Лампы накаливания конструкция: Устройство лампы накаливания | Сайт электрика

Содержание

Устройство лампы накаливания | Сайт электрика

Всем привет. Рад вас видеть у себя на сайте. Тема сегодняшней статьи: устройство лампы накаливания. Но для начала хотелось бы сказать пару слов об истории этой лампы.

Самую первую лампочку накаливания придумал английский учёный Деларю ещё в 1840 году. Она была с платиновой спиралью. Немного позже, в 1854 году, немецкий учёный Генрих Гёбель представил лампу с бамбуковой нитью, которая находилась в вакуумной колбе. В то время ещё очень много было представленных различных ламп, различными учёными. Но все они имели очень короткий срок службы, и были не эффективными.

В 1890 году учёный Лодыгин А. Н. впервые представил лампу, у которой нить накаливания была из вольфрама, и имела вид спирали. Так же этот учёный делал попытки откачивания из колбы воздуха, и заполнение её газами. Что значительно увеличивало срок службы ламп.

А вот серийное производство ламп накаливания началось уже в 20 веке. Тогда это был реальный прорыв в технологии. Сейчас же, в наше время, многие предприятия, и просто обычные люди отказываются от этих ламп из-за того, что они много потребляют электроэнергии. А в некоторых странах даже запретили выпускать лампы накаливания, мощностью которых более 60 Ватт.

Устройство лампы накаливания.

Такая лампа состоит из следующих деталей: цоколь, колба, электроды, крючки для держания нити накаливания, нить накаливания, штенгель, изолирующий материал, контактная поверхность.

Для того, чтобы вам было более понятно, я сейчас напишу про каждую деталь отдельно. Так же смотрите рисунок и видео.

Колба – изготавливается из обычного стекла и нужна для защиты нити накаливания от внешней среды. В неё вставляется штенгель с электродами и крючками, которые держат саму нить. В колбе специально создаётся вакуум, или она заполняется специальным газом. Обычно это аргон, так как он не поддается нагреванию.

С той стороны, где находятся вывода электродов, колба заплавляется стеклом и приклеивается к цоколю.

Цоколь нужен для того, чтобы лампочку можно было вкрутить в патрон. Обычно он изготовляется из алюминия.

Нить накаливания – деталь, которая излучает свет. Изготавливается в основном из вольфрама.

А теперь для закрепления своих знаний, предлагаю вам посмотреть очень интересное видео, в котором рассказывается, и показывается, как делаются лампы накаливания.

Принцип действия.

Принцип действия лампы накаливание основывается на нагревании материала. Ведь не зря нить накаливания имеет такое название. Если пропустить через лампочку электрический ток, то вольфрамовая нить накаляется до очень высокой температуры и начинает излучать световой поток.

Не расплавляется нить, потому что вольфрам имеет очень высокую температуру плавления, где-то 3200—3400 градусов Цельсия. А при работе лампы нить накаляется где-то до 2600—3000 градусов Цельсия.

Преимущества и недостатки ламп накаливания.

Основные преимущества:

Не высокая цена.

Небольшие габариты.

Легко переносят перепады напряжения в сети.

При включении мгновенно зажигается.

Для человеческого глаза практически незаметно мерцание при работе от источника переменного тока.

Можно использовать устройство для регулировки яркости.

Можно использовать как при низких, так и при высоких температурах окружающей среды.

Такие лампы можно выпускать практически на любое напряжение.

В своём составе не содержит опасных веществ, и поэтому не нуждается в специальной утилизации.

Для зажигания лампы не нужно никаких устройств запуска.

Может работать на переменном и на постоянном напряжении.

Работает очень тихо и не создаёт радиопомех.

И это далеко не полный список преимуществ.

Недостатки:

Имеет очень маленький срок службы.

Очень маленький КПД. Обычно он не превышает 5 процентов.

Световой поток и срок службы напрямую зависит от напряжения сети.

Корпус лампы при работе очень сильно нагревается. Поэтому такая лампа считается пожароопасной.

При разрыве нити колба может взорваться.

Очень хрупкая, и чувствительная к ударам.

В условиях вибрации очень быстро выходит со строя.

И в заключение статьи хотелось бы написать об одном удивительном факте. В США в одной из пожарных частей города Ливермор, есть лампа мощностью 60 ватт, которая светиться беспрерывно уже более 100 лет. Её зажгли ещё в 1901 году, а в 1972 году её занесли в Книгу рекордов Гинесса.

Секрет её долговечности в том, что она работает в глубоком недокале. Кстати, работу этой лампы беспрерывно фиксирует вебкамера. Так что кому интересно можете поискать прямую трансляцию в интернете.

На этом у меня всё. Если статья была вам полезной, то поделитесь неё со своими друзьями в социальных сетях и подписывайтесь на обновления. Пока.

С уважением Александр!

Читайте также статьи:

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Лампа накаливания — это электрический источник освещения, в котором излучение световых волн осуществляет некоторое тело, разогретое до высокой температуры протекающим по нему током.

В качестве излучающего тела обычно используется спираль из тугоплавкого материала, имеющего большое удельное электрическое сопротивление. Таким материалом чаще всего является вольфрам.

Источники света с накальной спиралью имеют самое широкое применение:

  • в бытовых светильниках;
  • для освещения внутрицеховых и производственных территорий;
  • в светильниках наружного освещения;
  • в качестве сигнальных ламп различных щитов управления.

Из чего же состоит лампа накаливания?

В её конструкцию входит стеклянная колба, герметично соединённая с цоколем. Спираль находится внутри колбы. Ввиду того, что вольфрам при нагревании до температуры свечения склонен к активному окислению при контакте с кислородом воздуха, внутренность колбы вакуумируется, либо заполняется инертным газом.

Спираль подвешивается на специальных крючках-держателях и электродах, выполненных из тугоплавкого металла. Наружная часть электрода, соединяющегося с резьбой цоколя, сделана из медного провода и играет роль предохранителя. Работает предохранитель следующим образом.

В случае перегорания и разрыва спирали, имеющей высокую температуру, в месте разрыва возникает электрическая дуга. В момент зажигания дуги ток потребляемый лампой, возрастает и спираль расплавляется. Капли расплавленного вольфрама легко могут повредить колбу, а очутившись наружи способны вызвать пожар.

Благодаря наличию предохранителя этого не происходит, так как он перегорает в момент возрастания тока, разрывая цепь питания.

Цоколь лампочки накаливания общего назначения представляет собой цилиндр из металлического сплава с резьбой, служащий для вкручивания в патрон светильника и обеспечивающий электрический контакт с цепями питания. Наибольшее распространение получили цоколи трёх типоразмеров — Е14, Е27 и Е40.

Цифры в обозначениях указывают на наружный диаметр резьбовой части.

Цоколем Е14 оснащаются так называемые лампочки типа «миньон», использующиеся в бытовых декоративных светильниках и люстрах. Е27 — самый распространённый вид цоколя под стандартные патроны бытовых и производственных светильников.

Цоколем Е40 комплектуются лампочки накаливания повышенной мощности, предназначенные для промышленных и уличных осветительных приборов.

ХАРАКТЕРИСТИКА СПЕКТРА ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ

Каждый источник света, в зависимости от принципа его действия, обладает определённым спектральным составом светового потока. Для оценки спектральных характеристик световых источников пользуются таким параметром, как цветовая температура.

За основу оценочных градаций принято излучение абсолютно чёрного тела, длина волны которого функционально связана с температурой нагрева тела. Цветовую температуру выражают в кельвинах, при этом её значение численно равно температуре нагрева абсолютно чёрного тела, при которой оно создаёт излучение соответствующей длины волны.

В соответствии с данной системой оценок, цветовая температура лампочек накаливания имеет следующее значение:

  • лампочка 40 Вт — 2200 К;
  • лампочка 60 Вт — 2680 К;
  • лампочка 100 Вт с вакуумной колбой — 2800 К.

Для сравнения можно привести значения цветовых температур таких источников, как стеариновая свеча — 1500–2000 К, солнце в полдень — 5000 К.

Более низкое значение цветовой температуры соответствует тёплым тонам с преобладанием жёлтого оттенка, высокой температурой обладают источники холодного свечения с оттенками голубизны.

Вероятно, в значении цветовой температуры заключена одна из причин того, что «лампочка Ильича» до сих пор не может окончательно покинуть наши жилища и рабочие места.

Дело в том, что альтернативные источники света, появившиеся в последние годы (светодиодные и уже исчезающие газоразрядные приборы) обладают довольно неприятным холодным свечением.

По большому счёту ситуацию пока не спасают различные люминофоры, придающие их свету более тёплые цветовые оттенки.

Вторая причина видимо в цене — светодиодные источники света стоят практически на порядок дороже лампочек накаливания, и что самое обидное — заявленный производителем срок их службы далеко не всегда соответствует реальному.

Этот аргумент может перевесить даже потрясающую экономичность этих источников. Добиться же некоторой экономии, имея лампы накаливания, поможет только регулятор освещения.

Ну и последний фактор носит психологический характер. Переход на источники света, дороже традиционных в десять раз, и которые почти во столько же раз меньше потребляют электроэнергии, можно рассматривать как мини инвестицию.

Ведь затратив единовременно определённые средства на покупку светодиодных источников освещения, и заменив ими лампочки накаливания, мы начинает экономить на электроэнергии.

То есть, вложенные средства постепенно возвращаются к нам, и после полной окупаемости вложенных денег мы начинаем получать чистую прибыль в виде разницы в счетах на электричество. Видимо, не все наши соотечественники способны мыслить категориями бизнесменов.

КПД ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ

Один из вариантов оценки эффективности источника света является их световой коэффициент полезного действия. Этот показатель определяет, какая часть подведённой к осветительному прибору электрической энергии преобразуется собственно в световой поток.

Для наглядного сравнения приведём данные по КПД ламп различного вида:

  • лампы накаливания — 4%;
  • люминесцентные лампы — 10%;
  • светодиодная лампа — 40%.

Таким образом, более 95% электроэнергии, потребляемой лампой накаливания, просто греет окружающий воздух.

Другой способ оценки энергоэффективности ламп заключается в сравнении световых потоков, создаваемых единицей затраченной мощности. Практически, это то же самое что и сравнение КПД, только подход осуществлён с другой стороны.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


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.

устройство, принцип работы, виды и технические характеристики

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:

  1. Поиски лучшего материала для нити накаливания. Нужно было найти такой материал, который одновременно был устойчив к возгоранию и характеризовался высоким сопротивлением. Первая нить была создана из волокон бамбука, которые покрывались тончайшим слоем графита. Бамбук выступал в качестве изолятора, графит — токопроводящей среды. Поскольку слой был малым, то существенно возрастало сопротивление (что и требовалось). Все бы хорошо, но древесная основа угля приводила к быстрому воспламенению.
  2. Далее исследователи задумались над тем, как создать условия строжайшего вакуума, ведь кислород — важный элемент для процесса горения.
  3. После этого нужно было создать разъемные и контактные компоненты электрической цепи. Задача усложнялась из-за использования слоя графита, характеризующегося высоким сопротивлением, поэтому ученым пришлось использовать драгоценные металлы — платину и серебро. Так повышалась проводимость тока, но стоимость изделия была чересчур высока.
  4. Примечательно, что резьба цоколя Эдисона используется и по сей день — маркировка E27. Первые способы создания контакта включали пайку, но при таком раскладе сегодня говорить о быстро заменяемых лампочках было бы сложно. А при сильном нагреве подобные соединения быстро бы распадались.

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:

  • колба;
  • вакуум или инертный газ, закачиваемый внутрь нее;
  • нить накала;
  • электроды — выводы тока;
  • крючки, необходимые для удерживания нити накала;
  • ножка;
  • предохранитель;
  • цоколь, состоящий из корпуса, изолятора и контакта на донышке.

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.

Виды

Существует несколько критериев для классификации ламп накаливания, которые будут рассмотрены ниже.

В зависимости от эффективности освещения лампы накаливания бывают (от худших к лучшим):

  • вакуумные;
  • аргоновые или азот-аргоновые;
  • криптоновые;
  • ксеноновые или галогенные с установленным отражателем инфракрасного излучения внутрь лампы, что увеличивает КПД;
  • с покрытием, предназначенным для преобразования инфракрасного излучения в видимый спектр.

Намного больше разновидностей ламп накаливания, связанных с функциональным назначением и конструктивными особенностями:

  1. Общее назначение — в 70-х гг. прошлого столетия они назывались «нормально-осветительными лампами». Самая распространенная и многочисленная категория — изделия, применяемые для общего и декоративного освещения. С 2008 года выпуск таких источников света существенно сократился, что было связано с принятием многочисленных законов.
  2. Декоративное назначение. Колбы таких изделий выполняются в форме изящных фигур. Чаще всего встречаются свечеобразные стеклянные сосуды с диаметром до 35 мм и сферические (45 мм).
  3. Местное назначение. По конструкции идентичны первой категории, но питаются от уменьшенного напряжения — 12/24/36/48 В. Обычно применяются в переносных светильниках и приборах, освещающих верстаки, станки и т. п.
  4. Иллюминационные с окрашенными колбами. Зачастую мощность изделий не превышает 25 Вт, а для окрашивания внутренняя полость покрывается слоем неорганического пигмента. Гораздо реже можно встретить источники света, наружная часть которых окрашивается цветным лаком. В таком случае пигмент очень быстро выцветает и осыпается.
  1. Зеркальные. Колба выполнена в специальной форме, которая покрыта отражающим слоем (к примеру, методом распыления алюминия). Данные изделия используются для перераспределения светового потока и повышения эффективности освещения.
  2. Сигнальные. Их устанавливают в светосигнальные изделия, предназначенные для отображения какой-либо информации. Характеризуются низкой мощностью и рассчитаны на продолжительную эксплуатацию. На сегодняшний день практически бесполезны из-за доступности светодиодов.
  3. Транспортные. Еще одна обширная категория ламп, используемых в транспортных средствах. Характеризуются высокой прочностью, устойчивостью к вибрациям. В них применяют специальные цоколи, гарантирующие прочное крепление и возможность быстрой замены в стесненных условиях. Могут питаться от 6 В.
  4. Прожекторные. Высокомощные источники света до 10 кВт, характеризующиеся высокой световой отдачей. Спираль укладывается компактно, чтобы обеспечить лучшую фокусировку.
  5. Лампы, применяемые в оптических приборах, — к примеру, кинопроекционная или медицинская техника.

Специальные лампы

Также существуют более специфические разновидности ламп накаливания:

  1. Коммутаторные — подкатегория сигнальных ламп, применяемых в коммутаторных панелях и выполняющих функции индикаторов. Это узкие, продолговатые и малогабаритные изделия, имеющие параллельные контакты гладкого типа. За счет этого могут помещаться в кнопки. Маркируются как «КМ 6-50». Первое число указывает на вольтаж, второе — ампераж (мА).
  2. Перекальная, или фотолампа. Данные изделия используются в фототехнике для нормированного форсированного режима. Характеризуется высокими световой отдачей и цветовой температурой, но малым сроком эксплуатации. Мощность советских ламп достигала 500 Вт. В большинстве случаев колба матируется. Сегодня практически не используются.
  3. Проекционные. Применялись в диапроекторах. Высокая яркость.

Двухнитевая лампа бывает нескольких разновидностей:

  1. Для автомобилей. Одна нить используется для ближнего, другая — для дальнего света. Если рассматривать лампы для задних фонарей, то нити могут использоваться для стоп-сигнала и габаритного огня соответственно. Дополнительный экран может отсекать лучи, которые в лампе ближнего света могут слепить водителей встречных автомобилей.
  2. Для самолетов. В посадочной фаре одна нить может использоваться для малого света, другая — для большого, но требует внешнего охлаждения и непродолжительной эксплуатации.
  3. Для железнодорожных светофоров. Две нити необходимы для повышения надежности — если перегорит одна, то будет светиться другая.

Продолжим рассматривать специальные лампы накаливания:

  1. Лампа-фара — сложная конструкция для подвижных объектов. Используется в автомобильной и авиационной технике.
  2. Малоинерционная. Содержат тонкую нить накаливания. Применялась в звукозаписывающих системах оптического типа и в некоторых видах фототелеграфа. В наше время используется редко, поскольку есть более современные и улучшенные источники света.
  3. Нагревательная. Применяется в качестве источника тепла в лазерных принтерах и копирах. Лампа имеет цилиндрическую форму, закрепляется во вращающемся металлическом валу, к которому прикладывается бумага с тонером. Вал передает тепло, что приводит к расплыванию тонера.

КПД

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.

Преимущества:

  • низкая стоимость;
  • нет необходимости в применении дополнительных приспособлений;
  • простота использования;
  • комфортная цветовая температура;
  • устойчивость к повышенной влажности.

Недостатки:

  • недолговечность — 700–1000 часов при соблюдении всех правил и рекомендаций по эксплуатации;
  • слабая световая отдача — КПД от 5 до 15 %;
  • хрупкая стеклянная колба;
  • возможность взрыва при перегреве;
  • высокая пожарная опасность;
  • перепады напряжения существенно сокращают срок эксплуатации.

Как увеличить срок службы

Существует несколько причин, по которым может уменьшиться срок эксплуатации данных изделий:

  • перепады напряжения;
  • механические вибрации;
  • высокая температура окружающей среды;
  • разрыв соединения в проводке.

Вот несколько рекомендаций по продлению срока службы ламп накаливания:

  1. Выберите изделия, которые подходят для диапазона напряжения сети.
  2. Перемещение осуществляйте строго в выключенном состоянии, поскольку из-за малейших вибраций изделие выйдет из строя.
  3. Если лампы продолжают перегорать в одном и том же патроне, то его нужно заменить или починить.
  4. При эксплуатации на лестничной площадке в электрическую цепь добавьте диод или включите параллельно две лампы одной мощности.
  5. На разрыв цепи питания можно добавить устройство для плавного включения.

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.

Лампы накаливания. Виды и устройство. Маркировка и применение

Лампы накаливания (ЛН) являются искусственным источником света, в котором свет испускает расположенное в колбе тело накала. Разогреваясь за счет электрического сопротивления, оно источает свет и тепло, что приводит к достаточно нерациональному расходу энергии. В связи с этим лампы данного типа используются все реже, но по-прежнему остаются актуальными благодаря дешевизне.

Как устроены лампы накаливания

ЛН состоит из цоколя и стеклянной колбы. Внутри нее располагается тонкая вольфрамовая спираль. Она является электрическим проводником. При прохождении электричества спираль раскаляется, что сопровождается интенсивным выделением света. В конструкции применена вольфрамовая спираль, поскольку этот материал отличается высокой температурной устойчивостью. Любой другой металл просто перегорел бы от накала.

Стойкости вольфрама к высоким температурам недостаточно. В связи с этим внутри колбы лампы находится инертный газ: ксенон, криптон либо аргон. Они не поддерживают горения. Если бы в колбе был воздух, то благодаря кислороду спираль смогла бы разогреться больше и перегореть.

Колба лампы изготавливается исключительно из стекла, поскольку только оно способно выдержать ее нагрев. Сама вольфрамовая спираль может разогреваться до 3000°С. За счет того, что ее окружает инертный газ, температура внутри колбы передается очень плохо. Это исключает столь сильный нагрев самой колбы.

Лампа накаливания является классическим осветительным прибором. В последние десятилетия было внедрено несколько более эффективных в плане потребления энергии и качества свечения типов ламп. Однако лампа, работающая по принципу накаливания, является измерительным эталоном. Нередко на упаковке LED и других современных типов лампочек можно встретить сравнение с устройствами накаливания. К примеру, часто пишется такая информация «ЛЕД лампа 7 Вт равна по световой эффективности лампочки накаливания 55 Вт» и остальное в этом роде.

Технические характеристики лампы

Лампа накаливания рассчитана на номинальное напряжение 220-230 В и 127 В, и частоту 50 Гц. Световая отдача устройства на 1 Вт составляет 9-19 Лм. ЛН для бытовых целей производится мощностью 25-150 Вт. Для уличного освещения и оснащения прожекторов выпускаются более мощные устройства в диапазоне мощности до 1 кВт. В зависимости от модификации лампы могут оснащаться резьбовым или штифтовым цоколем. Самые востребованные размеры цоколя Е14, 27 и 40.

Виды ЛН
Несмотря на потерю популярности, лампы накаливания все еще производятся в достаточно широком изобилии видов. Они различаются между собой кроме мощности еще и по другим важным параметрам:
  • Форме колбы.
  • Покрытию колбы.
  • Наполнению колбы.
  • Назначению применения.

В зависимости от формы колб, лампочки бывают шарообразные, цилиндрические, трубчатые. Этот параметр никак не влияет на эффективность свечения. Форма колбы определяет только формфактор. Существует масса необычных светильников, куда невозможно физически вместить классическую шарообразную лампочку. Специально для таких целей выпускаются другие компактные формы.

В зависимости от покрытия колбы лампочки можно разделить на 3 группы: прозрачные без покрытия, матовые, зеркальные. Чаще всего они просто прозрачные. Это способствует очень эффективной передачи света без искажений. Он не рассеивается, поэтому смотреть на такой источник света неприятно для глаз.

Колбы с зеркальным покрытием создают направленный световой поток. Это делает их практически бесполезными в бытовых нуждах. Они больше используются для освещения витрин, экспонатов.

Колба с матовым внутренним покрытием обеспечивает мягкое рассеивание света. Однако дальность распространения светового пятна у нее меньшая. Для использования внутри помещения это не существенно. Но для установки в уличные фонари матовые колбы лучше не брать.

В зависимости от назначения применения лампы накаливания бывают: общие и местные. Общие отличаются универсальностью. Они работают от обычной сети 220В. Лампы местного назначения рассчитаны на подсветку специальных объектов. Они могут подсоединиться к линиям постоянного тока 12-38 В.

Что касается отличия ламп в зависимости от того, какой инертный газ в них используется, то это не существенно. Теоретически лампочки с инертным газом внутри более надежные, чем с вакуумом. Однако самая известная лампа накаливания, так называемая «столетняя лампочка» является вакуумной. Она горит в пожарной части Ливермор в США начиная с 1901 года. Секрет ее долговечности объясняется недокалом. Она не подсоединяется к достаточно мощной сети, для которой изначально была сделана.

Сфера использования ламп

Лампы накаливания постепенно вытесняются. Еще в 2009 году в Евросоюзе вышла директива, направленная на снижение закупок этих устройств магазинами, их импорт и другое распространение. В последующем выходили и другие нормативные акты, создающие ограничения на производство ламп. К примеру, с 2010 года запрещено производство ламп с матовой колбой мощнее 75 Вт. Мировая политика нацелена на полное прекращение производства ламп накаливания и отказ от их применения. Переход на более экономичные источники света позволит существенно снизить объем потребления энергии, что сократит расход ресурсов на ее выработку.

Несмотря на текущую ситуацию лампы накаливания все еще широко используются для освещения:
  • Жилых помещений.
  • Улиц.
  • Теплиц.
  • Промышленных зон.

Особенно актуально их применение в качестве устройств дающих помимо света еще и тепло. Это делает их самым востребованным и дешевым нагревательным элементом для инкубаторов. Лампочки используют для подогрева новорожденной птицы в брудере и т.п. Под лампочками накаливания хорошо растут растения. Хотя их применение в парниках и экономически менее выгодное, чем светодиодных. Однако LED устройства в разы дороже, что существенно оттягивает момент их окупаемости за счет экономичности, что и позволяет использовать ЛН до сих пор. Также лампы этого типа все еще используются в автомобильных фарах, для подсветки холодильников, духовых шкафов, микроволновых печей.

То, что лампы сильно греются нужно учитывать при их выборе для установки в пластиковые люстры, бра, торшеры, настольные лампы. Дело в том, что эти устройства при нагреве могут расплавиться. Для предотвращения этого производители указывают в инструкции рекомендуемый максимальный порог мощности используемой лампочки накаливания. Установка ламп до него вполне безопасна.

Маркировка

В зависимости от назначения и технических параметров на лампы накаливания может наносится определенная маркировка. Она прописывается несмываемой краской на колбе устройства.

Буквенное обозначение указывает на особенности конструкции или физическое свойство:
  • Б —без спирали на аргоне.
  • В – с вакуумным заполнением.
  • Г – газополная на аргоне.
  • БК – биспиральная криптоновая.
  • МТ – с матовым стеклом.
  • О – с опаловым стеклом.
Также в маркировке может присутствовать вторая буквенная часть. Она указывает на назначение конкретной конструкции лампы:
  • Ж – для ЖД.
  • СМ – для вертолетов и самолетов.
  • КМ – коммутаторная.
  • А – для автотранспорта.
  • ПО – для прожекторов.

У устройств для бытовых целей маркировка может включать только указание мощности без буквенных уточнений.

Достоинства
Лампы несмотря на ряд недостатков все же ее имеют и положительные качества:
  • Способны работать при низких температурах.
  • Могут работать при скачках напряжения.
  • Светят при высокой влажности.
  • Не требуют особенной утилизации.

Лампа может работать в широком температурном диапазоне. Она нормально переносит повышение влажности. Однако нужно отметить, что в таких условиях страдает только ее металлический цоколь. Лампа накаливания может продолжить работу при критических просадках напряжения. При таких условиях современные лампы не включаются, а устройство накаливания работает, хотя и дает при этом меньше света.

Если разбить такую лампу, то ничего страшного не произойдет. Дело в том, что присутствующий внутри инертный газ не несет вреда человеку. Колбы ламп можно выбрасывать в обычный мусорный контейнер.

Недостатки
Что касается недостатков, то лампы накаливания имеют их в достаточно большом количестве:
  • Низкая световая отдача.
  • Высокое потребление энергии.
  • Перерасход электричества на нагрев.
  • Небольшой ресурс.
  • Повышенная чувствительность к механическому воздействию.
  • Красный и желтый световой оттенок в спектре.

При легкой встряске спираль внутри лампочки может повредиться. Также предельно аккуратного обращения требует стеклянная колба. Ее очень легко повредить, поскольку она тонкая. В связи с этим лампочки нужно применять с плафонами.

Фактический ресурс лампы накаливания при номинальном напряжении 220 В составляет всего 1 тыс. часов. Это очень мало. У LED ламп этот показатель составляет 30 тыс. часов. При этом 1 такая лампочка стоит в разы дешевле, чем 30 лам накаливания. Таким образом, в большой перспективе выгоднее покупать все же LED, чем устройства накаливания. ЛН дают желтый и красный спектр в свете. Он не совсем комфортный для человека. Под ним неудобно читать и делать точную работу.

Похожие темы:

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!

 

Лампа накаливания: конструкция и особенности

Лампа накаливания – электрический осветительный прибор, принцип действия обусловлен нагревом до высоких температур нити тугоплавкого металла. Тепловой эффект тока известен давно (1800 год). С течением времени вызывает сильный нагрев (выше 500 градусов Цельсия), заставляя нить светиться. В стране вещички носят имя Ильича, на деле продвинутые историки бессильны однозначно дать ответ, кого назвать изобретателем лампы накаливания.

Конструкция ламп накаливания

Изучим строение прибора:

  • Рабочей частью лампы накаливания выступает вольфрамовая нить. Удельное сопротивление металла в три раза выше меди. Невысокий показатель. Вольфрам выбран разогреваемым телом за тугоплавкость, сечение нити уменьшено до предела, повышая электрическое сопротивление. Температура таяния металл превышает 3000 градусов Цельсия.
  • Стеклянная колба лампы накаливания содержит инертный газ. Позволяя уберечь спираль от сгорания, убирает необходимость создания вакуума (формирует отрицательное давление колбы, понижает механическую прочность конструкции).

    Лампочка накаливания

  • Спираль лампы накаливания подпирается молибденовыми держателями, питается током никелевых электродов. Материалы выбраны сообразно назначению. Молибден тугоплавкий, никеля температура ликвидуса пониже, зато наделен низким коэффициентом теплового расширения. Место контакта со спиралью избегает механических деформаций, продляет срок службы лампы накаливания.
  • Электроды посредством медных проводников соединяются с контактными площадками цоколя. Редко лампа накаливания снабжается собственным плавким предохранителем. Также внутри цоколя.

История создания ламп накаливания

Спирали далеко не сразу стали изготавливать из вольфрама. Применялись графит, бумага, бамбук. Много людей шло параллельным путем, создавая лампы накаливания.

Бессильны привести список 22 имен ученых, называемых зарубежными писателями авторами изобретения. Неправильно приписывать заслуги Эдисону, Лодыгину. Сегодня лампы накаливания далеки от совершенства, стремительно теряют маркетинговую привлекательность. Превышение амплитуды питающего напряжения на 10% (половину пути – 5% – РФ проделала в 2003 году, подняв вольтаж) номинала сокращает срок службы вчетверо. Снижение параметра закономерно урезает отдачу светового потока: 40% теряется при эквивалентном относительном изменении характеристик питающей сети в меньшую сторону.

Пионерам гораздо хуже. Джозеф Сван (Joseph Swan) отчаялся добиться достаточной разреженности воздуха колбы лампы накала. Насосы (ртутные) того времени неспособны выполнить задачу. Нить сгорала посредством сохранившегося внутри кислорода.

Смысл ламп накала довести спирали до степени нагрева, тело начинает светиться. Сложностей добавляло отсутствие в середине XIX века высокоомных сплавов – квота преобразования силы электрического тока сформирована увеличенным сопротивлением проводящего материала.

Усилия ученых мужей ограничивались следующими направлениями:

  1. Выбор материала нити. Критериями выступали одновременно высокое сопротивление, устойчивость к горению. Волокна бамбука, являющегося изолятором, покрывали тонким слоем проводящего графита. Малая площади проводящего слоя угля повышало сопротивление, давая нужный результат.
  2. Однако древесная основа быстро воспламенялась. Вторым направлением считаем попытки создать полный вакуум. Кислород известен с конца XVIII века, ученые мужи быстро доказали: элемент участвует в горении. В 1781 году Генри Кавендиш определил состав воздуха, начиная разрабатывать лампами накала, слуги науки ведали: земная атмосфера разрушает нагретые тела.
  3. Важно передать напряжение нити. Шла работа, преследующая цели создания разъемных, контактных частей цепи. Понятно, тонкий слой угля снабжен большим сопротивлением, как подвести электричество? Трудно поверить, пытаясь достичь приемлемых результатов, использовали ценные металлы: платина, серебро. Получая приемлемую проводимость. Недешевыми путями удавалось избежать нагрева внешней цепи, контактов, нить накалялась.
  4. Отдельно отметим резьбу цоколя Эдисона, используемую поныне (Е27). Удачная идея, легшая в основу быстро заменяемых лампочек накала. Прочие способы создания контакта, наподобие пайки, мало годятся. Соединение способно распасться, разогретое действием тока.

Лампа Эдисона

Стеклодувы XIX века достигли профессиональных высот,  колбы изготавливали запросто. Отто фон Герике, конструируя генератор статического электричества, рекомендовал сферическую колбу залить серой. Материал застынет – стекло разбить. Получался идеальный шар, при трении собирал заряд, отдавая стальному стержню, проходящему через центр конструкции.

Пионеры отрасли

Можете прочесть: идея подчинить электричество целям освещения впервые реализована сэром Гемфри Дэви. Вскоре после создания вольтова столба ученый вовсю экспериментировал с металлами. Выбрал благородную платину за высокую температуру плавления – прочие материалы воздухом быстро окислялись. Попросту сгорали. Источник света вышел неяркий, давая основу сотням последующих наработок, показав направление движения желающим получить конечный результат: осветить, заручившись помощью электричества.

Произошло в 1802 году, ученому исполнилось 24 года, позже (1806) Гемфри Дэви представил суду общественности вполне работоспособный разрядный осветительный прибор, в конструкции которого ведущую роль занимали два угольных стрежня. Следует отнести короткую жизнь столь блистательного светила небосвода науки, давшего миру представление о хлоре, йоде, ряде щелочных металлов, на постоянные эксперименты. Смертельные опыты по вдыханию угарного газа, работы с оксидом азота (мощным отравляющим веществом). Авторы отдали честь блистательным подвигам, сократившим жизнь ученого.

Осветительные приборы Дэви

Гемфри забросил, вырезав целое десятилетие исследований осветительных приборов, вечно занятый. Сегодня Дэви называют отцом электролиза. Трагедия 1812 года Felling Colliery наложила глубокий отпечаток, помрачив сердца многих. Сэр Гемфри Дэви пополнил ряды занявшихся разработкой безопасного источника света, уберегающего шахтёров. Электричество подходило мало, не существовало мощных надежных источников энергии. Чтобы рудничный газ перестал взрываться временами, применялись разные меры, наподобие металлической сетки-диффузора, препятствующей распространению пламени.

Сэр Гемфри Дэви сильно опередил время. Лет примерно на 70. Конец XIX века лавинообразно выдал новые конструкции, призванные вырвать человечество из вечной тьмы, благодаря использованию электричества. Одним из первых Дэви отметил зависимость сопротивления материалов от температуры, позволяя позже Георгу Ому получить знаменитый закон для участка цепи. Спустя полвека открытие было положено в основу создания Карлом Вильгельмом Сименсом первого электронного термометра.

6 октября 1835 года Джеймс Боумэн Линдсей продемонстрировал лампочку накала, окруженную стеклянной колбой для защиты от действия атмосферы. Как выразился изобретатель: можно было читать книгу, рассеивая темноту на расстоянии полутора футов от подобного источника. Джеймс Боумэн, считают общепризнанные источники, является автором идеи защиты нити накала стеклянной колбой. Правда?

Джеймс Боумен Линдсей

Склонны утверждать, в этом месте мировая история немного запуталась. Первый эскиз подобного устройства датируется 1820 годом. Приписывается почему-то Уорену де ла Ру. Которому было… 5 лет от роду. Одинокий исследователь заметил несуразицу, поставив дату… 1840 год. Бессилен детсадовец сделать столь великое изобретение. Причем забылись впопыхах демонстрации Джеймса Боумэна. Многие исторические книги ( одна 1961 года, авторства Льюиса) так трактовали неведомо уже откуда взявшуюся картинку. Видимо, автор ошибся, другой источник, 1986 года Джозефа Стоера, относит изобретение на счет Августа Артура де ла Рива (1801 года рождения). Гораздо лучше соответствует действительности, объясняя демонстрации Джеймса Боумэна пятнадцатью годами позже.

Прошло незамеченным русскоязычным доменом. Английские источники проблема трактуют следующим образом: имена де ла Ру и де ла Рив явно перепутаны, касаться могут минимум четырех личностей. Физики Уорен де ла Ру, Август Артур де ла Рив упомянуты, первый в 1820 году посещал детсад, образно говоря. Прояснить историю могут отцы упомянутых мужей: Томас де ла Ру (1793 – 1866), Чарльз Гаспар де ла Рив (1770 – 1834). Неизвестный джентльмен (леди) провел целое исследование, убедительно доказал: ссылка на фамилию де ла Ру несостоятельна, сослался горой научной литературы начала XX – конца XIX века.

Неизвестный потрудился просмотреть патенты Уорена де ла Ру, набралось девять штук. Лампы накала описываемой конструкции отсутствуют. Августа Артура де ла Рива, начавшего публикацию научных трудов в 1822 году, сложно представить изобретающим стеклянную колбу. Посещал Англию – родину лампочки накала – исследовал электричество. Желающие могут написать автору статьи англоязычного сайта по электронной почте [email protected] Пишет “ежков”: с удовольствием примет к сведению информацию, касающуюся вопроса.

Истинный изобретатель лампочки накала

Достоверно известно, в 1879 году Эдисон запатентовал (US Patent 223898) первую лампочку накала. Потомки зафиксировали событие. Касаемо более ранних публикаций, авторство вызывает сомнение. Неизвестен подаривший миру коллекторный двигатель. Сэр Гемфри Дэви отказался брать патент на изобретенный безопасный фонарь для шахты, сделав изобретение общедоступным. Подобные прихоти создают немалую путаницу. Бессильны выяснить, кто первым придумал помещать нить накала внутрь стеклянной колбы, обеспечив работоспособность конструкции, используемой повсеместно.

Лампы накаливания выходят из моды

Лампа накаливания использует вторичный принцип производства света. Достигает высокой температуры нить. КПД устройств мал, большая часть энергии расходуется впустую. Современные нормы диктуют стране беречь энергию. В моде разрядные, светодиодные лампочки. Навсегда остались в памяти Гемфри Дэви, де ла Ру, де ла Рив, Эдисон, приложившие руку, потрудившиеся вырвать человечество из тьмы.

Обратите внимание, Чарльз Гаспар де ла Рив скончался в 1834 году. Следующей осенью прошла первая публичная демонстрация… Некто нашел записи погибшего исследователя? Вопрос разрешит время, ибо все тайное откроется. Читатели обратили внимание: неизвестная сила подталкивала Дэви попробовать использовать защитную колбу, помогая шахтерам. Сердце ученого оказалось чересчур большим увидеть явный намек. Нужной информацией англичанин обладал…

История лампочки

Более 150 лет назад изобретатели начали работу над яркой идеей, которая оказала огромное влияние на то, как мы используем энергию в наших домах и офисах. Это изобретение изменило способ проектирования зданий, увеличило продолжительность среднего рабочего дня и дало толчок новому бизнесу. Это также привело к новым прорывам в области энергетики - от электростанций и линий электропередач до бытовой техники и электродвигателей.

Как и все великие изобретения, лампочку нельзя приписать одному изобретателю.Это была серия небольших улучшений идей предыдущих изобретателей, которые привели к созданию лампочек, которые мы используем сегодня в наших домах.

Лампы накаливания освещают путь

Задолго до того, как Томас Эдисон запатентовал - сначала в 1879 году, а затем год спустя, в 1880 году - и начал коммерциализацию своей лампы накаливания, британские изобретатели продемонстрировали, что электрический свет возможен с дуговыми лампами. В 1835 году был продемонстрирован первый постоянный электрический свет, и в течение следующих 40 лет ученые всего мира работали над лампой накаливания, возясь с нитью накала (часть лампы, излучающей свет при нагревании электрическим током) и лампой накаливания. атмосферу колбы (независимо от того, откачивается ли воздух из колбы или она заполнена инертным газом, чтобы предотвратить окисление и выгорание нити).Эти первые лампы имели чрезвычайно короткий срок службы, были слишком дороги в производстве или потребляли слишком много энергии.

Когда Эдисон и его исследователи из Менло-Парка вышли на сцену освещения, они сосредоточились на улучшении нити накала - сначала тестировали углерод, затем платину, прежде чем, наконец, вернуться к углеродной нити. К октябрю 1879 года команда Эдисона изготовила лампочку с карбонизированной нитью из хлопковой нити без покрытия, которая могла работать 14,5 часов. Они продолжали экспериментировать с нитью накала, пока не остановились на ней, сделанной из бамбука, что дало лампам Эдисона срок службы до 1200 часов - эта нить накала стала стандартом для ламп Эдисона на следующие 10 лет.Эдисон также внес другие улучшения в лампочку, в том числе создал более совершенный вакуумный насос для полного удаления воздуха из лампы и разработал винт Эдисона (который сейчас является стандартным патроном для лампочек).

(Историческая сноска: нельзя говорить об истории лампочки, не упомянув Уильяма Сойера и Албона Мэна, получивших патент США на лампу накаливания, и Джозефа Свана, который запатентовал свою лампочку в Англии. дебаты о том, нарушали ли патенты Эдисона на лампочки патенты этих других изобретателей.В конце концов, американская осветительная компания Эдисона объединилась с Thomson-Houston Electric Company - компанией, производящей лампы накаливания по патенту Сойера-Мэна - и образовала General Electric, а английская осветительная компания Эдисона объединилась с компанией Джозефа Свона и образовала Ediswan в Англии.)

Что делает вклад Эдисона в электрическое освещение таким выдающимся, так это то, что он не остановился на улучшении лампочки - он разработал целый ряд изобретений, которые сделали использование лампочек практичным.Эдисон смоделировал свою технологию освещения на основе существующей системы газового освещения. В 1882 году на виадуке Холборн в Лондоне он продемонстрировал, что электричество можно распределять от расположенного в центре генератора через серию проводов и трубок (также называемых трубопроводами). Одновременно он сосредоточился на улучшении выработки электроэнергии, создав первую коммерческую энергосистему под названием Pearl Street Station в нижнем Манхэттене. А чтобы отслеживать, сколько электроэнергии потребляет каждый покупатель, Эдисон разработал первый электросчетчик.

Пока Эдисон работал над всей системой освещения, другие изобретатели продолжали делать небольшие успехи, улучшая процесс производства нити накала и эффективность лампы. Следующее большое изменение в лампе накаливания произошло с изобретением вольфрамовой нити накаливания европейскими изобретателями в 1904 году. Эти новые лампы накаливания прослужили дольше и имели более яркий свет по сравнению с лампами с углеродной нитью. В 1913 году Ирвинг Ленгмюр выяснил, что размещение инертного газа, такого как азот, внутри колбы удваивает ее эффективность.В течение следующих 40 лет ученые продолжали вносить улучшения, которые снизили стоимость и повысили эффективность лампы накаливания. Но к 1950-м годам исследователи еще только выяснили, как преобразовать около 10 процентов энергии, используемой лампой накаливания, в свет, и начали фокусировать свою энергию на других осветительных решениях.

Дефицит энергии ведет к прорыву флуоресценции

В 19 веке два немца - стеклодув Генрих Гайсслер и врач Юлиус Плюкер - обнаружили, что они могут производить свет, удаляя почти весь воздух из длинной стеклянной трубки и пропуская электрический ток. ток через нее, изобретение, которое стало известно как трубка Гейслера.Эти газоразрядные лампы не пользовались популярностью до начала 20 века, когда исследователи начали искать способ повышения эффективности освещения. Газоразрядные лампы стали основой многих технологий освещения, включая неоновые лампы, натриевые лампы низкого давления (тип, используемый в наружном освещении, таком как уличные фонари) и люминесцентные лампы.

И Томас Эдисон, и Никола Тесла экспериментировали с люминесцентными лампами в 1890-х годах, но ни один из них никогда не производил их в коммерческих целях.Вместо этого именно прорыв Питера Купера Хьюитта в начале 1900-х годов стал одним из предшественников люминесцентной лампы. Хьюитт создал сине-зеленый свет, пропустив электрический ток через пары ртути и включив балласт (устройство, подключенное к лампочке, которое регулирует ток через трубку). Хотя лампы Cooper Hewitt были более эффективными, чем лампы накаливания, они практически не находили подходящего применения из-за цвета света.

К концу 1920-х - началу 1930-х годов европейские исследователи проводили эксперименты с неоновыми трубками, покрытыми люминофором (материалом, который поглощает ультрафиолетовый свет и преобразует невидимый свет в полезный белый свет).Эти открытия послужили толчком к осуществлению программ исследований люминесцентных ламп в США, и к середине и концу 1930-х годов американские осветительные компании демонстрировали люминесцентные лампы для ВМС США и на Всемирной выставке 1939 года в Нью-Йорке. Эти лампы прослужили дольше и были примерно в три раза эффективнее, чем лампы накаливания. Потребность в энергоэффективном освещении американских военных заводов привела к быстрому внедрению люминесцентных ламп, и к 1951 году в США больше света производилось линейными люминесцентными лампами.

Еще одна нехватка энергии - нефтяной кризис 1973 года - заставила инженеров-осветителей разработать люминесцентные лампы, которые можно было бы использовать в жилых помещениях. В 1974 году исследователи из Сильвании начали исследовать, как можно миниатюризировать балласт и вставить его в лампу. Хотя они разработали патент на свою лампочку, они не могли найти способ ее производства. Два года спустя, в 1976 году, Эдвард Хаммер из General Electric придумал, как изгибать люминесцентную лампу в форме спирали, создав первую компактную люминесцентную лампу (КЛЛ).Как и Sylvania, General Electric отложила этот дизайн, потому что новое оборудование, необходимое для массового производства этих фонарей, было слишком дорогим.

Первые компактные люминесцентные лампы появились на рынке в середине 1980-х годов по розничным ценам от 25 до 35 долларов, но цены могли сильно различаться в зависимости от региона из-за различных рекламных акций, проводимых коммунальными предприятиями. Потребители указали на высокую цену как на препятствие номер один при покупке КЛЛ. Были и другие проблемы - многие КЛЛ 1990 года были большими и громоздкими, они плохо вписывались в светильники, имели низкую светоотдачу и нестабильную производительность.С 1990-х годов улучшение характеристик КЛЛ, цены, эффективности (они потребляют примерно на 75 процентов меньше энергии, чем лампы накаливания) и срока службы (они служат примерно в 10 раз дольше) сделали их жизнеспособным вариантом как для арендаторов, так и для домовладельцев. Спустя почти 30 лет после того, как КЛЛ были впервые представлены на рынке, КЛЛ ENERGY STAR® стоит всего 1,74 доллара за лампу при покупке в упаковке по четыре штуки.

Светодиоды: будущее уже здесь

Одна из самых быстро развивающихся технологий освещения сегодня - это светодиоды (или LED).Тип твердотельного освещения, светодиоды используют полупроводник для преобразования электричества в свет, часто имеют небольшую площадь (менее 1 квадратного миллиметра) и излучают свет в определенном направлении, что снижает потребность в отражателях и рассеивателях, которые могут улавливать свет.

Это также самые эффективные фонари на рынке. Эффективность лампочки также называется световой эффективностью. Это мера излучаемого света (люмены), деленная на потребляемую мощность (ватты). Лампа, которая на 100 процентов эффективна при преобразовании энергии в свет, будет иметь эффективность 683 лм / Вт.Чтобы поместить это в контекст, лампа накаливания мощностью от 60 до 100 Вт имеет эффективность 15 лм / Вт, эквивалентная CFL имеет эффективность 73 лм / Вт, а текущие сменные лампы на основе светодиодов на рынке варьируются от 70 до 120 лм / Вт со средней эффективностью 85 лм / Вт.

В 1962 году, работая в General Electric, Ник Холоняк-младший изобрел первый светодиод видимого спектра в виде красных диодов. Затем были изобретены бледно-желтые и зеленые диоды. Поскольку компании продолжали совершенствовать красные диоды и их производство, они начали появляться в продаже

Лампы накаливания | Типы лампочек

Какие они?

Лампа или лампа накаливания - это источник электрического света, работающий от накаливания, который представляет собой излучение света, вызванное нагреванием нити накала.Они выполнены в чрезвычайно широком диапазон размеров, мощности и напряжения.

Откуда они взялись?

Лампы накаливания являются оригинальной формой электрического освещения и используются уже более 100 лет. Хотя Томас Эдисон считается изобретателем лампы накаливания, существует ряд люди, которые изобрели компоненты и прототипы лампочки задолго до Эдисона.

Один из тех людей был британский физик Джозеф Уилсон Свон, который фактически получил первый патент на полную лампу накаливания. лампочка с углеродной нитью 1879 г.Дом Лебедя был первым в мире, который освещался лампочкой. Эдисон и Свон объединили свои компании и вместе они первыми разработали коммерчески жизнеспособную лампочку.

Как они работают?

Лампа накаливания обычно состоит из стеклянного корпуса, содержащего вольфрамовую нить. Электрический ток проходит через нить накала, нагревая ее до температуры, при которой возникает свет.

Лампы накаливания обычно содержат стержень или стеклянную опору, прикрепленную к основанию лампы, что позволяет электрическим контактам проходить через колбу без утечек газа / воздуха.Небольшие провода, встроенные в стержень, поддерживают нить накала и / или ее выводные провода.

Стеклянный кожух содержит вакуум или инертный газ для сохранения и защиты нити от испарения.

Схема, показывающая основные части современной лампы накаливания.
  1. Стеклянная колба
  2. Инертный газ
  3. Вольфрамовая нить
  4. Контактный провод (идет к ноге)
  5. Контактный провод (идет к базе)
  6. Опорные тросы
  7. Держатель для стекла / подставка
  8. Базовый контактный провод
  9. Резьба винтовая
  10. Изоляция
  11. Электрический ножной контакт

Где они используются?

Лампы накаливания не требуют внешнего регулирующего оборудования, имеют очень низкую стоимость производства и хорошо работают как на переменном, так и на постоянном токе.Они также совместимы с устройствами управления, такими как диммеры, таймеры и фотодатчики, и могут использоваться как в помещении, так и на открытом воздухе. В результате лампа накаливания широко используется как в домашнем, так и в коммерческом освещении, для портативного освещения, такого как настольные лампы, автомобильные фары и фонари, а также для декоративного и рекламного освещения.

Планируется, что к 2014 году производство многих ламп накаливания будет прекращено. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о Законе об энергетической независимости и безопасности 2007 года и о том, как он может повлиять на вас.

Другие полезные ресурсы

История ламп накаливания

2. История и разработки

история лампы накаливания сосредоточена на развитии типов нитей, поэтому организуем по нитям.

Платина и иридиевые нити: 1802-1880's

Хамфри Дэви создал первую лампу накаливания, пропустив ток через платиновую полоску.Это вызвало свечение, а не длились долго, но положили начало развитию ламп накаливания. В течение следующих 70 лет экспериментаторы продолжали использовать платину. и иридий. Frederick de Moleyns использовал платиновую нить в вакуумированной стеклянной трубке для изготовления лампочки. Это было только мягко удачно из-за почернения лампочки, которая блокировала свет выход. Горение материала нити и почернение на верхняя сторона лампы была постоянной неприятной проблемой для первых изобретателей ламп.Платиновый материал также был дорогим.

Ранний изобретатели знали, что создание вакуума в лампочке поможет уменьшить почернение и продление срока службы лампы, проблема заключалась в способах улучшения создать вакуум пришлось развить. Генрих Гайсслер был одним из первых физиков разработать хороший насос и систему. Еще, Первым изобретателям лампочек 1802–1879 гг. не хватало достаточно хорошей системы.Как это обычно бывает с изобретением, многие знают ответ, но другие для продвижения вперед необходимы технологические разработки.

Чернение лампы накаливания, видео:


карбонизированный Нити и бумага: 1860-е - 1883

Джозеф Свон и Томас Эдисон независимо друг от друга успеха, сделав лампочку, которая прослужит разумное количество часы.

Свон использовал карбонизированную бумагу для создания своих ранних нитей.

Эдисон впервые использовал карбонизированную швейную нить в качестве нити, ему удалось чтобы попасть внутрь вакуума. Так появилась его первая практическая лампочка. До 1880 года он использовал карбонизированные швейные нитки. Затем он использовал бумагу. бристольский картон. (Копировальная бумага) Этот шаг продлил срок службы лампы. до 600 часов.

Почему Эдисон торжествовал: Джозеф Свон работал над лампами накаливания идея с 1850 года.Лебедь не удалось, потому что он использовал только частичный вакуум в его лампочке. Он также использовал обугленную бумажную нить. Эдисон придумал, как создать чистый вакуум в своих лампах. Он сделал это, нагревая лампочку одновременно с накачиванием из воздуха. Он использовал Sprengle насос.

Спренгл Насос слева использовался Своном и Эдисоном для перекачивания воздуха. от первых лампочек.Подробнее о помпе нажав на Статья в Scientific American выше.

Выше: Посмотрите нашу коллекцию лампочек в Эдисоне Технический центр на дисплее.


Bamboo приносит большие улучшения: 1883: гласит история, что Эдисон использовал вентилятор в жаркий день, он на раскладывающемся восточном веере раскатали прекрасный бамбук. Он карбонизированный его и протестировали как нить накала. Он отправляет помощников в Японию, чтобы найдите тип бамбука, который использовался в этом веере. Они нашли это и импортированные волокна.

первые бамбуковые нити имели квадратную форму, потому что они были разрезаны из более крупных частей с помощью определенного процесса.Он гальванизировал бамбук непосредственно к свинцу в проводах, чтобы избежать высокой стоимости платиновые зажимы. Позже он использовал угольную пасту, чтобы приклеить бамбук. к проводу в проводах.

Наши видео о ранних лампах Эдисона с целлюлозными и бамбуковыми волокнами:

Целлюлоза Нити накала: 1881-1904

Сэр Джозеф Свон разработал целлюлозную нить в 1881 году, однако Эдисон продолжал использовать бамбуковые нити до создания General Electric в 1892 году.Целлюлозные волокна были заменены на Лампы Уиллиса Уитни GEM накаливания.

Видео о лампах Mazda:

перейти к металлическим нитям: Эра тантала


Танталовые нити:
1902 - 1911

тантал была первой металлической нитью на рынке.Как вольфрам он имеет очень высокую температуру плавления, поэтому его можно нагревать до накаливания, не разрушая себя, как большинство металлов. Тантал намного превосходил все другие волокна. что он стал королем с 1902 по 1909 год. После 1909 года спеченный действительно стали набирать популярность вольфрамовые лампы. Прибытие пластичного вольфрама окончательно положил конец господству тантала.

Вернер фон Болтон (грузин проживает в Германии) обнаружил, что использование тантала для нить, позволяющая снизить потребление энергии и увеличить яркость. Компания Siemens и Halske произвела эти луковицы. Танталовая нить стала успешной и стала серьезная угроза продажам General Electric. Это стимулировало GE инвестирует больше в недавно созданную исследовательскую лабораторию попытаться придумать лучшую лампу.

Осталось: Зажженная танталовая лампа на выставке Siemens Forum в Мюнхене, Германия

Ниже: Крючки для удержания нити

слева: The Лампа WOTAN , сделанная из вытянутого вольфрама
WOTAN была торговая марка, принадлежащая Siemens & Halske

ДРАГОЦЕННЫЙ КАМЕНЬ Металлизированные нити лампы: 1904-1907

Willis Уитни из GE Schenectady разрабатывает способ запекания угля. нить накала при 3000 C для создания нити, которая ведет себя как металл.Это повышает эффективность на 25%. Эта нить использовалась в знаменитых Mazda лампы , которые производили очень яркие свет.

спеченный Вольфрамовые нити: 1904-1911

В 1904 г. Александром Жюстом и Францем разработан спеченный вольфрам. Ханаман (Австрия). Вольфрам увеличивает КПД ламп на 100 % и используется GE в 1907 году после покупки прав на него.
* Вольфрамовые и молибденовые нити использовались А.Н. Лодыгин (Россия) в "Всемирной выставке" 1900 года в Париже

Дуктильный Вольфрамовые нити: 1908 - сегодня

Уильям Д. Кулидж работал с вольфрамом, который, как оказалось, быть лучшим материалом для долговечной лампочки по сравнению с любым другим материал на сегодняшний день. Предыдущие спеченные вольфрамовые нити были эффективный, но хрупкий и непрактичный.Кулидж понял как нагреть вольфрам и вытягивать его через нагретые плашки уменьшения диаметр. Результатом его работы стала работоспособная, гибкая (пластичная) проволока, которая была высокопрочной и из нее делалась отличная нить. Новый материал использовался в лампах в 1911 году, и он используется до сих пор. Cегодня. См. Наш раздел об изобретателях ниже для получения дополнительных сведений о лампах накаливания.

будущее ламп накаливания:

Лампа накаливания используется в среднем доме более 120 лет .В последнее десятилетие крупная инициатива по развитию более эффективные лампочки заменили большую часть лампочек в мире с компактными люминесцентными лампами. Было значительное сопротивление запретить лампы накаливания

Лампа накаливания - История ламп накаливания, конструкция, применение - Нить накаливания, лампа накаливания, температура и вольфрам

Лампа накаливания излучается, когда объект нагревается до тех пор, пока он не начнет светиться. Чтобы излучать белый свет , объект должен быть нагрет как минимум до 1341 ° F (727 ° C).Раскаленное добела железо в кузнице раскалено, как и красная лава, стекающая с вулкана , как и красные горелки на электрической плите. Самый распространенный пример накаливания - раскаленная добела нить в лампочке накаливания.


Базовая конструкция

Сегодня нити изготавливаются из спирального вольфрама, материала с высоким сопротивлением, который можно втянуть в проволоку и который имеет как высокую температуру плавления, составляющую 6,120 ° F (3382 ° C), так и низкое давление паров , что не позволяет тает или испаряется слишком быстро.У него также есть полезная характеристика, заключающаяся в более высоком сопротивлении в горячем состоянии, чем в холодном состоянии. Если вольфрам нагреть до плавления, он излучает 53 люмена на ватт. (Нити накала лампы не нагреваются до такой степени, чтобы сохранить разумный срок службы лампы, но это дает верхний предел света, доступного от такой нити.) Форма и длина нити также важны для эффективности лампы. Большинство нитей свернуто в бухту, а некоторые - в двойную или тройную намотку. Это позволяет нити терять меньше тепла в окружающий газ, а также косвенно нагревать другие части нити.

Большинство ламп имеют одно основание винтового типа, через которое оба провода проходят к нити накала. Основание может быть уплотнено фланцевым уплотнением (для ламп 0,8 дюйма [20 мм] или больше) или недорогим стыковым уплотнением для ламп диаметром менее 0,8 (20 мм) с меньшими проводами, рассчитанными на ток 1 А или меньше. Основания приклеиваются к луковицам. В приложениях, где требуется точное позиционирование нити накала, предпочтительны двухпозиционные или байонетные основания.

Колба может быть изготовлена ​​либо из обычного свинца , , либо из известкового стекла, либо из боросиликатного стекла, выдерживающего более высокие температуры.Даже более высокие температуры требуют использования кварцевых, высококремнеземных или алюмосиликатных стекол. Большинство ламп внутри имеют химическое травление для рассеивания света от нити накала. Другой метод рассеивания света использует внутреннее покрытие из белого кремнезема.

Из ламп меньшей мощности откачивается вся атмосфера, образуя вакуум. В лампах мощностью 40 Вт и более используется инертный наполняющий газ, который уменьшает испарение вольфрамовой нити. В большинстве из них используется аргон с небольшим процентным содержанием азота и для предотвращения дуги между подводящими проводами.Криптон также иногда используется, потому что он увеличивает эффективность лампы, но он также стоит дороже. Водород используется для ламп, в которых необходимо быстрое мигание.

По мере старения лампы вольфрам испаряется, делая нить накала тоньше и увеличивая ее сопротивление. Это снижает мощность, ток, люмен и световую отдачу лампы. Часть испаренного вольфрама также конденсируется на колбе, делая ее темнее и приводя к большему поглощению на колбе.(Вы можете определить, является ли колба наполняющим газом или вакуумной, наблюдая за темнением старой колбы: вакуумные лампы имеют равномерное покрытие, тогда как газонаполненные лампы показывают почернение, сконцентрированное в самой верхней части колбы.) Вольфрам- галогенные лампы заполнены галогеном (бром, , хлор, , фтор или йод) и разлагаются гораздо меньше в течение срока их службы. Когда вольфрам испаряется с нити накала, вместо того, чтобы осаждаться на стенках колбы, он образует газообразное соединение с газообразным галогеном.Когда это соединение нагревается (рядом с нитью), оно разрушается, повторно осаждая вольфрам на нити. Такие лампы по компактности и долговечности лучше обычных. Температура выше (выше 5121 ° F [2827 ° C]) в этих лампах, чем в обычных лампах, что обеспечивает более высокий процент видимого и ультрафиолетового излучения. Линейные вольфрамово-галогенные лампы могут быть покрыты фильтрами, которые отражают инфракрасную энергию обратно на нить накала, тем самым резко повышая эффективность без сокращения срока службы.


Цветовая температура

Эффективность света определяется количеством видимого света, который он излучает при заданном количестве потребляемой энергии. Engineering Материал нити увеличивает эффективность. Потери возникают из-за потери тепла нитью накала на газ вокруг нее, потерь от нити на подводящие провода и опоры, а также потерь на цоколе и колбе.

Большая часть выходной мощности лампы находится в инфракрасной области спектра , что хорошо, если вам нужна тепловая лампа, но не идеально для источника видимого света.Видно только около 10% мощности типичной лампы накаливания, большая часть которой находится в красной и желтой частях спектра (которые ближе к инфракрасной области, чем зеленый, синий или фиолетовый). Один из способов обеспечения цветового баланса, больше похожего на дневной свет, - это использовать стеклянную колбу с синим оттенком, которая поглощает часть красного и желтого. Это увеличивает цветовую температуру, но снижает общий световой поток.


Компромиссы в дизайне

Температура - это один из нескольких компромиссов в конструкции каждой лампы.Необходима высокая температура нити накала, но если она будет слишком высокой, нить быстро испарится, что приведет к короткому сроку службы. Слишком низкая температура и излучение будет мало . Для вольфрамово-галогенных ламп температура должна быть не менее 500 ° F (260 ° C) для обеспечения работы регенеративного цикла. Кроме того, хотя нить накала должна быть горячей, колба и основание имеют ограничения по температуре, как и цемент, который их связывает. У многих лампочек есть кнопка нагрева, которая действует как тепловой экран между нитью накала и основанием.Положение лампы (нижнее основание для настольной лампы и верхнее основание для подвесной потолочной лампы) также изменяет количество тепла, которому подвергается цоколь, что изменяет срок службы лампы.

Если напряжение, при котором работает лампа, изменяется, это изменяет сопротивление нити накала, температуру, ток, потребляемую мощность, светоотдачу, эффективность (и, следовательно, цветовую температуру) и срок службы лампы. В общем, если напряжение увеличивается, все остальные характеристики увеличиваются, за исключением срока службы, который уменьшается.(Ни одно из этих соотношений не является линейным.)


Как работает лампа накаливания - идеи и советы

Лампочка - одно из чудес современного мира. Лампочки можно найти практически повсюду на планете, они настолько распространены и широко распространены, что легко забыть, насколько мы зависим от них. Лампочка - это электрический источник света, который технически называется лампой. Этот термин, конечно, также чаще используется потребителями для обозначения портативного типа освещения, такого как настольная лампа или настольная лампа.

Самый распространенный тип «лампы» или колбы - это лампа накаливания. Эти типы лампочек представляют собой старейшую и простейшую технологию изготовления ламп, восходящую к экспериментам Томаса Эдисона с типами нити накала в 1879 году.

Как работают лампы накаливания

Лампа накаливания работает по принципу накаливания , общий термин , означающий свет, производимый теплом . В лампе накаливания электрический ток пропускается через тонкую металлическую нить накала, нагревая ее до тех пор, пока она не начнет светиться и не начнет светиться.

В лампах накаливания обычно используется вольфрамовая нить из-за высокой температуры плавления вольфрама. Вольфрамовая нить внутри лампочки может достигать температуры 4500 градусов по Фаренгейту. Стеклянный корпус, стеклянная «колба», предотвращает попадание кислорода из воздуха на горячую нить. Без этого стеклянного покрытия и вакуума, который оно помогает создать, нить накала бы перегревалась и окислялась в мгновение ока.

После того, как электричество проходит через вольфрамовую нить, оно проходит по другому проводу и выходит из лампы через металлическую часть сбоку от патрона.Он входит в лампу или приспособление и выходит через нейтральный провод.

Это элегантно простая система, которая довольно хорошо работает при получении света. Он идеально подходит для широкого спектра применений, дешев и прост в изготовлении, а также совместим с переменным или постоянным током.

Можно ли регулировать яркость ламп накаливания?

Да - по умолчанию все лампы накаливания регулируются по яркости.

Из этого правила есть исключения. Например, некоторые специальные конструкции, такие как определенные типы цветных лампочек, не имеют возможности регулировать яркость из-за производственного процесса.Однако они всегда будут отмечены как «не диммируемые». В общем, вы можете доверять лампам накаливания с регулируемой яркостью.

Каков средний срок службы лампы накаливания?

Каждая лампа отличается, но средняя лампа накаливания имеет срок службы не менее 1000 часов. Есть много конструкций ламп, которые служат дольше этой. Перед покупкой лампочки обязательно ознакомьтесь с информацией о продукте, чтобы узнать о ее сроке службы.

Лампы

CFL, которые технически являются разновидностью ламп накаливания, обычно имеют более длительный срок службы, в десять раз дольше, чем стандартные лампы накаливания.

Какого цвета лампа накаливания?

Цветовая температура лампы накаливания обычно варьируется от белого до желтого. Однако все лампочки разные.

Если это важно для вас, проверьте указанную цветовую температуру лампы перед покупкой. Чем выше цветовая температура, тем «холоднее» лампа, а значит, она излучает более белый свет. Когда цветовая температура ниже, лампа излучает «теплый» или желтый свет.

Если вы ищете лампочки более необычного цвета, например красного или синего, обратите внимание на цветные лампочки.

Энергоэффективны ли лампы накаливания?

Нет, лампы накаливания не энергоэффективны.

Только около 10% электроэнергии, потребляемой лампой накаливания, производит свет. Остальные 90% выделяются в виде тепла. Из-за такой высокой теплоотдачи вы увидите лампы накаливания, используемые в качестве нагревательных ламп, лампы для выращивания и лампы для инкубаторов, где теплоотдача фактически является преимуществом.

Поиск альтернативных вариантов энергосбережения для лампы накаливания

Поскольку лампы накаливания столь же энергоэффективны, как и они, несколько новых технологий сейчас соперничают, чтобы заменить их, в том числе лампы CFL (компактные люминесцентные лампы) и светодиоды (светодиоды).Некоторые законы даже приняты для постепенного отказа от ламп накаливания в пользу более энергоэффективных форм освещения.

Если вам нужен самый энергоэффективный тип лампочки, выбирайте светодиодные лампы. Вы можете легко заменить лампу накаливания на светодиодную. Просто замените старую лампочку в лампе или люстре на ее современный светодиодный аналог. Да, вы можете устанавливать светодиодные лампы в обычные светильники, если их основание и мощность совместимы с осветительным прибором.

Еще вопросы?

Позвоните по номеру 800-782-1967, чтобы поговорить с одним из наших дружелюбных профессиональных консультантов по освещению и домашнему декору или посетить ближайший к вам магазин Lamps Plus. По телефону или лично мы будем рады помочь вам выбрать подходящую лампочку.

Другие идеи и советы по использованию лампочек

Люмен в Вт: ключ к покупке запасных ламп

Идентификатор лампочки и руководство по поиску

Как работает светодиодная лампа

Как работает лампа CFL

Как работает галогенная лампа

Руководство по часто задаваемым вопросам о лампах

Типы лампочек

Советы по освещению

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *