Принцип роботи ламп розжарювання, їх пристрій і існуючі типи

Зміст

• 1 Трохи історії або де з’явилася перша лампочка
• 2 Пристрій лампи розжарювання — конструктивні особливості
• 3 Принцип роботи лампи розжарювання — чому вона горить
• 4 Колірна температура ламп розжарювання і інші характеристики
• 5 Класифікація ламп розжарювання
• 6 Переваги і недоліки ламп розжарювання

Незважаючи на появу нових економних джерел світла, традиційні електричні лампи розжарювання не збираються поступатися своїх позицій. Основна причина затребуваності цього освітлювального приладу — доступна вартість. Не кожен ще готовий викласти кілька сотень рублів за енергозберігаючий світильник.

Здавалося б, звична «лампочка Ілліча», але ж саме вона була протягом століття єдиним масовим електричним приладом, випуск яких був економічно вигідним. Застосовуються вони і зараз, практично ні одна квартира або виробництво не обходяться без світильника, розрахованого на використання ламп розжарювання. Незважаючи на об’єктивні недоліки.

Трохи історії або де з’явилася перша лампочка

Своєю появою і поширенням електрична лампа розжарювання зобов’язана двом історичним особистостям — Олександру Лодигіна і Томасу Едісону.

Першим придумав і прорахував можливість нагріву електричних провідників для отримання світла російський вчений Лодигін. Саме він винайшов і сконструював (1872 року) найпростішу (сучасний погляд) лампочку розжарювання, яка представляла з себе вугільний електрод, поміщений у скляну колбу з безповітряним простором. Вакуум дозволяв запобігти швидке згоряння випромінюючого стрижня.

Лодигін згодом довів доцільність застосування в конструкції вольфраму, що відрізняється високою температурою плавлення. Завдяки цьому вольфрамова лампа володіла значною випромінювальну здатність.

Едісон зміг розробити (1878 рік) найбільш дешеву конструкцію, що дозволяє отримувати світло, накаливая електричні провідники, поміщені в безповітряний простір. До речі, у перших зразках нитка розжарювання була створена з японського бамбука. Вольфрамова спіраль розжарювання знайшла своє місце в конструкції тільки з подачі Лодигіна.

Основна заслуга Едісона в тому, що їм було винайдено і впроваджено технології дешевого масового виробництва, що застосовуються і донині (з незначними змінами).

Пристрій лампи розжарювання — конструктивні особливості

Конструкція лампи розжарювання сучасного типу досить проста, і вона не особливо відрізняється від введеної в обіг ще Едісоном. Принаймні в частині конструктивних особливостей окремих елементів. У будь-лампи розжарювання в пристрій входить:

• Тіло розжарення. Інтенсивність випромінювання лампи розжарювання залежить від температури розігріву джерела світла. До речі, до питання, що таке напруження. Це ступінь світіння розігрітого предмета. Чим вище температура нагрівання, тим інтенсивніше світловий потік. Вольфрамова дріт (спіраль) з’явилася в конструкції саме завдяки здатності витримувати високу ступінь нагрівання. Всі сучасні модифікації комплектуються саме вольфрамовими нитками. Потужність лампи розжарювання безпосередньо залежать від перерізу і довжини тіла розжарення.
• Скляна герметична колба, що дозволяє створити оптимальну атмосферу для нагріву спіралі. Різні типи ламп розжарювання відрізняються тим, який закачаний газ в колбу. У стандартних моделях підтримується вакуум, але існує безліч модифікацій, заснованих на застосуванні газів галогенною групи. Саме від властивостей використовуваної суміші залежить спектр світлового потоку лампи розжарювання.
• Під’єднання до електричної мережі здійснюється за допомогою металевого різьбового цоколя. Вітчизняні стандарти передбачають застосування цоколів типу Е14/27/40. У США або Канаді працює повсюдно лампа обладнана цоколем Е12/17/26/39. А от у Британії отримала поширення безрезьбовая конструкція з фіксаторами. Тип цоколя відрізняється діаметром і довжиною, тому не варто упускати цей момент при виборі лампи.

Як бачите, все влаштовано досить просто. Саме тому творець масової лампочки (Едісон) зупинився на подібній конструкції.

Принцип роботи лампи розжарювання — чому вона горить

Кілька слів про те, як працює лампа розжарювання. Принцип дії заснований на здатності розігрітого до певних температур тіла випромінювати хвилі у видимому діапазоні. Щоб забезпечити видимість випромінюваного спектру людським оком, спіраль необхідно розігріти до температури, більшої, ніж 5700С. Така температура нагріву вважається мінімально допустимої.

Під впливом електричного струму вольфрамова спіраль розжарюється до 2000-2800 градусів. Отриманий при цьому спектр лампи розжарювання відповідає колірній температурі близько 2000-320 До(Кельвины).

Від того, наскільки велика температура нагріву, залежать кольори видимого спектру випромінювання. Стандартні лампи розжарювання 60 Вт світять жовтим кольором, що дещо відрізняється від природного освітлення, але цілком прийнятно для людини.

Як бачите, основний елемент, за рахунок якого функціонує лампа розжарювання, це вольфрамова спіраль. Саме температура нагрівання впливає на те, наскільки яскраво лампа буде світити. Все інше, з чого складається виріб, що виконує допоміжну функцію, забезпечують оптимальні умови для світіння і довговічність.

Колірна температура ламп розжарювання і інші характеристики

Серед основних характеристик лампи розжарювання виділяють:

• Потужність — кількість споживаної при роботі електроенергії. Найчастіше в побуті застосовують пристрої на 100 або 60 Вт. Від цього показника залежить область застосування ламп. Для вуличного освітлення або прожекторів використовують модифікації на 1 кВт і більше.
• Одна з головних характеристик лампи розжарювання, світловий потік, але на нього мало хто звертає увагу. Ця величина вимірюється в люменах (Лм) і визначає світлову потужність в потоці, створюваному світлотехнічним приладом. В залежності від споживаної потужності цей параметр варіюється в межах 20-8400 Лм.
• Світлова віддача — відношення світлового потоку до спожитої електроенергії (Лм/Вт). Від того, скільки потрібно енергії для отримання світлового потоку, залежить ефективність освітлювального приладу. У звичайній лампі розжарювання чітко простежується наступна тенденція — чим більше потужність виробу, тим більше показник світлової віддачі. Для лампи 25 Вт він становить 8 Лм/Вт, а для 200 Вт вже 13 Лм/Вт. Як бачите, практично двократне зростання.

Саме ці показники визначають ефективність роботи будь-лампи розжарювання (ЛН).

Класифікація ламп розжарювання

Деякі відмінності в конструкції дозволяють виділити наступні основні типи ламп, що застосовуються в різних сферах.

• У побуті найчастіше можна зустріти лампи звичайного призначення (ЛОН). Стандартне будова, середні характеристики. Основний плюс в лампі розжарювання цього типу, це мінімальна ціна. Працюють від мережі 220 або 127 В, доступний великий вибір по потужності. Такий освітлювальний прилад можна побачити і на різних фото періоду середини минулого століття.
• Для прожекторів використовують спеціальні модифікації, що відрізняються довжиною і щільністю намотування вольфрамової спіралі. Це дозволяє забезпечити більшу потужність і одержуваний світловий потік. У продажу можна без проблем знайти вироби потужністю до 10 000 Вт, світловий потік у них відповідний.
• Дзеркальні лампи відрізняються нанесенням на частину колби світловідбиваючого шару на основі алюмінію. Це дозволяє отримати потік з різною КСС (кривої сили світла). Виробники пропонують прилади серій ЗК, ЗС і ЗШ (концентрований, середній і широкий потік відповідно).
• Галогенні лампи характеризуються більш високою колірною температурою. Це стало можливим завдяки заміни вакууму в колбі на суміш газоподібних галогенів. В залежності від того, які гази входять до складу суміші, відрізняються і світлотехнічні характеристики приладів. Основним плюсом ламп цього типу можна вважати те, що термін служби збільшений вдвічі.

Переваги і недоліки ламп розжарювання

Як і будь-яке інше світлотехнічне виріб, традиційна лампочка має свої плюси і мінуси. Щоб зрозуміти, чому останнім часом йде компанія з витіснення її з ринку, варто проаналізувати недоліки та переваги цього освітлювального приладу.

Плюси:

Доступна вартість і нескладна технологія масового виробництва.

Можливість випуску виробів з невеликими габаритними розмірами при значній потужності.

Відсутність інертності при включенні, саме такі лампи запалюються моментально.

Можливість експлуатації в будь-яких кліматичних умовах.

Значний асортимент по потужності.

Мінуси:

Низька ефективність, обумовлена високим енергоспоживанням. Не більше 5-10% електроенергії перетворюється в світлове випромінювання.

Висока температура нагрівання поверхні колби, що зумовлює пожежонебезпека.

Спектр випромінювання, що істотно відрізняється від природного світла.

Значна яскравість, здатне завдати шкоди органам зору.

Середній термін служби розжарювання не перевищує 1 тисячі годин (для виробів в стандартному виконанні).

На ринку вже давно стали з’являтися освітлювальні прилади енергозберігаючого класу, яким лампи розжарювання не можуть скласти конкуренцію. Саме висока споживана потужність призвела до того, що вигода від дешевизни виробництва вже не перекриває збитку від надмірних витрат електроенергії. Крім того, енергозберігаючі лампи можуть мати різні настройки кольоровості, вони забезпечують сприятливий спектр випромінювання для різних умов. А найголовніше, служать на порядок довше.

Саме з цих причин застосування ламп розжарювання вже обмежується навіть на законодавчому рівні. Яку з ламп вибирати, вирішувати вам. Але можна з упевненістю стверджувати одне. Завдяки своїй дешевизні, традиційні лампи розжарювання будуть затребувані ще не один десяток років. Доступною за вартістю альтернативи на поточний момент не існує.