Что такое лампа накаливания – как она работает и для чего существует
Что такое лампочка и зачем она нужна. Лампа накаливания имеет свои отличительные признаки и сферу применения. Чтобы подробнее понять её специфику, нужно рассмотреть отдельно некоторые особенности.
Что такое лампа накаливания
Сфера использования
До того момента пока не появились специальные лампочки энергосбережения, лампы накаливания использовались везде и в промышленных производствах, и в бытовых условиях. Их достаточно просто устанавливать и снимать. Стоимость ламп низкая. На сегодняшний день они стали применяться реже, но всё также востребованы во многих квартирах и других помещениях. Чаще всего их можно обнаружить:
- в качестве внутреннего и наружного освещения фонарных столбов;
- автомобильные лампы и фары;
- общественные места и транспорт.
Характеристики
Технические характеристики являются важной характеристикой того или иного материала или элемента. Лампа накаливания включает в себя следующие характеристики и их обозначения:
- мощность. В бытовых условиях применяют лампочку от 50 до 150 киловатт;
- накал нити. Она способна накалиться до температуры в 2800 градусов;
- максимальное напряжение составляет 330 Вольт, а среднее 220;
- два типа цоколя: резьбовой или штифтовой;
- срок службы во включенном состоянии составляет более 1000 часов;
- вес источника света составляет приблизительно около 15 грамм в зависимости от разновидности.
Устройство и схема
У большинства разновидностей современных лампочек накаливания практически идентичное устройство:
- главной деталью в ней является вольфрамовая спираль, которая зажигает свет и подаёт тепло. Её сопротивление практически в три раза больше чем у медного материала. Электрод способен поддержать горящий элемент и проводить к нему электрический ток;
- следующий элемент называется стеклянной колбочкой. Это оболочка, которая выполнена из стекла, она окружает внутренние элементы, а также наполнена инертным газом, чтобы не произошло окислительных процессов;
- цоколь. Предназначен для монтажа и демонтажа элемента освещения.
Принцип действия
Перед тем как выпускать лампу, в неё обязательно закачивается специальный газ, который позволяет дольше проработать элементам лампы. Во время установки лампы в патронник, её контакты замыкаются и образуется свечение.
Цоколь
Самыми популярными разновидностями по цоколю являются E 14, E 27, E 40. Цифрой обозначается диаметр. Без резьбы можно встретить лампы накаливания в автомобильной промышленности. В разных странах есть свои диаметры цоколя в зависимости от сферы деятельности. Цоколь является неотъемлемой частью лампы.
Маркировка
Перед тем как покупать какую-то лампочку крайне важно изучить маркировку и различные обозначения, который указываются в технической документации производителем. Состоит маркировку из букв и цифр с различными значениями.
Маркировка на лампочках накаливания в буквах и цифрах может быть следующая:
- «Б» обозначает, что лампочка является биспиральной. То есть имеет две спирали;
- «БО» говорит о том что лампа биспиральная и наполнена газом аргон;
- «БК» внутри содержится газ криптон;
- «ДБ» диффузные с матовой колбочкой;
- «В» вакуумные;
- «Г» наполненные газом;
- «О» опаловые;
- «М» молочные;
- «Ш» шаровидные.
Цифры обозначают максимально возможное напряжение, которое способна выдать лампочка накаливания.
КПД
Лампы накаливания имеют низкий коэффициент полезного действия. Выражается данный параметр в мощности. В то время, когда элемент нагревается до 2800 К, его коэффициент достигает значения в 5 процентов, что является очень низким результатом.
Конечно же лампочка будет светить гораздо ярче, но срок её службы сократится до считанных часов. Точно также случится если наоборот сбросить мощность, срок эксплуатации элемента освещения вырастет в несколько раз, но она будет очень тусклой.
Табличка соотношения люменов и ватт в лампочке
Люмены — это специализированная единица измерения, которая позволяет вычислить световой поток. Точного параметра нет. У разных производителей характеристика слегка изменяется. Приблизительно характеристика колеблется в диапазоне от 80 до 155 Люменов.
Отношение Лм и Вт в источнике освещения:
- светодиодная (5 ватт), накал.(50 ватт) световой поток в таком случае составляет 500 Люменов;
- светодиодные (12 ватт), накал.(75 ватт) световой поток составляет 900 Люменов;
- светодиодные (15 ватт), накал.(100 ватт) 1200 Люменов.
Разновидности лампочек и их функциональное направление
Разновидность лампочки подразделяется по структурной особенности и функциональному назначению;
- нормальное освещение. Большинство современных производителей выпускают именно эту модель. Все люди чаще всего её используют в обиходе;
- в виде декорации. Подходят для украшений в любом помещении;
- иллюминация. Разукрашиваются в различные цвета;
- сигнал. Предназначены для экстренного освещения;
- двухнитиевые. Используются для автомобилей.
Преимущества и недостатки
У лампочек накаливания есть свои положительные и отрицательные стороны.
Положительные стороны включают в себя:
- простота в изготовлении. Они изготавливаются уже давно и хорошо проработаны;
- простота в монтаже и демонтаже;
- не оказывает влияние на зрительное восприятие человека;
- моментальное включение и долгая работоспособность;
- отсутствие в структуре вредных веществ;
- низкая стоимость.
Отрицательные стороны:
- срок службы гораздо ниже по сравнению с другими разновидностями;
- хрупкие;
- небезопасные. Есть возможность, что лампочка взорвётся в процессе эксплуатации. Чаще всего это происходит если попадет на неё влага. Осколки могут повредить глаза или попасть на кожу, что является отсутствием безопасности;
- вероятность возникновения пожара;
- низкий КПД.
Как увеличить срок эксплуатации
Для того чтобы увеличить срок эксплуатации лампочки, необходимо придерживаться всех правил работы.
- не нужно держать лампу постоянно включенной;
- не допускать сильных скачков напряжения;
- сделать последовательное соединение нескольких ламп. Это уменьшит выдаваемую мощность, но снизит яркость, зато значительно вырастет срок службы;
- установить диммер и стабилизатор. Два этих элемента способны увеличить срок эксплуатации элемента в несколько раз.
Ответы на частые вопросы
Он бывает разным. В большинстве случаев применяется инертный для снижения риска окисления элементов. Также может содержаться криптон, аргон, ксенон.
Это происходит с течением времени, когда спираль сгорает. Она становится тонкой и впоследствии от резкого скачка напряжения рвётся.
При мощности в 60 ватт — 0,06 кВт за час работы. Все остальные мощности можно рассмотреть индивидуально и просто подставить представленные параметры. К примеру, 100 ватт — 0,1 кВт в час.
Самыми популярными производителями на сегодняшний день являются: Philips, Osram, general electr.
Какие бывают лампочки
По этим параметрам мы сравним четыре вида лампочек, чтобы вам легче было выбрать вариант для дома.
Лампы накаливания
Лампа накаливания, или, как ее называют в народе, «лампочка Ильича» — бюджетный и проверенный временем тип лампы. За сотню лет ее конструкция почти не изменилась. Лампа состоит из цоколя и стеклянной колбы, внутри которой в вакууме (или газе) находятся тонкая вольфрамовая нить и электроды. Когда лампочку включают, электричество проходит через цоколь, нить накаляется и светит. Газ внутри колбы (обычно аргон) нужен для того, чтобы нить не так быстро перегорала. У ламп накаливания приятный теплый свет (2700–3000 К), который отлично подходит для всех комнат, особенно для спальни и гостиной.
Классическую лампу накаливания выпускают с двумя цоколями: Е14 и Е27. Маркировка Е означает, что у лампы резьбовой цоколь и ее нужно вкручивать, а цифры — это диаметр цоколя в миллиметрах. Такие цоколи используют в большинстве светильников: бра, торшерах, люстрах и других подвесных светильниках. Даже в уличных фонарях, но там лампы накаливания лучше не использовать, потому что они хрупкие и от влажности гореть будут недолго.
Не используйте лампы накаливания в светильниках с пластиковыми плафонами и не встраивайте их в натяжной потолок, потому что они сильно греются и могут повредить плавкие материалы.
Мощность лампы накаливания — от 10 Вт до 210 Вт. В потолочных люстрах чаще всего используют лампочки мощностью 60–75 Вт, а в ванной — 40 Вт. В среднем 90% энергии лампочки накаливания уходит на нагрев и только 10% на освещение. По расходам на электроэнергию при одинаковом уровне освещенности лампа накаливания обходится в десять раз дороже светодиодной.
Дизайнеры используют лампы накаливания как элемент для оформления помещений в стиле лофт. Для этого отлично подходят ретросветильники с лампами Эдисона: они излучают теплый белый свет, который создает атмосферу уюта и спокойствия.
Лампы накаливания хватает примерно на 1000 часов работы — это последнее место по долговечности среди других ламп. Менять ее легко: просто выключите свет, снимите плафон, открутите перегоревшую лампу и вкрутите на ее место новую. Утилизировать лампу накаливания можно в любом пункте, где принимают лампочки: обычно такие контейнеры стоят на входе в строительные магазины, в торговых центрах или в местах раздельного сбора мусора.
Главное преимущество ламп накаливания — невысокая цена, но в эксплуатации они обходятся дорого, поэтому многие отказываются от них в пользу других видов ламп.
Галогенные лампы
Галогенные лампы можно назвать усовершенствованными лампами накаливания. Внутри них все то же самое: нить, электроды и газ. Дополнительно в колбу закачивают галогены: пары брома и йода, благодаря которым лампочка светит в 2–4 раза дольше — до 4000 часов. Эти же пары увеличивают яркость света. Галогенные лампочки используют в настольных лампах, подсветке мебели и даже автомобильных фарах.
Температура цвета галогенных ламп чуть выше, чем у ламп накаливания: 2900—3200 К. Это по-прежнему теплый желтоватый свет, но ближе к белому спектру. В таком свете проще сосредоточиться, поэтому его используют на рабочем месте, в том числе в офисах.
Как оборудовать дома рабочее место
Разные модели галогенных ламп могут светить не только рассеянным светом, но и направленными пучками, тогда на упаковке должна быть пометка «с отражателем». Мощность галогенных ламп составляет от 1 Вт до 20 кВт. При этом галогенная лампа мощностью 29 Вт светит примерно так же, как лампа накаливания мощностью 40 Вт, но тратит меньше электроэнергии. Около 35% мощности галогенных ламп уходит на нагрев, а 65% — на освещение, но этого все равно недостаточно для того, чтобы назвать их энергосберегающими.
Помимо резьбовых Е14 и Е27, в галогенных лампах используют цоколи типа G — штырьковые. Их легко менять: цоколь просто вставляют в разъемы внутри патрона светильника.
Самые распространенные цоколи галогенных ламп для дома:
- G4 — маленькие лампочки для точечных светильников. Чаще всего они нужны для декоративной подсветки мебели: дивана, барной стойки или кухонного гарнитура.
- G9 — маленькие лампочки для бра, дизайнерских торшеров и потолочных светильников. Лампочки с таким профилем поместятся между натяжным и базовым потолком, даже если там почти нет места.
- GU10 — крупная лампа для встраиваемых светильников, акцентного света, уличного или коммерческого освещения. Такие лампы можно разместить в потолочных светильниках в санузле, коридоре или гостиной. — вытянутая лампа, которую используют для мощных прожекторов, архитектурной подсветки дома или участка, но чаще в коммерческих целях. Температура цвета в таких лампах доходит до 6000 К — нейтрального белого.
Как и обычную лампу накаливания, галогенную легко разбить, уронив на пол даже с небольшой высоты. Она не содержит вредных веществ и считается экологичной, поэтому для утилизации ее сдают в обычные пункты приема лампочек.
При замене колбу галогенной лампы нельзя трогать голыми руками, потому что от касания пальцев на ней остаются отпечатки, которые потом пригорают и темнеют, а стекло в этих местах перегревается, поэтому лампочка быстрее перегорает. Чтобы этого не произошло, работайте в перчатках и берите лампу только за крепежные элементы.
Люминесцентные лампы
Люминесцентные лампы потребляют еще меньше энергии, чем галогенные и тем более лампы накаливания. По сравнению с последними они экономичнее в 4–5 раз. Диапазон их мощности составляет от 8 Вт до 150 Вт, при этом люминесцентная лампа мощностью 15 Вт светит так же, как лампа накаливания мощностью 75 Вт. Если вы замените лампочку Ильича хотя бы в одном светильнике на люминесцентную, то сэкономите около 300 руб. в год.
По сравнению с лампочками накаливания люминесцентные работают в десять раз дольше: примерно 10 000 часов, но к концу «жизни» такая лампочка тускнеет и яркость света падает почти наполовину. 75% поступающей в лампу электроэнергии идет на освещение и только 25% — на нагрев, поэтому работающая люминесцентная лампочка почти не греется. Вы не обожжетесь, коснувшись ее руками. Лампочку можно использовать рядом с плавкими материалами — например, в натяжном потолке и дизайнерском светильнике из бумаги или тонкой ткани.
Мягкий свет люминесцентной лампы считается более комфортным для глаз, чем у лампы накаливания, потому что поверхность освещения у нее больше, а значит, и свет получается более рассеянным. Цветовой диапазон люминесцентных ламп очень широк: от 2700 К до 7700 К. Это значит, что они могут светить и мягким желтоватым светом, и нейтральным белым, и холодным голубым.
Цоколи люминесцентных ламп, подходящие для дома:
- Е14 и Е27 — стандартные резьбовые цоколи, подходят для большинства бытовых светильников. и G5 — штырьковые цоколи, используются у вытянутых ламп-трубок для декоративной подсветки. Их можно установить на кухонный гарнитур.
- GX53, GX40, GX70 — штырьковые цоколи, которые используют в накладных и встраиваемых светильниках для мебели и потолков.
Со временем люминесцентные лампы начинают мерцать — это неприятно и даже вредно, поэтому их надо сразу менять. Достать люминесцентную лампу-трубку из патрона чуть сложнее, чем лампу со стандартным резьбовым цоколем: нужно взять ее обеими руками, повернуть на 90 градусов и аккуратно вытащить под углом.
Внутри люминесцентных ламп есть ртуть, но их не так легко разбить, как галогенные или лампы накаливания. И все же их нельзя выбрасывать, как обычные лампочки, а нужно сдавать в пункты сбора опасных отходов, расположенные в больницах, школах, на заправках и у станций метро.
Светодиодные лампы
Светодиодные лампы — самые современные, долговечные и экономичные, если говорить о счетах за электроэнергию. Они выигрывают у остальных видов ламп по всем параметрам, а единственным недостатком можно назвать высокую цену за саму лампочку. Их диапазон мощности составляет всего 1–14 Вт, при этом светодиодная лампа мощностью 10 Вт светит так же, как лампочка Ильича на 100 Вт.
Преимущества светодиодных ламп:
- Светодиоды в среднем горят около 50 000 часов — это почти шесть лет непрерывной работы. У некоторых производителей есть лампы, которые могут светить и 100 000 часов.
- По сравнению с домашними галогенными лампами они более яркие и освещают в 5–10 раз большую площадь.
- Диапазон цвета такой же широкий, как у люминесцентных ламп: 2700–6500 К.
- Светодиодные лампы пригодны для использования в труднодоступных местах: аквариумах, внутри бассейнов, а также в подсветке корпуса компьютера. Их можно размещать в ванной и сауне, внутри дома и снаружи: вмонтировать в стену, установить в беседке и осветить садовые дорожки. В квартире их устанавливают в любых светильниках, в декоративной подсветке и в технике: вытяжках и холодильниках.
- Нагреваются еще меньше, чем люминесцентные.
- Полностью безопасны и экологичны: не нужно искать пункт утилизации лампочки, можно просто выбросить ее в мусорный бак.
- Есть все виды цоколей.
Светодиодный аналог есть даже для дизайнерского светильника с лампой Эдисона. Производители выпускают их намеренно, чтобы вы могли заменить любую лампу: накаливания, галогенную или люминесцентную на светодиодную и вам не пришлось покупать новый светильник.
Резюме
Выбирайте светодиодные лампочки, чтобы не думать, будет ли лампочка безопасной, долговечной и экономичной. Светодиоды подходят для любых комнат, влажных и сухих помещений, нужно только выбрать комфортную температуру цвета и мощность, которые подходят для вашего светильника.
Лампа накаливания. Характеристики ламп накаливания.
Лампа накаливания — это электрический источник света, который излучает световой поток в результате накала проводника из тугоплавкого металла (вольфрама). Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех чистых металлов (3693 К). Нить накала находится в стеклянной колбе, заполненной инертным газом (аргоном, криптоном, азотом). Инертный газ предохраняет нити накаливания, от окисления. Для ламп накаливания небольшой мощности (25 Вт) изготавливают вакуумные колбы, которые не заполняются инертным газом. Стеклянная колба препятствует негативному воздействию атмосферного воздуха на вольфрамовую нить.
Для расчёта освещенности помещения вы можете воспользоваться калькулятором расчета освещенности помещения.
Разновидности ламп накаливания.
Лампы накаливания делятся на:
- Вакуумные;
- Аргоновые (азот-аргоновые);
- Криптоновые (+10 % яркости от аргоновых);
- Ксеноновые (в 2 раза ярче аргоновых);
- Галогенные (состав I или Br, в 2,5 раза ярче аргоновых, высокий срок службы);
- Галогенные с двумя колбами (улучшенный галогенный цикл за счёт лучшего нагрева внутренней колбы);
- Ксенон-галогенные (состав Xe + I или Br, до 3х раз ярче аргоновых);
- Ксенон-галогенные с отражателем ИК-излучения;
- Накаливания с покрытием, преобразующим ИК-излучение в видимый диапазон. (новинка)
Достоинства и недостатки ламп накаливания.
- невысокая стоимость;
- мгновенное зажигание при включении;
- небольшие габаритные размеры;
- широкий диапазон мощностей.
- большая яркость (негативно воздействует на зрение);
- небольшой срок службы — до 1000 часов;
- низкий КПД. (только десятая часть потребляемой лампой электрической энергии преобразуется в видимый световой поток) остальная энергия преобразуется в тепловую.
Характеристики ламп накаливания.
Световой поток – это физическая величина, характеризующая количество «световой» мощности в соответствующем потоке излучения.
Световая отдача – это отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности измеряется в люменах на ватт (лм/Вт). Является показателем эффективности и экономичности источников света.
Люмен – это единица измерения светового потока, световая величина.
Лампочки накаливания: технические характеристики, виды и советы по выбору
Прообраз первой электрической лампочки разработал инженер А. Н. Лодыгин в 1874 году. Через 5 лет американский изобретатель Томас Алва Эдисон модернизировал прибор так, чтобы его можно было производить в промышленных масштабах. Оба открытия изменили быт не только соотечественников ученых, но и всего мира. Сегодня на рынке можно найти и светодиодные, и энергосберегающие, и другие источники света, но традиционная лампа накаливания остается конкурентоспособной и востребованной. В статье мы подробно расскажем об этом изобретении, а также дадим рекомендации, как выбрать надежную модель.
Принцип работы лампочки накаливания
Больше, чем за сотню лет, конструкция прибора практически не изменилась, усовершенствовали лишь материалы его изготовления. Кратко опишем, как он работает, чтобы в дальнейшем познакомить вас с его характеристиками. Ниже мы разместили рисунок, на котором изображено строение лампы накаливания. Материал взят из учебника по физике Перышкина А. В.
Главный элемент, от которого зависит работа лампы, — тело накала. Оно присоединено к электродам, и через него проходит электрический ток. От напряжения нить начинает нагреваться и светиться.
Чтобы получился комфортный для дома теплый желтый свет, температура внутри лампочки должна достичь минимум 2500 градусов. Поэтому в качестве металла, из которого изготавливают тело накала, используют вольфрам. Чтобы увеличить полезную площадь излучения, вольфрамовую проволоку скручивают в спираль или используют несколько металлических ленточек.
От воздействия среды тело накала защищает колба из натриево-кальциевого силикатного стекла. Мы привыкли, что она имеет традиционную грушевидную форму, но модельный ряд представлен необычными свечеобразными, грибовидными или шаровыми изделиями.
Как выбрать лампочку накаливания: обзор технических параметров
Для использования лампы в быту нужно знать ее основные характеристики. Производитель обязан их указать на упаковке.
Мощность (Вт, W) — количество потребляемой электроэнергии. Для бытовой лампы достаточно 40-60 Вт. Именно на такую величину рассчитаны осветительные приборы. Если параметр будет меньше, в помещении останется темно, если больше — испортится светильник.
Люмен (Lm) — яркость света. Сама по себе величина не дает потребителю никакой существенной информации, но показатель используют для сравнения эффективности лампочки накаливания с другими источниками света.
Вольты (В, V) — напряжение электросети, от которого работает изделие. Как правило, величина равна 220. Если указан диапазон от … до . значит прибор устойчив к скачкам напряжения.
Часы (h) — рабочее время лампочки.
Размер цоколя. О данном параметре мы поговорим ниже
Виды лампочек накаливания
Стандарты безопасности и маркировка изделий определяются ГОСТом Р 52712-2007. Мы не будем детально изучать технические нормативы всех типов приборов, но приведем классификацию в соответствии с потребительскими нуждами.
По типу наполнения баллона
Колбы бывают вакуумные и газополные. В первом случае из баллона выкачивают воздух, чтобы вольфрам не окислялся. Но в вакууме он начинает испаряться, проволока становится тонкой и рвется. От испарения также стекло становится мутным и свет тускнеет. Такие лампы изготавливаются мощностью до 40 Вт и могут быть источником лишь дополнительного освещения.
В газополных образцах газовые частицы препятствуют выходу вольфрамовых молекул из нити. Согласно экспериментальным данным, лампочка должна оставаться целой до 1000 часов. Но производители делают погрешность на окружающие условия, и эта цифра может увеличиться или уменьшиться на 50%.
Иногда в колбу добавляют йод или бром. Атомы вольфрама после испарения вновь возвращаются на тело накала. Такой внутренний состав баллона повышает работоспособность изделия до 2000-3000 часов и увеличивает температуру спирали, повышая тем самым осветительную способность.
По сфере применения
Требования к лампочкам в той или иной области регламентируются соответствующими ГОСТами, поэтому мы не будем дублировать содержание нормативных документов, а только перечислим сферы использования приборов:
Общее назначение — для уличного освещения зданий и открытых пространств.
Местное освещение — для жилых и рабочих помещений.
Транспортные — для автомобилей, судов, самолетов и железнодорожного транспорта.
Миниатюрные и сверхминиатюрные — для сигнальных приборов, пультов управления, переносных фонарей.
Специализированные — для использования в узкой сфере. Например, кинопроекционные, маячные и т.д.
По форме цоколя
Размер и характеристика резьбы определяют, подойдет лампочка к патрону или нет. Чтобы покупатель не ошибся, производители разработали единую маркировку цоколя. Она состоит из трех условных символов.