Строение лампа накаливания: принцип работы и потребление электрики

от

виды, характеристики, устройство лампы, строение, принцип работы

ЛН полюбились многим людям за счет легкости в использовании. Они имеют различные цветовые режимы, как холодные оттенки, так и теплые. В этой статье говорится о том, что такое лампа накаливания, где чаще применяется и из чего состоит.

Достоинства и недостатки

В настоящее время существует множество осветительных приборов. Большинство из них производятся в последние несколько лет с использованием высоких технологий, но классическая ЛН всё равно имеет множество плюсов или совокупность параметров, которые будут более подходящими при правильном использовании:

  • достаточно низкая цена;
  • устойчивость к различным температурам;
  • моментальное зажигание;
  • не мерцают;
  • имеют разные режима света.

Как выглядит классическая ЛН

Но, к сожалению, лампы накаливания имеют свои минусы:

  • основной недостаток — это достаточно пониженный КПД. У лампочек в 100 Вт КПД будет примерно 17 %, у изделий 60 Вт эта цифра будет всего лишь 5 %. Одним из методов увеличения КПД будет поднятие температуры накала, но в таком случае срок службы заметно снизится;

Спираль для лампы накаливания

  • малый срок службы;
  • повышенная температура поверхности сосуда, которая может быть у 100Вт лампочки до 250°С. Это повышает риск возникновения возгораний или взрыва ламп;
  • чувствительность к окружающей среде;
  • применение термостойкой арматуры.

Ниже подробно описаны виды и характеристики ламп накаливания.

Характеристики

Одним из основных параметров лампочек с телом накала будет мощность, указываемая в ваттах. Назначение ламп различное, поэтому диапазон выбора большой — от 0,1 Вт «светильник» до 23 тыс. Вт прожекторов для аэродромов.

В быту применяют слабомощные лампочки, обычно от 15 Вт до 200 Вт, а на производстве используют лампы мощностью до 2000 Вт.

Качество светового луча и уровень рассеивания регулируются материалом производства сосуда.

Автомобильная лампочка

Наибольшая светопередача присуща для изделий с прозрачным стеклом, потому что они не поглощают свет. Матовая поверхность лампы поглощает 5% световых лучей, а белая — 15%.

Размер лампочек накаливания может быть от 60 мм до 130 мм. Зависит от сферы применения.

Принцип работы

Во время прохождения электрическим током через спираль, она быстро раскаливается до высоких температур почти до 2500 градусов. Это происходит из-за того, что спираль обладает высоким сопротивлением току и на прохождение его уходит большое количество энергии.

Тепло нагревает металл (вольфрам), и начинается свечение лампы. Поскольку внутри лампы нет кислорода, то вольфрам не окисляется.

Таблица температуры цвета

КПД лампы накаливания 100 Вт старого образца, где роль тела накала играл стержень из угля, был намного меньше, чем у последних моделей. Это объясняется дополнительными расходами на конвекцию. Спиральные тела накала обладают более пониженным процентом таких потерь.

Температура лампы накаливания

Температура ламп накаливания может быть до 3200 градусов по Цельсию.

Обратите внимание! Температура, при которой вольфрам начинает плавиться, будет 3500 градусов. Стандартная температура ЛН не может привести в действие этот процесс. В случае, вольфрам начинает плавиться, то лампочка может взорваться, поэтому необходимо следить за этим.

Виды ламп

Лампы накаливания подразделяются на несколько видов:

Декоративные модели лампочек

  • вакуумные;
  • аргоновые либо азотно-аргоновые;
  • криптоновые;
  • галогенные с подключенным отражателем инфракрасного света внутри лампочки, что повышает КПД;
  • с покрытием, необходимым для преобразования инфракрасного света в видимый спектр.

Общего, местного предназначения

Характеристики ЛН общего предназначения прописаны в ГОСТе 2239-79. Эти лампочки используются для подключения в светильники основного освещения бытовых и общественных мест, а также уличного пространства.

Основное напряжение может быть 127 и 220 В. Ассортимент изделий делится на группы в зависимости от типов тела накала (спираль либо биспираль) и среды (вакуумные, газовые).

Правильное хранение изделия

Форма сосуда, метод установки, марка изделия и вид цоколя подбираются из соображений стоимости, практичности технологи, минимум на 100 часов работы. Нужно подчеркнуть, что в последние годы эффективность таких ламп оценивается по множеству характеристик.

ЛН местного предназначения, выпускается под ГОСТом 1182-78, напряжение не должно быть выше 36 В, а для производственных помещений, где есть легкогорючие вещества — 12 В. Мощность лампочек местного назначения ограничена и будет 15, 25, 40 и 60 Вт. Время службы каждой лампы накаливания должен быть не меньше 75% средней продолжительности свечения.

Для уличного освещения берутся более мощные лампы, чтобы не приходилось каждый месяц-два менять их. Так как это достаточно трудоемкий процесс.

Иллюминационные лампы на 15 Вт

Декоративные

Декоративные лампочки могут быть различных форм, круглые, овальные, спиральные и так далее. Источником излучения будет вольфрамовая нить. С помощью него в помещении получается уютный и теплый свет. В основном на фабрике производят дизайнерские изделия под классический цоколь Е27, но бывают модели под цоколь Е22 и Е40.
Напряжение необходимое для корректной работы составляет 220 В. Срок использования декоративных изделий с вольфрамовой нитью может быть в диапазоне 2000-3400 часов, но не больше. Температура освещения характеризуется параметром 2700 К.

Такие изделия часто используют для украшения помещений, лестничных пролетов или новогодних елок. Большие торговые центры используют декоративные лампочки подвешенные к высокими потолкам. Выглядит это поистине красиво и в то же время уютно. Они будут гармонично сочетать со стилем Лофт в доме или квартире.

Иллюминационные

Эти лампы накаливания производятся с цветным внутренним слоем колбы и необходимы для новогодних гирлянд или подсветки лестниц, магазинов и витрин. Имеет большой спектр цветности, присутствуют холодные, белые, дневные и ночные оттенки. Достаточно высокий срок службы до 25000 часов, при правильной эксплуатации. Основным минусом будет тяжелая установка. Чем ближе конец срока изделия, тем слабее оно будет работать. Свет начнет плохо рассеиваться.

Передние огни самолета

Сигнальные

Сигнальные лампочки в основном используются в разной промышленности. Простота устройства и большой модельный ряд помогают выбрать изделия для работы в разных сферах производства. Лампы можно монтировать на станки, пульт управления, на специальный транспорт и так далее. Очень часто используются в машиностроении, деревообработке или металлургии.

Внимание! Можно подключить одну лампочку для выполнения нескольких операций, либо применять одновременно 2-3 изделия различного предназначения. Исходя из сферы использования, выбирается цвет и форма лампы.

Современные лампы накаливания производятся специально для использования в промышленных целях, что дает рядом плюсов перед обычными лампами световой сигнализации:

Лампа зеркальная r65

  • разнообразные цветовые режимы, дающие более информативную сигнализацию;
  • множество выборов плафонов;
  • подходят под любую электросеть;
  • легкая установка на станки при помощи системы винтового подсоединения;
  • возможность заменять контакты;
  • применение светодиодных лампочек повышенной яркости для улучшения обзора на любых промышленных территориях;
  • удобный корпус с возможностью подбора нужного размера;
  • энергосбережение;
  • легкость в использовании.

Зеркальные

Изделие зеркального типа отличается от других ЛН редкой формой колбы, а также наличием покрытия с отражением света, которое похоже на тонкую фольгу.

Из чего состоит лампочка накаливания

Это покрытие распыляется на лампу для того, чтобы рассеять ее световое излучение в помещении, чтобы более правильно распределить его в пределах определенной точки, чтобы была возможность четко осветить определенное помещение.

Чтобы получить такую опция в обычной лампе, необходимо поставить позади нее большой отражатель света.

Зеркальные лампочки в основном подключают в светильники направленного излучения, используемые для точечного освещения магазинов, чтобы получилась подсветка необходимых зон. Также их используют для офисов, лестниц, памятников архитектуры.

Зеркальные лампы могут быть разноцветными и прозрачными, матовыми, либо с эффектом УФ лучей. Их производят все известные фабрики осветительных приборов.

Виды изделий

Транспортные

В качестве освещения для машин применяют транспортные лампы накаливания. В электрической цепи нить накала тела разогревается и на пике температуры начинается свечение. Энергия светового луча, воспринимаемого обычным глазом, будет небольшой. Основная масса энергии будет в виде тепла.

Транспортная лампа имеет в своем составе колбу, несколько нитей накала, цоколь и выводы.

Тела накала в двухнитевых изделиях могут работать по-разному. Двухнитевыми лампочками оснащены автомобильные фары, светильник в салоне.

Нить накала обязательно выдерживают повышенные температуры, а также достаточно маленькая. Поэтому ее производят из вольфрамовой проволоки среднего размера, завитой в вытянутую спираль.

 

Двухнитивые изделия

Спираль подсоединяется к электродам и в основном имеет форму прямой линии или дуги полукруга. Температура плавления вольфрама будет около 4000 градусов. Во время работы спираль греется до показателей 2500-2800 °С. С увеличением температуры вольфрама повышается яркость и световая эффективность лучей на ЛН. Но если показатели перевалили за 2500 °С вольфрам будет быстро испаряться и, оставаться на стенках стеклянного сосуда, из-за чего получается слой налета, который уменьшат качество освещения. Срок службы таких изделий обычно составляет от 4 месяцев до полугода. Зависит от производителя и качественности производственного сырья.

Двухнитевые

Такое изделие может быть трех видов:

Светофорные лампы

  • для машин. Одна нить применяется для ближнего света, вторая — для дальнего. Если говорить о лампах для задних сигналов, то нити могут применяться для стоп-сигнала и габаритного света такие же. Дополнительный экран будет убирать лучи, которые в сигнале ближнего света могут ослепить владельцев встречных машин;
  • для воздушного судна. В посадочной фаре первая нить применяется для малого освещения, вторая — для большого, но если вторая слишком долго работает, то может понадобиться охлаждение, иначе может произойти возгорание;
  • для светофоров нажелезной дороге. Обе нити нужны для увеличения надежности— если сгорит одна, то будет работать другая.

Виды колб

Строение лампы накаливания

Конструкция различных типов лампочек накаливания не особо различается, но можно подчеркнуть три общих компонента, нить накаливания, стеклянная колба и электрические вводы. Они различаются конструкцией кронштейнов тела накала, видом цоколей, иногда бывают без цоколей.

Чтобы колба не деформировалась при перегреве спирали в процессе работы, лампа накаливания обустроена ферроникелевым предохранителем, он в основном располагается в ножке. В месте разрыва спирали появляется электрическая дуга, из-за которой кусочки спирали плавятся, попадают на колбу, что может повести за собой ее порчу. С помощью предохранителей этот процесс можно избежать. Но в последние 5 лет они редко применяются, так как не очень эффективны.

Аргоновая лампочка

Конструкция лампы накаливания:

  • колба;
  • спираль накаливания;
  • электроды по двум сторонам тела;
  • крючки, на которых удерживается спираль;
  • ножка;
  • токовый ввод;
  • цоколь с изолятором;
  • контакт на конце цоколя.

Колба

Стеклянная колба дает защиту спирали от пагубного воздействия воздуха, при ее деформации тело накала окисляется и быстро взрывается. Состав колбы лампы различается, она может быть наполнена вакуумом или газовой средой. Первые лампы накаливания производили с вакуумной емкостью, однако их мощность была не высокая. Для заполнения современных изделий применяется азотно-аргоновое вещество или исключительно аргон. Некоторые типы лампочек могут наполнять криптоном или ксеноном. Теплопередача лампочки зависит от молярной массы наполнителя.

Определение ЛН

Газовая середа

Газовая среда в лампе должна быть инертная. Поскольку температура спирали достигает 2500 градусов, то она может реагировать на любой газ, но только не инертный. Поэтому для заполнения чаще всего используют аргон.

Если вдруг вода попадет на горячую или работающую лампу, то она может разорваться под действием газа.

Иногда лампы наполняют ксеноном, но это будет относительно дорого стоить.

Во многих лампах газовая среда будет функцией защиты. В других благодаря электрическому разряду получается красивое цветное излучение. Оттенок будет завесить от свойств инертного газа.

Тело накала

Виды тел накала могут быть различные и зависят от функционального предназначение лампочек.

Виды источников света

Самими популярными будет из проволоки овального поперечного сечения, но иногда бывают и ленточные тела накала (состоят из металлической ленты).

Как уже было сказано, первые тела накала производили из угля. В современных ЛН используются только тела накала, изготовленные из вольфрама, реже из осмиево-вольфрамового вещества.

Чтобы уменьшить размер нити накала, ее обычно делай в виде спирали, иногда ее подвергают повторной обработке, из чего получается биспираль. Коэффициент полезного действия таких изделий выше из-за понижения теплопотерь во время конвекции.

Электротехнические параметры

Световая отдача таких изделий достаточно невысокая. Она будет самой низкой среди популярных электрических лампочек и находится в интервале от 5 до 10 лм/Вт. Повышенная яркость тела накала в сочетании с его маленькими размерами позволяет применять изделия в прожекторах.

Классические цоколя

ЛН имеют обширный диапазон средних напряжений и мощностей. Этот тип изделий может функционировать в большом диапазоне окружающих температур, который ограничен только термоустойчивостью сырья, применяемого при ее производстве (-100…+350 градусов). Световое излучение ЛН корректируется трансформацией рабочего напряжения.

При данном минусе будет повышенная рабочая температура и число выделяемого при горении тепла. Поскольку температура лампочек высокая, то они становятся язвимы под действием воды или резкого передача градусов (из минус в плюс и наоборот).

В современном мире многие уже давно отказались от использования ламп накаливания. В развитых городах, всего 20% людей используют такие изделия. Все переходят на галогеновые светильники.

Во время включения лампочки, тело накала находится при нормальной температуре, то сопротивление изделия будет намного меньше рабочего сопротивления. Во время включения, проходит большое количество тока. По мере раскалывания нити её сопротивление повышается, а ток понижается.

Процесс изготовления на фабрике

В отличие от новейших изделий, более старые модели ламп накаливания с угольными спиралями при включении имели обратный процесс с увеличением тока. Возрастающая функция сопротивления тела накала разрешала применение лампы в роли примитивного электростабилизатора.

Цоколь

Тип цоколя с резьбой для классической лампы накаливания был разработан Джозефом Уилсоном Суоном. Размеры цоколей имели свои стандарты. У изделий обычного типа (для дома) был цоколь E14, E27.

Иногда бывают цоколи без резьбы (в этом случае лампочка держится с помощью трения), а также бесцокольные светильники, чаще используются в машинах. Редким будет размер Е40, он применяется для более мощных изделий от 500 ВТ.

Срок годности

Срок службы изделия зависит от его качества. ЛН нужно хранить в картонной коробке. Это нужно для того, чтобы случайно не разбить ее или чтобы она не дала незаметную трещину, которая испортит всю работу. Из-за такой трещины газ будет испаряться, в итоге после того, как лампочка будет вкручена в плафон, она поработает не больше 2-3 часов. Нужно соблюдать правила безопасности при вкручивании лампы в плафон. Нельзя допускать детей к этому процессу, а также желательно полностью выключать подачу электричества в помещении.

Обратите внимание! Использованные лампочки необходимо правильно утилизироваться, выкидывать вместе с пищевыми отходами их не разрешается. В каждом городе есть специальные баки, для таких отходов.

Если соблюдать все правила хранения и использования, то лампа прослужит максимально долго, без дефектов.

Винтажная лампа Эдисона

Устройство лампы накаливания

Основные детали, из которых состоит конструкция ЛН это-цоколь, сосуд, электроды, держатели для ниток накаливания, тело накаливания, контакты и изоляция. На рисунке 10 можно увидеть строение лампочки.

Перед покупкой лампы желательно получить консультацию специалиста. Не рекомендуется отдавать выбор неизвестному производителю, так как могут попасться бракованные изделия, которые не будут работать положенный срок, или вообще разорвутся под напряжением. Качественные производители всегда дают гарантию не менее 30 дней на лампы накаливания. Покупатель имеет полное право обмена изделия или возврата средств, если работа лампы была менее 10 часов или она перегорела моментально.

В заключении нужно отметить, что лампы накаливания уже давно перестали быть популярными среди людей. Однако необходимо подчеркнуть, что среди таких изделий есть огромный выбор, для машин, уличного освещения, самолетов и так далее. К сожалению, ЛН нельзя использовать вблизи изделий, изготовленных из дерева. Так как иногда бывает сильный нагрев и разрыв спирали, из-за чего может возникнуть чрезвычайная ситуация.

Лампа накаливания. Электронагревательные приборы — урок. Физика, 8 класс.

Лампа накаливания — электрический источник света, в котором нить накала (спираль) нагревается до высокой температуры за счёт протекания через неё электрического тока, в результате чего излучается видимый свет. В качестве нити накала в настоящее время используется в основном спираль из вольфрама и сплавов на его основе.

 

 

Во время работы лампы температура нити накаливания достигает 3000С0. Спираль находится в стеклянном баллоне (колбе), из которой выкачивают воздух. Однако это приводит к испарению вольфрама с поверхности спирали и перегоранию спирали. Во избежание этого баллон лампы заполняют азотом или инертными газами — криптоном или аргоном, которые предотвращают разрушение нити накала.
Устройство лампы накаливания можно рассмотреть на рисунке, на нём также указаны некоторые составные части лампы.

 

Изобрёл первую электрическую лампу в 1872—1873 годах российский инженер-изобретатель — Лодыгин Александр Николаевич (1847–1923).

 

 

 

На улицах Петербурга первые две лампы Лодыгина загорелись в августе 1873 года. На рисунке мы видим лампу Лодыгина 1874 года.

Электрическую лампу, удобную для промышленного изготовления, создал американский изобретатель Томас Эдисон.

 

 

 

В лампочке накаливания только 5% потреблённой энергии превращается в свет, а остальная энергия преобразуется в тепло. К тому же, эти лампочки имеют малый срок службы и низкую световую отдачу. Более экономичными являются энергосберегающие (люминесцентные) лампы, которые более 70% энергии преобразуют в свет, и светодиодные лампы.

Энергосберегающая (люминесцентная) лампа состоит из колбы, которая наполнена парами ртути и аргона, и пускового устройства — стартера. Внутренняя поверхность колбы покрыта специальным веществом — люминофором. При воздействии ультрафиолетового излучения на люминофор начинает излучаться видимый свет. Люминофор может создавать различные цвета светового потока, так как сам может иметь разнообразные оттенки. Компактная люминесцентная лампа представлена на рисунке.

 

 

Она состоит из колбы с люминофорным покрытием, в которой содержатся пары ртути и впаяны нити накала, — \(1\), электронной пускорегулирующей аппаратуры — \(2\), пластмассового корпуса — \(3\) и цоколя — \(4\).

При одинаковой светоотдаче потребление электроэнергии лампами накаливания приблизительно в \(5\) раз больше, чем у люминесцентных ламп. Именно во столько раз различаются их мощности.

 

 

В светодиодных лампах электрический ток пропускают через миниатюрное электронное устройство — чип, нанесённое на полупроводниковый кристалл. При прохождении электрического тока светодиод испускает свет.
Устройство светодиодной лампы показано на рисунке.

 

 

Светодиоды используют как индикаторы включения на панелях приборов, табло, подсветке мобильных телефонов, мониторов и др.

 

Обрати внимание!

Посмотри видеоролик «Работа тока в лампе накаливания» на сайте: http://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/924489d8-c480-448b-aa6f-e24ad77606a6/110489/

 

Тепловое действие электрического тока впервые наблюдалось в 1801 году, когда током удалось расплавить различные металлы. Первое промышленное применение этого явления относится к 1808 году, когда был предложен электрозапал для пороха.
Тепловое действие тока используется в различных электронагревательных приборах и установках. Дома мы используем электрические плитки, утюги, чайники, обогреватели и т.д. В промышленности тепловое действие тока используют для выплавки специальных сортов стали и многих других металлов, для электросварки. В сельском хозяйстве с помощью электрического тока обогревают теплицы, инкубаторы, сушат зерно.
Основная часть любого нагревательного электроприбора — нагревательный элемент. Нагревательный элемент представляет собой проводник с большим удельным сопротивлением, способный выдерживать нагревание до высокой температуры.
Рассматривая таблицу удельных сопротивлений веществ, без труда можем найти такое вещество.

 

 

Наибольшее удельное сопротивление из веществ данной таблицы имеет нихром. Нихром — это сплав никеля, железа, хрома и марганца.
В нагревательном элементе проводник в виде проволоки или ленты наматывается на пластинку из жароустойчивого материала: слюды, керамики. Так, например, нагревательным элементом в электрическом утюге служит нихромовая лента, от которой нагревается нижняя часть утюга.

Источники:

Пёрышкин А.В. Физика, 8 класс// ДРОФА, 2013.

http://lib3.podelise.ru/docs/2118/index-25494.html
http://thedb.ru/items/Chem_otlichaetsia_ENERGOSBEREGAYUSHCHAYA_lampa_ot_lampy_NAKALIVANIYA/
http://www.rae.ru/meo/?section=content&op=show_article&article_id=4674 
http://physics05.at.ua/index/stroenie_lampy_nakalivanija/0-11

 

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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.

к содержанию ↑

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 %.

к содержанию ↑

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.


к содержанию ↑

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.

Лампа накаливания: устройство, принцип работы, виды и технические характеристики

Первая лампа накаливания: история изобретения

 

Лампочка накаливая – предмет, знакомый всем. Электричество и искусственный свет уже давно стали для нас неотъемлемой частью действительности. Но мало кто задумывается, как появилась та самая первая и привычная нам лампа накаливания.

Наша статья расскажет вам, что собой представляет лампа накаливания, как она работает и как появилась в России и во всем мире.

Что собой представляет

Лампа накаливания — электрический вариант источника света, основная часть которого представляет собой тугоплавкий проводник, играющий роль тела накала. Проводник размещен в колбе из стекла, которая внутри бывает накаченной инертным газом или полностью лишенной воздуха. Пропуская через тугоплавкий тип проводника электрический ток, данная лампа может испускать световой поток.

Свечение лампы накаливания

Принцип функционирования базируется на том, что когда электрический ток течет по телу накала, данный элемент начинает накаливаться, нагревая вольфрамовую нить. Вследствие этого нить накала начинает испускать излучение электромагнитно-теплового типа (закон Планка). Для создания свечения температура накала должна составлять пару тысяч градусов. При снижении температуры спектр свечения будет становиться все более красным.
Все минусы, имеющиеся у лампы накаливания, кроются в температуре накала. Чем лучше нужен световой поток, тем большая температура потребуется. При этом вольфрамовая нить характеризуется пределом накала, при превышении которого этот источник света навсегда выходит из строя.
Обратите внимание! Температурный предел нагрева для ламп накаливания — 3410 °C.

Конструкционные особенности

Поскольку лампа накаливания считается самым первым источников света, то вполне закономерно, что ее конструкция должна быть достаточной простой. Особенно, если сравнивать с нынешними источниками света, которые ее постепенно вытесняют с рынка.
В лампе накаливания ведущими элементами считаются:

  • колба лампы;
  • тело накала;
  • токовводы.

Обратите внимание! Первая подобная лампа имела именно такое строение.

Конструкция лампы накаливания

На сегодняшний день разработано несколько вариантов ламп накаливания, но такое строение характерно для самых простых и самых первых моделей.
В стандартной лампочке накаливания, кроме вышеописанных элементов имеется предохранитель, который представляет собой звено. Оно состоит из ферроникелевого сплава. Его вваривают в разрыв одного из двух токовводов изделия. Звено размещается в ножке токоввода. Оно нужно для того, чтобы предупредить разрушение стеклянной колбы во время прорыва нити накала. Это связано с тем, что при прорыве вольфрамовой нити создается электрическая дуга. Она может оплавить остатки нити. А ее фрагменты могут повредить колбу из стекла и привести к возникновению возгорания.
Предохранитель же разрушает электрическую дугу. Такое ферроникелевое звено размещается в полости, где давление равняется атмосферному. В данной ситуации дуга гаснет.
Такое строение и принцип работы обеспечили лампе накаливания широкое распространение по миру, но из-за их высокого энергопотребления и непродолжительному сроку службы, она сегодня стали использоваться гораздо реже. Связано это с тем, что появились более современные и эффективные источники света.

История открытия

В создание лампы накаливания в том виде, в котором она известна на сегодняшний день, сделали свой вклад исследователи, как из России, так и из других стран мира.

Александр Лодыгин

До момента, когда изобретатель Александр Лодыгин из России начал трудиться над разработкой ламп накаливания, в ее истории нужно отметить некоторые важные события:

  • в 1809 году известный изобретатель Деларю из Англии создал свою первую лампу накаливания, оснащенную платиновой спиралью;
  • через почти 30 лет в 1938 году уже бельгийский изобретатель Жобар разработал угольную модель лампы накаливания;
  • изобретатель Генрих Гёбель из Германии в 1854 году уже представил первый вариант рабочего источника света.

Лампочка немецкого образца имела обугленную нить из бамбука, которая помещалась в вакуумированный сосуд. В течение пяти последующих лет Генрих Гёбель продолжал свои наработки и в конечном счете пришел к первому опытному варианту рабочей лампочки накаливания.

Первая практичная лампочка

Джозеф Уилсон Суон, знаменитый физик и химик из Англии, в 1860 году явил миру свои первые успехи в области разработки источника света и за свои результаты был вознагражден патентом. Но некоторые трудности, которые возникли с созданием вакуума, показали неэффективную и не долгосрочную работу лампы Суона.
В России, как уже отмечалось выше, исследованиями в области эффективных источников света занимался Александр Лодыгин. В России он смог добиться свечения в стеклянном сосуде угольного стержня, из которого предварительно был откачен воздух. В России история открытия лампочки накаливания началась в 1872 году. Именно в этом году Александру Лодыгины удались его эксперименты с угольным стержнем. Через два года он в России получает патент под номером 1619, который был выдан ему на нитевой вид лампы. Нить он заменил на стержень из угля, находившийся в вакуумной колбе.
Ровно через год В. Ф. Дидрихсон значительно улучшил вид лампы накаливания, созданную в России Лодыгином. Усовершенствование заключалось в замене угольного стержня на несколько волосков.

 

Обратите внимание! В ситуации, когда один из них перегорал, происходило автоматическое включение другого.

Джозеф Уилсон Суон, который продолжал свои попытки усовершенствовать уже имеющеюся модель источника света, получает патент на лампочки. Здесь в качестве нагревательного элемента выступало угольное волокно. Но здесь оно располагалось уже в разреженной атмосфере из кислорода. Такая атмосфера позволила получить очень яркий свет.

Вклад Томаса Эдисона

В 70-х года позапрошлого столетия в изобретательскую гонку по созданию работающей модели лампы накаливания включился изобретатель из Америки — Томас Эдисон.

Томас Эдисон

Он проводил исследования в вопросе применения в виде элемента накаливания нитей, произведенных из разнообразных материалов. Эдисон в 1879 году получает патент на лампочку, оснащенной платиновой нитью. Но через год он возвращается к уже проверенному угольному волокну и создает источник света со сроком эксплуатации в 40 часов.

Обратите внимание! Одновременно с работой по созданию эффективного источника света, Томас Эдисон создал поворотный тип бытового выключателя.

При том, что лампочки Эдисона работают всего лишь 40 часов, они начали активно вытеснять с рынка старый вариант газового освещения.

Результаты работ Александра Лодыгина

В то время, как на другом конце мира Томас Эдисон проводил свои эксперименты, в России аналогичными изысканиями продолжал заниматься Александр Лодыгин. Он в 90-х годах 19 века изобрел сразу несколько видов лампочек, нити которых были изготовлены из тугоплавких металлов.

Обратите внимание! Именно Лодыгин первым решился использовать вольфрамовую нить в качестве тела накаливания.

Лампочка Лодыгина

Кроме вольфрама он также предлагал использовать нити накаливания, изготовленные из молибдена, а также скручивать их в форме спирали. Такие свои нити Лодыгин размещал в колбах, из которых откачивался весь воздух. Вследствие таких действий нити предохранялись от кислородного окисления, что делало срок службы изделий значительно продолжительным.
Первый тип коммерческой лампочки, произведенный в Америке, содержала вольфрамовую нить и изготавливалась по патенту Лодыгина.
Также стоит отметить, что Лодыгиным были разработаны газонаполненные лампы, содержащие угольные нити и заполненные азотом.
Таким образом, авторство первой лампочки накаливания, отправленной в серийное производство, принадлежит именно российскому исследователю Александру Лодыгину.

Особенности работы лампочки Лодыгина

Для современных ламп накаливания, которые являются прямыми потомками модели Александра Лодыгина, характерны:

  • отменный световой поток;
  • отличная цветопередача;

Цветопередача лампы накаливания

  • низкий показатель конвекции и проводимости тепла;
  • температура накала нити — 3400 K;
  • при максимальном уровне показателя температуры накала коэффициент для полезного действия составляет 15 %.

Кроме этого данный тип источника света в ходе своей работы потребляет много электроэнергии, по сравнению с другими современными лампочками. Из-за конструкционных особенностей такие лампы могут работать примерно 1000 часов.
Но, несмотря на то, что по многим критериям оценки данная продукция уступает более совершенным современным источникам света, она, благодаря своей дешевизне, все еще остается актуальной.

Заключение

В создании эффективной лампы накаливания участвовали изобретатели из разных стран. Но только российский ученый Александр Лодыгин смог создать самый оптимальный вариант, которым мы, собственно, и продолжаем пользоваться по сегодняшний день.

 

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.

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.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

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

Устройство лампы накаливания

Устройство лампы накаливания

1 — Полость колбы
2 — Колба
3 — Держатель нити накала
4 — Токовый ввод
5 — Нить накаливания
6 — Токовый ввод
7- Ножка
8 — Предохранитель
9 – Цоколь лампы накаливания
10 — Контакт цоколя
11 — Изолятор цоколя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Устройство лампы накаливания различно, для ламп различного назначения. Лампы могут быть с цоколем и без, с различным видом цоколя лампы накаливания. Обязательная часть лампы – это нить накала лампы и электроды. Бывает. что в лампу накаливания добавляется проволочный предохранитель, включается к одному из ее выводов. При перегорании лампы возрастает ток, может произойти расплав нити накала, расплавленный металл может колбу расплавить, что может стать причиной возгорания.

Колба необходима для защиты нити накала от кислорода, при нагреве вольфрам вступает в реакцию с кислородом воздуха. В зависимости от мощности лампы выбирают колбу, при нагреве молекулы вольфрама отделяются и собираются на внутренней части колбы, при большей мощности необходима большая поверхность для осаждения вольфрама.

Цоколи ламп накаливания стандартизированы, чаще встречаются Е27, Е40. Эдисон первый создал резьбовой цоколь. Также встречаются лампы, удерживающиеся за счет трения, бывают лампы и безцокольные.

Нить накала изготавливалась ранее из угля, теперь из вольфрама или вольфрамо-осмиевого сплава, т.е. из тугоплавких материалов. Нить изготавливают тонкой (около 50 микрон) и т.к. длинна ее должна быть довольно большой (длина и толщина получается исходя из закона ома и требуемой мощности лампы накаливания), ее закручивают в виде спирали, дойной, или тройной спирали. Формулы необходимые для расчета мощности лампы накаливания и ее зависимости от параметров нити накаливания I=U/R и мощность по формуле P=U•I , или P=U²/R.
Практически вся энергия в лампе накаливания преобразуется в излучение, однако большая часть излучения лежит в невидимом для глаза спектре ИК и воспринимается как тепло.

При температуре 3400К, коэффициент полезного действия максимален – 15%, при температуре 2700К коэффициент полезного действия – 5%, это для лампы накаливания 60вт. При 3400К время горения лампы несколько часов, при 2700К порядка 1000 часов. Необходимо выбрать баланс между КПД и временем горения лампы. Самая большая опасность для лампы – разное испарение металла с разных частей нити накаливания, что приводит к «слабым местам», где нить и рвется. Преимущественно под действием пускового тока. При мощности лампы накаливания 100В, затраты на пуск составляют киловатт. Для предохранения ламп используются различные устройства для постепенного выхода на рабочий режим.

Лампа накаливания

На
прошлом уроке мы уже знакомились с основными видами ламп. Давайте вспомним, что
к ним относятся: лампы накаливания, люминесцентные, галогенные и светодиодные
лампы.

Сегодня
мы подробно поговорим о лампе накаливания. Прежде всего давайте рассмотрим, из
чего она состоит.

Чтобы
лампа служила долго, воздух из стеклянной колбы откачивают и заполняют её
инертным газом.

Именно
газ уменьшает распыление вольфрамовой нити, что позволяет повысить температуру
нагрева и яркость свечения.

На
наших прилавках можно встретить лампы накаливания разных форм и размеров.

Мы
говорили, что диапазон мощности ламп накаливания в бытовых осветительных
приборах очень широкий – от 15 до 200 ватт.

Очевидно,
что чем больше мощность лампы, тем больше электроэнергии нужно для её работы.
Узнать мощность лампы накаливания довольно просто. На колбе и цоколе каждой
лампы есть соответствующие надписи, которые не только указывают её мощность, но
и говорят о величине рабочего напряжения, необходимом для работы именно этой
лампы.

Так,
например, если на лампочке для карманного фонарика написано 1,5 вольта, то для
нормальной работы такой лампочки нужно напряжение именно в 1,5 вольта. Если мы
в фонарик поставим батарейки более высокого напряжения, например, 3 вольта, то
наша лампочка перегорит. Если же взять батарейку меньшего напряжения или
севшую, то лампочка будет светить очень тускло.

Для
ламп, которые используются в бытовой осветительной сети рабочим напряжением
может быть 127, 220 и 230 вольт.

Как
вы уже поняли, лампы накаливания очень чувствительны к колебаниям напряжения.
Так, увеличение напряжения на 10% повышает световую отдачу лампы на 40%, но при
этом уменьшает срок её службы на 65%. Уменьшение напряжения на 10%, наоборот,
уменьшает светоотдачу лампы на 40%, но увеличивает срок службы на 50%.

В
среднем срок службы лампы накаливания составляет 1000 часов непрерывной работы.
В бытовом использовании, эти тысяча часов могут растянуться на год и даже
более. Ведь свет в квартире не горит 24 часа в сутки, верно?

Но
важным условием является то, что напряжение сети не должно превышать 220 вольт.

Если
вы знаете, что напряжение в вашей электрической сети повышается, то стоит
купить лампы на повышенное напряжение. Для таких ламп рабочим напряжением будет
235-245 вольт.

Но
если лампочки служат больше двух лет, то это говорит о том, что напряжения мало
и они горят с недостаточным накалом. Световой поток таких ламп значительно
уменьшен. Ведь снижение напряжения даже на один процент ведёт к снижению
светового потока на три четыре процента. В таком случае лучше использовать
лампы, которые рассчитаны на пониженное напряжение – 215-225 вольт.

Практически
вся электрическая энергия в лампе накаливания, а именно 95%, превращается в
тепло. Это позволяет использовать её не только для света, но и в качестве
источника тепла.

Для
вас не секрет, что при нагревании, металлы меняют цвет. При температуре 530°
металлы излучают розоватый свет, при 700° свет становится тёмно-красным, а при
температуре в 1500° – свет становится ослепительно белым. Именно этот эффект и
используется в лампе накаливания.

В
процессе эксплуатации вольфрамовая нить утончается, её сопротивление
увеличивается, снижается температура и наступает такой момент, когда нить
рвётся. В таком случае мы говорим, что лампочка перегорела.

Если
вы сталкивались с этим, то, скорее всего замечали, что перед тем как
перегореть, свет сначала меркнет, потом ярко вспыхивает, а потом пропадает. В
некоторых случаях стеклянный баллон даже взрывается.

Для
того, чтобы не начался пожар или человек не травмировался в результате взрыва
стеклянной колбы, на лампах, мощность которых 60 и выше ватт в одном из медных
выводов устанавливают плавкий предохранитель.

Именно
он расплавляется раньше, чем вольфрамовая нить и предотвращает взрыв
стеклянного баллона.

Но
не во всех лампах накаливания есть такие предохранители. Если в колбе лампы нет
такого предохранителя, то на ней обязательно присутствует маркировка о том, в
каком положении можно использовать эту лампу: баллоном вверх или вбок – ни в
коем случае не вниз. Потому что в таком положении стекло наиболее уязвимо.

При
работе лампа накаливания очень сильно нагревается, естественно, нагревается и
плафон светильника. Это приводит к тому, что частички воздуха и пыли очень
быстро циркулируют вокруг него. После выключения циркуляция этих частичек
уменьшаются, и они оседают на плафоне в виде пыли и копоти.

Пыль
и копоть накапливается и начинает сильно поглощать свет, тем самым снижая
освещённость в помещении.

Особенно
много пыли и копоти скапливается в тех светильниках, в которых лампы
устанавливаются колбой вверх.

Для
того, чтобы не снижалась освещённость в помещении, рекомендуется лампы, плафоны
и арматуру протирать не реже двух раз в месяц.

Очень
важно, все работы по уходу за светильником проводить при выключенном напряжении
и тогда, когда лампы накаливания остынут до комнатной температуры.

А
слышали ли вы такое выражение «Лампочка Ильича»? Это словосочетание появилось
после поездки Владимира Ильича Ленина в деревню Кашино,
в связи с запуском местной электростанции. В тысяча девятьсот двадцатом году.
Существовала даже поговорка: «Была коптилка да свеча – теперь лампа Ильича».

Раньше
так говорили про бытовую лампу накаливания, патрон которой подвешен к потолку
за провод и свободно свисает. А теперь так иногда называют любой источник света
в целом.

А вот самая долгогорящая
лампа располагается в пожарной части города Ливермор,
Калифорния. Её ещё называют столетней.

Она горит непрерывно с тысяча девятьсот первого
года и до настоящего времени. В пожарном департаменте утверждают, что эта лампа
непрерывно горит как минимум 115 лет и за весь этот срок выключалась только
несколько раз.

Подведём итоги урока.

Сегодня мы поговорили о лампе накаливания.
Узнали её строение, поговорили о мощности ламп накаливания. Узнали, как
световая отдача лампы зависит от напряжения в сети. Узнали о принципе получения
света в лампах накаливания, а также рассмотрели основной уход за светильниками
с лампами накаливания.

Принцип действия лампы накаливания

и конструкция лампы накаливания

Электрический источник света, работающий по принципу лампы накаливания, называется Лампа накаливания . Другими словами, лампа, работающая за счет свечения нити накала под действием электрического тока через нее, называется лампой накаливания .

Как работают лампы накаливания?

Когда объект нагревается, атомы внутри объекта термически возбуждаются. Если объект не плавится, электроны на внешней орбите атомов перескакивают на более высокий энергетический уровень из-за подводимой энергии.Электроны на этих более высоких энергетических уровнях нестабильны, они снова возвращаются на более низкие энергетические уровни. Падая с более высоких уровней энергии на более низкие, электроны выделяют свою дополнительную энергию в виде фотонов. Затем эти фотоны испускаются с поверхности объекта в виде электромагнитного излучения.

Это излучение будет иметь разные длины волн. Часть длин волн находится в видимом диапазоне длин волн, а значительная часть длин волн находится в инфракрасном диапазоне.Электромагнитная волна с длинами волн в диапазоне инфракрасного излучения представляет собой тепловую энергию, а электромагнитная волна с длинами волн в диапазоне видимого диапазона является световой энергией.

Лампа накаливания означает получение видимого света при нагревании объекта. Лампа накаливания работает по тому же принципу. Самая простая форма искусственного источника света, использующего электричество, — это лампа накаливания. Здесь мы используем электрический ток, который протекает через тонкую и тонкую нить накала, чтобы произвести видимый свет.Ток увеличивает температуру нити накала до такой степени, что она начинает светиться.

История лампы накаливания

Обычно считается, что Томас Эдисон был изобретателем лампы накаливания, но на самом деле это не так. Многие ученые работали и спроектировали прототип лампы накаливания до того, как это сделал Эдисон. Одним из них был британский физик Джозеф Уилсон Свон. Из протокола выясняется, что он получил первый патент на лампу накаливания.Позже Эдисон и Свон объединились, чтобы производить лампы накаливания в промышленных масштабах.

Конструкция лампы накаливания

Нить накаливания закреплена на двух проводах. Один подводящий провод подключается к ножному контакту, а другой заканчивается на металлическом основании лампы. Оба выводных провода проходят через стеклянную опору, установленную в нижней средней части колбы. Две опорные проволоки, также прикрепленные к стеклянной опоре, используются для поддержки нити в ее средней части. Контакт стопы изолирован от металлического основания изоляционными материалами.Вся система заключена в цветную стеклянную колбу или прозрачную стеклянную колбу с фазовым покрытием. Стеклянная колба может быть заполнена инертными газами или в ней поддерживается вакуум, в зависимости от мощности лампы накаливания.

Нить накаливания ламп накаливания герметично вакуумируется стеклянной колбой подходящей формы и размера. Эта стеклянная колба используется для изоляции нити от окружающего воздуха, чтобы предотвратить окисление нити и минимизировать обычный ток, окружающий нить, следовательно, чтобы поддерживать высокую температуру нити.

Стеклянная колба находится в вакууме или заполнена инертными газами, такими как аргон с небольшим процентным содержанием азота при низком давлении. Инертные газы используются для минимизации испарения нити накала во время эксплуатации ламп. Но из-за конвекционного потока инертного газа внутри колбы будет больше шансов потерять тепло нити накала во время работы.

Опять же, вакуум является отличной изоляцией тепла, но он ускоряет испарение нити во время работы. В случае газонаполненных ламп накаливания используется 85% аргона, смешанного с 15% азота.Иногда криптон можно использовать для уменьшения испарения нити накала, потому что молекулярный вес газообразного криптона намного выше.

Но стоит дороже. При давлении около 80% от атмосферного газы наполняются в баллон. Газ заполняется в лампу мощностью более 40 Вт. Но для лампы мощностью менее 40 Вт; газ не используется.

Различные части лампы накаливания показаны ниже.

Нить накаливания лампы

В настоящее время доступны лампы накаливания различной мощности, такие как 25, 40, 60, 75, 100 и 200 Вт и т. Д.Формы луковиц бывают разные, но в основном все они округлой формы. В основном для изготовления нити накаливания используются три материала: углерод, тантал и вольфрам. Углерод раньше использовался в качестве материала для нити накала, но в настоящее время для этой цели чаще всего используется вольфрам.

Температура плавления углеродной нити составляет около 3500 o C, а рабочая температура этой нити составляет около 1800 o C, следовательно, вероятность испарения значительно меньше.Из-за этой углеродной нити лампы накаливания не затемняют из-за испарения нити. Потемнение лампы накаливания происходит, когда молекулы материала накаливания осаждаются на внутренней стенке стеклянной колбы из-за испарения нити во время работы.

Это потемнение становится заметным после длительного срока службы лампы. КПД угольной лампы накаливания невысокий — около 4,5 люмен на ватт. В качестве нити накала использовался тантал, но его эффективность очень низкая, около 2 люмен на ватт.Это связано с тем, что тантал очень редко используется в качестве элемента накала.

В настоящее время наиболее широко используемым материалом для накала является вольфрам из-за его высокой светоотдачи. Он может давать 18 люмен на ватт, когда он работает при 2000 o C. Эта эффективность может достигать 30 люмен на ватт, когда он работает при 2500 o C. Высокая температура плавления является основным критерием для материала волокна, поскольку он должен работать при очень высокой температуре, не испаряясь.

Хотя вольфрам имеет немного более низкую температуру плавления, чем углерод, все же вольфрам более предпочтителен в качестве материала нитей.Это связано с высокими рабочими температурами, которые делают вольфрам очень эффективным светом. Механическая прочность вольфрамовой нити достаточно высока, чтобы выдерживать механические колебания.

Срок службы ламп накаливания

Какой бы ни была технология производства, каждый тип ламп накаливания имеет приблизительный срок службы. Это происходит из-за явления испарения нити, которое можно свести к минимуму, но нельзя полностью избежать.

Из-за испарения нити накала стеклянная колба со временем темнеет.Из-за испарения нити накала становится тоньше, что делает ее менее светящейся, и, наконец, нить разрывается. Поскольку лампы накаливания напрямую подключены к линии электропитания, колебания напряжения в линии влияют на работу лампы.

Установлено, что световая отдача лампы накаливания прямо пропорциональна квадрату напряжения питания, но в то же время срок службы лампы обратно пропорционален мощности напряжения питания от 13 th до 14 th .Основные преимущества ламп накаливания в том, что они достаточно дешевы и очень подходят для освещения небольших площадей. Но эти лампы не являются энергоэффективными, и около 90% потребляемой электроэнергии теряется в виде тепла.

Наличие на рынке ламп накаливания

На рынке доступны лампы различных привлекательных форм и размеров. Лампы ПС30 имеют грушевидную форму, колба Т12 — трубчатая диаметром 1,5 дюйма, колба R40 — с колбой рефлектора диаметром 5 дюймов.В зависимости от наличия мощности на рынке широко представлены лампы мощностью 25, 40, 60, 75, 100, 150 и 200 Вт и т. Д. Мы можем воспользоваться приведенной ниже таблицей, чтобы получить важные данные о лампе накаливания .

Лампы накаливания | SpringerLink

Справочная статья

Первый онлайн:

Аннотация

Явление накаливания, обнаруженное в 1802 г. Х. Дэви, является старейшим практическим средством получения света с помощью электричества.В этом процессе оптическое излучение возникает из-за постоянного изменения энергии электронов в горячих твердых материалах, что приводит к непрерывному электромагнитному спектру с зависимым от температуры планковским распределением длин волн. В лампах накаливание реализуется путем пропускания электрического тока через тонкую нить накала из вольфрама, тугоплавкого металла, выбранного из-за его высокой температуры плавления (3695 K) и низкого давления пара (1 Па при 3477 K). Чтобы ограничить тепловые потери и испарение материала, лампы в большинстве случаев заполнены защитной газовой атмосферой, а вольфрамовая проволока намотана в виде компактной катушки или спиральной катушки.Чтобы обеспечить стабильную структуру волокна при высокой температуре, металл легируют калием или рением, чтобы обеспечить наиболее благоприятную кристаллографическую структуру.

При работе в нейтральной атмосфере Ar-N 2 или Kr-N 2 температура нити находится в диапазоне 2600–2800 K, что приводит к преобразованию энергии в видимый свет на 5–8%. Лучшие характеристики достигаются при более высоком давлении заполнения газом в сочетании с циклом вольфрам-бром, который предотвращает осаждение вольфрама на стенке лампы.Из-за более высоких требований к температуре колбы (800–1000 К) галогенные лампы изготавливаются с колбой из тугоплавкого стекла в очень компактной конфигурации. При давлении наполнения, достигающем 3 бара, нити могут работать в диапазоне 2800–3200 К, в результате чего энергоэффективность составляет 7–13%.

Лампы для общего освещения бывают как стандартного, так и галогенного типа и предназначены для изотропного или направленного излучения света. Стандартные газонаполненные лампы имеют эффективность 3,5–20 лм Вт –1 при среднем сроке службы 1000 ч, что оптимизировано для наиболее экономичного использования ламп.Стандартные галогенные лампы имеют эффективность 9–25 лм, Вт –1 , а средний срок службы достигает 10 000 часов. Лампы накаливания также производятся в самых разнообразных конфигурациях с различной структурой нити накала и температурой, чтобы удовлетворить особые потребности в освещении в светофорах, автомобильных приложениях, на сценах и в студиях, для обработки инфракрасного излучения и для калибровки приборов. Наконец, самые последние и усовершенствованные конструкции ламп включают инфракрасное зеркало для энергосбережения, что приводит к созданию компактных источников общего освещения с эффективностью до 35 лм Вт −1 , или имеют новую конструкцию лампы с пластинчатым уплотнением и ксеноновую заливку 5 бар. уступая 18.8 лм W −1 в компактном маломощном корпусе для автомобильных приложений.

Однако лампы накаливания страдают двумя внутренними ограничениями, первое из которых — световая отдача, ограниченная природой механизма излучения света и максимальной температурой нити накала, разрешенной технологией. Последнее составляет второе внутреннее ограничение, поскольку срок службы нити в основном ограничивается образованием и ростом локальных горячих точек на вольфрамовой проволоке в результате испарения и диффузии материала.Эти два ограничения приводят к относительно плохому балансу эффективности жизни по сравнению с другими технологиями источников света. По этой причине лампы накаливания постепенно выводятся из употребления в ряде осветительных приборов по мере появления более эффективных технологических альтернатив.

Ключевые слова

Галогенная лампа Вольфрамовая проволока Лампа накаливания Температура нити Ленгмюровская пленка

Эти ключевые слова были добавлены машиной, а не авторами. Это экспериментальный процесс, и ключевые слова могут обновляться по мере улучшения алгоритма обучения.

Это предварительный просмотр содержимого подписки,

войдите в

, чтобы проверить доступ.

Ссылки

  1. Beesley EM, Makulec A, Schroeder HH (1963) Лампы с многослойными интерференционными отражателями. Illum Eng 58 (5): 380–385

    Google Scholar

  2. Bergman RS (1991) Разработка галогенных ИК-ламп: системный подход. J Illum Eng Soc 20 (2): 10–16

    CrossRefGoogle Scholar

  3. Brett J, Fontana RP, Walsh PJ, Spura SA, Parascandola LJ, Thouret WE, Thorington L (1980) Радиационно-сберегающие лампы накаливания.J Illum Eng Soc 9 (4): 197–203

    CrossRefGoogle Scholar

  4. Бретт Дж., Фонтана Р.П., Уолш П.Дж., Спура С.А., Параскандола Л.Дж., Турет В.Е., Торингтон Л. (1981) Разработка энергосберегающих ламп накаливания. J Illum Eng Soc 10 (4): 214–218

    CrossRefGoogle Scholar

  5. Bright AA (1949) Индустрия электрических ламп: технологические изменения и экономическое развитие с 1800 по 1947 год. Компания MacMillan, Нью-Йорк

    Google Scholar

  6. Бронс Х (1987) Физика ламп накаливания.Philips Lighting, Weert

    Google Scholar

  7. Brüggemann U, Kohlmann WL, Geboers JMJ, van Hees AJM (1998) Электрическая лампа накаливания. WO Patent 98/50942

    Google Scholar

  8. Carlson VH, Hurd DT (1965) Лампы накаливания из вольфрам-рениевого сплава для увеличения срока службы при вибрации. Proc Nat Tech Conf Illum Eng Soc (10): 1–5, New York

    Google Scholar

  9. Clapp R (1950) Термоэлектронная эмиссия в газонаполненных лампах накаливания. Illum Eng 45 (6): 357–362

    Google Scholar

  10. Clark CN (1966) Характеристики ламп накаливания для театральных сцен, телевидения и киностудий.Illum Eng 61 (7): 464–474

    Google Scholar

  11. Коутон Дж. Р., Марсден А. М. (1997) Лампы и освещение, 4-е изд. Арнольд, Лондон

    Google Scholar

  12. Cohue M (1966) Sources lumineuses. Masson et Cie, Париж

    Google Scholar

  13. Coolidge WD (1913) Вольфрам и способ его изготовления для использования в качестве нитей накаливания электрических ламп и для других целей. Патент США 1,082,933

    Google Scholar

  14. Cottaar EJE (2001) Электрическая лампа и интерференционная пленка.WO Patent 01/57913

    Google Scholar

  15. Covington EJ (1968) Модель пленки Ленгмюра в лампах накаливания. Illum Eng 63 (3): 134–142

    Google Scholar

  16. Covington EJ (1973a) Показатель жизненного напряжения вольфрамовых ламп. J Illum Eng Soc 2 (2): 83–91

    CrossRefGoogle Scholar

  17. Ковингтон EJ (1973b) Выгорание горячих точек вольфрамовых нитей. J Illum Eng Soc 2 (4): 372–380

    CrossRefGoogle Scholar

  18. Déribéré M (1965) Lampes à iode, lampes à iodures.Dunod, Paris

    Google Scholar

  19. Деттингмейер Дж. Х., Диттмер Дж., Клопфер А., Шредер Дж. (1975) Регенеративные химические циклы в вольфрамово-галогенных лампах. Philips Tech Rev 35 (11/12): 302–306

    Google Scholar

  20. Ассоциация электрических ламп (ELA) (1953) Электрические лампы. Бюро службы освещения Британской империи, Лондон

    Google Scholar

  21. Elenbaas W (1963) Скорость испарения и тепловыделения нагретой нити накала в газовой атмосфере. Philips Res Rep 18: 147–160

    Google Scholar

  22. Elenbaas W (1972) Источники света.Crane, Russak & Company, Нью-Йорк

    Google Scholar

  23. Fax DH, Sell HG, Stickler R (1971) Переходные процессы в нити накаливания, содержащие дефекты. Illum Eng 66 (4): 187–195

    Google Scholar

  24. Фишер Э., Фицджеральд Дж., Лехнер В., Лемс В. (1975) Транспортировка и перегорание в лампах накаливания. Philips Tech Rev 35 (11/12): 296–302

    Google Scholar

  25. Джендре М.Ф. (1999) Микроскопический анализ деталей HID ламп. Университет Род-Айленда, Кингстон

    Google Scholar

  26. Голдштейн И.С., Фонтана Р.П., Торингтон Л., Хоусон Р.П. (1986) Дизайн, конструкция и характеристики источника света накаливания с прозрачным тепловым зеркалом.Light Res Tech 18 (2): 93–97

    CrossRefGoogle Scholar

  27. Haenen LJL, Ansems J, Schuurmans J, de Montureux P (2002) Новый тонкий автомобильный задний фонарь с лампами HiPerVision. Proc SPIE 4775: 135–144, Сиэтл

    CrossRefGoogle Scholar

  28. Harvey FJ ​​(1974) Разрушение накаленных вольфрамовых нитей из-за роста горячих точек. J Illum Eng Soc 3 (4): 295–302

    CrossRefGoogle Scholar

  29. Henderson ST, Marsden AM (1972) Лампы и освещение, 2-е изд. Эдвардс Арнольд, Лондон

    Google Scholar

  30. Hewes RA, Sarver JF (1969) Процессы инфракрасного возбуждения для видимой люминесценции Er3 +, Ho3 + и Tm3 + в трифториде редкоземельных элементов, чувствительном к Y3 +.Phys Rev 182 (2): 427–436

    CrossRefGoogle Scholar

  31. Hoegler LE, McGowan TK (1984) Практические высокоэффективные вольфрамово-галогенные лампы с использованием ИК-отражающих пленок. J Illum Eng Soc 14 (1): 165–174

    CrossRefGoogle Scholar

  32. Horacsek O (1980) Свойства и виды отказов накаленных вольфрамовых нитей. IEE Proc A 127 (3): 134–141

    Google Scholar

  33. Hörster H, Kauer E, Lechner W (1972) Концепция механизма выгорания вольфрамовой проволоки накаливания.J Illum Eng Soc 1 (4): 309–317

    CrossRefGoogle Scholar

  34. Hummel RE (1993) Электронные свойства материалов, 2-е изд. Springer, New York

    Google Scholar

  35. Ivey HF (1974) Кандолюминесценция и люминесценция, возбужденная радикалами. J Luminescence 8: 271–307

    CrossRefGoogle Scholar

  36. Johnson PD (1970) Эффективный источник света накаливания, включающий пары иодида металла, усиливающие свет. Патент США 3,497,754

    Google Scholar

  37. Кейн Р., Продай H (2001) Революция в лампах: хроника 50-летнего прогресса, 2-е изд.The Fairmont Press, Lilburn

    Google Scholar

  38. Kauer E (1965) Генерация света с помощью селективных тепловых излучателей. Philips Tech Rev 26 (2): 33–47

    Google Scholar

  39. Кёстлин Х., Франк Дж. (1983–1984) Тонкопленочные отражающие фильтры. Philips Tech Rev 41 (7/8): 225–238

    Google Scholar

  40. Langmuir I (1915) Температура плавления вольфрама. Phys Rev 6 (2): 138–158

    CrossRefGoogle Scholar

  41. Langmuir I (1916a) Характеристики вольфрамовых нитей как функции температуры.Phys Rev 7 (3): 302–330

    CrossRefGoogle Scholar

  42. Langmuir I (1916b) Электрическая лампа накаливания. Патент США 1,180,159

    Google Scholar

  43. Lavaud JF, Pelsma J, Haenen L (2004) Зеркальная лампа HiPerVision: новый член семейства HiPerVision. В: Материалы 10-го международного симпозиума по науке и технологии источников света, Тулуза, стр. 493–494

    Google Scholar

  44. Закон JR (1965) Многослойные фильтры. Illum Eng 60 (10): 603–608

    Google Scholar

  45. Levin RE (1966) Исследование улучшения проекционных источников накаливания.Proc Nat Tech Conf Illum Eng Soc (6): 1–10, Minneapolis

    Google Scholar

  46. Mandel L, Wolf E (1995) Оптическая когерентность и квантовая оптика. Cambridge University Press, New York

    CrossRefGoogle Scholar

  47. Mann D, Kato YK, Kinkhabwala A, Pop E, Cao J, Wang X, Zhang L, Wang Q, Guo J, Dai H (2006) Тепловое излучение света с электрическим приводом от отдельные однослойные углеродные нанотрубки. Nat Nanotechnol 2 (1): 33–38

    CrossRefGoogle Scholar

  48. Mekala SR, Van de Poel G (2010) Моделирование пределов производительности вольфрамовых галогенных энергосберегающих ламп с использованием пленок, отражающих инфракрасное излучение.В: Материалы 12-го международного симпозиума по науке и технологии источников света, Эйндховен, стр. 117–118

    Google Scholar

  49. Милевски Ю.В., Милевски П.Д. (1989) Монокристаллическая нить накаливания с усами для электрического света. Патент США 4864186

    Google Scholar

  50. Мур Дж. А. (1958) История вольфрамовой лампы накаливания. GEC J 25 (4): 174–188

    Google Scholar

  51. Мур Дж. А., Чемберлен П. Ф. У. (1968) Усовершенствования в электрических лампах накаливания и их работе.Патент Великобритании 1 105 291

    Google Scholar

  52. Мур Дж. А., Веселый С. М. (1962) Кварц-йодная вольфрамовая лампа: механизм, конструкция и характеристики. GEC J 29 (2): 99–106

    Google Scholar

  53. Pacz A (1922) Металл и его производство. Патент США 1,410,499

    Google Scholar

  54. Pearson CW, Linsday EA, Dorsey RT (1956) Характеристики и применение осевых ламп накаливания. Illum Eng 51 (12): 782–790

    Google Scholar

  55. Schirmer H, Stober I, Friedrich J (1967) Über die Methode von Langmuir zur Theoretischen Behandlung gasgefüllter Glühlampen.Tech Abhan der Osram-Ges 9: 125–136

    Google Scholar

  56. Shu QK, Wei JQ, Wang KL, Li CG, Jia Y, Wu DH (2007) Низковольтные энергосберегающие электрические лампы с двойными стенками из углеродных нанотрубок. J App Phys 101 (8): 084306

    CrossRefGoogle Scholar

  57. Smithells CJ (1936) Вольфрам — трактат по его металлургии, свойствам и применению, 2-е изд. Chapman & Hall, Лондон

    Google Scholar

  58. Sommerer TJ, Meschter PJ, Midha V, Minnear WP, Bryan DJ (2007) Статья, включающая высокотемпературный керамический композит для селективного излучения.Патент США 2007/0228951

    Google Scholar

  59. Stoer GW (1986) История света и освещения. Philips Lighting, Эйндховен

    Google Scholar

  60. Suits CG, Way HE (1960) Собрание работ Ирвинга Ленгмюра, том 2: теплопередача — вольфрам накаливания. Pergamon Press, Oxford

    Google Scholar

  61. T’Jampens GR, van de Weijer MHA (1966) Газонаполненные лампы накаливания, содержащие бром и хлор. Philips Tech Rev. 27 (7): 173–179

    Google Scholar

  62. Thorington L (1960) Электрическая лампа.Патент США 2,920,222

    Google Scholar

  63. Thouret WE, Kaufman R, Orlando JW (1975) Энергосберегающие лампы накаливания, заполненные криптоном. J Illum Eng Soc 4 (3): 188–197

    CrossRefGoogle Scholar

  64. Tuma ML, Collura JS, Helvajian H, Pocha MD, Meyer GA, McConaghy CF, Olsen BL, Hansen WW (2011) Ультраминиатюрный широкополосный источник света и метод изготовления такой же. Патент США 2011/0006663

    Google Scholar

  65. Valin J, Magnien M (1991) Les sources de lumières, 2-е изд.Société d’Edition LUX, Париж

    Google Scholar

  66. van den Hoek W. (2010) Заметки об истории ламп накаливания. В: Материалы 12-го международного симпозиума по науке и технологии источников света, Эйндховен, стр. 3–11

    Google Scholar

  67. van den Hoek WJ, Jack AG (1990) Lamps. Ullmanns Encycl Ind Chem A15: 115–150

    Google Scholar

  68. Вукцевич М.Р. (1992) Наука накаливания. Нела Пресс, Кливленд

    Google Scholar

  69. Waymouth JF (1987) Источники света.Encycl Phys Sci Technol 7: 225–257

    Google Scholar

  70. Waymouth JF (1989) Откуда появятся лампы следующего поколения. J Light Vis Env 13 (2): 51–68

    CrossRefGoogle Scholar

  71. Вебер Б., Шолл Р. (1993) Новый вид механизма генерации света: сверкающее излучение от кластеров. J App Phys 74 (1): 607–613

    CrossRefGoogle Scholar

  72. Yuge Y (1995) Обзор оптических покрытий для ламп накаливания и других ламп. В: Труды 5-го международного симпозиума по науке и технологии источников света, Нью-Йорк, стр. 221–230

    Google Scholar

  73. Цублер Э. Г., Мосби Ф. А. (1959) Йодная лампа накаливания с практически 100-процентным сохранением светового потока.Illum Eng 54 (11): 734–740

    Google Scholar

Информация об авторских правах

© Springer International Publishing Switzerland 2017

Авторы и филиалы

INCANDESCENT LAMP | Архитектор объясняет

Лампа накаливания, также известная как электрическая лампа или лампа накаливания, но более известная как электрическая лампа, является источником света, который работает за счет накаливания. Электрический ток проходит через тонкую нить накала, нагревая ее до белого каления, пока она не станет светиться.Стеклянная колба содержит инертный газ или вакуум, который предотвращает попадание кислорода в воздухе на горячую нить накала, которая в противном случае быстро разрушилась бы в результате окисления.

Лампа накаливания, также известная как электрическая лампа, представляет собой источник света, работающий от накаливания.

Лампы накаливания бывают разных форм, размеров и напряжений. Они не требуют внешнего регулирующего оборудования, имеют низкую стоимость производства и хорошо работают как на переменном, так и на постоянном токе.Поэтому лампы накаливания широко используются в домашнем и коммерческом освещении. Читайте также о Галогенах , которые представляют собой разновидность ламп накаливания. Чтобы помочь вам определиться с целесообразностью использования ламп накаливания в вашем доме , в качестве Architect , я перечислил их преимущества, недостатки и возможности использования под следующими заголовками:

В чем преимущества ламп накаливания?
Какие недостатки у ламп накаливания?
Где используются лампы накаливания?
Почему прекращается использование ламп накаливания?

В чем преимущества ламп накаливания перед другими типами ламп?

Мощность : Лампы накаливания доступны в широком диапазоне размеров и напряжений, начиная с 1.От 5 Вт до примерно 300 Вт.

Дополнительное оборудование : Они не требуют внешнего регулирующего оборудования и хорошо работают как на переменном, так и на постоянном токе, в отличие от газоразрядных ламп, таких как КЛЛ.

Цветопередача : Они излучают теплый свет и обладают отличной цветопередачей (Ra-100), что означает, что цвет объектов под этим светом выглядит почти таким же, как при дневном свете.

Стоимость : Это самые дешевые лампы из всех типов, и они легко доступны.

Одноразовые: Они легко утилизируются, так как не содержат вредных для окружающей среды материалов, в отличие от газоразрядных ламп, содержащих ртуть.

Лампа накаливания дает теплый свет

КАКОВЫ НЕДОСТАТКИ ЛАМП НАЛИЧИЯ ПЕРЕД ДРУГИМИ ТИПАМИ ЛАМП?

Световая отдача : Лампы накаливания имеют низкую светоотдачу — на каждый ватт потребляемой энергии вырабатывается только от 12 до 14 люмен видимого света.Это связано с тем, что примерно 90% энергии, потребляемой лампой накаливания, излучается в виде тепла, а не в виде видимого света. В то время как люминесцентные лампы излучают 60 люмен на ватт, а лампочки — 90 люмен на ватт. Таким образом, для получения определенного количества света лампам накаливания требуется гораздо больше энергии по сравнению с КЛЛ или FTL.

Срок службы: У них короткий срок службы — всего около 1000 часов по сравнению с другими типами ламп — КЛЛ имеют номинальный срок службы от 6000 до 15000 часов, а сверхсветовые лампы имеют срок службы 20 000 часов!

Лампы накаливания имеют очень короткий срок службы и требуют частой замены

ГДЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ?

Бытовое и коммерческое освещение: Благодаря преимуществам ламп накаливания — их низкой стоимости, доступности, хорошей цветопередаче и простоте утилизации — они широко используются в домашнем и коммерческом освещении, для переносное освещение, такое как настольные лампы, некоторые автомобильные фары и электрические фонарики, а также для декоративного освещения.

Интересный способ использования лампы накаливания показан ниже.

Деревянный светильник в форме лампы, вырезанный лазером. Дизайн Barend Hemmes.

ПОЧЕМУ ВЫКЛЮЧАЮТСЯ ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ?

Из-за своих недостатков, в основном из-за их низкой эффективности, лампы накаливания постепенно заменяются во многих сферах применения компактными люминесцентными лампами CFL, газоразрядными лампами высокой интенсивности, светоизлучающими диодами (LED) и другими устройствами, больше видимого света при том же количестве потребляемой электроэнергии.

Если сравнить лампу накаливания и КЛЛ в единицах энергии, то есть , то есть количество потребляемой ими энергии, исследователи из Технического университета в Дании подсчитали, что:

ДЛЯ КЛЛ : 1,7 кВтч требуется для производства КЛЛ мощностью 13 Вт и 1,7 кВтч для его утилизации. КЛЛ мощностью 13 Вт будет потреблять 85,8 кВтч в течение своего расчетного срока службы 6000 часов. Следовательно, общее количество потребляемой энергии за весь срок службы КЛЛ составляет 1,7 + 1,7 + 85,8 = 89,2 кВтч

ДЛЯ ЛАМПЫ: Напротив, требуется только 0.29 кВтч для изготовления лампы накаливания мощностью 60 Вт, а стоимость утилизации равна нулю, поскольку она не содержит опасных материалов. Для эквивалентного срока службы и эквивалентной светоотдачи КЛЛ мощностью 13 Вт потребуется 36 ламп накаливания, каждая из которых имеет полный срок службы 1000 часов. Получается, что общее потребление составляет 36 ламп x 60 Вт x 1000 часов = 2160 кВтч! Следовательно, общий ресурс энергии, потребляемой лампой накаливания, составляет 36 × 0,29 + 2160 = 2170,44 кВт · ч

Легко понять, почему КЛЛ рекламируются как энергосберегающие при освещении, и некоторые юрисдикции и правительства даже пытаются запретить использование ламп накаливания, чтобы поощрять использование более энергоэффективных альтернатив освещения, таких как компактные люминесцентные лампы ( КЛЛ) и светодиодные лампы.О них читайте здесь:

Лампы накаливания используют электричество для нагрева нити накаливания до белого каления до появления света. Галогенные лампы — это еще один тип ламп накаливания, которые находят применение в зданиях из-за своих уникальных свойств. Подробнее:

Если вы нашли этот пост полезным, мне бы очень понравилось, если вы прикрепите его или поделитесь им. Я не заблокировал сайт только потому, что у вас включен блокировщик рекламы, потому что я надеюсь, что мой контент будет вам полезен. Но я могу запустить этот сайт только из-за рекламы.Так что буду признателен, если вы отключите блокировку рекламы. Спасибо!

Связанные темы:

Использование лампочек и их устройство

к
Хеба Соффар

·

Опубликовано
· Обновлено

Лампы электрические

Электрические лампы — это инструменты, которые преобразуют электрическую энергию в световую, пропуская через них электричество. Существуют разные типы электрических ламп, но самыми популярными из них являются лампочки и люминесцентные лампы.

Лампочки изобрел американский изобретатель Томас Альфа Эдисон.

Использование лампочек:

Лампочки (лампы) — самый популярный источник искусственного света, где они используются для освещения домов, автомобильных фар и фонарей.

Состав лампочек:

Лампочка состоит из трех основных частей: нити накала, стеклянной колбы и цоколя лампочки.

Конструкция лампочки

  • Нить накала: это свернутая в спираль тонкая проволока из вольфрама, соединенная с медным и свинцовым проводами, соединенными с цоколем лампы.

    Когда электричество достигает вольфрамовой нити через медные и свинцовые провода, оно вызывает свечение нити и излучение света.

    Нить накала сделана из вольфрама, поскольку она имеет высокую температуру плавления, что предотвращает плавление нити при высоких температурах.нить накала нагревается и излучает свет, когда через нее проходит электрический ток.

    Медные и свинцовые провода позволяют электрическому току проходить от цоколя лампы к вольфрамовой нити.

  • Стеклянная колба: изготовлена ​​из тонкого стекла и содержит один тип инертных газов — аргон вместо воздуха. Стеклянная колба предотвращает попадание воздуха на нить накаливания и защищает ее от возгорания.

    Газ аргон увеличивает срок службы нити накала лампочки, потому что он не горит и не помогает при горении, так как это неактивный газ, поэтому он защищает нить от горения.

Типы цоколей лампы накаливания:

Лампочка со спиральным цоколем

  1. Спиральное основание с отрезком провода для подключения лампы к электрической цепи.

  2. Основание с двумя боковыми гвоздями с двумя проводами для соединения лампы с электрической цепью и двумя боковыми гвоздями.

    Лампочка с цоколем с двумя гвоздями

Теги: Газ аргонИскусственный светОснование лампочкиАвтомобильные фарыЭлектрический токЭлектрическая энергияЭлектрические лампыСтеклянная лампочкаЛампа со спиральным цоколемЛампа с двумя боковыми гвоздями в основанииЛампочкиСтруктура лампочекИспользование лампочекЭнергия светаОсветительные домикиСпиральное основаниеЭлектричествоНить накаливанияФакелыThomas Alpha EdisonВольфрамовые гвозди цоколяДве лампочек накаливания

Вам также может понравиться…

  • 0

  • 0

  • 0

Как устроены лампы накаливания?

Мы пользуемся лампочками каждый день, но, вероятно, никогда не было времени заглянуть в их внутренние части.Слово «накал» означает излучение света телом из-за его высокой температуры. Колба сделана из стекла, внутри которого находится инертный газ аргон (Ar). Внутри колбы находится очень тонкая металлическая нить, соединенная с двух сторон двумя проводами. Эти провода представляют собой анод и катод, соединенные с металлическим контактом (электрический контакт ноги на схеме).

Когда на металлический контакт подается питание, заряды текут между катодом и анодом.Это происходит через тонкую нить. Нить накала намеренно сделана тонкой, чтобы обеспечивать большее сопротивление току, протекающему через нее (сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения), и тем самым выделять тепло. Когда нить нагревается до очень высокой температуры, она излучает видимый свет. В лампе мощностью 60 Вт длина вольфрамовой нити составляет около 6,5 футов, но ее толщина составляет всего около одной сотой дюйма. Чтобы уместиться в небольшом пространстве, он свернут в спираль.

Мы знаем, что металлы могут плавиться, когда они достигают очень высокой температуры, и даже загораться, когда условия идеальны для горения (например, при наличии кислорода).Металлический вольфрам имеет очень высокую температуру плавления. Хотя нить накала в колбе нагревается до таких температур, отсутствие кислорода останавливает ее горение. Наличие инертного по природе аргона гарантирует, что атомы вольфрама не вступят с ними в реакцию, что в противном случае остановит потерю атомов вольфрама. Таким образом, срок службы лампы не сокращается из-за разрушения нити накала.

Одним из больших недостатков этих ламп является то, что они выделяют большую часть своей энергии в виде невидимых инфракрасных фотонов (тепла) и только 10% в виде видимого света.Таким образом, он не очень эффективен и его заменяют люминесцентные лампы, компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), светодиоды и т. Д. Почему форма лампы КЛЛ отличается от лампы накаливания? Почему ламповый свет имеет задержку свечения по сравнению с КЛЛ?

Что такое клыки?

Что помогает растению расти на протяжении всей жизни?

Лампа накаливания — обзор

VII.D Ограничения по материалам, влияющие на производительность

В отличие от ламп накаливания, в лампах HID нет единого механизма, который определяет срок службы лампы, и срок службы не обратно пропорционален эффективности. Более того, срок службы СПРЯТАННЫХ ламп невероятно долгий; большинство ртутных и HPS-типов имеют расчетный срок службы 24 000 часов, тогда как лампы M-H имеют расчетный срок службы от 6 000 до 20 000 часов. Поскольку типичные часы работы при обслуживании на открытом воздухе от заката до рассвета или при двухсменном коммерческом обслуживании в помещении составляют 4000 часов в год, эти показатели представляют собой срок службы до 6 лет.Тем не менее, выбор конструкции, ведущий к более высокой эффективности, ограничен материальными ограничениями, что приводит к сокращению срока службы. Электроды ртутной лампы и лампы HPS покрыты активатором электронной эмиссии, который со временем испаряется, что приводит к невозможности воспламенения или повторного воспламенения в каждом полупериоде. Все типы HID-ламп подвержены чрезмерному почернению дуговых трубок из-за испарения или разбрызгивания материала с электродов. В лампах HPS почернение стенок возле электродов может привести к повышению температуры амальгамы, а последующее повышение давления газа вызывает повышение напряжения.Это может привести к «зацикливанию» ближе к концу срока службы лампы, при котором напряжение на лампе возрастает до значения, которое не может больше выдерживать балласт, и лампа гаснет. Затем лампа охлаждается до температуры, при которой импульс воспламенителя достаточен для перезапуска лампы, и процесс повторяется, что приводит к непрерывному циклу переключения, который повторяется каждые несколько минут. Эту проблему можно решить, уменьшив дозу амальгамы до такой степени, чтобы вся ртуть и натрий находились в паровой фазе при нормальной работе лампы.Этот принцип привел к разработке так называемых ламп HPS с «ненасыщенным паром». Для этих ламп критически важна минимизация потерь натрия из-за химических реакций с компонентами дуговых трубок, поскольку нет запаса натрия, который можно было бы заменить.

Потери натрия могут происходить в результате электролитического процесса на стенке дуговой трубки в лампах M-H. В процессе работы всегда есть несколько частей на миллион ионов натрия, растворенных в кварце в контакте с иодидом натрия, в результате достижения термохимического равновесия в обратимой реакции между кварцем и иодидом.Это количество не вредно для кварца и не означает значительного снижения содержания натрия по сравнению с введенной начальной дозой. Однако ионы натрия в кварце подвижны, и отрицательная зарядка внешней поверхности кварцевой дуговой трубки фотоэлектронами, испускаемыми из различных частей внешней оболочки, будет притягивать ионы натрия к внешней поверхности, чтобы они нейтрализовались и испарялись. Истощение ионной концентрации на внутренней поверхности затем позволяет протекать прямой реакции с получением большего количества ионов натрия, которые, в свою очередь, подвергаются электролизу, пока в конечном итоге не будет потеряна очень значительная часть исходной дозы натрия.Для смягчения этой проблемы используются конструкции внешней оболочки, обеспечивающие минимальное количество поверхностей, излучающих фотоэлектрическое излучение, или поверхности с положительным смещением (например, кожух).

Химические реакции между кварцем и металлами и иодидами металлов могут образовывать стабильные оксиды металлов на стенках и высвобождать металлический кремний. Потеря металла в результате этого процесса снижает парциальное давление паров металла и в конечном итоге изменяет выходную мощность излучения лампы. Металлический кремний реагирует с йодом с образованием летучего тетраиодида кремния, который разлагается при температуре электрода и откладывает расплавленный кремний на электроде, резко искажая его форму и ухудшая его характеристики.Это становится одним из процессов, ограничивающих срок службы в лампах M-H, поскольку отрицательно влияет на процесс повторного зажигания каждые полупериод, до такой степени, что балласт больше не может повторно зажечь лампу. Эффективность HID-ламп возрастает по мере увеличения входной мощности на единицу длины, во-первых, из-за уменьшения доли мощности, теряемой на теплопроводность, а во-вторых, из-за повышения температуры дуговых трубок, что приводит к более высокому давлению паров излучающих частиц. Однако повышение температуры дуговых трубок приводит к сокращению срока службы лампы из-за усиления химических реакций с материалом дуговых трубок, а в случае кварца — к изменению кристаллической структуры (де-стеклование).Эти ограничения обычно воплощаются в форме практических правил проектирования, касающихся допустимой нагрузки на стенки (подводимая мощность дуги на единицу площади внутренней поверхности стенки дугового трубопровода). Приемлемый срок службы ртутных ламп достигается при нагрузке на стену 10–12 Вт / см 2 , а кварцевые лампы M-H для общего освещения обычно имеют мощность 13–22 Вт / см 2 . Устойчивость PCA при более высоких температурах позволяет керамическим лампам M-H работать с мощностью ∼40 Вт / см 2 , а HPS может использовать конструкции с мощностью 15–20 Вт / см 2 .Для некоторых применений, таких как автомобильные фары и проекционные лампы, приемлем более короткий срок службы и может использоваться более высокая нагрузка на стены.

Уплотнения из молибденовой фольги как в ртутных лампах, так и в лампах M-H имеют достаточный срок службы при гораздо более высоких температурах, чем в лампах T-H, поскольку они защищены от окисления вакуумом или инертной атмосферой во внешней оболочке. Электрический ввод в лампах HPS включает металлический элемент ниобий (также известный как колумбий), выбранный для соответствия расширению в PCA и запечатанный смесью поликристаллических оксидов, плавкой без плавления ниобия или PCA.Ниобий защищен от окисления вакуумом во внешней рубашке. В лампах HPS максимальная температура уплотнения определяется стойкостью герметика к воздействию натрия, тем самым ограничивая температуру холодного пятна и, следовательно, максимальное давление паров натрия в дуговой трубке.

Анатомия лампы Эдисона | Комплект антикварных ламп

Электричество — одно из важнейших открытий всех времен, поскольку оно раскрыло потенциал того, что мы можем делать после захода солнца и когда у нас нет естественных источников света.Хотя понятие электричества было известно с древних времен, мы начали использовать его силу только около 250 лет назад. Со времени первых экспериментов Франклина с электричеством наше понимание значительно расширилось, и мы постоянно находим новые способы улучшить нашу жизнь. Томас Эдисон был еще одним пионером в области электричества и первым изобретателем, запатентовавшим дизайн лампы накаливания, которая в конечном итоге проложила путь для домашнего использования электрического света. Эти лампы накаливания светятся, когда через них проходит электричество, но как и почему? Это руководство познакомит вас с анатомией лампы Эдисона, чтобы вы могли лучше понять компоненты, которые более века составляли источник освещения номер один.

Введение в анатомию лампы Эдисона

По сравнению с компактными люминесцентными, галогенными и светодиодными лампами, производимыми сегодня, лампа накаливания Эдисона была базовой по всем стандартам. Однако в то время его лампочка считалась смелым изобретением, поскольку она угрожала индустрии газового освещения и представила публике совершенно новый вид энергии. Источник света, каким мы его знаем сегодня, является результатом сопротивления и накала. Некоторая часть энергии, производимой электричеством, требуется для преодоления сопротивления проводящего материала.Лампа накаливания использует тепло, выделяемое сопротивлением нити, для создания света. Этот процесс излучения широко известен как излучение черного тела, при котором каждый объект с высокой температурой постоянно излучает электромагнитное излучение. Видимая длина волны испускаемого излучения зависит от температуры проводящего объекта.

Как и многие из известных сегодня лампочек, лампа накаливания Эдисона имела очень простую конструкцию. Каждая лампочка состояла из стеклянного корпуса, в котором находилась нить из плотно свернутого металла, которая была натянута между двумя выводами для прохождения тока.Большинство из нас знает, что металлы являются хорошими проводниками тепла и электричества, но какие материалы лучше всего проводят тепловую энергию? В то время как Эдисон создавал свою первую электрическую лампу накаливания в своей лаборатории в Менло-Парке, он использовал платиновую нить накала в стеклянной вакуумной лампе, что помогло задержать ее плавление. Тем не менее, его лампа горела самое большее несколько часов. После тестирования тысяч материалов он начал карбонизацию наростов всех мыслимых растений, чтобы найти наиболее подходящий материал для волокна.Он рассматривал вольфрам, но у него не было необходимых инструментов, чтобы сделать его жизнеспособным. Только в 1904 году вольфрам оказался более эффективным, чем обугленный бамбук, хлопок и другие материалы, которые использовал Эдисон. Вольфрам не только обладает высокой термической стабильностью, но также имеет самое низкое давление пара и самую большую прочность на разрыв из всех металлов.

Самые ранние лампы Эдисона обычно имели стеклянный держатель или стержень, который прикреплялся к основанию лампочки, что позволяло электрическим контактам проходить через лампу или оболочку без риска утечки воздуха или газа.В стержень были встроены маленькие провода, которые поддерживали нить накала и любые подводящие провода. Стеклянные корпуса содержали либо вакуум, либо инертный газ для сохранения и защиты нити от испарения. Лампа накаливания использовалась в розетке, которая обеспечивала механическую опору и электрические соединения, чтобы сделать ее устойчивым источником света. Галогенная лампа — разновидность лампы накаливания. В отличие от лампочки Эдисона, галогенная лампа сделана из кварца и может содержать инертные газы, такие как бром, хлор, фтор, йод и другие галогенные элементы.Мы понимаем, насколько сложно визуализировать физические явления электричества в действии в предварительной лампочке, поэтому мы создали глоссарий, чтобы помочь.

Компоненты ламп Эдисона: Полезные термины

• Цоколь: Большинство ламп накаливания имеют среднее основание, которое удерживает весь узел на месте, что означает, что лампа привинчивается к осветительной арматуре.

• Электрический ножной контакт: Компонент электрической цепи в нижней части резьбового соединения всех лампочек.

• Нить накала: Проводящая проволока или нить с высокой температурой плавления. В растянутом состоянии вольфрам имеет длину более шести футов, а толщину составляет всего лишь одну сотую дюйма.

• Стеклянный держатель: Небольшой стеклянный элемент, удерживающий нить накала в центре лампочки.

• Глобус: Компонент, который покрывает стеклянную колбу, содержащую инертный газ, и вмещает все компоненты, необходимые для создания электрического тока.

• Инертный газ: Тип инертного газа, такого как аргон или смесь аргона и азота, который обеспечивает вдвое большую светоотдачу и снижает почернение колбы по сравнению с вакуумом.

• Изоляция: Штукатурка «Париж» или, позднее, фарфор, которая используется для изоляции внутренней части электрического контакта.

Мы надеемся, что эта статья даст вам достаточное введение в анатомию лампы Эдисона. У нас есть широкий выбор старинных и старинных лампочек, в том числе многие из самых популярных ламп накаливания Эдисона.