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.
Светодиодные лампы – самые важные параметры
Поскольку мы уже знаем, как выбрать мощность и количество света, пришло время перейти к другим вопросам, которые также имеют большое значение:
Угол освещения. Вольфрамовые или галогенные лампы, из-за их структуры, характеризуются тем, что они освещаются вокруг себя. Характеристики светодиодов линейны, так что первые коммерческие источники света на их основе характеризовались точечным излучением света, что в случае домашнего использования было не очень эффективным. В настоящее время, благодаря использованию линз и купольного корпуса, диодный свет эффективно рассеивается.
Монтаж. Перед началом поиска необходимо распознать тип патрона. Покупка слишком широкого или узкого цоколя может привести к невозможности установки светодиодного освещения.
Цвет света. Значение, данное производителями, выражено в Кельвинах. Чем выше значение, тем холоднее излучается свет. Для сравнения, цвет солнечного света составляет около 6500К, обычных лампочек 2500-2700 К, в случае светодиодов всё зависит от модели, но редко бывает меньше 3000 К. Более холодному свету нужно привыкать, и, к сожалению, большая часть людей испытывает какой-то дискомфорт после смены типа освещения (часто сравнивают его с лабораторным освещением).
Охлаждение. В отличие от стандартных ламп, которые характеризовались большими потерями мощности на нагрев и необходимо было использовать кожухи, устойчивые к этому типу среды (стекло, металл и т.д.). В случае ламп, оснащенных светодиодами, создается значительно более низкая температура, которая дополнительно отводится в сторону через радиатор, благодаря чему можно использовать корпус из более дешевого и более безопасного материала.
Срок службы
При сравнении конкретных моделей светодиодов стоит обратить внимание на заявленный производителем срок службы, указанный в часах. Это определяет время, через которое эффективность лампочки начинает уменьшаться
Конечно, чем выше значение, тем лучше.
Недостатки ламп накаливания
Помимо перечисленных достоинств, есть недостатки, послужившие причиной разработки новых источников искусственного освещения:
- низкий электрический и световой КПД;
- скачок тока в момент розжига лампы;
- преобладание в световом потоке желтой и красной частей спектра;
- небольшой срок службы ламп накаливания (не более 1 тыс. часов);
- хрупкий материал колбы чувствителен к вибрациям;
- при разрушении нити возможен разрыв внешней стеклянной оболочки;
- зависимость ресурса и светового потока от напряжения питания;
- нагрев внешней оболочки до +290…+330°С;
- для установки ламп мощностью выше 150 Вт требуется применение светильников и коммутационных элементов из термостойких материалов;
- падение яркости излучения по мере выгорания нити;
- световой поток негативно влияет на зрение человека (из-за слепящей яркости), что требует использования абажуров или матового покрытия на колбу.
Производство ламп накаливания: описание технологии изготовления
Сегодня практически никто из нас не может и представить жизни без таких привычных для нас вещей как телевизор, телефон и прочее. К этой же категории следует отнести и свет, который производится при помощи лампочек. Изобретение первой лампочки датируется 1838 годом, а её автором был Жан Жобар. Данная лампа в качестве источника накаливания имела уголь, что по крупному счету не отличало её от газовых фонарей и ламп. Уже более усовершенствованная лампа была придумана через три года англичанином Деларю, который изобрел первую лампу накаливания, в которой использовалась спираль.
Известным российским физиком Александром Николаевичем Лодыгиным ещё в 1874 году была изобретена отечественная лампа накаливания, в которой использовался угольный стержень в вакууме. Изобретение дало толчок к началу электрификации Российской империи. Специальный план по 100-процентной электрификации страны был представлен в 1913 году, однако, осуществить его будет суждено уже власти большевиков, которая выдаст план за чисто свою идею.
Как бы там ни было, к лампочке мы за это время уже сильно привыкли, однако, некоторые вопросы так и остаются до сих пор открытыми, к примеру, – производство ламп накаливания.
Оборудование для производства ламп накаливания
Для производства ламп накаления требуется иметь достаточно современное и качественное оборудование. трудность заключается в работе с газом и вакуумом. Кроме того, для производства вольфрамовой нити требуется специальная машина, которая производит нить с толщиной в 0,4 мкр.
Более того, вольфрам – довольно дорогостоящий материал и затраты на этот металл не всегда окупаются одной лишь продажей лампочек. Далее, следует учитывать и производства стекла – колбы. Для этого тоже существуют специальные стеклодувные машины. Процесс создания лампы требует большой точности складывания лампочек.
Если процесс выполняется неправильно на одном этапе (изготовления колбы, термального тела или цоколя), то есть все шансы, что такая лампочка не прослужит долго.
Таким образом, производство ламп является процессом, который вот уже более полутора века совершенствуется и упрощается. Сегодня мы имеем несколько видов ламп, в зависимости от их назначения. Совсем недавно в моду начали входить энергосберегающие лампочки, которые имеют более высокий КПД, а также долговечность. Кроме того, яркость такой лампочки в несколько раз превосходит яркость традиционной. Как бы там ни было, но лампа и до сих пор, несмотря на свою простоту, остается чуть ли не единственным изобретением, которое человечеству несет свет!
История открытия
В создание лампы накаливания в том виде, в котором она известна на сегодняшний день, сделали свой вклад исследователи, как из России, так и из других стран мира.
Александр Лодыгин
До момента, когда изобретатель Александр Лодыгин из России начал трудиться над разработкой ламп накаливания, в ее истории нужно отметить некоторые важные события:
- в 1809 году известный изобретатель Деларю из Англии создал свою первую лампу накаливания, оснащенную платиновой спиралью;
- через почти 30 лет в 1938 году уже бельгийский изобретатель Жобар разработал угольную модель лампы накаливания;
- изобретатель Генрих Гёбель из Германии в 1854 году уже представил первый вариант рабочего источника света.
Лампочка немецкого образца имела обугленную нить из бамбука, которая помещалась в вакуумированный сосуд. В течение пяти последующих лет Генрих Гёбель продолжал свои наработки и в конечном счете пришел к первому опытному варианту рабочей лампочки накаливания.
Первая практичная лампочка
Джозеф Уилсон Суон, знаменитый физик и химик из Англии, в 1860 году явил миру свои первые успехи в области разработки источника света и за свои результаты был вознагражден патентом. Но некоторые трудности, которые возникли с созданием вакуума, показали неэффективную и не долгосрочную работу лампы Суона.
В России, как уже отмечалось выше, исследованиями в области эффективных источников света занимался Александр Лодыгин. В России он смог добиться свечения в стеклянном сосуде угольного стержня, из которого предварительно был откачен воздух. В России история открытия лампочки накаливания началась в 1872 году. Именно в этом году Александру Лодыгины удались его эксперименты с угольным стержнем. Через два года он в России получает патент под номером 1619, который был выдан ему на нитевой вид лампы. Нить он заменил на стержень из угля, находившийся в вакуумной колбе.
Ровно через год В. Ф. Дидрихсон значительно улучшил вид лампы накаливания, созданную в России Лодыгином. Усовершенствование заключалось в замене угольного стержня на несколько волосков.
Джозеф Уилсон Суон, который продолжал свои попытки усовершенствовать уже имеющеюся модель источника света, получает патент на лампочки. Здесь в качестве нагревательного элемента выступало угольное волокно. Но здесь оно располагалось уже в разреженной атмосфере из кислорода. Такая атмосфера позволила получить очень яркий свет.
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.
Светодиодные лампы — наилучший вариант!
Основное преимущество светодиодных ламп перед люминесцентными – их экологичность, ведь конструкция светодиодных ламп не предполагает наличия в них каких-либо вредных или опасных для здоровья человека веществ.
Другим не менее важным плюсом нового типа ламп является отсутствие мерцания с заметной для человеческого глаза частотой, которое присуще люминесцентным лампам. Это преимущество позволяет использовать светодиодные лампы для освещения вращательных механизмов и других мест, где применение в качестве освещения люминесцентных ламп небезопасно или вызывает быстрое уставание глаз. Светодиодные лампы питаются постоянным током, поэтому мерцание у них отсутствует.
Для максимально естественного и природного восприятия глазом человека окружающего пространства необходимо, чтобы источник света обеспечивал качественную цветопередачу. В этом компоненте люминесцентные лампы уступают светодиодным, ведь спектр излучения последних максимально приближен к натуральному, в то время, как свет от люминесцентной лампы кажется «мертвым», ненатуральным и заставляет глаза неправильно воспринимать некоторые цвета и оттенки.
Светодиодная лампа
- более высокая световая отдача (до 150 Лм/Вт);
- в 5-10 раз меньшее энергопотребление;
- длительный срок службы (30-100 тысяч часов);
- устойчивость к ударам и вибрации;
- независимость световой отдачи и срока службы от напряжения;
- не представляют пожарной опасности.
а также преимущества светодиодных ламп в сравнении с люминесцентными лампами:
- экологичность (отсутствие ртути и других вредных веществ);
- отсутствие мерцания с заметной для человеческого глаза частотой;
- качественная цветопередача (спектр от теплого белого до холодного белого);
- более длительный срок службы (30-100 тысяч часов);
- малая инерционность (включается сразу на полную яркость);
- простота конструкции (не нуждается в статоре и других вспомогательных элементах);
- независимость срока службы от количества циклов включения-выключения;
- безопасность (работает на низком напряжении и не нагревается выше 60 градусов Цельсия);
- нечувствительность к низким и очень низким температурам.
Современные светодиодные лампы также обладают и многими другими преимуществами в сравнении, как с люминесцентными лампами, так и с лампами накаливания. А вот недостаток по сравнению с двумя вышеперечисленными видами у светодиодных ламп только один – цена. Но вряд ли здоровье и комфорт — это то, на чем стоит экономить!
Мы всегда рады помочь вам приобрести любую продукцию из нашего каталога! Для связи с нами, пожалуйста, воспользуйтесь следующей контактной информацией:
Общество с Ограниченной Ответственностью «Отекс-М»
Адрес: Россия, 121471, г. Москва, ул. Рябиновая, д. 45
Телефоны офиса: +7 (495) 730-50-39
Достоинства ламп накаливания
Основные преимущества ламп накаливания:
- компактные габариты и стабильный цветовой спектр излучения;
- не требуется дополнительный блок для розжига и поддержки работы изделия;
- простая конструкция и отработанная технология изготовления, положительно влияющие на стоимость;
- свечение не чувствительно к воздействию ионизирующей радиации и электромагнитных импульсов;
- конструкция спирали допускает скачки напряжения;
- при подаче напряжения лампа включается мгновенно;
- в конструкции изделия не применяются токсичные вещества, требующие особых условий утилизации или переработки;
- допускается использование в сетях постоянного и переменного тока;
- при коммутации не имеет значения полярность;
- конструктивная схема позволяет выпускать оборудование, рассчитанное на разное напряжение питания;
- возможна корректировка яркости свечения при помощи дополнительного сопротивления (диммера);
- при коммутации к сети переменного тока отсутствует пульсация света;
- нет гудения и иных посторонних шумов при работе;
- допускается эксплуатация при отрицательной температуре;
- при работе не создаются помехи, препятствующие приему радиоволн;
- устойчивость конструкции к образованию конденсата.
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 источника света 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.
Недостатки
Недостатки также зависят от типа устройств.
Недостатки галогенных ламп
- сильный нагрев колбы – не подходят для установки на легкоплавких поверхностях;
- чувствительность к жировым загрязнениям, образование нагара и потеков на местах, которых касались пальцы;
- склонность к образованию зон с повышенной температурой;
- потребность в дополнительном уходе и регулярной чистке бытовых отложений.
Недостатки светодиодных ламп
- доступен минимум вариации цветового спектра свечения, иногда в моделях с диапазоном 2700-3000 К проявляется ярко-желтая гамма излучения;
- несоответствие заявленных сроков эксплуатации гарантиям производителей, отличия в 2-3 раза;
- направленный свет – для создания привычного глазу освещения требуется несколько светодиодов, но это не страхует от эффекта «зебры» или свечения полосами;
- для стабильной эксплуатации нужны системы охлаждения и ИБП, в противном случае прибор теряет функциональность.
Недостатки люминесцентных ламп
- чувствительность к температурному режиму при эксплуатации;
- мерцание при удвоенной частоте питающей цепи;
- химическая опасность за счет содержания ртути до 1 г;
- неравномерный свет, вызывающий искажения освещенности предметов;
- модели со спектром люминофора, близким к сплошному, характеризуются низкой светоотдачей;
- люминофор при длительной эксплуатации срабатывается – это приводит к уменьшению КПД и изменению спектра;
- пониженный коэффициент мощности;
- потребность в спецутилизации и высокая токсичность.
Люминесцентная лампа: принцип действия, достоинства и недостатки
— Принцип действия люминесцентных ламп
— Достоинства и недостатки люминесцентных ламп
Принцип действия Принцип действия люминесцентной лампы низкого давления основан на дуговом разряде в парах ртути низкого давления. Получающееся при этом ультрафиолетовое излучение преобразуется в видимое в слое люминофора, покрывающего внутренние стенки лампы. Лампы представляют собой длинные стеклянные трубки, в торцы которых впаяны ножки, несущие по два электрода, между которыми находится катод в виде спирали. В трубку лампы введены пары ртути и инертный газ, главным образом аргон. Назначением инертных газов является обеспечение надежного загорания лампы и уменьшение распыления катодов. На внутреннюю поверхность трубки нанесен слой люминофора. Если к электродам, вставленным в концы стеклянной трубки, которая заполнена разряженным инертным газом или парами металла, приложить напряжение из расчета не менее 500. 2000 В на 1 м длины трубки, то свободные электроны в полости трубки начинают лететь в сторону электрода с положительным зарядом. Когда к электродам приложено переменное напряжение, направление движения электронов изменяется с частотой приложенного напряжения.В своем движении электроны встречаются с нейтральными атомами газа — заполнителя полости трубки — и ионизируют их, выбивая электроны с верхней орбиты в пространство. Возбужденные таким образом атомы, вновь сталкиваясь с электронами, снова превращаются в нейтральные атомы. Это обратное превращение сопровождается излучением кванта световой энергии. Каждому инертному газу и парам металла соответствует свой спектральный состав излучаемого света: . трубки с гелием светятся светло-желтым или бледно-розовым светом; • трубки с неоном — красным светом; трубки с аргоном — голубым светом. Смешивая инертные газы или нанося люминофоры на поверхность разрядной трубки, получают различные оттенки свечения. Люминесцентные лампы дневного и белого света выполняют в виде прямой или дугообразной трубки из обычного стекла, не пропускающего короткие ультрафиолетовые лучи. Электроды изготавливают из вольфрамовой проволоки. Трубку заполняют смесью аргона и паров ртути. Внутри поверхность трубки покрыта люминофором — специальным составом, который светится под воздействием ультрафиолетовых лучей, возникающих при электрическом разряде в парах ртути. Аргон способствует надежному горению разряда в трубке.
Достоинства люминесцентных ламп. Основным преимуществом люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются: . более высокий коэффициент полезного действия (15. 20%), высокая световая отдача и в несколько раз больший срок службы. Таким образом, при затрате той же мощности достигается значительно большая освещенность по сравнению с лампами накаливания; . правильный выбор ламп по цветности может создать освещение, близкое к естественному; о благоприятные спектры излучения, обеспечивающие высокое качество цветопередачи; . люминесцентные лампы значительно менее чувствительны к повышениям напряжения, поэтому их экономично применять на лестничных клетках и в помещениях, освещаемых ночью, когда в сети напряжение повышено. Лампы накаливания (очень чувствительные к повышениям напряжения) быстро перегорают; . малая себестоимость; . низкая яркость поверхности и ее низкая температура (до 50 °С) Недостатки люминесцентных ламп Основным недостатками люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания являются: « сложность схемы включения; • ограниченная единичная мощность (до 150 Вт); • зависимость от температуры окружающей среды (при снижении температуры лампы могут гаснуть или не зажигаться); » значительное снижение светового потока к концу срока службы; • вредные для зрения пульсации светового потока; » акустические помехи и повышенная шумность работы; в при снижении напряжения сети более чем на 10% от номинального значения лампа не зажигается; » дополнительные потери энергии в пускорегулирующеи аппаратуре, достигающие 25. 35% мощности ламп; • наличие радиопомех; • лампы содержат вредные для здоровья вещества, поэтому вышедшие из строя газоразрядные лампы требуют тщательной утилизации.
Выводы и полезное видео по теме
Еще больше познавательной и интересной информации о производстве, использовании и недостатках ламп накаливания – в видеороликах, снятых специалистами и любителями.
Интересные факты о лампах накаливания:
Как происходит производство ЛН:
Сравнительный обзор ламп разных видов:
Популярно о выборе ламп для дома:
https://youtube.com/watch?v=mlrRWrxhv6E
Потребитель сам вправе выбрать лампочку для использования в быту. Однако не стоит гнаться за дешевизной и обманчивой выгодой.
Учитывая, что освещением мы пользуемся постоянно, а лампочек в доме, как правило, более десятка, следует пересмотреть привычки. Многие пользователи давно уже перешли на более надежные, экономичные, безопасные светодиодные лампы.
Вы заметили в изложенном материале ошибки или неточности? Или хотите дополнить эту статью полезными рекомендациями? Напишите нам об этом, пожалуйста, в блоке комментариев.
Если вы предпочитаете использовать традиционные лампочки взамен более экономных энергосберегающих и хотите поделится своим мнением на их счет, пишите свою точку зрения о целесообразности использования обычных лампочек под этой статьей.
