Современная лампа накаливания имеет стеклянный баллон, к которому крепится металлический цоколь с винтовой нарезкой. Концы нити накала приварены к электродам и дополнительно поддерживаются двумя крючками. Выводы электродов соединены с цоколем. К одному из них с помощью сварки подключается предохранитель, а затем этот вывод приваривается к корпусу цоколя. Вывод второго электрода через изолятор из стекломассы (рис. 83) припаивается к центральному электроду, закреплённому к нижней части цоколя.
Для увеличения срока службы лампы воздух из стеклянной колбы удаляют (вакуумные лампы) или заполняют колбу инертным газом (газонаполненные лампы).
Рис. 83. Лампа накаливания: 1 — цоколь, 2 — контакт, 3 — стеклянная колба, 4 — нить накала, 5 — газ (аргон, криптон), 6 — предохранитель
Лампы накаливания мощностью до 40 Вт — вакуумные, рабочая температура нити накала в них достигает 2400 °С. Лампы мощностью 60 Вт и выше — газонаполненные, температура нити накала в этих лампах выше 3000 °С. Газ уменьшает распыление вольфрамовой нити, увеличивая тем самым срок службы лампы, позволяет повысить температуру нагрева и соответственно яркость свечения.
Промышленность выпускает лампы накаливания разных форм и размеров (см. рис. 82).
Мощность ламп накаливания в бытовых осветительных устройствах в пределах 15-300 Вт. Чем больше мощность лампы, тем больше электроэнергии необходимо для её работы. На колбе и цоколе электрической лампы есть надписи, информирующие о величине рабочего напряжения лампы и её мощности:
- лампочка карманного фонарика — 3,5 В;
- лампочка мотоцикла — 6 В;
- автомобильные лампы — 12 В;
- в бытовой осветительной сети — 127, 220 и 230 В.
Лампы накаливания очень чувствительны к колебаниям напряжения. Например, увеличение напряжения на 10% повышает световую отдачу лампы на 40 %, но при этом сокращает срок её службы на 65 %. Уменьшение напряжения на 10% снижает светоотдачу лампы на 37%, но увеличивает срок службы лампы на 50%.
Срок службы лампы накаливания составляет в среднем 1000 часов непрерывной работы, т. е. около года домашней эксплуатации, но при условии, что напряжение электрической сети не превышает 220 В. Если напряжение сети время от времени повышается, то срок службы лампы накаливания резко сокращается. На этот случай выпускаются лампы на повышенное напряжение — 235-245 В. Такие лампы следует использовать в местах, где их часто приходится включать-выключать, и при затрудненном доступе к ним.
Если лампы служат более двух лет, то это показатель того, что они горят с недостаточным накалом и их световой поток значительно уменьшен. При снижении напряжения на 1 % от номинального световой поток лампы накаливания уменьшается на 3-4%. Для таких случаев выпускаются лампы, рассчитанные на пониженное напряжение — 215-225 В.
Большая часть электрической энергии (до 95%) в лампе накаливания превращается в невидимое инфракрасное излучение, т. е. в тепло. В некоторых случаях это позволяет использовать лампу накаливания в качестве источника тепла.
Известно, что при нагревании металлов до 530 °С они начинают излучать особый розоватый свет. При 700 °С свет становится тёмно-красным, а при 1500 °С — ослепительно белым, что и используют в электрической лампе накаливания.
При длительном сроке эксплуатации лампы её нить накала утончается за счёт распыления вольфрама, сопротивление нити увеличивается, снижается её температура, интенсивность светового потока уменьшается на 15-20%. Процесс разрушения нити накала заканчивается её разрывом. В этом случае мы говорим, что лампочка перегорела.
Каждый из нас бывал свидетелем этого финала. Перед тем как окончательно потухнуть, свет сначала меркнет, потом ярко вспыхивает, а иногда стеклянный баллон даже взрывается. Почему это происходит?
В разрыве изношенной вольфрамовой нити, между её разошедшимися концами, возникает электрическая дуга, видимая нами, как яркая вспышка света. Температура этого электрического разряда превышает температуру плавления вольфрама, и это приводит к очередному разрыву нити на другом её участке. Раскалённый обрывок спирали падает на стекло, баллон разрывается. Для защиты от этого пожаро- и травмоопасного явления в отечественных лампах мощностью 60 Вт и выше в одном из медных выводов лампочки (см. рис. 83) устанавливается плавкий предохранитель. Он представляет собой участок вывода, выполненный из легкоплавкого металла, который при повышении температуры от разряда электрической дуги успевает расплавиться раньше, чем вольфрамовая нить, окончательно разрывает цепь и в конечном счёте предотвращает взрыв стеклянного баллона.
Импортные лампы, лишённые этой защиты, имеют дополнительную маркировку, указывающую, в каком положении должна использоваться лампа: баллоном вверх или вбок, но не вниз (в последнем случае стекло баллона наиболее уязвимо).
Лампа накаливания во время работы греется, что приводит к нагреванию плафона светильника и к повышенной циркуляции воздуха и частиц пыли вокруг него. При выключении лампы циркуляция воздуха уменьшается, частицы пыли и копоти оседают на лампе и плафоне. С течением времени слой пыли и копоти на поверхности светильника накапливается и начинает сильно поглощать свет, снижая освещённость в помещении. Особенно быстро скапливается пыль и копоть там, где лампы устанавливают колбой вверх. В таких светильниках лампы, плафоны и арматуру рекомендуется протирать не реже двух раз в месяц. Вторым правилом эксплуатации осветительных приборов является своевременная замена перегоревших ламп.
Все работы, связанные с уходом за светильниками, в целях безопасности следует проводить при выключенном напряжении и охлаждении ламп накаливания до комнатной температуры.
Новые слова и понятия
Нить накала, стеклянный баллон, инфракрасное излучение, газонаполненные лампы, вакуумные лампы.
Поиск в Сети
Решили делать ремонт?
Облицовка поверхностей
Потолки
Стены
Гипсокартон
Полы
Электрика
Современные ванные комнаты
Как заложить пруд в саду
Сантехника
Покраска, лакировка и глянцевание
Изоляция
Кладка
Обшивка стен и потолка деревом
Дача
Электроинструмент
Дизайн помещений
Домашние электроприборы
Установка розеток
Прокладка кабеля
Электрические щиты
Электрооборудование в квартире
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
FORUMHOUSE
Город мастеров
Статей: 304
На линии: 3
Автор: Умельцев Н.П.
Для освещения жилых, подсобных помещений, для наружного освещения используют несколько типов ламп: лампы накаливания, люминисцентные лампы, дуговые ртутные лампы и др. Приобретая светильник, необходимо поинтересоваться, какого типа лампы используются в нем, поскольку каждому конкретном типу ламп соответствует определенный тип патрона.
Лампы накаливания являются самыми распространенными благодаря относительно небольшой стоимости в сочетании с высокой надежностью, а также простотой подключения и эксплуатации. Принцип получения видимого излучения (светового потока) ламп накаливания основан на явлении разогрева вольфрамового проводника до температуры 2200-2800° С при прохождении по нему электрического тока.
Лампы можно классифицировать по нескольким признакам. По диаметру цоколя лампы накаливания общего пользования могут быть 14, 27 и 40 мм; по номинальной мощности — 40, 60, 100, 150, 200 Вт и более; по диапазону напряжения — для использования в сети с напряжением 127 или 220 В.
По наполнению стеклянной колбы лампы делятся на вакуумные, газонаполненные, с криптоновым наполнителем, а по покрытию стеклянной колбы — на прозрачные, матовые, молочного цвета, опаловые. Большинство этих признаков указываются в маркировке ламп.
Буквенные символы маркировок расшифровываются так:
БК — биспиральная с криптоновым наполнителем;
МТ — матированная колба;
МЛ — колба молочного цвета;
О — опаловая колба.
Цифровые символы маркировки указывают на мощность лампы (в вольтах).
Несмотря на такое разнообразие марок ламп накаливания, их конструкция одинакова. Каждая из них имеет стеклянную колбу; в ней находятся два электрода, заканчивающиеся крючками, на которых укреплена вольфрамовая нить; узкий конец колбы вставлен в цоколь с резьбой, центральная часть которого представляет собой контакт. В среднем любая лампа накаливания рассчитана на 1000 часов непрерывной работы — это номинальный срок службы.
Принцип действия люминисцентных ламп низкого давления основан на преобразовании ультрафиолетового излучения тлеющего электрического разряда электродов в газовой среде в излучение видимой части спектра. В качестве преобразователя выступает люминофор, которым покрыта внутренняя поверхность стеклянной колбы лампы.
Люминисцентные лампы имеют целый ряд неоспоримых достоинств. К примеру, их коэффициент полезного действия (КПД) приблизительно в четыре раза больше по сравнению с КПД ламп накаливания. Люминисцентные лампы — одни из наиболее экономичных, так как нагревательные спирали задействованы не все время свечения лампы, а включаются только на время ее разжигания. Кроме того, они отключаются с помощью стартера, а яркость светового потока у люминисцентных ламп ощутимо превышает яркость светового потока ламп накаливания.
Их видимое излучение имеет улучшенный спектральный состав, номинальный срок службы превышает срок службы ламп накаливания примерно в 12 раз, т.е. люминисцентная лампа рассчитана на 12000 часов непрерывного свечения. Достаточно широка и цветовая гамма в зависимости от состава используемого люминофорного покрытия.
Тем не менее используются такие лампы реже, чем обычные. Ограниченность применения объясняется тем, что для их надежной работы требуются определенные условия: температура окружающего воздуха должна быть не менее 18 и не более 25°С, а относительная влажность воздуха — не более 70%.
Маркировка люминисцентных ламп легко расшифровывается, если известны значения буквенных и цифровых символов. Первая буква — Л, что значит "люминисцентная". Следующие буквы (до Ц, указывающей на характеристику цветности) дают информацию о спектральном составе и конструктивных особенностях ламп, так как их колбы (стеклянные трубки) могут быть самого разнообразного вида и размера:
БЕ — белая естественная;
Дуговые ртутные лампы
Следующий тип ламп, используемых в бытовых условиях, — дуговые ртутные лампы высокого давления (ДРЛ). Их действие основано на явлении дугового разряда, который в парах ртути дает мощное ультрафиолетовое излучение. Как и в люминисцентных лампах, люминофорное покрытие преобразует ультрафиолетовое излучение в излучение видимой части спектра.
Плюсом дуговых ртутных ламп является их экономичность. А вот низкое качество цветопередачи ограничивает область их применения: лампы ДРЛ используют в основном для наружного освещения. Работают они от сети с номинальным напряжением 220 и 380 В, а их мощность может быть от 50 до 2000 Вт.
Одной из разновидностей мощных ламп для освещения открытых площадок являются металлогалогенные лампы ДРИ. Их конструкция практически не отличается от ртутных ламп высокого давления: та же стеклянная колба, покрытая изнутри люминофором; в ее полости размещаются кварцевая трубка, два основных вольфрамовых электрода, резистор. С патроном лампа соединяется посредством цоколя с резьбой, а питание электрическим током осуществляется через центральную — контактную — часть цоколя.
Маркировка дуговых ламп:
И — с излучающими добавками;
Первое число после буквенного символа — номинальная мощность в ваттах. Выпускаются лампы шести видов: от 250 до 3500 Вт. Срок службы ДРИ колеблется от 600 до 10 000 часов непрерывной работы.
Самые простые в подключении к сети — электрические ламп накаливания: к боковой резьбе патрона этой лампы подсоединяют нулевой, к ее выключателю — фазный провод электропроводки. Провод, идущий от лампы к выключателю, соединяют с верхним контактом патрона. При положении выключателя "включено" цепь замыкается и лампа загорается. Кстати, применение в электропроводке переключателей, управляющих лампами с двух мест, является одним из способов экономии электроэнергии.
Включить в сеть люминисцентную лампу труднее, так как сложнее сам процессе работы: напряжение зажигания должно быть большим, чтобы пробить газовый слой между электродами. Но, как только между ними (электродами) возникает разряд, пусковой накал нужно выключить, поскольку все возрастающая сила тока может их попросту сжечь.
Схема включения люминисцентной лампы в электрическую цепь, помимо лампы и выключателя, требует наличия дросселя, конденсатора и стартера. Дроссель, или ПРА (пускорегулирующий аппарат), облегчает зажигание и отвечает за ограничение тока, что способствует устойчивой работе лампы. Конструктивно дроссель представляет собой сердечник из листовой электротехнической стали с обмоткой. Порядок включения дросселя в цепь — последовательно с лампой.
Дроссели заводского изготовления имеют маркировку, в которой содержится информация о его назначении, устройстве, исполнении и рабочих параметрах, а также код государственного стандарта. Например, если на корпусе дросселя имеется маркировка 2УБИ-40/220-АВПП-900, то следует читать: двухламповый индукционный стартерный аппарат с предварительным подогревом электродов к лампам мощностью 40 Вт, для подключения к однофазной электрической сети напряжением 220 В, со сдвигом фаз между токами ламп встроенного исполнения, с особо пониженным уровнем шума, номер разработки — 900.
Если мощность ПРА не соответствует мощности самой лампы, она попросту не зажжется. Дроссель можно заменить лампой накаливания, которая будет выполнять функцию балласта в ограничении тока. А чтобы люминисцентная лампа в этом случае зажигалась более надежно, на ее поверхности располагают широкую металлическую полосу из фольги и присоединяют к одному из выводов электродов или заземляют. Можно обойтись и без фольги, если один из монтажных токоведущих проводов проложить вдоль самой лампы и закрепить его на концах стеклянной трубки проволокой.
Стартер играет роль выключателя нитей накаливания после того, как между электродами возникает разряд.
В маркировке стартеров перед буквой С (стартер) указывают мощность лампы, для которой предназанчен стартер, а после нее — его номинальное напряжение (127 или 220 В), например: 20С-127 — стартер для люминисцентных ламп предельной мощностью 20 Вт включительно, т.е. 4, 6, 8, 15, 18 и 20 Вт; 65С-220 — стартер для люминисцентных ламп мощностью 65 Вт. Но если в маркировке указано 80С-220, то это означает стартер для люминисцентных ламп с предельной мощностью 80 Вт включительно, за исключением ламп мощностью 65 Вт, то есть 13, 30, 36, 58 и 80 Вт.
В электроцепь стартер включают параллельно люминисцентной лампе. Для подсоединения стартер имет контактные штырьки, которые вставляют в гнезда стартеродержателя, после чего стартер поворачивают по часовой стрелке до упора.
Саму лампу соединяют с патроном расположенными на ее торцах штырьками — контактными электродами: штырьки обоих цоколей одновременно вставляют в прорези в верхней части патрона до упора и лампу осторожно поворачивают на 90°.
Как уже отмечалось люминисцентные лампы очень капризны в отношении влажности и температуры воздуха окружающей среды. Так, если относительная влажность достигает 75-80% они могут не зажечься; аналогичная неприятность случается и при температурах, выходящих за диапазон 10-35°С.
Помочь здесь может тонкая токопроводящая полоса (например, из металлической фольги), приклеенная на колбу лампы и заземленная или зануленная, либо покрытие стеклянной колбы слоем прозрачного гидрофобного лака. Механизм люминисцентной лампы реагирует и на понижение напряжения в сети на 10%, что также следует учитывать при выборе в качестве осветительного прибора светильника с люминисцентными лампами.
Если цоколь ламп накаливания приржавел к патрону и лампу заклинило, то следует вывернуть нижнюю часть патрона вместе с лампой, отключив, конечно же, предварительно автоматически выключатель или вывернув пробки. Такое неразъемное соединение "патрон-цоколь" можно разъединить, разбив колбу и используя пасатижи, но смысла в этом нет, ибо дальнейшая эксплуатация заражавевшего патрона не рекомендуется.
Подобное может случиться и с люминисцентной лампой, и здесь следует действовать особенно осторожно, не допуская повреждения стеклянной трубки, поскольку в ней находятся пары ртути. Вообще большинство неисправностей люминисцентного светильника трудно исправить в бытовых условиях, и только некоторые из них можно устранить самостоятельно.
В схеме включения в электрическую цепь дуговой ртутной лампы стартер отсутствует, поскольку не требуется отключения нитей накаливания после возникновения разряда между электродами. Однако конденсатор и дроссель необходимы. Конденсатор включают параллельно с лампой, дроссель — последовательно.
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.
