Технічні характеристики ламп розжарювання

1. Принцип дії, який вивчають в школі
2. Конструкція сучасної лампи розжарювання
3. Що характеризує лампу розжарювання
4. Світловий потік
5. Освітленість.
6. кольорова температура
7. вольтамперная характеристика
8. Підходи до класифікації ламп розжарювання
9. Чому так важко розлучитися зі звичною лампою розжарювання
10. Лампи розжарювання нового покоління

Зміст статті:

Лампі розжарювання 1 січня виповниться 135 років. Ідея перетворення електричної енергії в світлову, народилася в нашій Батьківщині. «Свічки» Яблочкова освітлювали Париж кінця 19 століття рожево-лілових «російським світом». Відразу кілька світлих голів - А.Н.Лодигін, В.В Петров, П.Н.Яблочков науково обгрунтували фізичну природу цього явища. Але авторське першість і міжнародне визнання отримав все-таки прилад Т. Едісона.

Едісону вдалося викликати справжній фурор своїм винахід на очах трьох тисяч американців. З 1880 року лампа повсюдно увійшла в життя і побут людей як ЛОН - лампа загального призначення.

Принцип дії, який вивчають в школі

У шкільній програмі з фізики 9-го класу розглядається ефект нагрівання провідника в процес зростання опору при збільшенні сили струму - перетворення електричної енергії, що проходить по вольфрамової нитки розжарення, до викиду випромінювання широкого спектрального діапазону, в тому числі тепла і світла. Видиме світло, в цьому спектрі становить дуже скромну величину.

Щоб запобігти окисленню і руйнування вольфраму, необхідно створити вакуум в скляній колбі лампи, для чого з неї відкачують повітря - середовище окислювальних процесів.

Практика показала, що наповнення колби будь-яким інертним газом, збільшує силу світіння. Тому більшість ЛОН зараз випускають як газонаповнені, залишивши застосування вакууму лише в технології малопотужних ламп (на25Вт).

Конструкція сучасної лампи розжарювання

Звичний оці грушовидний освітлювальний прилад складається з 11 конструктивних елементів (з 7 різних металів!), Що беруть участь в процесі введення електричної енергії, проведенні його по тілу розжарення, що забезпечують міцність з'єднання ланцюга, що оберігають від руйнування колбу в момент обриву нитки напруження. Ця нитка може мати круглий перетин або бути виконана у вигляді плоскої стрічки з металу (або декількох металевих стрічок). Тому прийнято елемент перетворення енергій в лампі називати - тіло розжарення.

Конструкція лампи розжарювання

Розміри скляної колби (круглої або грушоподібної) обумовлені швидкістю осадження матеріалу, який використовується для тіла розжарення. Колби бувають прозорі, матові, опалові, пофарбовані в білий колір, подвійні і з частково зазеркаленной поверхнею.

Різьбовій цоколь ЛОН, запропонований Дж.У.Суоном і стандартизований для Європи (цоколі європейських ламп можуть не підійти до обладнання США). У побутових приладах застосовуються цоколі Едісона (Е14-міньйон, Е27, Е40 - по величині зовнішнього діаметра в мм). Є модифікації цоколів, що з'єднуються з патроном у вигляді тертя, штирі, штифта або переміщення з поворотом (байонетное з'єднання) - характерні для Великобританії. Лампи великої потужності (200-300Вт і більше) випускають тільки з нарізним цоколем.

Що характеризує лампу розжарювання

Освітлювальні лампи характеризуються з позицій:

• електрики (напруга, номінальна потужність);
• світлотехніки (світловий потік, його спектральний склад);
• експлуатації (світловіддача, розміри, термін служби).

Частина технічних характеристик закладена вже в маркування вироби. Перш за все, це тип лампи, який умовно позначається буквою:

• В - вакуумна;
• Б - біспіральні ЛОН;
• Г - спіральна ЛОН (з азот-аргоновим наповнювачем):
• БО - біспіральні ЛОН (з аргоновим наповнювачем в опалової колбі);
• РН - різного призначення;
• БК - біспіральні ЛОН (кріптоновая);
• ЗК - дзеркальна (з концентрованою КСС);
• ЗШ - дзеркальна (широкої кривої сили світла);
• Д - декоративна;
• Ш - куляста;
• З - свечевідная;
• М - в «молочної» колбі;
• Про - в «опалової» колбі;
• МО - місцевого освітлення.

У маркуванні це виглядає так: Б220-40 - біспіральні лампа розжарювання для мережі 220в, потужністю 40Вт.

Потужність лампи визначають розміри вольфрамового тіла розжарювання і напруга в мережі. Збільшення потужності приладу збільшує в кілька разів світловий потік, але мало змінює світловіддачу.

Не варто прагнути до застосування ламп великої потужності (в 100-200Вт) там, де таку саму світловіддачу можуть дати дві лампи меншої потужності (по 40Вт).

Найпоширеніші - ЛОН на 60 Вт. Це джерело світла для побутових светільніков.ЛОН на 40Вт - для освітлення громадських місць (під'їздів, горищ), для настільних ламп. Лон на 100ВТ - для промислових приміщень, вулиці.

Лампа розжарювання палаюча і вимкнена

Світловий потік

Насиченість випромінювання і рівномірність розподілу світла характеризують світловий потік, що оцінює виріб з точки зору ефективності (сила світлового потоку визначається в люменах). Сила світлового потоку може змінюватися в залежності від конструкції світильника або термінів експлуатації.

Освітленість.

Поряд з категорією «світловий потік» існує поняття «корисного світла» з параметром - освітленість, яка вимірюється в люксах. Светоотдача як ККД лампи розжарювання становить всього 10-15лм / Вт. У співвідношенні потужності приладу з величиною освітленості можна виявити наявність або відсутність енергозбереження.

кольорова температура

Для оцінки оптичного сприйняття якості освітлювального приладу користуються поняттям колірна температура. На відміну від денного світла, лампи розжарювання випромінюють жовтий колір, у вечірній час корисний для здоров'я людини, оскільки не порушує процес вироблення мелатоніну, дуже важливого для людини гормону, що регулює добові ритми. ЛОН володіють високим індексом передачі кольору.

вольтамперная характеристика

ЛОН мають типову нелінійну вольтамперних характеристику, обумовлену залежністю величини струму від опору тіла розжарення. Висхідна крива показує в будь-якій точці приріст падіння напруги до приросту струму. Створюється автоматично стійкий режим, коли для зміни напруги не може виникнути внутрішніх причин. Включення приладу відразу вводить в нормальний режим роботи.

Підходи до класифікації ламп розжарювання

За призначенням:

• загального призначення (класичні, збільшеної яскравості, з м'яким світлом);
• декоративні (кольорові, з колбами декоративних форм, для люстр і бра);
• для місцевого освітлення (для освітлення шаф, дзеркал, кухонних меблів; в ліхтарях, для аварійного освітлення);
• дзеркальні (PAR - звичайні, кольорові; SPOT- звичайні, кольорові);
• сигнальні (індикаторні лампи в приладах);
• транспортні (фари, габаритні вогні, світлофори);
• прожекторні (промислові, театральні, прикордонні);
• лампи для оптики (бінокулярного мікроскопа, автотюнінгу).

По виду цоколя: гвинтовий, штирьовий, штифтової, байонетного з'єднання, на основі практичного застосування тертя.

За потужністю (ЛОН): від 15 до 1500Вт.

Включена лампа розжарювання

За складом газового середовища колби:

• вакуумні;
• газонаповнені (інертні гази - суміш азоту з аргоном або криптоном, ксеноном);
• галогенні лампи розжарювання (наповнені галогеном, який вступає в з'єднання з випаровуванням металу з поверхні тіла розжарення; менший розмір колби, більший ККД і термін служби);

За колірною температурою (в кельвінах):

• червоний (1200К);
• жовтий (3500К);
• біло-жовтий (4300К);
• білий (5000К);
• білий з блакиттю (6000К);
• блакитний (7000К);
• синій (8000К).

За експлуатаційними якостями; при нормальній напрузі (127в):

• ЛОН може безперервно горіти 1000ч,
• для ламп МО - 700часов.

Чому так важко розлучитися зі звичною лампою розжарювання

Ще в 2009 році на рівні Уряду РФ обговорювалося питання про зняття з виробництва звичайної лампи розжарювання, як це робиться в Європі. Особливого ентузіазму ніхто з приводу даної ініціативи не виявив. І тільки в 2011 році на території Росії в торговій мережі лампи розжарювання потужністю 100Вт і вище стали поза законом.

Налагоджене виробництво важко було перепрофілювати, тому до цих пір в продаж надходять ЛОН на 95 або 97Вт. В Європі - без всяких прийомів, заборона з 2013 року придбав силу закону.

Що послужило причиною такої немилості до лампи розжарювання? Технічні та експлуатаційні недоліки:

• низький ККД (не більше 4%), який визначається світловий віддачею;
• крихкість;
• вибух балона при термоударі;
• залежність термінів служби від напруги;
• реєстрований кидок струму (десятикратний!) при включенні;
• пожежонебезпека.

Але прихильники ЛОН надають серйозне значення її основних переваг:

• дешевизні;
• налагодженій виробництва;
• відсутності потреби в пускорегулирующей апаратурі;
• відсутності шкідливого іонізуючого випромінювання;
• високому рівню передачі кольору;
• стійкості до температур і конденсату;
• комфортності колірної температури.

Лампи розжарювання нового покоління

Виходячи з недоліків і переваг ЛОН, видно, що головними завданнями інноваційних проектів в області побутових джерел світла є:

• підвищення ККД приладу;
• енергозбереження;
• безпеку (з урахуванням утилізації).

Використання лампи розжарювання

Створення нових зразків освітлювальних приладів зі збільшеним показником світлосили йде за рахунок:

• створення газового середовища для світіння люмінофора (люмінесцентні лампи);
• створення галогенною середовища для збільшення світіння (галогенні лампи);
• використання електричного розряду у вигляді дуги в газовому середовищі (ртутні, ксенонові і натрієві лампи);
• підняття тиску в колбі;
• використання кристалів як тіла розжарення;
• установки пускорегулювальних апаратів (ЕПРА і ПРА) для бесстартёрного включення люмінесцентних лам, в тому числі.
• Прямими спадкоємцями ламп розжарювання, але вже з новими якостями, є:
• галогенні прилади з ниткою розжарювання в середовищі галогену (на 20% ефективніше, в 2 рази довговічніше);
• кварцові галогенні лампи (КГ) з ниткою розжарення в кварцовою трубці (велика світловіддача, стабільність світлового потоку), використовуються для промислових приміщень, вулиць, реклами.

Все більшої популярності набувають енергозберігаючі лампи - міні-варіант хитромудро згорнутих люмінесцентних трубок. При очевидних перевагах в зниженому споживанні електроенергії та підвищення терміну служби, вони не однозначно сприймаються різними людьми.

Є медичні факти того, що підвищена яскравість світла викликає у світлочутливих людей відчуття дискомфорту, мігрень, запаморочення і, навіть, шкірні реакції.

Теплий м'яке світло, перевіреної часом, лампи розжарювання може ще бути повернутий в будинку людей для комфорту їх існування.