Как работает лампа накаливания

Лампа накаливания. Как она работает?

как работает лампа накаливания

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

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

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

Кто изобрел лампу накаливания?

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

Не Эдисон. Он лишь улучшил существовавшие в то время модели и создал первую лампу, которая смогла проработать 40 часов. А изобрели лампу накаливания задолго до этого.

Кто же был первым? Рискну предположить, что титул изобретателя должен достаться Уоррену де ла Рю (Warren De la Rue), британскому астроному и химику. В 1820 году он поместил в трубку, из которой был откачан воздух, платиновую проволоку и пропустил через нее электрический ток.

Его изобретение так и не получило широкого распространения и тем более не пошло в массовое производство (догадайтесь почему).

Почему лампы накаливания перегорают?

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

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

Почему лампа накаливания не самый лучший вариант?

Потому что она неэффективна.

Принцип работы лампы накаливания заключается в нагревании спирали электрическим током, но производители специально ограничивают температуру, не давая спирали светиться по-настоящему ярким белым светом, чтобы таким образом продлить срок ее службы.

В результате основную часть энергии (до 80%) лампы накаливания излучают в инфракрасном диапазоне. Проще говоря — эти лампы скорее греют, чем светят. Ненужная трата электричества, если, конечно, вы и впрямь не используете лампы накаливания для отопления.

Они их запретили! Сволочи!

Было дело. В цивилизованных странах лампы накаливания просто загнали в строгие рамки соответствия минимальным стандартам эффективности (за исключением некоторых специальных ламп) — это, конечно, закрыло путь на рынок многим моделям, но о полном запрете речь никогда не шла. В России в 2011 году был целиком запрещен оборот ламп накаливания мощностью 100 Вт и более.

С 2013 года было запрещено продавать уже лампы мощностью более 75 Вт. А с 2014 года планировалось и вовсе полностью отказаться от ламп накаливания в пользу энергосберегающих.

Но совсем недавно внезапно выяснилось, что наша страна еще не готова полностью переходить на энергосберегающие лампы, поэтому рассматриваются поправки к законам, отменяющие безусловный запрет на оборот ламп накаливания.

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

Источник: http://lmplus.ru/lampa-nakalivaniya/

Вечная лампа накаливания

как работает лампа накаливания

17.11.14

Вечная лампа накаливания

Непостижимая история 113-летней лампочки накаливания

Среднестатистическая лампа накаливания работает в течении 1000 – 2000 часов, по истечении которых перегорает. Длительность работы светодиодных (LED) ламп колеблется в пределах 25000 – 50000 часов.

Но есть в калифорнийской пожарной части одна лампа, время работы которой насчитали 989 000 часов – почти 113 лет. Установлена эта лампа была в 1901 году. С тех пор многое изменилось, поменялось много сотрудников противопожарной службы, но неизменной осталась одна “вечная лампа накаливания”. Долговечность ее работы до сих пор остается загадкой.

Краткая история лампочки накаливания

Карбоновая лампа Томаса Эдисона

Считается, что Томас Эдисон изобрел первую лампочку в 1879 году. Хотя и ранее изобретатели экспериментировали в этом направлении.

В 1802 году британский химик Гэмфри Дэви придумал лампу накаливания, подавая ток на платиновые полоски. В последующие 75 лет изобретатели повторяли и усовершенствовали нить накала.

Известен шотландский изобретатель Джеймс Боуман Линдсей, который в 1835 году хвастался своей новой лампочкой, позволяющей ему «читать книгу на расстоянии полутора метров», но позже он переключился на беспроволочную телеграфию.

Пять лет спустя за эксперименты с платиновыми нитями накаливания взялась уже целая группа ученных. И хотя высокая цена платины не позволила создать устройство для массового производства, но разработанная ими конструкция легла в основу первого патента лампы накаливания, полученного в 1841 году.

Американский изобретатель Джон У. Старр заменил дорогие платиновые нити накаливания на более дешевые угольные, но вскоре умер от туберкулеза, не успев довести до ума свою разработку.

Несколько лет позже британский физик Джозеф Сван, используя идеи Старра, создал рабочий экземпляр лампы, и в 1878 году стал первым человеком в мире, который украсил свой дом лампочками накаливания.

Томас Эдисон в Америке работал над усовершенствованием угольных нитей накала. Увеличив степень вакуума в колбе лампы, совместно с усовершенствованной угольной нитью накала, в 1880 году удалось добиться 1200 часов работы лампы и запустить ее в массовое производство в количестве 130000 лампочек в год.

В это же время родился человек, которому суждено было создать самую долговечную лампочку в мире.

The Shelby Electric Company

Адольф Шайе

Родившийся в 1867 году Шайе проживал в Париже и имел возможность наблюдать, как растет популярность электрических лампочек. В 11 лет он решил зарабатывать собственные деньги и стал сопровождать своего отца, шведского иммигранта и владельца небольшой компании, производящей лампы накаливания.

Шайе увлекся физикой и закончил обучение сразу в двух академиях наук – немецкой и французской.

После обучения Шайе занимался проектированием нитей накаливания в крупной немецкой энергетической компании, а в 1896 году переехал в США, где некоторое время работал в General Electric, но затем ему удалось получить 100000$ инвестиций (что в 2014 году эквивалентно сумме $2750000) и открыть фабрику по производству ламп Shelby Electric Company.

Чтобы показать превосходящее качество своей продукции Шайе решил провести публичное испытание. Лампочки разных производителей были размещены рядом и все были подключены к одному источнику питания, напряжение в котором постепенно повышалось. Western Electrician в 1897 году рассказывает, что произошло дальше:

«Лампы различных марок стали сгорать и взрываться, пока лаборатория не осталась освещаться только лампами Шелби, ни одна из которых не пострадала даже при достаточно высоком напряжения во время столь наглядного испытания».

Патент Шайе

Компания Шелби заявляла, что ее лампочки работают на 30% больше и горят на 20% ярче, чем любые другие лампы в мире. Это способствовало взрывному успеху компании. В 1897 г.

журнал Western Electrician сообщил, что компания «получила столько заказов на первое марта [1897], что пришлось работать ночами напролет и резко увеличить размеры завода».

К концу года производительность компании выросла в два раза – с 2000 до 4000 ламп в день, а «преимущества использования ламп Шелби были настолько очевидными, что без сомнения не остались незамеченными даже среди наиболее скептически настроенных потребителей».

Выпуск продукции продолжался все следующее десятилетие. За это время появились новые технологии с вольфрамовыми нитями накала и новые производители. Компания Шелби не смогла вовремя модернизировать свое производство и оказалась не в состоянии конкурировать с новыми производителями. В 1914 году они были выкуплены General Electric, а выпуск лампочек Шелби был прекращен.

The Centennial Light

В 1972 году начальник пожарной инспекции в городе Ливермор в Калифорнии сообщил местной газете об одной странности. Лампочка Шелби, находящаяся на потолке его станции непрерывно горит вот уже в течение десятилетий. Эта лампочка уже давно стала легендой в пожарной части и никто не знает наверняка, как долго он горит и откуда взялась. Майк Данстан, молодой репортер с Tri-Valley Herald, занялся расследованием данного вопроса и то, что он нашел, было действительно впечатляющим.

Собрав десятки устных рассказов и письменных историй, Данстан определил, что эта лампочка была приобретена Деннисом Берналем в компании Livermore Power and Water Co. (первая энергетическая компания города) примерно в конце 1890-х годов, а затем передана в пожарную часть города в 1901 году, после того, как Берналь продал компанию.

В первые годы использования лампочка, известная как Centennial Light или «Столетний свет» была перемещена всего несколько раз: несколько месяцев она висела в помещении пожарного отдела, а затем, после краткого пребывания в гараже и мэрии, была перенесена в пожарное депо Ливермора. «Она оставалась включенной по 24 часа в день, чтобы осветиться темный путь для сотрудников компании, – рассказал Данстан тогдашний начальник пожарной станции Джек Бейрд».

Хотя Бэрд признал, что ее все-таки однажды выключали «примерно на неделю, когда сотрудники управления общественных работ, созданного Рузвельтом, провели реконструкцию пожарной части еще в 30-е годы», представители Книги Рекордов Гиннесса все-таки установили, что выдутая вручную лампа на 30-ватт достигла 71-летнего строка эксплуатации и была «старейшей лампой накаливания в мире».

Помимо реконструкции пожарной части в 1930-м году, лампочка выключалась еще пару раз – в 1976 году, когда ее привезли в новую пожарную часть Ливермора № 6. В сопровождении «эскорта, состоящего из множества полицейских и пожарных машин» лампочка прибыла на встречу к большой толпе жаждущих увидеть, как она вновь зажжется.

Источник: https://www.altsyn.com/energonovosti/570/vechnaya-lampa-nakalivaniya

Лампочка накаливания: целая эпоха в освещении

как работает лампа накаливания

Ни для кого не секрет, что даже сейчас, с появлением множества новых энергосберегающих источников света, лампа накаливания (еще ее называют «лампочка Ильича» или вольфрамовая лампа), остается очень востребованной, и многие пока не готовы от нее отказаться. Скорее всего, пройдет еще немного времени и этот световой прибор практически уйдет с рынка электротехники, но, естественно, забыт он не будет. Ведь по сути, с открытием обычной лампы накаливания началась новая эра в освещении.

Из чего состоит вольфрамовая лампочка?

Конструкция лампы накаливания с вольфрамовой нитью очень проста. Она состоит из:

  • колбы, т. е. самой стеклянной сферы, либо вакуумированной, либо наполненной газом;
  • тела накала (нить накаливания) – спирали из сплава вольфрама;
  • двух электродов, по которым на спираль подается напряжение;
  • крючков – держателей вольфрамовой нити, выполненных из молибдена;
  • ножки лампочки;
  • внешнего звена токоввода, служащего предохранителем;
  • корпуса цоколя;
  • стеклянного изолятора цоколя;
  • контакта донышка цоколя.

Принцип работы лампы накаливания также несложен. Свет вырабатывается по причине того, что вольфрамовая нить нагревается от подаваемого на нее напряжения. Подобное свечение, хоть и в более малых объемах, можно увидеть при работе электрической плитки с открытым нагревательным элементом из нихрома. Свет от спирали выделяется очень слабый, но на этом примере становится ясно, как работает лампа накаливания.

Кроме привычной формы, эти световые приборы могут быть и декоративными, в виде свечи, капли, цилиндра или шара. Так как свет от вольфрама всегда одного цвета, производители выпускают такие осветительные приборы с различными, иногда окрашенными стеклами.

Интересны в работе лампочки с нитями накаливания с зеркальным покрытием. Принцип действия лампы накаливания можно сравнить с точечными светильниками, так как освещают они направленно определенную площадь.

Разновидности форм ламп накаливания

Достоинства

Конечно, основные преимущества ламп накаливания – это минимальная сложность при их изготовлении. Отсюда, естественно, и низкая цена, ведь на сегодняшний день более простого электрического прибора и представить нельзя. Та же история и с включением такого элемента в сеть. Для этого не нужно устанавливать какое-то дополнительное оборудование, достаточно простейшего патрона.

В некоторых случаях даже при его отсутствии люди подключают лампы накаливания, на скорую руку соорудив патрон из дерева, пластика, либо вовсе соединяя лампу с проводом при помощи изоляционной ленты. Конечно, такие подключения в форс-мажорных обстоятельствах имеют право на существование, но они небезопасны в смысле пожарной и электрозащиты (необходимо следить, чтобы основание не нагрелось).

Также лампочки с нитью накаливания больших мощностей (150 Вт) очень широко применяются в освещении теплиц. Ведь помимо того, что они дают свет, в результате накаливания вольфрамовой нити лампы сильно нагреваются. К тому же освещение от них наиболее близко к солнечному свету, современная лампочка на светодиодах или люминесцентная энергосберегающая этим похвастаться не могут. По этой же причине лампа накаливания имеет преимущество и в вопросе влияния на зрение человека.

Недостатки

Вольфрамовая нить

К недостаткам ламп накаливания можно отнести недолговечность работы таких приборов, это напрямую зависит от такого параметра, как напряжение в сети. Если повысить ток, то спираль начнет быстрее изнашиваться, что и приведет к перегоранию в самом тонком месте. Ну а если же понизить напряжение, то освещение станет намного слабее, хотя, конечно, это увеличит срок службы лампы.

К основным недостаткам ламп накаливания можно также отнести и негативное действие на нить накала резких скачков напряжения. Но от этого недостатка можно избавиться путем установки вводного стабилизатора. Конечно, остается вопрос с включением освещения.

Ведь в момент подачи напряжения нить накала холодная, а значит, сопротивление ее ниже. Решается эта проблема установкой простейшего поворотного диммера. Тогда с поворотом рукоятки нить будет накаливаться плавнее, (т. е.

будет отсутствовать краткая резкая подача напряжения), а значит и прослужит она много дольше.

Но все же главным минусом этих приборов, конечно же, можно считать их низкий КПД, а именно то, что работающая лампа расходует подавляющую части энергии на тепло, в результате чего начинает сильно нагреваться. Эти потери составляют до 95%, но такой уж алгоритм работы вольфрамовых лампочек. Так что при приобретении этого светового прибора следует учитывать все преимущества и недостатки лампы накаливания.

Виды ламп накаливания

Лампочки с использованием вольфрамовой нити могут быть не только вакуумными. Устройство лампы накаливания различает несколько видов подобных осветительных приборов, каждый из которых используется в определенных отраслях. Они могут быть:

  • вакуумными, т. е. самыми простыми;
  • аргоновыми, либо азотно-аргоновыми;
  • криптоновыми, которые светят на 13–15% сильнее аргоновых;
  • ксеноновыми (чаще применяемыми в последнее время в фарах автомобилей и светящими в 2 раза ярче аргоновых);
  • галогенными – колба в лампе накаливания наполнена галогеном брома или йода. Свет в 3 раза ярче, чем у аргоновой, но эти лампы не терпят снижения напряжения и внешнего загрязнения стекла колбы;
  • галогенными с двойной колбой – с повышенной эффективностью работы галогенов по сбережению вольфрама в нити накаливания;
  • ксенон-галогенными (еще более яркими) – они наполнены помимо галогенов йода или брома еще и ксеноном, т. к. от того, какой газ находится в колбе, напрямую зависит то, сколько градусов составит нагрев лампы а, следовательно, зависит и ее яркость.

Галогенная лампа с двойной колбой

Коэффициент полезного действия

Как уже говорилось, ввиду того, что строение лампы накаливания подразумевает разогрев спирали, 95% подающейся на осветительный прибор энергии уходит в тепло, выделяемое при ее работе, и лишь 5% идет непосредственно на освещение. Это тепло является инфракрасным излучением, которое глаза человека не воспринимают.

Потому коэффициент полезного действия таких осветительных приборов при повышении температуры лампы накаливания до 3 400 К составит 15%. При снижении ее до 2 700 К (что соответствует температуре работы лампы в 60 Ватт) КПД ламп составит уже 5%.

Получается, что с повышением температурных режимов повышается и КПД, но при этом значительно падает срок службы. Значит, при условии понижения тока падает и коэффициент полезного действия, зато долговечность прибора возрастет в тысячи раз.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как повесить люстру на крючок

Такой способ увеличения срока службы ламп часто используется в подъездах многоквартирных домов, где питание на источники подается последовательно на два осветительных прибора, либо к лампе последовательно подключается диод, что позволяет понизить ток сети.

Что выбрать: светодиоды или вольфрамовые лампы?

Обычная лампа накаливания

Это вопрос, ответ на который каждый находит для себя сам, оценив для себя лампы накаливания, их достоинства и недостатки. Советов здесь быть не может. С одной стороны, светодиоды потребляют во много раз меньше электроэнергии и более долговечны в работе, чего нельзя сказать о «лампочках Ильича», а с другой – лампы накаливания оказывают более щадящее действие на зрение человека.

И все же есть статистика, а согласно ей, продажи светодиодов и энергосберегающих ламп в последнее время возросли более чем на 90%, т. к. человеку свойственно идти в ногу с прогрессом, а значит, недалеко время, когда лампы накаливания уйдут в прошлое.

Источник: https://lampagid.ru/vidy/lampy-nakalivaniya/ustrojstvo

Лампа накаливания: особенности электрической конструкции, характеристики, принцип действия

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

История создания

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

Учёные прилагали усилия в таких направлениях:

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

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

Принцип работы

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

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

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

Если вольфрам попадёт в воздушную среду, то он очень быстро окислится, что приведёт к мгновенному разрушению. Именно поэтому использовали вакуумную колбу. Сейчас применяют вместо вакуума, смесь газов. На этапе экспериментов учёные ещё не знали, какой состав лучше применить.

Современные изделия наполняются азотом, криптоном или же аргоном. С их помощью удалось увеличить срок эксплуатации лампы, а также повысить силу свечения.

Длительность использования становится больше из-за того, что давление газов внутри колбы не даёт испаряться вольфрамовой нити, когда она нагрета.

Строение изделия

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

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

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

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

Колба и цоколь

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

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

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

Под этот патрон изготавливается множество видов ламп:

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

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

Газовая среда и нить накала

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

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

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

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

Технические характеристики

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

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

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

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

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

Увеличение срока эксплуатации

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

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

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

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

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

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

Источник: https://rusenergetics.ru/ustroistvo/princip-raboty-lampy-nakalivaniya

История создания лампы накаливания

Сегодня, пользуясь всеми удобствами электричества и не представляя свою жизнь без интернета, тяжело поверить, что относительно недавно не было не только электрических приборов, но и вообще искусственного света. Неудивительно, что изобретение лампы накаливания было практически чудом в глазах людей. Ведь раньше для освещения помещений люди использовали открытый огонь.

Определение и строение лампы накаливания

Под лампочкой накаливания подразумевается источник света, излучатель которого изготовлен из тугоплавкого металла (чаще вольфрама) и имеет вид спирали или нити, накаливаемой до температуры в 2500-3000К с помощью электрического тока. Свечение происходит за счет накаливания нити. Стандартная лампа может работать от 5 до 150 часов, а отдача света от нее составляет от 10 до 35 лм/Вт.

Современные лампы накаливания различаются по конструкции, но все имеют в составе одинаковую основную часть: токовод, колба и тело накаливания. Наличие цоколей при этом вовсе не обязательно, кроме того они могут иметь любую форму. Некоторые лампы имеют и вторую колбу над основной. Колба служит для защиты нити накала от внешнего воздействия; тело накала может быть сделано в виде нити, спирали или двойной спирали.

Изобретение и этапы развития лампы накаливания

В 1872 году А.Н. Лодыгин изобрел электрическую лампу накаливания, позже в 1879 году ее усовершенствовал Том Эдисон.

В 1959 году в США и практически сразу же в СССР появились галогенные лампы накаливания, они имели вид заполненной инертным газом с примесью галогенов кварцевой колбы. Позже покрытие галогенных ламп способно было отражать инфракрасное излучение. Их появление стало важным этапом развития ламп накаливания, потому что галогенные лампы более эффективны, компактны, светят ярче и лучше передают цвета окружающих предметов, дольше служат.

Повлиявшие на развитие люди и фирмы

В конце 1890-х годов нить накаливания стали изготавливать из окиси циркония, иттрия, тория и магния (лампа Нернста), металлического осмия (лампа Ауэра), тантала (Лампа Фейерлена и Больтона).

В 1904 году в Венгрии Ханаман и Юст запатентовали применение нити накаливания из вольфрама, там же фирма Tungsram и стала их выпускать с 1905 года.

В 1906 году компания из США General Electric выкупила патент на производство вольфрамовых нитей. В 1910 году нить была усовершенствована Кулиджем.

В 1926 году Гермером была изобретена лампа дневного света. И опять компания General Electric выкупила на нее патент и наладила выпуск таких ламп в 1938 году.

В 2007 году австралийским правительством была одобрена программа полной замены ламп накаливания люминесцентными и светодиодными. Страны Европы и США, Россия и Китай тоже не остались в стороне и запретили или ограничили выпуск и продажу лампочек накаливания высокой мощности.

Виды ламп накаливания:

  • вакуумные;
  • криптоновые;
  • аргоновые или азот-аргоновые;
  • ксеноновые;
  • галогенные с одной или двумя колбами;
  • ксенон-галогенные без отражателя инфракрасного излучения и с ним.
  • лампы накаливания, имеющие покрытие, способное преобразовать инфракрасное излучение в видимый диапазон.

Типы цоколей

Цоколь привычной для нас лампы накаливания был введен Эдисоном. Цоколи бывают следующих распространенных размеров: E14 (миньон), E27 (цоколь Эдисона), E40 (цифры – диаметр цоколя с внешней стороны).

Существуют патроны без резьбы и лампы вообще без цоколей (W). Есть цоколи G – штырьковые, имеющие два и более выводов, они разделяются на: G4, GU6.35, G9, GU5.3, GU10, GU4.

Различают еще цоколь с утопленными контактами (R), софитный цоколь (S), штифтовой (B), фокусирующий (P), телефонный (T), кабельный (K).

Современные лампы накаливания:

  1. Простые лампы накаливания. Используются в домах в качестве общего освещения, могут подсвечивать оборудование, зеркальные поверхности.
  2. Разноцветные лампы накаливания. Применяются для иллюминации, создают праздничное настроение.
  3. Декоративные лампы накаливания. Применяются, когда нужно направленное освещение с целью акцентирования внимания на чем-либо.
  4. Лампы с отражателями разных типов. Применяются для разнообразных целей, в зависимости от необходимости.

Мощность стандартных ламп накаливания: 25, 40, 60, 75 и 100 Вт.

Рекорды

В Книге рекордов Гиннеса оказалась лампочка, которую вкрутили в 1901 году, и она до сих пор светит. Сбои в работе были только в 1901, 1937, 1970 годах из-за проблем с электричеством. Мощность лампочки всего 60 Вт, а настроена она на выдачу мощности 4 Вт.

Примечательно, что эта лампа была подарком от Адольфа Чайлета, основного конкурента Эдисона, пытавшегося создать долговечную лампочку. Лампочка имеет свой сайт в интернете, а расположенная в помещении видеокамера позволяет на нее посмотреть.

Забавно, что видеокамера уже два раза ломалась, а лампочка все работает.

Светильники для ламп накаливания

По месту крепления различают следующие осветительные приборы: потолочные, настенно-потолочные, настенные, настольные, напольные и подвесные светильники.

По предназначению различают:

  • светильники для освещения наружных пространств (СПО, СПП, СГ, СЗП, СВ), используются для освещения улиц, дорог, парков, скверов, подъездов, территорий предприятий, зданий;
  • промышленные светильники НПП, используются для освещения помещений;
  • промышленные светильники ПСХ-60, используются в качестве вспомогательного или освещения в неблагоприятных условиях;
  • консольные светильники НКП, используются в качестве локального освещения;
  • переносные светильники РВО, РСУ, НРП, НРБ, СРП, используются в качестве дополнительного освещения.

Достоинства ламп накаливания:

  • малые габариты;
  • привлекательная цена;
  • моментальное зажигание;
  • экологичность;
  • возможность работы от постоянного и переменного тока;
  • разный диапазон напряжений и рабочих температур;
  • отсутствие мерцаний во время работы от переменного тока;
  • возможно применение регуляторов яркости.

Недостатки ламп накаливания:

  • небольшой срок службы;
  • хрупкость;
  • пожароопасность;
  • низкий КПД.

Тренды XXI века — это светодиодные и энергосберегающие лампы. А традиционные лампы накаливания по экологическим причинам ограничивают в продаже. Но, не смотря на это, для большей части населения нашей страны «лампочка Ильича» продолжает оставаться самым простым, понятным и любимым источником света.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как сделать бегущую строку

Источник: https://plama.ru/pub/istoriya_lampochki_nakalivaniya/

История создания электрической лампочки

Вера в технический прогресс на закате XIX века была неумолимой — изобретена анестезия, пневматическая шина, паровой двигатель и много чего ещё из того, что сегодня нам кажется простым и привычным. Отдельно хотелось бы остановится на лампе накаливания. В конце января 1880 годаТомас Эдисон получил один из более, чем 1000 своих патентов, но, пожалуй, самый главный — это был патент как раз на лампу накаливания, которая светила тогда более 14 часов, что было очень хорошим стартом.

Активно прослужив людям более 100 лет, делая их жизнь в прямом смысле слова ярче, лампы накаливания постепенно начинают уходить в лету.

Так, в конце 2013 года телеканал CNN посвятил некоторое время своего эфира некрологу лампе накаливания — этому послужил запрет на производство и продажу 40- и 60-ватных ламп накаливания в США.

В некрологе приводилось высказывание правнука Томаса Эдисона, который заявил, что знаменитый предок был всецело за прогресс, и наверняка он радушно бы воспринял общий переход на более экологичные и долговечные светодиодные осветительные приборы.

Эдисон ли изобрёл?

В конце XIX века идеи великих открытий прямо витали в воздухе и почти одновременно одни и те же революционные продукты изобретали люди разных национальностей на разных концах света. Так теперь и спорят — в каждой стране пальму первенства присваивают соотечественникам или гражданам наиболее дружественных стран.

Для начала надо сказать, что история освещения электричеством началась с дуговой лампы (там свечение происходит за счёт дуги, которая образуется между двух электродов).

Эту самую дугу изобрёл в начале XIX века российский учёный Василий Петров, но первую лампочку с таким принципом освещения представил в Британии Гемри Дэфи.

Этот прототип мало подходил для освещения маленьких комнат, так как был слишком ярким и весьма пожароопасным, а вот для уличного освещения и освещения аудиторий подходил вполне. Такая лампа была уже значительно дешевле газового освещения, которым пользовались в то время.

Одной из самых известных ламп, которые светятся за счёт угольной дуги стала «свеча Яблочкова». Инженер Павел Яблочков представил её на Всемирной выставке во Франции в 1878 году, там она произвела фурор и немедленно была «взята на вооружение».

Но за 40 лет до Яблочкова такая лампа была уже представлена общественности шотландцем Боумен Линдси, правда, он тогда не стал её совершенствовать и защищать свои права на неё, и изобретение забылось.

Ещё один первопроходец из России — Александр Лодыгин первым догадался откачивать из стеклянной колбы воздух, чтоб угольная нить сгорала медленнее. Свой патент в Российской Империи он получил летом 1874 года.

В этом же году за океаном в Канаде аналогичный патент получили товарищи-изобретатели Генри Вудворд и Мэтью Эванс, но по причине тотальной бедности наукой они заниматься перестали и продали свой патент Томасу Эдисону.

При желании можно набрать ещё с десяток светлых умов из разных частей мира, которые примерно в это же время додумались до лампы накаливания и даже получили на неё патент.

Проблемы со сроком службы

Существует легенда, что лампочки накаливания специально создают таким образом, чтоб срок их службы не превышал 1000 часов. Якобы в 20-30-е годы прошлого столетия представители картеля Phoebus (объединение производителей ламп накаливания) решили специально производить лампы с ограниченным сроком службы, чтобы искусственно создать спрос.

Сейчас в мире разворачивается крупномасштабная компания против ламп накаливания. Вопросами перехода на альтернативные источники света (в основном на светодиоды) занимаются правительства США, почти всех стран Южной Америки, почти всех стран Европы, Китая, ЮАР, Индии и ряда других стран.

Что же касается России, то наше правительство также пытается поспевать за передовыми странами, так к 2020 году Минэнерго запланировало замену всех уличных осветительных приборов на светодиодные.

Также у нас уже запрещён оборот 100-ватных лампочек, и обсуждается запрет об обороте 40- и 60-ватных.

Важно заметить, что недаром страны озаботились этим вопросом — светодиодные лампы служат несколько десятков тысяч светочасов, и потребляют они около 10% от потребляемого лампой накаливания электричества при том же самом уровне освещения.

Живая легенда

Сегодня, когда лампочке накаливания активно сочиняются некрологи, в США в небольшом городе Ливермор в Калифорнии на пожарной части до сих пор горит лампа, впервые вкрученная в 1901 году! Тогда ещё Эдисон жил.

За более чем миллион часов горения долгожительница несколько раз переезжала и к 2018 году пережила всех, кто её вкручивал, 20 президентов США, 2 Мировые войны и три веб-камеры, которые поочерёдно были установлены, чтоб все желающие смогли наблюдать за тем, как работает столетняя лампа.

Изучавшие этот феномен люди пришли к выводу, что для того, чтобы лампа горела так долго, нужна особенно толстая и прочная нить накаливания. Также эту лампочки очень редко выключали — это положительным образом сказывается на сроке жизни ламп накаливания.

Представитель сайта, который занимается онлайн-трансляцией этого чуда света заявил, что, по его мнению, лампа проработает ещё пару столетий, а потом люди вкрутят другую, запасную лампочку, которая является её ровесницей, и надо полагать, её тоже хватит на пару сотен лет.

Есть будущее у лампы накаливания?

Как бы ни было прекрасно то, что лампочка может гореть непрерывно на протяжении 117 лет, лампы накаливания всё равно сильно проигрывают светодиодам по КПД и сроку жизни.

Правда, учёные не так давно опубликовали статью, где рассказывалось о том, как им удалось в разы увеличить эффективность лампы накаливания. Тепло, которое каждая лампочка отдаёт во внешнюю среду перенаправлялось с помощью фотонных кристаллов внутрь.

Таким образом, в теории КПД можно увеличить с 2% до 40%, что уже будет сопоставимо с энергосберегающими конкурентами. При этом учёные подчёркивают, что просто хотели поэкспериментировать, а не ставили перед собой цель модернизации лампы накаливания.

Источник: https://suelektro.ru/articles/istoriya-sozdaniya-ehlektricheskoj-lampochki/

Срок службы электрических ламп

Сегодня широкое распространение имеют четыре вида освещения: традиционные лампы накаливания, люминесцентные, галогенные и светодиодные. Срок службы лампочек напрямую зависит от технологии осветительного прибора. Но в рамках технологи ресурс лампочек будет напрямую зависеть от условий эксплуатации.

Принцип работы ламп накаливания при нагрузках

Наибольшую нагрузку спираль лампы накаливания испытывает в момент включения. Это происходит из-за того, что спираль лампочки в холодном состоянии имеет сопротивление в десятки раз меньше, чем когда она раскалена.

Экспериментальная проверка наиболее распространенных электрических ламп накаливания мощностью 25, 40, 60, 75, 100 Вт показывает, что их сопротивление в холодном состоянии составляет 155,5; 103,5; 61,5; 51,5; 40 Ом, а в рабочем — 1936; 1210; 815; 650; 490 Ом, соответственно. Тогда отношение «горячего» сопротивления к «холодному» равняется 12,45; 11,7; 13,25; 12,62; 12,4, а в среднем оно составляет 12,5. Эти показатели взяты из справочника. Но ради любопытства наши электрики в Королеве провели такие опытные замеры и вышли на те же цифры.

В результате лампа накаливания при включении работает в экстремальных условиях при токах, которые превышают номинальный. Это приводит к сокращению ресурса лампочек накаливания, к ускоренному износу нити накала и преждевременному выходу из строя, особенно при превышениях напряжения в питающей сети.

Последнее обстоятельство при длительных превышениях напряжения относительно номинального приводит к резкому сокращению срока службы лампы. В результате при очередном нажатии на выключатель лампочка перегорит, и даже может отключиться автомат в щитке.

А вы зададитесь вопросом, что делать, если погас свет и обесточилась квартира?

Срок службы лампы накаливания сильно зависит от условий эксплуатации

Эксплуатационный ресурс обычной лампочки накаливания зависит:

  • от качества коммутации проводов;
  • от качества монтажа и подключения люстры;
  • от качества сборки светильника;
  • от стабильности номинального напряжения;
  • от наличия или отсутствия механических воздействий на светильник, толчков, сотрясений, вибраций;
  • от температуры и влажности окружающей среды;
  • от типа примененного выключателя и скорости нарастания величины тока при подаче питания.

Как увеличить срок службы лампы накаливания

Для того, чтобы продлить ресурс и эксплуатационный срок службы, необходимо разобраться, почему перегорают электрические лампы накаливания. При продолжительной работе лампочки ее нить накала под воздействием высокой температуры нагрева постепенно испаряется, уменьшаясь в диаметре и рвется (перегорает).

Чем выше температура нагрева нити накала, тем больше света она излучает. При этом интенсивнее протекает процесс испарения нити, и сокращается срок службы лампы. Поэтому для ламп накаливания устанавливается такая температура накала нити, при которой обеспечивается необходимая светоотдача лампы и определенная продолжительность ее службы.

Увеличить срок эксплуатации ламп накаливания можно путем включения в цепь устройств плавного пуска, которые будут сглаживать нагрузку, возникающую на старте работы холодной лампочки.

Для уточнения возможных способов продления работы светильников обратитесь за консультацией к мастеру. Например, наш электрик в Мытищах в подъезде многоквартирного дома собирал схему лестничного освещения, просчитывая оптимальный ресурс работы ламп.

Такой же опыт есть у наших мастеров, оказывающих услуги электрика в Пушкино.

Средний ресурс лампы накаливания составляет 1000 часов

Средняя продолжительность горения лампы накаливания при расчетном напряжении не превышает 1000 часов. После 750 часов горения световой поток снижается в среднем на 15%.

Лампы накаливания очень чувствительны даже к относительно небольшим повышениям напряжения: при повышении напряжения всего на 6% срок службы снижается вдвое. По этой причине лампы накаливания, освещающие лестничные клетки, довольно часто перегорают, так как ночью электросеть мало нагружена и напряжение повышено.

Эксплуатационный срок службы энергосберегающих светодиодных (led) ламп

Светодиодные лампы не имеют нить накаливания и устроены совсем по-другому, нежели обычные лампочки Ильича. В связи с принципиально новой технологией изготовления можно отметить, что основным их преимуществом является наибольший срок службы.

Производители заявляют о номинальном ресурсе до 50 000 часов! Если сравнивать с лампочками накаливания, то это в 50 раз больше. Если пересчитать эти показатели исходя из режима использования в обычных домашних условиях, то можно утверждать, что светодиодная (led) лампочка прослужить 15 лет. А это, согласитесь, значительный срок.

За это время можно забыть простейшую процедуру замены лампочки в домашних светильниках.

К сожалению, на практике срок службы светодиодных ламп колеблется в зависимости от производителя вокруг цифры 5 лет, что, конечно, все равно превышает срок службы обычных лампочек накаливания.

Гарантийный срок службы энергосберегающих люминесцентных ламп составляет до 20 000 часов

По технологии производства люминесцентные лампы также значительно отличаются от ламп накаливания. Внутри светильников находится инертный газ и пары ртути. В лампе проходит электрический ток, в результате чего появляется ультрафиолетовое (УФ) излучение). Внутренние поверхности лампы покрыты специальным веществом — люминофором. Оно поглощает ультрафиолетовое излучение и преобразует его в видимый свет. Происходит так называемое явление люминесценции.

Длительность срока службы люминесцентных ламп дневного света колеблется от 2 000 до 20 000 часов.

Производители при этом оговаривают идеальные условия эксплуатации, при соблюдении которых можно будет максимально долго использовать люминесцентные светильники. Прежде всего должно быть не больше 5 включений/выключений.

Поэтому эти лампы дневного света не подходят для использования в местах, где часто щелкают выключателем, или в паре с датчиками движения. Кроме того, не должно быть скачков напряжения.

К сожалению, реальный срок службы люминесцентных ламп не всегда дотягивает до заявленных в связи с тем, что в продаже очень много низкокачественных лампочек в основном китайского производства.

Срок службы галогенных ламп

Галогенные лампы по своему строению схожи с лампами накаливания. В них также есть спираль. Но их колба наполнена специальным, так называемым буферным газом: парами галогенов (брома или йода). Пары галогенов увеличивают срок службы лампочки до 2 000 — 4 000 часов. Причем чем меньше колба галогенки, тем дольше она прослужит.

При применении устройств плавного пуска срок работы галогенных лампочек можно повысить до 8 000 — 12 000 часов. Если сравнивать галогенные светильники со светодиодными, то первые, конечно, значительно уступают вторым. Но при этом они свободно могут использоваться в паре с диммером или диодным выключателем, как и лампочки накаливания.

Если материал этой статьи был для вас интересен и полезен, поделитесь им со своими знакомыми в социальных сетях. Возможно, кому-то эта информация очень пригодится. C уважением, Королевский электрик в Щелково.

Источник: http://elektrik-korolev.ru/srok-lamps.html

Принципы работы лампы накаливания. Как работает лампа накаливания

Современный рынок представляет вниманию покупателей широкий ассортимент источников света, но лидером продаж из года в год остается лампа накаливания. Объяснить популярность данного прибора просто, если рассмотреть особенности и принципы его работы.

Строение лампы накаливания

Лампочка накаливания имеет достаточно простую конструкцию и состоит из:

  • стеклянной колбы;
  • тела накала с держателями;
  • электродов;
  • ножки;
  • цоколя (основание и контактное дно);
  • изолятора.

Колбы могут иметь разные формы и размеры, изготавливаться из прозрачного и матового стекла, но назначение у них одно – защита тела накала от осадков и прочих воздействий.

Вакуум или газ?

Изначально лампы накаливания имели вакуумные колбы – при их изготовлении кислород откачивался через специальную трубочку, после чего края трубочки запаивались. Сегодня так делают маломощные лампочки, а источники света от 25 Вт заполняют инертным газом. Азот, криптон или аргон позволяет:

  • продлевать срок службы тела накала;
  • снижать потери тепла.

Что такое тело накала

Тело накала – это и есть нить накала, но принято использовать термин «тело», поскольку, кроме нити, применяются также спирали (одинарные или двойные). Для его изготовления берут вольфрам – тугоплавкий металл с высокой температурой горения. Редко, но все же используется осмиево-вольфрамовый сплав.

. Первые лампочки накаливания шли с телом накала из угля.

При выключенной лампе нить накала имеет комнатную температуру, при подключении к источнику тока происходит скачок показателя в 10-15 раз превышающий номинальное значение. По мере нагрева нити сопротивление увеличивается.

Цоколь – Эдисона или миньон?

Лампы накаливания оснащаются стандартизованными цоколями. Цифра в названии лампы указывает на диаметр цоколя – 14 мм для миньона (Е14) и 27 мм для Эдисона (Е27). Основной процент представленных цоколей является резьбовым, но есть и безрезьбовые варианты – они удерживаются в патроне за счет специального сопряжения либо силы трения.

Принцип работы лампы накаливания

Принцип действия источника света основывается на эффекте накаливания проводника в результате прохождения через него тока. Когда ток проходит через тело накаливания, температура тела резко возрастает, и начинает излучаться свет (чем больше температура, тем ярче световой поток).

В видимый свет преобразуется незначительная доля энергии, потребляемой лампой из сети, поскольку большая часть уходит на нагрев нити и излучение потока в невидимом человеческому глазу диапазоне. Срок эксплуатации лампы зависит от испарения материала телом накала, а оно происходит неравномерно. Если колба потемнела, это значит, что произошло осаждение металла в нити.

Лампы накаливания: «за» и «против»

Выбирая лампу накаливания, покупатель должен понимать, что:

  • Данный источник света имеет низкую световую отдачу и, хоть и недорого стоит, но за электрическую энергию счет обеспечит немаленький.
  • Лампа накаливания все-таки остается самым дешевым источником освещения, который имеет привлекательный дизайн, небольшие габариты, может работать от переменного и постоянного тока.
  • Мерцаний при работе лампочек рассматриваемого типа не возникает.

Благодаря широкому диапазону температур вы сможете настраивать яркость освещения, многие осветительные приборы предоставляют возможность плавного включения источника в работу.

Источник: http://www.impulse-light.com/statyi/kak_rabotaet_lampa_nakalivaniya/

Устройство и принцип работы лампы накаливания

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.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое газоразрядная лампа

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 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.

2012-2020 г. Все права защищены.

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

Источник: https://eltechbook.ru/lampa_nakalivaniya.html

Как устроена лампа накаливания: принцип работы и потребление электрики

Для создания искусственного освещения часто используют обычную лампу накаливания. Этот элемент знаком всем еще со времен СССР. Стеклянная колба, патрон и спираль — основные видимые части продукта. Как устроена лампа накаливания изнутри, интересно и мастеру-новичку, и профессионалу.

История изобретения лампочки

Внешний вид лампы накаливания

Изделие проектировалось и дорабатывалось многими учеными в разные периоды. Первая электрическая дуга была зажжена ученым Петровым В.В. в 1802 году. Изобретение состояло из двух угольных стержней, которые подключались к полюсам гальванической батареи.

В момент их сближения возникал электрический разряд, и над элементами формировалась светящаяся дуга. Применение такой лампы в быту было невозможным по ряду причин – неудобство конструкции, быстрое перегорание угольных стержней. Зато мировые ученые начали понимать, из чего сделать лампу.

Спустя 70 лет в 1872 году Лодыгин А.Н. получил патент на лампу накаливания. В качестве спирали в ней был использован стержень ретортного угля, который находился под стеклянным колпаком.

Уже в 1880 году 10 мая лампочкой Лодыгина было обустроено уличное освещение в Санкт-Петербурге на Литейном мосту. Срок службы источника света составлял всего 2 месяца (пока не перегорал угольный стержень).

В 1880 году в США Томас Эдисон представил усовершенствованную лампу накаливания Лодыгина. Он сумел добиться устранения воздуха из стеклянной колбы, что обеспечило более длительное горение спирали и более яркое её свечение. Эдисон также разработал цоколь с резьбой для ввинчивания лампы в патрон.

В 1910 году было принято решение скручивать вольфрамовую нить в спираль для увеличения ресурса её службы. Таким образом, изделие теперь работает вместо первоначальных 50-100 часов целых 1000 ч.

Принцип теплового получения излучения используют и при производстве галогеновых ламп дневного света.

Из чего состоит лампа

Строение лампы накаливания

Строение и схема лампы накаливания выглядят так:

  • стеклянная колба грушевидной или округлой формы;
  • тело накала (вольфрамовая или угольная нить), расположенное в ней на двух держателях-крючках;
  • два электрода;
  • предохранитель;
  • ножка;
  • цоколь (корпус) с изолятором;
  • его контакт (донышко).

Окисление вольфрамовой нити (спирали, тела накала) исключается за счет её помещения в вакуум или газообразную среду. Ими наполняют стеклянную колбу.

Электротехнические параметры

Все лампочки производятся для разных напряжений. Поскольку тугоплавкий металл вольфрам имеет малое удельное сопротивление, для устройства светового элемента нужен длинный провод. Таким образом, нить накаливания в электрической лампочке часто достигает 50 микрометров. При включении света через тело накала проходит ток, превышающий рабочий в 10-14 раз. Чем больше прогревается нить, тем сильнее увеличивается сопротивление нити и снижается сила тока.

Принцип работы электрической лампы накаливания

Рассмотрев, из чего состоит лампочка, важно понять и принцип её работы:

  • При включении света через донышко цоколя к телу накала проходит ток.
  • Вольфрамовая нить сильно разогревается после замыкания электрической цепи, что приводит к её свечению.
  • На этот момент температура нити достигает 570 градусов.
  • Таким образом спектр свечения лампочек сдвинут в сторону теплых температур.

Для справки: чем ниже градус вольфрамовой/угольной нити, тем ниже будет доля энергии, которая подходит к телу накала и провоцирует его видимое излучение. Ретро-лампы тем и отличаются, что медленнее и слабее прогревают спираль.

Разновидности световых элементов

Классифицируют все изделия по разным параметрам. По типу наполнения колбы различают такие лампы:

  • самые простые вакуумные (при их изготовлении из колбы отсасывается весь воздух);
  • наполненные газом аргоном;
  • ксенон-галогенные;
  • наполненные криптоном.

По типу предназначения лампочки делят на такие виды:

  • Декоративные. Работают по привычному принципу. Колба выполнена в виде свечи или шара.Декоративные лампы накаливания
  • Общего назначения. Это знакомые всем обычные элементы, которые вкручиваются в люстру или бра. Часто мастера волнует вопрос, сколько ватт потребляет лампочка. Можно купить изделие на 40, 60, 90, 100, 120, 150, 200 и более Вт. Чем больше показатель, тем ярче будет свечение.
  • Лампы для локального освещения. Конструктивно они ничем не отличаются от обычных элементов. Но рабочее напряжение для них находится в диапазоне 12-42 В.
  • Лампочки для иллюминации. Имеют окрашенную в яркие цвета колбу. Рабочая мощность в диапазоне 10-25 Вт.
  • Сигнальные. Имеют предельно низкую мощность и используются для светосигнальных устройств. На сегодняшний день такие изделия уверенно вытесняются современными светодиодными лампами.
  • Прожекторные. Тело накала здесь укладывается особым образом за счет удобной её подвески в колбе. В результате удается достичь лучшей фокусировки свечения. Мощность таких ламп достигает 10-50 киловатт.
  • Зеркальные. Имеют особое покрытие колбы. Она частично обтянута пленкой распыленного термическим способом алюминия. Таким образом удается добиться узкой направленности светового луча. Зеркалки применяются для устройства локального освещения.
  • Транспортные. Эти изделия отличаются повышенной прочностью, устойчивостью к вибрациям. Для транспортных ламп используют специальные цоколи, благодаря которым можно быстро заменить осветительный элемент в стесненных условиях машины. Работают такие элементы от электросети авто 6-220 В.
  • Изделия для оптических приборов. Сегодня почти не выпускаются. Ранее использовались для кинопроекторов, медтехники. Лампы такого типа имеют колбу особой формы.
  • Коммутаторная лампочка. Относятся к классу сигнальных. Имеют малый размер колбы, что позволяет размещать их под кнопками панелей различных установок.Двухнитевая сигнальная лампа 

По количеству нитей накаливания все элементы бывают:

  • Двухнитевые. Имеют одно тело накала для дальнего (сильного) света и одно – для ближнего (слабого) освещения. Используются в авто, авиации, ж/д светофорах, в звездах Московского Кремля.
  • Однонитевые. Привычные лампочки с вольфрамовым телом накала.

Тело накала малоинерционных изделий имеет крайне тонкую спираль. Ранее они применялись для систем оптической записи звука. Существуют также нагревательные лампы, которые используют для устройства сушильных камер, электроплит, оргтехники и др.

Преимущества и недостатки

Лампы накаливания имеют ряд своих достоинств:

  • приемлемую стоимость;
  • компактные габариты;
  • мгновенную реакцию на включение/выключение;
  • отсутствие мерцания, неблагоприятно воздействующего на глаза;
  • инертность к скачкам напряжения;
  • мягкая гамма свечения, способствующая расслаблению, созданию атмосферы уюта;
  • хороший индекс цветопередачи, равный Ra 90;
  • работа в любых условиях (в том числе при высокой влажности);
  • постоянная доступность для потребителя;
  • экологичность;
  • отсутствие шума при работе;
  • инертность к ионизирующей радиации.

К недостаткам ламп накаливания относят такие моменты:

  • хрупкость, чувствительность к механическим повреждениям;
  • сравнительно малый срок эксплуатации;
  • низкий КПД, не превышающий 5-7% (отношение расходуемой мощности к видимому излучению);
  • пожарная опасность при прямом контакте лампы с горючими веществами (текстиль, солома и др.);
  • вероятность взрыва при термическом ударе или разрыве спирали под напряжением.

Несмотря на все перечисленные недостатки, привычные лампочки уверенно сохраняют за собой занятые позиции. Более 70% населения СНГ все еще пользуются ими.

Кпд и долговечность

Влияние напряжения на срок службы лампочки

Разбирая, как устроена лампа накаливания, важно понять коэффициент ее полезного действия. При световой температуре 3400 Кельвинов КПД элемента составляет 15%. Имеется в виду отношение потребляемой мощности к видимому человеческим глазом световому излучению. При температуре 2700 К (средняя нормальная для обычной бытовой лампы) коэффициент полезного действия равен всего 5%.

Чем выше температура накала, тем большим будет КПД. Но при этом срок службы изделия снижается. К примеру, если повысить напряжение на 20%, яркость освещения станет сильнее – повысится КПД лампочки, однако срок эксплуатации сократится на 90-95%. Соответственно, снижение напряжения приводит к уменьшению коэффициента полезного действия изделия и увеличению срока его эксплуатации.

Устройство и принцип действия лампы накаливания

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.

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.

Источник: http://fazanet.ru/ustrojstvo-i-princip-dejstviya-lampy-nakalivaniya.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Школа электрика