Что находится в лампочке накаливания

Подробная характеристика лампы накаливания : преимущества и недостатки

В настоящее время все чаще используются энергосберегающие лампочки. Но востребованность такого источника света, как лампа накаливания, еще высока. Даже через десятилетия она не будет забыта.

Что такое лампа накаливания

Лампы накаливания – источники света, тепла. Внешне это стеклянный сосуд, внутри которого вольфрамовая спираль. Сама полость в лампах накаливания заполнена инертным газом. Он не дает металлическим элементам окисляться. При включении электрический ток проводится через спираль, в результате чего происходит нагревание и излучение видимого света.

Сфера использования

До появления энергосберегающих ламп, лампочки накаливания использовались в производственных областях, домашнем обиходе и пр. Такое применение обуславливала простота монтажа и эксплуатации. Но и сейчас данные лампы можно увидеть часто:

Характеристики

Для описания характеристики применяются названия показателя и его значение.

Данные характеристики приведены в таблице:

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:

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:

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:

Виды ламп и их функциональное назначение

Вид лампы определяется по структурному назначению, функциональному:

Преимущества и недостатки

Лампы накаливания обладают собственными достоинствами и недостатками.

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

Советуем посмотреть видео:

Ответы на частые вопросы

Покупатели часто задают интересующие их вопросы. Это связано с отсутствием полной информации на упаковке.

Срок службы, стоимость

На лампу накаливания влияет множество факторов, которые способствуют сокращению ее срока службы.

За последнее время качество производимых лампочек упало. Часто дефект заметен сразу. Поэтому большинство покупателей перешли на покупку товара от иностранных производителей.

Часто снижение времени работы совершается из-за высокого напряжения в сети. При этом происходит перегрев нити накаливания, она уменьшается в толщине, колба начинает темнеть. Происходит разрыв спирали. При отклонении величины напряжения всего на один процент, срок службы лампы сокращается на 14 процентов.

Стоимость лампочки зависит от вида, мощности, производителя. Она колеблется от 7 рублей до 100 рублей (для домашнего потребления).

Как увеличить срок службы

Существует несколько способов, увеличивающих срок службы лампочки:

Какой газ в лампе

В колбах изделия не может содержаться воздух или любой газ. Там должен быть только инертный газ (ксенон, криптон, аргон). Это связано с тем, что температура спирали прогревается больше 2000 градусов.

При таких температурах вольфрамовая нить будет реагировать со всеми газами, кроме инертных. Гелий и неон дорого стоят, поэтому их не используют.

Температура

Световая температура зависит от вида закаченного газа. Так, без газовая вакуумная среда способствует прогреванию до 2700 К. При этом излучается теплый белый свет. При прогревании до 4200 излучается естественный белый свет. При закачивании ксенона, галогена криптона температура прогревания от 4000 до 6400 К. При этом излучается холодный белый свет.

Из-за чего рвется спираль

Вольфрамовая нить очень тонкая и хрупкая. Ее обрыв случается из-за уменьшения диаметра, по причине испарения материала при воздействии высокой температуры. Также часто нить обрывается при механическом воздействии – встряхивании.

Световой поток

Назначение светового потока – освещение. Создается преобразованием тепловой энергии. Единицей измерения считается Люмен (Лм). Увеличение потока зависит от мощности лампы

Лампы накаливания одинаковой мощности излучают разный световой поток. Чем выше напряжение, тем выше значение светового потока.

Сколько потребляет

Мощность 60 Вт — энергопотребление составит 60 Вт или 0,06 киловатт за 1 час
Мощность 95 Вт — потребляет электричества 95 Вт 0,095 киловатт за 1 час
Мощность 100 Вт — израсходует 100 или 0,1 киловатт Вт электроэнергии за 1 час.

Советуем посмотреть видео:

ТОП лучших производителей

Среди множества производителей выделены лучшие:

В заключение

Лампочки накаливания вытесняются из рынка, но все же еще востребованы. Перед покупкой надо убедиться в качестве товара. Лучше отдать преимущество проверенным ТМ.

Востребованная информация? Оставьте комментарий, поделитесь статьей в соцсетях.

Источник

Лампа накаливания: характеристики и особенности.

Лампа накаливания – самая дешевая из представленных на рынке осветительных приборов. Несмотря на активную пропаганду энергосберегающих приборов, многие люди продолжают пользоваться этим надежным электрическим источником света.

Устройство и принцип работы.

С начала XX века устройство лампы практически не изменилась. Она состоит из нескольких элементов:

Колба герметизирует и защищает нить накала от воздействия атмосферы. Для изготовления источника света с вольфрамовой спиралью обычно используют известковое стекло.

В качестве инертного газа чаще всего применяют недорогую смесь азота и аргона, чистый аргон или криптон.

Тело накаливания для бытовых лампочек изготавливается из вольфрамовой проволоки, которую закручивают в спираль. Это делают для уменьшения размера изделия и увеличения площади излучения.

В качестве держателей для нити накаливания применяют молибденовые крючки.

Цоколь состоит из металлического корпуса, стеклянного изолятора и токопроводящего контакта.

Принцип работы лампы достаточно прост. Свечение возникает благодаря прохождению электрического тока через нить накаливания. Чтобы световое излучение стало видимым для человеческого глаза, спираль должна нагреться до температуры 570°С. А рабочая температура нити накала достигает 3000°С. При нажатии на выключатель вольфрамовая спираль начинает нагреваться и светиться.

Почему их называют лампами Ильича?

За этим бытовым осветительным прибором на территории нашей страны закрепилось название лампа Ильича. Не каждый светильник достоин такого имени. Лишь голую лампочку на проводе без плафона можно назвать именем Ленина. Дело в том, что одной из первых задач молодой советской власти была электрификация страны. В 1920 году Владимир Ильич Ленин приехал в деревню Кашино на запуск электростанции. Там он побеседовал с крестьянами, сфотографировался с ними и провел митинг. Это, казалось бы, рядовое событие, нашло отражение в советской литературе и кино. А простой светильник, свисающий на проводе с потолка, стали называть лампой Ильича. Позже этот термин приобрел иронический оттенок, как пример проблемы, решенной на скорую руку.

Виды ламп накаливания, область применения и электрические характеристики.

Классификация данных осветительных приборов.

Номенклатура осветительных приборов определяет их характеристики.

Преимущества и недостатки.

Достоинств у лампы накаливания больше, чем недостатков.

Итоги.

Лампы накаливания служили человеку верой и правдой на протяжении всего XX века. В нынешнем столетии на смену приходят светодиодные и люминесцентные осветительные приборы. В нашей стране в рамках борьбы за энергоэффективность приняты программы, которые стимулируют развитие производства более современных источников света. Многие россияне уже отказались от использования ламп накаливания в своих квартирах. Тем не менее, некоторые их достоинства неповторимы. Например, для фото- и кинопроизводства незаменима высокая цветопередача. Многие специальные осветительные приборы пока работают только по старой технологии. Кто-то просто бережет свои глаза и использует лампу Ильича. А для помещений с кратковременным включением света раз в неделю лампа накаливания и вовсе самый экономически обоснованный вариант. Выбор остается за конкретным потребителем!

Источник

Как работает лампочка?

Лампы накаливания существуют уже довольно давно, но вы можете не знать, что они работают на сложных принципах электродинамики и термодинамики.

До эпохи электрического освещения было довольно проблематично добиться яркого и долговечного освещения. Единственными доступными вариантами были свечи и масляные лампы, которые не очень эффективно справлялись со своей задачей.

Придуманные и запатентованные Томасом Альва Эдисоном в 1800-х годах, лампы накаливания продолжают освещать наш мир на протяжении многих поколений.

Фотография лаборатории лампочек Томаса Алвы Эдисона, Детройт, сделанная в 1979 году

Лампы накаливания стали настолько популярны, что оригинальная технология не претерпела никаких радикальных изменений. Интересно отметить, что такая незначительная (но в то же время критически важная!) часть нашего существования основана на важных аспектах физики.

В этой статье мы найдем ответы на некоторые общие вопросы, касающиеся ламп накаливания.

Как образуется свет в лампах накаливания?

Колба, как правило, изготовлена из стекла, внутри которого находится вакуум. Вакуум помогает продлить срок службы лампочки; если внутри лампы присутствуют частицы воздуха, она быстро нагреется, и стекло может легко лопнуть.

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

Нить накала прикреплена к металлическим контактам, которые подключены к источнику питания, чтобы через них мог проходить электрический ток.

Когда электрический ток проходит через нить накала, атомы возбуждаются, и электроны в них переходят на более высокие энергетические уровни, как только они поглощают энергию от протекающего тока. Время, в течение которого электроны остаются в этом возбужденном состоянии, очень мало, и когда они возвращаются к своим исходным уровням энергии, дополнительная энергия высвобождается в виде фотонов (небольших пакетов световой энергии).

Таким образом, лампочка светится!

Почему лампочки нагреваются?

Здесь следует учитывать один важный момент: нить накаливания лампочек сгорает, чтобы произвести свет. Это означает, что электрический ток, проходящий через нить, нагревает ее до такого уровня, что она начинает излучать фотоны. При перемешивании и вибрации атомов в материале нити накаливания выделяется тепловая энергия.

Большая часть электрического тока, проходящего через лампочку, используется для возбуждения атомов. При этом выделяется тепловая энергия, но лишь небольшая часть этой электрической энергии преобразуется в свет.

Кроме того, внутренняя часть лампочки не полностью герметична, и частицы воздуха передают тепловую энергию стеклу. Инертный газ внутри лампочки также проводит тепловую энергию к стеклу. Поэтому, когда вы прикасаетесь к лампочке, которая светится долгое время, то оказывается, что она горячая.

По этой причине нить накаливания рано или поздно разрушается, поэтому лампы накаливания служат недолго.

Следовательно, можно сказать, что лампа накаливания не особенно эффективно преобразует электрическую энергию в световую, растрачивая энергию в виде тепла.

Эти разные виды ламп работают по разным механизмам, при которых потери энергии в виде тепловой энергии меньше, а значительная часть электрической энергии преобразуется в световую. Они экономичны, долговечны и более энергоэффективны.

В люминесцентных лампах используется принцип флуоресценции, когда пары ртути заряжаются электрическим током, проходящим через лампу. Находящиеся под напряжением пары ртути испускают ультрафиолетовое излучение на люминофорное покрытие на внутренних стенках колбы, заставляя ее излучать световую энергию. Они примерно в четыре раза эффективнее и в десять раз долговечнее ламп накаливания.

На пути к энергоэффективному будущему

С истощением энергетических ресурсов мир изо всех сил старается сохранить их и перейти к более устойчивым решениям. Лучшим вариантом искусственного освещения, который можно выбрать, является светодиодное освещение, благодаря многочисленным преимуществам, которые оно имеет по сравнению с другими традиционными методами освещения. Светодиодные лампы излучают незначительное количество тепловой энергии, служат до 25 000 часов и доступны в различных цветах.

Будущее бытового и коммерческого освещения очень яркое, благодаря гениальным изобретателям человечества, которые всегда находятся в поиске новых технологий!

Источник

Конструкция, технические параметры и разновидности ламп накаливания

Лампа накаливания – первый электрический осветительный прибор, играющий важную роль в жизнедеятельности человека. Именно она позволяет людям заниматься своими делами независимо от времени суток.

По сравнению с остальными источниками света такое устройство характеризуется простотой конструкции. Световой поток излучается вольфрамовой нитью, расположенной внутри стеклянной колбы, полость которой заполнена глубоким вакуумом. В дальнейшем для увеличения долговечности вместо вакуума в колбу стали закачивать специальные газы — так появились галогеновые лампы. Вольфрам — термостойкий материал с большой температурой плавления. Это очень важно, поскольку для того, чтобы человек увидел свечение, нить должна сильно нагреться за счет проходящего через нее тока.

История создания

Интересно, что в первых лампах использовался не вольфрам, а ряд других материалов, включая бумагу, графит и бамбук. Поэтому, несмотря на то, что все лавры за изобретение и усовершенствование лампы накаливания принадлежат Эдисону и Лодыгину, приписывать все заслуги только им — неправильно.

Писать о неудачах отдельных ученых не станем, но приведем основные направления, к которым прилагали усилия мужи того времени:

В наше время популярность подобных ламп падает в геометрической прогрессии. В 2003 году в России была увеличена амплитуда питающего напряжения на 5 %, к сегодняшнему дню этот параметр составляет уже 10 %. Это привело к сокращению срока эксплуатации лампы накаливания в 4 раза. С другой стороны, если вернуть напряжение на эквивалентное значение вниз, то существенно сократится отдача светового потока — до 40 %.

Вспомните учебный курс — еще в школе преподаватель физики ставил опыты, демонстрируя, как увеличивается свечение лампы при повышении силы тока, подающегося на вольфрамовую нить. Чем выше сила тока, тем сильнее выброс излучения и больше тепла.

Принцип действия

Принцип работы лампы построен на сильном нагреве нити накаливания за счет проходящего через нее электрического тока. Для того чтобы твердотельный материал начал излучать красное свечение, его температура должна достигнуть 570 град. Цельсия. Излучение будет приятным для глаз человека только при увеличении этого параметра в 3–4 раза.

Подобной тугоплавкостью характеризуются немногие материалы. За счет доступной ценовой политики выбор был сделан в пользу вольфрама, температура плавления которого составляет 3400 град. Цельсия. Чтобы повысить площадь светового излучения, вольфрамовая нить скручивается в спираль. В процессе эксплуатации она может нагреваться до 2800 град. Цельсия. Цветовая температура такого излучения равна 2000–3000 К, что дает желтоватый спектр — несопоставимый с дневным, но в то же время не оказывающий негативного воздействия на зрительные органы.

Попадая в воздушную среду, вольфрам быстро окисляется и разрушается. Как уже говорилось выше, вместо вакуума стеклянная колба может заполняться газами. Речь идет об инертных азоте, аргоне или криптоне. Это позволило не только повысить долговечность, но и увеличить силу свечения. На срок эксплуатации влияет то, что давление газа препятствует испарению вольфрамовой нити из-за высокой температуры свечения.

Строение

Обычная лампа состоит из следующих конструктивных элементов:

Помимо стандартных исполнений из проводника, стеклянного сосуда и выводов, существуют лампы специального назначения. В них вместо цоколя используются другие держатели или добавляется дополнительная колба.

Предохранитель обычно изготавливается из сплава феррита и никеля и помещается в разрыв на одном из выводов тока. Зачастую он расположен в ножке. Его основное предназначение — защита колбы от разрушения в случае обрыва нити. Связано это с тем, что в случае ее обрыва образуется электрическая дуга, приводящая к плавлению остатков проводника, которые попадают на стеклянную колбу. Из-за высокой температура она может взорваться и вызвать возгорание. Впрочем, долгие годы доказали низкую эффективность предохранителей, поэтому они стали эксплуатироваться реже.

Колба

Стеклянный сосуд используется для защиты нити накаливания от окисления и разрушения. Габаритные размеры колбы подбирают в зависимости от скорости осаждения материала, из которого производится проводник.

Газовая среда

Если раньше вакуумом заполнялись все без исключения лампы накаливания, то сегодня такой подход применяют лишь для маломощных источников света. Более мощные устройства заполняются инертным газом. Молярная масса газа влияет на излучение тепла нитью накаливания.

В колбу галогенных ламп закачиваются галогены. Вещество, которым покрыта нить накала, начинает испаряться и взаимодействовать с расположенными внутри сосуда галогенами. В результате реакции образуются соединения, которые повторно разлагаются и вещество вновь возвращается на поверхность нити. Благодаря этому появилась возможность повысить температуру проводника, увеличив коэффициент полезного действия и срок эксплуатации изделия. Также такой подход позволил сделать колбы более компактными. Недостаток конструкции связан с изначально малым сопротивлением проводника при подаче электрического тока.

Нить накала

По форме нить накаливания может быть разной — выбор в пользу той или иной связан со спецификой лампочки. Зачастую в них применяют нить с круглым сечением, закрученную в спираль, гораздо реже — ленточные проводники.

Современная лампа накаливания работает от нити из вольфрама или осмиево-вольфрамового сплава. Вместо обычных спиралей могут закручиваться биспирали и триспирали, что стало возможным за счет повторного закручивания. Последнее приводит к уменьшению теплового излучения и повышению КПД.

Технические характеристики

Интересно наблюдать за зависимостью световой энергии и мощности лампы. Изменения не линейны — до 75 Вт световая отдача увеличивается, при превышении — снижается.

Одно из преимуществ таких источников света – равномерное освещение, поскольку практически во всех направлениях свет излучается с одинаковой силой.

Еще одно достоинство связано с пульсированием света, которое при определенных значениях приводит к значительной утомляемости глаз. Нормальным значением считают коэффициент пульсации, не превышающий 10 %. Для ламп накаливания параметр максимум достигает 4 %. Самый худший показатель — у изделий мощностью 40 Вт.

Среди всех доступных электрических осветительных приборов лампы накаливания нагреваются сильнее. Большая часть тока преобразуется в тепловую энергию, поэтому прибор больше похож на обогреватель, чем на источник света. Световая отдача находится в диапазоне от 5 до 15 %. По этой причине в законодательстве прописаны определенные нормы, запрещающие, к примеру, использовать лампы накаливания более 100 Вт.

Обычно для освещения одной комнаты достаточно лампы на 60 Вт, которая характеризуется небольшим нагревом.

При рассмотрении спектра излучения и сравнении его с естественным освещением можно сделать два важных замечания: световой поток таких ламп содержит меньше синего и больше красного света. Тем не менее, результат считается приемлемым и не приводит к утомлению, как в случае с источниками дневного света.

Эксплуатационные параметры

При эксплуатации ламп накаливания важно учитывать условия их использования. Их можно применять в помещениях и на открытом воздухе при температуре не менее –60 и не более +50 град. Цельсия. При этом влажность воздуха не должна превышать 98 % (+20 град. Цельсия). Устройства могут работать в одной цепи с диммерами, предназначенными для регулирования световой отдачи за счет изменения интенсивности света. Это дешевые изделия, которые могут быть самостоятельно заменены даже неквалифицированным человеком.

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

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

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

Специальные лампы

Также существуют более специфические разновидности ламп накаливания:

Двухнитевая лампа бывает нескольких разновидностей:

Продолжим рассматривать специальные лампы накаливания:

Электрический ток в лампах накаливания преобразуется не только в видимый для глаза свет. Одна часть идет на излучение, другая трансформируется в тепло, третья — на инфракрасный свет, который не фиксируется зрительными органами. Если температура проводника составляет 3350 К, то КПД лампы накаливания составит 15 %. Обычная лампа на 60 Вт с температурой 2700 К характеризуется минимальным КПД — 5 %.

Коэффициент полезного действия усиливается степенью нагрева проводника. Но чем выше будет нагрев нити, тем меньше срок эксплуатации. К примеру, при температуре 2700 К лампочка просветит 1000 часов, 3400 К — в разы меньше. Если повысить напряжение питания на 20 %, то свечение усилится в два раза. Это нерационально, поскольку срок эксплуатации сократится на 95 %.

Плюсы и минусы

С одной стороны, лампы накаливания являются самыми доступными источниками света, с другой – характеризуются массой недостатков.

Как увеличить срок службы

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

Вот несколько рекомендаций по продлению срока службы ламп накаливания:

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.

Источник