Почему электрические лампы накаливания

Как горит лампочка?

Почему электрические лампы накаливания

Статьи

Внеурочная деятельность

Разновидностей электрических лампочек немного. Существуют лампы накаливания, люминесцентные, галогенные и на светодиодах. Наиболее популярными до сих пор остаются грушевидные лампы накаливания, так называемые «лампочки Ильича». Почему они получили такое название и как работают? Разбираемся вместе.

16 октября 2018

Первоначально понятие «лампочка Ильича» было связано с электрификацией СССР, в частности в деревнях и сёлах. Существовала даже фраза: «Была коптилка да свеча — теперь лампа Ильича». Устойчивое выражение характеризовало перемены «электрического плана», а также пропагандировало советскую власть.

Первые «лампочки Ильича» представляли собой свободно свисающие лампы накаливания, подвешенные за патрон проводом к потолку. В наше время понятие продолжает относиться к лампе накаливания, но уже вне зависимости от наличия плафона при ней.

Почему «накаливания»?

Своё название лампочка получила в честь принципа действия. Сама лампа — это соединение колбы из стекла, металлического патрона и «пестика». Если внимательно взглянуть на саму лампу, то можно заметить некие рожки, соединённые между собой мостиком. Это и есть проводная нить. Она представляет собой либо металлическую спираль, чаще всего вольфрамовую, либо угольную нить. Электрический ток следует по проводнику, тем самым осуществляя физическую реакцию — тепловое действие тока.

Почему электричество даёт свет?

Вы когда-нибудь наблюдали за тем, как горит дерево? Сначала оно становится красным и даже ослепительно белым, от горящих поленьев исходит жар и свет. Подобная ситуация происходит и с проводником лампочки. Вольфрам, намного прочнее дерева, быстро не сгорает, а способен при накаливании нагреваться и долгое время выделять свет (разный по степени яркости в зависимости от мощности) и небольшое количество тепла.

Сила тока влияет на температуру накаливания. Чем ток сильнее, тем выше температура. В зависимости от этого нить может менять свой цвет от жёлтого до ярко-белого.

В целом, вольфрамовый»мостик» является проводником мощнейшей энергии. Как известно, энергия не появляется внезапно и также не исчезает в никуда. Она меняет своё состояние, преобразовывается, переходит в другой вид. Энергия, проходящая через вольфрамовую «пружинку», также преобразовывается. Одна её часть переходит в тепловые волны (и мы чувствуем тепло, исходящее от лампочки), другая часть — в электроволны (лампочка даёт свет).

А можем ли мы влиять на степень освещения? Из вышесказанного следует, что если мы повысим температуру накаливания, то и света будет больше. Однако нельзя не принимать во внимание материал, из которого изготовлен проводник.

Если вольфрам начать слишком сильно нагревать, то проводник может «перегореть». Слишком сильный нагрев и является одной из причин «лопнувших» лампочек. Если посмотреть на перегоревшую лампочку, то можно увидеть и повреждённый проводник.

В сгоревшем состоянии он представляет собой нить из двух частей с повиснувшими концами.

Почему лампочка такая хрупкая?

Когда мы несём лампочки из магазина домой, то двигаемся всегда аккуратно, следим за своей покупкой. Лампочки — это эквивалент яиц по хрупкости. Зачем же лампочки изготавливают такими «нежными» и бьющимися?

Первый ответ — самый очевидный — прозрачность. Стекло с лёгкостью пропускает свет сквозь себя, поэтому мы получаем максимальное количество освещенности, которое может подарить нам лампочка. Второй ответ скрывается в улучшенных условиях для проводника. Для того чтобы вольфрамовой пружинке сильнее раскалиться, нужно сократить количество воздуха вокруг неё. Именно поэтому проводник помещают в стеклянную «грушу», заранее откачав оттуда воздух.

Вот так обычная лампочка, по сути являясь проводником мощной энергии, несёт в наши дома свет. И теперь мы знаем о лампочках чуть больше, нежели, например, говорится в детской загадке: «Провели под потолок удивительный шнурок. Привинтили пузырёк — загорелся огонёк».

Что? Когда? Зачем? Почему?

Хотите разбираться в тех вопросах, которые раньше оставались без ответов? Легко! На страницах этой книги вы найдете много новой интересной информации на самые разные темы — Вселенная и космос, человек и его здоровье, животные, наука и техника, окружающий мир.

Что такое «жидкие гвозди», когда люди начали строить города, зачем верблюду горб, почему одни люди левши, а другие правши? На эти и другие вопросы вы получите четкие ответы, сопровождаемые забавными иллюстрациями.

Поверьте, читая эту книгу, вы не только приобретете новые знания, но еще и получите массу удовольствия!

Купить

Источник: https://rosuchebnik.ru/material/kak-gorit-lampochka/

Лампа накаливания (лампа Ильича): устройство, принцип действия, виды, характеристики

Почему электрические лампы накаливания

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

Устройство и принцип работы

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

  • стеклянная колба;
  • инертный газ;
  • вольфрамовая нить накаливания;
  • держатель для нити накаливания;
  • токовводящие электроды;
  • предохранитель;
  • цоколь.

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

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

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

В качестве держателей для нити накаливания применяют молибденовые крючки.

Часто конструкцией предусмотрен предохранитель. Он состоит из ферроникелевого сплава, который вваривается в один из токовводящих электродов. Назначение предохранителя – предотвратить взрыв колбы при перегорании нити накаливания.

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

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

Почему их называют лампами Ильича?

За этим бытовым осветительным прибором на территории нашей страны закрепилось название лампа Ильича. Не каждый светильник достоин такого имени. Лишь голую лампочку на проводе без плафона можно назвать именем Ленина. Дело в том, что одной из первых задач молодой советской власти была электрификация страны.

В 1920 году Владимир Ильич Ленин приехал в деревню Кашино на запуск электростанции. Там он побеседовал с крестьянами, сфотографировался с ними и провел митинг. Это, казалось бы, рядовое событие, нашло отражение в советской литературе и кино. А простой светильник, свисающий на проводе с потолка, стали называть лампой Ильича.

Позже этот термин приобрел иронический оттенок, как пример проблемы, решенной на скорую руку.

Виды ламп накаливания, область применения и электрические характеристики

Выделяют следующие виды данных осветительных приборов.

  1. Лампы общего назначения. Предназначены для общего, местного и декоративного освещения в домах и офисах.
  2. Лампы местного освещения. Подобны предыдущей группе, но с низким напряжением (12, 24, 36 В). Применяются для подсветки рабочих мест, в том числе и на специальных станках.
  3. Декоративные лампы. Изготавливаются со специальными фигурными колбами (в виде свечей, шаров и др.). Применяются для украшения интерьера в квартирах и общественных помещениях.
  4. Иллюминационные лампы. Выпускаются с ярко окрашенными колбами. Имеют малую мощность. Применяются в иллюминационных установках.
  5. Сигнальные лампы. Прибор малой мощности, но долгого срока службы. Используются в светосигнальных устройствах.
  6. Зеркальные лампы. Изготавливаются с колбой специальной формы, покрытой отражающим слоем из алюминия. Применяются для локализации местного освещения в определенную точку.
  7. Транспортные лампы. Предназначены для различных видов транспорта. Выпускаются с высокой механической и вибрационной стойкостью. Имеют специальный цоколь.
  8. Лампы для оптических приборов (измерительных, медицинских и др.).
  9. Прожекторные лампы. Имеют большую мощность (до 10кВт) и световую отдачу.
  10. Специальные лампы. К ним относят:
  • коммутаторные (миниатюрные, маломощные);
  • фотолампы (сейчас практически не используются);
  • проекционные (для кинопроекторов);
  • двухнитевые и лампы-фары для автомобилей, самолетов и железнодорожных светофоров;
  • нагревательные и лампы специального спектра излучения для различной техники (принтеры, сушильные камеры и др.).

 Номенклатура осветительных приборов определяет их характеристики.

  1. Диапазон мощности составляет от 0,1 Вт до 23 кВт. Для бытовых лампочек интервал значительно уже: от 15 до 150 Вт.
  2. Цветовая температура находится в интервале от 2100 до 3000 К, что весьма близко к естественному солнечному спектру.
  3. Коэффициент полезного действия у ламп накаливания довольно низкий: примерно 5%. Это обусловлено тем, что большая часть электроэнергии расходуется на тепловой нагрев нити накаливания и невидимое глазу инфракрасное излучение.
  4. При работе осветительный прибор не требует дополнительных устройств для ограничения тока. Он подключается напрямую к электрической сети. Это связано со свойствами вольфрама. Он имеет положительный коэффициент температурного расширения. Значит, с ростом температуры увеличивается электрическое удельное сопротивление: стабилизация потребляемой мощности осветительного пробора достигается автоматически.
  5. Световой поток или яркость свечения у лампы накаливания зависит от мощности. Для бытовых приборов он находится в рамках 90−2200 лм. Световая отдача при этом составляет 9−15 лм/Вт.
  6. Индекс цветопередачи Rа 100. Следовательно, цвета предметов не искажаются.
  7. Важной для потребителя характеристикой является размер и тип цоколя лампы. Чаще всего у бытовых осветительных приборов встречается резьбовой цоколь. Он надежен и удобен в эксплуатации. Кроме него выпускают лампы со штифтовым одно- или двухконтактным цоколем. В зависимости от размера в Европе выпускают цоколи Е14, Е27 и Е40. Цифра соответствует диаметру цоколя в миллиметрах. В странах с меньшим напряжением сети (110В) лампы меньше. Цоколи для них имеют размеры Е12, Е17, Е26 и Е39.

Преимущества и недостатки

Достоинств у лампы накаливания больше, чем недостатков.

  • Низкая цена осветительного прибора. Дешевле пока не производят.
  • Небольшой размер, эргономичная форма.
  • Низкая чувствительность к перепадам напряжения.
  • Моментальное свечение при включении в сеть.
  • Не вредно для глаз: мерцание человеческим глазом не фиксируется.
  • Возможность использования димеров – регуляторов яркости.
  • Спектр света максимально близок к естественному солнечному освещению.
  • Свечение не искажает цвета предметов.
  • Постоянный спектр излучения.
  • Надежность при работе в условиях, отличающихся от нормальных: низкие или высокие температуры, конденсат в атмосфере.
  • Широчайший диапазон рабочих напряжений.
  • Легкая и безопасная утилизация.
  • Простота электрической схемы. Лампа подключается напрямую к сети без дополнительных регулирующих приборов.
  • Устойчивость к ионизирующей радиации и электромагнитным импульсам.
  • Не создает помех для радиочастот.
  • Не гудит при работе.
  • Может работать и от переменного, и от постоянного тока; не зависит от полярности.
  • Невысокий уровень ультрафиолетового излучения.

Источник: https://vamfaza.ru/lampa-nakalivania/

Самостоятельная работа Лампа накаливания. Электрические нагревательные приборы. Короткое замыкание. Предохранители 8 класс

Почему электрические лампы накаливания

Самостоятельная работа Лампа накаливания. Электрические нагревательные приборы. Короткое замыкание. Предохранители 8 класс с ответами. Самостоятельная работа представлена в двух вариантах, в каждом варианте по 5 заданий.

Вариант 1

1. Какие виды ламп используют для освещения помещений? Что можно сказать о сроке их службы? Какие недостатки имеют лампы накаливания?

2. Чем опасно короткое замыкание? Назовите причины его возникновения.

3. Объем рабочего бака электронагревателя равен 80 л. При подключении в сеть с напряжением 220 В он нагревает воду от 10 до 70 °С за 3 часа. Пренебрегая потерями теплоты, определите сопротивление нагревательного элемента. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг · °С).

4. Сколько времени потребуется для нагревания 2 л воды от 15 до 95 °С в электрическом чайнике мощностью 600 Вт, если КПД чайника 80 %?

5. Две одинаковые спирали электроплитки соединены параллельно и включены в сеть. Каково напряжение в сети, если 1 л воды закипит на этой плитке через 42 с? Начальная температура воды 20 °С, сопротивление каждой спирали 8 Ом и КПД процесса 80 %?

Вариант 2

1. Назовите изобретателя первой газонаполненной лампы накаливания. Какие новые виды ламп появились в последнее время? Почему возникают проблемы при утилизации энергосберегающих ламп?­

2. Для чего применяют плавкие предохранители? Чем они отличаются от автоматических предохранителей?

3. Определите, на какое напряжение рассчитан электронагреватель, если за 5 мин в нем нагревается 200 г воды от 14 °С до кипения. Сила тока в его обмотке 2 А. Потерями энергии пренебречь. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг · °С).

4. В электрочайнике, КПД которого 70 %, 5 л воды нагревается от 20 °С до кипения за 20 мин. Какой силы ток проходит по обмотке нагревателя, если напряжение в сети 220 В?

5. Две спирали электроплитки с одинаковым сопротивлением соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220 В. Чему равно сопротивление каждой спирали, если 1 л воды закипает через 174 с? Начальная температура воды равна 20 °С, КПД процесса 80 %.

Ответы на самостоятельную работу Лампа накаливания. Электрические нагревательные приборы. Короткое замыкание. Предохранители 8 класс
Вариант 11. Лампы накаливания, галогенные лампы, люминесцентные энергосберегающие лампы, индукционные лампы, светодиодные лампы, газонаполненные лампы.

У ламп накаливания малый срок службы, низкая световая отдача, 95 % энергии переводится в тепло, и только 5 % в свет. Другие имеют больший срок службы, больше всего у энергосберегающих ламп.2. При коротком замыкании может возникнуть пожар. Причина в значительном увеличении силы тока в сети или одновременное включение мощных потребителей тока.3.

26 Ом4. 1400 с5. 200 В

Вариант 2

1. Газонаполненная лампа была создана Александром Николаевичем Лодыгиным. Также существуют лампы накаливания, галогенные лампы, люминесцентные энергосберегающие лампы, индукционные лампы, светодиодные лампы. Утилизировать энергосберегающие лампы трудно, так как внутри находится ртуть, относящаяся к первому классу опасности. Лампы следует сдавать в специальные пункту утилизации.2. Плавкий предохранитель начинает плавиться тогда, когда сила тока превышает допустимое значение. Линия сразу отключается. Автоматические предохранители основаны на тепловом расширении тел при нагревании. Когда возникает неисправность, устройство автоматически отключается.3. 120,4 В4. 9 А

5. 10 Ом

Источник: https://fizikaedu.ru/2019/11/05/samostoyatelnaya-rabota-lampa-nakalivaniya-elektricheskie-nagrevatelnye-pribory-korotkoe-zamykanie-predohraniteli-8-klass/

7 основных причин почему перегорают лампы

Каждая лампочка, какого бы она типа не была: светодиодная, галогенная, люминесцентная или накаливания, имеет определенный срок службы, который указывается производителем на упаковке.

В среднем время бесперебойной работы:

Лампа накаливания: ~1000 часов

Галогенная лампа: ~4000 часов

Лампа люминесцентная (энергосберегающая): более ~10000 часов

Лампа светодиодная: более ~15000 часов

В зависимости от степени использования, от того как долго включен свет в квартире или доме в сутки, это означает, что:

лампа накаливания должна прослужить без замены 8-12 месяцев (около 1 года);

— Галогенная лампа более 2 лет;

— светодиодная или люминесцентная лампа не выходит из строя 3-5 лет и даже больше!

Поэтому, если вы заметили, что ваши лампы перегорают значительно чаще указанных периодов, это сигнал для вас, начать искать причину выхода их из строя и бороться с ней.

Ниже представлены 7 основных причин по которым раньше срока перегорают лампы.

Если вы столкнулись с такой проблемой, будьте уверены, среди этих вариантов вы найдёте нужный и будете знать, как действовать дальше.

Основные причины перегорания ламп:

1. Бракованная лампа

Брак, внутренний дефект, может встречаться в лампах любого производителя, не только у недорогих, бюджетных вариантов, но и именитых фирм.

Чем сложнее конструкция лампы, тем выше вероятность производственного брака. Поэтому, чаще всего, такие дефекты встречаются у светодиодных и люминесцентных видов.

А с учетом того, сколько сейчас на рынке поддельного электрооборудования, шанс нарваться на бракованную лампу или даже целую партию, довольно велик. Поэтому, о проблемах с лампами, стоит говорить только если довольно быстро перегорает уже ранее замененная лампа.

Кстати, о том, как купить фирменную лампу, и не нарваться на подделку, как их отличить, я рассказывал совсем недавно — ЗДЕСЬ. 

2. Плохое соединение лампы с патроном или разъемом

Одна из самых распространённых причин перегорания ламп – это плохое соединение с контактными площадками патрона или разъема светильника, где она установлена.

В результате чего лампочка может нагреваться, её электроснабжение становится нестабильным, изменяются его параметры, что очень быстро приводит к выходу лампы из строя, она перегорает.

3. Неисправность выключателя света или защитного автомата

Отдельной причиной частого перегорания ламп, является целый ряд неисправностей с выключателями света или автоматическими защитными выключателями, через которые запитано освещение.

И хотя эта проблема лишь разновидность уже представленных здесь причин перегорания ламп, то, насколько часто она встречается, заставило выделить её в отдельный пункт.

Если причиной сгоревшей лампы является именно выключатель или любой другой коммутационный аппарат в цепи питания, это достаточно просто выявить по определенным косвенным признакам – в конце статьи будет ссылка на материал, где подробно описана инструкция, как найти причины их выхода из строя и исправить их.

4. Скачки напряжения или другие проблемы с электроснабжением

Частой причиной того, что лампы систематически перегорают, является нестабильное напряжение в сети. Это могут быть как скачки, так и просадки.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Какие бывают типы светодиодов

Вредны для ламп и частые выключения подачи электрического тока, систематическая смена режимов работы.

Это особенно актуально для небольших городов, удалённых деревень, сёл и конечно дачных посёлков, где, к сожалению, не всегда электросети ремонтируются и правильно своевременно обслуживаются.

Также проблемы с электроснабжением нередко встречается и в больших городах, в современных квартирах и домах. Они бывают вызваны локальными проблемами с электропроводкой и электрооборудованием.

5. Неисправность блока питания, балласта или драйвера

Большая часть современных источников света не работает напрямую от напряжения бытовой сети 220В. Это все современные светодиодные и люминесцентные лампы. Кроме этого, существует масса разновидностей ламп накаливания и галогенных, рассчитанных на напряжение 12 Вольт, которые также требуют установки промежуточных компонентов, меняющих показатели электросети на требуемые.

Довольно часто, при выходе из строя внутренних электронных компонентов этих устройств, блоков питания, драйверов или балластов, на лампу поступает электрический ток с иными характеристиками, чем ей требуется, что и приводит к частому перегоранию.

6. Перегрев лампы

Высокая температура, вредна любому электроприбору, и лампы тут не исключение. При чрезмерном нагреве, на который лампа не рассчитана, повреждается её конструкция, меняются её характеристики, что приводит к быстрому выходу из строя.

Причин перегрева несколько, довольно подробно я уже рассказывал о них в статье «Почему перегревается лампа», там же вы найдёте и подробное описание действий, которые помогут вовремя диагностировать перегрев и исправить его.

7. Вибрации или сотрясения

Если на светильник, и соответственно, лампу в нём, воздействует источник постоянной или периодически возникающей вибрации, либо же лампа сотрясается от удара по ней, пусть даже разового, это значительно снижает срок службы лампы и приводит к значительному более частому её перегоранию.

Конечно, в большей степени эта причина актуальна для ламп накаливания и галогенок, которые в настоящее время используются для освещения всё реже и реже. Но ресурс и других, современных типов ламп, также снижается от тряски, хоть и не так быстро.

Как вы понимаете, чтобы раз и на всегда решить проблему с выгорающими лампами недостаточно знать причины, почему это происходит. Вы должны уметь определять, что именно приводит к поломкам и знать, как это можно исправить.

Поэтому, вам настоятельно рекомендую прямо сейчас перейти к изучению следующего материала, который так и называется «ЧТО ДЕЛАТЬ ЕСЛИ ПЕРЕГОРАЮТ ЛАМПЫ?». В нём то мы и рассмотрим подробно каждую из причин, привозящих к выходу из строя освещения, вы узнаете, как этого избежать или исправить.

Источник: https://RozetkaOnline.ru/poleznie-stati-o-rozetkah-i-vikluchateliah/item/228-7-osnovnykh-prichin-pochemu-peregorayut-lampy

Лампа накаливания — принцип работы, виды, характеристики

Лампа накаливания – простой и дешевый источник света с приятным для человеческого глаза цветовым оттенком

Лампа накаливания применяется как источник освещения уже более сотни лет. Это – патриарх среди других ламп, освещающих жилища человека по всему свету. Однако, ей еще далеко до выхода в тираж. Несмотря на то, что идут постоянные разговоры о неактуальности применения лампы накаливания в современном мире. Так что же из себя представляет эта лампа?

Лампа накаливания – принцип работы

Лампа накаливания состоит их соединенных между собой стеклянной колбы и цоколя. Цоколь предназначен для контакта с питающей электросетью. В стеклянной колбе расположена спираль – нить накала.

Во время работы нить накала, при прохождения через нее электрического тока, разогревается до большой температуры. Как известно, она может достигать 3000°С. Поэтому спираль изготавливается из тугоплавкого металла, обычно вольфрама.

Температура плавления вольфрама 3422°С, что вполне достаточно для работы лампы накаливания.

Нить накала внутри колбы обычно закреплена на двух никелевых контактах – электродах. А также дополнительно поддерживается молибденовыми крючками – держателями, расположенными на стеклянном стержне.

Электроды, контактирующие с нитью накала, соединяются с двумя контактами на цоколе лампы. Расположение и вид контактов на цоколе лампы зависит от вида применяемого цоколя.

Иногда на одном из электродов делается специальное утоньшение, заключенное в стеклянную полость. Это утоньшение служит предохранителем. В аварийной ситуации он перегорает первым, что позволяет избежать взрыва стеклянной колбы лампы.

Лампа накаливания – устройство (Нажмите для увеличения)

Из самой же колбы через стеклянную трубочку – штенгель откачивается воздух. После этого конец штенгеля запаивается. Вакуум нужен для сохранности осветительной спирали. Поскольку воздух содержит кислород, поддерживающий горение. В результате вольфрамовая спираль при работе в воздухе сгорела бы, не прослужив и секунды. В итоге создание вакуума внутри колбы значительно продлевает срок службы лампы накаливания.

Но это справедливо лишь для маломощных ламп до 25ватт. Для более мощных ламп в колбу, дополнительно с откачкой воздуха, закачивается какой-нибудь инертный газ. К примеру – это может быть ксенон, аргон или криптон.

В основном применяется более дешевый, чем ксенон, криптон. Или еще более дешевый аргон, для большей экономии смешанный с азотом. Инертный газ позволяет нити накаливания прослужить более длительное время.

Это общее устройство ламп накаливания лишь немного различается для разных типов ламп.

Лампа накаливания – виды и типы

Существует большое количества различных типов и видов ламп накаливания. Безусловно, это и лампы общего назначения, железнодорожные, автомобильные, а также судовые, для киноаппаратов, рудничные, маячные. И еще множество разных разновидностей.

В зависимости от назначения у ламп накаливания может быть различного вида форма колба – конусная, цилиндрическая, шарообразная. Все зависит от того в каком типе светильников будет применяться лампа. Есть множество декоративных ламп накаливания, фантастичность форм которых зависит только от пределов фантазии дизайнера.

Колба лампы накаливания может быть не только прозрачной, но и матовой, зеркальной или цветной.

Нить накала лампы накаливания

Различаются лампы накаливания и нитью накала. в том числе и толщиной нити. Нить накала может быть простой спиралью. А также спиралью, свернутой в спираль вторично. То есть так называемые биспиральные лампы. Двойная спираль позволяет повысить мощность и яркость лампы без увеличения толщины нити накала. Что очень полезно. Поскольку увеличение толщины нити привело бы к её перегреву. А в результате более быстрому перегоранию нити.

Биспиральные лампы также дают увеличение яркости без увеличения длины спирали. Удлинение, бесспорно, привело бы к усложнению и удорожания конструкции лампы. С другой стороны, иногда нить в колбе лампы может представлять собой ажурно-скрученную, паутинообразную конструкцию. Такое устройство спирали может использоваться в декоративных целях. Например в потолочных светильниках. Существуют особо мощные лампы накаливания в несколько тысяч ватт, применяемые в прожекторах.

Такие лампы имеют тройную спираль.

Цоколи ламп накаливания

Лампы накаливания могут иметь также различные виды цоколя. К примеру, резьбовые цоколи. Они обозначаются латинской буквой E (цоколь Эдисона). А также цоколи байонетного типа. Обозначаются латинской буквой B. Цоколи байонетного типа (штифтовой цоколь) имеют два боковых штырька – контакта. А также один или два дополнительных нижних контакта.

Как правило применяются в автомобилях. Лампы накаливания, применяющихся для освещения дома, обычно имеют резьбовой цоколь E.  Чаще всего цоколь E типа бывает двух размеров. Это Е14 (миньон) и обычный средний цоколь – Е27. Число указывает внешний диаметр цоколя в миллиметрах.

Большой цоколь E40 применяется обычно в производстве, а в быту, пожалуй, только в прожекторах.

Характеристики ламп накаливания

Характеристики ламп накаливания находятся в зависимости от толщины и вида нити накала. А также колбы лампы, применяемого цоколя, отсутствия или наличия в колбе инертного газа. Чем больше толщина нити накала, тем более мощной, а соответственно и яркой будет лампа накаливания.   Чем мощнее будет лампа, тем больше будет размер ее колбы. Потому при превышении границы мощности в 25 ватт понадобится добавление в колбу лампы инертного газа.

От того, какой инертный газ будет добавлен в колбу, зависит яркость лампы накаливания. Наименьшую яркость имеют лампы накаливания наполненные аргон-азотной смесью. Закачка в колбу лампы криптона немного повышает яркость свечения лампы. А добавление ксенона повышает яркость, по сравнению с аргоновыми лампами в два раза.

Лампа накаливания и напряжение

Устройство ламп накаливания для применения в сетях переменного и постоянного тока не отличается. То есть лампы для переменного тока будут работать и при постоянном токе. И соответственно наоборот. Все различие между ними в величине напряжения на которое они рассчитываются. Лампы накаливания изготавливают для работы при определенном напряжении.

Если лампу включить в сеть с напряжением выше номинала данной лампы, то лампа естественно перегорит. Насколько быстро это произойдет, зависит от того, на сколько больше напряжение сети номинала лампы. Если напряжение больше номинала хотя бы раза в два, то включенная лампа разлетится на осколки. При включении лампы в сеть с пониженным напряжением, она будет светить слабее, чем ей предназначено.

Или же не будет работать вовсе, если напряжение слишком мало.

Обычно лампы накаливания на напряжение ниже 220 вольт применяют в сетях постоянного тока. За некоторым исключением для специальных ламп, применяемым, например, на судах или на железной дороге.

Лампы накаливания с обозначением 220 вольт, стоит применять только в сети со стабильным напряжением. Например, при использовании хорошего стабилизатора напряжения. Если такие лампы использовать в сети с постоянными перепадами напряжения, лампы быстро выйдут из строя.

При перепадах напряжения в сети применяют лампы накаливания с обозначением 230-240 вольт. По существу будет еще лучше маркировка 235-245 вольт. Такие лампы в условиях нестабильного напряжения прослужат значительно дольше.

Но с другой стороны, при наличии стабилизатора, они будут светить слабее, чем рассчитаны.

Обычно цветовая температура ламп накаливания — 2200-3000 Кельвин, но это справедливо лишь для ламп с прозрачной колбой. При применении цветной колбы изменяется и цветовая температура.

Стандартный срок службы лампы накаливания – 1000 часов. Срок этот можно увеличить. При условии что будет устанавливаться блок защиты галогенных ламп и ламп накаливания. А также можно применить диммер для плавного включения лампы.

Недостатки лампы накаливания

  1. Недолгий срок службы
  2. Низкий КПД (Коэффициент Полезного Действия) около 4%
  3. Пожароопасность при установке светильника на сгораемом основании. А также требуют установки в светильники из термостойких материалов

Достоинства лампы накаливания

  1. Малая цена
  2. Мгновенное включение и переключение (Быстрый пуск)
  3. Работа и от постоянного и от переменного тока
  4. Применение в широком диапазоне напряжений
  5. Отсутствие мерцания при применении в сети переменного тока
  6. Отсутствует гудение при работе в сети переменного тока
  7. Не требует пускорегулирующей аппаратуры
  8. Высокий индекс цветопередачи Ra 100 (Цвета окружающих предметов воспринимаются также как при солнечном свете)
  9. Стабильная работа как при больших морозах, так и при сильной жаре
  10. Возможность регулирования яркости и плавного запуска с помощью диммера
  11. Не содержит токсичных веществ и не требует специальной утилизации

При всех своих недостатках лампа накаливания имеет массу преимуществ и может занимать свою нишу в наших домах, совместно с другими видами ламп. Ажиотаж же вокруг чрезвычайной неэкономичности лампы накаливания и необходимостью ее полной замены на светодиоды очень сильно раздут и преувеличен. Большинство приборов и аппаратов, которыми мы пользуемся имеют низкий КПД. На самом деле, не один аппарат не имеет КПД 100%. Низкая же экономичность ламп накаливания и непродолжительность их службы с лихвой искупаются их малой ценой.

Светодиодные лампы для дома

Виды ламп для освещения помещений

Цветовая температура ламп освещения

Вы можете прочитать записи на похожие темы в рубрике – Освещение

Ваш Удобный дом

Источник: https://www.natrix-el.kz/ehlektrosnabzhenie-doma/osveshchenie/lampa-nakalivaniya.html

Устройство и принцип действия лампы накаливания

Всем 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.

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.

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.

Источник: https://fazanet.ru/ustrojstvo-i-princip-dejstviya-lampy-nakalivaniya.html

Температурные показатели ламп накаливания

Современный рынок осветительных приборов сегодня представлен не только разнообразными светильниками, но и источниками света. Одними из самых старых лампочек современности являются лампы накаливания (ЛН).

Даже беря во внимание то, что сегодня существуют более совершенные источники света, лампы накаливания все еще широко используются людьми для освещения различного рода помещений. Здесь мы рассмотрим такой важный параметр данных ламп, как температура нагрева при работе, а также цветовая температура.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что является причиной разрыва спирали лампы накаливания

Особенности источника света

Лампы накаливания представляют собой самый первый источник электрического света, который был изобретен человеком. Данная продукция может иметь разную мощность (от 5 до 200 Вт). Но наиболее часто используются модели на 60 Вт.

Обратите внимание! Самый большой минус ламп накаливания – высокое потребление электроэнергии. Из-за этого с каждым годом уменьшается число ЛН, которые активно используются в качестве источника света.

Перед тем, как приступать к рассмотрению таких параметров, как температура нагрева и цветовая температура, необходимо разобраться в конструкционных особенностях подобных ламп, а также в принципе ее работы.Лампы накаливания в ходе своей работы преобразует электрическую энергию, проходящую по вольфрамовой нити (спирали) в световую и тепловую.

На сегодняшний день излучение, по своей физической характеристике, делится на два типа:

Устройство лампы накаливания

  • тепловое;
  • люминесцентное.

Под тепловым, которое характерно для ламп накаливания, подразумевается световое излучение. Именно на тепловом излучении основано свечение электрической лампочки накаливания.
Лампы накаливания состоят из:

  • стеклянной колбы;
  • тугоплавкой вольфрамовой нити (часть спирали). Важный элемент всей лампы, так как при повреждении нити лампочка перестает светиться;
  • цоколя.

В процессе работы таких ламп происходит повышение t0 нити из-за прохождения через нее электрической энергии в виде тока. Чтобы избежать быстрого перегорания нити в спирали, из колбы выкачивают воздух.

Обратите внимание! В более продвинутых моделях ламп накаливания, коими является галогеновые лампочки, вместо вакуума в колбе закачан инертный газ.Установка вольфрамовой нити происходит в спираль, которая закреплена на электродах. В спирали нить находится посередине.

Электроды, к которым происходит установка спирали и вольфрамовой нити, соответственно, припаиваются к разным элементам: один к металлической гильзе цоколя, а второй – к металлической контактной пластине.

В результате такой конструкции электрической лампочки, ток, проходя через спираль, вызывает нагрев (повышение t0 внутри колбы) нити, так как он преодолевает ее сопротивление.

Принцип работы лампочки

Работающая лампа накаливания

Нагрев ЛН во время работы происходит из-за конструкционных особенностей источника света. Именно из-за сильного нагрева во время работы время эксплуатации ламп значительно уменьшается, что делает их сегодня не такими выгодными. При этом из-за нагрева нити происходит повышение t0 самой колбы.

Принцип работы ЛН основывается на преобразовании электрической энергии, которая проходит через нити спирали, в световое излучение. При этом температура разогретой нити может достигать 2600- 3000 оС.

Обратите внимание! Температура плавления для вольфрама, из которого изготовлены нити спирали, составляет 3200-3400 °С. Как видим, в норме температура нагрева нити не может привести к началу процесса плавления.

Спектр ламп при таком строении заметно отличается от спектра дневного света. Для такой лампы спектр излучаемого света будет характеризоваться преобладанием красных и желтых лучей.

Стоит отметить, что колбы у более современных моделей ЛН (галогеновых) не вакуумируются, а также не содержат в своем составе спиральной нити. Вместо нее внутрь колбы закачивают инертные газы (аргон, азот, криптон, ксенон и аргон).

Такие конструкционные усовершенствования привели к тому, что температура нагрева колбы во время работы несколько уменьшилась.

Преимущества и недостатки источника света

Несмотря на то, что сегодня рынок источников света изобилует самыми разнообразными моделями, лампы накаливания на нем встречаются еще достаточно часто. Здесь можно найти изделия на различное количество Вт (от 5 до 200 Вт и выше). Самыми востребованными лампочками являются от 20 до 60 Вт, а также 100 Вт.

Ассортимент выбора

ЛН продолжают достаточно широко использоваться потому, что у них имеются свои преимущества:

  • при включении зажигание света происходит практически мгновенно;
  • небольшие габариты;
  • низкая стоимость;
  • модели, внутри колбы которых имеется только вакуум, являются экологически чистой продукцией.

Именно такие достоинства и обусловили то, что ЛН еще являются достаточно востребованными в современном мире. В домах и на производстве сегодня легко можно встретить представителей данной осветительной продукции на 60 Вт и выше.Обратите внимание! Большой процент использования ЛН относится к промышленности. Зачастую здесь используются мощные модели (200 Вт).

Но лампы накаливания имеют и достаточно внушительный перечень недостатков, к которым можно отнести:

  • наличие слепящей яркости света, исходящего от ламп в процессе работы. В результате этого требуется использование специальных защитных экранов;
  • во время работы наблюдается нагревание нити, а также самой колбы. Из-за сильного нагрева колбы при попадании на ее поверхность даже незначительного количества воды, возможен взрыв. Причем нагревание колбы происходит у всех лампочек (хоть на 60 Вт, хоть ниже или выше);

Обратите внимание! Увеличение нагрева колбы еще несет в себе определенную степень опасности травмироваться. Повышенная температура стеклянной колбы, при прикосновении к ней незащищенными участками кожи, может вызвать ожог. Поэтому такие лампы не стоит ставить в те светильники, к которым может легко дотянуться ребенок. Кроме этого повреждение стеклянной колбы может вызвать порезы или спровоцировать другие травмы.

Накал вольфрамовой нити

  • высокое потребление электроэнергии;
  • при выходе из строя не поддаются ремонту;
  • низкий срок эксплуатации. Лампы накаливания быстро выходят из строя по причине того, что в момент включения или выключения света нить спирали может повредиться из-за частого нагрева.

Как видим, использование ЛН несет в себя гораздо больше минусов, чем плюсов. Самыми главными недостатками лап накаливания считается нагрев из-за повышения температуры внутри колбы, а также высокое потребление электроэнергии. Причем это касается всех вариантов ламп с мощностью от 5 до 60 Вт и выше.

Важные параметры оценки

Одним из наиболее важных параметров работы ЛН является световой коэффициент. Этот параметр имеет вид отношения мощности излучения видимого спектра и мощности потребленной электроэнергии. Для данной продукции это достаточно малая величина, которая не превышает 4%. То есть, для ЛН характерна низкая светоотдача.
К другим важным параметрам работы можно отнести:

  • световой поток;
  • цветовая t0 или цвет свечения;
  • мощность;
  • срок службы.

Рассмотрим первые два параметра, так как со сроком службы мы разобрались в предыдущем пункте.

Световой поток

Световой поток представляет собой физическую величину, которая определяет количество световой мощности в конкретном потоке излучения света. Кроме этого здесь имеется еще один важный аспект, как световая отдача. Она определяет для лампы отношение излучаемого лампочкой светового потока к мощности, которую она потребляет. Световая отдача измеряется в лм/Вт.

Обратите внимание! Световая отдача служит показателем экономичности и эффективности источников света.

Таблица светового потока и световой отдачи ламп накаливания

Как видим, для нашего источника света вышеперечисленные величины находятся на низком уровне, что свидетельствует об их небольшой эффективности.

Цвет свечения лампочек

Цветовая температура (t0) также является важным показателем.
Цветовая t0 представляет собой характеристику хода интенсивности светового излучения лампочки и является функцией длины волны, определенной для оптического диапазона. Данный параметр измеряется в кельвинах (К).

Цветовая температура для лампы накаливания

Стоит отметить, что цветовая температура для ЛН находится примерно на уровне 2700 К (для источников света с мощностью от 5 до 60 Вт и выше). Цветовая t0 ЛН находится в красной и тепловой оттеночной области видимого спектра.
Цветовая t0 полностью соответствует степени нагревания вольфрамовой нити, что не дает возможность ЛН быстро выйти из строя.

Обратите внимание! Для других источников света (например, светодиодные лампочки) цветовая температура не отображает степень их прогрева. При параметре нагрева ЛН в 2700 К светодиод прогреется всего лишь на 80ºС.

Таким образом, чем больше будет мощность ЛН (от 5 до 60 Вт и выше), тем больше будет происходить нагревание вольфрамовой нити и самой колбы. Соответственно, тем больше будет цветовая t0. Ниже приведена таблица, по которой можно сравнить эффективность и потребление мощности разных видов лампочек. В качестве группы контроля, с которой ведется сравнение, здесь взяты ЛН мощностью от 20 до 60 и до 200 Вт.

Сравнительная таблица мощностей разных источников света

Как видим, лампы накаливания по данному параметру значительно проигрывают в плане потребления мощности другим источникам света.

Светотехника и цвет свечения

В светотехнике важнейшим параметром для источника света является его цветовая t0. Благодаря ей можно определить цветовую тональность и цветность источников света.

Варианты цветовой температуры

Цветовая t0 лампочек определяется цветовой тональностью и бывает трех видов:

  • холодной (от 5000 до 120000К);
  • нейтральной (от 4000 до 50000К);
  • теплой (от 1850 до 20000К). Его дает стеариновая свеча.

Обратите внимание! Рассматривая цветовую температуру ЛН, следует помнить, что она не совпадает с реальной тепловой температурой изделия, которая ощущается при прикосновении к ней рукой.

Для ЛН цветовая температура располагается в диапазоне от 2200 до 30000К. Поэтому они могут иметь излучение, близкое к ультрафиолетовому.

Заключение

Для любых типов источников света важным параметром оценки является цветовая температура. При этом для ЛН она служит отражением степени нагрева изделия в процессе его работы.

Такие лампочки характеризуются повышением температуры нагрева в ходе функционирования, что служит явным недостатком, которого лишены современные источники света, такие как светодиодные лампочки.

Поэтому сегодня многие отдают свое предпочтение люминесцентным и светодиодным лампочкам, а лампы накаливания постепенно уходят в прошлое.

Полезные материалы

Источник: https://1posvetu.ru/istochniki-sveta/temperatura-lampy-nakalivaniya.html

Почему электрические лампочки перегорают раньше срока? Скачки напряжения, плохой контакт между цоколем и патроном, старая проводка

25.12.2014

Свет / Энергосбережение

Обычные лампы накаливания мощностью 40 или 60 Вт должны гореть около тысячи часов. Но очень часто лампочки перегораю гораздо раньше. Почему? И что надо делать, чтобы лампы служили дольше? Ответы и рекомендации.

Лампы перегорают из-за скачков напряжения

В результате скачков напряжения на короткое время увеличивается степень накала вольфрамовой нити, она утоньшается и обрывается раньше установленного срока. Наиболее характерным признаком того, что лампа скоро перегорит, считается потемнение колбы, так как атомы вольфрама при испарении оседают на её внутренней поверхности.

Решение: замерить напряжение в сети в течение дня, установить наибольшее напряжение и купить наиболее подходящие лампочки.

Почему электролампа быстро перегорает: плохой контакт между патроном и цоколем лампы

Большинство современных патронов осветительных приборов выполнено из пластика. При включении лампы накаливания этот материал может быстро нагреваться. При этом происходит процесс окисления и подгорания в электрических контактах патронов.

Решение: в пластиковых патронах рекомендуется использовать только лампы накаливания мощностью не более 40 Вт. Цоколь можно натереть графитом от простого карандаша. В таком случае лампа не «прикипает» к патрону и потом легко выкручивается.

Лампы перегорают из-за некачественной или старой проводки

Некачественное подключение проводов светильника к электрической сети и плохие электрические контакты в разветвительных коробках также приводят к перегоранию ламп накаливания.

Решение: зачистить контакты в местах соединения проводов, проверить места соединения проводов светильника и электрической сети при помощи изоляционной ленты.

Лампа накаливания, которая так и не перегорела за 113 лет службы

В пожарном депо калифорнийского города Ливермор есть лампочка, которая горит уже 113 лет. Рекорд долговечности этого прибора зафиксирован в книге рекордов Гиннесса. «Вечную» лампочку изготовила компания Shelby Electric Company по чертежам Адольфа Шайе.

Нить накаливания выполнена из углерода, а стеклянный корпус был выдут мастерами-стеклодувами. На сегодняшний день Shelby Electric Company не существует, в 1912 году маленькую компанию поглотила корпорация-гигант General Electric.

Источник: https://energovopros.ru/novosti/svet/38989/

Все о лампе накаливания

Развитие современных технологий привело к появлению новых моделей источников света, обеспечивающих высокие значения потока света при низком энергопотреблении. При этом старая лампа накаливания неохотно сдает свои позиции, по прежнему занимая немалую часть рынка.

У истоков создания промышленных образцов источника света с использованием нити накала стоят два изобретателя — россиянин Александр Лодыгин и американец Томас Эдисон. Хотя первые прототипы ламп были разработаны еще в 1854 году немецким часовым мастером Генрихом Гебелем. Ему удалось создать несколько работоспособных образцов лампочек, которые демонстрировались на одной из первых электротехнических выставок в США.

Лодыгин в 1890-х годах первым предложил использовать в качестве материала нити вольфрам, но угольные нити продержались в производстве еще несколько десятилетий. Параллельно шли попытки внедрения спиралей из тантала, осмия и окисей редкоземельных элементов (иттрия или циркония).

Первое время лампы быстро перегорали из-за испарения металлической спирали, пока специалист компании General Electric Ирвинг Ленгмюр не предложил заполнять колбу инертным газом.

Все эти изобретения за несколько десятилетий сформировали окончательный облик и конструкцию лампы накаливания, которая производится в неизменном виде и в наше время.

Производство

При производстве ламп стекло для колб изготавливают в специальных печах, а затем колбы формуют при помощи подачи сжатого воздуха в форму. Параллельно на автоматическом станке делаются трубки штенгелей и навивается спираль накала. Дальнейшая сборка ведется на автоматической линии, но при этом используется и ручной труд.

Подробное видео о производстве ламп на заводе в Российской федерации представлено каналом Интеллектуариум умный журнал.

Устройство и принцип действия

Лампа накаливания состоит из металлического цоколя, который служит одним из контактов и вклеенной в него стеклянной колбы любой формы. Второй контакт расположен на нижней части цоколя и отделен от резьбовой части изоляционным кольцом.

Внутри колбы установлен стеклянный штенгель с двумя контактными электродами. Одна часть электродов припаяна к контактам цоколя, а во второй зажаты кончики нити накала.

Внутри штенгеля имеется стеклянная трубка, через которую во время изготовления откачивается воздух и подается наполнитель для колбы. После этого трубка запаивается, что обеспечивает полную герметичность полости колбы.

Для поддержки нити от проседания при нагреве имеются несколько металлических держателей. Одной стороной они закреплены на лопатке штенгеле, а на другой имеют крючки для удержания спирали.

Принципиальная схема лампы
1. Колба
2. Полость внутри колбы
3. Спираль из вольфрама
4. Подсоединительный электрод
5. Подсоединительный электрод
6. Крючки подвеса спирали
7. Ножка с расположенным внутри штенгелем
8. Подача питания на электрод (с предохранительным звеном)
9. Цоколь с резьбой
10. Донный изолятор между контактами цоколя
11. Второй контакт на дне цоколя

Применяемый иногда в конструкции предохранитель представляет собой нить из ферроникелевого сплава. Эта нить отгорает при перегорании спирали и возникновении дуги между частями спирали. Теоретически при этом могут образоваться капли раскаленного материала, которые способны прожечь тонкое стекло колбы. По факту такое практически невозможно и предохранительные элементы на современных лампах не применяются.

Свет от лампы накаливания формируется в результате излучения спирали проходящим через нее электрическим током. Для оценки и измерения физиологического качества ламп применяется шкала цветовой температуры. Нагретые спирали ламп накаливания излучают желтоватый свет с диапазоном от 2200 до 2900 К (зависит от мощности нити и типа газового наполнителя колбы). Такой свет несколько отличается от дневного, который имеет цветовую температуру около 3200 К.

Колба

Основной деталью лампы является колба, изготовленная из тонкого стекла. Колба выполняет роль защитного кожуха, предохраняя спираль от воздействия атмосферного воздуха и механических повреждений.

Нижняя часть колбы запаяна и оснащена двумя выводами от электродов, которые припаиваются к контактам на цоколе. Для соединения цоколя и колбы применяется термостойкий клей.

На верхней части колбы может наноситься маркировка завода-изготовителя, указывающая на завод, дату изготовления, мощность и рабочее напряжение.

Буферный газ

Внутренняя полость ламп долгое время была просто вакуумирована. Затем в колбах стали использовать различные инертные газы и их смеси или соединения галогенов. Сколько прослужит лампа — во многом зависит от состава газа в колбе. Наиболее распространенные наполнители для колб:

  1. Смесь аргона и азота.
  2. Чистый аргон.
  3. Криптон.
  4. Ксенон.
  5. Соединения галогенов (фтор, йод). В таких лампах используется химическая реакция испарившегося с поверхности нити металла с соединениями галогенов. Получившийся сплав под воздействием температуры распадается с оседанием частиц металла на спирали.

Нить накала

Материал для спиралей является вольфрам, который среди металлов обладает самой высокой температурой плавления (3410 градусов С). Изредка для спиралей применяется сплав вольфрама с осмием. Ранние версии ламп накаливания, выпускавшиеся в начале XX века, выполнялись из чистого угля, который имеет температуру перехода в газообразное состояние (возгонки) около 3560 градусов.

Впоследствии такие изделия были полностью вытеснены вольфрамом. Особенностью угольной нити было медленное нарастание свечения по мере накала. При этом пусковой ток имел малое значение и нарастал до номинального только после полного прогрева. Основной проблемой ламп накаливания является низкий коэффициент полезного действия тока — в световую энергию преобразуется не более пяти процентов энергии.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как горит люминесцентная лампа

Наиболее распространены спирали из проволоки круглого сечения с диаметром около 4 микрон, однако встречаются и спирали из вольфрамовой ленты.

Для более равномерного распределения потока света спираль в большинстве ламп устанавливается в виде половины шестигранника.

На некоторых маломощных лампах, выпускавшихся в СССР в 80-е годы, спираль имела сложную схему натяжения с большим количеством поддерживающих элементов. На современных лампах мощностью от 200 Вт применяется спираль двойной схемы, фото которой приведено ниже.

Хорошо видна схема крепления спирали к электродам

Поскольку спираль нагревается до больших температур, в соединении ее с электродами невозможно применение сварки или припоев. Концевик спирали плотно зажимается конечной частью электрода. Эта операция сборки является автоматической.

Цоколь

Для установки лампы в патрон и подачи напряжения на спираль применяются стандартизированные металлические цоколи с резьбой. Наиболее распространенные типы цоколей приведены в таблице.

Модель Диаметр, мм Торговое обозначение
Е5 5 Микроцоколь типа LES. Используется в гирляндах.
Е10 10 Миниатюрный разъем MES.
Е12 12 Люстровый CES.
Е14 14 Малый цоколь «миньон» типа SES. Один из самых распространенных.
Е17 17 Средний IES, американский стандарт под 110 В.
Е26 26 Стандартный американский цоколь ES, рассчитанный на напряжение 110 В.
Е27 27 Стандартный европейский цоколь ES. Широко распространенный вариант.
Е40 40 Цоколь «Голиаф» типа GES, использующийся для ламп с высокой мощностью.

В Великобритании используется собственный стандарт цоколей без резьбы. Лампы защелкиваются специальным поворотным зажимом в патроне.

Лампа с британским типом цоколя

Параметры

Согласно международным стандартам и ГОСТ все характеристики ламп со спиралью накаливания делятся на три группы:

  • электрические;
  • технические;
  • эксплуатационные.

Электрические

Основными электрическими параметрами являются номинальное напряжение и потребляемая мощность. Номинальное напряжение для большинства ламп равно напряжению в электрической сети. По действующему на сегодняшний день ГОСТ 2239-79 имеются несколько интервалов переменного напряжения питания ламп:

  • от 125 до 135 В;
  • от 215 до 225 В;
  • от 220 до 230 В;
  • от 230 до 240 В;
  • от 235 до 245 В.

Технические

К параметрам этого вида относится спектральный тип и состав светового потока, цветовая температура, интенсивность света от лампы. При этом следует учитывать нелинейную зависимость светового потока от потребляемой мощности. Рост света наблюдается примерно до 75 Вт, а затем начинает снижаться. Важным техническим параметром является равномерность освещения по окружности колбы, поэтому лампу можно устанавливать в любом положении.

Эксплуатационные

Данные параметры указывают на возможность и целесообразность применения изделия в установке для освещения с экономической точки зрения. Под всем этим понимают ресурс изделия, стабильность и распределение светового потока от спирали.

Разновидности ламп и область применения

На сегодняшний день в продаже присутствуют несколько разновидностей ламп со спиралью накаливания. Их можно разделить на следующие группы:

  1. Вакуумные или с накачкой аргоном.
  2. С наполнением криптоном, что дает примерно 10-процентное увеличение яркости, по сравнению с аргоном.
  3. С ксеноном внутри колбы, которые в два раза ярче криптоновых.
  4. Галогенные, заполненные веществами на основе йода или брома. Обладают яркостью в 2,5 раза выше аргона.
  5. Двухколбовые галогенные лампы, которые обеспечивают больший нагрев колбы с галогеном внутри, и более эффективный распад и осаждение металла на спираль.
  6. Комбинированные ксенон-галогенные, светящие в три раза ярче аргоновых. Могут оснащаться инфракрасным отражателем, что повышает эффективность работы.
  7. Перспективные лампы с покрытием, излучающим свет при нагреве.

Источник: https://razvodka.net/svet/lampa-nakalivaniya-1869/

IT News

Дата Категория: Физика

Электричество, на котором работают осветительные лампы, телевизоры и другие бытовые электроприборы, состоит из движущихся электронов или электрического тока. Если свободный электрон приведен в движение, он со временем столкнется с атомом и переведет его в возбужденное состояние, другими словами — передаст атому часть своей энергии.

Возбужденный атом затем высвобождает эту дополнительную энергию в виде электромагнитного излучения. Когда электроны перемещаются по металлической нити лампы накаливания, нагрев нити приводит к тому, что она раскаляется добела и начинает испускать интенсивное электромагнитное излучение.

В люминесцентной лампе электрический ток вместо нити накала течет через газ. Когда электрический ток проходит по газоразрядной трубке, он заставляет газ испускать ультрафиолетовое излучение, которое возбуждает фосфор, покрывающий внутреннюю поверхность трубки, запуская цепную реакцию, в результате которой электромагнитное излучение высвобождается в области видимого света.

Длина волны излучения, испускаемого горячими телами, больше всего зависит от их температуры. Солнце при 6000°К испускает основную часть своего излучения в видимом спектре, в то время как 100-ваттная лампа накаливания, излучающая при температуре около 3000°К, выделяет основную часть своей энергии в виде инфракрасного излучения и совсем немного — в видимом диапазоне.

Удивительная нить

Электричество нагревает нить накала — свернутую спиралью проволоку внутри лампы накаливания — примерно до 3000°К (5000°F). Эта тонкая проволочка может выдерживать столь высокую температуру, потому что сделана из вольфрама, металла с высокой температурой плавления.

Люминесцентный свет из газа

В люминесцентных лампах в производстве света участвуют электроны, газ и химическое вещество, называющееся фосфором. Электроны, протекающие через полость стеклянной трубки, сталкиваются с атомами газа, отдавая им свою энергию. Возбужденные атомы газа высвобождают невидимые ультрафиолетовые лучи, которые бомбардируют фосфорное покрытие трубки. Фосфор поглощает это излучение и вновь его испускает, но уже в видимом диапазоне спектра

Тепловыделение в лампе накаливания

Лампа накаливания разогревается, потому что свободные электроны (голубые шарики) движутся по ее металлической нити (коричневая трубка) и сталкиваются на своем пути со стационарными атомами (красные шарики). Возбужденные атомы начинают совершать интенсивные колебания, увеличивая температуру металлической нити и заставляя ее светиться.

Источник: http://Information-Technology.ru/sci-pop-articles/23-physics/228-pochemu-svetyatsya-elektricheskie-lampy

Почему перегорают электрические лампы

Наверное, многие заметили, что лампочки накаливания в последнее время перегорают довольно часто. Во всяком случае, положенные по инструкции тысячу часов эксплуатации они никак не выдерживают.

Это явление связано как с плохим качеством самих ламп, так и с некоторыми внешними факторами. Так как на качество ламп повлиять невозможно, нужно бороться с причинами, создаваемые внешними факторами.

Причины, по которым так быстро перегорают лампы накаливания

1. Высокое напряжение в сети.

Одним из основных факторов, влияющих на продолжительность срока эксплуатации ламп накаливания, является качество напряжения в электросети.

Очень неблагоприятно влияет на срок эксплуатации ламп повышенное напряжение, так как в этом случае происходит интенсивный разогрев вольфрамовой нити, в результате чего испаряются атомы вольфрама и оседают на стенках колбы, вызывая ее потемнение, нить постепенно утончается и, в конце концов, обрывается.

Как поступить, если в квартире всегда повышенное стабильное напряжение?

В магазинах обычно продают лампы накаливания на 220-230 В, но можно найти и лампочки на 230-240 В и использовать их у себя в квартире. Еще один выход – использовать контактные люминисцентные лампы, хорошо работающие и при повышенном напряжении.

Можно приобрести стабилизатор напряжения. Очень удобно его устанавливать на стадии ремонта квартиры. Для этого нужно осветительную сеть вашей квартиры выделить в одну либо несколько групп и подключить их к сети через стабилизатор напряжения.

2. Некачественные контакты в патронах ламп, подгоревшие патроны.

Традиционно в отечественных светильниках применяются патроны из пластика, причем для недорогих светильников используют пластик невысокого качества. Реже применяются керамические патроны.

Но пластиковые патроны предназначены для ламп мощностью до 40 Вт, при большей мощности ламп они растрескиваются и постепенно выгорают. По мере эксплуатации происходит окисление и подгорание контактов в патронах, что приводит к дополнительному нагреванию ламп накаливания и выходу их из строя.

Если у вас постоянно перегорают лампочки в одной люстре, иногда слышен треск, сопровождающийся изменением яркости лампы, то причина может крыться именно в недостаточно надежных контактах в патронах для ламп.

Необходимо зачистить контакты и заменить подгоревшие патроны, а лучше всего приобрести новый светильник и установить его. Никогда не используйте в светильнике лампы большей мощности, чем предусмотрено инструкцией!

3. Некачественный выключатель или выключатель с подгоревшими контактами.

Причина может быть и в некачественном выключателе. Попробуйте разобрать выключатель и проверить, не подгорели ли контакты. Посмотрите, нет ли почернений в местах соединений проводов с выключателем. Если наблюдается искрение, подгорели контакты или почернели провода в местах соединений, то такой выключатель следует заменить.

Лучше всего установить диммер, с помощью которого можно регулировать яркость освещения. Он защитит ваши лампочки от резких колебаний тока в момент включения.

4. Недостаточно надежное подключение проводов люстры, слабые контакты в распределительных коробках или квартирном щитке.

Все контакты должны быть качественными и надежными, так как именно ненадежные и ослабленные со временем контакты являются причиной того, что перегорают лампочки и нарушается стабильная работа электроприборов. Особенно часто нарушаются контакты, когда в квартире установлена алюминиевая проводка.

Физическое объяснение процесса

Физическое объяснение, почему перегорают лампочки и какие процессы, оказывают влияние на срок службы ламп накаливания.

Вы проверили и купили лампу накаливания, она исправно работала некоторое время, но, в конце концов, перегорела, хотя и эксплуатировалась она при стабильном напряжении. В чем причина столь быстрого выхода из строя вашей лампочки? Ведь напряжение в сети вашей квартиры не изменялось.

При ближайшем рассмотрении лампочки мы заметим, что ее баллон почернел. Это вызвано тем, что на внутренней стороне колбы оседают частицы вольфрама, который испаряется со спирали при нагревании.

Если нить лампочки неравномерна по всей длине и имеет разную толщину, то в местах, где толщина нити меньше, при прохождении тока возрастает сопротивление, в результате чего увеличивается температура нагревания нити.
При увеличении температуры происходит интенсивное испарение вольфрама, приводящее к тому, что нить в этих местах становится тоньше и быстрее перегорает.

Важную роль играют и условия охлаждения вольфрамовой нити. Наверное, вы заметили, что около держателей, которые способствуют охлаждению спирали, нить почти никогда не перегорает.

Еще одной, самой прозаичной причиной, почему перегорают лампочки, является их частое включение и выключение. В момент, когда спираль еще не нагрелась и не может обеспечить достаточного сопротивления, происходит увеличение номинального тока в несколько раз, что очень негативно влияет на работу ламп накаливания.

Источник: https://electricvdome.ru/osvechenie/pochemu-peregorayut-lampochki.html

Электрические лампы накаливания — история, устройство, выбор — Ремонт220

История возникновения. Устройство. Выбор качественной лампы.

История ламп

В настоящее время сложно встретить человека, который не был бы знаком с лампами накаливания. Прогресс в области приборов освещения предложил альтернативные источники света – люминесцентные и диодные лампы, однако по некоторым параметрам им пока не удается превзойти обыкновенную «лампочку Ильича». История лампы накаливания очень запутана и ее появлению предшествовали изобретения многих ученых-изобретателей.

По общепринятой версии, она началась в далеком 1872 году, когда русский ученый А. Н. Лодыгин догадался пропустить электрический ток через угольный стержень.

Сам стержень находился в безвоздушном пространстве стеклянной прозрачной колбы. Увеличение силы тока вызывало более интенсивную светоотдачу, пока не была достигнута температура плавления и лампа погасла. Так опытным путем были установлены оптимальные режимы работы для первых ламп накаливания и уже через год – в 1873 г. в Санкт-Петербурге были впервые опробованы несколько фонарей с такими лампами.

В это же самое время параллельно с Лодыгиным разработкой лампы накаливания занимался американский изобретатель Томас Эдисон. Он в 1879 году первым запатентовал лампу накаливания с угольной нитью, что впоследствии и послужило причиной, что именно его многие считают настоящим «отцом лампы накаливания».

На самом деле, как это часто бывает в области технических изобретений, лампа была изобретена в разных странах почти одновременно, поэтому нельзя с уверенностью утверждать, кому принадлежит авторство.

Работая над усовершенствованием лампы с угольной нитью, Лодыгин в 1890 году предложил заменить нить накаливания металлической, изготавливаемой из тугоплавкого металла – вольфрама.

В отличие от других проводящих электрический ток материалов, вольфрам обладает очень высокой температурой плавления – около 3410°C.

В это же время Эдисон предлагает использовать в конструкции ламп изобретенную им резьбовую систему патрон-цоколь. Эта конструкция дошла до нашего времени практически, не претерпев никаких существенных изменений. Цоколь ламп накаливания обозначается «Е-XX», где «Е» – цоколь Эдисона (Edison Screw), а «XX» – внешний диаметр в мм. В Европе и на территории постсоветского пространства широкое распространение получили Е27 и Е14.

На американском континенте применяются другие размеры цоколя, чтобы избежать совместимости с европейскими аналогами, так как напряжение в электросетях различается (120 В. против 220 В., соответственно). В 1910 г. американский физик Ленгмюр предложил заменить вольфрамовую нить скрученной в тонкую спираль, что позволило уменьшить габариты стеклянной колбы, улучшить режим работы лампы и увеличить светоотдачу.

Устройство

Современная лампа накаливания, несмотря на кажущуюся простоту, на самом деле воплощает в себе множество изобретений и открытий. Для изготовления спирали накаливания в настоящее время кроме дорогостоящего вольфрама используют осмий или их соединение. Колба перестала быть просто вакуумной – очень часто ее стали заполнять инертным газом (аргон, криптон, ксенон и).

Подобное решение позволило устранить давление атмосферы на вакуумированную колбу, а также увеличить суммарную продолжительность работы лампы. Дело в том, что электрический ток, проходящий по вольфрамовой спирали, вызывает ее нагрев и свечение.

При нагреве до столь высоких температур (до 2900°С) в безвоздушной колбе вольфрам начинает интенсивно испаряться и оседать на стекле.

Стекло постепенно теряет прозрачность, и интенсивность светоотдачи уменьшается, а продолжительность работы нити падает.

Все мы знаем, как неприятно смотреть на яркий свет прозрачной лампы накаливания, поэтому промышленностью выпускаются не только прозрачные колбы, но и матовые. Благодаря этому, свет получается немного рассеянным и более мягким, хотя при этом незначительно теряет в интенсивности.

Выбор качественной лампы накаливания – не такая простая задача, как может показаться на первый взгляд. У многих в домах до сих пор горят лампочки с пятилетним и более стажем работы, а бывает, что совсем недавно купленная лампа перегорает.

Устройство обыкновенной лампы накаливания показано на рисунке:

где: 1 — стеклянная колба; 2 — наполненная инертным газом полость колбы; 3 — спираль накаливания; 4, 5 — электроды; 6 — дополнительные опоры спирали; 7 — стеклянная ножка; 8 — внешний токопровод; 9 — цоколь; 10 — изолятор цоколя; 11 — нижний контакт цоколя.

Выбор лампы накаливания

При покупке лампы следует проверить стекло колбы на наличие посторонних вкраплений, так как только в этом случае обеспечивается его достаточная прочность. При должной практике качество используемого стекла можно проверить легким постукивание по нему фалангой пальца – звук должен быть немного приглушенным, «прочным». На металлическом цоколе не должно быть повреждений – отверстий или вмятин.

Наличие небольшого отверстия на цоколе еще не означает полной неработоспособности лампы, но заставляет задуматься о правильности процессов производства или транспортировки. Нижний контакт цоколя может быть широким – с диаметром около 7 мм, а может – узким 5 мм. Широкий контакт более предпочтителен, так как обеспечивает качественный контакт в патроне даже при небольшом смещении внутренней контактной пластины (язычка).

Однако, большинство современных ламп поставляется именно с узкими нижними контактами, поэтому может сложиться ситуация, когда выбирать не из чего. Колба должна быть надежно закреплена с патроном и не отставать в местах приклеивания. Внешний токопровод (8) может соединяться с цоколем либо обычной пайкой, либо точечной сваркой.

Пайка должна быть небольшой и аккуратной, а при сварке – крепко держаться. Спираль накаливания (3) не должна слишком провисать. Если такое происходит, значит, лампа уже эксплуатировалась и спираль немного растянулась. Очень важным моментом является осмотр качества обжима спирали в местах соединения с ней электродов (4, 5).

При недостаточном обжиме срок службы лампы существенно снижается. У качественных ламп ножка (7) сбоку не имеет отверстий. Указанное рабочее напряжение должны быть выше, чем фактическое. То есть, несмотря на стандарт 220 В., выгоднее выбирать лампы с на 230-240 В. Особо следует отметить, что завышенное свыше 240 В. напряжение резко сокращает срок службы лампы.

Следование вышеприведенным рекомендациям позволит выбрать качественную лампу общего назначения с прозрачной колбой, которая прослужит многие годы.

История лампы накаливания для детей

Источник: https://remont220.ru/stati/192-elektricheskie-lampy-nakalivaniya-istoriya-ustroystvo-vybor/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электрогенератор
Где у светодиода плюс и минус

Закрыть