Принцип работы лампы накаливания – Лампа накаливания — Википедия

Содержание

Устройство лампы накаливания, как она работает, из чего состоит

Нагретое электрическим током тело может, оказывается, не только излучать тепло, но и светиться. Первые источники света функционировали именно на этом принципе. Рассмотрим, как работает лампа накаливания – самый массовый осветительный прибор в мире. И, хотя его со временем предстоит полностью заместить на компактные люминесцентные (энергосберегающие) и светодиодные источники света, без этой технологии человечеству еще долго не обойтись.

Конструкция лампы накаливания

Основным элементом лампочки является спираль из тугоплавкого материала – вольфрама. Для увеличения ее длины и, соответственно, сопротивления, она скручена в тонкую спираль. Это не видно невооруженным глазом.

Спираль укреплена на поддерживающих элементах, крайние из которых служат для присоединения ее концов к электрической цепи. Они изготовлены из молибдена, температура плавления которого выше температуры разогретой спирали. Один из молибденовых электродов соединяется с резьбовой частью цоколя, а другой – с его центральным выводом.

Молибденовые держатели удерживают вольфрамовую спираль

Из колбы, сделанной из стекла, выкачан воздух. Иногда внутрь вместо воздуха закачивают инертный газ, например, аргон или его смесь с азотом. Это необходимо для снижения теплопроводности внутреннего объема, в результате чего стекло менее подвержено нагреву. Дополнительно эта мера препятствует окислению нити накала. При изготовлении лампы воздух выкачивается через часть колбы, скрытую затем цоколем.

Принцип работы лампы накаливания основан на разогреве электрическим током ее нити до температуры, при которой она начинает излучать свет в окружающее пространство.

Лампы накаливания можно изготовить на мощность от 15 до 750 Вт. В зависимости от мощности применяются разные типы резьбовых цоколей: Е10, Е14, Е27 или Е40. Для декоративных, сигнальных и ламп подсветки используются цоколи ВА7S, ВА9S, ВА15S. Такие изделия при установке втыкаются внутрь патрона и поворачиваются на 90 градусов.

Помимо обычной, грушеобразной формы, выпускаются и декоративные лампы, у которых колба выполняется в форме свечи, капли, цилиндра, шара.

voltland.ru

Виды и принцип работы современных электрических бытовых ламп освещения

 

Современные виды ламп, которые применяются для освещения жилых, офисных, хозяйственно-бытовых помещений на сегодняшний день впечатляют своим разнообразием. Отличаются они друг от друга не только мощностью освещения, но и принципом действия, как следствие – разнообразием оттенков света, долговечностью и потребляемым количеством электроэнергии.

 

Соответственно, бывают виды ламп освещения, которые потребляют небольшое количество электроэнергии и при этом излучают яркое освещение и минимум тепла – эти лампы классифицируются, как энергосберегающие лампы, виды их по конструкции также разнообразны.

 

Нового поколения виды электрических ламп бывают таковыми, которые являются устойчивыми к перепадам напряжения в сети и имеют большее количество часов работы и циклов включения/выключения, что в сочетании с низким энергопотреблением значительно отличает их от традиционных ламп накаливания.

 

Однако, современные лампы освещения не ограничиваются этим, они имеют не только показатели светоотдачи, потребления электроэнергии и количество часов работы, существует и множество и других нюансов, как частота мерцания, экологичность, наличие/отсутствие встроенных выпрямителей тока, и многое другое.

 

Посему рассмотрим, какие бывают виды ламп на сегодняшний день, в первую очередь – основные положения, затем — рассмотрим принцип действия электрических ламп освещения из такого существующего их перечня:

 

  • лампы накаливания;
  • газоразрядные лампы;
  • светодиодные лампы.

 

Лампы накаливания являются наиболее распространенными на территории стран СНГ, и, пожалуй, самым древним видом ламп. Они не имеют ни каких особенных преимуществ, выделяют много тепла, потребляют много электричества, не имеют защиты от перепадов напряжения.

 

Единственное преимущество – теплое, подобное натуральному, солнечное освещение, которое, по мнению многих, не сравнится с явно искусственным освещением других видов ламп. Кроме того, они являются экологически чистыми в отличие от следующего вида ламп.

 

Газоразрядные

лампы, а также их разновидность — люминесцентные лампы хороши тем, что имеют множество разновидностей, каждая из которых имеет определенное лучшее качество.

 

Ранее на территории СНГ были распространены классические, ртутные лампы дневного освещения, но на сегодня они в большей степени ушли в небытие и на их место пришли новые их разновидности.

 

Виды современных газоразрядных ламп применяются не только как обыкновенные источники электрического освещения в быту; они имеют декоративные разновидности, приемлемые для подсветки потолков, ниш и т. д.

 

Светодиодные лампы являются ничем иным, как современной альтернативой предыдущим двум видам ламп. Эти лампы – нового поколения энергосберегающие, экологичные и долговечные (стойкие к перепадам напряжения) осветительные электрические элементы.

 

Они имеют явное преимущество перед остальными видами ламп, но единственный недостаток – стоимость, так как технология их производства на сегодня новая и довольно дорогостоящая. Но их долговечность и экономичность, по мнению производителей, окупит разовые затраты на их приобретение.

 

Виды и принцип работы современных ламп накаливания

 

Принцип работы лампы накаливания основан на нагреве металлической спирали, находящейся в вакууме (лампы мощностью до 25Вт) или газе аргон или аргон+азот (средней мощности и высокомощные лампы) в герметично запаянной стеклянной колбе.

 

При прохождении через спираль, ток разогревает ее до температуры, равной впредь до 3000 градусов по Цельсию, вместе с этим происходит и излучение света, инфракрасных лучей.

 

Сама спираль выполнена из особо прочного и весьма тугоплавкого металла – вольфрама, а степень яркости освещения прямо пропорционально зависит от температуры нагрева; кроме того, газовая среда, в которой находится спираль, может содержать в себе частицы галогенов – соединений 17-ой гр. Таб. Менделеева (F, Cl, Br, I).

 

Современные лампы накаливания производятся из стекла с металлическим плафоном, имеющим резьбу, по средствам которой происходит фиксация в патроне, но имеются разновидности с контактно-зажимными и штыревыми типами соединений.

 

Виды ламп накаливания могут иметь четыре модификации, четыре условных обозначения, указывающих на тип спирали и окружающей ее среды в лампе накаливания: В (вакуумная), Б (биспиральная с аргоновым напылением), БО (биспиральная с аргоновым наполнением в опаловой колбе), Г (моноспиральная с аргоновым напылением).

 

 

Отдельным видом наиболее современных ламп накаливания являются галогенные лампы накаливания, отличие которых от вышеописанных обусловлено содержанием галогенных частиц в газовой среде лампы накаливания (частиц йода, хлора, брома), которые вступают в реакцию с испарившемся металлом с поверхности спирали.

 

После этого процесса металл возвращается на поверхность спирали по средствам температурного разложения получившегося соединения. Таким образом, они имеют больший КПД, срок годности и другие характеристики.

 

Что касается бытового назначения ламп накаливания, то они являются лампы общего назначения и обозначаются аббревиатурой ЛОН.

 

Виды и принцип работы современных газоразрядных ламп

 

Принцип работы газоразрядных ламп состоит в том, что видимое излучение света происходит вследствие возникновения разряда электричества в герметичной среде газа (неон, аргон, криптон, ксенон) или пара металлов (натрий, ртуть).

 

Таким образом, среда газа/пара металла – это и есть проводник тока, который от вольфрамового электрода с большим потенциалом (фазы, «+») проводит его к вольфрамовому электроду с меньшим потенциалом (нуля, «-»), излучая минимум тепла при высокой степени светоотдачи.

 

При этом в составе среды газа/пара могут применяться и галогены (фтор/F, хлор/Cl, бром/Br, йод/I), которые улучшают светоотдачу и остальные показатели газоразрядных ламп.

 

Существует также и газоразрядные люминесцентные лампы – лампы, в которых в результате разряда в парах ртути образуется невидимое для человеческого глаза ультрафиолетовое излучение (тепловое излучение), которое преобразуется в видимый свет при помощи находящегося на внутренних стенках колбы напыления люминофора (соединений галофосфата).

 

Виды газоразрядных ламп подразделяются на лампы низкого и высокого давления – по давлению внутри колбы.

 

Лампы высокого давления имеют в качестве основного преимущества высшую степень светоотдачи, и подразделяются в свою очередь по типу наполнителя на:

 

  • ртутные;
  • натриево-ртутные;
  • иодидо-металло-ртутные;
  • инертно-газовые.

 

Ртутные газоразрядные лампы высокого давления имеют напыление люминофора, является Люминесцентной лампой высокого давления и обозначается аббревиатурой ДРЛ.

 

Натриево-ртутные газоразрядные лампы высокого давления именуются также как просто натриевые и обозначаются аббревиатурой ДНаТ.

 

Иодидо-металло-ртутные газоразрядные лампы, а точнее лампы высокого давления с наполнителем — иодидами редкоземельных металлов с вмещением ртутных паров, именуются как металлогалогенные лампы и носят аббревиатуру ДРИ.

 

Инертно-газовые газоразрядные лампы высокого давления являются сугубо газовыми лампами, в которых применяются аргон, ксенон, неон, криптон или же их смеси и носят названия соответственно содержания газа.

Лампы низкого давления имеют преимущества только при освещении помещений, не нуждающихся в высокой мощности осветительных приборов; чаще всего – это декоративного освещения источники света, которые в зависимости от наполнителя бывают такие:

 

  • ртутные с инертным газом;
  • натриевые.

 

Лампы низкого давления с наполнителем паров ртути с примесью разновидностей инертного газа, именуемые как обыкновенные люминесцентные лампы (ЛЛ) и содержат еще слой люминесцена (см. принцип работы газоразрядных ламп).

 

Лампы низкого давления с наполнителем паров натрия – не являются таковыми, как предыдущие из-за совсем иного принципа действия, обозначаются аббревиатурой ДнаС.

 

Прочитав вышеописанные виды и принцип работы, Вы уже догадались, что по источнику света эти лампы подразделяются на газоразрядные и люминесцентные, а что касается низкого давления таких ламп, он на сегодняшний день их производят в качестве энергосберегающих.

 

Виды и принцип работы современных светодиодных ламп

 

Принцип работы светодиодных ламп состоит в излучении света от находящихся в этих лампах одиночных светодиодов или групп светодиодов, связанных специальной микросхемой, вмещающей в себе преобразователь сетевого тока в рабочий ток, на котором работают данные элементы.

 

Сам же светодиод представляет собой полупроводниковый аналоговый элемент, ранее использовавшийся для индикации в микроэлектронике. Этот элемент семейства диодов перерабатывает электрический ток в свет по средствам прохождения его (тока) через полупроводниковый кристалл. Кроме того, он имеет свойство пропускать ток только в одном направлении.

 

Если подробнее о принципе действия светодиода лампы, то он состоит из анода и катода, которые расположены по противоположным сторонам светоизлучающего кристалла, который легирован с этих сторон примесями: с одной – акцепторными, со второй — донорскими. В свою очередь кристалл находится на подложке из различного материала: кремния, силикона или находится в стеклянной оболочке.

 

При прохождении электрического тока от источника с большим потенциалом (анода, «+»), он движется через кристалл в направлении электрода с меньшим потенциалом (катод, «-»). Эту область перехода тока называют p-n переходом, в котором, собственно и возникает свечение при рекомбинации электронов и дырок в его области.

 

Виды светодиодных ламп как таковые, различные по конструкции, по составу внутренней среды и остальным техническим параметрам, присущим лампам накаливания и газоразрядным лампам, не существуют.

 

Имеются различия по форме плафонов (стандарты соответствуют остальным лампам), цветовой отдаче, и по рабочему питанию, что мы рассмотрим подробнее. Касаемо последнего, светодиодные лампы различают:

 

  • питание 4В;
  • питание 12В;
  • питание 220В.

 

Светодиодные лампы с питанием 4В применяются для слабомощных источников освещения, часто применяются в декоративных светильниках — «свечках». Соответственно, применяются как вспомогательное локальное, часто-густо декоративное освещение.

 

Светодиодные лампы 12В являются заменой современных ламп накаливания, также и галогенных ламп, а также разновидностей газоразрядных/люминесцентных ламп. Они имеют достойную мощность освещения при невысокой теплоотдачи, что делает их не только хорошими источниками общего, но и мебельного встроенного освещения.

 

Светодиодные лампы 220В – используются для высокомощного освещения, входное питание 220В преобразуется в меньшее по средствам встроенного трансформатора и питает светоизлучающие элементы (светодиоды). Единственный вид светодиодных ламп, которые не требуют отдельного подключения трансформатора.

 

 

mastery-of-building.org

Лампы. Какие выбрать? Устройство и принцип работы ламп.

Работа любого осветительного прибора невозможна без источника света. Приобретая светильник, важно знать, какие лампы к нему подойдут. Лампы бывают разной формы, разной мощности, разным цоколем и т.д. Разберемся подробно в классификации ламп.

По принципу работы лампы делятся на:

  • Лампы накаливания, в т.ч. галогенные
  • Газоразрядные
  • Светодиодные

Лампа накаливания

Самая распространенная лампа. Состоит из цоколя и стеклянной колбы, в которой отсутствует воздух, либо колба наполнена газом. Внутри лампы находится вольфрамовая нить накала, она очень сильно нагревается при прохождении через нее электрического тока и излучает свет.

Достоинства лампы накаливания:
  • Низкая стоимость
  • Мгновенно запускается
  • Не содержит паров ртути
  • Работает при любой температуре окружающего воздуха
  • Излучает естественный свет
  • Совместима с диммерами (устройствами для плавного регулирования яркости лампы)
Недостатки ламп накаливания:
  • Очень низкий КПД. 95% потребляемой электроэнергии идет на нагрев
  • Недолговечность. Срок службы составляет 1000 часов
  • Теряется яркость в процессе эксплуатации. Это связано с испарением вольфрама и оседанием его на внутренней стороне колбы лампы, вследствие чего лампочка мутнеет

Галогенная лампа

Это разновидность лампы накаливания с аналогичным принципом работы. Разница лишь в том, что колба таких ламп изготавливается очень малого размера и содержит внутри себя пары брома или йода. В лампе накаливания, как было описано выше, происходит испарение вольфрама и осаждение его на колбе с внутренней стороны. Пары брома или йода не дают осаживаться испарившемуся вольфраму на стеклянную колбу, и как бы «возвращают» его обратно на нить накала. Небольшой размер колбы объясняется тем, что процесс, описанный выше, может происходить только в колбе небольшого объема с очень близко расположенной нитью накала. В связи с тем, что вольфрамовая нить расположена очень близко к колбе, возникает очень сильный нагрев лампы, который достигает 500°C. Поэтому важно, чтобы на лампе при установке не оставалось жирных следов от пальцев. Дело в том, что в месте загрязнения лампы происходит большой местный нагрев, возникают микротрещины на стекле и лампа выходит из строя раньше заявленного срока. Устанавливать галогенные лампы можно только в специальных перчатках, либо через кусок ткани.

Достоинства галогенных ламп:
  • Те же, что и у ламп накаливания
  • Увеличенный срок службы, который составляет 4000 часов
  • Яркость практически не теряется в процессе эксплуатации
  • Светоотдача выше, чем у ламп накаливания
Недостатки галогенных ламп:
  • Очень сильный нагрев
  • Чувствительны к перепадам напряжения, сокращается срок службы

Люминесцентные лампы.

На смену лампам накаливания пришли люминесцентные лампы, или как многие их называют «энергосберегающие». Такие лампы способны выдать тот же световой поток, что и лампа накаливания, потребляя в 5 раз меньше электроэнергии. Например, люминесцентная лампа мощностью 15 Вт будет аналогична 75 Ваттной лампе накаливания. Люминесцентная лампа состоит из цоколя и колбы. Колба выполнена из стекла и наполнена инертным газом с добавлением паров ртути. Внутренняя поверхность колбы покрыта люминофором. В результате работы лампы возникает ультрафиолетовое излучение. Люминофор преобразует это излучение в видимый нам свет. В компактных люминесцентных лампах (КЛЛ) с цоколем E27 и E14 имеется встроенная электронная пускорегулирующая аппаратура (ЭПРА), необходимая для запуска лампы. Без ЭПРА работа таких ламп невозможна, и если ЭПРА выходит из строя, то лампа, что называется «перегорает». Поэтому люминесцентные лампы прослужат дольше всего, если будут непрерывно находиться во включенном состоянии, нежели постоянно включаться/выключаться. Существуют люминесцентные лампы и с внешним ЭПРА, они используются, например, в светильниках типа «Армстронг». В случае выхода из строя ЭПРА, он подлежит замене.

Достоинства люминесцентных ламп:
  • Высокий КПД, в 5 раз выше, чем у ламп накаливания.
  • Меньший нагрев колбы, по сравнению с лампами накаливания
  • Срок службы 6000 часов, что в 6 раз больше, чем у ламп накаливания
Недостатки люминесцентных ламп:
  • Зажигаются не мгновенно
  • Не совместимы с диммерами
  • Содержат опасные пары ртути и должны специальным образом утилизироваться
  • При низких температурах возможны проблемы с запуском таких ламп
  • Самопроизвольное мерцание выключенной лампы. Происходит, как правило, если присутствует выключатель со световой индикацией. Объясняется тем, что лампа имеет значительную электрическую ёмкость, и даже при небольшой утечке тока эта емкость заряжается. В дальнейшем происходит разряд на электроды лампы, происходит кратковременная вспышка. Чем больше утечка тока, тем чаще будут наблюдаться вспышки света. Такое явление негативно сказывается на сроке службы лампы, а также может очень сильно раздражать, например, ночью.

Светодиодные лампы.

Это еще одна разновидность энергосберегающих ламп.Источником света в таких лампах являются светодиоды, которые помещены в колбу. В корпусе лампы размещается электронный драйвер, который является преобразователем питания.

В процессе работы светодиод вырабатывает тепло, и если он не будет охлаждаться, либо охлаждаться не достаточно, то через некоторое время выйдет из строя или существенно снизится яркость. Чтобы охладить плату со светодиодами на лампах предусмотрены радиаторы. Наиболее эффективным является алюминиевый радиатор, который может быть с ребрами, а может быть и гладким. Гладкий радиатор применяется в недорогих и маломощных лампах. Керамические радиаторы также используются для охлаждения светодиодов и являются весьма эффективными. Встречается также радиатор из алюминия, покрытого пластиком. Пластиковые радиаторы являются самыми неэффективными и, как правило, не вырабатывают свой ресурс.

Выбирая светодиодную лампу не гонитесь за дешевизной. Обратите внимание на радиатор. Отдайте предпочтение лампам с алюминиевым или керамическим радиатором, либо алюминий + пластик. Возьмите лампу в руку. Качественная лампа с алюминиевым радиатором будет заметно тяжелее пластиковой.

Достоинства светодиодных ламп
  • Низкое энергопотребление. Потребляют в 10 раз меньше электроэнергии, чем лампы накаливания и в 5 раз меньше, чем люминесцентные
  • Долгий срок службы. От 25000 часов и более
  • Самая низкая температура корпуса, по сравнению с лампами накаливания и люминесцентными лампами
  • Не требуют специальной утилизации, так как не содержат паров ртути
Недостатки светодиодных ламп:
  • Стоимость качественных светодиодных ламп выше, чем у ламп накаливания и люминесцентных. В дальнейшем затраты на приобретение таких ламп с лихвой компенсируются экономией электроэнергии
  • Деградация светодиодов при недостаточном охлаждении

Классификация ламп по форме:

  • Грушевидные. Лампы общего назначения. Используются в качестве источника света в люстрах, закрытых светильниках и т.д.
  • Шарообразные. Лампы общего назначения. Используются в качестве источника света в люстрах, закрытых светильниках и т.д.
  • Свеча. Используется в люстрах и светильниках, где плафон отсутствует, а также в узких плафонах.
  • Свеча на ветру. Декоративная лампа. Используется в люстрах и светильниках, где плафон отсутствует.
  • Рефлекторного типа. Используется в точечных светильниках. Дает направленный свет.
  • Капсульного типа. Галогенные и светодиодные лампы с цоколем G9 и G4
  • Спираль. Компактные люминесцентные лампы общего назначения
  • Таблетка. Используется в точечных светильниках.

Все виды форм лампочек на рисунке ниже.

Виды цоколей ламп.

Самые распространенные виды цоколей – это резьбовые и штырьковые.

Резьбовой цоколь маркируется буквой E и двумя цифрами, обозначающими диаметр цоколя в миллиметрах. Это самый распространенный тип цоколя, используется в большинстве осветительных приборов. С резьбовым цоколем выпускаются все виды ламп. Основные виды резьбовых цоколей:

  • E27. Диаметр резьбовой части 27 мм.
  • E14 (миньон). Диаметр резьбовой части 14 мм.
  • E40. Диаметр резьбовой части 40 мм.

Штырьковые цоколи.

Цоколь лампы соединяется с патроном при помощи штырьков. Маркировка начинается с буквы G с одной и более цифрами. Цифры обозначают расстояние между штырьками. После буквы G в маркировке могут присутствовать буквы U X Y Z, которые определяют модификацию конструкции. Например, лампы G5.3 и GX5.3 не взаимозаменяемы. Типы штырьковых цоколей в таблице ниже.

Тип

Расстояние междуконтактами, мм

G4 GU4 GY4

4

G5

5

G5.3 GU5.3 GX5.3

5.3

GY6.35

6.35

G9

9

GZ10

10

G13

13

G53 GU53 GX53

53


  • G4. Используется в галогенных и светодиодных миниатюрных лампах напряжением 12В, 24В, 220В
  • G9. Используется в галогенных и светодиодных миниатюрных лампах напряжением 12В, 24В, 220В
  • G5. Используется в трубчатых лампах
  • GU5.3. Софитная лампа, используется в точечных светильниках
  • GU10. На концах штырьков имеются утолщения для фиксации лампы в патроне путем поворачивания

quadrosvet.ru

Давление в лампе накаливания. Принцип работы лампы накаливания. Истинный изобретатель лампочки накала

История ламп накаливания уходит своими корнями в девятнадцатый век. Рассмотрим основные моменты, связанные с этим уникальным изобретением человечества.

Особенности

Лампа накаливания это предмет, который знаком многим людям. В настоящее время трудно себе представить жизнь человечества без использования искусственного и электрического света. При этом редко кто задумывается над тем, как выглядела первая лампа, в какой исторический период она была создана.

Для начала рассмотрим устройство лампы накаливания. Этот источник электрического света представляет собой проводник с высокой температурой плавления, который находится в колбе. Из нее предварительно выкачан воздух, вместо него колба заполнена инертным газом. Проходя через лампу, электрический ток испускает поток света.

Суть функционирования

Каков принцип работы лампы накаливания? Он заключается в том, что при протекании электрического тока через тело накала, элемент нагревается, при этом разогревается сама вольфрамовая нить. Именно она испускает по закону Планка излучение теплового и электромагнитного типа. Чтобы создавать полноценное свечение, необходимо накалить вольфрамовую нить до нескольких сотен градусов. По мере уменьшения температуры спектр приобретает красный цвет.

Первые лампы накаливания имели множество недостатков. Например, сложно было регулировать температуру, в результате чего лампы быстро выходили из строя.

Технические особенности

Что собой представляет конструкция современной лампы накаливания? Так как она стала первым источником света, у нее достаточно простая конструкция. Основными элементами лампы считают:

  • тело накала;
  • колба;
  • вводы тока.

В настоящее время разработаны различные модификации, в лампу введен предохранитель, представляющий собой звено. Для производства этой детали используют железоникелевый сплав. Звено сваривают в ножку ввода тока для того, чтобы не допустить при накаливании вольфрамовой нити разрушения стеклянной колбы.

Рассматривая основные преимущества и недостатки ламп накаливания, отметим, что с момента своего появления лампы были существенно модернизированы. Например, благодаря использованию предохранителя снизилась вероятность быстрого разрушения лампы.

Основным минусом подобных осветительных элементов является их высокое потребление энергии. Именно поэтому в настоящее время они стали применяться значительно реже.

Как появились искусственные источники света

История ламп накаливания связана со многими изобретателями. До того времени, когда русский физик Александр Лодыгин стал работать над ее созданием, уже были разработаны первые модели ламп накаливания. В 1809 году английский изобретатель Деларю разработал модель, которая была оснащена платиновой спиралью. История ламп накаливания связана и с изобретателем Генрихом Гебелем. В образце, созданном немцем, обугленная бамбуковая нить помещалась в сосуд, из которого предварительно выкачивали воздух. Гебель занимался модернизацией своей модели лампы накаливания на протяжении пятнадцати лет. Ему удалось получить рабочий вариант лампочки накаливания. Лодыгин добился качественного свечения угольного стержня, помещенного в стеклянном сосуде, из которого был удален воздух.

Вариант практичной модели

Первые лампы накаливания, которые можно было производить в больших объемах, появились в Англии в конце девятнадцатого века. Джозефу Уилсону Суону даже удалось получить патент на собственную разработку.

Говоря о тех, кто придумал лампу накаливания, также необходимо остановиться на экспериментах, проводимых Томасом Эдисоном.

Он пытался использовать в качестве нитей накаливания различные материалы. Именно этот ученый предложил в качестве нити накаливания платиновую нить.

Такое изобретение лампы накаливания стало новым этапом в сфере электричества. Изначально лампы Эдисона функционировали только в течение сорока часов, но, несмотря на это, они достаточно быстро вытеснили газовое освещение.

В тот период, когда Эдисон занимался своими исследованиями, в России Александру Лодыгину удалось создать сразу несколько различных видов ламп, в которых роль нитей играли тугоплавные металлы.

История ламп накаливания свидетельствует о том, что именно русский изобретатель впервые стал применять в виде тела накаливания тугоплавкие металлы.

Помимо вольфрама Лодыгин также проводил эксперименты с молибденом, скручивая его в виде спирали.

Специфика работы лампы Лодыгина

Для современных аналогов характерен прекрасный световой поток, а также качественная цветопередача. Их коэффициент полезного действия составляет 15% при наибольшем значении температуры накала. Такие источники света для своей работы потребляют существенное количество электрической энергии, поэтому их функционирование осуществляется не больше 1000 часов. Это с лихвой окупается невысокой стоимостью ламп, поэтому, несмотря на многообразие искусственных источников освещения, представленным на современном рынке, они по-прежнему считаются популярными и востребованными среди покупателей.

Интересные факты из истории лампы накаливания

В конце девятнадцатого века Дидрихсону удалось внести существенные изменения в модель, предлагаемую русским изобретателем Лодыгиным. Он провел полную откачку из нее воздуха, использовал в лампе сразу несколько волосков.

Подобное усовершенствование позволяло использовать лампу даже в том случае, когда один из волосков перегорал.

Английскому инженеру Джозефу Уилсону Суону принадлежит патент, подтверждающий создание им лампы с угольным волокном.

Волокно располагалось в кислородной разряженной атмосфере, в результате чего свет получался более ярким и равномерным.

Во второй половине девятнадцатого века Эдисон помимо самой лампы изобретает поворотный бытовой выключатель.

Масштабное появление ламп на рынке

С конца девятнадцатого века стали появляться лампы, в которых в качестве нити накаливания использовались оксиды иттрия, циркония, тория, магния.

В начале прошлого века венгерскими исследователями Шандором Юстом и Франьо Ханаманом был получен патент на применение вольфрамовой нити в лампах накаливания. Именно в этой стране были изготовлены первые экземпляры таких ламп, которые вышли на масштабный рынок.

В США в этот же временной период были построены и запущены заводы, занимающиеся получением титана, вольфрама, хрома, путем электрохимического восстановления.

Высокая стоимость вольфрама внесла свои корректировки в скорость внедрения ламп накаливания в повседневную жизнь.

В 1910 году Кулидж разработал новую технологию изготовления тонких вольфрамовых нитей, что способствовало удешевлению производства искусственных ламп накаливания.

Проблему ее быстрого испарения удалось решить американскому ученому Ирвингу Ленгмюру. Именно им было введено в промышленное производство наполнение инертным газом стеклянных колб, что увеличило срок эксплуатации лампы, удешевило их.

Коэффициент полезного действия

Практически вся энергия, которая получается в лампу, постепенно переходит в тепловое излучение. КПД достигает 15 процентов при температурном показателе 15 процентов.

По мере повышения значения температуры происходит увеличение коэффициента полезного действия, но это вызывает существенное снижение эксплуатационного срока службы лампы.

При 2700 К срок полноценного использования искусственного источника света составляет 1000 часов, а при 3400 К — несколько часов.

Для того чтобы повысить долговечность лампы накаливания, разработчики предлагают уменьшать значение напряжения питания. Безусловно, при этом КПД также будет снижаться примерно в 4-5 раз. Такой эффект инженеры используют в тех случаях, когда требуется надежное освещение минимальной яркости. К п

www.kalinark.ru

Галогенные лампы накаливания: устройство и принцип работы

Из экономических соображений многие собственники частных владений все больше отдают предпочтение галогенным лампам, а традиционные светильники с лампочками накаливания остаются невостребованными. Безусловно, они имеют и минусы.

Принцип работы галогенных ламп

Рассмотрим подробно принцип работы галогенных ламп. Они работают практически так же, как и обыкновенные модели ламп накаливания. У традиционного варианта огромная матовая стеклянная колба. Она наполнена смесью различных газов, в основном это азот, аргон или сразу оба данных элемента. В центральной части находится вольфрамовая нить, через которую нагревается лампа до 2 500 °C. Такая высокая температура способствует созданию свечения. Все белые области, среди которых вольфрам, во время накаливания могут светиться белым цветом, однако с помощью колбы освещение получается холодным или теплым.

Галогеновая лампа

Чем отличаются галогенки и лампы накаливания?

Обыкновенный осветительный прибор при потреблении энергии в сутки примерно около 6 часов может работать до 500 электрочасов. Естественно, в голове возникает следующий вопрос: «Вследствие чего он потребляет так много электричества?» Это имеет место из-за того, что потребление энергии осуществляется благодаря нагреву, на что растрачивается в два раза больше электричества, чем на выделение света. С течением времени, вследствие образующегося тепла и сильного нагрева, вольфрамовые нити могут перегореть, а бывают случаи, когда лампы взрываются. С галогенной лампой такого произойти не может – именно в этом и есть отличие ее от лампы накаливания.

Чем же еще они непохожи? Кроме того, они могут отличаться содержанием газа. В галогенках используется газ, который вырабатывался с вольфрамовым испарением, таким образом и образовался галогеновый пар в виде газа. В сочетании его с вольфрамовыми парами, не оседающими на поверхности и исчезающими без каких-либо следов, срок эксплуатации нитей намного увеличивается. Кроме того, подобная необычная смесь газов обеспечивает снижение температуры нитей. Когда применяется галоген, нить также распространяет тепло в помещении, однако уже в 1,5 раза менее, чем при применении азота или аргона.

Типы галогеновых ламп

Преимущества и недостатки

С устройством галогенных ламп связаны их плюсы и минусы. Для начала определим их достоинства:

  1. Позволяют сэкономить на электроэнергии.

Повышенная температура тела свечения определяет повышенную светоотдачу галогена. У таких светильников светоотдача в диапазоне от 15 до 22 лм/Вт. Для сравнения – самые качественные классические виды ламп накаливания вряд ли смогут обеспечить такую величину на уровне даже 11 лм/Вт. При равной величине освещенности применение галогенок позволяет значительно выиграть по мощности.

  1. Длительный срок эксплуатации.

Из-за неполной регенерации осветительных материалов и повышенного давления газа буферного типа в емкости существенным образом снижается изнашиваемость спирали при эксплуатации таких накаливаемых ламп. Для новых экземпляров срок эксплуатации достигает 2 000–5 000 часов, что в пару раз больше по длительности эксплуатации ламп накаливания.

Отличие ламп накаливания от светодиодной лампы
  1. Цветопередача.

Технология, применяющая свечение подогретого до высоких температур источника, становится причиной повышенного излучения света, что не так уж далеко по своим особенностям от естественного. Из-за повышенной температуры нити спектр лампы смещается в голубой цвет сферы. Однако их цветопередача составляет примерно Ra 99–100.

  1. Компактные размеры.

Сегодня производители могут себе позволить выпуск колб минимальных размеров. Это же преимущество делает возможным их применение в качестве источников света в автомобилях.

Кроме указанных выше, отметим среди их достоинств легкость изменения интенсивности освещенности помещения и совершенную безопасность применения в любых условиях, даже при высокой влажности. При постоянных осмотрах с помощью мультиметра вы гарантированно обеспечите своему прибору качественную и эффективную работу. Автоматические выключатели предотвращают появление перегрузки в электрической цепи.

Устройство галогенки

А теперь рассмотрим их недостатки. Колба может нагреваться до довольно высоких температур, вследствие этого высока вероятность воспламенения окружающих предметов. Из-за этого нужно предпринимать необходимые меры безопасности. Лампы так сильно нагреваются к тому же вследствие накопления грязи на их внешней области, что может стать причиной локального перегрева колбы и преждевременного выхода из строя прибора. Поэтому такими приборами необходимо пользоваться с большой осторожностью.

Кроме того, галогенная лампочка отличается высокой ценой, это связано с использованием при ее производстве особых материалов. Но их цена намного ниже востребованных, к примеру, люминесцентных источников. Галогеновые лампы, если они испортятся, нельзя выбрасывать в мусор. Испорченная техника отправляется или в особый контейнер для дальнейшей утилизации, если таковая доступна, или передается фирме, которая специализируется на подобных услугах.

Разновидности

На сегодняшний день многие как отечественные, так и зарубежные компании производят точечные галогенные лампы для применения в разных типах сети – и стандартной, и низковольтной.

  • Линейная галогенная лампа.

Эта разновидность похожа на кварцевую трубку, у которой два выхода из двух областей. Производятся обычно с длиной примерно 98 мм. Они отличаются высокой прочностью к любого типа механическим повреждениям. Во многих случаях нуждаются в установке прибора в горизонтальном состоянии. Лампы отличаются высокой мощностью. Они незаменимы для освещения внутреннего интерьера с большой площадью.

Как выглядит линейная галогенная лампа
  • Лампы с внешней колбой

Такие точные галогеновые лампы пришли на смену традиционным лампам накаливания. По внешнему виду колба такого прибора схожа с колбой ламп накаливания. Внешние колбы предназначены для предохранения внутренних деталей из кварца от грязи. У них меньшие габариты, если сравнивать их с лампами накаливания идентичной мощности. У этого вида ламп имеется цоколь. Производятся они в различных декоративных вариантах – в виде свечи, шестигранника и так далее.

  • Галогенки направленного света с отражателями.

Это небольших размеров колба с отражателями, которые отвечают за угол наклона и свойства рассеивания света. В основном применяются отражатели из алюминия, они создают световой поток в определенном направлении; и интерференционные, которые равномерным образом рассеивают лучи света в конусе некоего объема. Также можно использовать защитное стекло – оно может быть матовым, прозрачным или цветным. Лампочки направленного света производятся для применения и в стандартной электрической сети, и в сети пониженного напряжения. Главным образом они применяются в качестве потолочного светильника освещения в некоторых зонах интерьера. В состав таких осветительных приборов входит двухштыревой отражатель. Чтобы работать в сети с напряжением в 6, 12 либо 24 В, применяются варианты с разнообразными типами цоколей. Чтобы работать в стандартной осветительной сети, применяются варианты с такими же цоколями G9 и G10.

Галогенки направленного света с отражателями
  • Капсульные исполнения.

Это миниатюрная колба, у которой два вывода, предназначенных для подключения к питающим сетям. Их обычно применяют в корпусном и бескорпусном светильниках. Главное предназначение – это точечные приборы для создания декоративного освещения. В основном их устанавливают в потолок либо в интерьерные детали. Для подключения к низковольтной сети применяют цоколь G4, G5,3, GY6,35. Для работы в стандартной осветительной сети в составе имеется цоколь G9.

Широкий выбор габаритов, мощностей и конструкций галогенок дает возможность их применять в самых разнообразных сферах, а ярко выраженные преимущества позволяют широко использовать их в бытовом и промышленном предназначениях. Кроме того, осветительные приборы на основе галогенных деталей отличаются высокой экономичностью, эффективностью и безопасностью.

lampagid.ru

Лампы накаливания – устройство, принцип работы

Лампа накаливания

Лампа накаливания – это искусственный источник света, в котором свет испускает раскаленная электрическим током спираль из тугоплавкого металла.

В 1874 году русский ученый Александр Лодыгин впервые представил несколько лампочек с телом накаливания из вольфрама. Его образцы стали прообразом всех современных ламп накаливания.

Все лампы накаливания, в том числе и галогеновые работают на принципе нагрева нити (тела) накаливания до температуры от 2700°К до 3000°К, в результате протекания через них электрического тока.

Конструкция ламп накаливания

Главным элементом любой лампы накаливания является нить, которая обычно изготавливается из тонкой, проволоки, реже ленточки, из вольфрама. Для того, чтобы нить была компактной, ее свивают в спираль, а свитую нить в спираль свивают еще раз, получается биспираль. Благодаря такой конструкции, при большой длине вольфрамовой проволочки, нить накала лампочки получается компактной.

Для долговечности спираль накала помещают в колбу, из которой откачан воздух. Иначе вольфрам быстро в воздухе окислится и перегорит. Для повышения коэффициента полезного действия (КПД) колбы ламп большой мощности заполняют смесью газов азота с инертным аргоном. Если требуется высокая надежность, то колбу заполняют чистым инертным газом — аргоном, криптоном или ксеноном под давлением, например галогенные лампочки и для автомобильных фар заполняют парами галогенов брома или йода. Но стоимость таких лампочек в несколько раз выше.

Для подвода электрического тока и фиксации нити накала в центре колбы служат токовводы, в которых с одной стороны обжата или приварена точечной сваркой нить накала, а другие их концы соединены пайкой или точечной сваркой с цоколем.

На резьбы цоколей для ламп распространяется ГОСТ Р МЭК 60238-99, согласно которого цоколи для сети 220 В выпускаются трех типов. Е27 – наиболее распространен. Е14 – в быту именуемый миньон (обычно такие лампочки устанавливают для подсвет

ydoma.info

Принцип работы лампы накаливания. Кто изобрел лампу накаливания?

Принцип работы лампы накаливания

Принцип действия лампы накаливания основан на использовании электроэнергии для нагрева металлической нити (или спирали) до высокой температуры, при которой она начинает светиться. Если бы это происходило на открытом воздухе или в присутствии кислорода, металл бы просто сгорел, не успев достаточно нагреться, чтобы давать свет.

В лампе накаливания спираль не сгорает моментально, потому что изолирована от внешней среды стеклянной колбой. В ней либо создан вакуум, либо же она заполнена инертным газом.

Проволока не может гореть в вакууме, так же как и в инертном газе — он потому и назван инертным, что ни с чем и никогда не вступает в реакцию.

Кто изобрел лампу накаливания?

Уоррен де ла Рю только что изобрел лампу накаливания и думает, где бы ему раздобыть еще немного платины

Не Эдисон. Он лишь улучшил существовавшие в то время модели и создал первую лампу, которая смогла проработать 40 часов. А изобрели лампу накаливания задолго до этого. Кто же был первым? Рискну предположить, что титул изобретателя должен достаться Уоррену де ла Рю (Warren De la Rue), британскому астроному и химику. В 1820 году он поместил в трубку, из которой был откачан воздух, платиновую проволоку и пропустил через нее электрический ток. Его изобретение так и не получило широкого распространения и тем более не пошло в массовое производство (догадайтесь почему).

Почему лампы накаливания перегорают?

Дело в том, что раскаленная спираль хоть и медленно, но испаряется. Испарившиеся молекулы металла навсегда оседают на внутренней стенке колбы, поэтому старая лампа светит заметно тусклее и желтее, чем новая.

Также это означает, что проволока будет постепенно истончаться до тех пор, пока на ней не появится настолько узкое место, что она уже не сможет проводить электрический ток. В этом месте происходит перегрев и разрыв. Тогда мы обычно говорим: «Блин, опять лампочка перегорела», и идем за новой.

Почему лампа накаливания не самый лучший вариант?

Потому что она неэффективна. Принцип работы лампы накаливания заключается в нагревании спирали электрическим током, но производители специально ограничивают температуру, не давая спирали светиться по-настоящему ярким белым светом, чтобы таким образом продлить срок ее службы. В результате основную часть энергии (до 80%) лампы накаливания излучают в инфракрасном диапазоне. Проще говоря — эти лампы скорее греют, чем светят. Ненужная трата электричества, если, конечно, вы и впрямь не используете лампы накаливания для отопления.

Они их запретили! Сволочи!

Было дело. В цивилизованных странах лампы накаливания просто загнали в строгие рамки соответствия минимальным стандартам эффективности (за исключением некоторых специальных ламп) — это, конечно, закрыло путь на рынок многим моделям, но о полном запрете речь никогда не шла. В России в 2011 году был целиком запрещен оборот ламп накаливания мощностью 100 Вт и более. С 2013 года было запрещено продавать уже лампы мощностью более 75 Вт. А с 2014 года планировалось и вовсе полностью отказаться от ламп накаливания в пользу энергосберегающих. Но совсем недавно внезапно выяснилось, что наша страна еще не готова полностью переходить на энергосберегающие лампы, поэтому рассматриваются поправки к законам, отменяющие безусловный запрет на оборот ламп накаливания.

А пока что производители работают над созданием альтернативных источников света, которые бы удовлетворяли строгим стандартам энергоэффективности, светили ярко и приятно для глаза и не стоили половину зарплаты.

lmplus.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о