Что такое лампа накаливания и какие у нее характеристики

Лампа накаливания

Кто изобрел? Русский инженер Александр Лодыгин зап

Кто изобрел? Русский инженер Александр Лодыгин запатентовал ее в 1874 году сначала в России, а потом почти во всех странах Европы. Хотя по сей день существует спор о том, кому принадлежит изобретение сияющей «груши». Ведь над ее открытием работали независимо друг от друга несколько ученых.

Параметры лампочек

В первую очередь лампа характеризуется величиной потребляемой мощности (ватт). Лампы накаливания – привычные 40-60 Вт. Мощность светодиодных ламп для бытовых целей лежит в пределах от 1 до 15 Вт. Важно понимать, что потребляемая мощность характеризует только «скорость» расходования электроэнергии из сети, а не световой поток, который определяет, насколько ярко светит лампа.

 измеряется в люменах и наиболее полно характеризует источник света с точки зрения его способности осветить помещение.  — параметр, определяющий оттенок цвета излучения лампы. Тепло-белый свет соответствует цветовой температуре 2700 — 3500°К (2700 — имеет заметный желтый оттенок и обеспечивает уютное освещение, 3500 — ближе к белому и более резкий). Цветовая температура 4000 — 5000° соответствует нейтрально-белому свету, обеспечивает сильное и комфортное освещение. 6500° и выше — холодно-белый свет, часто используемый для уличного освещения (так как при такой цветовой температуре реализуется более высокая светоотдача).

Ещё один важный параметр — , который характеризует правильность восприятия цвета предметов при освещении лампой. Коэффициент цветопередачи должен быть указан на упаковке лампы и для светодиодных источников, предназначенных для внутреннего освещения, должен быть 80 Ra.

Не менее важный показатель — срок службы. Рекомендуется использовать лампы известных и проверенных производителей, иначе срок службы рискует не соответствовать заявленному.

Светодиодная лампа: общие характеристики, область применения, преимущества и недостатки

Основные характеристики светодиодных ламп:

  1. Мощность. От 3 до 25 Вт. Для бытового использования достаточно лампочки 9-13 Вт, что соответствует 40-100 ваттным лампам с нитью накаливания.
  2. Напряжение. Рабочий диапазон от 176 до 264 Вольт.
  3. Тип цоколя. В основном используется Е14 и Е27.
  4. Температура света. Бывают лампы с дневным белым светом, теплым и холодным.
Устройство светодиодной лампы
Устройство светодиодной лампы

Светодиодные лампы считаются наиболее современными. Однако помимо плюсов она имеет еще и минусы.

Преимущества:

  • низкий уровень энергопотребления;
  • большой срок службы;
  • низкий нагрев корпуса;
  • компактность;
  • более высокая прочность, по сравнению с другими типами ламп.

Недостатки:

  • высокая цена;
  • небольшой угол рассеивания света.

Светодиодные светильники используются в освещении улиц, производственных помещений, офисов. Основная сфера применения светодиодов — организация внешней подсветки архитектурных сооружений. В большинстве прожекторов также применяются светодиоды.

Характеристики

Для описания характеристики применяются названия показателя и его значение.

Данные характеристики приведены в таблице:

Данные характеристики приведены в таблице:

Наименование Показатель
Мощность, Вт бытовое применение – 25-150Вт, другое – до 1000
Накаливание нити, градусов до 2000-2800
Напряжение, В 220-330
Световая отдача, Лм/1Вт 9-19
Размер и маркировка цоколя Е 14, Е 27, Е 40
Тип цоколя Резьбовой, штифтовой
Часы работы, часов до 1000
Вес, г 15

Заявленные часы работы выполняются при формировании оптимальных условий работы. Не допускаются частые включения, выключения.

Устройство и схема

Устройство лампочки накаливания у всех ее видов практически одинаковое:

  • Основная рабочая деталь – вольфрамовая спираль. Обладает сопротивлением в три раза больше, чем медный материал. Из него достигается выплавка максимально тонких элементов. Электроды поддерживают данную спираль и переводят ток.
  • Стеклянная колба. Она заполнена инертным газом. Именно он не дает сгореть нити и препятствует окислению металлических элементов.
  • Цокольная часть. Она присутствует во всех видах, кроме автомобильных. По цоколю нарезана резьба, ее шаг может отличаться у каждого вида.

Подробная схема составляющих отображена на рисунке:

Принцип действия

Принцип действия

Принцип работы лампы накаливания заключается в нагревании вещества, через который протекает ток. Веществом выступает сама нить накаливания, ее температура нарастает в момент замыкания электроцепи. При этом возникает результат электромагнитного термического испускания. Видимым для глаза оно становится при прогревании более 570 градусов, при этом начинается красное свечение.

Нить накаливания нагревается до 2800 градусов. В процессе прогревания вольфрам преобразовывается в оксид (белый поверхностный налет), для этого и происходит закачка в полость нейтральных газов. При монтаже лампочки (закручивания ее в патрон), замыкается цепь и происходит процесс разогрева нити, и происходит подача света.

Цоколь

Распространенными считаются лампочки с маркировкой цоколя E14, E27, E40. Где цифра означает диаметр самого цоколя. Без резьбовые элементы встречаются в автомобильных производствах.

Есть страны, где другое напряжение в сети и, соотв

Есть страны, где другое напряжение в сети и, соответственно, применяются лампочки с другим диаметром цоколя – Е12, Е17, Е26, Е39.

Маркировка

Перед покупкой надо изучить маркировку. Она представлена буквенным и цифровым сочетанием. Буквенная маркировка и значение представлены в таблице:

Буквенная маркировка Значение
Б биспиральная
БО Биспиральная с опаловой колбой, наполненной аргоном
БК Биспиральная, наполнение колбы криптоном
ДБ Диффузная с матированием внутри колбы
В Вакуумная
Г Газонаполненная
О Опаловая колба
М Молочная колба
Ш Шаровидная
З Зеркальная
МО Для местного освещения

Цифры указывают на пределы напряжения, мощности.

Коэффициент полезного действия

У данных ламп низкий КПД (коэффициент полезного действия). Он выражается соотношением мощности излучением, заметным человеку. При прогревании нити до 2700 К, КПД до 5 процентов. Остальная энергия затрачивается на инфракрасное излучение, которое не просматривается человеческим глазом, только чувствуется теплом. Если повышать КПД хотя бы до 20 процентов, необходимо увеличить прогревание нити до 3400 К.

Свет при этом будет светить в два раза ярче, но ср

Свет при этом будет светить в два раза ярче, но срок службы лампы сократится на 95 процентов. И наоборот, снижение напряжения, увеличит период работы во много раз. Все это учитывается при производстве дежурного освещения, которое требует надежности.

Таблица соотношения люменов и ватт в лампочке

Световой поток измеряется в люменах (Лм). В светодиодах световые потоки колеблются в зависимости от производителя, его качества товара, напряжения. Примерное значение для одного Вт составляет 80-150 Лм. В таблице приведено соотношение Лм и Вт для лампочек накаливания по отношению к светодиодной лампе:

Светодиодная лампа, Вт Лампа накаливания, Вт Световой поток, Лм
4-5 40 400
8-10 60 700
10-12 75 900
13-15 100 1200

Почему хотят вернуть лампы накаливания?

По словам члена комитета Госдумы по энергетике Андрея Крутова, принятый депутатами закон о запрете ламп накаливания не встретил одобрения среди населения. «Мы получали множество обращений от граждан, для них стоимость новых энергоэффективных лампочек непомерно высока — ведь они зачастую в десять, а то и более раз дороже привычных ламп накаливания, при этом за прошедшие годы мы не заметили обещанной экономии на электропотреблении», — заявил Крутов.

Статья по теме Гори ясно: как изменилась система освещения Москвы

По его словам, это неудивительно: эффект от энергосберегающих ламп полностью нивелируется устаревшим и энергонеэффективным промышленным оборудованием, линиями электропередач, в которых и происходит львиная доля потерь электроэнергии. «Получается, что за счёт населения мы пытались повысить энергоэффективность устаревшей инфраструктуры, которую в итоге никто менять не собирался», — утверждает парламентарий.

Кроме этого, за последние годы так и не были созданы пункты по сбору энергосберегающих ламп. Содержащие опасную для здоровья ртуть лампы просто выбрасываются с обычным мусором, что в результате наносит вред экологической обстановке.

Галогеновые лампы

Кто изобрел?  Научный мир до сих пор об этом

Кто изобрел?  Научный мир до сих пор об этом спорит. Изобретение Лодыгина пытались улучшить многие ученые XIX столетия. Его патент на изобретение был выкуплен компанией General Electric. Она впервые в 1958 году и представила миру новый вид ламп.

Как устроена и работает?  Внутрь колбы помещена вольфрамовая нить и газы йода, хлора, фтора или брома. Под действием тока проволока нагревается, испаряющийся вольфрам вступает во взаимодействие с газом, но не осаживается на поверхности колбы, а возвращается на вольфрам, поддерживая сильный накал. Реакция замкнутого цикла протекает непрерывно и интенсивно, за счет этого лампа дает яркий свет, несмотря на свою компактность.

Различают три вида ламп: с встроенным отражателем, капсульные и линейные. Модели с отражателем отличает напыление на стекле колбы: алюминиевое, зеркальное или дихроичное (инфракрасное). Благодаря этому освещаемые лампой предметы меньше нагреваются, не выцветают со временем, а свет мягко и ровно рассеивается под разными углами. Обычно имеют форму чашки с широкими краями. Капсульные галогенные лампы названы так по форме, линейные  выпускаются в виде прямой трубки.

Назначение электрической лампы

Электрические лампы можно разделить на несколько видов по применению – для общественного, технического и специального использования.

Основное общественное применение – обеспечивать любого человека, животных и птиц искусственным светом в темное время суток или в темном месте помещения.

Используя свет, люди на несколько часов продлевают свою суточную активность. Это могут быть рабочие и учебные процессы, домашние дела. Улучшается безопасность на дорогах, возможность оказывать в вечернее и ночное время медицинскую помощь и мн.др.

Лампы активно применяются на животноводческих фермах и птицефабриках, для выращивания растений в тепличных комплексах. Их подсвечивают светом определенного спектра и величины светового потока. Для разведения рыбы тоже нужен свет с особым спектральным составом.

Реализован обогрев домашних животных.

Реализован обогрев домашних животных.

Техническое назначение. В производстве для технологических целей используют устройства, дающие видимый и невидимый свет. Примеры:

  • для точной и важной работы человеку требуется высокий уровень освещенности рабочего места;
  • ИК – инфракрасное излучение используют в промышленности, например, для бесконтактного нагрева деталей конструкций или в климатической технике для обогрева человека, работающего на открытом морозном воздухе, в военной технике и охоте – ночные прицелы для оружия, приборы ночного видения и мн.др.;
  • УФ-излучение применяют в стоматологии для быстрого отвердения пломб, при изготовлении зубных протезов и т.п., в медицине и санитарии – для дезинфекции помещений, инструмента, одежды, поверхностей мебели, воздуха, воды, лекарственных препаратов и пр.

Лампы специального назначения используют в наружной и внутренней световой рекламе, криминалистике, в авиации и космонавтике, световом сопровождении шоу-представлений и мн.др.

Сфера использования

Не так давно лампы накаливания присутствовали в различных сферах жизни, в быту и на предприятиях. Это обуславливается простой их монтажа, эксплуатации и обслуживания. Используются в таких сферах:

  • Общего предназначения для внутреннего и наружного освещения в частных домах, квартирах, офисах.
  • Местного применения – для подсветки рабочих мест.
  • Также есть специальные автомобильные лампы накаливания.
  • Устанавливаются в поездах, на судах, и в самолетах.
  • Миниатюрные ЛН применяются в фонариках, шкалах приборов.
  • Сверхминиатюрные в отдельных медприборах, пультах управления.
  • Также есть коммутационные, маячные, кинопроекционные.
Мнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос эксперту

Важно! Во многих сферах сегодня используются экономичные лампы, но все же потребительский интерес применения ЛН не снижается.

к содержанию ↑

Лампы энергосберегающие

Энергосберегающие лампы вырабатывают свет по тому же принципу, что и обычные люминесцентные, только на гораздо меньшей площади. Их конструктивной особенностью является наличие электронного блока, который обеспечивает зажигание и дальнейшее горение лампы. Благодаря ему, энергосберегающая лампа зажигается без мерцания и работает без мигания, свойственного обычным люминесцентным лампам.

Энергосберегающие лампы могут иметь разную цветовую температуру, которая определяет цвет горения лампы: теплый цвет, дневной (белый) цвет и холодный белый цвет, а соответственно и область их применения шире.

  • Количество потребления электроэнергии у этих ламп снижено на 80%;

  • Срок службы в 6-15 раз больше по сравнению с обычными лампами накаливания и составляет, соответственно, 6000-15 000 часов в зависимости от типа;

  • Меньшие потери на обслуживании за счет длительного времени службы

  • Возможность выбора цвета свечения.

К недостаткам можно отнести их высокую стоимость, но их долгий срок эксплуатации и низкое энергопотребление компенсируют этот недостаток.

Токсичное содержимое энергосберегающих ламп требует к себе очень бережного отношения. Такие лампы нельзя просто так выкидывать в общий мусор, их необходимо сдавать в специальные пункты приёма, а если лампа разобьётся дома, то необходимо обработать загрязненную площадь так же, как если бы вы разбили ртутный градусник.

 

Преимущества и недостатки

Лампы накаливания обладают собственными достоинствами и недостатками.

Достоинства:

  • Легкость изготовления. Поэтому цена на них соответствующая.
  • Легкость применения. Не требуется установка дополнительных элементов при включении в сеть. Часто лампы мощностью 150 Вт применяются в освещении теплиц. Их свет близок к естественному. Кроме освещения, они дают и тепло.
  • Не влияет на зрение человека.
  • Не требуется время для разогрева.
  • Выдерживает перепады температур.
  • Утилизируется как бытовой отход.
  • В состав не входят вредные элементы.

Недостатки:

Недостатки:

  • Короткий срок эксплуатации.
  • Зависимость от перебоя в сети, частого включения/выключения – это является причиной разрыва спирали в лампах накаливания. Чтобы исключить трудности с напряжением, устанавливаются стабилизаторы.
  • Низкий уровень коэффициента полезного действия. Это связано с расходом большей части энергии на тепло.
  • Пожароопасность. Так как вокруг лампы образуется скопление тепла.
  • Хрупкость.
  • Есть вероятность разрыва корпуса, что может привести к травмированию.

При покупке лампочки накаливания стоит учитывать все достоинства и недостатки, чтобы избежать малоприятных факторов при эксплуатации.

Советуем посмотреть видео:

В словаре Фасмера Макса

ла́мпанародн. ла́нпа; впервые лампа, начиная с Петра I; см. Смирнов 173; лямпа, XVII в. (см. Огиенко, РФВ 66, 364). Форма на ля- заимств. через польск. lаmра «лампа, лампада»; на ла- – из нем. Lаmре или франц. lаmре от лат. lаmраdа, греч. λαμπάς, -άδος; см. Клюге-Гётце 342; Гамильшег, ЕW 549.

Сколько служит лампа накаливания

Длительность эксплуатации лампы снижается многими факторами, например, испарением вещества с поверхности проводника или дефектами проводника накала. При разном испарении материала проводника появляются участки нити с большим сопротивлением, обуславливающим перегрев и еще интенсивнее испарение вещества. Нить накала под действием такого фактора истончается и местно целиком испаряется, чем обуславливается сгорание лампы. Сильнее всего проводник накала изнашивается при запуске из-за броска тока. Во избежание этого применяются приборы плавного запуска лампы. Вольфрам характеризуется удельным сопротивлением вещества в 2 раза большим, чем, например, алюминий. При подсоединении лампы в сеть ток, протекающий по ней, на порядок больше номинального. Броски тока и являются причиной перегорания лампочек накаливания. Для защиты цепи от бросков тока в лампочках иногда стоит предохранитель.

Устройство лампочки накаливания

Электрические лампочки немного различаются по конструкции, но к основным составляющим относятся нить излучающего проводника, стеклянный сосуд и выводы. У ламп специального назначения может не иметься цоколь, присутствовать иные держатели излучающего проводника, еще одна колба. В некоторых лампах накаливания также имеется предохранитель из ферроникеля, стоящий в разрыве одного из выводов.

Размещается предохранитель преимущественно в ножке. Благодаря ему колба не разрушается при обрыве излучающего проводника. При обрыве нити лампы появляется электрическая дуга, плавящая останки проводника. Расплавленное вещество проводника, попадая на стеклянную колбу, способно ее разрушить и спровоцировать возгорание. Предохранитель же разрушается от большого тока электрической дуги и прекращает плавление нити накала. Но ставить такие предохранители не стали ввиду малой эффективности.

Конструкция лампы накаливания: 1 — колба; 2 — полость колбы (вакуумированная или наполненная газом); 3 — тело накала; 4, 5 — электроды (токовые вводы); 6 — крючки-держатели тела накала; 7 — ножка лампы; 8 — внешнее звено токоввода, предохранитель; 9 — корпус цоколя; 10 — изолятор цоколя (стекло); 11 — контакт донышка цоколя.

Колба

Стеклянная колба лампы накаливания защищает излучающий проводник от окисления и разрушения. Размер колбы зависит от скорости осаждения материала проводника.

Газовая среда

Первые электрические лампочки выпускались с вакуумной колбой, в наше время так изготовлены только маломощные приборы. Лампы помощнее выпускаются наполненными инертным газом. От величины газовой молярной массы зависит излучение тепла проводником накаливания. Чаще всего в колбах находится смесь газов аргона и азота, но может быть и просто аргон, а также криптон и даже ксенон.

Молярные массы газов:

  • N2 — 28,0134 г/моль;
  • Ar: 39,948 г/моль;
  • Kr — 83,798 г/моль;
  • Xe — 131,293 г/моль;

Отдельно стоит рассмотреть галогенные лампы. В их сосуды закачиваются галогены. Вещество проводника накаливания испаряется и вступает в реакцию с галогенами. Получившиеся соединения при большой температуре вновь разлагаются и вещество возвращается на излучающий проводник. Это свойство позволяет увеличить температуру проводника, вследствие чего возрастает КПД и длительность работы лампы. Помимо этого, использование галогенов позволяет уменьшить размер колбы. Из минусов стоит отметить маленькое сопротивление проводника накала на старте.

Нить накала

Формы излучающего проводника бывают разные, в зависимости от специфики лампочки. Чаще всего в лампочках используется нить круглого сечения, но иногда может встретиться и ленточный проводник. Первые лампочки выпускались даже с углем, нагревающимся до 3559 градусов по Цельсию. Современные лампочки комплектуются вольфрамовым проводником, иногда – осмиево-фольфрамовым. Вид спирали неслучаен – он существенно снижает габариты проводника накала. Существуют биспирали и триспирали, полученные методом повторного закручивания. Данные типы проводника делают возможным увеличение КПД лампы накаливания за счет уменьшения теплоизлучения.

Двойная спираль

Двойная спираль

Свойства лампочки накаливания

Лампочки выпускаются для различных целей и мест установок, чем обусловлено их различие по напряжению цепи. Величина силы тока высчитывается по закону известного Ома (напряжение делим на сопротивление), а мощность с помощью несложной формулы: напряжение умножаем на ток или напряжение в квадрате делим на сопротивление. Для изготовления лампочки накаливания нужной мощности подбирается провод с необходимым сопротивлением. Обычно используется проводник толщиной 40-50 мкм. При старте, то есть включении лампочки в сеть, происходит бросок тока (на порядок больше номинального). Это получается за счет низкой температуры нити накала. Ведь при комнатной температуре проводник имеет небольшое  сопротивление. Ток снижается до номинального только при нагреве нити накала за счет увеличения сопротивления проводника. Что касается первых угольных ламп, то там было наоборот: холодная лампочка имела большее сопротивление, чем горячая.

Цоколь

Цоколь лампы накаливания имеет стандартизированные форму и размер. Благодаря этому возможна замена лампочки в люстре или другом приборе без проблем. Наиболее популярны цоколи лампочек с резьбой, имеющие маркировки E14, E27, E40. Цифры после буквы «Е» обозначает внешний диаметр цоколя. Существуют и цоколи лампочек без резьбы, удерживаемые в патроне силой трения или другими приспособлениями. Лампочки с цоколями Е14 чаще требуются при замене старых в люстрах или торшерах. Цоколь Е27 используется повсеместно – в патронах, люстрах, специальных приборах. Обратите внимание, что в Америке напряжение цепи 110 вольт, поэтому они пользуются цоколями, отличными от европейских. В американских магазинах найдутся лампочки с цоколями Е12, Е17, Е26 и Е39. Сделано это затем, чтобы случайно не спутать европейскую лампочку, рассчитанную на 220 вольт и американскую на 110 вольт.

Как увеличить срок службы лампы

Способов увеличения срока службы много. Наиболее используемые:

  • ограничение пускового тока включением терморезистора последовательно с лампой, большое сопротивление которого уменьшается по мере прогрева его пусковым током;
  • плавный пуск с ручной регулировкой яркости тиристорным или симисторным диммером;
  • питание лампы через мощный выпрямительный диод, т.е. выпрямленным напряжением половинок синусоиды;
  • последовательное соединение ламп парами в многоламповых светильниках, например, в люстрах.

Современной промышленностью выпускается большое количество разных видов ламп накаливания с большим диапазоном рабочих напряжений и мощностей, с разными оттенками свечения, конфигурациями колб и цоколей. Такой ассортимент позволяет выбрать необходимую лампу для любого использования.

Теги

Adblock
detector