Из чего состоит лампочка накаливания

Характеристики ламп

Основными характеристиками всех выпускаемых энергосберегающих приборов являются:

Цветовая температура

При использовании устройств с нитью накаливания получить разную цветовую температуру проблематично. С появлением энергосберегающих устройств стало возможно применять лампы белого света с различным оттенком цвета. По цветовой температуре светильники бывают:

• 6500К — холодный белый свет, который хорошо подходит для уличного освещения;
• 4200К — нейтральный белый, средний между холодным и теплым светом. Подходит для использования в жилых, промышленных, медицинских и других помещениях.
• 2700К — теплый белый свет, создает уют в доме и используется для освещения жилых помещений.

Дополнительная информация! Выбор цветовой температуры индивидуален и зависит от предпочтений человека и целей, для которых будет использовано освещение.

Тип цоколя

Тип цоколя стандартизирован и существует в двух исполнениях:

• резьбовое: обозначение данного цоколя начинается с буквы Е и заканчивается числом, который обозначает диаметр цоколя (Е14, Е27).
• штырьковое: маркировка начинается с буквы G, а цифры означают расстояние между контактами.

Дополнительная информация! Для покупки осветительного прибора с правильным цоколем, лучше взять с собой в магазин вышедшую из строя или заглянуть в паспорт светильника.

Срок службы

Энергосберегающие приборы являются надежными и долговечными устройствами. Срок их службы достаточно большой и обычно составляет от нескольких тысяч до десятков тысяч часов работы.

Обратите внимание! Важно понимать, что на срок службы существенно влияет количество циклов включения/отключения. Чем их больше — тем меньше будет служить энергосберегающая лампа

Световой поток и светоотдача

Световой поток — это физическая величина, показывающая количество отдаваемой световой энергии в единицу времени. В международной системе единиц (СИ) Он измеряется в люменах (лм или lm).

Светоотдача ламп показывает соотношение светового потока к мощности прибора (лм/Вт). Старые и неэффективные устройства накаливания имеют низкую светоотдачу (10-20 лм/Вт), более совершенные энергосберегающие устройства имеют высокий коэффициент полезного действия, а соответственно и светоотдачу (около 50-100 лм/Вт).

Важно! Светоотдача может меняться со временем при длительной эксплуатации. Такое изменение является нормальным и связано с износом светодиодов или ухудшением свойств люминесцентного прибора

Мощность

Важной характеристикой всех электрических приборов является мощность. Лампы освещения тоже не являются исключением. При использовании ламп накаливания существенно увеличивается количество потребляемой электрической энергии

Чтобы этого избежать потребители постепенно переходят на энергосберегающие приборы, потому что они энергоэффективные и имеют минимальную мощность лампы при большом световом потоке

При использовании ламп накаливания существенно увеличивается количество потребляемой электрической энергии. Чтобы этого избежать потребители постепенно переходят на энергосберегающие приборы, потому что они энергоэффективные и имеют минимальную мощность лампы при большом световом потоке.

Таблица сравнения ламп, показывающая соответствие мощности накаливания и энергосберегающих:

Мощность, Вт	Световой поток, лм
Накаливания	Светодиодные	Люминесцентные
25	3	6	255
40	5	11	430
60	9	15	720
75	11	19	955
100	14	18	1350
150	19	45	1850
200	27	70	2650

Обратите внимание! На упаковке светодиодных и энергосберегающих устройств производители часто указывают эквивалент (например 11 ватт энергосберегающая лампа равна 40 ваттной накаливания), который соответствует мощности лампы накаливания. Это делается не только из маркетинговых целей, но и для понимания покупателем световой способности прибора

Принцип действия[]

В лампе накаливания используется эффект нагревания проводника (нити накаливания) при протекании через него электрического тока (тепловое действие тока). Температура вольфрамовой нити накала резко возрастает после включения тока. Нить излучает электромагнитное тепловое излучение в соответствии с законом Планка. Функция Планка имеет максимум, положение которого на шкале длин волн зависит от температуры. Этот максимум сдвигается с повышением температуры в сторону меньших длин волн (закон смещения Вина). Для получения видимого излучения необходимо, чтобы температура была порядка нескольких тысяч градусов, в идеале 5770 K (температура поверхности Солнца). Чем меньше температура, тем меньше доля видимого света и тем более «красным» кажется излучение.

Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение, часть уходит в результате процессов теплопроводности и конвекции. Только малая доля излучения лежит в области видимого света, основная доля приходится на инфракрасное излучение. Для повышения КПД лампы и получения максимально «белого» света необходимо повышать температуру нити накала, которая в свою очередь ограничена свойствами материала нити — температурой плавления. Идеальная температура в 5770 K недостижима, т. к. при такой температуре любой известный материал плавится, разрушается и перестаёт проводить электрический ток. В современных лампах накаливания применяют материалы с максимальными температурами плавления — вольфрам (3410 °C) и, очень редко, осмий (3045 °C).

При практически достижимых температурах 2300—2900 °C излучается далеко не белый и не дневной свет. По этой причине лампы накаливания испускают свет, который кажется более «желто-красным», чем дневной свет. Для характеристики качества света используется т. н. цветовая температура.

В обычном воздухе при таких температурах вольфрам мгновенно превратился бы в оксид. По этой причине вольфрамовая нить защищена стеклянной колбой, заполненной нейтральным газом (обычно аргоном). Первые лампы делались с вакуумированными колбами. Однако в вакууме при высоких температурах вольфрам быстро испаряется, делая нить тоньше и затемняя стеклянную колбу при осаждении на ней. Позднее колбы стали заполнять химически нейтральными газами. Вакуумные колбы сейчас используют только для ламп малой мощности.

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.

Старая отечественная маркировка

В настоящее время поставляемые на российский рынок лампы маркируются именно по международным стандартам. Старое же оборудование, выпускавшееся в прошлые годы, может иметь и другой шифр — отечественный. Маркировка в этом случае включает в себя буквы кириллицы:

• Л — лампа.

• Д — дневной свет.

• Б — белый.

• Т — теплый.

• Е — естественный.

• Х — холодный.

К примеру, шифр ЛХБ будет проставлен на лампе с белым холодным светом. Для компактного оборудования этого типа в начале кода предусматривается также буква К. У люминесцентных ламп с улучшенной цветопередачей в маркировке дополнительно присутствуют одна или две буквы Ц.

Также отечественные шифры могут содержать и указания на цвет узкого спектра: красный — К, желтый — Ж и т. д. То есть на колбе будет стоять код ЛК, ЛЖ и пр.

И международная и российская маркировка люминесцентных ламп дает покупателю, таким образом, исчерпывающую информацию о данной конкретной модели. Каждая нанесенная на колбу буква или цифра либо их комбинация означают определенную характеристику оборудования. Зная шифры параметров, легко можно подобрать лампу, наиболее подходящую в данном конкретном случае.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin

Принцип работы лампы накаливания

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

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

Галогенные лампы[]

Галогенная лампа

Добавление в буферный газ паров галогенов (брома или йода) повышает время жизни лампы до 2000—4000 часов. При этом рабочая температура спирали составляет примерно 3000  К. Эффективность галогенных ламп достигает 28 лм/Вт.

Иод (совместно с остаточным кислородом) вступает в химическое соединение с испарившимися атомами вольфрама. Этот процесс является обратимым — при высоких температурах соединение распадается на составляющие вещества. Атомы вольфрама высвобождаются таким образом либо на самой спирали, либо вблизи неё.

Трансформатор и электронный инвертор для питания 12-вольтных галогеновых ламп

Добавление галогенов предотвращает осаждение вольфрама на стекле, при условии, что температура стекла выше 250 °C. По причине отсутствия почернения колбы, галогенные лампы можно изготавливать в очень компактном виде. Малый объём колбы позволяет, с одной стороны, использовать большее рабочее давление (что опять же ведёт к уменьшению скорости испарения нити) и, с другой стороны, без существенного увеличения стоимости заполнять колбу тяжёлыми инертными газами, что ведёт к уменьшению потерь энергии за счёт теплопроводности. Всё это удлиняет время жизни галогенных ламп и повышает их эффективность.

Ввиду высокой температуры колбы любые загрязнения поверхности (например, отпечатки пальцев) быстро сгорают в процессе работы, оставляя почернения. Это ведёт к локальным повышениям температуры колбы, которые могут послужить причиной её разрушения. Также из-за высокой температуры, колбы изготавливаются из кварцевого стекла.

Новым направлением развития ламп является т. н. IRC-галогенные лампы (сокращение IRC обозначает «инфракрасное покрытие»). На колбы таких ламп наносится специальное покрытие, которое пропускает видимый свет, но задерживает инфракрасное (тепловое) излучение и отражает его назад, к спирали. За счёт этого уменьшаются потери тепла и, как следствие, увеличивается эффективность лампы. По данным фирмы OSRAM, потребление энергии снижается на 45 %, а время жизни удваивается (по сравнению с обычной галогенной лампой) .

Хотя IRC-галогенные лампы не достигают эффективности ламп дневного света, их преимущество состоит в том, что они могут быть использованы как прямая замена обычных галогенных ламп.

Классификация ламп накаливания

Лампы накаливания сегодня известны каждому, но среди них можно выделить и четыре подтипа:

1. Вакуумные. В лампочках такого типа внутри колбы создаётся безвоздушное пространство. Считается, что они имеют меньшую светоотдачу, чем газонаполненные.
2. Галогенные. Главное преимущество этих ламп — большой срок службы, который составляет 2000-4000 часов. Газонаполненная лампа сможет прослужить не более 1200 часов. Лампочки такого типа заполняются буферным газом, которым являются пары брома или йода.
3. Криптоновые. Колба наполняется криптоном, который увеличивает светоотдачу осветительного прибора, позволяя при этом уменьшить размер колбы без потери яркости.
4. Аргоновые. Внутри таких ламп содержится нейтральный газ аргон, который защищает вольфрамовую нить накаливания. Аргоновые лампы ценятся за долговечность и достаточный уровень яркости при невысокой стоимости.

Устройство лампы накаливания

Общие характеристики, область применения, преимущества и недостатки ламп накаливания

Основные характеристики ламп накаливания:

1. Мощность. Этот параметр зависит от того, где используется осветительный прибор. Для бытовых нужд можно ограничиться лампой до 60 Вт, но существуют и модели с мощностью до 100 Вт и более.
2. Температура накала. Нить во время работы может нагреваться до 2000-2800 градусов.
3. Напряжение. Составляет от 220 до 330 Вольт.
4. Светоотдача. От 9 до 19 Лм/1Вт.
5. Размер и тип цоколя. Бывает резьбовой и штифтовой цоколи. Цоколь со штифтовым типом соединения редко применяется в быту, и чаще всего используется в автомобильной промышленности. Он может иметь один или два контакта. Существует три основных размера цоколей — Е14, Е27 и Е40. Цифра в обозначении соответствует диаметру в миллиметрах.
6. Рабочий ресурс. 1000-4000 часов в зависимости от типа.

Лампы накаливания считаются самыми доступными из всех лампочек, которые сегодня предлагают магазины. Они выделяют много тепловой энергии и чувствительны к частым переключениям. Разберемся, чем хороши, а чем плохи данного типа лампы.

Преимущества:

• доступность;
• компактность;
• при работе на переменном токе не видно мерцания;
• свет нормально воспринимается человеческим глазом;
• не требуют специальной утилизации;
• не издают шума во время работы;
• минимальный уровень УФ-излучения.

Недостатки:

• низкий уровень светоотдачи;
• малый срок службы;
• высокое энергопотребление;
• пожароопасность;
• хрупкость.

Несмотря на недостатки, такие лампы по-прежнему активно используются для бытовых нужд. Кроме того, они бывают и транспортными, и применяться в оптике или другой подсветке транспортных средств. Лампы накаливания, покрытые тонким слоем алюминия, применяются для освещения торговых залов и магазинов. Иногда лампу накаливания все еще можно встретить в устройстве светосигнальных приборов, на сегодняшний день в этой сфере более распространены светодиодные.

Почему не стоит покупить

Лампочки данного типа неэффективны. Чтобы продлить срок службы стандартных ламп накаливания, производители делают их менее горячими, чем оптимальная температура для излучения чистого белого света. В результате лампы накаливания излучают много энергии в инфракрасной части спектра. Это, конечно, не приносит пользы для зрения и в значительной степени является пустой тратой энергии — если только не хотим тепла, которое они излучают.

Лампы накаливания не запрещены. Произошло то, что все лампочки теперь должны соответствовать минимальному стандарту эффективности, который был принят в Законе об энергетической независимости и безопасности 2007 года. Большинство стандартных ламп накаливания не могут соответствовать этим стандартам, но те, которые соответствовали, все еще могут соответствовать изготовлены и проданы. Тем не менее, многие лампы накаливания не подпадали под действие стандартов. Примерами могут служить трехходовые лампы, лампы грубого обращения и лампы для бытовых приборов.

Тем временем производители работают над выпуском альтернативных лампочек, которые соответствуют стандартам, излучают хороший, приятный свет и не стоят три состояния. Эти замены для стандартной 60W лампы, который был один из самых ранних видов луковицы пострадавших, имеют долгий путь к достижению этих стандартов.

С развитием электроэнергии в начале 19-го века, единственным серьезным соображением для освещения с помощью электричества было дуговое зажигание, при котором яркий свет излучается электрической искрой между двумя электродами. В углеродно-дуговый электрический свет был продемонстрирован еще в 1808 году, а в 1858 году английский физик и химик Майкл Фарадей изобрел первый паровой электрогенератор для управления большой угольной дуговой лампой для маяка Южного Форленда, но угольно-дуговая лампа была настолько яркий и требовал такой большой мощности, что никогда не получил широкого распространения; это было ограничено крупными объектами, такими как маяки, вокзалы и универмаги.

Более практичное освещение можно получить от лампы накаливания. В 1801 году английский химик Сэр Хэмфри Дэви продемонстрировал накал платиновых полосок, нагретых на открытом воздухе электричеством, но эти полосы прослужили недолго. Фредерик де Молейнс из Англии получил первый патент на лампу накаливания в 1841 году; он использовал порошкообразный уголь, нагретый между двумя платиновыми проволоками.

Коммерческая разработка лампы накаливания была отложена. Ртутный насос, изобретенный в 1865 году, обеспечивал необходимый вакуум и удовлетворительную углеродную нить.лампочка была разработана независимо английским физиком Сэр Джозеф Уилсон Свон в 1878 году и американский изобретатель Томас Альва Эдисон в следующем году.

К 1880 году оба подали заявки на патенты на свои лампы накаливания, и последовавшая судебная тяжба между двумя мужчинами была разрешена путем создания совместной компании в 1883 году. Однако Эдисон всегда получал большую заслугу в изобретении лампочки из-за его разработки линий электропередач и другого оборудования, необходимого для включения лампы накаливания в практическую систему освещения.

В колбе с углеродной нитью была на самом деле очень неэффективной, но она устраняла опасность возникновения сажи и пожара от газоугольных струй и, таким образом, вскоре получила широкое распространение.

Светодиодные лампы

История происхождения лампы уже написана, тогда как история развития этого изобретения еще не завершена. Появляются новые разновидности, которые становятся все более популярными. Речь идет в первую очередь о светодиодных лампах (одна из них представлена на фото выше). Они известны также как энергосберегающие. Эти лампы обладают светоотдачей, превышающей более чем в 10 раз светоотдачу ламп накаливания. Однако у них имеется недостаток – источник питания должен быть низковольтным.

Искусственный свет от лампочки настолько плотно вошел в нашу повседневную жизнь, что мы перестали даже замечать, насколько важным является это изобретение. Оценить его необходимость мы можем лишь иногда, в период кратковременного отключения электричества, и то, если это случается вечером, когда темно. В такие моменты обычно говорят, что нет света. В нашей статье мы предлагаем вспомнить всех, кто внес свой вклад в историю создания лампочки.

Первая лампа накаливания изобретена русским электротехником Александром Николаевичем Лодыгиным. В качестве нити накаливания он применил угольный стержень, который поместил в вакуумный сосуд. На свое изобретение летом 1874 года Лодыгин получил патент. Но на этом он не остановился. Александр Николаевич продолжил свои исследования, работая над тем, чтобы использовать тугоплавкие металлы в качестве нити накаливания.

Спустя год, Василию Федоровичу Дидрихсону удалось усовершенствовать лампу Лодыгина, тем самым продлив срок ее службы. Он предложил откачивать воздух из сосуда, а также использовать не одну, а несколько нитей накаливания.

Лодыгин, продолжая работать с тугоплавкими металлами, создает лампочку с вольфрамовой нитью накаливания. В 1906 году компания «General Electric» покупает у него патент на это изобретение. Спустя три года сотрудник компании Ирвинг Ленгмюр добился увеличения времени работы вольфрамовой нити путем наполнения лампы аргоном. Чуть позже американский физик Уильям Дэвид Кулидж смог усовершенствовать метод изготовления вольфрамовой нити. Все эти изобретения в комплексе позволили лампе с вольфрамовой нитью накаливания постепенно завоевать весь рынок и вытеснить конкурентов.

Электрическая лампа накаливания давно уже стала предметом, без которого трудно представить нашу жизнь. Вечером, заходя в дом или квартиру, мы первым делом щёлкаем выключателем в прихожей и уже через мгновение вспыхивает яркий свет, рассеивающий окружающую нас темноту. И при этом мы не задумываемся о том, откуда пришла к нам такая обычная лампочка и кто изобрел лампочку. Электрическая лампа уже давно стала для нас обыденностью, а ведь когда-то она была сродни настоящему чуду.

До изобретения электричества, жизнь людей проходила в полумраке. С наступлением темноты жилища погружались во тьму и их обитатели, чтобы хоть как-то разогнать пугающий их мрак, зажигали огонь.

Для освещения домов в разных странах использовались светильники самых разных конструкций, факелы, свечи, лучины, а на открытом воздухе, например, в дороге или в военных лагерях, разводили костры. Люди дорожили этими источниками света, о них придумывали легенды и слагали песни.

Однако пытливый человеческий ум уже в глубокой древности искал альтернативу всем этим приспособлениям. Ведь все они давали мало света, сильно чадили, заполняя помещение дымом, да к тому же ещё и могли погаснуть в любую минуту. Археологи, открывшие удивительные росписи внутри древнеегипетских пирамид, не могли не задаваться вопросом о том, как же древние художники делали эти рисунки при том, что естественный свет в пирамиды не проникал, а копоти на стенах и потолке от факелов или светильников не было обнаружено. Вероятно, что ответ на этот вопрос уже найден в городе Дендера, в храме богини Хатхор. Именно там находятся барельефы, на которых, возможно, запечатлена древняя электрическая лампа наподобие газоразрядного светильника.

Таким образом вплоть до середины XIX века наиболее популярными источниками света оставались масляные и жировые лампы, свечи, фонари и факелы, а в походных условиях — всё те же костры, что и в древности.

Керосиновая лампа, изобретённая в середине XIX столетия, потеснила все прочие источники искусственного освещения, правда ненадолго: до того времени, пока не появилась электрическая лампочка — самая обычная для нас, но совершенно удивительная для людей того времени.

Электрик в доме

Предлагаю вашему вниманию два простых устройства плавного включения ламп накаливания, которые можно сделать своими руками. Устройства позволяют существенно повысить срок службы ламп накаливания. Дело в том, что даже если у вас исправен выключатель, патроны и отлично выполнены все соединения проводки, то всё равно лампы накаливания могут быстро перегорать из-за резкого скачка тока во время включения. Это происходит потому, что сопротивление вольфрамовой нити накаливания в холодном состоянии намного меньше, чем в разогретом. Поэтому в момент включения и происходит резкое увеличение тока. Другие причины перегорания ламп описаны в предыдущей статье.

Устройство плавного включения ламп накаливания на тиристоре

Устройство плавного включения на тиристоре

На схеме обозначено:

• S1 — выключатель
• L1 — лампа накаливания
• D1-D4 — диоды Д226
• VS1 — тиристор КУ202М
• R1 — резистор МЛТ-1, 16 кОм
• C1 — конденсатор К50-35, 10 мкФ, 300В

Работа схемы

В схеме лампа накаливания и управляющая розжигом лампы схема включены последовательно. После замыкания контактов выключателя S1 напряжение поступает на диодный мостик, выпрямляется мостиком и поступает на цепочку резистор (R1) — конденсатор (C1), в начале тиристор немного приоткрывается, далее в течении зарядки конденсатора на управляющий электрод тиристора подаётся всё большее положительное напряжение, после полной зарядки конденсатора тиристор полностью открывается и лампа зажигается на полную мощность.

Детали схемы

Лампа накаливания (или группа ламп, включённая параллельно) рассчитана на номинальное напряжение 220-240 В, мощность ламп определяется параметрами диодного моста и тиристора, при указанных деталях мощность не должна превышать 130 Вт.

Вместо указанных диодов Д226 можно применить любые другие выпрямительные, рассчитанные на обратное напряжение не ниже 300В и на ток, необходимый для нужной мощности ламп. Например мостик из диодов Д246Б выдержат мощность ламп до 2 кВт.

Тиристор КУ202М можно заменить на КУ202Н(К,Л), Т122-25-12, Т122-20-11, эти тиристоры выдержат мощность ламп минимум до 2 кВт.

Резистор любой, номинал резистора можно менять для изменения времени розжига лампы, мощность рассеяния не менее 1 Вт, лучше даже взять 2Вт.

Конденсатор тоже можно использовать любой, даже неполярный, на напряжение не ниже 300В, в принципе ёмкость можно уменьшить даже до 0,5 мкФ, в этом случае розжиг будет происходить почти мгновенно, но этого достаточно для увеличения срока службы ламп.

Также можно доработать схему и получить димер, для этого резистор R1 нужно заменить на последовательно соединённую цепочку из постоянного на 8-12 кОм и переменного на 5-8 кОм. Удобно будет использовать переменный резистор с встроенным выключателем.

Устройство плавного включения ламп на микросхеме

Устройство плавного включения на микросхеме

На схеме обозначено:

• L1 — лампа накаливания
• C1, C2 — конденсаторы К53-4, 1 мкФ, 16В
• C3 — конденсатор К53-4, 100 мкФ, 16В
• DD1 — микросхема К1182ПМ1
• S1 — выключатель
• R1 — резистор МЛТ-0,25, 4,7 кОм

Данная схема позволяет подключать нагрузку мощностью до 150 Вт, при напряжении 80-270 В.

Номиналы R1 и S1 можно изменять для изменения времени разгорания ламп. Также можно заменить резистор R1 на переменный и получится димер.

Оба представленных устройства не предназначены для люминесцентных, энергосберегающих и светодиодных ламп.

Будет интересно почитать:

Выбор автоматического выключателя

Как выбрать сварочный аппарат

Автоматический освежитель воздуха

Рубрики: Полезные устройства, Электронные устройства Метки: Устройства защиты, электроника

Из чего состоит вольфрамовая лампочка?

https://youtube.com/watch?v=ywXX-DggaAM

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

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

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

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

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

Разновидности форм ламп накаливания

Достоинства

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

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

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

Недостатки

Вольфрамовая нить

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

К основным недостаткам ламп накаливания можно также отнести и негативное действие на нить накала резких скачков напряжения. Но от этого недостатка можно избавиться путем установки вводного стабилизатора. Конечно, остается вопрос с включением освещения. Ведь в момент подачи напряжения нить накала холодная, а значит, сопротивление ее ниже. Решается эта проблема установкой простейшего поворотного диммера. Тогда с поворотом рукоятки нить будет накаливаться плавнее, (т. е. будет отсутствовать краткая резкая подача напряжения), а значит и прослужит она много дольше.

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

Что такое лампа накаливания

Лампа накаливания, далее ЛН – это источник искусственного света, в котором световой поток получают разогревом тонкой металлической нити до температуры свечения раскаленного металла. Для нагрева по нити пропускают электрический ток. Первые лампы имели нить из обугленного органического вещества, например, из бамбука, в виде волокна.

Чтобы нить быстро не сгорала, из колбы откачивали воздух и герметизировали. Или заполняли колбу газовым составом, в котором нет окислителя – кислорода. Такие газы называют инертными – аргон, неон, гелий, азот и пр. Эти газы названы так потому, что они не вступают в реакцию с металлами, т.е. инертны.

Лампа с угольной нитью

Первые лампы с угольной нитью накаливания имели рабочий ресурс не более десятка часов. Он был значительно увеличен после замены угольной нити на тонкую металлическую проволоку.

Такой свет называли светом каления, т.е. светом раскаленного металла. А нить назвали нитью накаливания. Например сталь, нагретая до температуры 1200°C, светится желто-белым светом, а при 1300°C – практически белым.

В конце 19 века угольную нить, которая быстро перегорала, заменили тугоплавкими металлами – вольфрамом, молибденом, осмием или окисями металлов – циркония, магния, иттрия и др.

При большой мощности нити накаливания делают «разветвленной» формы. Проекционные источники света для создания направленного потока имеют нить сложной конфигурации, образуя плоскую конструкцию, перпендикулярную оси излучения. Внутри колбы при этом размещается отражатель света, например в виде тонкого слоя напыленного металла – серебра или алюминия.

Лампа накаливания общего назначения – ЛОН, в колбе «груша». Прямая короткая нить в виде спирали свидетельствует о небольшом рабочем напряжении – 12, 24 или 48-50 В и мощности не выше 10-20 Вт.

Для питания лампы напрямую от существовавшей в то время электросети, имевшей постоянное напряжение 110 В нужна была длинная и тонкая металлическая нить. Это обеспечивало увеличенное сопротивление, а значит для разогрева требовался меньший ток.

Для плотной «упаковки» в небольшом объеме колбы из прозрачного стекла нить, многократно сгибая, размещали на проволочных держателях.

«Сложенная» в несколько раз длинная нить накаливания в лампе Эдисона современного исполнения.

Еще одна современная лампа Эдисона. Хорошо видны параллельно расположенные участки нити накаливания.

Такое изгибание нити усложнило конструкцию первых источников света, которые работали значительно дольше «угольных». Прорывным в разработке конструкции лампочек накаливания стало предложение скручивать нить в спираль. Это уменьшило ее размеры в разы.

Еще меньший размер тела накаливания получили, свернув тонкую спираль во вторую спираль, но большего диаметра. Двойную спираль назвали би-спиралью.

Би-спираль увеличена в 10-20 раз. Видно что она введена и обжата в петле проволочной арматуры, растягивающей нить накаливания на тоненьких штырьках.

Следующим этапом развития источников света стал переход на сети переменного тока и применение трансформатора для снижения напряжения питания ламп.