Что за газ в лампочке

Лампа накаливания: характеристики и особенности.

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 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.

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.

Классификация данных осветительных приборов.

  1. Общего назначения. Предназначены для общего, местного и декоративного освещения в домах и офисах.
  2. 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 модели. Изготавливаются со специальными фигурными колбами (в виде свечей, шаров и др.). Применяются для украшения интерьера в квартирах и общественных зданиях.
  4. Иллюминационные. Выпускаются с ярко окрашенными колбами. Имеют малую мощность. Применяются в иллюминационных установках.
  5. Сигнальные. Прибор малой мощности, но долгого срока службы. Используются в светосигнальных устройствах.
  6. Зеркальные. Изготавливаются с колбой специальной формы, покрытой отражающим слоем из алюминия. Применяются для локализации местного освещения в определенную точку.
  7. Транспортные. 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:
  • 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. 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.
  • Широкий 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.
  • Маленький срок службы.
  • Невысокая световая отдача, которая зависит от напряжения.
  • Низкий коэффициент полезного действия: не более 5%.
  • Пожароопасность из-за сильного теплового нагрева колбы.
  • Хрупкость стеклянной колбы.
  • Возможность взрыва колбы.
  • Высокое потребление электроэнергии по сравнению с другими типами ламп.

Итоги.

Лампы накаливания служили человеку верой и правдой на протяжении всего XX века. В нынешнем столетии на смену приходят светодиодные и люминесцентные осветительные приборы. В нашей стране в рамках борьбы за энергоэффективность приняты программы, которые стимулируют развитие производства более современных источников света. Многие россияне уже отказались от использования ламп накаливания в своих квартирах. Тем не менее, некоторые их достоинства неповторимы. Например, для фото- и кинопроизводства незаменима высокая цветопередача. Многие специальные осветительные приборы пока работают только по старой технологии. Кто-то просто бережет свои глаза и использует лампу Ильича. А для помещений с кратковременным включением света раз в неделю лампа накаливания и вовсе самый экономически обоснованный вариант. Выбор остается за конкретным потребителем!

Лампы накаливания: виды и основные характеристики.

Человек постоянно пытается продлить световой день, освещая свое жилище в темное время суток. Началось это еще на заре цивилизации и продолжается по сей день. Осветительные приборы прошли эволюционный путь от примитивной лучины, до высокопроизводительной электролампочки. Родительницей электроосвещения стала лампа накаливания, патент на которую был получен еще в середине XIX века. И хотя инновационные осветительные ресурсы активно завоевывают рынок, но все равно добрая старая «лампочка Ильича» остается достаточно востребованной.

Принцип действия и особенности конструкции

При нагреве до определенной температуры металл начинает светиться. Это свойство и используется в лампах накаливания. При этом пришлось решить несколько проблем, которые препятствовали созданию эффективного осветительного элемента. Во-первых, нужно было подобрать материал, который при накаливании не расплавится. В результате спираль изготавливается из вольфрама – самого дешевого из тугоплавких металлов. Во-вторых, процесс нагрева ускоряет окислительные процесс, который оказывает негативное влияние на состояние металла. Значит, необходимо было предотвратить контакт раскаленной спирали с кислородом, т. е. с воздухом.

В результате получилась конструкция лампы, которая преодолевает все проблемы и в то же время поражает своей простотой:

  • грушевидная колба из стекла с прикрепленным к узкой части металлическим цоколем. На нем имеется резьба, при помощи которой устройство вкручивается в патрон. В некоторых моделях резьба отсутствует, но имеются другие решения, соответствующие условиям эксплуатации;
  • внутри колбы имеется стеклянная ножка, с впаянными двумя электродами. Своими верхними концами они крепятся к краям спирали, а нижними – к цоколю. Причем один припаян к корпусу, а второй – к контакту на его дне;
  • вольфрамовая спиралевидная струна крепится к электродам и держателям (ножкам), изготовленным из тугоплавкого металла (молибдена). Они не дают спирали провиснуть при нагреве и оборваться. В зависимости от назначения ламп накаливания спиралей может быть несколько, а значит количество контактов и поддерживающих ножек увеличивается соответственно.

Из колбы откачивают воздух и заполняют ее инертным газом либо оставляют вакуумную среду. Этим решается проблема окисления. Проходя через вольфрамовую спираль, электрический ток разогревает ее. Причем происходит это незаметно для человеческого глаза и световой поток в результате накала проводника распространяется практически мгновенно.

Применяемые в лампах накаливания материалы

При изготовлении ламп накаливания используются разные материалы. Регулируется производство соответствующими статьями ГОСТа, в которых прописаны все необходимые требования – от размеров, до требований безопасности.

Металлы

В лампе накаливания присутствуют металлические детали – спираль и держатели. Нить накаливания чаще всего производят из вольфрама – тугоплавкого металла с температурой плавления до 3400°С. Значительно реже для спирали используют осмий и рений. При включении в сеть температура нити накала достигает 2000-2800°С. Ножки должны выдерживать высокую температуру и иметь низкий показатель теплового расширения, поэтому их делают из молибдена, который соответствует выдвигаемым требованиям.

Вводы

В этом осветительном элементе металлическими так же будут и контакты, по которым ток из сети будет передаваться на рабочую зону. Одним контактом выступает алюминиевый цоколь, к которому изнутри крепится проволока, выходящая к электроду (чаще всего, никелевому). Второй контакт располагается на донышке цоколя и отделяется от основного корпуса изолятором.

Стекла

В лампе накаливания колба производится из обычного прозрачного стекла. Встречаются виды из матового стекла, которое рассеивает свет, делая его мягче. Бывают особые модели в цветных колбах или с зеркальным напылением.

Газы

Для предотвращения образования окиси и сгорания вольфрама колбу лампы наполняют инертным (химически неактивным) газом – аргон, ксенон, криптон или азот. Бывают вакуумные виды. Кроме относительного повышения срока службы, подобные модели имеют минимальную теплоотдачу.

Характеристики

Лампы накаливания характеризуются такими величинами:

  • мощность (Вт). Диапазон этого показателя впечатляет размахом – от 25 до 1000 Вт. Подбирают «силу свечения» исходя из расчета освещенности помещения. Для бытовых нужд достаточно в 25-150 Вт, а для других – мощнее;
  • напряжение (В). Выпускаются виды ламп, работающих от напряжения 220 В, 380 В. Так же существуют источники освещения, работающие на пониженном напряжении;
  • светоотдача (Лм/Вт). Чем выше этот показатель, тем ярче будет гореть источник света. Для данного продукта он находится в диапазоне 9-19 Лм/Вт;
  • вид и размер цоколя. По виду монтажа цоколь бывает резьбовой и одно- либо двухконтактный штифтовой. Размер цоколя имеет три стандарта – Е14, Е27 и Е40 (самые ходовые). Цифры обозначают диаметр в миллиметрах;
  • эксплуатационный ресурс. В приемлемых условиях лампа накаливания может функционировать до 1000 часов.

Виды и характеристики ламп накаливания достаточно разнообразны. Это обуславливает их популярность и распространенность в различных производственных и бытовых сферах.

Разновидности ламп накаливания

Классифицируются лампы накаливания исходя из их конструкционных особенностей и сферы применения.

Общего и местного назначения – самая многочисленная группа. Лампы общего вида используются при организации основного освещения бытовых, промышленных и общественных помещений. Основным отличием устройств местного назначения является пониженное напряжения источника питания. Поэтому чаще всего их используют в переносных светильниках, для освещения рабочего места и т. д.;

Декоративные отличаются разнообразием размеров, форм и расположением спирали. Такие лампы накаливания обрели популярность в последнее время благодаря неординарному внешнему виду. Чаще всего их используют в дизайн-проектах в качестве декоративного элемента.

Иллюминационные виды ламп накаливания отличаются небольшим рабочим напряжением. Как правило, у них цветная колба, окрашенная изнутри (реже снаружи) неорганическим пигментом. Палитра красок самая разнообразная и зависит от цели использования. Чаще всего применяются в иллюминационных устройствах. Но эффективная цветопередача сохраняется недолго – под воздействием высокой температуры пигмент «выгорает» и теряет первоначальную яркость.

Сигнальные постепенно становятся историей. Все чаще их заменяют светодиодные элементы. Разрабатывался этот вид ламп накаливания для разнообразных светосигнальных устройств.

Зеркальные имеют колбу своеобразной формы. Ее разрабатывали с таким расчетом, чтобы световой поток имел определенную направленность. Препятствует рассеиванию и способствует фокусировке специальное алюминиевое покрытие. Оно наносится изнутри, оставляя не закрашенным определенный участок колбы (как правило верхний), через который и будет выходить луч света. Используется в местах где необходимо организовать направленное освещение.

Транспортные лампы используются в самых разнообразных ТС. Их конструкция и технические характеристики соответствуют условиям эксплуатации. Такие осветительные элементы отличаются повышенной прочностью и вибрационной устойчивостью. Устройство цоколя позволяет быстро сменить вышедшую из строя лампу на новую. Рассчитаны на работу от электросети транспортного средства. Основные виды таких элементов используются в осветительных приборах авто- и мототранспорта, на тракторной технике, самолетах и вертолетах, на морских и речных судах.

Отдельно в этой категории стоят двухнитевые лампы накаливания. В них имеются две спирали, что позволяет в некоторых ситуациях использовать вместо двух один элемент освещения. Например, фары автомобиля (переключение с ближнего на дальний или с габаритов на стоп-сигналы), ж/д светофоры и т. д.

Отдельную группу составляют галогенные лампы накаливания. Использование галогенов позволило значительно уменьшить габариты конструкции при повышении светоотдачи. По этой технологии изготавливаются элементы для общего освещения, инфракрасных облучателей, кино- и телеоборудования, прожекторов и пр.

Сфера использования

Лампы накаливания используются в самых различных сферах жизнедеятельности человека. Трудно даже представить место или устройство, где бы они не применялись. Начиная от обычного бытового освещения жилых помещений, до организации световой сигнализации, от карманного фонарика, до мощнейших военных прожекторов. И хотя современные технологии не стоят на месте предлагая все новые источники освещения, но во многих случаях «классические» лампочки не имеют равноценной замены. Подобная популярность вполне объяснима – они недороги, просты в монтаже и эксплуатации.

Маркировка

В маркировке ламп накаливания используются буквенные и цифровые обозначения. Состоит она из четырех частей:

  • первая – буквенная. В ней отражены конструкционные и физические особенности. Б – биспиральная с аргоном, Г – газовая односпиральная аргоновая, В – вакуумная, БК – биспиральная криптоновая, МЛ – молочный цвет стекла, О – колба опалового цвета;
  • вторая – буквенная. Показывает сферу использования. Ж – для ж/д, СМ – для самолетов, КМ – коммутационная, А – для автотранспорта, ПЖ – для прожекторов;
  • третья – цифирная. Рабочее напряжение и номинальная мощность;
  • четвертая – цифирная. Номер доработки.

Зная особенности маркировки продукции можно без труда подобрать необходимый для конкретных условий эксплуатации вид.

Достоинства и недостатки ламп накаливания

Лампы накаливания имеют как достоинства, так и недостатки. К основным минусам относится низкий коэффициент полезного действия. Для источников света под КПД подразумевается отношение интенсивности видимого светового потока к мощности, потребляемой для его производства. Его уровень не превышает 15% при температуре накала 3126°С. Но срок службы устройства при этом составляет всего несколько часов. При снижении нагрева эксплуатационный период повышается, но снижается КПД. При 2427°С коэффициент полезного действия составляет всего 5%, но светит такая лампочка на протяжении около 1000 часов. (Расчеты взяты для обычной грушевидной лампы накаливания мощностью 60 Вт). Это значит, что львиная доля энергии уходит в тепло (инфракрасное излучение), и только незначительная часть переходит в видимый для человеческого глаза спектр.

Еще имеются и такие недостатки у ламп накаливания:

  • светоотдача напрямую зависит от напряжения;
  • относительная пожароопасность – пространство вокруг колбы может нагреваться до +300°С;
  • неэкономичность;
  • хрупкость;
  • существует вероятность взрыва колбы;
  • незначительная величина срока службы лампы накаливания, особенно по сравнению с новейшими видами.

Но все эти недостатки перекрываются многочисленными достоинствами:

  • доступная цена;
  • компактность;
  • широкий диапазон мощности;
  • непрерывный светопоток с близкой к естественной светопередачей;
  • не мерцает на переменном токе;
  • не требуют дополнительных пускорегулирующих устройств и специальной утилизации;
  • не теряют яркости.

Благодаря этим достоинствам лампы накаливания остаются лидерами продаж в сегменте осветительных элементов.

Вместо заключения

К преимуществам ламп накаливания можно отнести и их «всепогодность». Был проведен интересный эксперимент, в котором включение осветительных элементов различных видов осуществлялось при экстремально низкой температуре — -150°С. И только обычна лампа накаливания выдержала и работала стабильно, обойдя галогеновую, светодиодную и люминесцентную.

Какой газ содержится в лампочках

7 августа 2019 · 1,0 K

Живу в своем доме, люблю заниматься садом и животными. Увлекаюсь лингвистикой…

Как правило, лапму наполняют небольшим количеством ртути и газом аргоном, до давления примерно 300Па. Ртуть дает ультрафиолетовый свет. Если нужен красный свет, то используют вместо аргона неон и для фиолетового используют газ криптон.

Что бы получить зеленый или белый свет, внутреннуюю часть лампы(колбы) покрывают люминофором.

Горит ли кислород?

Обычный человек. увлекаюсь научной фантастикой.

Вопрос спорный. Так как горение в обычном понимании это окисление вещества кислородом с выделением температуры. Но кислород может оксислиться “гореть” в атмосфере фтора.

Прочитать ещё 2 ответа

Освещение растений – LED (светодиодные лампы) VS ДНАТ – есть ли смысл менять лампы?

Вообще то если говорить об источниках света для растений, нельзя однозначно ответить какой из них лучше. Каждый производитель хвалит свой товар.
Важнее знать как действует спектр на растение и какая интенсивность оного нужна для полного цикла роста. Известно что растения употребляют более широкий диапазон световых волн чем видит человеческий глаз. Он начинается от УФ-С( 370- 410 нм) и заканчивается ближним ИК-А (700-780 нм). Так вот,зная воздействие каждого участка спектра можно решать различные задачи выращивания.
УФ-С(370-410 нм) нужен для развития зеленой массы и корневой системы,выработки гармонов.
Синий (410-480 нм),при нём происходит синтез хлорофила и естественно сам фотосинтез,из-за того что УФ и синий цвета несут большую энергию фотонов(2.56-3.26 эВ) растение набирает зеленую массу и развивает корневую систему,вырабатывается устойчивость к заморозкам и каротинойды. Большое количество синего цвета в источнике освещения растений подойдет для выращивания рассады и растений дающих зеленую массу;
Голубой и зеленый(480-565 нм) ,эта как раз та часть при которой мы видим. Не особо компетентные продавцы говорят что он не нужен растениям, что он отражается от листа и потому мы видим растения зелеными,но это заблуждение. Зеленый цвет нужен для нижних ярусов листьев и стебля. Когда основные цвета ,красный и синий ,туда не доходят,зеленый приходит на помощь. Если он вовсе отсутствует в источнике освещения ,то мы сможем наблюдать бледность нижних ярусов листьев из-за отсутствия хлорофила в них. Допустим в ДНаТах и люменисцентных лампах он немного но есть…;
Желтый и оранжевый (565-625 нм) с этой части спектра начинается возрастание процесса фотосинтеза,фотоморфогинеза,ну и продолжается синтез хлорофила,и опять же имея энергию фотонов 2.19-1.98 эВ ,эти цвета помогают расти нижним ярусам листьев,вырабатывается бетта-каротин;
Красный и ИК-А (625-780 нм) пожалуй в этой части спектра как и в синей происходят самые важные процессы ,пик которых приходится на 660 нм. Много красного и ИК излучений в источнике освещения способствует перегреву растения,вытягиванию его(говорят: У меня рассада вытянулась от недостатка света! И это правильно, в источнике присутствует много ИК света и нет зеленого ,синего и УФ),красный нужен для созревания плодов. Большое количество красного иногда вредит соцветиям из-за чего они могут опасть. Много красного заставляет испарят растение много воды с поверхности листьев(это тот же перегрев), и растение начинает употреблять больше воды чем питательных элементов. ИК излучение определяет циркадный ритм растения( различие дня и ночи).
Зная свойство спектра для растений можно сделать вывод об источнике освещения. ДНаТ больше подходит для теплолюбивых растений,для созревания плодов,в нем больше красного свечения,люминесцентные лампы( различают лампы с температурой свечения от 3000К до 4000К в них больше красного свечения,но есть и зеленый и совсем чуть-чуть синего,и есть лампы от 4000К до 20000К- в них спектр сдвигается в синюю и УФ область,есть зелёный и совсем мало красного) подбирая люминесцентные лампы можно добиться желаемого результата в выращивании. Светодиодные источники хороши тем ,что в них можно составлять какой угодно спектр,управлять контроллером выбирая различные режимы,но они дороговаты и не так уж надежны(пока) как их оппоненты. Светильники на светодиодах можно запитывать от альтернативных источников энергии 12-100 В постоянного напряжения ” на прямую”. Так что зная спектр вас не смогут облапошить ушлые продавцы.
Что бы выращивать кофе,нужно знать что это за растение и в каких условиях оно растет в дикой природе.Все знают что кофе это дерево тропическое ,а в тропиках влажно,жарко и очень ярко светит солнце(от того и жарко в принципе),длина светового дня 15-16 часов…

Извиняюсь за грамматические ошибки и за пропуски букв,писал с телефона

Прочитать ещё 11 ответов

Как утилизировать люминесцентные лампы?

Имею психологическое образование. Интересуюсь устройством мира.

Виды и основные технические характеристики ламп накаливания

Первый электрический осветительный прибор, который изобрели в конце 18 века – лампа накаливания (ЛН). Этот источник света до сих пор пользуется популярностью при организации освещения жилых, производственных помещений, улиц и т. д.

Это устройство имеет простую конструкцию и принцип работы.

На рынке осветительных приборов представлены разные виды лампочек с нитью накала.

Несмотря на то, что сейчас все большую популярность приобретают энергосберегающие лампочки, приборы с нитью накаливания не спешат сдавать позиции.

Конструкция лампы накаливания

Устройство разных видов ламп накаливания незначительно отличается, однако можно выделить 3 общих элемента: тело накаливания, стеклянная колба и токовые вводы. Они отличаются конструкцией держателей (крючки) тела накала, типом цоколей, некоторые из них могут быть бесцокольными.

Чтобы избежать разрушения колбы при разрыве спирали во время работы, ЛН оснащена ферроникелевым предохранителем, который обычно располагают в ее ножке. На участке разрыва тела накала образуется электродуга, из-за которой остатки спирали расплавляются, попадают на стеклянную поверхность, тогда повышается риск нарушения ее целостности. Предохранители помогают остановить процесс плавления. Однако сейчас они используются редко, так как их эффективность низкая.

Электрическая лампа имеет такие основные элементы:

  • колба;
  • тело накаливания;
  • электроды (токовводы) по обеим сторонам спирали;
  • крючки, которые удерживают спираль;
  • ножка;
  • токовый ввод;
  • цоколя;
  • изолятор цоколя;
  • контакт на дне цоколя.

Колба из стекла защищает спираль от разрушительного действия воздуха, при ее разрушении нить накала окисляется и быстрее разрывается. Состав колбы устройства отличается, ее полость может быть заполнена вакуумом или смесью газов. Первые ЛН выпускали с безвоздушной емкостью, однако их мощность низкая. Для наполнения современной лампочки используется азотно-аргоновая смесь или только аргон. Некоторые виды устройств могут содержать криптон или ксенон. Теплоотдача прибора зависит от молярной массы вещества, которым наполнена колба.

Это интересно! В отдельную категорию входят галогеновые лампочки, колба которых заполнена специальными газами. Во время работы устройства из спирали испаряется металл, который вступает в реакцию с галогенами. Полученное в результате их взаимодействия вещество разрушается под влиянием высокой температуры, и оседает на поверхность тела накала. Как следствие, увеличивается КПД, а также срок эксплуатации устройства.

В зависимости от функционального назначения, форма спирали ЛН отличается: проволока с круглым сечением или ленточный проводник.

Накал и свечение первых устройств обеспечивали угольные стержни, современные лампы накала оснащены вольфрамовой спиралью. Проводник может быть создан из сплава металлов (осмий и вольфрам).

Боле новые модели оснащены биспиралями или триспиралями, которые получают в результате повторного закручивания. Такие устройства имеют высокий КПД и выделяют меньше тепла.

Форма и размер цоколя лампы накаливания стандартные, поэтому проблем с заменой осветительного элемента после его поломки обычно не возникает. Чаще всего применяются источники света с цоколем Е14, Е27, Е40. Буква Е в маркировке обозначает фамилию изобретателя (Эдисон), а цифра после – наружный диаметр в мм.

Принцип работы

Работает лампочка накаливания за счет нагревания вещества во время протекания тока сквозь него. Электричество проходит через тугоплавкий проводник, разогревая его. Температура нагрева зависит от того, какое напряжение подведено к лампочке. Согласно закону Планка, разогретый излучающий проводник может создавать электромагнитное излучение. Чем выше температура, тем меньше длина волн. Видимое излучение, которое способен уловить человеческий глаз, появляется, когда проводник нагревается до нескольких тысяч градусов. Если прибор разогреть до 5000 К (Кельвин), то появиться нейтральный свет, при снижении температуры в спектре преобладают излучения от желтого до красного.

Большая часть энергии приборов с нитью накала преобразуется в тепло, а незначительное количество в свет. Однако человек способен уловить свет только определенного спектрального состава. Чтобы повысить ярость освещения, нужно повышать температуру тела накала, которое имеет свой максимум (3000°С). При дальнейшем нагреве спираль начнет деформироваться и плавиться. Однако даже предельной температуры удается достигнуть не всегда, особенно, если определенные условия окружающей среды во время работы лампочки накаливания не соблюдены.

Это интересно! Когда лампа теряет герметичность, то вольфрамовая спираль при контакте с воздухом окисляется и появляется белый налет. Поэтому тело накала заключают в воздухонепроницаемую колбу, и заполняют ее инертными газами, которые замедляют скорость его разрушения. Вольфрамовая нить маломощных лампочек (до 25Вт) находится в вакуумной среде.

Разновидности

Прежде чем ознакомиться с видами ЛН, нужно изучить их характеристики:

  1. Мощность бытовых ламп колеблется от 25 до 150 Вт, а других – до 1000 Вт.
  2. Температура разогрева тела накала – до 2900 – 3000° С.
  3. Светоотдача – от 9 до 19 Лм/1 Вт. Эта характеристика имеет свой диапазон, например, лампочка на 40 Вт может излучать световой поток 415 – 460 Лм.
  4. Напряжение 220 – 230 В и 127 В.
  5. Диаметр цоколя – 14 мм для Е14, 27 мм для Е27, 40 мм для Е40.
  6. Тип цоколя – винтовой, штырьковый (с одним или двумя контактами).
  7. Срок эксплуатации – 1000 часов (если напряжение 220В) или 2500 часов (при 127В).

Основные параметры разных видов ламп накаливания отличаются.

В продаже имеются устройства разного виды, которые различают по форме, наполнению или покрытию колбы, назначению и т. д.

С учетом наполнителя и покрытия внутренней поверхности колбы выделяют такие разновидности лампочек:

  1. Вакуумные – это самые простые устройства с низкой мощностью.
  2. Аргоновые – наполненные аргоном.
  3. Криптоновые – закачан одноименный газ.
  4. Ксенон-галогенная с инфракрасным отражателем.
  5. Лампы с покрытием из люминофора, который преобразует инфракрасные лучи в видимый свет.

В зависимости от функционального излучения различают такие типы ламп:

  • общего назначения. Это самая большая группа устройств, которые применяются для общего, местного и декоративного освещения. Прибор местного назначения имеет такую же конструкцию, как общего. Отличается он тем, что рассчитан на меньше напряжение. Устанавливают местные лампочки в переносные светильники, станки и т. д.;

Это интересно! Сейчас производство ламп накаливания сокращается с целью экономии электроэнергии.

  • декоративные лампочки отличаются от обычных формой колб и размещением тела накаливания. Часто применяются для украшения дизайна в стиле ретро;
  • иллюминационные. Колбы этих устройств окрашены в разные цвета с помощью неорганического пигмента или цветных лаков. Обычно их мощность низкая – до 25 Вт;
  • зеркальные. Колба лампы накаливания имеет особую форму, изнутри она частично покрыта тонким слоем распыленного алюминия. Эти устройства излучают более направленный световой поток;
  • сигнальные. Это маломощные лампочки, которые устанавливают в светосигнальные приборы. Сейчас их заменяют светодиодами;
  • транспортные. Это большая группа ламп, которые используются для установки в автомобили, мотоциклы, самолеты, морские судна и т. д. Они прочные, имеют специальный цоколь и рассчитаны на электрическую сеть от 6 до 220 В;
  • двухспиральные. Их применяют в автомобилях (одна нить отвечает за ближний свет, а вторая за дальний), самолетах, железнодорожных светофорах.

Известно еще несколько видов специальных ламп накаливания (прожекторные, коммутаторные, фотолампа и т. д.), которые сейчас все больше замещаются экономками.

Маркировка

Все виды ламп имеют свое буквенное обозначение, но не стоит его путать с типом цоколей, например, Е27.

Маркировка лампочек с нитью накала содержит:

  1. Первые буквы (от 1 до 4) обозначают важные физические свойства или особенности конструкции: В-вакуумная, Г – газополная моноспиральная с аргоновым наполнением, Б – газополная биспиральная, К – наполненная криптоном, МТ – колба с матовым покрытием и т. д. Специальные лампы накаливания не имеют этих букв в маркировке.
  2. Вторая часть обозначения состоит из 1 – 2 букв и указывает на предназначение прибора: А – автомобильная лампа, Ж – железнодорожная, КМ – коммутаторная, ПЖ – прожекторная и т. д.
  3. Первая циферная часть указывает на номинальное напряжение и мощность, а вторая – номер разработки, если она осуществлена повторно. Например, Б235 – 245 – 60 обозначает, что лампа биспиральная, питается от напряжения 245 В, рассчитана на 60 Вт.

Если человек умеет расшифровать маркировку, то он сможет подобрать подходящую лампочку накаливания.

Достоинства

Лампы накаливания имеют такие преимущества:

  1. Низкая стоимость по сравнению с другими видами ламп (люминесцентные, светодиодные).
  2. Компактные размеры.
  3. Работают при незначительных перепадах напряжения.
  4. Функционируют без специального оборудования, излучают свет сразу после включения (не нужно время на разогрев).
  5. При работе на переменном токе мерцание присутствует, но человеческий глаз его не улавливает.
  6. Излучают свет, который приятен для человеческого зрения, коэффициент цветопередачи на высоком уровне.
  7. Обычная лампочка может работать при низких температурах, поэтому ее применяют для освещения улицы.
  8. Не содержит токсических веществ в колбе, поэтому ее можно выбрасывать в мусор.
  9. Работают беззвучно (нет шума, треска, гула), отсутствуют радиопомехи.
  10. Прибор не чувствителен к полярности подключения.
  11. Нить накала прибора испускает сравнительно мало УФ-лучей.

Это основные преимущества ламп накаливания.

Недостатки

Минусов у лампочки накаливания тоже достаточно:

  1. Прибор излучает много тепла и мало света.
  2. Срок службы сравнительно короткий, особенно при скачках напряжения.
  3. При низком напряжении свет становиться тусклым.
  4. Израсходует большое количество электрической энергии.
  5. Существует риск пожара, так как поверхность вокруг лампочки может повышаться до 330°С.
  6. Колба может взорваться и травмировать осколками рядом находящихся людей.
  7. Обычные лампочки хрупкие к вибрациям и очень громким звукам.

Важно! Недостатки ламп накаливания объясняют снижение их популярности в последнее время. Теперь их заменяют более прочные, долговечные и экономные светодиоды.

Основные выводы

До недавнего времени лампы с нитью накала широко применялись в разных сферах жизни, но сейчас их активно вытесняют современные источники света. Однако многие потребители до сих пор остаются верными ЛН. Если вы из их числа, то при выборе лампочки учитывайте ее важные характеристики и маркировку. Также вам следует учитывать, что приборы с телом накала отличаются формой колбы, ее покрытием, наполнением, а также функциональным назначением. К основным плюсам лампочки накаливания относят низкую цену, простоту использования, приятную цветовую температуру, а к недостаткам – короткий ресурс работы, большие траты электроэнергии, ЛН выделяет много тепла и мало света. Использовать лампочку накаливания для освещения жилого помещения или нет – выбор за вами.

Всё, что вы хотели знать про автолампы, но стеснялись спросить. Часть 1/3. Лампы накаливания.

Лампы накаливания известны очень давно, и на сегодняшний день технологии их производства достигли своего физического предела. В автомобиле они в основном применяются в качестве сигнальных: габариты, поворотники, стопсигналы. Это именно классические лампы накаливания: воздух из колбы откачан до достаточно глубокого вакуума, чтобы присутствующий в атмосфере кислород не окислял вольфрам. Вольфрамовая спираль работает при очень высокой температуре, максимально близкой к температуре плавления. Поэтому металл с поверхности нити активно испаряется, оседая на более холодной колбе, которая покрывается изнутри блестящим серым налетом, не пропускающим свет.

Спираль со временем истончается и лампа перегорает. Так заканчивают свой недолгий век габаритные лампы и лампы стоп-сигналов. А учитывая, что они прослужили одинаковое количество часов и были взяты из одной партии – я настоятельно вам рекомендую при перегорании одной из сигнальных ламп менять их все разом, потому что вслед за одной перегорят и остальные с небольшим промежутком времени.

Более продвинутой версией лампы накаливания является галогенная лампа.

В этих лампах наоборот, создано избыточное давление смеси инертных газов с примесями галогенидов. При этом последние вступают в обратимую химическую реакцию с испаряющимися молекулами вольфрама, не давая им долететь до колбы. Эти соединения затем распадаются на поверхности раскаленной добела спирали, высвобождая металлический вольфрам. Такие меры позволяют поднять рабочую температуру спирали, увеличить яркость и продлить ресурс лампы. Однако со временем вся спираль, которая у новой лампы гладкая и блестящая покрывается металлическим ворсом от происходящих в лампе превращений.

Спираль новой лампы

Спираль лампы, проработавшей некоторое время (увеличение по клику на картинке)

Дело в том, что при рабочей температуре спирали, близкой к температуре плавления происходит процесс роста кристаллической решетки металла – т.н. рекристаллизация.

Со временем спираль становится рыхлой, молекулярные связи между отдельными кристаллами нарушаются, в таких местах возникают зоны повышенного электрического сопротивления, в то время как остальные области спирали в холодном состоянии наоборот имеют очень низкое сопротивление.

По этой причине большинство ламп накаливания перегорают именно в момент включения: где тонко, там и рвется. В зонах повышенного сопротивления выделяется запредельное количество тепла, которое расплавляет вольфрам и лампа с эффектным хлопком и вспышкой перегорает. Кстати, устройства плавного пуска позволяют отсрочить этот момент, продлевая срок службы ламп в 3-5раз. Этот принцип мы используем в своём реле ходовых огней РХО-23 – все режимы работы ламп в этом реле реализованы с постепенным нарастанием рабочего напряжения.

Самая распространённая причина выхода из строя новых ламп накаливания – загрязнения колбы.

На поверхности нашей кожи, даже на только что вымытых руках содержатся выделения сальных желез, которые оставляют практически невидимые отпечатки пальцев (да, привет дактилоскопистам!)

Эти отпечатки, оставленные на поверхности колбы новой лампы начинают испаряться при включении лампы, вызывая интенсивное охлаждение той части колбы, на которой они находятся, в то время как остальная колба быстро нагревается. Из-за существенной разницы температур в стекле возникают термические напряжения, которые могут разрушить колбу.

Поэтому всегда обезжиривайте новые лампы перед их установкой, например, очистителем карбюратора – продается в любом автомагазине, стоит недорого и очень эффективно удаляет загрязнения с поверхности колбы.

Прогресс в области ламп накаливания, к которым кстати относятся все без исключения газонаполненные лампы (галогенки) приблизился к своему физическому пределу.

Кстати все галогенные лампы являются газонаполненными, поэтому выделение газонаполненных ламп в отдельную группу – не более чем рекламный трюк. Это именно обычные галогенки, да еще и с колбой, как правило, окрашенной в голубой или синий цвет. Цветная колба – это вообще идиотизм, потому что она представляет собой светофильтр, пропускающий определенный цвет, и отсекающий самую эффективную часть спектра лампы: желтую и красную. Т.е. светит такая лампа значительно хуже обычной, а стоит зачастую в 5-10 раз дороже! И что самое печальное – в этой помойной теме засветились все именитые бренды. А чтобы не проходить омологацию, они пишут на этих говнолампах что то вроде “не для использования на территориии Европы и США”. Или “не для дорог общего пользования”. Но вся реклама всё равно направлена на обычные авто для дорог общего пользования. Такое вот англосаксонское “двоемыслие” по Оруэлу и “просто бизнес, ничего личного”.

В итоге светят такие лампы немного «белее» обычных, но вот беда: светоотдача у них ожидаемо хуже, и в сырую погоду с ними нихрена не видно! Проведите простой эксперимент: поставьте такую лампу только в одну фару, а вторую пока не трогайте и включите ближний свет. Затем попеременно закрывайте своей тушкой свет от каждой из фар и сравнивайте пятно на дороге. Уверяю вас: сильно удивитесь!

Венцом творения в сфере ламп накаливания являются HIR лампы.

Эта аббревиатура расшифровывается как halogen infrared reflective. Можно сказать, это физический предел технологии производства ламп накаливания. В hir лампе применена шарообразная колба, на поверхности которой сформировано так называемое горячее зеркало – например, послойное напыление металлического серебра и окиси индия для защиты серебра от окисления. Такое покрытие отражает инфракрасный спектр назад на спираль, вызывая локальный перегрев именно поверхности спирали, при этом температура основной массы вольфрама остается как у обычной лампы. За счет этого яркость такой лампы получается как у перекальных ламп +30%, но живет она гораздо дольше. Правда и стоит столько, что проще каждые месяц менять перекальные лампы :)

Изначально эти лампы задумывались как некий промежуточный вариант между галогенками и газоразрядными лампами. Но эта тема «не взлетела» из за их дороговизны и малораспространенности. Такие автолампы бывают всего в двух цоколях похожих на HB3 и HB4 (HIR2 и HIR1). Например, эти лампы стоят в секции дальнего света в Lexus серии IS и ES, а также в ближнем свете некоторых праворульных японских авто, выпущенных для внутреннего рынка Японии.

И даже бывают лампы HIR вот такой причудливой формы, похожие на ксеноновые, но это не ксеноновые лампы!

Это HIR лампы фирмы General Electric, произведённые по лицензии Toshiba.

Лампы +30% +50% +150% и лампы повышенной мощности.

Все плюсовые лампы – это обычные перекальные галогенки, у которых спираль тоньше и короче. Другими словами, они расчитаны не на 14В бортовой сети, а на 10-11В. Светят чуть ярче, но очень недолго! Срок их службы исчисляется неделями, а то и днями. Потом они ожидаемо перегорают. Физически реально изготовить такие лампы с прибавкой к яркости в те самые 30%. Всё остальное – реклама. Никаких +150% там в принципе быть не может. Ушлые барыги используют специальную методику подсчёта этих самых процентов, но кто помнит напёрсточников и картёжников – суть здесь та же: в дураках всегда остаётся покупатель. Да и получить действительно ощутимую прибавку в освещённости таким способом всё равно не получится. Если вам не хватает света – нужно менять оптику, а не искать чудо лампы!

Кстати, если света обычных галогеновых фар вам не хватает – стоит замерять напряжение на клеммах аккумулятора при заведённом двигателе и сравнить показания вольтметра с напряжением на самих лампах. Если оно отличется больше чем на полвольта – можно получить заметную прибавку к яркости, пробросив дополнительные провода непосредственно к лампе. Как правило, на многих авто есть проблемы с разминусовкой, и утечка происходит именно в минусовом проводе. Иногда просто “заземлив” лампы дополнительным проводом, можно получить почти двухкратный прирост яркости ламп.

А вот ставить лампы повышенной мощности в обычные фары ни в коем случае нельзя! В лучшем случае у вас поплавится разъём лампы, хуже, если поплавится и загорится проводка. В современных авто используются очень тонкие провода на пределе их возможностей, поэтому проблемы с проводкой вам гарантированы.

Именно лампы накаливания дают практически линейный спектр, наиболее близкий к идеальному спектру абсолютно черного тела.

К тому же они дёшевы и лишены эффекта мерцания, в их конструкции нет вредных веществ. Поэтому во многих областях, критичных к цветопередаче (например, хирургии), эти лампы прочно занимают свою нишу, несмотря на свой основной недостаток: крайне низкую энергоэффективность. Говоря проще: жрут электричества много, света дают мало, но он очень качественный.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий