Характеристики
Для описания характеристики применяются названия показателя и его значение.
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 |
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 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, 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 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 |
Некоторые особенности и предназначение конструктивных элементов вольфрамовой лампы
Каждая деталь в электролампе имеет своё предназначение и выполняет свои функции:
-
Колба.
Изготавливается из стекла, достаточно дешёвого материала, отвечающего основным требованиям:
– высокая прозрачность позволяет пропускать световую энергию и по минимуму поглощать её, избегая дополнительного нагревания (этот фактор имеет первостепенное значение для осветительных приборов);
– жаропрочность даёт возможность выдерживать высокие температуры вследствие нагревания от раскалённой нити (например, в лампе 100 вт колба нагревается до 290°С, 60 Вт — 200°С; 200 Вт — 330°С; 25 Вт — 100°C, 40 Вт — 145°C);
– твёрдость позволяет выдерживать внешнее давление при откачке воздуха, и не разрушаться при вкручивании. -
Наполнение колбы.
Сильно разрежённая среда позволяет минимизировать теплопередачу от раскалённой нити к деталям лампы, но усиливает испарение частиц раскалённого тела. Наполнение инертным газом (аргон, ксенон, азот, криптон) исключает сильное испарение вольфрама из спирали, не даёт возгораться нити и минимизирует теплопередачу. Использование галогенов позволяет испарившемуся вольфраму возвращаться обратно в спиральную нить. -
Спираль.
Изготавливается из вольфрама, выдерживающего 3400°С, рения – 3400°С, осмия — 3000°С. Иногда вместо спиральной нити, в лампе используется лента или тело другой формы. Используемая проволока имеет круглое сечение, для уменьшения габаритов и потерь энергии на теплоотдачу закручивается в двойную или тройную спираль. -
Крючки-держатели изготавливаются из молибдена.
Они не позволяют сильно провисать увеличившейся от нагрева во время работы спирали. Их количество зависит от длины проволоки, то есть от мощности лампы. Например, у лампы 100 Вт держателей будет 2 – 3 шт. У ламп накаливания мощностью поменьше держатели могут отсутствовать. -
Цоколь
изготавливается из металла с внешней резьбой. Он выполняет несколько функций:
— соединяет несколько деталей (колбу, электроды и центральный контакт);
— служит для крепления в штепсельном патроне с помощью резьбы;
— является одним контактом.
Существует несколько видов и форм цоколей в зависимости от предназначения осветительного прибора. Есть конструкции, не имеющие цоколя, но с неизменным принципом работы лампы накаливания. Самыми распространенными видами цоколя являются Е27, Е14 и Е40.
Вот некоторые виды цоколей, применяемые для различных типов ламп:
Кроме различных видов цоколя есть и различные виды колб.
Кроме перечисленных конструктивных деталей, лампы накаливания могут иметь и некоторые дополнительные элементы: биметаллические переключатели, отражатели, цоколи без резьбы, различные напыления и др.
Характеристики лампочек
При выборе лампы обычно обращают внимание на такие характеристики:
Важно, чтобы свет был комфортным для глаз и способствовал сохранению здоровья зрения.
Желательно, чтобы потребление электрической энергии при постоянном использовании было относительно небольшим.
Нужны лампы не имели свойств, которые вредны для здоровья человека.
Электролампа
При выборе необходимо учитывать технические характеристики изделий:
Могут использоваться различные типы цоколя. При покупке нужно приобретать только такую лампу, которая подойдет к патрону. Каждый вид имеет условное обозначение, состоящее из буквы «E» и одной или двух цифр, которые равны диаметру, измеренному в миллиметрах.
Мощность используемых ламп ограничивается величиной, которая указывается в спецификации светильника. Если необходимо установить в нем несколько экземпляров, ограничение относится к суммарной характеристике.
В некоторых светильниках используются переходники, которые позволяют применять с двумя или четырьмя штырьками.
У ламп может быть различная форма колбы
Они могут быть в форме груши, шарика, свечи или в какой-нибудь другой.
Важной характеристикой является яркость освещения. Принято считать, что в помещении высотой 2,7 м на 10 кв
метров нужно потратить мощность 100 Вт. Измерение освещенности квартиры или офиса осуществляют в люксах. Существуют нормативы, определяющие освещение, необходимое для различных типов офисов или жилых помещений.
Большое разнообразие свойств позволяют выбрать наиболее подходящий вариант.
Устройство лампы накаливания
где Н1 — население первого региона;
Что представляет собой лампа накаливания?
К лампам соответствующего типа относятся искусственные источники освещения, в которых световые лучи образуются вследствие нагрева специального элемента — тела накала — с помощью электрического тока. В современных осветительных приборах данный элемент, как правило, изготавливается из вольфрама или иного тугоплавкого материала.
Лампа накаливания
В структуре лампы накаливания также присутствует колба. В ней, собственно, и располагается тело накала, к которому подводится электрический ток. В колбе обычно присутствует инертный газ или же обеспечивается вакуум, отсутствие каких-либо газов. Это необходимо для того, чтобы металлическое тело накала не окислялось под воздействием кислорода воздуха и не вступало в химическую реакцию с иными атмосферными газами.
Основные преимущества ламп накаливания:
- невысокая стоимость;
- экологичность;
- формирование светового потока, приближенного по своей структуре к солнечному свету, привычного для глаз человека.
Следует отметить, что классические вольфрамовые лампы накаливания характеризуются довольно высоким уровнем энергопотребления. Поэтому их использование становится в некоторых сферах все менее распространенным. Например, многие владельцы квартир предпочитают отказываться от ламп накаливания в пользу более энергоэффективных приборов.
Существует особый подвид ламп накаливания — галогенные осветительные приборы соответствующего типа. Их специфика в том, что внутрь колб данных ламп вводится галоген — особый газ, который способен возвращать частицы металла, испаряющегося с тела накала, обратно. Это значительно продлевает срок службы осветительного прибора — который у современных классических ламп накаливания не слишком длительный.
Конструкция и принцип действия современных типов ламп
К современным устройствам освещения можно отнести галогенные, люминесцентные, энергосберегающие и светодиодные устройства. Рассмотрим каждый тип индивидуально.
Галогенные
Такие устройства представляют собой модернизированную версию классических ЛН. Колба такого устройства заполнена галогеном, который реагирует с испаряющимся по мере нагревания вольфрамом. Это позволяет продлить срок службы устройства. Кроме того, в галогенных лампах используется кварц. Галогенные осветительные приборы обычно обладают более высокими эксплуатационными характеристиками, нежели обычные ЛН.
Люминесцентные
Эти устройства именуют также лампами дневного света. Они имеют высокое качество цветопередачи, что позволяет использовать их в освещении витрин магазинов и стеллажей. В сравнении с ЛН люминесцентное устройство потребляет в 4–5 раз меньше энергии и имеет более высокий срок службы. Есть у них и свои недостатки — плохая работа при низких температурах и содержание вредных веществ (в т. ч. ртути) в некоторых моделях.
Энергосберегающие
Главная особенность энергосберегающих осветительных приборов – электронный блок, обеспечивающий как загорание, так и работу лампы. Такое устройство отличается более стабильной работой, пониженным энергопотреблением, огромным сроком службы и широким ассортиментом доступной цветовой гаммы.
Светодиодные
В конструкции таких ламп используются полупроводниковые кристаллы: именно они создают свечение при пропускании через себя электрического тока. В сравнении с теми же галогенными устройствами, светодиодные примерно в 4–7 раз более эффективны, а по сроку службы такое устройство может «дотянуть» до 50 000 часов. Единственным недостатком светодиодных ламп принято считать их высокую стоимость, однако, учитывая экономию на обслуживание и потребление, в долговременной перспективе их приобретать гораздо выгодней.
Вот мы и узнали, что такое лампочка, рассмотрели большинство типов современных и не очень вариантов. Надеемся, что теперь вы имеете общее представление об особенностях их эксплуатации.
Будущее освещения
Светодиоды – одно из наиболее перспективных направлений развития технологий освещения: благодаря уникальным характеристикам возможности их применения светодиодов практически безграничны.
Учитывая стремительное развитие технического прогресса, сейчас сложно представить, каким будет домашнее освещение, например, через сто лет. Если предположить, что современные тенденции найдут отражение в квартирах будущего, то освещение будет энергоэффективным, динамичным, а также будет максимально использовать и дополнять естественный свет. Благодаря LED- и OLED-технологиям (органические светодиоды) источниками света смогут служить любые поверхности: мебель, стены, пол, одежда. Например, световые обои Philips уже доступны, они создают ощущение, что светится вся стена, причем ее световые режимы могут меняться. Так, утром они могут светить приятным белым светом, а вечером удивлять игрой оттенков. OLED-пластины смогут заменить оконные стекла, которые в светлое время суток будут пропускать дневной свет и служить прозрачным стеклом, а ночью тончайшие панели будут имитировать закат, рассвет или солнечное утро.
Виды ламп и их функциональное назначение
Вид лампы определяется по структурному назначению, функциональному:
- Нормально-осветительные – самый распространенный вид. Рассчитан для общего освещения и декоративного. Выпуск данного вида ограничен.
- Декоративные – разного размера, с фигурной стеклянной колбой. Внешний вид очень необычен, красив. Поэтому и применение особенное, декоративное.
- Иллюминационные – разноцветный внешний окрас. Тон наносится на внутреннюю часть стеклянной колбы. Для окраса применены неорганические пигменты. Очень редко встречается наружный окрас. По мощности ограничения до 25 вт. Чем больше эксплуатация, тем изменяется окрас и яркость.
- Сигнальные – для подсветки светосигнальных приборов. Сейчас на их смену пришли светодиодные лампы.
- Зеркальные лампы накаливания – своеобразной формы. Внутренняя стеклянная поверхность покрыта слоем алюминия. Это и придает зеркальности изделию. Принцип работы – световой поток распределяется и собирается в определенной зоне. Применение: торговые залы, витрины, инкубаторах (обогрев новорожденных птенцов).
- Транспортные. Сфера применения: фары автомобиля, мотоцикла, трактора, подсветка. Различаются прочностью, вибрационной прочностью.
- Двухнитевые. Применимы для фар авто. Одна нить для ближнего освещения, другая для дальнего. Также применяется в местах, где требуется постоянное освещение, при перегорании одной нити, работает вторая.
Разновидности ламп накаливания
Классифицируются лампы накаливания исходя из их конструкционных особенностей и сферы применения.
Общего и местного назначения – самая многочисленная группа. Лампы общего вида используются при организации основного освещения бытовых, промышленных и общественных помещений. Основным отличием устройств местного назначения является пониженное напряжения источника питания. Поэтому чаще всего их используют в переносных светильниках, для освещения рабочего места и т. д.;
Декоративные отличаются разнообразием размеров, форм и расположением спирали. Такие лампы накаливания обрели популярность в последнее время благодаря неординарному внешнему виду. Чаще всего их используют в дизайн-проектах в качестве декоративного элемента.
Иллюминационные виды ламп накаливания отличаются небольшим рабочим напряжением. Как правило, у них цветная колба, окрашенная изнутри (реже снаружи) неорганическим пигментом. Палитра красок самая разнообразная и зависит от цели использования. Чаще всего применяются в иллюминационных устройствах. Но эффективная цветопередача сохраняется недолго – под воздействием высокой температуры пигмент «выгорает» и теряет первоначальную яркость.
Иллюминационная лампа накаливания.
Сигнальные постепенно становятся историей. Все чаще их заменяют светодиодные элементы. Разрабатывался этот вид ламп накаливания для разнообразных светосигнальных устройств.
Сигнальная лампа.
Зеркальные имеют колбу своеобразной формы. Ее разрабатывали с таким расчетом, чтобы световой поток имел определенную направленность. Препятствует рассеиванию и способствует фокусировке специальное алюминиевое покрытие. Оно наносится изнутри, оставляя не закрашенным определенный участок колбы (как правило верхний), через который и будет выходить луч света. Используется в местах где необходимо организовать направленное освещение.
Лампf накаливания зеркальные (ЗК).
Транспортные лампы используются в самых разнообразных ТС. Их конструкция и технические характеристики соответствуют условиям эксплуатации. Такие осветительные элементы отличаются повышенной прочностью и вибрационной устойчивостью. Устройство цоколя позволяет быстро сменить вышедшую из строя лампу на новую. Рассчитаны на работу от электросети транспортного средства. Основные виды таких элементов используются в осветительных приборах авто- и мототранспорта, на тракторной технике, самолетах и вертолетах, на морских и речных судах.
Отдельно в этой категории стоят двухнитевые лампы накаливания. В них имеются две спирали, что позволяет в некоторых ситуациях использовать вместо двух один элемент освещения. Например, фары автомобиля (переключение с ближнего на дальний или с габаритов на стоп-сигналы), ж/д светофоры и т. д.
Лампа накаливания, 12V, 21/5W, BAY15d, МАЯК, 61215, двухнитевая с большим цоколем.
Отдельную группу составляют галогенные лампы накаливания. Использование галогенов позволило значительно уменьшить габариты конструкции при повышении светоотдачи. По этой технологии изготавливаются элементы для общего освещения, инфракрасных облучателей, кино- и телеоборудования, прожекторов и пр.
Принцип действия и особенности конструкции
При нагреве до определенной температуры металл начинает светиться. Это свойство и используется в лампах накаливания. При этом пришлось решить несколько проблем, которые препятствовали созданию эффективного осветительного элемента. Во-первых, нужно было подобрать материал, который при накаливании не расплавится. В результате спираль изготавливается из вольфрама – самого дешевого из тугоплавких металлов. Во-вторых, процесс нагрева ускоряет окислительные процесс, который оказывает негативное влияние на состояние металла. Значит, необходимо было предотвратить контакт раскаленной спирали с кислородом, т. е. с воздухом.
В результате получилась конструкция лампы, которая преодолевает все проблемы и в то же время поражает своей простотой:
- грушевидная колба из стекла с прикрепленным к узкой части металлическим цоколем. На нем имеется резьба, при помощи которой устройство вкручивается в патрон. В некоторых моделях резьба отсутствует, но имеются другие решения, соответствующие условиям эксплуатации;
- внутри колбы имеется стеклянная ножка, с впаянными двумя электродами. Своими верхними концами они крепятся к краям спирали, а нижними – к цоколю. Причем один припаян к корпусу, а второй – к контакту на его дне;
- вольфрамовая спиралевидная струна крепится к электродам и держателям (ножкам), изготовленным из тугоплавкого металла (молибдена). Они не дают спирали провиснуть при нагреве и оборваться. В зависимости от назначения ламп накаливания спиралей может быть несколько, а значит количество контактов и поддерживающих ножек увеличивается соответственно.
Из колбы откачивают воздух и заполняют ее инертным газом либо оставляют вакуумную среду. Этим решается проблема окисления. Проходя через вольфрамовую спираль, электрический ток разогревает ее. Причем происходит это незаметно для человеческого глаза и световой поток в результате накала проводника распространяется практически мгновенно.
Как устроена лампочка накаливания.
