Как устроена лампа накаливания: Как устроена лампочка накаливания?

Содержание

Устройство лампы накаливания | Сайт электрика

Ustroystvo i printsip deystviya lampy nakalivaniyaВсем привет. Рад вас видеть у себя на сайте. Тема сегодняшней статьи: устройство лампы накаливания. Но для начала хотелось бы сказать пару слов об истории этой лампы.

Самую первую лампочку накаливания придумал английский учёный Деларю ещё в 1840 году. Она была с платиновой спиралью. Немного позже, в 1854 году, немецкий учёный Генрих Гёбель представил лампу с бамбуковой нитью, которая находилась в вакуумной колбе. В то время ещё очень много было представленных различных ламп, различными учёными. Но все они имели очень короткий срок службы, и были не эффективными.

В 1890 году учёный Лодыгин А. Н. впервые представил лампу, у которой нить накаливания была из вольфрама, и имела вид спирали. Так же этот учёный делал попытки откачивания из колбы воздуха, и заполнение её газами. Что значительно увеличивало срок службы ламп.

А вот серийное производство ламп накаливания началось уже в 20 веке. Тогда это был реальный прорыв в технологии. Сейчас же, в наше время, многие предприятия, и просто обычные люди отказываются от этих ламп из-за того, что они много потребляют электроэнергии. А в некоторых странах даже запретили выпускать лампы накаливания, мощностью которых более 60 Ватт.

Устройство лампы накаливания.

Такая лампа состоит из следующих деталей: цоколь, колба, электроды, крючки для держания нити накаливания, нить накаливания, штенгель, изолирующий материал, контактная поверхность.

Для того, чтобы вам было более понятно, я сейчас напишу про каждую деталь отдельно. Так же смотрите рисунок и видео.

Колба – изготавливается из обычного стекла и нужна для защиты нити накаливания от внешней среды. В неё вставляется штенгель с электродами и крючками, которые держат саму нить. В колбе специально создаётся вакуум, или она заполняется специальным газом. Обычно это аргон, так как он не поддается нагреванию.

Ustroystvo lampy nakalivaniya

С той стороны, где находятся вывода электродов, колба заплавляется стеклом и приклеивается к цоколю.

Цоколь нужен для того, чтобы лампочку можно было вкрутить в патрон. Обычно он изготовляется из алюминия.

Нить накаливания – деталь, которая излучает свет. Изготавливается в основном из вольфрама.

А теперь для закрепления своих знаний, предлагаю вам посмотреть очень интересное видео, в котором рассказывается, и показывается, как делаются лампы накаливания.

Принцип действия.

Принцип действия лампы накаливание основывается на нагревании материала. Ведь не зря нить накаливания имеет такое название. Если пропустить через лампочку электрический ток, то вольфрамовая нить накаляется до очень высокой температуры и начинает излучать световой поток.

Не расплавляется нить, потому что вольфрам имеет очень высокую температуру плавления, где-то 3200—3400 градусов Цельсия. А при работе лампы нить накаляется где-то до 2600—3000 градусов Цельсия.

Преимущества и недостатки ламп накаливания.

Основные преимущества:

Не высокая цена.

Небольшие габариты.

Легко переносят перепады напряжения в сети.

При включении мгновенно зажигается.

Для человеческого глаза практически незаметно мерцание при работе от источника переменного тока.

Можно использовать устройство для регулировки яркости.

Можно использовать как при низких, так и при высоких температурах окружающей среды.

Такие лампы можно выпускать практически на любое напряжение.

В своём составе не содержит опасных веществ, и поэтому не нуждается в специальной утилизации.

Для зажигания лампы не нужно никаких устройств запуска.

Может работать на переменном и на постоянном напряжении.

Работает очень тихо и не создаёт радиопомех.

И это далеко не полный список преимуществ.

Недостатки:

Имеет очень маленький срок службы.

Очень маленький КПД. Обычно он не превышает 5 процентов.

Световой поток и срок службы напрямую зависит от напряжения сети.

Корпус лампы при работе очень сильно нагревается. Поэтому такая лампа считается пожароопасной.

При разрыве нити колба может взорваться.

Очень хрупкая, и чувствительная к ударам.

В условиях вибрации очень быстро выходит со строя.

И в заключение статьи хотелось бы написать об одном удивительном факте. В США в одной из пожарных частей города Ливермор, есть лампа мощностью 60 ватт, которая светиться беспрерывно уже более 100 лет. Её зажгли ещё в 1901 году, а в 1972 году её занесли в Книгу рекордов Гинесса.

Секрет её долговечности в том, что она работает в глубоком недокале. Кстати, работу этой лампы беспрерывно фиксирует вебкамера. Так что кому интересно можете поискать прямую трансляцию в интернете.

На этом у меня всё. Если статья была вам полезной, то поделитесь неё со своими друзьями в социальных сетях и подписывайтесь на обновления. Пока.

С уважением Александр!

Читайте также статьи:

Лампы накаливания: виды и основные характеристики.

Человек постоянно пытается продлить световой день, освещая свое жилище в темное время суток. Началось это еще на заре цивилизации и продолжается по сей день. Осветительные приборы прошли эволюционный путь от примитивной лучины, до высокопроизводительной электролампочки. Родительницей электроосвещения стала лампа накаливания, патент на которую был получен еще в середине XIX века. И хотя инновационные осветительные ресурсы активно завоевывают рынок, но все равно добрая старая «лампочка Ильича» остается достаточно востребованной.

Лампа накаливания.

Лампа накаливания.

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.

Как устроена лампочка накаливания.

Применяемые в лампах накаливания материалы

При изготовлении ламп накаливания используются разные материалы. Регулируется производство соответствующими статьями ГОСТа, в которых прописаны все необходимые требования – от размеров, до требований безопасности.

Металлы

В лампе накаливания присутствуют металлические детали – спираль и держатели. Нить накаливания чаще всего производят из вольфрама – тугоплавкого металла с температурой плавления до 3400°С. Значительно реже для спирали используют осмий и рений. При включении в сеть температура нити накала достигает 2000-2800°С. Ножки должны выдерживать высокую температуру и иметь низкий показатель теплового расширения, поэтому их делают из молибдена, который соответствует выдвигаемым требованиям.

Вводы

В этом осветительном элементе металлическими так же будут и контакты, по которым ток из сети будет передаваться на рабочую зону. Одним контактом выступает алюминиевый цоколь, к которому изнутри крепится проволока, выходящая к электроду (чаще всего, никелевому). Второй контакт располагается на донышке цоколя и отделяется от основного корпуса изолятором.

Стекла

В лампе накаливания колба производится из обычного прозрачного стекла. Встречаются виды из матового стекла, которое рассеивает свет, делая его мягче. Бывают особые модели в цветных колбах или с зеркальным напылением.

Газы

Для предотвращения образования окиси и сгорания вольфрама колбу лампы наполняют инертным (химически неактивным) газом – аргон, ксенон, криптон или азот. Бывают вакуумные виды. Кроме относительного повышения срока службы, подобные модели имеют минимальную теплоотдачу.

Типы колб лампочек.

Типы колб лампочек.

Характеристики

Лампы накаливания характеризуются такими величинами:

  • мощность (Вт). Диапазон этого показателя впечатляет размахом – от 25 до 1000 Вт. Подбирают «силу свечения» исходя из расчета освещенности помещения. Для бытовых нужд достаточно в 25-150 Вт, а для других – мощнее;
  • напряжение (В). Выпускаются виды ламп, работающих от напряжения 220 В, 380 В. Так же существуют источники освещения, работающие на пониженном напряжении;
  • светоотдача (Лм/Вт). Чем выше этот показатель, тем ярче будет гореть источник света. Для данного продукта он находится в диапазоне 9-19 Лм/Вт;
  • вид и размер цоколя. По виду монтажа цоколь бывает резьбовой и одно- либо двухконтактный штифтовой. Размер цоколя имеет три стандарта – Е14, Е27 и Е40 (самые ходовые). Цифры обозначают диаметр в миллиметрах;
  • эксплуатационный ресурс. В приемлемых условиях лампа накаливания может функционировать до 1000 часов.

Виды и характеристики ламп накаливания достаточно разнообразны. Это обуславливает их популярность и распространенность в различных производственных и бытовых сферах.

Цоколи ламп (типы, виды, расшифровка).

Цоколи ламп (типы, виды, расшифровка).

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.

Иллюминационная лампа накаливания.

Сигнальные постепенно становятся историей. Все чаще их заменяют светодиодные элементы. Разрабатывался этот вид ламп накаливания для разнообразных светосигнальных устройств.

Сигнальная лампа.

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).

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.

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.

Сфера использования

Лампы накаливания используются в самых различных сферах жизнедеятельности человека. Трудно даже представить место или устройство, где бы они не применялись. Начиная от обычного бытового освещения жилых помещений, до организации световой сигнализации, от карманного фонарика, до мощнейших военных прожекторов. И хотя современные технологии не стоят на месте предлагая все новые источники освещения, но во многих случаях «классические» лампочки не имеют равноценной замены. Подобная популярность вполне объяснима – они недороги, просты в монтаже и эксплуатации.

Маркировка

В маркировке ламп накаливания используются буквенные и цифровые обозначения. Состоит она из четырех частей:

  • первая – буквенная. В ней отражены конструкционные и физические особенности. Б – биспиральная с аргоном, Г – газовая односпиральная аргоновая, В – вакуумная, БК – биспиральная криптоновая, МЛ – молочный цвет стекла, О – колба опалового цвета;
  • вторая – буквенная. Показывает сферу использования. Ж – для ж/д, СМ – для самолетов, КМ – коммутационная, А – для автотранспорта, ПЖ – для прожекторов;
  • третья – цифирная. Рабочее напряжение и номинальная мощность;
  • четвертая – цифирная. Номер доработки.

Зная особенности маркировки продукции можно без труда подобрать необходимый для конкретных условий эксплуатации вид.

 

Достоинства и недостатки ламп накаливания

Лампы накаливания имеют как достоинства, так и недостатки. К основным минусам относится низкий коэффициент полезного действия. Для источников света под КПД подразумевается отношение интенсивности видимого светового потока к мощности, потребляемой для его производства. Его уровень не превышает 15% при температуре накала 3126°С. Но срок службы устройства при этом составляет всего несколько часов. При снижении нагрева эксплуатационный период повышается, но снижается КПД. При 2427°С коэффициент полезного действия составляет всего 5%, но светит такая лампочка на протяжении около 1000 часов. (Расчеты взяты для обычной грушевидной лампы накаливания мощностью 60 Вт). Это значит, что львиная доля энергии уходит в тепло (инфракрасное излучение), и только незначительная часть переходит в видимый для человеческого глаза спектр.

Еще имеются и такие недостатки у ламп накаливания:

  • светоотдача напрямую зависит от напряжения;
  • относительная пожароопасность – пространство вокруг колбы может нагреваться до +300°С;
  • неэкономичность;
  • хрупкость;
  • существует вероятность взрыва колбы;
  • незначительная величина срока службы лампы накаливания, особенно по сравнению с новейшими видами.

Но все эти недостатки перекрываются многочисленными достоинствами:

  • доступная цена;
  • компактность;
  • широкий диапазон мощности;
  • непрерывный светопоток с близкой к естественной светопередачей;
  • не мерцает на переменном токе;
  • не требуют дополнительных пускорегулирующих устройств и специальной утилизации;
  • не теряют яркости.

Благодаря этим достоинствам лампы накаливания остаются лидерами продаж в сегменте осветительных элементов.

Вместо заключения

К преимуществам ламп накаливания можно отнести и их «всепогодность». Был проведен интересный эксперимент, в котором включение осветительных элементов различных видов осуществлялось при экстремально низкой температуре — -150°С. И только обычна лампа накаливания выдержала и работала стабильно, обойдя галогеновую, светодиодную и люминесцентную.

Как устроена современная лампа накаливания, принцип действия

как устроена лампа накаливания

Несмотря на то что в последнее время все большую популярность набирают энергосберегающие лампы, лампы накаливания не сдают свои позиции и продолжают применяться в общественных и частных зданиях.

Возможно, это связано с привычкой или дешевизной, а, может быть, с цветовой температурой, которую дает лампа накаливания. Знание, как устроена лампа накаливания, поможет использовать ее в оптимальных режимах, а это, в свою очередь, продлит срок ее службы.

Принцип работы лампы накаливания

Физический принцип работы лампы накаливания заключается в следующем. При нагревании тела возникают электромагнитные волны, длина которых напрямую зависит от температуры: чем выше температура, тем волны становятся короче.

Чтобы получить видимый спектр, тело необходимо нагреть до 570 °C, в этом случае уже заметно красное свечение, которое можно увидеть, если тело находится в темноте.

Для получения такого же спектра, какое излучает солнце, тело необходимо нагреть до 5496,85 °C, однако, ученым неизвестен материал, способный оставаться в твердом состоянии при такой температуре. Обычно нить разогревается до температуры 2000–2800 °C, то есть спектр сдвинут в красную область.

принцип действия лампы накаливания

Чтобы получить указанную температуру, выбирают тугоплавкий материал и нагревают его с помощью электрического тока. Нагревание происходит из-за сопротивления электрическому току: чем больше сопротивление и протекающий ток, тем выше температура. Действие тока напрямую зависит от приложенного напряжения к нагреваемому элементу.

Поэтому при падении напряжения лампа начинает гореть красным цветом, а при повышенном напряжении свет становится белее.

Следует отметить, что вольфрам, как и другие чистые металлы, имеет положительный температурный коэффициент сопротивления, то есть при увеличении температуры сопротивление возрастает.

Сопротивление холодного и нагретого тела накала отличается в 10 раз. Прежде чем рассмотреть, как устроена лампа накаливания, уточним, видов ламп накаливания очень много, но устройства очень похожи, отличаются лишь небольшими добавлениями или отсутствием некоторых деталей.

Устройство лампы накаливания

Устройство лампы накаливания — рассмотрим на примере обычной цокольной. Основным элементом служить нить. Она может быть изготовлена из тугоплавкого вольфрама, рения или осмия.

Последний используется редко, поскольку температура плавления у него примерно на 400 °C ниже, чем у предыдущих двух. Сама проволока скручивается в нить малого радиуса, а затем уже эта спираль скручивается в более крупную. Делается это для уменьшения длины нити. Крепится она с помощью двух токовводов и поддерживается крючками из молибдена.

Токовводы выходят наружу и крепятся один к донышку цоколя, другой к корпусу цоколя. Обычно в разрыв токоввода, идущего в ножке, впаивается предохранитель из ферроникелевого сплава. Он служит для предотвращения возникновения электрической дуги в момент разрыва нити накаливания.

устройство лампы накаливания

Поскольку дуга имеет высокую температуру, она может раскалить частицы тела накала до такой степени, что металл прожигает стекло и капает вниз, что может привести к пожару. Однако в последнее время из-за малой эффективности предохранители не стали устанавливать.

Чтобы предотвратить окисление тела накала и защитить спираль от механического воздействия, используют колбу. В зависимости от назначения для колб могут использовать следующее стекло:

  • натриево-кальциевое силикатное;
  • боросиликатное;
  • известковое;
  • свинцовое.

Боросиликатное легче переносит высокие температуры. Для ламп с вольфрамовым телом саму колбу делают из известкового стекла, а изолятор из свинцового.

На открытом воздухе тело накала быстро окисляется, поэтому из колбы выкачивают воздух, либо заполняют инертным газом:

  • аргоном;
  • криптоном;
  • смесью азота с аргоном.

По себестоимости смесь является более приемлемой, поэтому применяется чаще. Лампы мощностью до 25 Вт продолжают выпускать вакуумными.

Находящийся в колбе газ имеет давление, это увеличивает температуру тела накала и приближает шкалу цветопередачи к белому. Кроме того, газ замедляет оседание материала тела нити на внутреннюю часть колбы, что замедляет ее потемнение.

Маркировка лампочек и цоколя

Для специализированных ламп существует буквенно-цифровая кодировка.

Первая буква определяет конструкцию и физические свойства. Например: б – аргоновая без спирали;

Вторая говорит о назначении: а— автомобильная, пж — прожекторная. Далее, указывается номинальное напряжение и мощность.

На колбах ламп для бытовых целей проставляется только напряжение, мощность и год изготовления. Диаметр цоколя в миллиметрах может быть указан на упаковке: Е14, Е27 и Е40.

маркировка цоколей ламп

Маркировка стандартного патрона для обычной лампочки — Е27

Достоинства

Устройство лампы накаливания обладает большим рядом преимуществ, что делает ее такой востребованной, рассмотрим некоторые из них:

  • дешевизна;
  • компактность;
  • малая чувствительность к качеству питающего напряжения;
  • быстрота включения;
  • нет эффекта мерцания с выключателями с подсветкой;
  • легко поддается регулировке яркости освещения;
  • простота конструкции;
  • нет токсичных элементов;
  • работает при любой температуре;
  • работает на любом роде тока;
  • отсутствие паразитного индуктивного сопротивления;
  • отсутствие радиопомех;
  • не реагирует на электромагнитные импульсы;
  • из всех осветительных приборов обладает наименьшим уровнем ультрафиолетового излучения.

Особенно экономична в местах, где требуется кратковременное, периодическое освещение (санузел, кладовая, погреб).

Недостатки

К сожалению, есть и недостатки:

  • малый срок службы;
  • лишь небольшая часть мощности, потребляемая лампой, идет на освещение;
  • долговечность лампы напрямую зависит от напряжения;
  • пожароопасность – температура баллона может достигать 330 °C;
  • при неисправности лампы возможен взрыв колбы;
  • резкий скачок тока при включении;
  • чувствительность к ударам и тряскам.

Еще один недостаток связан с отходом от стандарта некоторых производителей. Для изготовления цоколя использовалась плакированная цинком сталь, при этом создавались безопасные условия эксплуатации.

В последнее время стали использовать алюминий. Если посмотреть, как устроен патрон лампы накаливания, тогда будет понятна проблема. Дело в том, что контакты патрона выполнены из латуни, при соприкосновении с алюминием происходят окислительные процессы, которые нарушают контакт.

При искрении алюминий плавится и прикипает к ножкам патрона, после чего вывернуть лампу практически невозможно.

Коэффициент полезного действия (КПД)

Соотношение светового потока к используемой мощности слишком мал, так, для лампы мощностью 40 Вт световая отдача составит приблизительно 1,9%. Для 100 Вт показатель поднимется до 2,6%.

Увеличение напряжения немного повышает световую отдачу, но при этом срок службы резко уменьшается. В некоторых лампах кпд повышают за счет использования трехразового скручивания нити.

Зачем лампу накаливания подключают через диод

Иногда можно увеличить срок службы лампы в несколько раз. Знания, как устроена лампа накаливания, помогают решить такую задачу двумя способами.

Первый способ – использование меньшего напряжения. Например, в люстре с 6 лампами на 220 В, включенных параллельно, можно поставить 6 ламп на 36 В включенных последовательно. Неудобством является отключение всего светильника при сгорании одной лампы.

лампа через диод

Другой способ предусматривает использование диода, включенного последовательно лампе. При этом световой поток еще больше снижается и появляется мерцание, которое, впрочем, можно устранить, поставив между диодом и лампой конденсатор большой емкости.

подключение лампы через диод

Диод Д226Б

схема подключения лампы с диодом

При этом важно помнить, что ток при включении лампы может больше чем в 10 раз превосходить рабочий ток. Именно на этот ток нужно подбирать диод.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

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

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

 

1.jpg

 

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


2.jpg

 

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

 

3.jpg 4.jpg

 

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


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

 

5.jpg 6.jpg

 

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

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

 

7.jpg

 

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

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

 

8.jpg

 

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

 

9.jpg

 

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

 

Обрати внимание!

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

 

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

 

 

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

Источники:

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

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

 

Неопасная лампочка. Чем обросла лампа накаливания изнутри?

Объект нашего исследования выглядел так.Лампа, общий вид. Фото: Евгений Пелевин

Осмотр показал, что лампа перегорела, нить накала оборвана, а налет равномерно покрыл стеклянный баллон изнутри. В то же время один из держащих нить проводников остался чист, но другой почему-то оброс странными белыми кристаллами вроде инея.

Кристаллы крупным планом. Фото: Евгений Пелевин

Лампа была самой обычной. При этом такого налета никто из редакции не видел внутри новых лампочек — значит, вещество образовалось при перегорании нити накаливания.

Нить накаливания состоит из вольфрама. При контакте с воздухом тот действительно сгорает:

2W + 3O_2 \rightarrow 2WO_3

Но вот незадача: кристаллы оксида вольфрама имеют, как гласит Википедия, лимонно-желтый цвет! А тут явно белый. Может, это какие-то иные соединения вольфрама, скажем галогениды, продукт реакции металла с входящим в состав заполняющего колбы газа? Нет, и это неверно, поскольку лампы с парами галогенов, йода или брома, имеют двойную колбу. Кроме того, бромид вольфрама, равно как и йодид, тоже окрашены.

В чем дело? Присмотревшись к структуре кристаллов, ответ нашли: все-таки это оксид вольфрама, просто не в виде крупных кристаллов, а в виде совсем крошечных игл. Размер и форма их таковы, что свет по большей части не проходит их насквозь, а отражается от многочисленных граней. Отблески имеют белый цвет, и точно такой же эффект можно наблюдать на порошке цветного стекла, которое становится белым.

Наша гипотеза подтвердилась, когда мы заглянули в статью для криминалистов, обследующих поврежденные в аварии автомобили. Описывая действия при осмотре разбитых фар, автор, Кристофер Вогли, прямо указал на химический состав выделяемого перегорающей лампой белого налета. Оксид вольфрама, если только не есть его ложками, безвреден для здоровья, и такая лампа не имеет ничего общего с разбитой флуоресцентной, которая действительно опасна из-за выделяющихся паров ртути.

Почему налет покрыл только один проводник, остается неясным. Но в качестве возможного объяснения можно предположить, что этот проводник в момент перегорания лампочки сыграл роль положительного или отрицательного электрода, притянувшего электризованные кристаллики. Ток, питающий лампу, конечно, переменный, но за время перегорания лампы он мог просто не успеть поменять направление, так что его можно считать постоянным.

 Алексей Тимошенко

История ламп накаливания

2. История и разработки

история лампы накаливания сосредоточена на развитии типов нитей, поэтому организуем по нитям.

Платина и иридиевые нити: 1802-1880’s

Хамфри Дэви создал первую лампу накаливания, пропустив ток через платиновую полоску.Это вызвало свечение и не длились долго, но положили начало развитию ламп накаливания. В течение следующих 70 лет экспериментаторы продолжали использовать платину. и иридий. Frederick de Moleyns использовал платиновую нить в вакуумированной стеклянной трубке для изготовления лампочки. Это было только мягко удачно из-за почернения колбы, которая перекрывала свет вывод. Возгорание материала нити и почернение верхняя сторона лампы была неприятной постоянной проблемой для первых изобретателей ламп.Платиновый материал также был дорогим.

Ранний изобретатели знали, что создание вакуума в лампочке поможет уменьшить почернение и продление срока службы лампы, проблема заключалась в способах улучшения создать вакуум пришлось развить. Генрих Гайсслер был одним из первых физиков разработать хороший насос и систему. По-прежнему, Первым изобретателям ламп 1802–1879 не хватало достаточно хорошей системы.Как и в случае с изобретением, многие знают ответ, но другие для продвижения вперед необходимы технологические разработки.

Чернение лампы накаливания, видео:


карбонизированный Нити и бумага: 1860-е — 1883

Джозеф Свон и Томас Эдисон независимо друг от друга успеха, сделав лампочку, которая прослужит разумное количество часов.

Свон использовал карбонизированную бумагу для создания своих первых нитей.

Эдисон впервые использовал карбонизированную швейную нить в качестве нити, ему удалось чтобы попасть внутрь вакуума. Так появилась его первая практическая лампочка. До 1880 года он использовал карбонизированные швейные нитки. Затем он использовал бумагу. бристольский картон. (Копировальная бумага) Этот шаг увеличил срок службы лампы до 600 часов.

Почему Эдисон торжествовал: Джозеф Свон работал над лампами накаливания идея с 1850 года.Свон не добился успеха, потому что использовал только частичный вакуум в его лампочке. Он также использовал обугленную бумажную нить. Эдисон придумал, как создать чистый вакуум в своих лампах. Он сделал это, нагревая лампочку одновременно с накачиванием

.

Лампа накаливания | Типы лампочек

Какие они?

Лампа или лампа накаливания — это источник электрического света, работающий от накаливания, который представляет собой излучение света, вызванное нагреванием нити накала. Они выполнены в чрезвычайно широком диапазон размеров, мощности и напряжения.

Откуда они взялись?

Лампы накаливания являются оригинальной формой электрического освещения и используются уже более 100 лет.Хотя Томас Эдисон считается изобретателем лампы накаливания, существует ряд люди, которые изобрели компоненты и прототипы лампочки задолго до Эдисона.

Один из тех людей был британский физик Джозеф Уилсон Свон, который фактически получил первый патент на полную лампу накаливания. лампочка с углеродной нитью 1879 г. Дом Свон был первым в мире, который освещался лампочкой. Эдисон и Суон объединили свои компании и вместе они первыми разработали коммерчески жизнеспособную лампу.

Как они работают?

Лампа накаливания обычно состоит из стеклянного корпуса, содержащего вольфрамовую нить. Электрический ток проходит через нить накала, нагревая ее до температуры, при которой возникает свет.

Лампы накаливания обычно содержат стержень или стеклянную опору, прикрепленную к основанию лампы, что позволяет электрическим контактам проходить через колбу без утечек газа / воздуха. Небольшие провода, встроенные в стержень, поддерживают нить накала и / или ее выводные провода.

Стеклянный кожух содержит либо вакуум, либо инертный газ для сохранения и защиты нити от испарения.

Схема, показывающая основные части современной лампы накаливания.
  1. Стеклянная колба
  2. Инертный газ
  3. Вольфрамовая нить
  4. Контактный провод (идет к ноге)
  5. Контактный провод (идет к базе)
  6. Опорные тросы
  7. Держатель для стекла / подставка
  8. Базовый контактный провод
  9. Резьба винтовая
  10. Изоляция
  11. Электрический ножной контакт

Где они используются?

Лампы накаливания не требуют внешнего регулирующего оборудования, имеют очень низкую стоимость производства и хорошо работают как на переменном, так и на постоянном токе.Они также совместимы с устройствами управления, такими как диммеры, таймеры и фотодатчики, и могут использоваться как в помещении, так и на улице. В результате лампа накаливания широко используется как в домашнем, так и в коммерческом освещении, для портативного освещения, такого как настольные лампы, автомобильные фары и фонари, а также для декоративного и рекламного освещения.

Планируется, что к 2014 году производство многих ламп накаливания будет прекращено. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о Законе об энергетической независимости и безопасности 2007 года и о том, как он может повлиять на вас.

Другие полезные ресурсы

.

Лампа накаливания | освещение | Британника

электрическое освещение Обзор различных типов электрического света, включая лампы накаливания, галогенные, люминесцентные и светодиодные. Contunico © ZDF Enterprises GmbH, Майнц Посмотрите все видеоролики по этой статье

Лампа накаливания , любое из различных устройств, которые излучают свет путем нагрева подходящего материала до высокой температуры. Когда любое твердое тело или газ нагревается, обычно за счет горения или сопротивления электрическому току, он испускает свет с характеристикой цвета (спектрального баланса) материала.

Светящаяся лампа накаливания. © Pulsar75 / Shutterstock.com

Лампы накаливания электрические

С развитием электроэнергетики в начале 19 века, единственным серьезным фактором для освещения с помощью электричества было дуговое зажигание, при котором яркий свет испускается электрической искрой между двумя электродами. Углеродно-дуговая электрическая лампа была продемонстрирована еще в 1808 году, а в 1858 году английский физик и химик Майкл Фарадей изобрел первый электрический генератор с паровым приводом для управления большой угольной дуговой лампой для маяка Южного Форленда, но угольно-дуговую лампу был настолько ярким и требовал такой большой мощности, что никогда не имел широкого применения; 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 Хамфри 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 до тех пор, пока не удалось изготовить нить накаливания, которая нагревалась бы до накала без плавления, и пока не удалось построить удовлетворительную вакуумную лампу.Ртутный насос, изобретенный в 1865 году, обеспечивал необходимый вакуум, а удовлетворительная колба с углеродной нитью была независимо разработана английским физиком сэром Джозефом Уилсоном Суоном в 1878 году и американским изобретателем Томасом Альва Эдисоном в следующем году. К 1880 году оба подали заявки на патенты на свои лампы накаливания, и последовавшая судебная тяжба между двумя мужчинами была урегулирована путем создания совместной компании в 1883 году. Однако Эдисон всегда получал большую заслугу в изобретении лампочки, благодаря его разработкам. линий электропередач и другого оборудования, необходимого для включения лампы накаливания в практическую систему освещения.

Колба с углеродной нитью была на самом деле крайне неэффективной, но она устраняла опасность возникновения сажи и пожара от газоугольных струй и, таким образом, вскоре получила широкое распространение. Действительно, благодаря лампе накаливания к 1900 году электрическое освещение стало привычной частью городской жизни. На смену лампе с углеродной нитью в конечном итоге пришла более эффективная лампа накаливания с вольфрамовой нитью, разработанная Джорджем Кулиджем из General Electric Company и впервые появился в 1908 году. В 1911 году была представлена ​​вытяжная вольфрамовая нить.В 1913 году нити накаливания были свернуты в спираль, а колбы наполнились инертным газом — сначала только азотом, а позже пропорции азота и аргона менялись в зависимости от мощности. Эти шаги повысили эффективность. Начиная с 1925 года, лампы накаливания изнутри «матировали» плавиковой кислотой, чтобы обеспечить рассеянный свет вместо ослепляющей яркости незакрытой нити накала. Нить накаливания с двойной спиралью, используемая сегодня, была представлена ​​примерно в 1930 году. Благодаря этим усовершенствованиям лампа накаливания стала основной формой электрической лампы для домашнего использования, пока она не стала терять популярность в пользу более эффективных люминесцентных ламп.

Britannica Premium: удовлетворение растущих потребностей искателей знаний. Получите 30% подписки сегодня. Подпишись сейчас

General Electric и Westinghouse Electric Company выпустили первые коммерческие люминесцентные газоразрядные лампы в 1938 году, используя пары ртути и трубки с люминофорным покрытием для усиления видимого света. Люминесцентные лампы были примерно вдвое эффективнее вольфрамовых ламп и были быстро приняты для коммерческого и офисного использования. В компактной форме они нашли все большее применение в домах в начале 21 века.Из-за опасений по поводу использования энергии и глобального потепления правительства во всем мире начали требовать поэтапного отказа от ламп накаливания для домашнего использования. В 2007 году Австралия объявила о планах поэтапного отказа от ламп накаливания к 2010 году. В Европейском союзе продажа и импорт ламп накаливания высокой мощности (100 Вт или более, матовые или прозрачные) и всех матовых ламп накаливания были запрещены с 1 сентября 2009 года. , а лампы меньшей мощности должны были быть выведены из эксплуатации в течение следующих трех лет, а к сентябрю 2012 года запрет был распространен на все лампы накаливания.В 2007 году Конгресс США принял закон, призывающий к обязательному отказу от ламп накаливания в период с 2012 по 2014 год.

Лампы накаливания неэлектрические

К лампам накаливания неэлектрическим относится лампа с газовым колпаком. Мантия представляет собой сетчатый мешок из ткани, пропитанной раствором нитратов церия и одного или нескольких из следующих металлов: тория, бериллия, алюминия или магния. Мантия закреплена над отверстием, через которое проходит горючий газ, такой как природный газ, угольный газ, пропан или испарившийся бензол или другое топливо.При воспламенении газа ткань мантии выгорает, оставляя хрупкую остаточную решетку из оксидов металлов. Свет возникает, когда эта решетка нагревается до свечения в результате сгорания газа, хотя сама мантия не горит. Газовые лампы могут работать без колпачков.

Лампа прожектора — очень яркая газовая лампа, изобретенная в 1825 году и широко использовавшаяся для освещения театров примерно до 1900 года. Она состоит из блока извести (оксида кальция), нагретого в кислородно-водородном пламени.

Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Эми Тикканен, менеджером по исправительным учреждениям.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

.

Как работают лампочки | HowStuffWorks

До изобретения лампочки освещение мира после захода солнца было сложной, трудной и опасной задачей. Чтобы полностью осветить просторную комнату, потребовалась связка свечей или факелов, а масляные лампы, хотя и были достаточно эффективными, имели тенденцию оставлять следы сажи на всем, что находилось поблизости.

Когда в середине 1800-х годов наука об электричестве действительно начала развиваться, изобретатели повсюду требовали разработать практичное и доступное электрическое устройство домашнего освещения.Англичанин сэр Джозеф Свон и американец Томас Эдисон сделали это правильно примерно в одно и то же время (в 1878 и 1879 годах соответственно), и за 25 лет миллионы людей во всем мире установили электрическое освещение в своих домах. Простая в использовании технология была таким усовершенствованием по сравнению со старыми способами, что мир никогда не оглядывался назад.

Самое удивительное в этом историческом повороте событий заключается в том, что сама лампочка не может быть проще. Современная лампочка, которая не претерпела кардинальных изменений со времен модели Эдисона, состоит всего из нескольких частей.В этой статье мы увидим, как эти части собираются вместе, чтобы светить часами подряд.

Основы света

Свет — это форма энергии, которая может выделяться атомом. Он состоит из множества маленьких частиц, подобных пакетам, которые имеют энергию и импульс, но не имеют массы. Эти частицы, называемые световыми фотонами , являются основными единицами света. (Для получения дополнительной информации см. Как работает свет.)

Атомы испускают световые фотоны, когда их электронов возбуждаются.Если вы читали «Как работают атомы», то знаете, что электроны — это отрицательно заряженные частицы, которые движутся вокруг ядра атома (которое имеет чистый положительный заряд). Электроны атома имеют разные уровни энергии, в зависимости от нескольких факторов, включая их скорость и расстояние от ядра. Электроны разных уровней энергии занимают разные орбитали. Вообще говоря, электроны с большей энергией движутся по орбиталям дальше от ядра. Когда атом получает или теряет энергию, изменение выражается движением электронов.Когда что-то передает энергию атому, электрон может быть временно переведен на более высокую орбиталь (дальше от ядра). Электрон удерживает это положение лишь на крошечную долю секунды; почти сразу же он притягивается к ядру, к своей первоначальной орбитали. Когда он возвращается на свою первоначальную орбиталь, электрон высвобождает дополнительную энергию в виде фотона, в некоторых случаях светового фотона.

Длина волны излучаемого света (определяющая его цвет) зависит от того, сколько энергии выделяется, что зависит от конкретного положения электрона.Следовательно, разные виды атомов будут испускать разные виды световых фотонов. Другими словами, цвет света определяется тем, какой атом возбужден.

Это основной механизм, работающий почти во всех источниках света. Основное различие между этими источниками — процесс возбуждения атомов.

В следующем разделе мы рассмотрим различные части лампочки.

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о