Как выглядит лампа накаливания. Конструкция, технические параметры и разновидности ламп накаливания

Тогда лампа светит в два раза ярче, но срок ее службы сокращается на 95%. И наоборот, при снижении напряжения время работы многократно увеличивается. Все это учитывается при производстве аварийного освещения, которое должно быть надежным.

Лампа накаливания и её особенности

Лампа накаливания — это искусственный источник света, который при работе выделяет много тепла. Внутри нее находится металлическая спираль, обычно изготовленная из тугоплавкого вольфрама. Этот элемент находится в колбе, которая заполнена инертным газом, реже — вакуумом. Такое заполнение предотвращает окисление металла. Эти лампы очень популярны из-за своей низкой цены.

Путь создания

История этих ламп долгая и тернистая, и в их создании принимал участие не один создатель. Процесс создания можно разделить на различные этапы:

Изобретение Лодыгина. Русский ученый придумал, как засветить угольный стержень в стеклянном сосуде без доступа воздуха. Проблема была в том, что нить стала быстро перегорать. Чуть позже именно он предложил заменить угольный стержень вольфрамовым.
Вклад Томаса Эдисона. Ему удалось создать недорогую и относительно долговечную модель подобной лампы. Он наладил потоковое производство, изготовить лампу можно было в нужных объемах. Почти всю жизнь он совершенствовал лампу, применяя разные материалы для достижения лучшего эффекта.

Со временем лампы наполнялись инертными газами, что многократно увеличивало срок их службы.

К содержанию ↑ Агломераты стали наполняться новыми материалами, что увеличило срок их службы.

История создания

Интересно, что в первых лампах использовался не вольфрам, а ряд других материалов, таких как бумага, графит и бамбук. Поэтому, хотя вся заслуга в изобретении и совершенствовании лампы накаливания принадлежит Эдисону и Лондигину, было бы ошибкой приписывать все преимущества только им.

Мы не будем писать о неудачах отдельных ученых, а покажем основные направления, в которые были направлены усилия людей того времени:

Поиски лучшего материала для нити накаливания. Нужно было найти такой материал, который одновременно был устойчив к возгоранию и характеризовался высоким сопротивлением. Первая нить была создана из волокон бамбука, которые покрывались тончайшим слоем графита. Бамбук выступал в качестве изолятора, графит — токопроводящей среды. Поскольку слой был малым, то существенно возрастало сопротивление (что и требовалось). Все бы хорошо, но древесная основа угля приводила к быстрому воспламенению.
Далее исследователи задумались над тем, как создать условия строжайшего вакуума, ведь кислород — важный элемент для процесса горения.
После этого нужно было создать разъемные и контактные компоненты электрической цепи. Задача усложнялась из-за использования слоя графита, характеризующегося высоким сопротивлением, поэтому ученым пришлось использовать драгоценные металлы — платину и серебро. Так повышалась проводимость тока, но стоимость изделия была чересчур высока.
Примечательно, что резьба цоколя Эдисона используется и по сей день — маркировка E27. Первые способы создания контакта включали пайку, но при таком раскладе сегодня говорить о быстро заменяемых лампочках было бы сложно. А при сильном нагреве подобные соединения быстро бы распадались.

Это интересно: Как подключить прожектор своими руками.

В настоящее время популярность этих ламп падает в геометрической прогрессии. В 2003 году ширина питающего напряжения в России увеличилась на 5%, а сегодня уже на 10%. В результате срок службы лампы накаливания сокращается в четыре раза. С другой стороны, если привести напряжение к эквивалентному значению, выход светового потока значительно снижается — до 40 %.

Вспомните свой школьный урок — в школе учитель физики проводил эксперименты, чтобы показать, как увеличивается яркость свечения лампочки при увеличении силы тока, подаваемого на вольфрамовую нить. Чем больше ток, тем больше излучение и тем больше тепла.

Принцип действия

Принцип работы лампы основан на сильном нагревании нити накала проходящим через нее электрическим током. Для получения красного свечения твердое вещество должно достичь температуры 570 градусов Цельсия. Цельсия. Излучение приятно для человеческого глаза только в том случае, если этот параметр увеличен в 3-4 раза.

Немногие материалы обладают такой огнестойкостью, как вольфрам. Из-за своей доступности был выбран вольфрам, температура плавления которого составляет 3400 град. Цельсия. Для увеличения светоизлучающей поверхности вольфрамовая нить скручивается в спираль. Во время работы она может нагреваться до 2800 градусов Цельсия. градусов Цельсия. Цветовая температура излучения составляет 2000-3000 К, что дает желтоватый спектр — не сравнимый с дневным светом — но в то же время не оказывает негативного воздействия на глаза.

На воздухе вольфрам быстро окисляется и разлагается. Как уже говорилось, вместо вакуума стеклянную колбу можно заполнить газами. Это благородные газы — азот, аргон или криптон. Это увеличивает не только срок службы, но и яркость. На срок службы влияет то, что давление газа препятствует испарению вольфрамовой проволоки из-за высокой температуры свечения.

Характеристики

Для описания свойства используются названия индексов и их значение.

Эти свойства приведены в таблице:

Наименование	Показатель
Мощность, Вт	бытовое применение – 25-150Вт, другое – до 1000
Накаливание нити, градусов	до 2000-2800
Напряжение, В	220-330
Световая отдача, Лм/1Вт	9-19
Размер и маркировка цоколя	Е 14, Е 27, Е 40
Тип цоколя	Резьбовой, штифтовой
Часы работы, часов	до 1000
Вес, г	15

Указанное время работы достигается при установлении оптимальных условий эксплуатации. Частое включение и выключение не допускается.

Устройство и схема

Конструкция лампы в основном одинакова для всех типов ламп:

Основная рабочая деталь – вольфрамовая спираль. Обладает сопротивлением в три раза больше, чем медный материал. Из него достигается выплавка максимально тонких элементов. Электроды поддерживают данную спираль и переводят ток.
Стеклянная колба. Она заполнена инертным газом. Именно он не дает сгореть нити и препятствует окислению металлических элементов.
Цокольная часть. Она присутствует во всех видах, кроме автомобильных. По цоколю нарезана резьба, ее шаг может отличаться у каждого вида.

Это интересно: Гирлянды: разновидности, выбор и безопасное использование.

На рисунке показано подробное изображение компонентов:

Принцип действия

Принцип работы лампы накаливания заключается в нагревании вещества, через которое проходит ток. Этим веществом является сама нить накала, температура которой повышается при замыкании цепи. Это приводит к электромагнитному тепловому излучению. Оно становится видимым глазу, когда температура поднимается выше 570 градусов и нить начинает светиться красным цветом.

Нить накала нагревается до 2800 градусов. В процессе нагрева вольфрам превращается в оксид (белое покрытие поверхности), для чего в полость лампы вводятся нейтральные газы. Когда лампа вставляется (вкручивается в цоколь), цепь замыкается, нить накала нагревается, и появляется свет.

Цоколь

Наиболее распространены лампы с цоколем E14, E27, E40. Цифра обозначает диаметр самого цоколя. Элементы без резьбы встречаются в автомобильной промышленности.

Есть страны, где напряжение в сети другое, поэтому используются лампы с другими диаметрами — Е12, Е17, Е26, Е39.

Маркировка

Перед покупкой следует изучить маркировку. Она представлена комбинацией букв и цифр. Буквенное сочетание и значение приведены в таблице ниже:

Виды ламп и их функциональное назначение

Тип лампы определяется ее конструктивным и функциональным назначением:

Нормально-осветительные – самый распространенный вид. Рассчитан для общего освещения и декоративного. Выпуск данного вида ограничен.
Декоративные – разного размера, с фигурной стеклянной колбой. Внешний вид очень необычен, красив. Поэтому и применение особенное, декоративное.
Иллюминационные – разноцветный внешний окрас. Тон наносится на внутреннюю часть стеклянной колбы. Для окраса применены неорганические пигменты. Очень редко встречается наружный окрас. По мощности ограничения до 25 вт. Чем больше эксплуатация, тем изменяется окрас и яркость.
Сигнальные – для подсветки светосигнальных приборов. Сейчас на их смену пришли светодиодные лампы.
Зеркальные лампы накаливания – своеобразной формы. Внутренняя стеклянная поверхность покрыта слоем алюминия. Это и придает зеркальности изделию. Принцип работы – световой поток распределяется и собирается в определенной зоне. Применение: торговые залы, витрины, инкубаторах (обогрев новорожденных птенцов).
Транспортные. Сфера применения: фары автомобиля, мотоцикла, трактора, подсветка. Различаются прочностью, вибрационной прочностью.
Двухнитевые. Применимы для фар авто. Одна нить для ближнего освещения, другая для дальнего. Также применяется в местах, где требуется постоянное освещение, при перегорании одной нити, работает вторая.

Это интересно: Уличное освещение: виды и как выбрать.

Колба

Стеклянный сосуд служит для защиты нити накала от окисления и разложения. Размеры лампы зависят от скорости осаждения материала, из которого изготовлен проводник.

Газовая среда

В прошлом все без исключения лампы накаливания были заполнены вакуумом, но сегодня этот метод используется только для маломощных источников света. Более мощные приборы заполняются инертным газом. Молекулярная масса газа влияет на тепловое излучение лампы накаливания.

В галогенных лампах галогены закачиваются в колбу. Вещество, покрывающее нить накаливания, начинает испаряться и взаимодействует с галогенами внутри сосуда. В результате реакции образуются соединения, которые растворяются, и вещество возвращается на поверхность нити. Таким образом, можно повысить температуру проводника, что увеличивает выход и срок службы продукта. Кроме того, таким образом можно сделать лампы более компактными. Недостатком этой концепции является изначально низкое сопротивление проводника при подаче тока.

Нить накала

Форма нити накала может быть разной — выбор зависит от специфики лампы. Часто используется нить накала с круглым сечением, скрученная в спираль, гораздо реже — лента проводника.

Современные лампы работают с нитями накаливания из вольфрама или осмиево-вольфрамового сплава. Вместо обычных катушек они могут быть скручены два и три раза, что возможно при повторном спиннинге. Последнее приводит к снижению теплового излучения и повышению КПД.