Лампа накаливания и её особенности

Какие недостатки/преимущества у лампы накаливания?

К достоинствам лампочек накаливания можно отнести:

• невысокую стоимость;
• широкий диапазон мощностей;
• бесперебойную работу при низком напряжении (со снижением интенсивности освещения);
• устойчивость к незначительным перепадам напряжения (с возможным сокращением срока службы);
• комфортную цветовую температуру (теплую);
• возможность использовать во влажных помещениях;
• простоту эксплуатации.

К недостаткам относится:

• сильный нагрев (создание пожароопасной ситуации);
• небольшой срок эксплуатации;
• низкая светоотдача (КПД <4%)
• зависимость светоотдачи от напряжения;
• риск разрыва колбы;
• хрупкость.

Строение

Обычная лампа состоит из следующих конструктивных элементов:

• колба;
• вакуум или инертный газ, закачиваемый внутрь нее;
• нить накала;
• электроды — выводы тока;
• крючки, необходимые для удерживания нити накала;
• ножка;
• предохранитель;
• цоколь, состоящий из корпуса, изолятора и контакта на донышке.

Помимо стандартных исполнений из проводника, стеклянного сосуда и выводов, существуют лампы специального назначения. В них вместо цоколя используются другие держатели или добавляется дополнительная колба.

Предохранитель обычно изготавливается из сплава феррита и никеля и помещается в разрыв на одном из выводов тока. Зачастую он расположен в ножке. Его основное предназначение — защита колбы от разрушения в случае обрыва нити. Связано это с тем, что в случае ее обрыва образуется электрическая дуга, приводящая к плавлению остатков проводника, которые попадают на стеклянную колбу. Из-за высокой температура она может взорваться и вызвать возгорание. Впрочем, долгие годы доказали низкую эффективность предохранителей, поэтому они стали эксплуатироваться реже.

Колба

Стеклянный сосуд используется для защиты нити накаливания от окисления и разрушения. Габаритные размеры колбы подбирают в зависимости от скорости осаждения материала, из которого производится проводник.

Газовая среда

Если раньше вакуумом заполнялись все без исключения лампы накаливания, то сегодня такой подход применяют лишь для маломощных источников света. Более мощные устройства заполняются инертным газом. Молярная масса газа влияет на излучение тепла нитью накаливания.

В колбу галогенных ламп закачиваются галогены. Вещество, которым покрыта нить накала, начинает испаряться и взаимодействовать с расположенными внутри сосуда галогенами. В результате реакции образуются соединения, которые повторно разлагаются и вещество вновь возвращается на поверхность нити. Благодаря этому появилась возможность повысить температуру проводника, увеличив коэффициент полезного действия и срок эксплуатации изделия. Также такой подход позволил сделать колбы более компактными. Недостаток конструкции связан с изначально малым сопротивлением проводника при подаче электрического тока.

Нить накала

По форме нить накаливания может быть разной — выбор в пользу той или иной связан со спецификой лампочки. Зачастую в них применяют нить с круглым сечением, закрученную в спираль, гораздо реже — ленточные проводники.

Современная лампа накаливания работает от нити из вольфрама или осмиево-вольфрамового сплава. Вместо обычных спиралей могут закручиваться биспирали и триспирали, что стало возможным за счет повторного закручивания. Последнее приводит к уменьшению теплового излучения и повышению КПД.

Лампы накаливания

Практически параллельно с этим продвигались изобретения и исследования с лампами накаливания. Всемирную известность получил Эдисон: считается, что именно он придумал первую лампу, работающую по принципу нити накаливания. Все это одновременно так, и немного не соответствует действительности. Как и в предыдущем случае, работы велись разными учеными, в различных уголках земного шара. Каждое новое открытие и достижение продвигало на шаг вперед всех изобретателей.

Эксперименты с электротоком начались сразу после его открытия. Уже в начале 19 века проводились опыты с накаливанием различных проводников. Целью применения данной методики для освещения задался в 1844 году изобретатель де-Молейн. Для накаливания он использовал платиновую проволоку, которую размещал внутри стеклянной колбы. Однако такая проволока быстро расплавлялась. В 1845 году английский ученый Кинг предложил заменить платину угольными стержнями.

Первую лампочку, подходящую для освещения и работающую около 200 часов, на всеобщее обозрение представил Г. Гебель. Для накаливания электротоком в вакуумную лампу устанавливалась бамбуковая нить. Вы, наверное, спросите, как в то время удалось получить вакуум? На самом деле все просто. Гебель использовал принцип, используемый для барометров: наливал в колбу ртуть, а после выливания в ней образуется вакуум. Но из-за отсутствия денег на патент, об этом вполне удачном эксперименте вскоре забыли.

После этого в Петербурге свои опыты в сфере электрического освещения начал великий ученый А.Лодыгин. Опыты начались в 1872 году, и завершились настоящим успехом: лампы, сконструированные Лодыгиным, начали применяться во многих сферах, а Петербургская Академия наук даже присудила автору премию – 1 тыс. рублей.

В 1875 В. Дидрихсон усовершенствовал лампу Лодыгина: откачал из колбы, где размещалась угольная нить воздух, а также придумал механизм для автоматической замены перегоревшей нити. В этом же году Дидрихсон изобрел абсолютно новый и уникальный на то время способ изготовления угольков для лампы: вакуумное обугливание с применением графита. Однако вскоре умер председатель товарищества, которое финансировало все изыскания, поэтому опыты и дальнейшее усовершенствование лампы прекратились.

В 1876 году идею подхватил и начал развивать Н. Булыгин. Он изобрел самовыдвигающийся механизм, который по мере прогорания угольных стержней, постепенно выдвигал их в вакуумную колбу для продолжения процесса свечения. Технология была сложной, поэтому дорогой в производстве.

К концу 19 века взятая за основу лампа Лодыгина была известна в России, Великобритании, Франции, Бельгии и других странах. В это же время в Америке над созданием устойчивого освещения от электричества занимался Т. Эдисон. В 1878 году в Северную Америку по служебным делам приехал Хотинский, у которого с собой имелось несколько ламп, привезенные из России. Сейчас уже точно неизвестно, была ли встреча Хотинского и Эдисона случайной, или нет, но они встретились, и Эдисон имел возможность изучить разработку Лодыгина.

После этого Эдисон усовершенствовал лампу: методом проб и ошибок подобрал наиболее подходящий материал для нити накаливания. Этим материалом, по мнению этого изобретателя, стала бамбуковая нить. В 1880 году Эдисон получил патент на свое изобретение и поставил его на потоковое производство. Кроме этого, именно он придумал аналог современного винтового цоколя, а также разработал и внедрил патрон к лампе. Так что первую электрическую лампу, производимую в промышленных масштабах, действительно, изобрел Томас Эдисон.

Примерно в это же время в Англии над аналогичным изобретением работал Дж. Сван. В качестве нити накаливания он использовал хлопковую нить, которая светилась в колбе с вакуумом. После получения патента в 1878 году, лампы Свана стали устанавливаться в домах Лондона. Развитие производства побудило английского изобретателя создать большую компанию по производству ламп накаливания. Позднее оба первых производителя объединили свои усилия и создали общую компанию по производству ламп накаливания.

Маркировка лампочек и цоколя

Для специализированных ламп существует буквенно-цифровая кодировка.

Первая буква определяет конструкцию и физические свойства. Например: б – аргоновая без спирали;

Вторая говорит о назначении: а— автомобильная, пж — прожекторная. Далее, указывается номинальное напряжение и мощность.

На колбах ламп для бытовых целей проставляется только напряжение, мощность и год изготовления. Диаметр цоколя в миллиметрах может быть указан на упаковке: Е14, Е27 и Е40.

Маркировка стандартного патрона для обычной лампочки — Е27

Достоинства

Устройство лампы накаливания обладает большим рядом преимуществ, что делает ее такой востребованной, рассмотрим некоторые из них:

• дешевизна;
• компактность;
• малая чувствительность к качеству питающего напряжения;
• быстрота включения;
• нет эффекта мерцания с выключателями с подсветкой;
• легко поддается регулировке яркости освещения;
• простота конструкции;
• нет токсичных элементов;
• работает при любой температуре;
• работает на любом роде тока;
• отсутствие паразитного индуктивного сопротивления;
• отсутствие радиопомех;
• не реагирует на электромагнитные импульсы;
• из всех осветительных приборов обладает наименьшим уровнем ультрафиолетового излучения.

Особенно экономична в местах, где требуется кратковременное, периодическое освещение (санузел, кладовая, погреб).

Недостатки

К сожалению, есть и недостатки:

• малый срок службы;
• лишь небольшая часть мощности, потребляемая лампой, идет на освещение;
• долговечность лампы напрямую зависит от напряжения;
• пожароопасность – температура баллона может достигать 330 °C;
• при неисправности лампы возможен взрыв колбы;
• резкий скачок тока при включении;
• чувствительность к ударам и тряскам.

Еще один недостаток связан с отходом от стандарта некоторых производителей. Для изготовления цоколя использовалась плакированная цинком сталь, при этом создавались безопасные условия эксплуатации.

В последнее время стали использовать алюминий. Если посмотреть, как устроен патрон лампы накаливания, тогда будет понятна проблема. Дело в том, что контакты патрона выполнены из латуни, при соприкосновении с алюминием происходят окислительные процессы, которые нарушают контакт.

При искрении алюминий плавится и прикипает к ножкам патрона, после чего вывернуть лампу практически невозможно.

Конструкция современной лампы накаливания

Привычный глазу грушевидный осветительный прибор состоит из 11 конструктивных элементов (из 7 разных металлов!), участвующих в процессе ввода электрической энергии, проведении его по телу накала, обеспечивающих прочность соединения цепи, предохраняющих от разрушения колбу в момент обрыва нити накала. Эта нить может иметь круглое сечение или быть выполнена в виде плоской ленточки из металла (или нескольких металлических ленточек). Поэтому принято элемент преобразования энергий в лампе называть — тело накала.

Конструкция лампы накаливания

Размеры стеклянной колбы (круглой или грушевидной) обусловлены скоростью осаждения материала, который используется для тела накала. Колбы бывают прозрачные, матовые, опаловые, окрашенные в белый цвет, двойные и с частично зазеркаленной поверхностью.

Резьбовой цоколь ЛОН, предложен Дж.У.Суоном и стандартизирован для Европы (цоколи европейских ламп могут не подойти к оборудованию США). В бытовых приборах применяются цоколи Эдисона (Е14-миньон, Е27, Е40 — по величине наружного диаметра в мм). Есть модификации цоколей, соединяемых с патроном посредством трения, штырька, штифта или перемещения с поворотом (байонетное соединение) — характерные для Великобритании. Лампы большой мощности (200-300вт и более) выпускают только с резьбовым цоколем.

Строение изделия

Обычные виды ламп накала состоят из стандартных элементов. Их размеры могут отличаться (самыми большими являются промышленные типы), но в целом они абсолютно одинаковые. Основные составные части конструкции:

• Колба.
• Цоколь. Он состоит из корпуса, на котором установлен изолятор и контакт.
• Вакуум или смесь газов.
• Нить накала.
• Предохранитель.
• Ножка.
• Электроды. Через них подаётся электричество на нить.
• Крючки. Предназначены для поддержания элемента накаливания.

Чаще всего предохранитель делают из феррита и никеля. Он располагается в разрыве на каком-либо из выводов тока. Обычно его размещают в ножке. Делается это из-за того, что во время обрыва сети возникает электрическая дуга. Она расплавляет проводник, который попадает на стекло. В этом случае лампа может взорваться.

Колба и цоколь

Стеклянный сосуд необходим, чтобы защитить нить накаливания от воздействия кислорода, что приведёт к её разрушению. Размеры колбы выбираются исходя из скорости оседания вещества, из которого выполнен проводник.

Наиболее распространённым цоколем является модель Томаса Эдисона. Е10 — это самый маленький резьбовой контакт, который сейчас применяется. Например, он может использоваться в ёлочных гирляндах, а также в небольших фонариках.

Цоколь Е14 называют миньоном. Зачастую его используют в небольших осветительных приборах по типу бра. Также эта модель применяется в современных люстрах. Даже светодиодные лампы используют этот тип контакта.

Под этот патрон изготавливается множество видов ламп:

• грушевидная;
• каплевидная;
• зеркальная;
• шарообразная;
• свечеобразная.

Газовая среда и нить накала

Раньше все осветительные изделия были вакуумными. Сейчас это решение используют только для маломощных ламп. Более мощные источники света наполняют инертным газом. Он напрямую влияет на количество излучаемого тепла.

Вам это будет интересно Паяльники для пайки микросхем

В галогеновые изделия закачивают галогены. Вещество, покрывающие всю спираль накала, при нагреве постепенно испаряется. Оно вступает в реакцию с галогенами, расположенными внутри колбы. После этого начинают появляться соединения, которые снова разлагаются, что влечёт за собой возвращение вещества на нить. Это позволяет значительно увеличить температуру спирали, чтобы повысить КПД и длительность эксплуатации. Также газы позволяют сделать стеклянные ёмкости не такими большими.

Нить накала выполняется в разной форме. Предпочтение отдают исходя из специфики лампочки. Чаще всего используют проводник с круглым сечением или спираль. Очень редко применяют ленточные нити.

Современные лампы функционирует благодаря вольфраму или сплаву из осмия и вольфрама. Иногда используют биспирали и триспирали. Это возможно только благодаря повторному закручиванию. Наибольший коэффициент полезного действия наблюдается у последнего типа, потому что триспираль позволяет снизить количество теплового излучения.

Люминесцентные лампы

Их другое название – «лампы дневного освещения». У одних приборов поток света он меньше, у других – больше. Однако качество цветопередачи у люминесцентных ламп отменное. Цвет у таких приборов тоже разный, и их применяют для освещения витрин. Они используются на предприятиях, в школах, больницах и других социальных учреждениях и общественных местах. Разновидность люминесцентного источника света – плазменные дисплеи.

Преимущества:

• Мощность у люминесцентных приборов и ламп накаливания одинаковая, однако у первых светоотдача больше, чем у вторых, в 5 раз.
• При соблюдении условий эксплуатации прослужат до 13000 часов. Число включений и выключений не должно превышать 2000 (не чаще 5 включений ежедневно в течение гарантийного периода в 2 года).
• По сравнению с лампами накаливания, у люминесцентных потребление электроэнергии снижено на 80%.
• Теплоотдача минимальная, поскольку энергия тратится на светоотдачу, а не на теплопередачу.
• Гамма цветовых оттенков разнообразная – от 2700 до 6000 К.
• Благодаря разным цветам колбы можно создать удивительные эффекты и игры света.

Недостатки:

• При работе или при включении они могут моргать, что напрягает глаза и раздражает.
• Скачки электросети, перенапряжение в сети они почти не переносят. А чтобы люминесцентные лампы прослужили как можно дольше, частое включение-отключение находится под запретом.
• Приборы сделаны из токсичного материала. После того как они отслужат свой срок, их необходимо сдать в специальное учреждение для переработки. Выбрасывать их в общий мусорный контейнер нельзя.
• После включения разогреваются примерно 2 минуты.
• Как только эксплуатационный период начнет завершаться, свет будет тускнеть.

В технических характеристиках и в эксплуатации люминесцентные лампы проигрывают следующему виду источников света.

Галогенные лампы

Открытие галогенового цикла в лампах накаливания, вызвало появление в производстве принципиально новых конструкций ламп. Основной эффект от применения галогенов состоит в возможности создания ламп накаливания значительно меньших габаритных размеров со значительно большей световой отдачей при тех же мощностях. Средняя световая отдача галогенных ламп, предназначенных для общего освещения, составляет 22 лм/Вт при сроке службы 2000 часов. Применение галогенного цикла привело к разработке ламп накаливания, позволяющих сконцентрировать на сравнительно небольшой площади излучение большой мощности и применить их в ряде специальных технологических процессов, например для нагрева различных материалов.

Устройство прямой галогенной лампы показано на рисунке 12. Колба лампы 1 представляет собой трубку из кварцевого стекла, по оси которой расположено тело накала в виде спирали или биспирали 2. Вводы в кварц представляют собой полоски молибденовой фольги 4, заштампованные в сплошные концы кварцевой трубки. Внутренняя часть электродов выполнена из вольфрама 3, внешние выводы – из молибдена 5. В лампах большой мощности, имеющих длинную спираль, для устранения ее провисания применяют держатели 7 из вольфрама. Для откачки, вакуумной обработки и наполнения лампы в средней части колбы припаивается штенгель из кварцевого стекла, после отпайки которого остается утолщение 6. Для крепления и присоединения к сети на концы лампы надеты цоколи 8.

Рисунок 12. Конструкция трубчатой галогенной лампы накаливания

В настоящее время технология изготовления галогенных ламп накаливания настолько отработана, что это позволило создать целую гамму ламп: для светильников общего, киносъемочного и телевизионного вещания, прожекторов, инфракрасных облучателей, автомобильных фар, аэродромных огней и тому подобных.

По конструктивным признакам галогенные лампы делятся на две группы: с длинным спиральным телом накала (аналогично конструкции на рисунке 12) и с концентрированным телом накала. Первая группа ламп имеет выводы с двух сторон, вторая – с одной стороны.

Обозначение типа галогенных ламп накаливания включает: первая буква – материал колбы (К – кварц); вторая буква – вид галогенной добавки (И – чистсый йод, Г – галогенные смеси); третья буква – область применения (О – облучательная), или конструктивная особенность (М – малогабаритная, К – концентрированное тело накала), либо то и другое вместе; первая группа цифр – мощность в ваттах (или сила света, ток или световой поток в зависимости от назначения лампы); последняя цифра – номер разработки, если эта разработка не произведена впервые. Для автомобильных ламп первой ставится буква А.

Номенклатура галогенных ламп накаливания насчитывает более 150 наименований. В таблице 6 приведены параметры различных галогенных ламп. Галогенные лампы общего применения имеют срок службы 2000 часов, то есть в 2 раза выше, чем обычные лампы накаливания; у других типов галогенных ламп срок службы колеблется в зависимости от назначения лампы. Лампы для инфракрасного облучения благодаря низкой температуре тела накала (2400 – 2700 К) обладают повышенным сроком службы (до 5000 часов). Облучательные лампы предназначены для эксплуатации, как правило, в горизонтальном положении.

Таблица 6

Параметры галогенных ламп накаливания

Типы ламп	Световая отдача, лм/Вт	Цветовая температура, К	Средняя продолжительность горения, ч	Особенности конструкции
Для общего освещения
КИ220-1000-5 КИ240-1000 КИ240-1500 КИ220-2000-4 КГ220-5000	22 22 22 22 22	3000 3000 3000 3000 3000	2000 2000 2000 2000 2000	Линейная – – – –
Для студийного освещения
КГ220-500 КГ220-1000-4 КГ110-1000 КГ110-2000 КГ220-10000	27 26 26 26 26	3200 3200 3200 3200 3200	150 420 400 600 1500	Линейная – – – –
Для копировальных аппаратов
КГ220-1300 КГ220-400	14 16	2800 3000	3000 500	Линейная –
Для нагрева материалов
КГ127-500 КГ220-1000 КГ220-2500-3	2,6 2,6 2,6	2600 2500 2650	5000 10000 2000	Линейная – –
Автомобильные
АКГ12-55 АКГ24-70 АКГ24-70-1	27 25 23	– – –	150 150 300	Линейная малогабаритная – –
Проекционные
КГМ12-100 КГМ24-150 КГМ40-750	29 31 29	3250 3400 3300	85 50 100	С концентрированным телом накала – –
Прожекторные
КГК110-2000 КГК200-2000 КГК110-5000	28 28 28	3250 3250 3250	200 170 300	С концентрированным телом накала – –

Лампа освещения, различие по принципу действия.

Лампа накаливания — источник искусственного освещения в осветительных приборах, который выделяет тепло в процессе работы. Конструкция представляет собой спираль из тугоплавкого металла, которая помещена внутрь колбы, заполненной инертными газами или вакуумом. Среда внутри колбы предотвращает окисление металла. Существует много разновидностей лампочек, но главная причина роста их популярности — доступность.

Газоразрядная лампа представляет собой более современную версию источника освещения со спиралью внутри стеклянной колбы. Её устройство также подразумевает газовую среду внутри колбы, только вместо спирали применяются электроды. Освещение получают благодаря электрическому разряду.

Светодиодная лампа (LED) считается самым экологически чистым источником освещения. Это наиболее продвинутое устройство, которое состоит из светодиодного блока, радиатора, светорассеивающего колпака, драйвер-блока и цоколя.

Правдивая история создания лампы накаливания в хронологическом порядке

1840год. Британский химик и астроном Уоррен де ла Рю (Warren de la Rue), между прочим с 1864 года член-корреспондент Петербургской Академии Наук, размещает кусок платиновой проволоки в вакуумной трубке и пропускает через нее электрической ток, тем самым создав первую электрическую лампочку, по трудоемкости исполнения и стоимости больше напоминавшую некое произведение искусства. Больше известен за работы по исследованию Луны, один из кратеров которой назван в его честь.
1854 год. Германский часовщик Генрих Гебель (Heinrich Göbel) на выставке в Нью-Йорке представляет первую электрическую вакуумную лампу накаливания, пригодную для применения, сначала использую в качестве нити накаливания обугленную бамбуковую нить, а в качестве колб флаконы от духов. Должного внимания в те годы лампа Гебеля также не нашла. В 75 лет получил признание, как изобретатель первой пригодной для применения лампы накаливания с угольной нитью.
1860 год. Английский физик и химик Джозеф Уилсон Суон (Joseph Wilson Swan), по-русски Лебедь получил патент на вакуумную лампу накаливания, однако трудности в получении вакуума привели к тому, что лампочка Лебедя светила недолго. На этом работу не закончил и в 1878 году получил новый патент. В 1879 году в домах Англии стали делать электрическое освещение.
1874 год. 11 июля инженер-электрик Лодыгин Александр Николаевич получает патент на нитевую лампу, используя в качестве нити накаливания угольный стержень, помещенный в вакуум. Именно Лодыгин первым предложил применять в лампах вольфрамовые нити, закрученные в спираль. В 1906 году в США построил и пустил в ход завод по элетрохимическому получению вольфрама, хрома и др. металлов.  Не сойдясь во взглядах с большевиками в 1917 году покинул страну и в марте 1923 года умер в Бруклине.
1875 год. Русский электротехник, механик Одесского телеграфа Василий Федорович Дидрихсон усовершенствовал лампу Лодыгина, откачав из нее воздух и применяя несколько волосков нити накаливания. Лампа Дидрихсона уже имела некоторый успех, она была применена для освещения большого бельевого магазина на Б. Морской (ныне Герцена), так же очень помогла при строительстве Литейного моста во время подводных работ при ремонте осевшего кессона.
1876 год. Русский электротехник, военный инженер и изобретатель Павел Николаевич Яблочков открыл, что каолин (белая глина) электропроводен при высокой температуре. После чего он создал лампу, где «нить накала» была изготовлена из каолина. Особенностью данной лампы было то, что она не требовала вакуума, и «нить накала» не перегорала на открытом воздухе. Ни одно из изобретений в области электротехники не получало столь быстрого и широкого распространения, как свечи Яблочкова. Это был подлинный триумф русского инженера. Свечи Яблочкова появились в продаже и начали расходиться в громадном количестве, так, к примеру, французское предприятие Бреге ежедневно выпускало свыше 8 тысяч свечей. Каждая свеча стоила около 20 копеек и горела 1,5 часа. Проживая в Париже был посвящен в члены масонской ложи «Труд и Верные Друзья Истины» (Travail et Vrais Amis Fidèles). Умер в России в 46 лет.
. Американский изобретатель и предприниматель (Thomas Alva Edison) в ходе исследовательских работ, установив решающее значение вакуума при изготовлении ламп, закончил разработку лампы накаливания с угольной нитью, ставшей одним из крупнейших изобретений XIX века. Величайшая заслуга Эдисона именно в создании практически осуществимой, широко распространившейся системы электрического освещения с прочной нитью накала, с высоким и устойчивым вакуумом и с возможностью одновременного использования множества ламп, а не в разработке идеи. Одновременно Эдисон изобрёл бытовой поворотный выключатель. Эдисон является автором многочисленных важнейших изобретений: в течение жизни Эдисона Бюро патентов в США выдало ему 1093 патента, важнейшие из которых — это патенты на изобретение фонографа, угольного микрофона, кинетоскопа (оптический прибор для показа движущихся картинок). Так же известен тем, что приняв на работу молодого сербского инженера Николу Теслу не смог воспользоваться его гениальными идеями. Умер в 1931 году в возрасте 84 лет.
Правдивая история создания лампы накаливания в картинках

Из чего состоит вольфрамовая лампочка?

https://youtube.com/watch?v=ywXX-DggaAM

Конструкция лампы накаливания с вольфрамовой нитью очень проста. Она состоит из:

• колбы, т. е. самой стеклянной сферы, либо вакуумированной, либо наполненной газом;
• тела накала (нить накаливания) – спирали из сплава вольфрама;
• двух электродов, по которым на спираль подается напряжение;
• крючков – держателей вольфрамовой нити, выполненных из молибдена;
• ножки лампочки;
• внешнего звена токоввода, служащего предохранителем;
• корпуса цоколя;
• стеклянного изолятора цоколя;
• контакта донышка цоколя.

Принцип работы лампы накаливания также несложен. Свет вырабатывается по причине того, что вольфрамовая нить нагревается от подаваемого на нее напряжения. Подобное свечение, хоть и в более малых объемах, можно увидеть при работе электрической плитки с открытым нагревательным элементом из нихрома. Свет от спирали выделяется очень слабый, но на этом примере становится ясно, как работает лампа накаливания.

Кроме привычной формы, эти световые приборы могут быть и декоративными, в виде свечи, капли, цилиндра или шара. Так как свет от вольфрама всегда одного цвета, производители выпускают такие осветительные приборы с различными, иногда окрашенными стеклами.

Интересны в работе лампочки с нитями накаливания с зеркальным покрытием. Принцип действия лампы накаливания можно сравнить с точечными светильниками, так как освещают они направленно определенную площадь.

Разновидности форм ламп накаливания

Достоинства

Конечно, основные преимущества ламп накаливания – это минимальная сложность при их изготовлении. Отсюда, естественно, и низкая цена, ведь на сегодняшний день более простого электрического прибора и представить нельзя. Та же история и с включением такого элемента в сеть. Для этого не нужно устанавливать какое-то дополнительное оборудование, достаточно простейшего патрона.

В некоторых случаях даже при его отсутствии люди подключают лампы накаливания, на скорую руку соорудив патрон из дерева, пластика, либо вовсе соединяя лампу с проводом при помощи изоляционной ленты. Конечно, такие подключения в форс-мажорных обстоятельствах имеют право на существование, но они небезопасны в смысле пожарной и электрозащиты (необходимо следить, чтобы основание не нагрелось).

Также лампочки с нитью накаливания больших мощностей (150 Вт) очень широко применяются в освещении теплиц. Ведь помимо того, что они дают свет, в результате накаливания вольфрамовой нити лампы сильно нагреваются. К тому же освещение от них наиболее близко к солнечному свету, современная лампочка на светодиодах или люминесцентная энергосберегающая этим похвастаться не могут. По этой же причине лампа накаливания имеет преимущество и в вопросе влияния на зрение человека.

Недостатки

Вольфрамовая нить

К недостаткам ламп накаливания можно отнести недолговечность работы таких приборов, это напрямую зависит от такого параметра, как напряжение в сети. Если повысить ток, то спираль начнет быстрее изнашиваться, что и приведет к перегоранию в самом тонком месте. Ну а если же понизить напряжение, то освещение станет намного слабее, хотя, конечно, это увеличит срок службы лампы.

К основным недостаткам ламп накаливания можно также отнести и негативное действие на нить накала резких скачков напряжения. Но от этого недостатка можно избавиться путем установки вводного стабилизатора. Конечно, остается вопрос с включением освещения. Ведь в момент подачи напряжения нить накала холодная, а значит, сопротивление ее ниже. Решается эта проблема установкой простейшего поворотного диммера. Тогда с поворотом рукоятки нить будет накаливаться плавнее, (т. е. будет отсутствовать краткая резкая подача напряжения), а значит и прослужит она много дольше.

Но все же главным минусом этих приборов, конечно же, можно считать их низкий КПД, а именно то, что работающая лампа расходует подавляющую части энергии на тепло, в результате чего начинает сильно нагреваться. Эти потери составляют до 95%, но такой уж алгоритм работы вольфрамовых лампочек. Так что при приобретении этого светового прибора следует учитывать все преимущества и недостатки лампы накаливания.

Галогенные лампы

Галогенная лампа с обычным цоколем

Галогенные лампы мало чем отличаются от ламп накаливания, принцип работы тот же. Единственная разница между ними — это газовый состав в баллоне. В данных лампах к инертному газу примешивают йод или бром. В результате становится возможным повышение температуры нити накаливания и уменьшение испарения вольфрама.

Лампа ко встроенному светильнику

Именно поэтому галогенные лампы можно делать более компактными, а срок их службы повышается в 2–3 раза. Однако температура нагревания стекла повышается весьма значительно, поэтому галогенные лампы делают из кварцевого материала. Они не терпят загрязнений на колбе. Прикасаться незащищенной рукой к баллону нельзя — лампа перегорит очень быстро.

Галогенная линейная лампа

Линейные галогенные лампы используются в переносных или стационарных прожекторах. В них часто бывают датчики движения. Такие лампы используют в гипсокартонных конструкциях.

Галогенные компактные зеркальные лампы с цоколем G4

Компактные осветительные устройства имеют зеркальное покрытие.

К минусам галогенных ламп можно отнести чувствительность к перепадам напряжения. Если оно «играет», лучше приобрести специальный трансформатор, выравнивающий силу тока.

Прожектор

Конструкция и принцип действия современных типов ламп

К современным устройствам освещения можно отнести галогенные, люминесцентные, энергосберегающие и светодиодные устройства. Рассмотрим каждый тип индивидуально.

Галогенные

Такие устройства представляют собой модернизированную версию классических ЛН. Колба такого устройства заполнена галогеном, который реагирует с испаряющимся по мере нагревания вольфрамом. Это позволяет продлить срок службы устройства. Кроме того, в галогенных лампах используется кварц. Галогенные осветительные приборы обычно обладают более высокими эксплуатационными характеристиками, нежели обычные ЛН.

Люминесцентные

Эти устройства именуют также лампами дневного света. Они имеют высокое качество цветопередачи, что позволяет использовать их в освещении витрин магазинов и стеллажей. В сравнении с ЛН люминесцентное устройство потребляет в 4–5 раз меньше энергии и имеет более высокий срок службы. Есть у них и свои недостатки — плохая работа при низких температурах и содержание вредных веществ (в т. ч. ртути) в некоторых моделях.

Энергосберегающие

Главная особенность энергосберегающих осветительных приборов – электронный блок, обеспечивающий как загорание, так и работу лампы. Такое устройство отличается более стабильной работой, пониженным энергопотреблением, огромным сроком службы и широким ассортиментом доступной цветовой гаммы.

Светодиодные

В конструкции таких ламп используются полупроводниковые кристаллы: именно они создают свечение при пропускании через себя электрического тока. В сравнении с теми же галогенными устройствами, светодиодные примерно в 4–7 раз более эффективны, а по сроку службы такое устройство может «дотянуть» до 50 000 часов. Единственным недостатком светодиодных ламп принято считать их высокую стоимость, однако, учитывая экономию на обслуживание и потребление, в долговременной перспективе их приобретать гораздо выгодней.