Описание и принцип работы лампочки

Нагревательные приборы

Тепловое действие тока широко используется в электронагревательных приборах. К ним относятся электрические плиты, чайники, обогреватели, утюги, кипятильники.

Электронагревательные приборы также используют в промышленности  для выплавки определенных сортов металла и электросварки. В сельском хозяйстве явление нагревания проводника электрическим током нашло свое применение в обогреве теплиц (рисунок 9), инкубаторов, кормозапарников.

Рисунок 9. Кабельное отопление грунта в теплице

Основная часть таких приборов — это нагревательный элемент.

{"questions":,"answer":}}}]}

Устройство лампочки накаливания

Электрические лампочки немного различаются по конструкции, но к основным составляющим относятся нить излучающего проводника, стеклянный сосуд и выводы. У ламп специального назначения может не иметься цоколь, присутствовать иные держатели излучающего проводника, еще одна колба. В некоторых лампах накаливания также имеется предохранитель из ферроникеля, стоящий в разрыве одного из выводов.

Размещается предохранитель преимущественно в ножке. Благодаря ему колба не разрушается при обрыве излучающего проводника. При обрыве нити лампы появляется электрическая дуга, плавящая останки проводника. Расплавленное вещество проводника, попадая на стеклянную колбу, способно ее разрушить и спровоцировать возгорание. Предохранитель же разрушается от большого тока электрической дуги и прекращает плавление нити накала. Но ставить такие предохранители не стали ввиду малой эффективности.

Конструкция лампы накаливания: 1 — колба; 2 — полость колбы (вакуумированная или наполненная газом); 3 — тело накала; 4, 5 — электроды (токовые вводы); 6 — крючки-держатели тела накала; 7 — ножка лампы; 8 — внешнее звено токоввода, предохранитель; 9 — корпус цоколя; 10 — изолятор цоколя (стекло); 11 — контакт донышка цоколя.

Колба

Стеклянная колба лампы накаливания защищает излучающий проводник от окисления и разрушения. Размер колбы зависит от скорости осаждения материала проводника.

Как шли к открытию?

История лампы накаливания началась в начале XIX века.

В школьном курсе физике принято считать изобретателем лампы накаливания Томаса Эдисона (1847–1931), однако, у изделия имелись прародители.

В 1803 году русский изобретатель Василий Владимирович Петров (1761–1834) изучая проводимость материалов, получил электрическую дугу между угольными проводниками. Он предложил пользоваться явлением для освещения пространства. Однако, из-за быстрого сгорания угля, практического применения открытие, в те годы, не получило.

Это интересно!

В.П. Петров занимался исследованиями в области люминесценции, впоследствии также примененной в светотехнике. Опыты физика легли в основу изобретений П. Яблочковым «электрической свечи» и дуговой сварки Н.Н. Бэнардосом.

Научно описал в 1809 г. дуговой разряд между угольными стержнями сэр Гемфри Дэви (1778–1829) – создатель английской школы электрохимии. Труды стали основой для последующих открытий.

Бельгийский учёный Жобар, учитывая недостатки предыдущих конструкций лампочек, взялся за оптимизацию и в 1838 году представил свету угольную лампу накаливания. По сути, он создал устойчиво работающий прототип лампы с угольным сердечником. Но и его лампа была с изъяном: в ней содержался кислород, поэтому угольный стержень сгорал довольно быстро.

Работы по созданию и усовершенствованию лампочки продолжились. И вскоре, в 1840 году, членкор Петербургской академии наук, англичанин по происхождению Уоррен Деларю (1815–1889) сконструировал первую в мире модель лампы с нитью накаливания, которая была изготовлена из платины. Устройство успешно освещало помещение, но из-за дороговизны драгоценного металла и его низких прочностных свойств, до промышленного использования дело не дошло.

Устройства Жобара и Деларю стали прорывом в науке, но запатентованы не были.

Первый патент удалось получить ирландцу Фредерику де Моллейну в 1841 году. Устройство представляло собой спираль из платины, находящуюся в вакууме – это увеличивало срок использования.

Американец Джон У. Старр в 1844 г. получил американский, а в следующем году британский патент на лампочки с углеродной нитью. Работы остановились, серия лампа не пошла в связи со смертью изобретателя.

Не прошел мимо изучения электрической дуги и великий французский ученый Жан Бернар Фуко. Заменив в 1844 древесный уголь на ретортные угольные электроды, он добился увеличения срока использования устройства. Он же оснастил лампу ручным регулированием длины дуги, при этом источником электричества служила довольно мощная для того времени батарея.

Лампочка продолжала видоизменяться. «Автором» первой лампы современного образца стал ученый из Германии Генрих Гебель, который в 1855 году поместил обугленную бамбуковую нить в вакуумную емкость. Лампа была еще далека от совершенства, но она стала уже более практичной. Прибор Гебеля считается прототипом первой лампочки.

С 1860 по 1878 год англичанин Джозеф Вильсон Свон (Суон) работал над применением угольного волокна и получил в итоге патент на изобретение лампы. Особенностью прибора стала разреженная кислородная атмосфера, в которой нагревалось и излучало видимый свет угольное волокно. Технология позволила увеличить видимое свечение.

Нить накаливания крупным планом

Параллельно со Своном проводил эксперименты и получил в 1874 г. патент на нитевую лампу российский ученый А.Н.Лодыгин. Ученый поместил палочку угля в вакуумированную колбу. Вольфрам послужил материалом для нитей накала. Благодаря этому удалось заметно продлить срок эксплуатации данных ламп.

Василий Федорович Дидрихсон российский ученый усовершенствовал конструкцию своего соотечественника. Из колбы откачали воздух, и было установлено несколько электродов. После сгорания одного, начинал светиться следующий электрод – время службы повысилось.

В 1976 г. российский физик Павел Николаевич Яблочков, изучая изоляционные материалы, применил обмазку нити белой глиной (каолином). Лампа светилась на воздухе, не требуя создания вакуума. Для пуска приходилось подогревать нити спичками. Сам изобретатель скептически относился к электрическому освещению и прекратил работу в этом направлении. Однако, некоторое время лампы Яблочкова выпускались в промышленном масштабе, но в итоге были вытеснены лампами накаливания. Такими приборами освещался Париж, Лондон, Санкт-Петербург, устанавливались светильники на паровозах и кораблях.

Томасу Эдисону (США) удалось усовершенствовать изобретения Лодыгина и Яблочкова. В 1880 году был получен патент на лампу с угольными электродами.

Ретро лампы Эдисона

Особый вид ламп – ретро лампы Эдисона. Они создают необычную атмосферу своим мягким желтоватым светом, который повторяет созерцание огня или закатного солнца.

Такой свет образуется благодаря растянутым в форму решетки или спирали нитям накала. С лампами Эдисона глаза не устают даже при длительном пребывании в помещении.

Появившиеся совсем недавно светодиоды с ультра теплым излучением позволили дизайнерам предложить рынку светодиодные ретро-лампы. По спектру излучения они очень близки к классическим ретро-лампам.

При правильном обращении ретро лампы служат до 4-5 тысяч часов, что в 4-5 раз дольше обычной лампы.

Первые результаты

Наиболее эффективные результаты в области получения вакуумной лампочки были достигнуты известным химиком и физиком из Англии – Джозефом Суоном (Своном). В 1860 годе он получил патент на своё изобретение, хотя лампа работала не слишком долго. Это было связано с использованием углеродной бумаги — она быстро превращалась в крошки после горения.

В середине 70-х гг. 19-го века параллельно со Своном несколько изобретений запатентовал и российский учёный. Выдающийся учёный и инженер Александр Лодыгин изобрёл в 1874 году нитевую лампу, в которой для нагревания использовался угольный стержень. К опытам по изучению осветительных приборов он приступил в 1872 году, находясь в Петербурге. В результате, благодаря банкиру Козлову, было основано общество по эксплуатации лампочек с углём. За своё изобретение учёный получил премию в Академии наук. Эти лампы сразу же стали использоваться для уличного освещения и здания Адмиралтейства.

Алекса́ндр Никола́евич Лоды́гин

Лодыгин также был первым, кто придумал применять закрученные в спираль вольфрамовые или молибденовые нити. К 1890-м гг. у Лодыгина на руках было несколько разновидностей ламп с накаливаемыми нитями из разных металлов. Он предложил откачивать воздух из лампочки, чтобы процесс окисления шёл медленнее, а значит, срок службы лампы был больше. Первая коммерческая лампа со спиралевидной нитью из вольфрама в Америке производилась в дальнейшем как раз по патенту Лодыгина. Он изобрёл даже лампочки с газом, заполненные угольной нитью и азотом.

Идея Лодыгина в 1875 году была усовершенствована другим русским механиком-изобретателем Василием Дидрихсоном. Он изготавливал угольки, обугливая древесные цилиндрики в графитовых тиглях. Именно он первым сумел осуществить откачку воздуха и установил в лампочку более одной нити, чтобы при перегорании происходила замена. Выпущена такая лампа была под руководством Кона, а освещать ею стали большой магазин белья и подводные кессоны во время строительства моста в Петербурге. В 1876 году лампу усовершенствовал Николай Павлович Булыгин. Учёный накаливал только один конец уголька, который постоянно выдвигался в процессе обгорания. Тем не менее, устройство было сложным и дорогим.

В 1875-76 гг. электротехник Павел Яблочков, создавая электрическую свечу, обнаружил, что каолин (разновидность белой глины) под воздействием высокой температуры хорошо проводит электричество. Он изобрёл каолиновую лампочку с нитью накаливания из соответствующего материала. Отличительной особенностью этой лампы является тот факт, что для её работы не требовалось помещать каолиновую нить в вакуумную колбу – она сохраняла работоспособность при контакте с воздухом. Созданию лампочки предшествовала долгая работа учёного над дуговыми лампочками в Париже. Однажды Яблочков посещал местное кафе и, наблюдая за расставлением столовых приборов официантом, пришёл к новой идее. Угольные электроды он решил располагать параллельно друг другу, а не горизонтально. Существовала, правда, опасность, что выгорать будет не только дуга, но и токопроводящие зажимы. Дилемму решили за счёт добавления изолятора, постепенно выгоравшего вслед за электродами. Этим изолятором и стала белая глина. Чтобы лампочка загоралась, между электродами разместили перемычку из угля, а неравномерное сгорание самих электродов было сведено к минимуму за счёт использования генератора переменного тока.

Своё изобретение Яблочков продемонстрировал на технологической выставке в Лондоне в 1876 году. Уже через год один из французов, Денейруз, учредил акционерное общество по исследованию осветительных технологий Яблочкова. Сам учёный слабо верил в будущее лампы накаливания, однако электрические свечи Яблочкова имели огромную популярность. Успех был обеспечен не только низкой ценой, но и продолжительностью горения в 1,5 часа. Благодаря этому изобретению появились фонари с заменой свеч, и улицы стали освещать гораздо лучше. Правда, минусом таких свечей было наличие только переменного потока света. Чуть позже физик из Германии, Вальтер Нернст, разработал лампочку такого же принципа, но нить накаливания сделал из магнезии. Лампа зажигалась только после нагревания нити, для чего использовали сначала спички, а потом электрические нагреватели.

Лампы Эдисона

IRC-галогенные лампы

Новым направлением развития ламп является так называемые IRC

-галогенные лампы (сокращение «IRC» обозначает «инфракрасное покрытие»). На колбы таких ламп наносится специальное покрытие, которое пропускает видимый свет, но задерживает инфракрасное (тепловое) излучение и отражает его назад, к спирали. За счёт этого уменьшаются потери тепла и, как следствие, увеличивается эффективность (КПД) лампы. По данным фирмы OSRAM потребление энергии снижается на 45 %, а срок службы удваивается (по сравнению с обычной галогенной лампой). Такая галогенная лампа мощностью 65 Вт даёт световой поток 1700 , то есть имеет световую отдачу 26 лм/Вт. Это примерно вдвое меньше световой отдачи компактной люминесцентной лампы мощностью 30 Вт (1900 лм), требующейся для создания аналогичного светового потока, и вдвое больше световой отдачи простой лампы накаливания.

ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ

Накальные лампы (ЛН) – это классические осветительные приборы, изготавливаемые по типовым технологиям. Благодаря простоте конструкции и сравнительно невысокой стоимости они до сих пор пользуются спросом у потребителя.

При изучении их устройства выделяются следующие конструктивные узлы:

• стеклянная колба с откаченным из нее воздухом;
• цоколь из мягкого металла;
• накальная нить, являющаяся источником излучения.

Обратите внимание: В ассортименте электрических лампочек накаливания представлено несколько видов резьбового цоколя, обозначаемых как Е10, Е14, Е27 и Е40.

Принцип действия этих осветителей основан на разогреве вольфрамовой нити под действием протекающего по ней электрического тока. При высоких температурах за счет большого удельного сопротивления разогретый металл начинается светиться в фиксированном спектре излучения.

Отсутствие внутри воздуха способствует длительному свечению нити, которая в обычных условиях сгорает мгновенно.

К достоинствам ЛН относят:

• простоту и дешевизну устройства;
• независимость от перепадов напряжения и возможность регулировки яркости;
• мгновенное зажигание и отсутствие мерцания (инертность);
• простота утилизации (экологическая чистота);
• отсутствие радиопомех и бесшумность работы.

Несмотря на множества достоинств, эти изделия не лишены недостатков. Основной – очень низкий КПД, не превышающий 15%.

Кроме того, они имеют короткие сроки службы (быстро перегорают) и потребляют много электрической энергии. К минусам обычных лампочек относят сильный разогрев колбы, при прикосновении с которой можно получить ожог.

По своему применению ЛН относятся к универсальным изделиям, широко востребованным как на производстве, так и в рабочих офисах и быту. Также они используются при организации аварийного освещения.

История создания

Интересно, что в первых лампах использовался не вольфрам, а ряд других материалов, включая бумагу, графит и бамбук. Поэтому, несмотря на то, что все лавры за изобретение и усовершенствование лампы накаливания принадлежат Эдисону и Лодыгину, приписывать все заслуги только им — неправильно.

Писать о неудачах отдельных ученых не станем, но приведем основные направления, к которым прилагали усилия мужи того времени:

1. 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.
2. Далее исследователи задумались над тем, как создать условия строжайшего вакуума, ведь кислород — важный элемент для процесса горения.
3. 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.
4. 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.

В наше время популярность подобных ламп падает в геометрической прогрессии. В 2003 году в России была увеличена амплитуда питающего напряжения на 5 %, к сегодняшнему дню этот параметр составляет уже 10 %. Это привело к сокращению срока эксплуатации лампы накаливания в 4 раза. С другой стороны, если вернуть напряжение на эквивалентное значение вниз, то существенно сократится отдача светового потока — до 40 %.

История развития электрического освещения

Все началось с создания в 1802 году русским физиком и первым в мире электротехником Василием Владимировичем Петровым электрической дуги (рисунок 10). Это изобретение можно считать прообразом лампы накаливания и первым осветительным элементом.

Петров взял два угольных стержня-электрода, имеющих разноименные электрические заряды. Оказалось, что если их приблизить друг к другу, то они дают яркий разряд в форме дуги. 

Рисунок 10. Электрическая дуга Петрова

Тем не менее электрическая дуга оставалась без внимания до 1876 года. Русский инженер и электротехник Павел Николаевич Яблочков разработал прибор, который назвал «электрической свечой» (рисунок 11). В основе этого устройства и оказалась электрическая дуга Петрова: два угольных стержня расположены параллельно друг другу и разделены слоем каолина (белой глины). Эта лампа широко использовалась в Лондоне для освещения улиц.

Рисунок 11. «Электрическая свеча» Яблочкова

В 1872 году была изобретена первая лампа накаливания (рисунок 12) русским инженером Александром Николаевичем Лодыгиным. Здесь уже было применено знание о тепловом действии тока. В устройстве лампы были две медные проволоки, соединенные с источником тока. Они были впаяны в стеклянный шар. Между ними закреплялся тонкий угольный стержень. Он раскалялся и ярко светился. Чтобы продлить работу такой лампы, из стеклянной колбы откачивали воздух. 

Рисунок 12. Лампа Лодыгина

Далее следовало огромное количество модификаций и экспериментов: к 1890-ым годам в лампах уже стали применять вольфрамовую нить вместо угольных стержней. Тогда лампы накаливания сменили «электрическую свечу» Яблочкова. Прогресс постепенно привел к появлению энергосберегающих и светодиодных ламп.

Первая энергосберегающая лампа была создана в 1901 году американским инженером Питером Купером Хьюиттом. Она излучала неприятный голубовато-зеленый свет, поэтому не получила распространения. По это причине создание полноценной энергосберегающей лампы относят к 1926 году Эдмундом Гермером.

Исследования, относящиеся к светодиодам, длились с 1920-ых годов. Первые светодиодные лампы с желто-зеленым и красным свечением были созданы в 1962 году, а свое широкое распространение — после огромного количества доработок и усовершенствований — нашли только к 2000-ым годам.

Технические характеристики

Интересно наблюдать за зависимостью световой энергии и мощности лампы. Изменения не линейны — до 75 Вт световая отдача увеличивается, при превышении — снижается.

Одно из преимуществ таких источников света – равномерное освещение, поскольку практически во всех направлениях свет излучается с одинаковой силой.

Еще одно достоинство связано с пульсированием света, которое при определенных значениях приводит к значительной утомляемости глаз. Нормальным значением считают коэффициент пульсации, не превышающий 10 %. Для ламп накаливания параметр максимум достигает 4 %. Самый худший показатель — у изделий мощностью 40 Вт.

Среди всех доступных электрических осветительных приборов лампы накаливания нагреваются сильнее. Большая часть тока преобразуется в тепловую энергию, поэтому прибор больше похож на обогреватель, чем на источник света. Световая отдача находится в диапазоне от 5 до 15 %. По этой причине в законодательстве прописаны определенные нормы, запрещающие, к примеру, использовать лампы накаливания более 100 Вт.

При рассмотрении спектра излучения и сравнении его с естественным освещением можно сделать два важных замечания: световой поток таких ламп содержит меньше синего и больше красного света. Тем не менее, результат считается приемлемым и не приводит к утомлению, как в случае с источниками дневного света.

Эксплуатационные параметры

При эксплуатации ламп накаливания важно учитывать условия их использования. Их можно применять в помещениях и на открытом воздухе при температуре не менее –60 и не более +50 град

Цельсия. При этом влажность воздуха не должна превышать 98 % (+20 град. Цельсия). Устройства могут работать в одной цепи с диммерами, предназначенными для регулирования световой отдачи за счет изменения интенсивности света. Это дешевые изделия, которые могут быть самостоятельно заменены даже неквалифицированным человеком.

Срок годности

Срок службы изделия зависит от его качества. ЛН нужно хранить в картонной коробке. Это нужно для того, чтобы случайно не разбить ее или чтобы она не дала незаметную трещину, которая испортит всю работу. Из-за такой трещины газ будет испаряться, в итоге после того, как лампочка будет вкручена в плафон, она поработает не больше 2-3 часов. Нужно соблюдать правила безопасности при вкручивании лампы в плафон. Нельзя допускать детей к этому процессу, а также желательно полностью выключать подачу электричества в помещении.

Обратите внимание! Использованные лампочки необходимо правильно утилизироваться, выкидывать вместе с пищевыми отходами их не разрешается. В каждом городе есть специальные баки, для таких отходов

Если соблюдать все правила хранения и использования, то лампа прослужит максимально долго, без дефектов.

Перед покупкой лампы желательно получить консультацию специалиста. Не рекомендуется отдавать выбор неизвестному производителю, так как могут попасться бракованные изделия, которые не будут работать положенный срок, или вообще разорвутся под напряжением. Качественные производители всегда дают гарантию не менее 30 дней на лампы накаливания. Покупатель имеет полное право обмена изделия или возврата средств, если работа лампы была менее 10 часов или она перегорела моментально.

Если возникли проблемы с подачей топлива и воздушной массы

В этом случае подготовите отвертку с прямым наконечником, плоскогубцы, иглу и тонкую проволоку. Проблему подачи топлива фиксируют по возникновению пены и просачиванию ее сквозь основание сопла. Скорее всего засорился жиклер.

Ремонтные работы предполагают такую последовательность манипуляций:

1. При наличии видимого небольшого зазора иглу аккуратно вставляют в калибровочное углубление и прочищают ею топливную трубку.
2. Если положительного результата не намечается, жиклер снимают.
3. Проволоку размещают в отверстии топливной трубки.
4. Далее открутите вентиль.
5. Залейте в канал бензин. Проделывайте манипуляцию бережно и неторопливо.
6. Соберите конструкцию в единое целое, поставьте на место жиклер.
7. Если из-под штока появилось пламя, погасите огонь.
8. Демонтируйте рукоятку вентиля и в заборной игле замените изношенную сальниковую набивку новой.

Если в паяльной лампе нарушены показатели давления воздуха на внутренней поверхности камеры, ремонт осуществляют исходя из каналов, которые функционируют для подачи воздушной струи. Мастеру следует удалить нагар, залив каналы трихлорэтиленом. После, чтобы вымыть образованную на стенках ржавчину, промойте каналы кислотой, высушите, продув сжатым воздухом.

Работы выполняют в специальных перчатках. Глаза тоже лучше защитить очками.

Видеоинструкцию, как ремонтировать паяльную лампу своими руками, можно посмотреть дальше: Как избежать регулярного ремонта

Чтобы к ремонту паяльной лампы прибегать нечасто, необходимо придерживаться инструкции к использованию агрегата. Мы привыкли включать паяльную лампу в помещении. Но тогда следует помнить, что в работающем состоянии инструмент должен находиться не дольше 15-30 минут. После использования комнату тщательно проветривают.

Продлить жизнь оборудованию можно, применяя такие правила:

1. Перед тем как включить прибор, залейте его топливом. Заправку осуществляют, заполняя резервуар на ¾ части от общего объема. Пустота необходима чтобы создать давление.
2. Чтобы давление присутствовало, насосу также требуется сделать 10 нерезких качков.
3. Заливая в ванночку горелки топливо, применяйте спиртовой состав. Благодаря этому приему, копоти формируется минимальное количество. Правильная эксплуатация агрегата возможна, если поджечь топливо. Вокруг не должно быть сквозняков.
4. Когда горение топлива подойдет к завершению, откройте игольчатый клапан. Теперь топливо находится в газообразном состоянии. Если присутствуют капли, разогрев продолжают. Если горелка не разогревается долго, подставьте лампу к металлической панели. Выдержите расстояние от листа до сопла 2-3 см.
5. Если горение тухнет, прочистите форсунку специальной иглой.
6. Погасить факел инструмента можно с помощью завинчивания вентиля и опускания иглы.
7. Нельзя включать паяльную лампу рядом с горелкой. Это провоцирует нагревание баллона и топлива за пределы 50 градусов.
8. Топливо, которое заливается в оборудование, должно подходить под характеристики, установленные производителем паяльной лампы.

Паяльная лампа является нагревательным прибором, при помощи которого получают высокую температуру при осуществлении пламенного горения некоторых исходных легкогорючих веществ. Такими веществами, используемыми при работе устройства, являются:

• бензин;
• спирт;
• керосин и некоторые другие.

Паяльная лампа поможет справиться с большим количеством задач: нагреть неоткручеваемую гайку, разогреть гудрон и т.д.

Продукты горения, получаемые в процессе работы устройства, образуют факел вытянутой формы, при этом температура факела имеет очень высокие показатели.

Наибольшее распространение получила бензиновая паяльная лампа. Помимо этой модификации распространение получили паяльные лампы, источником пламени в которых служит природный газ. Этот тип паяльных ламп отличается от бензиновых не только видом сжигаемого в процессе их работы топлива, но и конструкцией. Объем резервуаров используемых для топлива в паяльных лампах может колебаться в зависимости от модели устройства от 0,1 до 2 литров. Тепловая мощность этих устройств способна изменяться в диапазоне от 0,5 до 3 кВт в зависимости от подачи топлива. Мощность лампы регулируется при помощи специального крана открывающего подачу сжигаемого вещества.

Анализ причины перегорания филаментной лампы

Чтобы не отставать от технического прогресса при появлении на рынке филаментных ламп приобрел двенадцать таких лампочек с цоколем Е14 мощностью 6 Вт для двух люстр.

Лампы красиво смотрелись в люстре и хорошо освещали помещение, но через год эксплуатации одна из них ярко вспыхнула и перестала светить. Решил выяснить, в чем причина отказа.

Попытка отделить цоколь от колбы лампы не увенчалась успехом. Клей-компаунд скрепил цоколь с колбой намертво. Пришлось применить разрушающий метод разборки с помощью тисков.

Для извлечения драйвера из цоколя пришлось, вращая его сжимать по немного тоже в тисках. Компаунд и остатки стекла колбы при этом крошились.

В результате удалось извлечь из лампы филаменты и драйвер без их повреждения. На фотографии показано как выглядит филаментная лампа без колбы и цоколя.

При осмотре драйвера сразу бросилось в глаза, что рядом с токоограничивающим конденсатором резистор был покрыт слоем копоти, что свидетельствовало о сгорании одной из деталей. Проверка резистора показала его исправность. Следовательно, вышел из строя конденсатор.

На противоположной стороне печатной платы драйвера был распаян только мостовой выпрямитель и нанесена маркировка для подключения. показала, что все диоды исправны.

Электрическая схема филаментной лампы

Для дальнейшего анализа причины отказа с печатной платы драйвера срисовал электрическую принципиальную схему филаментной лампы. Как видно из схемы, она практически не отличается от , собранной на обыкновенных светодиодах с токоограничивающим конденсатором.

Ток стабилизируется с помощью конденсатора С1, выпрямляется диодным мостом VD1-VD4 и далее поступает на филаменты HL1-HL6, соединенные последовательно двумя параллельными группами по три. Резисторы служат для разряда конденсаторов после выключения лампы. С2 сглаживает пульсации.

Достоинством этой схемы драйвера является простота, позволяющая поместить его даже в цоколь Е14, высокий КПД и практически отсутствие выделения тепла. Недостатком является большой светового потока, что исключает использование ламп с таким драйвером для освещения рабочих мест с напряженным трудом.

Если необходима филаментная лампа с малым коэффициентом пульсаций, то нужно приобретать с драйвером на микросхеме. На фото классическая схема такого драйвера, но он больше по размерам, поэтому устанавливается только в филаментные лампы с цоколь Е27.

Проверка филаментов лампы

Для проверки филаментов необходимо на их выводы подать напряжение постоянного тока не менее 60 В. Поэтому мультиметром, который выдает в режиме измерения сопротивления напряжение не более 9 В прозвонить филамент невозможно.

Поэтому для проверки филаментов был использован драйвер, извлеченный из лампы. Конденсатор С1 был в обрыве, поэтому был выпаян и вместо него запаян исправный навесной такой же емкости.

При подаче напряжения на драйвер, засветился только один из шести филаментов, и то участками, что указывало на возможную неисправность всех филаментов лампы.

Для проверки филаментов они были разъединены и проверены по отдельности. Подключались к родному драйверу, последовательно с которым по цепи подачи питающего напряжения был запаян дополнительных конденсатор такой же емкости.

Как и ожидалось, все филаменты оказались неисправными. Один из них засветился, как и ранее, участками, что не позволяло его дальнейшее использование.

Причина перегорания филаментной лампы

Филаментная лампа перегорела из-за электрического пробоя токоограничивающего конденсатора С1. В результате все напряжение питающей сети (220 В) было приложено к выводам светодиодных филаментов и через них потек ток, превышающий допустимый.

Светодиоды от перегрева перегорели, как и сам конденсатор. От него и покрылась копотью печатная плата.

ХАРАКТЕРИСТИКА СПЕКТРА ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ

Каждый источник света, в зависимости от принципа его действия, обладает определённым спектральным составом светового потока. Для оценки спектральных характеристик световых источников пользуются таким параметром, как цветовая температура.

За основу оценочных градаций принято излучение абсолютно чёрного тела, длина волны которого функционально связана с температурой нагрева тела. Цветовую температуру выражают в кельвинах, при этом её значение численно равно температуре нагрева абсолютно чёрного тела, при которой оно создаёт излучение соответствующей длины волны.

В соответствии с данной системой оценок, цветовая температура лампочек накаливания имеет следующее значение:

• лампочка 40 Вт — 2200 К;
• лампочка 60 Вт — 2680 К;
• лампочка 100 Вт с вакуумной колбой — 2800 К.

Для сравнения можно привести значения цветовых температур таких источников, как стеариновая свеча — 1500–2000 К, солнце в полдень — 5000 К.

Более низкое значение цветовой температуры соответствует тёплым тонам с преобладанием жёлтого оттенка, высокой температурой обладают источники холодного свечения с оттенками голубизны.

Вероятно, в значении цветовой температуры заключена одна из причин того, что «лампочка Ильича» до сих пор не может окончательно покинуть наши жилища и рабочие места.

Дело в том, что альтернативные источники света, появившиеся в последние годы (светодиодные и уже исчезающие газоразрядные приборы) обладают довольно неприятным холодным свечением.

По большому счёту ситуацию пока не спасают различные люминофоры, придающие их свету более тёплые цветовые оттенки.

Вторая причина видимо в цене — светодиодные источники света стоят практически на порядок дороже лампочек накаливания, и что самое обидное — заявленный производителем срок их службы далеко не всегда соответствует реальному.

Этот аргумент может перевесить даже потрясающую экономичность этих источников. Добиться же некоторой экономии, имея лампы накаливания, поможет только регулятор освещения.

Ну и последний фактор носит психологический характер. Переход на источники света, дороже традиционных в десять раз, и которые почти во столько же раз меньше потребляют электроэнергии, можно рассматривать как мини инвестицию.

Ведь затратив единовременно определённые средства на покупку светодиодных источников освещения, и заменив ими лампочки накаливания, мы начинает экономить на электроэнергии.

То есть, вложенные средства постепенно возвращаются к нам, и после полной окупаемости вложенных денег мы начинаем получать чистую прибыль в виде разницы в счетах на электричество. Видимо, не все наши соотечественники способны мыслить категориями бизнесменов.

КПД ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ

Один из вариантов оценки эффективности источника света является их световой коэффициент полезного действия. Этот показатель определяет, какая часть подведённой к осветительному прибору электрической энергии преобразуется собственно в световой поток.

Для наглядного сравнения приведём данные по КПД ламп различного вида:

• лампы накаливания — 4%;
• люминесцентные лампы — 10%;
• светодиодная лампа — 40%.

Таким образом, более 95% электроэнергии, потребляемой лампой накаливания, просто греет окружающий воздух.

Другой способ оценки энергоэффективности ламп заключается в сравнении световых потоков, создаваемых единицей затраченной мощности. Практически, это то же самое что и сравнение КПД, только подход осуществлён с другой стороны.

2012-2022 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Виды обычных люминесцентных ламп

Несмотря на появление компактных моделей, обычные люминесцентные лампы до сих пор пользуются широкой популярностью и применяются во многих областях.

Принцип действия этих приборов имеет существенные отличия от лампочек накаливания. Вольфрамовую нить заменяют пары ртути, находящиеся в стеклянной колбе и горящие под действием электрического тока. Получаемый свет является практически невидимым, поскольку его излучение происходит в ультрафиолете. В свою очередь, именно ультрафиолет воздействует на люминофор, покрывающий стенки стеклянной трубки, и производящий видимое свечение.

Рассматривая основные виды ламп освещения, следует отметить, что люминесцентные модели отличаются низкой рабочей температурой. Благодаря большой поверхности свечения стало возможным создание ровного рассеянного света. По этой причине они получили свое второе название – лампы дневного света, под которым известны широким массам потребителей. По сроку эксплуатации они почти в 10 раз превосходят традиционные лампочки накаливания.

Люминесцентные лампы невозможно напрямую подключить к электросети. Это является их серьезным недостатком. Для подключения обязательно требуется балласт, а также стартер, запускающий лампу в момент включения.

Виды цоколей для ламп освещения

Сравнение светодиодных ламп и ламп накаливания

Характеристики металлогалогенных ламп

Светодиодные лампы нового поколения

Как работает лампа ДРЛ

Диодное освещение в квартире