшается. Существуют и декоративные лампы накаливания: в виде свечи, груши, спирали, шара и т.д.

Галогенные лампы

При всей своей массовости и простоте лампы накаливания все же пытаются модифицировать, улучшать, добавляя к их свойствам некоторые изменения и улучшая их технологические свойства. Всем известные галогенные лампы, встречающиеся обычно во встроенных светильниках – это, в своем роде, усовершенствованный вид лампы накаливания. В галогенных лампах используются специальные типы стекла из кварца, а пространство внутри лампы заполняют парами одного из галогенов.

Галогенные лампы имеют свойства, выгодно отличающие их от традиционных ламп накаливания. Это, например, свет постоянной яркости в течение всего срока эксплуатации, чего нельзя сказать о лампах накаливания, которые с износом тускнеют и теряют яркость. Также галогенные лампы обеспечивают насыщенный контрастный свет, чем достигается отменная передача цветов, галогенные лампы компактнее при той же мощности, имеют усиленную светоотдачу. Все перечисленное, в свою очередь, обеспечивает больший срок эксплуатации и экономичность (приходится реже покупать новые для замены). К слову сказать, при пониженном напряжении в электрической сети к спектру ламп в таком случае добавятся цвета из красного сегмента.

При использовании галогенных ламп в комнатах создается эффект лакированных и глянцевых поверхностей объектов, что создает интересный визуальный эффект. Свет от таких ламп переливается и играет, что обусловлено встроенными отражателями, плюс ко всему к достоинствам галогенных ламп можно отнести их огромный ассортимент и варианты размеров и форм, что дает оформителям дополнительный простор для фантазий. Главный и серьезный недостаток галогенных лампочек – нагревание в ходе эксплуатации, поэтому их нельзя использовать в детских спальнях, игровых комнатах и в помещениях, где хранятся произведения изобразительного искусства и другие легковоспламеняющиеся предметы.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные (разрядные) лампы с низким давлением выполнены в виде полой цилиндрической трубы разной длины и диаметра с электродами по краям. В трубки под давлением нагнетены ртутные испарения. Когда происходит разряд электричества, эти испарения начинают излучать ультрафиолет, под действием которого нанесенный изнутри люминофор начинает излучать уже не ультрафиолетовый, а видимый свет. Лампы такого типа имеют повышенную цветопередачу и светоотдачу. Такие лампы могут исполняться с тремя и пятью полюсами люминофора, причем в первом случае лампы имеют большую экономичность (макс. 100 Лм\Вт) и меньшую цветопередачу (макс. 80 Ra), а во втором наоборот, передача цвета велика при низкой экономичности (88 ЛМ\ВТ).

Люминесцентные лампы, впрочем, равно как и лампы накаливания, также передают цвета некорректно.

По причине большой осветительной площади этих ламп, насыщенностью света в пределах помещения довольно проблематично управлять, хотя сами лампы распределяют равномерный и мягкий свет. Однако на рынке существуют люминесцентные лампы, выполненные в виде закручивающейся спирали, которые, кстати, по большинству характеристик приближены к обычным линейным лампам, зато имеют меньшую площадь, что помогает решить проблему распределения света в пределах помещения. Эти спиралевидные компактные лампы, между прочим, зачастую используют для замены лампочек «Ильича».

Люминесцентные лампы потребляют меньшее количество энергии и имеют более длительный срок эксплуатации, чем традиционные лампочки накаливания. И именно этот тип ламп в силу долговечности и экономичности чаще всего используется на предприятиях и в офисах.

Помимо перечисленного выше, эти лампы излучают свет с разными оттенками и цветами, что дает дополнительные возможности к их применению. Стоит упомянуть также и об огромном количестве форм исполнения люминесцентных ламп, которые выполняются в U-форме, L-форме, круговых вариантах.

Разумеется, у этих ламп есть и свои недостатки, среди которых большие размеры и хрупкость, необходимость в специализированных светильниках с регулирующим запуск устройством и особая чувствительность к температуре воздуха – при низких температурах ниже 15 градусов по Цельсию лампа может не загореться. Также в этих лампах присутствует мерцательный эффект стробоскопа, не ощутимый для человека и возникающий от колебаний напряжения в электросети, который приводит к нарушению восприятия пространства и скорости у человека и может вызывать мигрени. Мало того, люминесцентные лампы могут создавать помехи, если расположены вблизи радиоприемников и телевизоров.

От выбора типа лампы зависят итоги работы осветительного прибора в целом. Диапазон возможностей ламп различен, но у каждой есть особое преимущество перед другими. Наибольший интерес вызывают металлогалогенные лампы и светодиоды.

Принцип работы лампы накаливания. Белые пятна лампы накаливания

Лампа накаливания – простой и дешевый источник света с приятным для человеческого глаза цветовым оттенком

Лампа накаливания применяется как источник освещения уже более сотни лет. Это – патриарх среди других ламп, освещающих жилища человека по всему свету. И несмотря на все разговоры о неактуальности применения лампы накаливания в современном мире, ее судьба еще далека от выхода в тираж. Так что же она из себя представляет?

Лампа накаливания – принцип работы

Лампа накаливания представляет соединенные между собой стеклянную колбу, откуда собственно и исходит свет, и металлический цоколь, предназначенный для контакта с питающей электросетью. В стеклянной колбе расположена спираль – нить накала. Во время работы лампы нить накала при прохождения через нее электрического тока разогревается до большой температуры, могущей достигать 3000°С. Поэтому спираль изготавливается из тугоплавкого металла, обычно вольфрама. Температура плавления вольфрама 3422°С, что вполне достаточно для работы лампы накаливания.

Лампа накаливания – устройство (Нажмите для увеличения)

Нить накала внутри колбы обычно закреплена на двух никелевых контактах – электродах и поддерживается молибденовыми крючками – держателями, расположенными на стеклянном стержне.

Электроды, контактирующие с нитью накала, соединяются с двумя контактами на цоколе лампы. Расположение и вид контактов на цоколе лампы зависит от вида применяемого цоколя.

Иногда на одном из электродов делается специальное утоньшение, заключенное в стеклянную полость. Это утоньшение служит предохранителем, который в аварийной ситуации перегорает первым, что позволяет избежать взрыва стеклянной колбы лампы.

Из самой же колбы через стеклянную трубочку – штенгель откачивается воздух, после чего конец штенгеля запаивается. Воздух содержит кислород, поддерживающий горение, поэтому вольфрамовая спираль при работе в воздухе сгорела бы, не прослужив и секунды. Создание вакуума внутри колбы значительно продлевает срок службы лампы накаливания.

Но это справедливо лишь для маломощных ламп до 25ватт. Для более мощных ламп в колбу, дополнительно с откачкой воздуха, закачивается какой-нибудь инертный газ – ксенон, аргон или криптон. В основном применяется более дешевый, чем ксенон, криптон. Или еще более дешевый аргон, для большей экономии смешанный с азотом. Инертный газ позволяет нити накаливания прослужить более длительное время.

Это общее устройство ламп накаливания немного различно для разных типов ламп.

Виды ламп накаливания

Лампы накаливания подразделяются на лампы общего назначения, железнодорожные, автомобильные, судовые, для киноаппаратов, рудничные, маячные и на еще множество разных типов.

В зависимости от назначения у ламп накаливания может быть различного вида форма колба – конусная, цилиндрическая, шарообразная. Все зависит от того в каком типе светильников будет применяться лампа. Есть множество декоративных ламп накаливания, фантастичность форм которых зависит только от пределов фантазии дизайнера.

Колба лампы накаливания может быть не только прозрачной, но и матовой, зеркальной или цветной.

Различаются лампы накаливания и нитью накала, в том числе и толщиной нити. Нить накала может быть простой спиралью и спиралью, свернутой в спираль вторично, так называемые биспиральные лампы. Двойная спираль позволяет повысить мощность и яркость лампы без увеличения толщины нити накала, что привело бы к перегреву и более быстрому перегоранию нити. Биспиральные лампы также дают увеличение яркости без увеличения длины спирали, что привело бы к усложнению и удорожания конструкции лампы, хотя в некоторых случаях нить накала в колбе лампы может представлять собой ажурно-скрученную, паутинообразную конструкцию. Такое устройство спирали может использоваться в декоративных целях, например в . Существуют особо мощные лампы накаливания в несколько тысяч ватт, применяемые в прожекторах. Такие лампы имеют тройную спираль.

Лампы накаливания могут иметь также различные виды цоколя. Самые распространенные – резьбовые цоколи – обозначаются латинской буквой E (цоколь Эдисона) и цоколи байонетного типа – обозначаются латинской буквой B. Цоколи байонетного типа (штифтовой цоколь) с двумя боковыми штырьками – контактами, и с одним или двумя дополнительными нижними контактами, обычно применяются в автомобилях. Для ламп накаливания, применяющихся для освещения дома, – это резьбовой цоколь E двух типов размеров: Е14 (миньон) и обычный средний цоколь – Е27 (число указывает внешний диаметр цоколя в миллиметрах), наиболее узнаваемый каждым человеком, знакомым с определением «лампочка Ильича». Большой цоколь E40 применяется обычно в производстве, а в быту, пожалуй, только в прожекторах.

Характеристики ламп накаливания

Характеристики ламп накаливания находятся в зависимости от толщины и вида нити накала, колбы лампы, применяемого цоколя, отсутствия или наличия в колбе инертного газа.

Чем больше толщина нити накала, тем более мощной, а соответственно и яркой будет лампа накаливания. Чем мощнее будет лампа, тем больше будет размер ее колбы и при превышении границы мощности в 25 ватт понадобится добавление в колбу лампы инертного газа.

От того, какой инертный газ будет добавлен в колбу, зависит яркость лампы накаливания. Наименьшую яркость имеют лампы накаливания наполненные аргон-азотной смесью. Закачка в колбу лампы криптона немного повышает яркость свечения лампы. А добавление ксенона повышает яркость, по сравнению с аргоновыми лампами в два раза.

Устройство ламп накаливания для применения в сетях переменного и постоянного тока практически не отличается друг от друга. То есть лампы для переменного тока будут работать и при постоянном токе. И соответственно наоборот. Все различие между ними в величине напряжения на которое они рассчитаны. Если лампу накаливания, изготовленную для работы при определенном напряжении, включить в сеть с напряжением выше номинала данной лампы, то лампа естественно перегорит. Насколько быстро это произойдет, зависит от того, на сколько больше напряжение сети номинала лампы. Если напряжение сети больше номинала хотя бы раза в два, то лампа накаливания при включении мгновенно буквально взорвется осколками стекла. При включении лампы накаливания в сеть с пониженным напряжением лампа будет светить слабее, чем ей предназначено, или не будет работать вовсе, если напряжение слишком мало.

Обычно лампы накаливания на напряжение ниже 220 вольт применяют в сетях постоянного тока. За некоторым исключением для специальных ламп, применяемым, например, на судах или на железной дороге.

Лампы накаливания, на которых нанесено обозначение ровно 220 вольт, стоит применять только в сети со стабильным напряжением, например, при использовании хорошего стабилизатора напряжения. При использовании таких ламп накаливания в сети с постоянными перепадами напряжения, лампы весьма быстро выйдут из строя. При перепадах напряжения в сети применяют лампы накаливания с обозначением 230-240 вольт или еще лучше 235-245 вольт. Такие лампы в условиях нестабильного напряжения прослужат значительно дольше, но с другой стороны при наличии стабилизатора регулирующего постоянное напряжение 220 вольт они будут светить слабее, чем рассчитаны.

Удачи Вам в устройстве Удобного Дома! С уважением

Обеспечить комфорт и уют в доме невозможно без организации хорошего освещения. С такой целью наиболее часто сейчас используются лампы накаливания, которые можно применять в различных условиях сети (36 Вольт, 220 и 380).

Виды и характеристики

Лампа накаливания общего назначения (ЛОН) – это современное устройство, источник искусственного видимого светового излучения с низким КПД, но ярким свечением. Свое название она получила из-за наличия в корпусе специального тела накала, которое изготавливается из тугоплавких металлов или угольной нити. В зависимости от параметров этого тела определяется срок службы светильника, цена и прочие характеристики.

Фото – модель с вольфрамовой нитью

Несмотря на разные мнения, считается, что первым изобрел лампу ученый из Англии Деларю, но его принцип накаливания был далек от современных норм. После исследованиями занимались разные физики, впоследствии, Гебель презентовал первую лампу с угольной нитью (из бамбука), а после Лодыгин запатентовал первую модель из углеродной нити в вакуумной колбе.

В зависимости от конструктивных элементов и типа газа, защищающего нить накаливания, сейчас существую такие виды ламп:

1. Аргоновые;
2. Криптовые;
3. Вакуумные;
4. Ксенон-галогенные.

Вакуумные модели являются самыми простыми и привычными. Получили свою популярность из-за низкой стоимости, но вместе с этим они имеют наименьший срок службы. Стоит отметить их простоту замены, ремонту не поддаются. Конструкция имеет следующий вид:

Фото – конструкция вакуумных ламп

Здесь 1 – это, соответственно, вакуумная колба; 2 — вакуумная или наполненная специальным газом, емкость; 3 — нить; 4, 5 — контакты; 6 — крепежи для нити накаливания; 7 — стойка лампы; 8 — предохранитель; 9 — цоколь; 10 — стеклянная защита цоколя; 11 — цокольный контакт.

Аргоновые лампы ГОСТ 2239-79 по яркости очень отличаются вакуумных, но практически полностью повторяют их конструкцию. Они имеют больший срок годности, нежели привычные. Это обязано тем, что нить из вольфрама защищена колбой с нейтральным аргоном, который противостоит высоким температурам горения. Как результат, источник света более яркий и долговечный.

Фото – аргоновый ЛОН

Криптовую модель можно распознать по очень высокой световой температуре. Она светится ярким белым светом, поэтому иногда может вызывать боль в глазах. Высокий показатель яркости обеспечен криптоном – высоко-инертным газом, у которого высокая атомная масса. Его применение позволило значительно уменьшить вакуумную колбу, но при этом не терять яркость источника света.

Галогенные светильники накаливания получили большую популярность благодаря своей экономной работе. Современная энергосберегающая лампа поможет не только сократить расходы на оплату электрической энергии, но и уменьшить траты на покупку новых моделей для освещения. Производство такой модели осуществляется на специализированных заводах, как и утилизация. Предлагаем для сравнения изучить потребляемую мощность перечисленных выше аналогов:

1. Вакуумные (обычные, без газа или с аргоном): 50 или 100 Вт;
2. Галогеновые: 45-65 Вт;
3. Ксеноновые, галогено-ксеноновые (комбинированные): 30 Вт.

Благодаря небольшому размеру, наиболее часто электрические ксеноновые и галогеновые осветители используют как автомобильные фары. У них высокое сопротивление и отличная долговечность.

Фото – ксенон

Классификация ламп производится не только исходя из наполняющего газа, а также, в зависимости от типов цоколей и назначения. Существуют такие виды:

1. G4, GU4, GY4, и прочие. Галогеновые модели накаливания отличают патроны-штекеры;
2. E5, E14, E17, E26, E40 – наиболее распространенные типы цоколей. В зависимости от номера, могут быть узкими и широкими, классифицируются по возрастанию. Первые люстры изготавливались именно под такие контактирующие части;
3. G13, G24 производители используют эти обозначения для люминесцентных осветителей.

Фото – формы ламп и типы цоколей

Достоинства и недостатки

Сравнение отдельных видов светильников накаливания позволит выбрать наиболее подходящий вариант, исходя из того, какая нужна мощность и световая отдача. Но у всех перечисленных видов светильников есть общие достоинства и недостатки:

Плюсы:

1. Доступная цена. Стоимость многих ламп находится в пределах 2 у. е.;
2. Быстрое включение и выключение. Это наиболее значимый параметр в сравнении с энергосберегающими лампами с долгим включением;
3. Маленькие размеры;
4. Простая замена;
5. Широкий выбор моделей. Сейчас есть декоративные светильники (свеча, ретро-завиток и другие), классические, матовые, зеркальные и прочие.

Минусы:

1. Высокая потребляемая мощность;
2. Негативное воздействие на глаза. В большинстве случаев от него поможет матовая или зеркальная поверхность колбы лампы накаливания;
3. Низкая защита от перепадов напряжения. Для обеспечения нужного уровня используется блок защиты для лампы накаливания, он подбирается в зависимости от типа;
4. Короткий эксплуатационный период;
5. Очень низкий коэффициент полезного действия. Большая часть электрической энергии уходит не на освещение, а на нагрев колбы.

Параметры

Технические характеристики любой модели обязательно включают в себя: световой поток лампы накаливания, цвет свечения (или цветовая температура), мощность и срок службы. Сравним перечисленные типы:

Фото – цветовая температура

Из всех перечисленных типов только галогенки можно отнести к энергосберегающим моделям. Поэтому многие хозяева стремятся заменить все источники света в своем жилище на более рациональные, к примеру, на диодные. Соответствие светодиодных ламп накаливания, сравнительная таблица:

Для лучшего объяснения энергозатрат предлагаем изучить соотношение ватт к люменам. Например, лампа дневного света, с вольфрамовой нитью накаливания 100 Вт – люмен 1200, соответственно, 500 Вт – более 8000.

При этом, часто использующаяся в производственных и бытовых условиях, люминесцентная модель, имеет похожие характеристики на ксеноновую. Благодаря таким характеристикам есть возможность обеспечить плавное включение ламп накаливания. Для этого используется специальный прибор – диммер для ламп накаливания.

Такой регулятор можно собрать своими руками, если есть схема, подходящая под Вашу лампу. Сейчас большой популярностью пользуются аналоги обычных вариантов, но с зеркальным напылением – рефлекторная модель Philips, импортные Osram и другие. Купить фирменную лампу накаливания можно в специализированных фирменных магазинах.

Разбирая строение лампы накаливания (рисунок 1, а ) мы обнаруживаем, что основной частью ее конструкции является тело накала 3 , которое под действием электрического тока накаливается вплоть до появления оптического излучения. На этом собственно и основан принцип действия лампы. Крепление тела накала внутри лампы осуществляется при помощи электродов 6 , обычно удерживающих его концы. Через электроды также осуществляется подвод электрического тока к телу накала, то есть они являются еще внутренними звеньями выводов. При недостаточной устойчивости тела накала, используют дополнительные держатели 4 . Держатели посредством впайки устанавливают на стеклянном стержне 5 , именуемым штабиком, который имеет утолщение на конце. Штабик сопряжен со сложной стеклянной деталью – ножкой. Ножка, она изображена на рисунке 1, б , состоит из электродов 6 , тарелочки 9 , и штенгеля 10 , представляющего собой полую трубочку через которую откачивается воздух из колбы лампы. Общее соединение между собой промежуточных выводов 8 , штабика, тарелочки и штенгеля образует лопатку 7 . Соединение производится путем расплавления стеклянных деталей, в процессе чего проделывается откачное отверстие 14 соединяющее внутреннюю полость откачной трубки с внутренней полостью колбы лампы. Для подвода электрического тока к нити накала через электроды 6 применяют промежуточные 8 и внешние выводы 11 , соединяемые между собой электросваркой.

Рисунок 1. Устройство электрической лампы накаливания (а ) и ее ножки (б )

Для изоляции тела накала, а также других частей лампочки от внешней среды, применяется стеклянная колба 1 . Воздух из внутренней полости колбы откачивается, а вместо него закачивается инертный газ или смесь газов 2 , после чего конец штенгеля нагревается и запаивается.

Для подвода к лампе электрического тока и ее крепления в электрическом патроне лампа оборудуется цоколем 13 , крепление которого к горлу колбы 1 осуществляется при помощи цоколевочной мастики. На соответствующие места цоколя припаивают выводы лампы 12 .

От того как расположено тело накала и какой оно формы зависит светораспределение лампы. Но касается это только ламп с прозрачными колбами. Если представить, что нить накала представляет собой равнояркий цилиндр и спроецировать исходящий от нее свет на плоскость перпендикулярную наибольшей поверхности светящей нити или спирали, то на ней окажется максимальная сила света. Поэтому для создания нужных направлений сил света, в различных конструкциях ламп, нитям накала придают определенную форму. Примеры форм нитей накала приведены на рисунке 2. Прямая неспирализированная нить в современных лампах накаливания почти не применяется. Связано это с тем, что с увеличением диаметра тела накала уменьшаются потери тепла через газ наполняющий лампу.

Рисунок 2. Конструкция тела накала:
а — высоковольтной проекционной лампы; б — низковольтной проекционной лампы; в — обеспечивающая получение равнояркого диска

Большое количество тел накала подразделяют на две группы. Первая группа включает в себя тела накала, применяемые в лампах общего назначения, конструкция которых изначально задумывалась как источник излучения с равномерным распределением силы света. Целью конструирования таких ламп является получение максимальной световой отдачи, что достигается путем уменьшения числа держателей, через которые происходит охлаждение нити. Ко второй группе относят так называемые плоские тела накала, которые выполняют либо в виде параллельно расположенных спиралей (в мощных высоковольтных лампах), либо в виде плоских спиралей (в маломощных лампах низкого напряжения). Первая конструкция выполняется с большим числом молибденовых держателей, которые крепятся специальными керамическими мостиками. Длинная нить накала размещается в виде корзиночки, тем самым достигается большая габаритная яркость. В лампах накаливания, предназначенных для оптических систем, тела накала должны быть компактными. Для этого тело накала свертывают в дужку, двойную или тройную спираль. На рисунке 3 приведены кривые силы света, создаваемые телами накала различных конструкций.

Рисунок 3. Кривые силы света ламп накаливания с различными телами накала:
а — в плоскости, перпендикулярной оси лампы; б — в плоскости, проходящей через ось лампы; 1 — кольцевая спираль; 2 — прямая биспираль; 3 — спираль, расположенная по поверхности цилиндра

Требуемые кривые силы света ламп накаливания можно получить применением специальных колб с отражающими или рассеивающими покрытиями. Использование отражающих покрытий на колбе соответствующей формы позволяет иметь значительное разнообразие кривых силы света. Лампы с отражающими покрытиями называют зеркальными (рисунок 4). При необходимости обеспечить особо точное светораспределение в зеркальных лампах применяют колбы, изготовленные методом прессования. Такие лампы называются лампами-фарами. В некоторых конструкциях ламп накаливания имеются встроенные в колбы металлические отражатели.

Рисунок 4. Зеркальные лампы накаливания

Применяемые в лампах накаливания материалы

Металлы

Основным элементом ламп накаливания является тело накала. Для изготовления тела накала наиболее целесообразно применять металлы и другие материалы с электронной проводимостью. При этом пропусканием электрического тока тело будет накаливаться до требуемой температуры. Материал тела накала должен удовлетворять ряду требований: иметь высокую температуру плавления, пластичность, позволяющую тянуть проволоку различного диаметра, в том числе весьма малого, низкую скорость испарения при рабочих температурах, обуславливающую получение высокого срока службы, и тому подобных. В таблице 1 приведены температуры плавления тугоплавких металлов. Наиболее тугоплавким металлом является вольфрам, что наряду с высокой пластичностью и низкой скоростью испарения обеспечило его широкое использование в качестве тела накала ламп накаливания.

Таблица 1

Температура плавления металлов и их соединений

Металлы	T , °С	Карбиды и их смеси	T , °С	Нитриды	T , °С	Бориды	T , °С
Вольфрам Рений Тантал Осмий Молибден Ниобий Иридий Цирконий Платина	3410 3180 3014 3050 2620 2470 2410 1825 1769	4TaC + + HiC 4TaC + + ZrC HfC TaC ZrC NbC TiC WC W2C MoC VnC ScC SiC	3927 3887 3877 3527 3427 3127 2867 2857 2687 2557 2377 2267	TaC + + TaN HfN TiC + + TiN TaN ZrN TiN BN	3373 3087 2977 2927 2727	HfB ZrB WB	3067 2987 2927

Скорость испарения вольфрама при температурах 2870 и 3270°С составляет 8,41×10 -10 и 9,95×10 -8 кг/(см²×с).

Из других материалов перспективным можно считать рений, температура плавления которого немного ниже, чем у вольфрама. Рений хорошо поддается механической обработке в нагретом состоянии, стоек к окислению, имеет меньшую скорость испарения, чем вольфрам. Имеются зарубежные публикации о получении ламп с вольфрамовой нитью с добавками рения, а также покрытия нити слоем рения. Из неметаллических соединений интерес представляет карбид тантала, скорость испарения которого на 20 — 30% ниже, чем у вольфрама. Препятствием к использованию карбидов, в частности карбида тантала, является их хрупкость.

В таблице 2 приведены основные физические свойства идеального тела накала, изготовленного из вольфрама.

Таблица 2

Основные физические свойства вольфрамовой нити

Температура, К	Скорость испарения, кг/(м²×с)	Удельное электрическое сопротивление, 10 -6 Ом×см	Яркость кд/м²	Световая отдача, лм/Вт	Цветовая температура, К
1000 1400 1800 2200 2600 3000 3400	5,32 × 10 -35 2,51 × 10 -23 8,81 × 10 -17 1,24 × 10 -12 8,41 × 10 -10 9,95 × 10 -8 3,47 × 10 -6	24,93 37,19 50,05 63,48 77,49 92,04 107,02	0,0012 1,04 51,2 640 3640 13260 36000	0,0007 0,09 1,19 5,52 14,34 27,25 43,20	1005 1418 1823 2238 2660 3092 3522

Важным свойством вольфрама является возможность получения его сплавов. Детали из них сохраняют устойчивую форму при высокой температуре. При нагреве вольфрамовой проволоки, в процессе термической обработки тела накала и последующих нагревах происходит изменение ее внутренней структуры, называемое термической рекристаллизацией. В зависимости от характера рекристаллизации тело накала может иметь большую или меньшую формоустойчивость. Влияние на характер рекристаллизации оказывают примеси и присадки, добавляемые в вольфрам в процессе его изготовления.

Добавка к вольфраму окиси тория ThO 2 замедляет процесс его рекристаллизации и обеспечивает мелкокристаллическую структуру. Такой вольфрам является прочным при механических сотрясениях, однако он сильно провисает и поэтому не пригоден для изготовления тел накала в виде спиралей. Вольфрам с повышенным содержанием окиси тория используется для изготовления катодов газоразрядных ламп из-за его высокой эмиссионной способности.

Для изготовления спиралей применяют вольфрам с присадкой оксида кремния SiO 2 вместе со щелочными металлами — калием и натрием, а также вольфрам, содержащий, кроме указанных, присадку оксида алюминия Al 2 O 3 . Последний дает наилучшие результаты при изготовлении биспиралей.

Электроды большинства ламп накаливания выполняют из чистого никеля. Выбор обусловлен хорошими вакуумными свойствами этого металла, выделяющего сорбированные в нем газы, высокими токопроводящими свойствами и свариваемостью с вольфрамом и другими материалами. Ковкость никеля позволяет заменять сварку с вольфрамом обжатием, обеспечивающим хорошую электро- и теплопроводность. В вакуумных лампах накаливания вместо никеля используют медь.

Держатели изготавливают как правило, из молибденовой проволоки, сохраняющей упругость при высокой температуре. Это позволяет поддерживать тело накала в растянутом состоянии даже после его расширения в результате нагрева. Молибден имеет температуру плавления 2890 К и температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), в интервале от 300 до 800 К равный 55 × 10 -7 К -1 . Из молибдена делают также вводы в тугоплавкие стекла.

Выводы ламп накаливания изготавливают из медной проволоки, которую приваривают торцевой сваркой к вводам. У ламп накаливания малой мощности отдельные выводы отсутствуют, их роль выполняют удлиненные вводы, изготовленные из платинита. Для припаивания выводов к цоколю применяют оловянно-свинцовый припой марки ПОС-40.

Стекла

Штабики, тарелочки, штенгели, колбы и другие стеклянные детали, применяемые в одной и той же лампе накаливания, изготовляют из силикатного стекла с одинаковым температурным коэффициентом линейного расширения, что необходимо для обеспечения герметичности мест сварки этих деталей. Значения температурного коэффициента линейного расширения ламповых стекол должны обеспечивать получение согласованных спаев с металлами, используемыми для изготовления вводов. Наибольшее распространение получило стекло марки СЛ96-1 со значением температурного коэффициента, равным 96 × 10 -7 К -1 . Это стекло может работать при температурах от 200 до 473 К.

Одним из важных параметров стекла является интервал температур, в пределах которого оно сохраняет свариваемость. Для обеспечения свариваемости некоторые детали изготовляют из стекла марки СЛ93-1, отличающегося от стекла марки СЛ96-1 химическим составом и более широким интервалом температур, в котором оно сохраняет свариваемость. Стекло марки СЛ93-1 отличается повышенным содержанием окиси свинца. При необходимости уменьшения размеров колб применяют более тугоплавкие стекла (например, марки СЛ40-1), температурный коэффициент которых составляет 40 × 10 -7 К -1 . Эти стекла могут работать при температурах от 200 до 523 К. Наиболее высокую рабочую температуру имеет кварцевое стекло марки СЛ5-1, лампы накаливания из которого могут работать при 1000 К и более в течение нескольких сотен часов (температурный коэффициент линейного расширения кварцевого стекла 5,4 × 10 -7 К -1). Стекла перечисленных марок прозрачны для оптического излучения в интервале длинн волн от 300 нм до 2,5 — 3 мкм. Пропускание кварцевого стекла начинается от 220 нм.

Вводы

Вводы изготовляют из материала, который наряду с хорошей электропроводностью должен иметь тепловой коэффициент линейного расширения, обеспечивающий получение согласованных спаев с применяемыми для изготовления ламп накаливания стеклами. Согласованными называют спаи материалов, значения теплового коэффициента линейного расширения которых во всем интервале температур, то есть от минимальной до температуры отжига стекла, отличаются не более чем на 10 — 15%. При впае металла в стекло лучше, если тепловой коэффициент линейного расширения металла несколько ниже, чем у стекла. Тогда при остывании впая стекло обжимает металл. При отсутствии металла, обладающего требуемым значением теплового коэффициента линейного расширения, приходится изготовлять не согласованные впаи. В этом случае вакуумно-плотное соединение металла со стеклом во всем диапазоне температур, а также механическая прочность впая обеспечиваются специальной конструкцией.

Согласованный спай со стеклом марки СЛ96-1 получают при использовании платиновых вводов. Дороговизна этого металла привела к необходимости разработки заменителя, получившего название «платинит». Платинит представляет собой проволоку из железоникелевого сплава с температурным коэффициентом линейного расширения меньшим, чем у стекла. При наложении на такую проволоку слоя меди можно получить хорошо проводящую биметаллическую проволоку с большим температурным коэффициентом линейного расширения, зависящим от толщины слоя наложенного слоя меди и теплового коэффициента линейного расширения исходной проволоки. Очевидно, что такой способ согласования температурных коэффициентов линейного расширения позволяет осуществлять согласование в основном по диаметральному расширению, оставляя несогласованным температурный коэффициент продольного расширения. Для обеспечения лучшей вакуумной плотности спаев стекла марки СЛ96-1 с платинитом и усиления смачиваемости поверх слоя меди, окисленного по поверхности до закиси меди, проволока покрывается слоем буры (натриевая соль борной кислоты). Достаточно прочные впаи обеспечиваются при использовании платиновой проволоки диаметром до 0,8 мм.

Вакуумно-плотный впай в стекло СЛ40-1 получают при использовании молибденовой проволоки. Эта пара дает более согласованный впай, чем стекло марки СЛ96-1 с платинитом. Ограниченное применение этого впая связано с дороговизной исходных материалов.

Для получения вакуумно-плотных вводов в кварцевое стекло необходимы металлы с весьма малым тепловым коэффициентом линейного расширения, которых не существует. Поэтому необходимый результат получаю благодаря конструкции ввода. В качестве металла используют молибден, отличающийся хорошей смачиваемостью кварцевым стеклом. Для ламп накаливания в кварцевых колбах применяют простые фольговые вводы.

Газы

Наполнение ламп накаливания газом позволяет повысить рабочую температуру тела накала без уменьшения срока службы из-за снижения скорости распыления вольфрама в газовой среде по сравнению с распылением в вакууме. Скорость распыления снижается с ростом молекулярной массы и давления наполняющего газа. Давление наполняющих газов составляет около 8 × 104 Па. Какой газ для этого использовать?

Использование газовой среды приводит к появлению тепловых потерь из-за теплопроводности через газ и конвекции. Для снижения потерь выгодно заполнять лампы тяжелыми инертными газами или их смесями. К таким газам относятся получаемые из воздуха азот, аргон, криптон и ксенон. В таблице 3 приведены основные параметры инертных газов. Азот в чистом виде не применяют из-за больших потерь, связанных с его относительно высокой теплопроводностью.

Таблица 3

Основные параметры инертных газов

Среди искусственных источников освещения самыми массовыми являются лампы накаливания. Везде, где есть электрический ток, можно обнаружить трансформацию его энергии в световую, и почти всегда для этого используются лампы накаливания. Разберемся, как и что в них накаливается, и какими они бывают.

Особенности конкретной лампы можно узнать, изучив индекс, выбитый на ее металлическом цоколе.

В индексе используются следующие цифро-буквенные обозначения:

• Б — Биспиральная, аргоновое наполнение
• БК — Биспиральная, криптоновое наполнение
• В — Вакуумная
• Г — Газополная, аргоновое наполнение
• ДС, ДШ – Декоративные лампы
• РН – различные назначения
• А — Абажур
• В — Витая форма
• Д — Декоративная форма
• Е — С винтовым цоколем
• Е27 — Вариант исполнения цоколя
• З — Зеркальная
• ЗК — Концентрированное светораспределение зеркальной лампы
• ЗШ — Широкое светораспределение
• 215-230В — Шкала рекомендуемых напряжений
• 75 Вт — Потребляемая мощность электроэнергии

Виды ламп накаливания и их функциональное назначение

1. Лампы накаливания общего назначения

По своему функциональному назначению наиболее распространенными являются лампы накаливания общего назначения (ЛОН). Все ЛОН, производимые в России должны соответствовать требованиям ГОСТ 2239-79. Их применяют для наружного и внутреннего, а также для декоративного освещения, в бытовых и промышленных сетях с напряжением 127 и 220 В и частотой 50 Гц.

ЛОН имеют относительно недолгий срок, в среднем около 1000 часов, и невысокий КПД – они преобразуют в свет только 5% электроэнергии, а остальное выделяется в виде тепла.

Особенностью маломощных (до 25 Вт) ЛОН является используемая в них, в качестве тела накала, угольная нить. Эта устаревшая технология использовалась еще в первых « » и сохранилась только здесь.

Сейсмостойкие лампы, тоже входящие в группу ЛОН, конструктивно способны выдерживать сейсмический удар длительностью до 50 мс.

2. Лампы накаливания прожекторные

Прожекторные лампы накаливания отличаются значительно большей, по сравнению с остальными видами, мощностью и предназначены для направленного освещения или подачи световых сигналов на дальние расстояния. Согласно ГОСТу их разделяют на три группы: лампы кинопроекционные (ГОСТ 4019-74), для прожекторов общего назначения (ГОСТ 7874-76) и маячные лампы (ГОСТ 16301-80).

Использование трехжильной проводки в домашней сети обеспечивает высокий уровень пожаробезопасности и уменьшает риски для жизни человека. В решении вопроса — — достаточно следовать элементарным правилам и схеме установки.

Для оборудования электрических сетей жилых помещений средствами безопасности необходимо сделать выбор между установкой УЗО или дифавтомата. Помочь в этом сможет . Установить дифавтомат можно несколькими методами, о которых можно прочитать .

Тело накала в прожекторных лампах длиннее и при этом расположено более компактно, для усиления габаритной яркости и последующей фокусировки светового потока. Задачу фокусировки решают специальные фокусирующие цоколи, предусмотренные в некоторых моделях, либо оптические линзы в конструкциях прожекторов и маяков.

Максимальная мощность выпускаемых сегодня в России прожекторных ламп составляет 10 кВт.

3. Лампы накаливания зеркальные

Зеркальные лампы накаливания отличают особая конструкция колбы и светоотражающий алюминиевый слой. Светопроводящая часть колбы выполнена из матового стекла, что придает свету мягкость и сглаживает контрастные тени от предметов. Такие лампы маркируются индексами обозначающими тип светового потока: ЗК (концентрированное светораспределение), ЗС (среднее светораспределение) или ЗШ (широкое светораспределение).

К этой же группе относят неодимовые лампы, отличие которых состоит в добавлении окиси неодима в формулу состава, из которого выдувается стеклянная колба. Благодаря этому часть желтого спектра поглощается, и цветовая температура сдвигается в область более яркого белого излучения. Это позволяет использовать неодимовые лампы в интерьерном освещении для большей яркости и сохранения оттенков в интерьере. В индекс неодимовых ламп добавлена буква «Н».

Сфера применения зеркальных ламп огромна: витрины магазинов, сценическое освещение, оранжереи, теплицы, животноводческие хозяйства, освещение медицинских кабинетов и многое другое.


4. Лампы накаливания галогенные

Перед тем, как определить, какая именно лампа накаливания вам нужна, стоит изучить особенности и маркировку существующих типов. При всем их разнообразии, нужно точно понимать назначение выбираемой лампы и то, как и где она будет использоваться. Несоответствие характеристик лампы задачам, под которые она приобретается, может повлечь не только ненужные расходы, но и привести к аварийным ситуациям, вплоть до повреждения электросети и пожара.

Занимательное видео, характеризирующее работу трех видов лампочек

Среди всех электроустановочных и электромонтажных изделий осветительная аппаратура имеет наиболее богатый ассортимент. Это происходит потому, что элементы освещения несут в себе не только сугубо технические характеристики, но и элементы дизайна. Возможности современных ламп и светильников, их конструкторское разнообразие настолько велики, что немудрено растеряться. Например, существует целый класс светильников, предназначенных исключительно для гипсокартонных потолков.

Многочисленные виды ламп имеют различную природу света и эксплуатируются в неодинаковых условиях. Чтобы разобраться, какого типа лампа должна стоять в том или ином месте и каковы условия ее подключения, необходимо вкратце изучить основные виды осветительной аппаратуры.

У всех ламп есть одна общая часть: цоколь, при помощи которого они соединяются с проводами освещения. Это касается тех ламп, в которых есть цоколь с резьбой для крепления в патроне. Размеры цоколя и патрона имеют строгую классификацию. Необходимо знать, что в бытовых условиях применяют лампы с 3 видами цоколей: маленьким, средним и большим. На техническом языке это означает Е14, Е27 и Е40. Цоколь, или патрон, Е14 часто называют «миньон» (в gер. с фр. — «маленький»).

Самый распространенным размер — Е27. Е40 используют при уличном освещении. Лампы этой маркировки имеют мощность 300, 500 и 1000 Вт. Цифры в названии обозначают диаметр цоколя в миллиметрах. Помимо цоколей, которые вкручиваются в патрон при помощи резьбы, есть и другие виды. Они штырькового типа и называются G-цоколями. Используются в компактных люминесцентных и галогенных лампах для экономии места. При помощи 2 или 4 штырьков лампа крепится в гнезде светильника. Видов G-цоколей много. Основные из них: G5, G9, 2G10, 2G11, G23 и R7s-7. На светильниках и лампах всегда указывается информация о цоколе. При выборе лампы необходимо сравнивать эти данные.

Мощность лампы — одна из важнейших характеристик. На баллоне или цоколе производитель всегда указывает мощность, от которой зависит светимость лампы . Это не уровень света, который она излучает. В лампах различной природы света мощность имеет совершенно несхожее значение.

Например, энергосберегающая лампа при указанной мощности 5 Вт будет светить не хуже лампы накаливания в 60 Вт. То же касается и люминесцентных ламп . Светимость лампы исчисляется в люменах. Как правило, это не указывается, так что при выборе лампы необходимо ориентироваться на советы продавцов.

Светоотдача обозначает, что на 1 Вт мощности лампа дает столько-то люмен света. Очевидно, что энергосберегающая компактная люминесцентная лампа в 4–9 раз экономичнее, нежели накаливания. Можно легко подсчитать, что стандартная лампа в 60 Вт дает примерно 600 лм, тогда как компактная имеет такое же значение при мощности 10–11 Вт. Настолько же она будет экономичнее по энергопотреблению.

Лампы накаливания

(ЛОН) — самый первый источник электрического света, который появился в домашнем обиходе. Она была изобретена еще в середине 19 в., и хотя с того времени претерпела немало реконструкций, сущность осталась без изменений. Любая лампа накаливания состоит из вакуумного стеклянного баллона, цоколя, на котором располагаются контакты и предохранитель, и нити накаливания, излучающей свет.

Спираль накаливания сделана из вольфрамовых сплавов, которые легко выдерживают рабочую температуру горения +3200 °C. Чтобы нить мгновенно не перегорела, в современных лампах накачивают в баллон какой-нибудь инертный газ, например аргон.

Принцип работы лампы очень прост. При пропускании тока через проводник малого сечения и низкой проводимости часть энергии уходит на разогрев спирали-проводника, отчего тот начинает светиться в видимом свете. Несмотря на столь простое устройство, видов ЛОН существует огромное множество. Они различаются по форме и размерам.

Декоративные лампы (свечи): баллон имеет вытянутую форму, стилизованную под обычную свечу. Как правило, используются в небольших светильниках и бра.

Окрашенные лампы : стекла баллонов имеют различный цвет с декоративными целями.

Зеркальными лампами называют лампы, часть стеклянного баллона которых покрыта отражающим составом для направления света компактным пучком. Такие лампы чаще всего используют в потолочных светильниках, чтобы направлять свет вниз, не освещая потолка.

Лампы местного освещения работают под напряжением 12, 24 и 36 В. Они потребляют немного энергии, но и освещение соответствующее. Применяются в ручных фонарях, аварийном освещении и т. д. ЛОН по-прежнему остаются в первых рядах источника света, несмотря на некоторые недостатки. Их минусом является очень низкий КПД — не более 2–3 % от потребляемой энергии. Все остальное уходит в тепло.

Второй минус заключается в том, что ЛОН небезопасны с противопожарной точки зрения. Например, обычная газета, если ее положить на лампочку в 100 Вт, вспыхивает примерно через 20 мин. Надо ли говорить, что в некоторых местах ЛОН нельзя эксплуатировать, например в маленьких абажурах из пластика или дерева. Кроме того, такие лампы недолговечны. Срок службы ЛОН составляет примерно 500–1000 ч. К числу плюсов можно отнести дешевизну и простоту монтажа. ЛОН не требуют каких-либо дополнительных устройств для работы, подобно люминесцентным.

Галогенные лампы

Галогенные лампы мало чем отличаются от ламп накаливания, принцип работы тот же. Единственная разница между ними — это газовый состав в баллоне. В данных лампах к инертному газу примешивают йод или бром. В результате становится возможным повышение температуры нити накаливания и уменьшение испарения вольфрама.

Именно поэтому галогенные лампы можно делать более компактными, а срок их службы повышается в 2–3 раза. Однако температура нагревания стекла повышается весьма значительно, поэтому галогенные лампы делают из кварцевого материала. Они не терпят загрязнений на колбе. Прикасаться незащищенной рукой к баллону нельзя — лампа перегорит очень быстро.

Линейные галогенные лампы используются в переносных или стационарных прожекторах. В них часто бывают датчики движения. Такие лампы используют в гипсокартонных конструкциях.

Компактные осветительные устройства имеют зеркальное покрытие.

К минусам галогенных ламп можно отнести чувствительность к перепадам напряжения. Если оно «играет», лучше приобрести специальный трансформатор, выравнивающий силу тока.

Люминесцентные лампы

Принцип работы люминесцентных ламп серьезно отличается от ЛОН. Вместо вольфрамовой нити в стеклянной колбе такой лампы горят пары ртути под воздействием электрического тока. Свет газового разряда практически невидим, поскольку излучается в ультрафиолете. Последний заставляет светиться люминофор, которым покрыты стенки трубки. Этот свет мы и видим. Внешне и по способу соединения люминесцентные лампы также сильно отличаются от ЛОН. Вместо резьбового патрона с обеих сторон трубки есть два штырька, закрепляющихся следующим образом: их надо вставить в специальный патрон и повернуть в нем.

Люминесцентные лампы имеют низкую рабочую температуру. К их поверхности можно без опаски прислонять ладонь, поэтому они устанавливаются где угодно. Большая поверхность свечения создает ровный рассеянный свет. Именно поэтому их еще называют лампами дневного света . Кроме того, варьируя состав люминофора, можно изменять цвет светового излучения, делая его более приемлемым для человеческих глаз. По сроку службы люминесцентные лампы превосходят лампы накаливания почти в 10 раз.

Минусом люминесцентных ламп является невозможность прямого подключения к электросети. Нельзя просто накинуть 2 провода на торцы лампы и воткнуть вилку в розетку. Для ее включения используются специальные балласты. Связано это с физической природой свечения ламп. Наряду с электронными балластами используются стартеры, которые как бы поджигают лампу в момент включения. Большинство светильников под люминесцентные лампы оборудованы встроенными механизмами свечения наподобие электронных пускорегулирующих аппаратов (ПРА) или дросселями.

Маркировка люминесцентных ламп не похожа на простые обозначения ЛОН, имеющие только показатель мощности в ваттах.

Для рассматриваемых ламп она следующая:

• ЛБ — белый свет;
• ЛД — дневной свет;
• ЛЕ — естественный свет;
• ЛХБ — холодный свет;
• ЛТБ — теплый свет.

Цифры, идущие за буквенной маркировкой, обозначают: первая цифра — степень цветопередачи, вторая и третья — температуру свечения. Чем выше степень цветопередачи, тем более естественно освещение для человеческого глаза. Рассмотрим пример, относящийся к температуре свечения: лампа с маркировкой ЛБ840 означает, что эта температура равна 4000 К, цвет белый, дневной.

Следующие значения расшифровывают маркировку ламп:

• 2700 К — сверхтеплый белый,
• 3000 К — теплый белый,
• 4000 К — естественный белый или белый,
• более 5000 К — холодный белый (дневной).

В последнее время появление на рынке компактных люминесцентных энергосберегающих ламп произвело настоящую революцию в светотехнике. Были устранены главные недостатки люминесцентных ламп — их громоздкие размеры и невозможность использовать обычные нарезные патроны. ПРА были вмонтированы в ламповый цоколь, а длинная трубка свернулась в компактную спираль.

Теперь разнообразие видов энергосберегающих ламп очень велико. Они различаются не только по своей мощности, но и по форме разрядных трубок. Плюсы такой лампы очевидны: нет нужды устанавливать электронный балласт для запуска, пользуясь специальными светильниками.

Экономичная люминесцентная лампа пришла на смену обычной лампе накаливания. Однако у нее, как и у всех люминесцентных ламп, есть недостатки.

Минусов у люминесцентных ламп несколько:

• такие лампы плохо работают при низких температурах, а при –10 °C и ниже начинают светить тускло;
• долгое время запуска — от нескольких секунд до нескольких минут;
• слышен низкочастотный гул от электронного балласта;
• не работают вместе со светорегуляторами;
• сравнительно дорогие;
• не любят частого включения и выключения;
• в состав лампы входят вредные ртутные соединения, поэтому она требует специальной утилизации;
• если использовать в выключателе индикаторы подсветки, данная осветительная аппаратура начинает мерцать.

Как бы ни старались производители, свет люминесцентных ламп пока не очень похож на естественный и режет глаза. Кроме энергосберегающих ламп с ПРА существует множество разновидностей без встроенного электронного балласта. Они имеют совершенно другие виды цоколя.

Принцип свечения дуговой ртутной лампы высокого давления (ДРЛ) — дуговой разряд в парах ртути. Такие лампы обладают высокой светоотдачей — на 1 Вт приходится 50–60 лм. Запускаются при помощи ПРА. Недостатком является спектр свечения — их свет холоден и резок. Лампы ДРЛ чаще всего используются для уличного освещения в светильниках типа «кобра».

Светодиодные лампы

Светодиодные лампы — этот продукт высокой технологии впервые был сконструирован в 1962 г. С той поры светодиодные лампы стали постепенно внедряться на рынок осветительной продукции. Светодиод по принципу действия — это самый обычный полупроводник, у которого часть энергии в переходе p-n сбрасывается в виде фотонов, то есть видимого света. Такие лампы имеют просто потрясающие характеристики.

Они десятикратно превосходят ЛОН по всем показаниям:

• долговечности,
• светоотдаче,
• экономичности,
• прочности и т. д.

Есть у них лишь одно «но» — это цена. Она приблизительно в 100 раз превосходит цену обычной лампы накаливания. Однако работа над этими необычными источниками света продолжается, и можно ожидать, что вскоре мы будем радоваться изобретению более дешевого, нежели его предшественники, образца.

Примечание! Ввиду необычных физических характеристик светодиодов из них можно изготавливать настоящие композиции, например в виде звездного неба на потолке комнаты. Это безопасно и не требует больших затрат энергии.

Как работает лампочка

История лампочки

Как работает лампочка? Когда была изобретена лампочка?

Задолго до изобретения лампочек лампы (фонари) с животным жиром, воском и растительным маслом использовались для освещения домов и окрестностей. В 1800 году английский ученый сэр Хамфри Дэви создал первый электрический свет, используя батареи (его изобретение) и кусок углерода, но его лампочка прослужила очень недолго. В 1860 году сэр Джозеф Свон разработал лампу накаливания с использованием углеродной нити, но она также быстро загорелась из-за высокого электрического тока.

Томас Альва Эдисон начал работу над лампочкой. Он экспериментировал с тысячами нитей накаливания и в 1879 году создал первую коммерческую лампу накаливания с нитью накаливания с очень высоким сопротивлением, чтобы увеличить срок службы света. Он использовал бескислородную стеклянную колбу. Кислород помогает быстро сжечь углеродную нить, но в бескислородной лампе нить не сгорит. Он только светится, отсюда и название «лампа накаливания».

В 1990 году Уильям Кулидж изобрел вольфрамовую нить с очень высокой температурой плавления и, следовательно, с даже более длительным сроком службы, чем углеродная нить.

Конструкция и принцип работы лампочки

Лампа имеет вольфрамовую нить в качестве светоизлучающей среды и специально изготавливается на точных машинах для получения правильной площади поперечного сечения. Вольфрамовая нить скручена для обеспечения очень высокого сопротивления и заключена в стеклянную оболочку. Эта стеклянная колба или колба заполнена инертным газом низкого давления, например азотом или аргоном. Когда электричество проходит через свернутую в спираль вольфрамовую нить, она нагревается и светится.Инертный газ передает тепло, выделяемое нитью накала, к стеклянной колбе, откуда тепло излучается в атмосферу.

Вместо заполнения трубок инертным газом в лампах ранее использовался вакуум, чтобы продлить срок службы нити. Недостатком такой схемы было то, что тепло, выделяемое раскаленной нитью накала, нагревало контактные провода, часто повреждая изоляцию и преждевременно прекращая срок службы лампы.

Лампы накаливания работают при различных напряжениях от 1.От 5 В до более высоких напряжений, однако необходимо применять оптимальное напряжение в соответствии с номиналом лампы, поскольку напряжение выше номинального сокращает срок службы.

Конструкция лампочки

Описание частей лампочки

Схема основных частей современной лампы накаливания.

1. Стеклянная колба
2. Инертный газ
3. Вольфрамовая нить
4. Контактный провод (идет к ноге)
5. Контактный провод (идет к основанию)
6. Опорные провода
7. Стеклянный держатель / опора
8. Базовый контактный провод
9. Резьба винтов
10. Изоляция
11. Электрический контакт для ног

Сравнение ламп накаливания с ламповыми лампами, КЛЛ и светодиодными лампами

Лампы накаливания менее эффективны по сравнению с КЛЛ, СИД и ламповыми лампами, поскольку часть энергии тратится впустую в тепло.

Лампа накаливания увеличивает тепловую нагрузку системы кондиционирования воздуха, в отличие от других вариантов.

Лампы накаливания можно использовать со схемой диммера, что позволяет контролировать интенсивность света во время романтических ужинов при свечах. В случае с КЛЛ и ламповыми светильниками мы можем отключить некоторые из них, чтобы получить тот же эффект.

Лампы накаливания можно использовать для поддержания температуры в помещениях, например, при выращивании грибов, резервуарах для рептилий и т. Д.

Однако лампа накаливания — это старая надежная технология, которая использовалась веками. Хотя доступны новые более экологичные варианты, такие как светодиодные и CFL-лампы, пройдет некоторое время, прежде чем они будут приняты во всем мире, поскольку стоимость является одним из препятствующих факторов.

Изображение предоставлено

Конструкция лампочки: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Incandescent_light_bulb.svg

Почему лампы накаливания неэффективны

Светоотдача ламп накаливания очень низкая. Почему?

Полвека назад, если ваша лампочка сломалась, единственной жизнеспособной альтернативой были лампы накаливания.В то время повсюду продавались лампы накаливания, их можно было быстро заменить, и стоили они очень дешево.

Однако с 1990-х годов было трудно найти лампы накаливания любой формы.

Итак, что заставило лампы накаливания взлетать и опускаться, как на американских горках?

Лампы накаливания очень расточительны, потому что 90% их энергии преобразуется в тепло, и только 10% энергии преобразуется в свет, поэтому эффективность довольно низкая.В целом световая отдача ламп накаливания составляет около 5% от потребляемой энергии.

Следовательно, по своим характеристикам лампы накаливания — это скорее обогреватели, а источники света — лишь побочные продукты. Таким образом, после полувека развития новые технологии, такие как энергосберегающие лампы и светодиодные лампы, в большом количестве заменили лампы накаливания по всему миру, потому что первые две имеют очень мало тепла и высокую светоотдачу.

Безусловно, точно так же, как новое поколение, рожденное в 21 веке, полно бесконечного любопытства к голливудским фильмам 20 века, многие люди по-прежнему испытывают сильное любопытство к лампам накаливания.Это наш уникальный человеческий инстинкт исследовать неизведанный мир.

Итак, здесь я расскажу о типе света, излучаемом лампой накаливания, о том, как она работает, и о количестве выделяемого тепла.

Принцип работы лампы накаливания

Как мы все знаем, с тех пор, как Эдисон изобрел лампу накаливания в 1879 году, она имеет славную почти 150-летнюю историю как главный источник света в мире.

Так вы знаете, как это работает?

Лампа накаливания состоит из тонкой углеродной нити спиральной формы, которая тоньше человеческого волоса в стеклянном вакуумном абажуре.

Когда ток проходит через нить накала, она сначала выделяет тепло, а затем излучает свет, который становится источником света. Принцип состоит в том, что атомы нити накала захватывают много дополнительной энергии из тока. Но эта энергия заставит атом стать чрезвычайно активным.

Поскольку сам атом не может правильно реагировать на эту новую энергию, атом выделяет энергию в форме фотонов, которые представляют собой видимый свет, который мы видим невооруженным глазом.

Проще говоря, нить накаливания нагревается электрически до тех пор, пока она не нагреется и не испускает свет.

Вы могли заметить, что после более чем 100 лет разработки форма и основание лампы накаливания сильно изменились, но принцип излучения света и механизм работы не сильно изменились.

Когда впервые появилась лампа накаливания, внутри колбы был вакуум. Позже ученые и инженеры добавили в стеклянную колбу инертные газы, такие как аргон и азот, чтобы максимально продлить срок службы колбы, уменьшить испарение нити накала и сохранить светопропускание стеклянной крышки.

Сравнение световой и тепловой мощности ламп накаливания

Вы уже поняли принцип работы ламп накаливания? Лампы накаливания, как осветительное изделие, имеют эффективность. Просто КПД у него относительно невысокий.

Вот уже более века цены на лампы накаливания на рынке становятся все ниже и ниже. Но потребители часто не понимают, что это вызвано низкой светоотдачей.

Одним из недостатков ламп накаливания является то, что они не могут очень эффективно использовать электрическую энергию.

Как мы упоминали ранее, лампы накаливания преобразуют 90% электроэнергии в тепло, но на самом деле менее 10% электроэнергии преобразуется в видимый свет. Поскольку вольфрамовая нить в лампе накаливания должна быть нагрета примерно до 4800 градусов по Фаренгейту, чтобы излучать свет, это основная причина потери энергии.

Световая отдача — наиболее важный показатель для измерения неэффективности ламп накаливания, а также стандарт для измерения световой способности источника света.Его метод расчета заключается в том, сколько светового потока создается на ватт электроэнергии.

Уровень светоотдачи большинства ламп накаливания составляет 3-5%. Для сравнения, на светодиоды обычно приходится от 10% до 30%.

Следовательно, есть еще много возможностей для повышения энергоэффективности ламп накаливания.

Мы изучили основной физический принцип сохранения энергии в младших классах средней школы. Он говорит нам, что энергия не может быть создана или исчезла, а происходит только преобразование формы.

Когда мы включаем 50-ваттную лампу, 50-ваттная электрическая энергия преобразуется в 50-ваттное тепло и свет. Из-за чрезвычайно низкой эффективности ламп накаливания, составляющей всего 2% от световой отдачи, они обычно преобразуются всего в 2 Вт света и до 48 Вт тепла.

Поэтому мы предпочитаем говорить, что лампа накаливания на самом деле является нагревателем, а источник света — лишь побочным продуктом.

Однако за последние 1/5 века лампы накаливания быстро превратились в освещение, от которого отказались страны во всем мире из-за растущего глобального внимания, уделяемого глобальному потеплению и зеленой энергии.

Сегодня в большинстве стран и регионов, включая США, Европейский Союз, Китай, Россию, Канаду, Австралию и Японию, запрещено производство и использование ламп накаливания.

Согласно статистике Международной ассоциации освещения, ограничения на лампы накаливания снизили их продажи с 11 миллиардов в год 20 лет назад до 1 миллиарда в настоящее время. По статистике, ограничение привело к сокращению выбросов CO2 в среднем на 18,6 миллиона тонн в год.

В настоящее время большинство стран и регионов продвигают использование КЛЛ и светодиодов для замены ламп накаливания.

Лампа накаливания излучает инфракрасный свет

Как мы упоминали в начале статьи, лампы накаливания преобразуют 90% электроэнергии в тепло и только 10% энергии в свет. С научной точки зрения у этой тепловой энергии есть научный термин — инфракрасный свет.

Infrared (Инфракрасный) — это электромагнитная волна с длиной волны между микроволнами и видимым светом.Длина волны составляет от 1 мм до 760 нанометров (нм), это невидимый свет, который длиннее красного света.

Длина волны инфракрасного излучения примерно определяется в диапазоне от 0,75 до 1000 микрон, который можно разделить на три диапазона длин волн: ближний инфракрасный от 0,75 до 1,5 микрон, средний инфракрасный от 1,5 до 3,0 микрон и дальний инфракрасный от 3,0 до 1000 микрон. .

Наше человеческое тело также является излучателем, и излучаемая длина волны также является далекой инфракрасной; цигун лечит болезни также из дальнего инфракрасного диапазона.Люди не понимали существования дальних инфракрасных лучей с древних времен, но они знают, как использовать дальние инфракрасные лучи в своей жизни.

Например, принцип использования песчаных ванн и ванн с горячими источниками для восстановления сил — это дальние инфракрасные лучи. Каштан обжаривают с песком, чтобы он получился более сладким и вкусным; сладкий картофель начинен землей и косточками, причем кожица не обугливается, а внутренняя часть готовится; это также происходит от дальних инфракрасных лучей. Тушеная в запеканке еда получается вкуснее, в том числе из-за дальнего инфракрасного излучения.

Инфракрасные характеристики

1. Может поглощаться человеческим телом и вызывать согревающий эффект.
2. Обладает пробивной способностью.
3. Может вызывать резонанс веществ в организме для активации человеческих клеток.
4. Без побочных эффектов. Поэтому дальние инфракрасные лучи используются для лечения и поддержания здоровья человеческого тела, что имеет большое значение для развития.

Диапазон длин волн резонанса и поглощения молекул, из которых состоят все вещества в организме человека, находится почти в диапазоне от 4 до 14 микрон.Таким образом, излучатель дальнего инфракрасного диапазона с длиной волны от 4 до 14 микрон не должен нагреваться до высоких температур, но он также очень полезен для человеческого тела. Эффект.

Магнитные волны, создаваемые излучателями дальнего инфракрасного диапазона, обладают резонансным поглощением, проникновением и согревающими эффектами, которых нет на других длинах волн, и играют важнейшую роль в укреплении здоровья человека.

В некоторых особых ситуациях, таких как среда обитания животных или приготовление пищи, инфракрасный свет очень необходим.Потому что инфракрасный свет незаменим для таких вещей, как инкубаторы для рептилий или лавовые лампы.

Если рассматривать это с точки зрения энергосбережения и сокращения выбросов, высокое энергопотребление ламп накаливания и уровень инфракрасного излучения, который они производят, заставят людей больше не рассматривать их использование. Но бывают также случаи, когда лампы накаливания имеют свою ценность.

Если инфракрасный свет лампы накаливания слишком сильный, мы можем закрыть его инфракрасным фильтром.Это помогает сконцентрировать преимущества инфракрасного излучения.

Заключение

В общем, замена ламп накаливания на КЛЛ и светодиодные лампы необратима. Потому что их низкие рейтинги эффективности больше не могут соответствовать требованиям современного экологичного общества к низкоуглеродному энергосбережению и сокращению выбросов.

Стандарты для источников света в странах по всему миру ужесточаются. Соединенные Штаты устанавливают, что световая отдача всех ламп должна быть не менее 45 люмен на ватт, в то время как Европейский Союз и Китай оговаривают, что это значение не может быть ниже 50.

Если у вас есть вопросы, оставьте сообщение ниже, и мы ответим вам.

Принципы и условия освещения | Министерство энергетики

Цветовая температура
Цвет источника света. По соглашению, желто-красные цвета (например, пламя огня) считаются теплыми, а сине-зеленые цвета (например, свет от пасмурного неба) считаются холодными. Цветовая температура измеряется в градусах Кельвина (K).Как ни странно, более высокие температуры Кельвина (3600–5500 К) считаются холодными, а более низкие цветовые температуры (2700–3000 К) считаются теплыми. Холодный свет предпочтительнее для визуальных задач, потому что он дает более высокий контраст, чем теплый свет. Теплый свет предпочтительнее для жилых помещений, потому что он больше подходит к цвету кожи и одежде. Цветовая температура 2700–3600 K обычно рекомендуется для большинства применений общего и рабочего освещения внутри помещений.

Цветопередача
Качество цвета, или то, как цвета появляются при освещении источником света.Цветопередача обычно считается более важным качеством освещения, чем цветовая температура. Большинство объектов имеют не один цвет, а комбинацию многих цветов, а некоторые источники света могут изменить видимый цвет объекта. Индекс цветопередачи (CRI) представляет собой шкалу от 1 до 100, которая измеряет способность источника света передавать цвета так же, как солнечный свет. Источник света с индексом цветопередачи 80 или выше считается приемлемым для большинства внутренних жилых помещений.

Блики
Чрезмерная яркость от прямого источника света, из-за которой трудно увидеть то, что нужно видеть.Яркий объект на темном фоне обычно вызывает блики. Яркий свет, отражающийся от экрана телевизора или компьютера или даже от распечатанной страницы, вызывает блики. Источники интенсивного света, такие как яркие лампы накаливания, могут давать больше прямых бликов, чем большие люминесцентные лампы. Однако блики в первую очередь являются результатом относительного расположения источников света и наблюдаемых объектов.

Электрическая лампа | Часть 2: Развитие промышленных технологий — видно из экспонатов

Это изображение дуговой лампы, представленной на Парижской международной выставке 1900 года.

После промышленной революции возникли ожидания относительно освещения, которое позволит людям работать даже в ночное время, чтобы повысить производительность фабрики. Примерно с 1800 года начали использоваться газовых лампы , работающие на угольном газе. В то время как угольный газ способствовал технологическим инновациям за счет его использования в качестве топлива для газовых двигателей, первого типа двигателя внутреннего сгорания, газовые лампы не были достаточно яркими, чтобы люди могли работать в них.

История электрических ламп восходит к дуговым лампам , в которых использовался разряд в газах.В 1815 году английский химик Х. Дэви сумел получить интенсивный свет в Королевском институте, проведя эксперимент с дуговой лампой, использующей в качестве источника энергии 2000 вольтовских батарей. Однако из-за некоторых проблем, требующих усовершенствования, таких как разработка источника питания для длительного энергоснабжения и улучшение расстояния между электродами, дуговая лампа какое-то время не находила практического применения. Первое использование дуговой лампы после решения этих проблем было в 1862 году на маяке Дандженесс в Англии.Свет дуговой лампы был чрезвычайно интенсивным и содержал много ультрафиолетовых лучей, что делало лампу непригодной для использования в помещении.

На что обратила внимание для решения этих задач была лампа накаливания . Лампы накаливания были созданы по принципу, что когда большое количество электрического тока проходит через нить (волокно) в стеклянной колбе, нить накаливания накаливается и производит свет. Чтобы такие лампы нашли практическое применение, необходимо было реализовать вакуумирование внутренней части стеклянной колбы и приготовить материал накаливания, устойчивый к высоким температурам.

В 1878 году, используя ртутный вакуумный насос, изобретенный Х. Дж. П. Шпренгелем, англичанин Дж. У. Свон разработал лампу с нитью накаливания из углеродистой хлопковой нити. В 1879 году Т.А. Эдисон , американский король изобретателей, использовал углеродную нить накаливания и сумел создать лампу со сроком службы примерно 40 часов. Эдисон продолжил исследования материалов нити накала и создал обугленную японскую бамбуковую нить, которая привлекла внимание на Парижской международной электротехнической выставке 1882 года.Эдисон был первым, кто подал заявку и получил патент на лампу с угольной нитью, что вынудило Свон побороться за право на изобретение. Впоследствии они сформировали бизнес-альянс и пришли к соглашению.

Примерно во время Чикагской международной выставки 1893 года и пятой Парижской международной выставки 1900 года лампы накаливания использовались в различных местах выставочных площадок. Они служили не только для освещения, но и для освещения, радуя глаз многих посетителей.

Башня Эдисона

Исследования филаментных материалов продолжаются по всему миру. Уделялось внимание порошку вольфрама как материалу с высокой температурой плавления. В 20-м веке была изобретена вольфрамовая лампа с газовым наполнением, что привело к разработке вольфрамовой лампы, которая используется до сих пор.

Тем временем продолжались исследования газоразрядной лампы , производной от дуговой лампы . В 1902 году П. Купер-Хьюитт из США изобрел ртутную дуговую лампу, что привело к дальнейшим изобретениям неоновой лампы (другого типа газоразрядной лампы) и люминесцентной лампы (улучшенной версии ртутной дуговой лампы, которая раньше давала выключен сине-зеленым светом и ультрафиолетовыми лучами).

Электрическая лампа (4 изображения)

Башня Эдисона	Электрическая лампа Industrielle des Telephones	Электрическая лампа Siemens & Halske

Ссылки:

Ивамото, Хироши .: Э демиру денки но рекиси: Зухан 300май де моногатару денки но хаккен но таби (Ому ша, 2003)
Наокава, Кадзуя.: Denki no rekishi 2-е изд. (Tokyo denki daigaku shuppankyoku, 1994)
Takahashi, Yuzo: Hyakumannin no denki gijutsushi (Kogyo chosakai, 2006)

• Задний
• Next (Локомотив и электровагон)

Чем светодиоды похожи на лампы накаливания? Насколько они разные?

Светоизлучающие диоды, сокращенно LED, — одна из самых больших революций в световых системах; в настоящее время большинство светофоров основано на светодиодах, даже в телевизорах, которые раньше были основаны на электронном свете, а в некоторых случаях — на неоновом.

Лампы накаливания

Лампы накаливания работают по довольно простому принципу: электрический ток проходит по нити, защищенной специальным газом, иначе она перегорит. Свет будет излучаться в результате изменения температуры, нить накала работает как сопротивление, как в душевом устройстве, которое зависит от напряжения. См. Приближающийся схематический вид.

Светодиод

Светодиоды

можно рассматривать как маленькие лампы накаливания, но с надлежащим элементом для излучения света правильного цвета и длины волны.Принцип немного тот же. Он называется Электролюминесценция .

Изображение с https://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode#/media/File:LED,_5mm,_green_(en)svg

Прочие светогенерирующие системы

Вы можете сказать, что каждую систему генерации света можно сравнить с природным явлением, лампочки накаливания с солнцем и огнем, это инфракрасные огни, а также светодиоды; Лампы накаливания имеют наиболее полный электромагнитный спектр, так что они используются, когда солнечный свет необходим искусственно.

Люминесцентные лампы можно использовать параллельно с грозовым освещением, они генерируются бесконтактно, при превышении напряжения возникает порог, «сопротивление воздуха», появляется освещение. Некоторые общественные источники освещения основаны на излучении света элементами, квантовой механике, фотонами, эта белая поверхность, которую вы видите, представляет собой лампочку, обычно цилиндрический источник, без нее ваш свет будет просто «ультрафиолетовым купальщиком», без света. Кроме того, этот желтоватый цвет в некоторых случаях является результатом спектров элементов.

См.

https://en.wikipedia.org/wiki/Electroluminescence
https://en.wikipedia.org/wiki/Electric_current
https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-vapor_lamp

Световод: принципы света

Световод

Основная теория

Свет — это форма лучистой энергии, которая распространяется волнами, состоящими из колеблющихся электрических и магнитных полей. Эти волны имеют как частоту, так и длину, значения которых отличают свет от других форм энергии в электромагнитном спектре.

Видимый свет, который можно увидеть в электромагнитном спектре, представляет собой узкую полосу между ультрафиолетовым светом (УФ) и инфракрасной энергией (тепло). Эти световые волны способны возбуждать сетчатку глаза, в результате чего возникает зрительное ощущение, называемое зрением. Следовательно, для видения необходимы работающие глаза и видимый свет.

Системы освещения

Свет может производиться природой или человеком. «Искусственный» свет обычно производится системами освещения, которые преобразуют электрическую энергию в свет.Почти все системы освещения делают это, пропуская электрический ток через элемент, который нагревается до тех пор, пока он не начнет светиться, или через газы, пока они не станут возбужденными и не будут производить световую энергию.

Источники света накаливания являются примером первого метода, называемого накаливанием. Ток проходит через нить накала, которая нагревается до тех пор, пока не начнет светиться. Поскольку этот метод считается расточительным (большая часть энергии, поступающей в лампу, уходит в виде тепла вместо видимого света, были впервые разработаны другие источники света, основанные на методе газового разряда, включая флуоресцентный, разряд высокой интенсивности (HID) и низкое давление. натриевые источники света.

Типичная система освещения состоит из одного или нескольких таких источников света, называемых лампами . Люминесцентные, HID и натриевые лампы низкого давления работают с балластом , устройством, которое запускает лампу и регулирует ее работу. Лампы и пускорегулирующие устройства, в свою очередь, являются частью светильника или светильника , в котором находится система и другие компоненты, которые распределяют свет по управляемой схеме.

Проектирование системы освещения

Чтобы создать новую систему освещения в сценарии строительства или ремонта, ее необходимо спроектировать.Дизайнер должен определить желаемые уровни освещенности для задач, которые должны выполняться в данном пространстве, а затем определить светоотдачу, которая потребуется для постоянного достижения этих целей, принимая во внимание все факторы, которые со временем ухудшают как светоотдачу, так и уровни освещенности. . Затем необходимо выбрать оборудование и разместить его так, чтобы обеспечить желаемое распределение света. Дизайнер должен также учитывать ряд факторов качества при выборе дизайна и оборудования, включая цвет, минимизацию бликов, безопасность и, при необходимости, эстетику.

Управление системой освещения

Для правильного управления существующей системой могут быть задействованы многие типы профессионалов, от подрядчиков по электрике до управляющих оборудованием — — в нашем случае мы будем называть их менеджерами по освещению. Менеджер по освещению должен гарантировать, что существующая система освещения постоянно обеспечивает наиболее эффективное освещение при минимальных затратах на эксплуатацию и техническое обслуживание. Это может повлечь за собой переоснащение или модернизацию системы для снижения затрат на электроэнергию и / или повышения производительности, программу планового обслуживания для поддержания работы системы с максимальной производительностью, а также другие действия, которые обеспечат непрерывную работу системы освещения.

Автор: Гэри Терпен, inter.Light, inc.

Дополнительные ссылки:

Принципы и условия освещения — Министерство энергетики США

Дополнительные световоды

Вольфрамовая галогенная лампа — принцип работы, спектр и конструкция

1 ноября 2018 г.

Вольфрамовая галогенная лампа, также известная как галогенная лампа, представляет собой источник света накаливания. Он состоит из вольфрамовой нити, окруженной инертным газом и небольшим количеством галогена (брома или йода).Комбинация вольфрамовой нити и галогена приводит к химической реакции, называемой галогенным циклом, которая увеличивает срок службы нити.

Принцип работы

Из-за высокой температуры вольфрамовой нити накала испаряется во время работы, а также из-за обычного потока газа внутри колбы испарившийся вольфрам уносится от нити накала. Стенка лампочки относительно прохладная. Следовательно, испарившийся вольфрам прилипает к внутренней стенке колбы.Это не тот случай, когда в контейнере лампы используется галоген, подобный йоду.

Температура нити галогенной лампы поддерживается на уровне 3300К. Следовательно, здесь также будет испаряться вольфрам из нити накала лампы. Из-за обычного потока газа внутри колбы испаренные атомы вольфрама переносятся от нити в зону с относительно более низкой температурой, где они соединяются с парами йода и образуют иодид вольфрама. Температура, необходимая для сочетания вольфрама и йода, составляет 2000 К.

Затем тот же конвективный поток газа внутри баллона переносит иодид вольфрама к стенке с относительно более низкой температурой. Но колба сконструирована таким образом, что температура стеклянной стенки остается в пределах от 500K до 1500K, и при этой температуре йодид вольфрама не прилипает к стенке колбы. Он возвращается к нити накала из-за того же конвекционного потока газа внутри колбы. Опять же, в непосредственной близости от нити накала, где температура превышает 2800 К, иодид вольфрама распадается на пары вольфрама и йода.Поскольку это необходимая температура для разложения иодида вольфрама на атомы вольфрама и йода,> 2800К.

Затем эти атомы вольфрама продолжают движение и повторно осаждаются на нити накала, чтобы компенсировать ранее испарившийся вольфрам. После этого они снова испаряются из-за высокой температуры нити накала и становятся свободными для поглощения йода с образованием йодида. Этот цикл повторяется снова и снова. Следовательно, нить накаливания не испаряется постоянно, поэтому температуру нити можно поддерживать на очень высоком уровне по сравнению с обычной лампой накаливания, что делает ее более эффективной. I.е. больше люмен / ватт. Поскольку нет постоянного испарения нити накала, срок службы вольфрамовых галогенных ламп значительно увеличивается благодаря четкости освещения.

Спектр

Спектральная мощность галогенных ламп непрерывна и аналогична спектральной мощности излучателя абсолютно черного тела. Основная часть (до 85%) излучаемого света находится в инфракрасной и ближней инфракрасной областях; остальное (15-20%) приходится на видимую область, и менее 1% света приходится на ультрафиолетовую область.

Строительство

Кварц широко используется для изготовления стекла для галогенных колб. Кварц — это прозрачный кремнезем и чистый диоксид кремния. Оно очень прочное и выдерживает более высокие температуры по сравнению с боросиликатным или алюмосиликатным стеклом. Кварцевая лампа может быть из мягкого материала выше 1900 К. Снова вокруг нити накала должно поддерживаться 2800К, чтобы получить непрерывный галогенный цикл. Таким образом, расстояние между нитью накала и стенкой кварцевой лампы должно быть таким, чтобы температура стенки кварцевой лампы была ниже 1900 К.Стенка колбы должна быть прочнее и меньше по объему, чтобы лампа могла работать при внутреннем давлении в несколько атмосфер. Опять же, более высокое давление внутри колбы снижает скорость испарения вольфрамовой нити. Некоторое количество азота и аргона смешивается в дополнение к газу галогену внутри колбы, чтобы поддерживать это более высокое давление газа внутри. Таким образом, лампа может работать при более высокой температуре и с более высокой светоотдачей в течение длительного времени.