Газ в лампочке

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

Галогенная лампа — это лампа накаливания, выполненная в виде кварцевой колбы, наполненной инертным газом с добавкой галогенов или их соединений, обеспечивающих замедленное испарение тела накаливания. Первые галогенные лампы появились в 1959 году в США и почти одновременно — в СССР.

Строение галогенных ламп идентично со строением обычных ламп накаливания. Однако, для уменьшения испарения вольфрама и осветления стенок колбы в галогенных лампах используется вольфрамово-галогенный цикл. В состав наполняющего галогенную лампу газа вводится небольшое количество галогенов (фтор, хлор, бром и йод).

Галогенные лампы, как и лампы накаливания, излучают тепло. Спираль, изготовленная из жаропрочного вольфрама, находится в колбе, заполненной инертным газом. При прохождении через спираль электрического тока она накаляется, вырабатывая тепловую и световую энергию. Накаливание приводит к испарению частичек вольфрама, которые оседают в виде черного осадка внутри колбы. При повышении давления газа этот процесс замедляется.

Размеры и низкая прочность колбы традиционной лампы накаливания не позволяют повышать давление газа далее. Чем выше температура спирали, тем больше излучается света. В тоже время ускоряется процесс испарения вольфрама, что снижает срок службы лампы накаливания. В галогенных лампах большая часть этих отрицательных явлений устранена.

Кроме этого, колба галогенной лампы выполняется из тугоплавкого кварцевого стекла, которое более устойчиво к высокой температуре и химическим воздействиям. Кварцевое стекло — жаропрочный материал, а маленькие габариты гарантируют прочность, достаточную для того, чтобы создавать более высокое давление газа. Поэтому размер колбы в галогенных лампах накаливания может быть сильно уменьшен, вследствие чего с одной стороны можно повысить давление в газе-наполнителе, и с другой стороны становится возможным применение дорогих инертных газов криптон и ксенон в качестве газов-наполнителей. Все это позволяет повысить температуру спирали, в результате чего увеличивается в 2 раза световая отдача (13-25 лм/Вт) и срок службы галогенной лампы (в 2–4 раза выше, чем у ламп накаливания). Преимущество галогенных лампочек - повышенная светоотдача.

Галогенные лампы с покрытием, отражающим инфракрасную составляющую

Галогенные лампы нового поколения с отражающим инфракрасное излучение покрытием ламповой колбы характеризуются значительным повышением световой отдачи. Это обусловлено следующим физическим процессом: часть энергии, которая в обычных галогенных лампах накаливания преобразовывается в невидимое излучение инфракрасное излучение (более 60 % производительности излучения), в лампах с покрытием частично преобразовывается снова в свете. Это становится возможным благодаря структуре покрытия, которое пропускает только видимый свет, а инфракрасное излучение по возможности полностью возвращает на спираль, где оно частично поглощается. Это вызывает повышение температуры спирали, вследствие чего подачу электроэнергии можно сократить. Световая отдача возрастает.

Преимущества и недостатки галогенных светильников

Галогенные лампы излучают приятный белый свет с цветовой температурой до 3200 К и отличной цветопередачей. Свет, который они излучают, ближе света всех иных ламп к солнечному. Их малые размеры, почти миниатюрность, позволяют создавать совершенно новые светильники, например, так называемого акцентирующего освещения, — специально сконструированная система отражателя позволяет настолько усилить поток света, что это дает дизайнерам дополнительные возможности в оформлении помещения. По сравнению с обычными лампами накаливания галогенные имеют световую отдачу 13-25 лм/Вт, высокий ресурс службы и лучшую стабильность светового потока.

Миниатюрные размеры галогенных ламп эстетически более привлекательны (у низковольтных галогенных ламп (12 В, 100 Вт): диаметр колбы в 5 раз меньше, чем у ламп накаливания той же мощности). Не случайно сегодня именно низковольтные галогенные светильники используют для подсветки стеллажей, полок, различных элементов интерьера. Все предметы выглядят нарядными, объемными, а их цвета становятся сочнее и ярче; подчеркивается блеск стекла и металла.

Кроме этого галогенные лампы на 12 В полностью электробезопасны. Ассортимент галогенных лампочек гораздо богаче обычных. Производимые сегодня галогенные лампы настолько разнообразны и многофункциональны (линейные, капсульные, рефлекторные и т. д.), что это позволяет дизайнерам-светотехникам оформлять интерьеры самым изысканным образом, находить такое световое решение, которое требуется конкретному помещению.

Подведем итоги. Основные преимущества галогенных ламп по сравнению с лампами накаливания: галогенные лампы бoлee эффeктивнo пpeoбpазуют энepгию, имeют в несколько pаз бoльший cpoк cлужбы, пpoизвoдят бoлee яpкий бeлый cвeт, более качественно передают цвета освещаемых предметов, выпускаются в более богатом ассортименте, пoзвoляют лучшe упpавлять cвeтoвым пучкoм и напpавлять eгo c бoльшeй тoчнocтью, бoлee кoмпактны, благoдаpя чeму coздаютcя нoвыe вoзмoжнocти дизайна.

Более современным и эффективным аналогом галогенных светильников сейчас считаются светодиодные прожекторы.

Среди большого разнообразия осветительного оборудования существуют лампы различного принципа действия. Сегодня достаточно весомую нишу в общем объеме устройств освещения занимают газоразрядные лампы. В чем заключается принцип их работы, и как они устроены, мы рассмотрим в данной статье.

Устройство и принцип работы

В сравнении с другими типами ламп, газоразрядные устройства имеют целый ряд отличий. Что сказывается и на их конструктивных особенностях, и на принципе действия. Чтобы разобраться с основами получения светового излучения в газоразрядных лампах, для начала рассмотрим их конструктивные особенности.

Цоколя – предназначен для подключения газоразрядного устройства к электрической сети. Может выполняться в различных типах и размерах, под параметры конкретного светильника.
Колбы – изготавливается из жаропрочного стекла, предназначена для создания вакуума вокруг горелки. Выполняется герметичной для предотвращения нарушения разреженной среды по отношению к окружающему пространству.
Кронштейна крепления – представляет собой несущую конструкцию, выступающую и в роли опоры для газовой горелки, и в качестве одного из проводников электрического тока.
Горелки – как правило, трубка из оксида металла, внутри которой и происходит электрический разряд. Наполняется смесью инертных газов и паров металла, в зависимости от модели, наполняемые компоненты могут существенно отличаться.
Электродов – предназначены для начала искрообразования и продолжения горения тлеющего разряда.

Принцип действия газоразрядных ламп заключается в получении светового потока от ионизации смести газа и паров металла. Рассмотрим принцип их работы на следующем примере (см. рисунок 2):

Рис. 2. Принцип действия газоразрядной лампы

При подаче напряжения на светильник с газоразрядной лампой осуществляется его преобразование через пускорегулирующий аппарат (ПРА). Затем повышенное напряжение порядка 2 – 5кВ поступает на электроды лампы. Этого достаточно для пробоя газового промежутка, поэтому, сначала возникает искра, а затем загорается тлеющий разряд внутри трубки.

Температура горения разряда достигает 1300 ºС, за счет чего смесь разогревается до такого состояния, когда все свободные частицы обладают достаточной энергией для выхода за пределы атома. Физически этот процесс сопровождается планомерным повышением интенсивности светового потока по мере разогрева газоразрядной среды. При этом можно наблюдать некоторые колебания цветового спектра свечения по мере изменения диапазона излучаемой волны.

Заметьте, несмотря на то, что в конструкции самой газоразрядной лампы ПРА отсутствует, без него запустить устройство не получится. В состав пускорегулирующего аппарата входит:

дроссель-трансформатор, предотвращающий резкое нарастание тока при протекании переходного процесса;
импульсное зажигающее устройство — кратковременно увеличивает напряжение на электродах лампы до величины пробоя искрового промежутка;
конденсатор – применяется для сглаживания кривой напряжения, но устанавливается не во все модели ПРА.

В зависимости от типа газоразрядной лампы, будет отличаться и устройство ПРА, технические особенности его компонентов. Поэтому для каждого конкретного вида осветительного оборудования устанавливаются свои модули.

Чем заполняются газоразрядные лампы?

Рис. 3. Пример наполнения газоразрядной лампы

Для наполнения газоразрядных ламп применяются различные типы инертных газов, которые будут активироваться при подаче напряжения на контакты цоколя. Наиболее распространенными из них являются аргон, неон, ксенон и криптон. В некоторых моделях применяется смесь нескольких газовых для получения газоразрядной среды с заданными свойствами.

Помимо инертного газа, лампа может заполняться парами металлов, самые известные из которых натрий и ртуть. В зависимости от способа приведения газоразрядной лампы в рабочее состояние они также разделяются на несколько видов. Но, следует отметить, что наличие металла не является обязательным условием, так как на практике встречаются лампы исключительно с инертным газом – ксеноновые и неоновые. Поэтому в таких моделях в качестве наполнителя используется только газ.

Отдельной категорией являются металлогалогенные лампы, колба которых заполняется не только инертными газами и парами натрия и ртути, но и галогенидами металлов.

Классификация

Современный рынок газоразрядных источников света предоставляет достаточно большое разнообразие моделей. В зависимости от технических параметров, наполнения и других факторов можно выделить несколько категорий, по которым они будут отличаться.

Так, в зависимости от наполнения, все модели можно разделить на:

ртутные;
металлогалогенные;
ксеноновые;
неоновые.

В зависимости от источника света газоразрядные лампы можно подразделить на:

индукционные;
газосветные;
люминесцентные.

В зависимости от величины давления, создаваемого газом внутри колбы, все устройства подразделяются на лампы:

низкого давления;
высокого давления;
сверхвысокого давления.

Рассмотрим два последних фактора разделения газоразрядных ламп по видам более детально.

По источнику света

Рис. 4. Типы газоразрядных ламп

В зависимости от источника получения светового излучения все газоразрядное оборудование бывает индукционное, газосветное, люминесцентное. Индукционные модели приводятся в свечение посредством электродов, которые раскаляются от протекания электрического разряда. За счет чего их еще называют электродосветными лампами.

В газосветных лампочках источником излучения выступают молекулы или атомы, возбуждаемые протекающим электрическим процессом. При этом в газовой среде образуется достаточное количество энергии для постоянного излучения. Люминесцентные лампы имеют специальное покрытие на поверхности колбы, содержащее люминофоры. Протекающий в газоразрядной лампе разряд активизирует частицы газа, которые, в свою очередь, воздействуют на люминофор.

По величине давления

Рис. 5. Лампы высокого и низкого давления

В зависимости от величины формируемого давления внутри газоразрядного источника света все модели подразделяются на три класса:

Низкого давления – от 0,15 до 10 4 Па, часто применяются в бытовых целях, ярко выраженным представителем являются люминесцентные лампы;
Высокого давления – от 3×10 4 до 10 6 Па, отличаются достаточно большим потоком света при малом потреблении электроэнергии, как правило, устанавливаются на улице, так как хорошо переносят сложные метеоусловия;
Сверхвысокого давления – более 10 6 Па, применяются для медицинских целей, пищевой промышленности и прочих отраслей, где требуется получить высокоинтенсивное излучение на малой площади.

Характеристики

Для сравнения с другими видами осветительного оборудования, необходимо детально изучить рабочие параметры газоразрядных ламп:

Время готовности – согласно п.34 ГОСТ 24127-80 это временной интервал, протекающий с начала подачи напряжения до момента выхода лампы на рабочие характеристики.
Потребляемая мощность – отображает величину нагрузки, потребляемую из сети;
Срок службы – характеризует продолжительность активной работы лампы, может колебаться от 2000 до 20 000 часов;
Светоотдача – определяет величину светового потока, получаемого с одного ватта потребленной электроэнергии, может колебаться в пределах от 40 до 220 Лм/Вт;
Температура цветового свечения – определяет спектр цвета, излучаемого газоразрядной лампой, в зависимости от модели находится в пределах от 2200 до 20 000 К;

Индекс цветопередачи – указывает на интенсивность восприятия цветов той поверхности, на которую попадает свет;

Напряжение зажигания – в соответствии с п.35 ГОСТ 24127-80 это такая наименьшая разность потенциалов на электродах, которой будет достаточно для начала образования разряда.

Утилизация

В виду наличия ртути и других загрязняющих веществ в составе лампочки, способ их утилизации в корне отличается от остальных видов ламп. Для этих целей работают специальные организации, занимающиеся сбором и дальнейшей демеркуризацией определенной категории газоразрядных ламп.

Рис. 8. Утилизация газоразрядных ламп

Преимущества и недостатки

К основным преимуществам газоразрядных источников света следует отнести:

Высокий уровень светоотдачи – такие устройства куда эффективнее обычных лампочек Ильича и прекрасно освещают даже через непрозрачные плафоны.
Длительный период эксплуатации – существенно превосходят лампочки накаливания, а некоторые модели, могут конкурировать даже со светодиодными источниками.
Простая схема подключения.
Демократичная стоимость, комплектуется недорогими элементами, которые легко меняются в процессе работы.
Некоторые версии отлично подходят для установки на улице, но, как правило, плохо справляются в условиях сильных морозов.

К основным недостаткам следует отнести наличие пульсации светового потока, необходимость подключения ПРА для запуска, ограниченный диапазон рабочего напряжения, чувствительность к качеству питающего напряжения. Требуется время на разогрев, из-за чего их нецелесообразно использовать в сетях с частой коммутацией. Невозможно регулировать интенсивность свечения при помощи диммера.

Области применения

Несмотря на серьезную конкуренцию со стороны светодиодных осветительных приборов, газоразрядные источники света остаются популярными в ряде отраслей хозяйственной деятельности. Так их часто можно встретить в:

1. Лампы накаливания.
Классическая лампочка накаливания выглядит как сферический стеклянный шар из силикатного стекла (колба), внутри лампы находится вольфрамовая нить, при этом в полости лампы создан вакуум.
Принцип работы сводится к тому, что при прохождении электрического тока электроны разогревают вольфрамовую спираль и возникает электромагнитное тепловое излучение с эффектом свечения.
Средний КПД у таких ламп составляет около 6-8% в частности, КПД зависит от длины волны выпускаемого света, а она — от температуры нити накаливания, которая ограничена у обычных ламп.
Недостатком данных ламп является затуманивание колбы вследствие оседания вольфрама, вырвавшегося с поверхности нити накаливания лампы при высоких температурах.
Значительная длина нити накаливания лампы усложняет задачу фокусировки пучка света отражателем фары, что ограничивает видимость на дороге.
Некоторые разновидности ламп накаливания выпускались со сдвоенно спиралью.Маркировка таких ламп производится с использованием индекса R2.
Обычные классические лампочки хоть и пользовались до недавнего времени достаточно широкой популярностью, но, к сожалению, совершенно не практичны. Сейчас уже и в автомагазине практически невозможно встретить в продаже обычных лампочек накаливания, на смену которым пришли галогеновые лампы.

2. Галогенные лампы.
Галогенные лампы решили часть проблем, связанных с обычными лампочками.
Форма лампы позволяет использовать более короткую нить накаливания, колба лампы изготовлена из кварцевого стекла.
Колба наполнена инертным газом с парами галогена(йод, бром и другие). Применение такого наполнителя позволяет осуществить физико-химическую реакцию возвращения молекул вольфрама обратно на нить накаливания галогенной лампы.
Поэтому стекло галогенных ламп не мутнеет из-за оседания вольфрама и пропускает через поверхность колбы бо́льшее количество фотонов света.Галогенные лампы позволили поддерживать более высокую температуру нити накаливания, что изменило длину волны испускаемого спектра и повысило эффективность ламп.
Стекло галогенной лампы нельзя трогать руками.
При касании мы всегда оставляем отпечатки, а с ними жир и грязь, что в свою очередь вызывает неравномерное распределение температуры по кварцевой колбе галогенной лампы. При нарушении температурного режима колба может треснуть, и лампа выйдет из строя.
На сегодняшний день галогенные лампы имеют наиболее широкое применение в автомобилях.

3. Газоразрядные лампы.
Газоразрядные лампы появились самыми последними — в середине 90-х годов.
На вид они не отличаются от галогенных ламп, но принцип их работы совершенно другой.
Колба заполнена газом (чаще всего — это ксенон)
Поэтому лампы называются ксеноновыми. В ксеноне создаётся электрическая дуга между электродами.
Цветовая температура — это характеристика источника света, определяющая ощущаемый глазом цвет. Каждому цвету соответствует своя температура, измеряемая в градусах Кельвина (далее — К).
Глаз человека лучше всего видит при дневном свете.
Цветовая температура показывает, как должен быть нагрет газ внутри колбы, чтобы лампа светила тем или иным цветом.
Как правило, производители предлагают ассортимент из трёх основных видов цветовых температур:
• 4300 Кельвинов — "Бело-молочный"
• 5000 Кельвинов — "Белый"
• 6000 Кельвинов — "Голубой кристалл".

Чем выше цветовая температура, тем больше лампа будет отдавать в голубой свет, а чем меньше — тем в жёлтый. Также чем выше температура ксенона, тем меньше яркость излучаемого света.
Штатный ксенон, который ставится непосредственно на заводе, имеет цветовую температуру 4300 К. При установке ксенона с цветовой температурой 5000 К потеря в яркости невелика. Поэтому многие устанавливают среднее по цвету — 5000 К.
При цвете свечения ксенона 6000 К показатель освещенности сильно падает, и в плохую погоду (дождь, снег, слякоть) освещения будет не хватать.
Минусами газоразрядных ксеноновых ламп является необходимость установки дополнительного оборудования, обеспечивающего подачу напряжения до 20000 Вольт, необходимого для создания электрической дуги.
И как ни странно, к минусам можно отнести слишком высокую интенсивность испускаемого света, которая отрицательно сказывается на безопасности дорожного движения.
Установка ксеноновых ламп должна производится в условиях автосервиса.
Колбу газоразрядных ламп также запрещено трогать руками.

Обладая рядом преимуществ перед галогеном, ксеноновые и светодиодные лампы завоевали большую популярность.
Главное преимущество ксеноновой (газоразрядной) лампы — её световой поток, который примерно в два-три раза мощнее, чем у галогенной.
Цветовая температура света ксеноновой лампы намного выше, чем у галогенной, в результате чего видимость намного лучше, чем при свете галогенных фар.

Другие приятные особенности ксенона — повышенный срок службы, до 2000-3000 часов против 400-1000 у галогеновой лампы. Это результат отсутствия в ксеноновой лампе хрупкой нити, чувствительной к тряске. Кроме того, в рабочем режиме ксенон потребляет гораздо меньший ток, что положительно сказывается на ресурсе генератора автомобиля.
Ксеноновая лампа нагревается на 40% меньше, чем галогеновая.
Дело в том, что КПД галогеновой лампы 30%, именно эти 30% и преобразуются в световую энергию, остальные 70% потребляемой энергии идут в тепло.
Ксеноновые лампы работают по совершенно другому принципу, и лишь небольшая часть энергии уходит в тепло. Так что ксенон холоднее галогена, поэтому опасность оплавления фары при работе ксеноновой лампы отсутствует.
Из недостатков ксеноновых фар можно выделить следующие:
• Дороговизна. Высокая стоимость лампы, кроме этого, в случае замены ксеноновых ламп нужно менять их в паре (со временем спектр излучения ксеноновой лампы изменяется).
• Для розжига ксеноновой лампы нужно подать на лампу напряжение около 25000 Вольт и поддерживать его на уровне 80 Вольт с частотой 300 Гц. Поэтому подключить лампу прямо к бортовой сети не получится, а значит, лампа нуждается в дополнительном блоке розжига.
• Задержка при включении (время на розжиг).

4. Светодиодный лампы.

Одним из последних новшеств в производстве автомобильных ламп являются светодиодные лампы. Светодиодные лампы постепенно завоёвывают авторитет, благодаря интенсивному яркому свету и малой потребляемой мощности.
Качество света фар, как известно, напрямую зависит от двух составляющих — самой оптики и применяемых ламп.
Преимущества светодиодных ламп:
• Низкое энергопотребление сильно уменьшает нагрузку на электросеть автомобиля.
• Большой срок службы, от 50000 часов.
• Высокая надёжность при ударах и вибрациях из-за отсутствия нити накала.
• Большой световой поток, от 1800 до 3600 Люмен.
• Цветовая температура схожа с цветом ксенона, то есть свет белый, а не жёлтый.

Примечание.

Видимое излучение оцениваемое по световому ощущению, которое оно производит на человеческий глаз, называется световым излучением, а мощность такого излучения — световым потоком. единица светового потока — Люмен (Лм).

Для примера световой поток различных источников света:

• Лампа накаливания 100 Вт — 1350 Лм
• Галогенная лампа накаливания 230 В 70 Вт — 1170 Лм
• Газоразрядная лампа 35 Вт ("автомобильный ксенон") — 3000-3400 Лм
• Светодиод 40-80 Вт — 6000 Лм
• Светодиодная лампа (цокольная) 4500 К, 10 Вт — 860 Лм
• Солнце — 3,63х10^28 Лм

Тонкости при установке светодиодов.

Если у автомобиля есть бортовая система самодиагностики, то установка светодиодов может активировать функцию предупреждения о перегоревших лампочках, так как бортовой компьютер увидит снижение потребляемого тока. Для того чтобы убрать этот сигнал, нужно подключить диагностический компьютер и внести корректировки. А можно просто не обращать внимание на предупреждения.
Замена в автомобиле ламп накаливания на светодиодные лампы позволит снизить нагрузку осветительных приборов на аккумулятор (АКБ) в среднем на 85%. Кроме того, можно сэкономить и на покупках самих лампочек, которые не нужно будет больше менять раз в год или пол года. Светодиоды значительно прочнее ламп накаливания.

Современный мир невозможно представить без электричества. А ведь сравнительно недавно, каких-то двести лет назад, о нем можно было только мечтать. Освещение домов в темное время суток было доступно лишь состоятельным людям: жизнь простых крестьян и горожан зависела от солнечного света. Изобретение лампочки положило конец этому неравенству. Привычный для нас прибор сконструировали далеко не сразу. Давайте вспомним, какой путь прошли изобретатели, чтобы в домах было всегда светло.

Кто и когда первым в мире изобрел электрическую лампочку.

Все изменилось с изобретением электричества. Постепенно изобретатели нашли способ безопасно, ярко и дешево осветить дома всех людей.

В вопросе первенства изобретения лампочки, как и во многих других, отечественная и мировая точка зрения различаются. В России принято считать первооткрывателями Павла Николаевича Яблочкина и Александра Николаевича Лодыгина. Ученые придумали разные типы осветительных приборов. Яблочкин в 1875-1876 годах первым сконструировал дуговую лампу. Однако в дальнейшем ее признали неэффективной. Лодыгин же двумя годами ранее (1874 год) получил первый патент на лампу накаливания.

В мире же считается, что первая лампочка изобретена Томасом Эдисоном. Свой патент американский ученый получил в 1879 году, на пять лет позже Лодыгина. Эдисон после долгих экспериментов сконструировал прибор, горевший почти 40 часов — максимально возможный срок для того времени. Кроме этого, изобретатель добился удешевления производства, чтобы лампочку мог позволить себе каждый человек.

В вопросе первенства изобретения лампы нет однозначного ответа. Множество ученых в разных странах трудились над ней, но далеко не все патентовали свои открытия. Электрическую лампочку однозначно можно назвать коллективным детищем мирового научного сообщества.

Сфера использования

Не так давно лампы накаливания присутствовали в различных сферах жизни, в быту и на предприятиях. Это обуславливается простой их монтажа, эксплуатации и обслуживания. Используются в таких сферах:

Общего предназначения для внутреннего и наружного освещения в частных домах, квартирах, офисах.
Местного применения – для подсветки рабочих мест.
Также есть специальные автомобильные лампы накаливания.
Устанавливаются в поездах, на судах, и в самолетах.
Миниатюрные ЛН применяются в фонариках, шкалах приборов.
Сверхминиатюрные в отдельных медприборах, пультах управления.
Также есть коммутационные, маячные, кинопроекционные.

Достоинства и недостатки ламп накаливания.

невысокая стоимость;
мгновенное зажигание при включении;
небольшие габаритные размеры;
широкий диапазон мощностей.

большая яркость (негативно воздействует на зрение);
небольшой срок службы — до 1000 часов;
низкий КПД. (только десятая часть потребляемой лампой электрической энергии преобразуется в видимый световой поток) остальная энергия преобразуется в тепловую.

Характеристики

Лампы накала обладают такими характеристиками:

Разлет мощностей. Зависит от сферы использования, так для бытовых целей применяются лампы от 25 до 150 Ватт, для других – до 1000 Вт.
Нить накаливается до 2000–2800 градусов.
Напряжение – 220–330 В.
Световая отдача – 9–19 Лм/1Вт.
Размеры цоколя – Е 14, Е 27 и Е 40, что соответствует 14, 27 и 40 мм. Тип цоколя – резьбовой и штифтовой. Последний может быть одно- или двухконтактным.
Ресурс функционирования – 1000 часов при оптимальных условиях.
Выделяют в процессе горения много тепла, имеют чувствительность к частым выключениям.
По цене они самые доступные из предложенных в магазинах ламп.
Средний вес – 15 г.

Принцип действия

Суть работы всех ЛН в использовании принципа нагревания вещества при прохождении сквозь него тока. В этом случае повышается температура нити накала после замыкания электрической цепи. Как результат запускается эффект электромагнитного теплового излучения. Чтобы оно стало видимым для человека, температура нагревания должна превышать 570 ⁰C – это начало красного свечения.

Внутри лампы нить накаливания разогревается до 2000–2800 ⁰С. При разогревании до такой температуры на воздухе вольфрам превращается в оксид – на нем образуется белый налет, поэтому внутрь колбы закачиваются нейтральные газы. На заре развития данной технологи освещения в лампочке создавался вакуум, сейчас это практикуют только для изделий минимальной мощности. При закручивании в патрон цоколя лампы и замыкании цепи запускается процесс накаливания нити, и она дает свет.

Конструкция

Устройство всех ЛН схоже, в них содержаться:

Рабочая часть – нить из вольфрамовой проволоки, свернутая в спираль. Удельное сопротивление этого металла в 3 раза больше, чем у меди. Вольфрам используется, потому что он тугоплавкий и можно максимально уменьшить сечение нити. За счет этого повышается электрическое сопротивление. Питание спираль получает от электродов.
Спираль удерживают элементы из молибдена. Он также тугоплавкий, имеет низкий коэффициент теплового расширения.
Колба из стекла. Внутри ее инертный газ, что не дает сгореть нити накала. Именно поэтому такие лампы не вакуумные, именно газ создает давление внутри колбы.
Электроды соединяются с контактными элементами цоколя с помощью медных проводников.
Цоколь. Такой элемент есть во всех рассматриваемых лампочках, за исключением специальных автомобильных. Резьба на цоколе и его размер могут быть различными.

Цоколь

Самые привычные для нас лампочки с резьбовым цоколем, размеры их стандартизированы. Для моделей, что используются в бытовых условиях, востребованы Е 14, Е 27 и Е 40. Реже используются для таких источников света без резьбы, но они распространены в автомобильном деле.

Интересно! В Америке и Канаде используются другие стандарты цоколей по причине иного напряжения в сети. Для них привычные размеры резьбы в мм: 12, 17, 26 и 39. При отражении размера цоколя на лампочке перед цифрами стоит так же как и у нас литера Е.

Маркировка

Разобраться в маркировке ламп накаливания несложно, основные обозначения, которые можно встретить:

Коэффициент полезного действия и долговечность

Существенные недостатки таких ламп – это небольшой срок эксплуатации и низкий коэффициент полезного действия. Под КПД подразумевается соотношение мощности и заметного человеку излучения. Как помним, нить разогревается до 2700 К, в этом случае ее КПД около 5%. Вся остальная энергия, которая, кстати, в полном объеме превращается в излучение, припадает на инфракрасный спектр, который невидим для человека. Мы воспринимаем его как тепло.

Теоретические повысить КПД до 20% можно, для этого следует увеличить температуру нити накала до 3400 К, получаемый свет в этом случае будет в 2 раза ярче, правда, срок эксплуатации уменьшается на 95%.

Если мощность снижать, то период эксплуатации ламп накаливания может увеличиваться в 5 и более раз. Уменьшение напряжения при этом снижает КПД, но использовать лампочку получиться в 1000 раз дольше. Этот эффект используется при создании надежного дежурного освещения. Конечно, это возможно, только если нет критических требований к освещенности.

Виды ламп и их функциональное назначение

Существует много ламп накаливания, классификация их происходит по функциональному назначению и конструкционным особенностям.

Общего, местного предназначения

Вплоть до 1970 года их называли нормально-осветительными. Эта группа является самой массовой среди обычных ЛН. Ранее успешно использовались как для общего, так и для декоративного освещения дома, в офисах, других учреждениях. На данный момент во многих странах, в том числе в России, их выпуск ограничивается.

Что касается лампочек местного назначения, то они по конструкции такие же, как и общего, но рассчитаны они на пониженное рабочее напряжение. Использоваться могут в ручных переносных светильниках, для освещения станков, верстаков и т. д.

Декоративные

Основная их особенность – это фигурная колба, размеры ее могут быть очень разными, также как и расположение внутри нити накаливания. Подобные модели сегодня очень востребованы, но выполняют не так роль освещения, как декора, в особенности в винтажных или ретро дизайн-проектах. Внешний вид подобной лампы очень оригинален.

Иллюминационные

Колба у них окрашена в разные цвета, в зависимости от целевого использования. Удобны для оснащения иллюминационных установок. Краска в основном наносится на колбу внутри, для этого применяются неорганические пигменты. Значительно реже такие лампы красят снаружи. Мощность их небольшая, варьируется в пределах 10–25 Вт. Необходимый эффект они дают только первое время, далее цвет их меняется, теряет яркость.

Сигнальные

Применялись в разных светосигнальных приборах. На данный момент из этой сферы их вытесняют светодиодные лампы.

Зеркальные

Колба такой лампы имеет специфическую форму, внутри она покрыта тонким слоем алюминия. За счет этого создается зеркальный эффект, также есть прозрачная часть. Основная задача таких ламп – распределение светового потока с целью сосредоточения в пределах определенной зоны. Удобно их использовать в витринах магазинов, в торговых залах. Именно такие лампы используются для обогрева новорожденных птенцов и других животных.

Транспортные

Эта группа очень обширная, используется в разных транспортных средствах, для фар или другой подсветки. Востребованы для:

Автомобилей.
Мотоциклов.
Тракторов.
Самолетов и вертолетов.
Речных и морских судов.

Такие лампы имеют ряд особенностей, среди них:

Высокая прочность.
Стойкость к воздействию вибрации.
Специальные цоколи, за счет чего удается быстро менять вышедшую из строя лампу.
Они рассчитаны на питание от электрической сети ТС.

Двухнитевые

Это подтип специальной лампы накаливания, которые используются в:

Автомобилях. Так, лампы для фар могут иметь 2 нити накала. Одна из них идет на ближний свет, вторая – на дальний. Аналогичная ситуация и для задних фонарей, только тут отдельные нити для габаритов и для стоп-сигналов.
Самолетах. В отдельных моделях в посадочно-рулежной фаре.
Ж/д светофорах. Тут двухнитевые лампы – это элемент безопасности и подстраховки, если перегорит одна, то вторая сможет продолжать подавать сигнал.

Важно! Есть и другие варианты ламп, например, имеющие специальный спектр излучения, нагревательные, проекционные и другие. Но сегодня они активно вытесняются другими типами лампочек.

Характеристики ламп накаливания.

Световая отдача – это отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности измеряется в люменах на ватт (лм/Вт). Является показателем эффективности и экономичности источников света.

Люмен – это единица измерения светового потока, световая величина.

Читайте также: