Что такое лампочка накаливания
Конструкция, технические параметры и разновидности ламп накаливания
Лампа накаливания – первый электрический осветительный прибор, играющий важную роль в жизнедеятельности человека. Именно она позволяет людям заниматься своими делами независимо от времени суток.
По сравнению с остальными источниками света такое устройство характеризуется простотой конструкции. Световой поток излучается вольфрамовой нитью, расположенной внутри стеклянной колбы, полость которой заполнена глубоким вакуумом. В дальнейшем для увеличения долговечности вместо вакуума в колбу стали закачивать специальные газы — так появились галогеновые лампы. Вольфрам — термостойкий материал с большой температурой плавления. Это очень важно, поскольку для того, чтобы человек увидел свечение, нить должна сильно нагреться за счет проходящего через нее тока.
История создания
Интересно, что в первых лампах использовался не вольфрам, а ряд других материалов, включая бумагу, графит и бамбук. Поэтому, несмотря на то, что все лавры за изобретение и усовершенствование лампы накаливания принадлежат Эдисону и Лодыгину, приписывать все заслуги только им — неправильно.
Писать о неудачах отдельных ученых не станем, но приведем основные направления, к которым прилагали усилия мужи того времени:
В наше время популярность подобных ламп падает в геометрической прогрессии. В 2003 году в России была увеличена амплитуда питающего напряжения на 5 %, к сегодняшнему дню этот параметр составляет уже 10 %. Это привело к сокращению срока эксплуатации лампы накаливания в 4 раза. С другой стороны, если вернуть напряжение на эквивалентное значение вниз, то существенно сократится отдача светового потока — до 40 %.
Вспомните учебный курс — еще в школе преподаватель физики ставил опыты, демонстрируя, как увеличивается свечение лампы при повышении силы тока, подающегося на вольфрамовую нить. Чем выше сила тока, тем сильнее выброс излучения и больше тепла.
Принцип действия
Принцип работы лампы построен на сильном нагреве нити накаливания за счет проходящего через нее электрического тока. Для того чтобы твердотельный материал начал излучать красное свечение, его температура должна достигнуть 570 град. Цельсия. Излучение будет приятным для глаз человека только при увеличении этого параметра в 3–4 раза.
Подобной тугоплавкостью характеризуются немногие материалы. За счет доступной ценовой политики выбор был сделан в пользу вольфрама, температура плавления которого составляет 3400 град. Цельсия. Чтобы повысить площадь светового излучения, вольфрамовая нить скручивается в спираль. В процессе эксплуатации она может нагреваться до 2800 град. Цельсия. Цветовая температура такого излучения равна 2000–3000 К, что дает желтоватый спектр — несопоставимый с дневным, но в то же время не оказывающий негативного воздействия на зрительные органы.
Попадая в воздушную среду, вольфрам быстро окисляется и разрушается. Как уже говорилось выше, вместо вакуума стеклянная колба может заполняться газами. Речь идет об инертных азоте, аргоне или криптоне. Это позволило не только повысить долговечность, но и увеличить силу свечения. На срок эксплуатации влияет то, что давление газа препятствует испарению вольфрамовой нити из-за высокой температуры свечения.
Строение
Обычная лампа состоит из следующих конструктивных элементов:
Помимо стандартных исполнений из проводника, стеклянного сосуда и выводов, существуют лампы специального назначения. В них вместо цоколя используются другие держатели или добавляется дополнительная колба.
Предохранитель обычно изготавливается из сплава феррита и никеля и помещается в разрыв на одном из выводов тока. Зачастую он расположен в ножке. Его основное предназначение — защита колбы от разрушения в случае обрыва нити. Связано это с тем, что в случае ее обрыва образуется электрическая дуга, приводящая к плавлению остатков проводника, которые попадают на стеклянную колбу. Из-за высокой температура она может взорваться и вызвать возгорание. Впрочем, долгие годы доказали низкую эффективность предохранителей, поэтому они стали эксплуатироваться реже.
Колба
Стеклянный сосуд используется для защиты нити накаливания от окисления и разрушения. Габаритные размеры колбы подбирают в зависимости от скорости осаждения материала, из которого производится проводник.
Газовая среда
Если раньше вакуумом заполнялись все без исключения лампы накаливания, то сегодня такой подход применяют лишь для маломощных источников света. Более мощные устройства заполняются инертным газом. Молярная масса газа влияет на излучение тепла нитью накаливания.
В колбу галогенных ламп закачиваются галогены. Вещество, которым покрыта нить накала, начинает испаряться и взаимодействовать с расположенными внутри сосуда галогенами. В результате реакции образуются соединения, которые повторно разлагаются и вещество вновь возвращается на поверхность нити. Благодаря этому появилась возможность повысить температуру проводника, увеличив коэффициент полезного действия и срок эксплуатации изделия. Также такой подход позволил сделать колбы более компактными. Недостаток конструкции связан с изначально малым сопротивлением проводника при подаче электрического тока.
Нить накала
По форме нить накаливания может быть разной — выбор в пользу той или иной связан со спецификой лампочки. Зачастую в них применяют нить с круглым сечением, закрученную в спираль, гораздо реже — ленточные проводники.
Современная лампа накаливания работает от нити из вольфрама или осмиево-вольфрамового сплава. Вместо обычных спиралей могут закручиваться биспирали и триспирали, что стало возможным за счет повторного закручивания. Последнее приводит к уменьшению теплового излучения и повышению КПД.
Технические характеристики
Интересно наблюдать за зависимостью световой энергии и мощности лампы. Изменения не линейны — до 75 Вт световая отдача увеличивается, при превышении — снижается.
Одно из преимуществ таких источников света – равномерное освещение, поскольку практически во всех направлениях свет излучается с одинаковой силой.
Еще одно достоинство связано с пульсированием света, которое при определенных значениях приводит к значительной утомляемости глаз. Нормальным значением считают коэффициент пульсации, не превышающий 10 %. Для ламп накаливания параметр максимум достигает 4 %. Самый худший показатель — у изделий мощностью 40 Вт.
Среди всех доступных электрических осветительных приборов лампы накаливания нагреваются сильнее. Большая часть тока преобразуется в тепловую энергию, поэтому прибор больше похож на обогреватель, чем на источник света. Световая отдача находится в диапазоне от 5 до 15 %. По этой причине в законодательстве прописаны определенные нормы, запрещающие, к примеру, использовать лампы накаливания более 100 Вт.
Обычно для освещения одной комнаты достаточно лампы на 60 Вт, которая характеризуется небольшим нагревом.
При рассмотрении спектра излучения и сравнении его с естественным освещением можно сделать два важных замечания: световой поток таких ламп содержит меньше синего и больше красного света. Тем не менее, результат считается приемлемым и не приводит к утомлению, как в случае с источниками дневного света.
Эксплуатационные параметры
При эксплуатации ламп накаливания важно учитывать условия их использования. Их можно применять в помещениях и на открытом воздухе при температуре не менее –60 и не более +50 град. Цельсия. При этом влажность воздуха не должна превышать 98 % (+20 град. Цельсия). Устройства могут работать в одной цепи с диммерами, предназначенными для регулирования световой отдачи за счет изменения интенсивности света. Это дешевые изделия, которые могут быть самостоятельно заменены даже неквалифицированным человеком.
Существует несколько критериев для классификации ламп накаливания, которые будут рассмотрены ниже.
В зависимости от эффективности освещения лампы накаливания бывают (от худших к лучшим):
Намного больше разновидностей ламп накаливания, связанных с функциональным назначением и конструктивными особенностями:
Специальные лампы
Также существуют более специфические разновидности ламп накаливания:
Двухнитевая лампа бывает нескольких разновидностей:
Продолжим рассматривать специальные лампы накаливания:
Электрический ток в лампах накаливания преобразуется не только в видимый для глаза свет. Одна часть идет на излучение, другая трансформируется в тепло, третья — на инфракрасный свет, который не фиксируется зрительными органами. Если температура проводника составляет 3350 К, то КПД лампы накаливания составит 15 %. Обычная лампа на 60 Вт с температурой 2700 К характеризуется минимальным КПД — 5 %.
Коэффициент полезного действия усиливается степенью нагрева проводника. Но чем выше будет нагрев нити, тем меньше срок эксплуатации. К примеру, при температуре 2700 К лампочка просветит 1000 часов, 3400 К — в разы меньше. Если повысить напряжение питания на 20 %, то свечение усилится в два раза. Это нерационально, поскольку срок эксплуатации сократится на 95 %.
Плюсы и минусы
С одной стороны, лампы накаливания являются самыми доступными источниками света, с другой – характеризуются массой недостатков.
Как увеличить срок службы
Существует несколько причин, по которым может уменьшиться срок эксплуатации данных изделий:
Вот несколько рекомендаций по продлению срока службы ламп накаливания:
Технологии не стоят на месте, постоянно развиваются, поэтому сегодня на смену традиционным лампам накаливания пришли более экономичные и долговечные светодиодные, люминесцентные и энергосберегающие источники света. Главными причинами выпуска ламп накаливания остается наличие менее развитых с технологической точки зрения стран, а также хорошо налаженное производство.
Приобретать такие изделия сегодня можно в нескольких случаях — они хорошо вписываются в дизайн дома или квартиры, либо вам нравится мягкий и комфортный спектр их излучения. Технологически — это давно устаревшие изделия.
Лампа накаливания или светодиодная лампа? Выбираем между сохранением зрения и экономичностью
Долгие годы для бытового освещения использовались практически только лампы накаливания. После того, как для освещения, повсеместно, стали использоваться сначала газоразрядные, а затем и светодиодные лампы, встал вопрос о том, какой тип ламп лучше, экономичнее, надежнее, безопаснее. Сегодня поговорим и лампах накаливания и светодиодных лампах. Как они устроены, их плюсы и минусы при использовании в качестве источника света для бытового освещения.
Устройство и принцип действия ламп накаливания
Лампа накаливания — это источник света, который излучает световой поток в результате накала спирали (нити накаливания, нити накала), сделанной из тугоплавкого металла (в подавляющем большинстве случаев это вольфрам), через которую пропускается электрический ток. Нить накала находится в стеклянной колбе, заполненной инертным газом (или просто в вакууме в лампах малой мощности). Через электроды, удерживаемые в корпусе лампы штенгелем, на нить накала подается электрический ток. Световой поток, который излучает нить накала, по своей цветовой температуре близок к дневному, естественному освещению. Поэтому, при долгом нахождении или работе в помещении, которое освещается лампами накаливания, не возникает дискомфорта и усталости глаз.
Устройство и принцип действия светодиодных ламп
Конструкция светодиодных ламп намного сложнее, чем ламп накаливания. Если упрощенно, то источником света в таких лампах являются светодиоды, которые состоят из полупроводникового кристалла и оптической системы. Светодиоды находятся на монтажной плате. Драйвер светодиодной лампы обеспечивает питание светодиодов. Радиатор представляет собой систему охлаждения и отводит излишнее тепло. Рассеиватель (обычно из матового пластика) предназначен для более равномерного распределения световых потоков, излучаемых светодиодами.
Для понимания насколько эффективны, экономичны, надежны и безопасны лампы этих типов, необходимо будет сравнить некоторые из их параметров и характеристик.
Светоотдача
Светоотдача — это отношение излучаемого лампой светового потока к потребляемой мощности. Этот параметр показывает эффективность источника света. У ламп накаливания светоотдача около 10 лм/Вт. Т.е. такая лампа, при потребляемой мощности в 1 ватт, выдаст световой поток в 10 люменов. У светодиодных ламп данный параметр намного выше. В среднем это 70-100 лм/Вт. Например, для создания светового потока в 750 люменов, необходима лампа накаливания мощностью 75 Вт. Мощность же светодиодной лампы для создания такого же светового потока должна быть всего около 10 Вт!
Таблица соответствия мощности ламп накаливания и светодиодных ламп:
Теплоотдача
Помимо прямого своего назначения (как источник света), любые лампы нагреваются и выделяют во время работы тепло. Лампы накаливания нагреваются до 180-220 градусов, в то время, как светодиодные лампы, всего до 50 градусов.
КПД ламп показывает какой процент потребленной электроэнергии преобразуется в свет (световой поток). По этому параметру лампы накаливания вчистую проигрывают светодиодным лампам. Если у ламп накаливания КПД составляет около 10%, то у светодиодных ламп этот показатель достигает 90%!
Срок службы
Срок службы — это среднее время полноценной работы ламп до их выхода из строя. Этот показатель у светодиодных ламп в 50 раз выше, чем у ламп накаливания (50000 часов против 1000 часов). Правда следует сказать, что такой большой срок работы светодиодных ламп гарантируют лишь «известные и ответственные» производители. Если Вы приобретаете дешевую светодиодную лампу «ноунейм», то надо быть готовым к тому, что она может выйти из строй уже и через 200-300 часов работы, а может проработать и гораздо дольше («кот в мешке» с элементами «как повезет»).
Стоимость
Вот по этому показателю лампы накаливания «выигрывают» у светодиодных ламп. Если стоимость лампы накаливания в обычно варьируется в пределах от 12 до 80 рублей, то светодиодные лампы обойдутся от 60 до 3800 рублей!
Цветовая температура
У ламп накаливания цветовая температура (температура свечения) находится в пределах 2700-3000 градусов Кельвина (что соответствует нейтральному дневному свету). Выпускаемые светодиодные лампы имеют более широкий диапазон цветовых температур — примерно от 2500 до 6200 градусов Кельвина (от теплого белого света до холодного белого света).
Экономичность
Предположим, что мы купили лампу накаливания мощностью 60 Вт за 25 рублей и светодиодную лампу, мощностью 10 Вт, за 180 рублей. Обе лампы, в течение года, включаются ежедневно на 4 часа. За год работы в таком режиме потребление электроэнергии лампой накаливания составит 87,6 Квт*ч, а светодиодной лампой — 14,6 кВт*ч. Если стоимость 1 кВт*ч электроэнергии — 4,86 рубля, то год работы лампы, с учетом её покупки, для лампы накаливания обойдется потребителю в 450 рублей, а светодиодной в 250 рублей.
Негативное влияние на зрение
Это пожалуй единственный пункт, по которому лампы накаливания уверенно опережают светодиодные лампы и являются наиболее безопасными для зрения при долгом нахождении человека в помещении с искусственным освещением. Во-первых, лампы накаливания излучают теплый белый свет, который наиболее близок к дневному. Во-вторых, у них практически отсутствует пульсация, так как нить накала не успевает «остывать» при частоте переменного тока в 50 Герц в электрических сетях. Светодиодные лампы негативно влияют на зрение и работоспособность за счет чрезмерной пульсации, спектра излучаемого света (слишком белый и холодный, а длительное воздействие света, сине-голубого диапазона, наносит вред сетчатой оболочке человеческого глаза) и, соответственно, искажением оттенков окружающих предметов. Всё это негативно влияет на зрение и приводит к быстрой утомляемости при искусственном освещении помещения светодиодными лампами.
Подводя итог, необходимо перечислить основные плюсы и минусы ламп накаливания и светодиодных ламп:
Плюсыламп накаливания
Минусы ламп накаливания
Плюсы светодиодных ламп
Минусы светодиодных ламп
Какие лампы, накаливания или светодиодные, использовать для освещения в быту, это индивидуальный и осознанный выбор каждого. Для кого-то основным критерием выбора может стать экономичность и надежность светодиодных ламп, а кто-то выберет лампы накаливания, минимизируя, тем самым, негативное воздействие на глаза искусственного освещения в помещении.
Пожаловаться на комментарий
80 комментариев
Добавить комментарий
Лампы накаливания нагреваются до 180-220 градусов, в то время, как светодиодные лампы, всего до 50 градусов.
Этот показатель у светодиодных ламп в 50 раз выше, чем у ламп накаливания (50000 часов против 1000 часов). Правда следует сказать, что такой большой срок работы светодиодных ламп гарантируют лишь «известные и ответственные» производители.
Полная фигня и ложь!
Хоть раз трогали светодиодку, поработавшую хотя бы несколько часов? Видимо нет.
Сейчас даже известные бренды нифига по сути не гарантируют- и это крайне неприятно!
лампы накаливания излучают теплый белый свет, который наиболее близок к дневному
Во-первых, нейтральный днеыной свет это не 2700 — 3000К, а в районе 4000-5000 в зависимости от состояния атмосферы. Температура свечения самого солнца 6000К. Более теплым свет становится благодаря атмосфере. Негативное воздействие от света светодиодов имеет место. Это связано с тем, что диоды излучают свет в агрессивном голубом диапазоне. Этот свет попадает на желтое напыление люминофора на поверхности диода. Голубые лучи ионизируют люминофор и тот сам начинает светить в тем светом, который более привычен глазу. Но это не значит, что весь световой поток голубого света теряется на люминофоре. Часть этого потока спокойно проходит через слой люминофора и идет дальше. Что хорошо видно на спектральной линии, которую на этих лампах часто рисуют. Драйверы без пульсаций легко создаются. Пульсируют только те лампы, на которых производитель решил сэкономить. Я мерял осциллографом выходное напряжение на всех типах драйверов. И линейные есть без пульчюсаций и импульсные и шим. Качественная архитектура и выходной фильтр все вопросы решают. Лампа накаливания имеет более близкий спектр свечения к солнечному. Не температуру свечения, а именно спектр. Это разные понятия. Всем добра
о этому параметру лампы накаливания вчистую проигрывают светодиодным лампам. Если у ламп накаливания КПД составляет около 10%, то у светодиодных ламп этот показатель достигает 90%!
Описание и принцип работы лампочки
Что такое лампа накаливания
Лампа накаливания, далее ЛН – это источник искусственного света, в котором световой поток получают разогревом тонкой металлической нити до температуры свечения раскаленного металла. Для нагрева по нити пропускают электрический ток. Первые лампы имели нить из обугленного органического вещества, например, из бамбука, в виде волокна.
Чтобы нить быстро не сгорала, из колбы откачивали воздух и герметизировали. Или заполняли колбу газовым составом, в котором нет окислителя – кислорода. Такие газы называют инертными – аргон, неон, гелий, азот и пр. Эти газы названы так потому, что они не вступают в реакцию с металлами, т.е. инертны.
Первые лампы с угольной нитью накаливания имели рабочий ресурс не более десятка часов. Он был значительно увеличен после замены угольной нити на тонкую металлическую проволоку.
Такой свет называли светом каления, т.е. светом раскаленного металла. А нить назвали нитью накаливания. Например сталь, нагретая до температуры 1200°C, светится желто-белым светом, а при 1300°C – практически белым.
В конце 19 века угольную нить, которая быстро перегорала, заменили тугоплавкими металлами – вольфрамом, молибденом, осмием или окисями металлов – циркония, магния, иттрия и др.
Заполняя колбу инертными газами, уменьшали скорость испарения металла с раскаленной нити, а, значит, увеличивали длительность ее работы.
При большой мощности нити накаливания делают «разветвленной» формы. Проекционные источники света для создания направленного потока имеют нить сложной конфигурации, образуя плоскую конструкцию, перпендикулярную оси излучения. Внутри колбы при этом размещается отражатель света, например в виде тонкого слоя напыленного металла – серебра или алюминия.
Для питания лампы напрямую от существовавшей в то время электросети, имевшей постоянное напряжение 110 В нужна была длинная и тонкая металлическая нить. Это обеспечивало увеличенное сопротивление, а значит для разогрева требовался меньший ток.
Для плотной «упаковки» в небольшом объеме колбы из прозрачного стекла нить, многократно сгибая, размещали на проволочных держателях.
Такое изгибание нити усложнило конструкцию первых источников света, которые работали значительно дольше «угольных». Прорывным в разработке конструкции лампочек накаливания стало предложение скручивать нить в спираль. Это уменьшило ее размеры в разы.
Еще меньший размер тела накаливания получили, свернув тонкую спираль во вторую спираль, но большего диаметра. Двойную спираль назвали би-спиралью.
Следующим этапом развития источников света стал переход на сети переменного тока и применение трансформатора для снижения напряжения питания ламп.
Основные части лампы накаливания
К основным элементам строения лампы накаливания относятся:
Арматура предназначена для крепления нити и создания требуемой конфигурации и направленности светового потока.
Цоколь нужен для закрепления в монтажном патроне и подсоединения к колбе. В лампах-ретрофитах, аналогах ламп накаливания в цоколе размещается часть устройства питания.
Цоколь
На галогенных лампах накаливания, в зависимости от напряжения питания, мощности и конструкции колбы устанавливают несколько видов цоколей – резьбовые, штыревые, байонетные, штифтовые и др.
Система контактов на цоколях нужна для подключения к электросети или блоку питания.
Колба
Прозрачную колбу ЛН используют для:
Тело накаливания
Тело накаливания – это нить, свернутая в спираль или би-спираль либо тонкая металлическая ленточка.
Газовая среда
Инертные газы, которыми заполняют колбу лампы, например, азот, аргон, неон, гелий. В смеси инертных газов добавляют вещества-галогены.
Как устроена ЛН и принцип ее работы
Устройство лампочки накаливания мало изменилось за время ее развития. Основным элементом, работающим на принципе свечения раскаленного вещества, является нить или тело накаливания. Это тонкая вольфрамовая проволочка диаметром 30-40, максимум 50 микрон или микрометров (миллионных частей метра).
Цвета каления начинаются с красного и при увеличении температуры проходят через оранжевый, желтый до белого. При дальнейшем увеличении температуры металл тела накаливания сначала плавится, а потом, при наличии кислорода, горит.
Видеоурок: Как Работают Современные Лампочки
Холодная вольфрамовая нить имеет малое удельное сопротивление. У вольфрама, как и большинства металлов, положительный температурный коэффициент сопротивления ТКС. Это значит, что в процессе разогрева нити электрическим током ее сопротивление увеличивается.
До включения лампы нить холодная и имеет небольшое сопротивление. Поэтому в момент включения подается ток в 10-15 раз больше номинального. Этот скачок называется пусковым. И часто он является причиной перегорания тела накаливания.
На разогрев нити требуются доли секунды. За это время ее сопротивление увеличивается. Первоначально большой ток, проходящий через лампу, по мере прогрева газа, колбы и всех конструктивных элементов снижается до номинального. Так источник света выходит на заданный режим и выдает паспортный световой поток. Оттенок свечения тоже становится номинальным, т.е. соответствующим цветовой температуре от 2000 до 3500 K. Он называется теплым белым и в указанном диапазоне имеет несколько градаций цветовой температуры с оригинальными названиями и аббревиатурами. Например:
Температура отдельных элементов лампы
Наружная поверхность колбы ЛОН зависит от мощности лампы и может нагреваться до 250-300℃ и более.
Нить раскаляется до 2000-2800℃, при температуре плавления вольфрама 3410°C.
В некоторых конструкциях нить изготавливают из осмия с температурой плавления 3045℃ или рения – 2174. Так спектр свечения ЛН смещается в красную зону видимого спектра.
Какой газ в колбе лампы
В первых лампах воздух из колбы выкачивали. Сейчас вакуумируют (выкачивают воздух) только лампочки малой мощности, не более 25 Вт.
При работе вольфрамовой проволочки, раскаленной до 2-3 тысяч градусов, с ее поверхности интенсивно испаряется металл. Его пары оседают на внутренней части колбы и уменьшают ее светопропускание.
Исследования, проведенные в начале прошлого века, показали, что если заполнить колбу инертным газом, то испарение уменьшится и повысится выход света. Поэтому колбы стали заполнять одним из инертных газов или их смесью. Чаще всего это аргон, азот, ксенон, криптон, гелий и пр. Гелий используют для эффективного пассивного охлаждения внутренних элементов светодиодных ламп-ретрофитов нового вида.
Этот эксперимент категорически не рекомендуется проводить в домашних условиях
Их основной светоизлучающий элемент – тонкий стержень из искусственного сапфира или стекла, на котором расположены кристаллы светодиодов. Такой излучатель назван филаментом. Некоторые «эксперты» перепутали суть филаментных ламп и назвали их «лампами с сапфировыми излучателями света». Хотя искусственный сапфир в этих лампах используется только как монтажное основание и пассивный теплоотвод для светодиодных кристаллов.
Выход ЛН из строя в большинстве случаев связан не с испарением металла с поверхности тела накаливания, а с ускорением этого процесса в зонах нарушения толщины нити. Это происходит в зоне резкого перегиба проволочки или ее перелома. В этом месте ее сопротивление локально увеличивается, растут напряжение, рассеиваемая мощность и температура металла. Испарение ускоряется, становится лавинообразным, нить быстро уменьшает толщину и сгорает.
Эту проблему решили в конце 1950 – начале 1960-х, начав массовый выпуск галогенных ламп накаливания.
В состав инертного газа или смеси стали вводить галогены – хлор, бром, фтор или йод. В результате процесс испарения металла прекращается совсем или существенно замедляется. Атомы этих добавок связывают пары вольфрама, образуя молекулы нестойких соединений. Они оседают на поверхности тела накаливания. Под действием высокой температуры молекулы распадаются и выделяют атомы галогенов и чистый металл, который оседает на горячей поверхности нити и частично восстанавливает испарившийся слой.
Этот процесс интенсифицируют повышением давления. При этом увеличивается температура нити, срок службы, светоотдача, КПД и другие характеристики. Спектр излучения сдвигается в белую сторону. В газонаполненных лампах замедляется потемнение поверхности колбы изнутри от паров вольфрама. Такие источники света назвали галогенными.
Электротехнические параметры
К электротехническим характеристикам ламп накаливания относятся:
Назначение электрической лампы
Электрические лампы можно разделить на несколько видов по применению – для общественного, технического и специального использования.
Основное общественное применение – обеспечивать любого человека, животных и птиц искусственным светом в темное время суток или в темном месте помещения.
Используя свет, люди на несколько часов продлевают свою суточную активность. Это могут быть рабочие и учебные процессы, домашние дела. Улучшается безопасность на дорогах, возможность оказывать в вечернее и ночное время медицинскую помощь и мн.др.
Лампы активно применяются на животноводческих фермах и птицефабриках, для выращивания растений в тепличных комплексах. Их подсвечивают светом определенного спектра и величины светового потока. Для разведения рыбы тоже нужен свет с особым спектральным составом.
Техническое назначение. В производстве для технологических целей используют устройства, дающие видимый и невидимый свет. Примеры:
Лампы специального назначения используют в наружной и внутренней световой рекламе, криминалистике, в авиации и космонавтике, световом сопровождении шоу-представлений и мн.др.
Основные виды и характеристики
К основным видам ламп накаливания относятся:
Разновидности низковольтных галогенных ЛН:
Высоковольтные. Основное напряжение 220-230 В, 50 Гц. У этих ламп вариантов исполнения больше:
В последней модели внутри лампы жестко смонтирована малогабаритная галогенная лампа-капсюль или трубка. Она приварена к центральному стержню обычной колбы ЛОН, имеет гибкие выводы, соединенные со стандартным цоколем Эдисона Е27 или Е14. При потреблении мощности 70-100 Вт она обеспечивает световой поток на 20-30% больше, чем обычная лампа накаливания.
Эти модели имеют более высокую энергоэффективность, достигающую 12-25 Лм/Вт, в то время как у обычных ЛОН светоотдача от 3-4 до 10-12 Лм/Вт.
Срок службы галогенных моделей составляет от 4-5 до 10-12 тыс. часов.
Разделение ламп по назначению и по конструкции
Декоративные лампы
В последние годы появились ретро-лампы, имитирующие старинные ЛН Эдисона.
Кроме того, они формой колбы имитируют «свечу», «свечу на ветру», «шишку», «грушу», «шар» и т.д.
Зеркальные
Зеркальные лампы имеют часть колбы, покрытую изнутри отражающим слоем. Чаще всего это напыление из металла – серебра, алюминия, золота и пр. Этот слой может быть тонким, полупрозрачным или толстым, непрозрачным.
Зеркальные конструкции используют в производстве для абсолютно чистого технологического нагрева, например, в полупроводниковом производстве с высочайшей чистотой материалов. В этом случае недостаток ламп накаливания – большой поток ИК-излучения – становится их непревзойденным достоинством.
Такие лампы применяют в светильниках с узким поворотным лучом света.
Сигнальные
Сигнальные лампы – это мигающие источники света. Обычно в виде проблесковых маячков, например, на служебных автомобилях, на самолетах и вертолетах, для передачи световых сообщений на флоте и т.п. Имеют тонкую нить накаливания, обеспечивающую быстрый набор яркости.
Транспортные
Этот вид ламп предназначен для использования на разных видах транспорта – автомобилях, железной дороге и в метро, речных и морских судах. Главное требование к ним – стойкость к вибрациям и ударам. Для этого нить накаливания делают короткой и устанавливают на множестве поддерживающих элементов. Цоколи таких ламп – байонетные Свана, штифтовые или софитные. Они не дают устройству выкрутиться и выпасть из патрона.
Иллюминационные
Из названия понятно, что лампы используют для иллюминации. Поэтому их колбы изготавливают из стекла разных цветов – синего, зеленого, желтого, красного и т.д.
Двухнитевые
Схема такой лампы накаливания: в одной колбе две отдельные нити накаливания. Например, в автомобильной фаре двухнитевая лампа используется так:
Такие лампы могут быть и в заднем фонаре. Первая нить – для габаритных огней, вторая – для стоп-сигнала.
В светофорах двухнитевые лампы повышают их надежность. Дублирование позволяет устройству работать или с одной нитью, или включать вторую, после того как первая перегорела. А, например, на железных дорогах надежность сигнализации – это гарантия безопасности перевозок.
Общего, местного назначения
Верхний ряд, слева направо – лампа с цоколем Е14 – для люстр, бра и малогабаритных светильников; с цоколем Е27 – общего назначения; зеленая, красная, желтая – иллюминационные.
Нижний ряд: синяя – медицинского назначения для процедур; зеркальная с отражателем – для фоторабот или специального освещения, с виолевым стеклом, две крайние – декоративные с колбой «свеча» и цоколями Е27 и Е14.
Плюсы и минусы
Преимущества ламп накаливания:
К недостаткам можно отнести:
Как увеличить срок службы лампы
Способов увеличения срока службы много. Наиболее используемые:
Современной промышленностью выпускается большое количество разных видов ламп накаливания с большим диапазоном рабочих напряжений и мощностей, с разными оттенками свечения, конфигурациями колб и цоколей. Такой ассортимент позволяет выбрать необходимую лампу для любого использования.