Характеристики
Для описания характеристики применяются названия показателя и его значение.
Данные характеристики приведены в таблице:
| Наименование | Показатель |
| Мощность, Вт | бытовое применение – 25-150Вт, другое – до 1000 |
| Накаливание нити, градусов | до 2000-2800 |
| Напряжение, В | 220-330 |
| Световая отдача, Лм/1Вт | 9-19 |
| Размер и маркировка цоколя | Е 14, Е 27, Е 40 |
| Тип цоколя | Резьбовой, штифтовой |
| Часы работы, часов | до 1000 |
| Вес, г | 15 |
Устройство и схема
Устройство лампочки накаливания у всех ее видов практически одинаковое:
- Основная рабочая деталь – вольфрамовая спираль. Обладает сопротивлением в три раза больше, чем медный материал. Из него достигается выплавка максимально тонких элементов. Электроды поддерживают данную спираль и переводят ток.
- Стеклянная колба. Она заполнена инертным газом. Именно он не дает сгореть нити и препятствует окислению металлических элементов.
- Цокольная часть. Она присутствует во всех видах, кроме автомобильных. По цоколю нарезана резьба, ее шаг может отличаться у каждого вида.
Подробная схема составляющих отображена на рисунке:
Принцип действия
Принцип работы лампы накаливания заключается в нагревании вещества, через который протекает ток. Веществом выступает сама нить накаливания, ее температура нарастает в момент замыкания электроцепи. При этом возникает результат электромагнитного термического испускания. Видимым для глаза оно становится при прогревании более 570 градусов, при этом начинается красное свечение.
Нить накаливания нагревается до 2800 градусов. В процессе прогревания вольфрам преобразовывается в оксид (белый поверхностный налет), для этого и происходит закачка в полость нейтральных газов. При монтаже лампочки (закручивания ее в патрон), замыкается цепь и происходит процесс разогрева нити, и происходит подача света.
Цоколь
Распространенными считаются лампочки с маркировкой цоколя E14, E27, E40. Где цифра означает диаметр самого цоколя. Без резьбовые элементы встречаются в автомобильных производствах.
Есть страны, где другое напряжение в сети и, соответственно, применяются лампочки с другим диаметром цоколя – Е12, Е17, Е26, Е39.
Маркировка
Перед покупкой надо изучить маркировку. Она представлена буквенным и цифровым сочетанием. Буквенная маркировка и значение представлены в таблице:
| Буквенная маркировка | Значение |
| Б | биспиральная |
| БО | Биспиральная с опаловой колбой, наполненной аргоном |
| БК | Биспиральная, наполнение колбы криптоном |
| ДБ | Диффузная с матированием внутри колбы |
| В | Вакуумная |
| Г | Газонаполненная |
| О | Опаловая колба |
| М | Молочная колба |
| Ш | Шаровидная |
| З | Зеркальная |
| МО | Для местного освещения |
Цифры указывают на пределы напряжения, мощности.
Коэффициент полезного действия
У данных ламп низкий КПД (коэффициент полезного действия). Он выражается соотношением мощности излучением, заметным человеку. При прогревании нити до 2700 К, КПД до 5 процентов. Остальная энергия затрачивается на инфракрасное излучение, которое не просматривается человеческим глазом, только чувствуется теплом. Если повышать КПД хотя бы до 20 процентов, необходимо увеличить прогревание нити до 3400 К.
Свет при этом будет светить в два раза ярче, но срок службы лампы сократится на 95 процентов. И наоборот, снижение напряжения, увеличит период работы во много раз. Все это учитывается при производстве дежурного освещения, которое требует надежности.
Таблица соотношения люменов и ватт в лампочке
Световой поток измеряется в люменах (Лм). В светодиодах световые потоки колеблются в зависимости от производителя, его качества товара, напряжения. Примерное значение для одного Вт составляет 80-150 Лм. В таблице приведено соотношение Лм и Вт для лампочек накаливания по отношению к светодиодной лампе:
| Светодиодная лампа, Вт | Лампа накаливания, Вт | Световой поток, Лм |
| 4-5 | 40 | 400 |
| 8-10 | 60 | 700 |
| 10-12 | 75 | 900 |
| 13-15 | 100 | 1200 |
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:
- 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.
- Далее исследователи задумались над тем, как создать условия строжайшего вакуума, ведь кислород — важный элемент для процесса горения.
- 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.
- 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 %.
Конвертер единиц
Общий световой поток, создаваемый изотропным источником с интенсивностью света одной свечи, составляет 4pi, просвет.
Кандела (запись: cd, cd) mdash, единица интенсивности света в SI (от латинских кандела, свечей).
Количество канделей показывает, сколько света излучает лампу в одном направлении, в которой она сияет сильнее всего.
Одна кандела mdash, яркость в определенном направлении от источника монохроматического излучения на частоте 540 1012 Гц (555 нм, зеленая) с интенсивностью излучения в направлении, равном 1/683 Вт, в пространственном угле одного стерадиона.
Калькулятор для перевода люменов в канделябр
Пересчет производится по формуле: Fv = I * 2pi, (1-cos (α,)), где Fv — световой поток Yv — интенсивность света alpha, — угол полусвета
Введите угол и интенсивность света (световой ток) для расчета.
Обратите внимание, что результаты расчетов зависят от оптических параметров светодиода и приблизительного результата!
Мощность излучения, световая энергия (Вт) и светопропускание (люмены)
Важным параметром для оценки энергоэффективности светодиодного излучателя является соотношение между излучаемой мощностью и мощностью, выделяемой в виде тепла.
Известно, что свет, излучаемый светодиодом, имеет определенную энергию и энергия света зависит от длины волны.
Однако интенсивность света не соизмерима с энергией светового излучения, но зависит от чувствительности человеческого глаза. Другими словами, сила света — это сила света, доступная человеческому глазу. Чтобы преобразовать излучаемую энергию (Watts) в световой поток (люмены), вам необходимо знать длину волны излучения и кривую чувствительности человека.
Трудно догадаться, что для этого монохроматического излучения эта задача легко решена, для белого светодиода необходимо знать спектр его излучения и выполнять довольно сложную интеграцию.
Формула для расчета света поток в энергию излучения
Оптик
включить питание Fv = 100 lumnov, W
Интенсивность света при P = 1 Вт, lm
Единица действия просвет (знак: lm, lm) — единица измерения светового потока в SI.
Число люменов указывает, сколько света испускает точку источник света во всех направлениях. Чем больше число люменов, тем больше света.
Один маяк равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, с интенсивностью света, равной свечам, в твердом одном стерадианном (1 лм = 1 кд · ср).
Общий световой поток, генерируемый изотропным источником с интенсивностью света одной свечи, составляет 4p просвета.
Единица действия Кандела (метка: cd, cd) — единица измерения интенсивности света в SI (от латинских кандел, свечей).
Количество кандел указывает, сколько света излучает прожектор источник света в одном направлении, в котором он сияет сильнее всего.
Одна кандела — яркость в заданном направлении от источника монохроматического излучения на частоте 54 Гц х 1013 (555 нм, зеленая) с интенсивностью излучения в направлении, равном 1/683 Вт, в пространственном угле одного стерадиона.
Калькулятор для перевода люменов в канделябр
Расчет основан на формуле: Fv = I · 2π (1-cos (α))
где мы имеем: Fv — световой поток Yv — интенсивность света α — полувыражение угла
Введите угол и интенсивность света (световой ток) для расчета.
Обратите внимание, что результаты расчетов зависят от оптических параметров светодиода и получают приблизительный результат!
Световой поток различных источников света
Даны сравнительные параметры некоторых источников света, значения могут варьироваться в зависимости от конкретного случая
| Тип источника света | Световой поток (просвет) | Сила света (канделябры) | лм / ватт |
| Лампа накаливания 40 Вт | 415 | 35 | 10 |
| 100 Вт лампа накаливания | 1550 | 1300 | 15 |
| Люминесцентная лампа 40 Вт | 2500 | 2200 | 60 |
| 35 Вт (ксенон с оптической головкой) | 3000 | 15000 | 90 |
| LED Cree XLamp XP-L 6W | 1226 | 550 | 200 |
Применяемые в лампах накаливания материалы
При изготовлении ламп накаливания используются разные материалы. Регулируется производство соответствующими статьями ГОСТа, в которых прописаны все необходимые требования – от размеров, до требований безопасности.
Металлы
В лампе накаливания присутствуют металлические детали – спираль и держатели. Нить накаливания чаще всего производят из вольфрама – тугоплавкого металла с температурой плавления до 3400°С. Значительно реже для спирали используют осмий и рений. При включении в сеть температура нити накала достигает 2000-2800°С. Ножки должны выдерживать высокую температуру и иметь низкий показатель теплового расширения, поэтому их делают из молибдена, который соответствует выдвигаемым требованиям.
Вводы
В этом осветительном элементе металлическими так же будут и контакты, по которым ток из сети будет передаваться на рабочую зону. Одним контактом выступает алюминиевый цоколь, к которому изнутри крепится проволока, выходящая к электроду (чаще всего, никелевому). Второй контакт располагается на донышке цоколя и отделяется от основного корпуса изолятором.
Стекла
В лампе накаливания колба производится из обычного прозрачного стекла. Встречаются виды из матового стекла, которое рассеивает свет, делая его мягче. Бывают особые модели в цветных колбах или с зеркальным напылением.
Газы
Для предотвращения образования окиси и сгорания вольфрама колбу лампы наполняют инертным (химически неактивным) газом – аргон, ксенон, криптон или азот. Бывают вакуумные виды. Кроме относительного повышения срока службы, подобные модели имеют минимальную теплоотдачу.
Типы колб лампочек.
Сфера использования
Не так давно лампы накаливания присутствовали в различных сферах жизни, в быту и на предприятиях. Это обуславливается простой их монтажа, эксплуатации и обслуживания. Используются в таких сферах:
- Общего предназначения для внутреннего и наружного освещения в частных домах, квартирах, офисах.
- Местного применения – для подсветки рабочих мест.
- Также есть специальные автомобильные лампы накаливания.
- Устанавливаются в поездах, на судах, и в самолетах.
- Миниатюрные ЛН применяются в фонариках, шкалах приборов.
- Сверхминиатюрные в отдельных медприборах, пультах управления.
- Также есть коммутационные, маячные, кинопроекционные.
Экономия электричества – меняем лампы накаливания!
Тема эта, пожалуй, банальна, наверняка все в курсе, что можно уменьшить потребление электроэнергии в 5-10 раз, заменив старые добрые лампы накаливания на энергосберегающие или светодиодные. Однако на практике частенько видишь, что люди по-прежнему используют лампы накаливания, не спеша переходить на новые, хотя преимущества их вроде бы и очевидны. Так что давайте ещё раз поговорим о том, чем хороши новые лампы, как и сколько они позволят нам сэкономить.
Итак, у нас есть три варианта ламп: лампы накаливания – это всем известная прозрачная колба и раскалённая вольфрамовая спираль внутри, энергосберегающие ламы (официальное название – компактные люминесцентные лампы, КЛЛ) – такой небольшой вариант лампы дневного цвета с белыми трубками, светится люминофорное покрытие внутри трубок, светодиодные лампы – как понятно из названия, свет излучают светодиоды (о четвёртом виде ламп – галогенных, в отдельной статье). У этих видов ламп при примерно одинаковой яркости будут отличаться потребляемая мощность, срок службы и цена. Я предлагаю вашему вниманию сравнительную таблицу, за основу которой возьмём популярную шестидесятиваттную лампу накаливания и посмотрим на её экономные аналоги:
| Тип лампы | Потр. мощность, Вт | Срок службы, часов | Цена, руб. |
| Накаливания | 60 | 1.000 | 15 |
| Энергосберегающая (КЛЛ) | 12 | 6.000 | 120 |
| Светодиодная (LED) | 8 | 30.000 | 250 |
И что мы можем увидеть из этой таблицы? Мы можем увидеть, что каждая следующая лампа выгоднее предыдущего вида хотя бы потому, что у неё больше срок службы! Если взять за основу срок службы светодиодной лампы (разные производители указывают от 25 до 50 тыс. часов), то получается, что за это время надо сменить 5 энергосберегающих – что будет стоить 5*120=600 рублей, или 30 штук ламп накаливания на 15*30=450 рублей. Получается, что переход на светодиодные лампы себя уже оправдывает!
Теперь посмотрим, что мы сможем сэкономить на электричестве. Предположим, лампочка работает у нас в среднем по 2 часа в день (понятно, что зимой – больше, летом – меньше, но в целом за год возьмём цифру в два часа). Итого за год она будет работать 700 часов (будем считать, что две недели в году вы уезжаете на отдых, округлим до 350 дней). Лампа накаливания за это время сожжёт 700*60=42 кВт*час, что при округлённой цене электричества в 5 руб. за 1 кВт*час «скушает» у вас 210 рублей. В то же время энергосберегающая лампа заберёт из бюджета лишь 700*12/1000*5=42 рубля, а светодиодная ещё в полтора раза меньше – 28 рублей. Как видите, энергосберегающая лампа оправдает себя меньше чем за год, а светодиодная – меньше чем за пару лет. Если у вас в квартире 20 ламп накаливания, то заменив их, через год-два вы будете получать чистую экономию около 3500 рублей в год!
Какую лампу выбрать на замену: светодиодную или энергосберегающую? По соображениям экономии электроэнергии не так принципиально, если она не горит по пол дня (тогда точно светодиодную). С другой стороны, срок эксплуатации светодиодной лампы выше, так что она выгоднее. И по эксплуатационным параметрам светодиодная, пожалуй, лучше: хорошо работает при низких температурах, не критична к частым включениям/выключениям, экологичнее (в КЛЛ используется ртуть, которая загрязнит землю при нашей «утилизации» в помойку), прочнее. Светодиодные также имеют более привычную форму колбы или свечи, в отличие от трубочек энергосберегающих ламп.
Из расчёта также видно, что менять лампу энергосберегающую на светодиодную смысла нет: экономия лишь 14 рублей в год, что при стоимости новой лампы в 250 рублей оправдается лишь через 18 лет. Причём энергосберегающая лампа прослужит вам до 10 лет, после чего перегорит и тогда уже вы купите изрядно подешевевшую и, возможно, ещё более экономичную светодиодную лампу :).
В общем, я призываю всех произвести замену старых ламп! Оставляйте лампу накаливания, только если она работает совсем мало (десятки часов за год), или если вы пользуетесь диммером. К сожалению, ни энергосберегающие, ни светодиодные лампы с диммерами не очень дружны (варианты есть, но как показывает практика, они либо дорогие, либо недостаточно яркие). Кстати, если у вас стоит диммер, но вы им не пользуетесь, может, проще вынуть, поставить обычный выключатель и таки заменить лампы?
Ну а если вы используете галогенные лампы, то в следующей статье посмотрим, можно и стоит ли заменить их на что-то более экономное.
Газоразрядные
В газоразрядных лампах свет образуется в следствии электрического разряда в газовой среде. Независимо от вида все эти лампы отличаются высокой производительностью при низком потреблении электроэнергии.
Ртутные
Ртутные лампы отличаются компактными размерами, низкой цветностью и мощным потоком света. Это качество определяет основную сферу применения – промышленные объекты, парковки, улицы, пешеходные зоны. Технически эти осветительные приборы устарели, поэтому в современных системах практически не используются.
Преимущества ртутных ламп:
- высокая надежность;
- низкие затраты на установку и обслуживание;
- не требуется пускорегулирующее оборудование;
- низкое потребление электроэнергии;
- длительный срок эксплуатации.
Классификация ламп накаливания
Лампы накаливания сегодня известны каждому, но среди них можно выделить и четыре подтипа:
- Вакуумные. В лампочках такого типа внутри колбы создаётся безвоздушное пространство. Считается, что они имеют меньшую светоотдачу, чем газонаполненные.
- Галогенные. Главное преимущество этих ламп — большой срок службы, который составляет 2000-4000 часов. Газонаполненная лампа сможет прослужить не более 1200 часов. Лампочки такого типа заполняются буферным газом, которым являются пары брома или йода.
- Криптоновые. Колба наполняется криптоном, который увеличивает светоотдачу осветительного прибора, позволяя при этом уменьшить размер колбы без потери яркости.
- Аргоновые. Внутри таких ламп содержится нейтральный газ аргон, который защищает вольфрамовую нить накаливания. Аргоновые лампы ценятся за долговечность и достаточный уровень яркости при невысокой стоимости.
Устройство лампы накаливания
Общие характеристики, область применения, преимущества и недостатки ламп накаливания
Основные характеристики ламп накаливания:
- Мощность. Этот параметр зависит от того, где используется осветительный прибор. Для бытовых нужд можно ограничиться лампой до 60 Вт, но существуют и модели с мощностью до 100 Вт и более.
- Температура накала. Нить во время работы может нагреваться до 2000-2800 градусов.
- Напряжение. Составляет от 220 до 330 Вольт.
- Светоотдача. От 9 до 19 Лм/1Вт.
- Размер и тип цоколя. Бывает резьбовой и штифтовой цоколи. Цоколь со штифтовым типом соединения редко применяется в быту, и чаще всего используется в автомобильной промышленности. Он может иметь один или два контакта. Существует три основных размера цоколей — Е14, Е27 и Е40. Цифра в обозначении соответствует диаметру в миллиметрах.
- Рабочий ресурс. 1000-4000 часов в зависимости от типа.
Лампы накаливания считаются самыми доступными из всех лампочек, которые сегодня предлагают магазины. Они выделяют много тепловой энергии и чувствительны к частым переключениям. Разберемся, чем хороши, а чем плохи данного типа лампы.
Преимущества:
- доступность;
- компактность;
- при работе на переменном токе не видно мерцания;
- свет нормально воспринимается человеческим глазом;
- не требуют специальной утилизации;
- не издают шума во время работы;
- минимальный уровень УФ-излучения.
Недостатки:
- низкий уровень светоотдачи;
- малый срок службы;
- высокое энергопотребление;
- пожароопасность;
- хрупкость.
Несмотря на недостатки, такие лампы по-прежнему активно используются для бытовых нужд. Кроме того, они бывают и транспортными, и применяться в оптике или другой подсветке транспортных средств. Лампы накаливания, покрытые тонким слоем алюминия, применяются для освещения торговых залов и магазинов. Иногда лампу накаливания все еще можно встретить в устройстве светосигнальных приборов, на сегодняшний день в этой сфере более распространены светодиодные.
Конструкция
Конструкция современной лампы. На схеме: 1 — колба; 2 — полость колбы (вакуумированная или наполненная газом); 3 — тело накала; 4, 5 — электроды (токовые вводы); 6 — крючки-держатели ТН; 7 — ножка лампы; 8 — внешнее звено токоввода, предохранитель; 9 — корпус цоколя; 10 — изолятор цоколя (стекло); 11 — контакт донышка цоколя.
Конструкции ЛН весьма разнообразны и зависят от назначения конкретного вида ламп. Однако общими для всех ЛН являются следующие элементы: ТН, колба, токовводы. В зависимости от особенностей конкретного типа лампы могут применяться держатели ТН различной конструкции; лампы могут изготавливаться бесцокольными или с цоколями различных типов, иметь дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные конструктивные элементы.
Колба
Стеклянная колба защищает нить от сгорания в окружающем воздухе. Размеры колбы определяются скоростью осаждения материала нити. Для ламп большей мощности требуются колбы большего размера, для того чтобы осаждаемый материал нити распределялся на большую площадь и не оказывал сильного влияния на прозрачность.
Буферный газ
Колбы первых ламп были вакуумированы. Современные лампы заполняются буферным газом (кроме ламп малой мощности, которые по-прежнему делают вакуумными). Это уменьшает скорость испарения материала нити. Потери тепла, возникающие при этом за счёт теплопроводности, уменьшают путём выбора газа, по возможности, с наиболее тяжёлыми молекулами. Смеси азота с аргоном являются принятым компромиссом в смысле уменьшения себестоимости. Более дорогие лампы содержат криптон или ксенон (молярные массы: азот: 28,0134 г/моль; аргон: 39,948 г/моль; криптон: 83,798 г/моль; ксенон: 131,293 г/моль)
Нить накала
Двойная спираль лампы накаливания (Osram 200 Вт) с контактными проводниками и держателями нити
Нить накала в первых лампах делалась из угля (точка сублимации 3559 °C). В современных лампах применяются почти исключительно спирали из осмиево-вольфрамового сплава. Провод часто имеет вид двойной спирали, с целью уменьшения конвекции за счёт уменьшения ленгмюровского слоя.
Лампы изготавливают для различных рабочих напряжений. Сила тока определяется по закону Ома () и мощность по формуле , или . При мощности 60 Вт и рабочем напряжении 230 В через лампу должен протекать ток 0,26 А, т. е. сопротивление нити накала должно составлять 882 Ома. Т. к. металлы имеют малое удельное сопротивление, для достижения такого сопротивления необходим длинный и тонкий провод. Толщина провода в обычных лампах составляет 40-50 микрон.
Т. к. при включении нить накала находится при комнатной температуре, её сопротивление много меньше рабочего сопротивления. Поэтому при включении протекает очень большой ток (в два-три раза больше рабочего тока). По мере нагревания нити её сопротивление увеличивается и ток уменьшается. В отличие от современных ламп, ранние лампы накаливания с угольными нитями при включении работали по обратному принципу — при нагревании их сопротивление уменьшалось, и свечение медленно нарастало.
В мигающих лампах последовательно с нитью накала встраивается биметаллический переключатель. За счёт этого такие лампы самостоятельно работают в мигающем режиме.
Цоколь
Форма цоколя с резьбой обычной лампы накаливания была предложена Томасом Альвой Эдисоном. Размеры цоколей стандартизированы. У ламп бытового применения наиболее распространены цоколи Эдисона E14 (миньон), E27 и E40. Также встречаются цоколи без резьбы.
Предохранитель
Перегорание лампы происходит во время её работы, то есть в то время, когда одновременно нить накала нагрета и через нить протекает электрический ток. Если в это время происходит разрыв нити, то между разведёнными концами нити обычно загорается электрическая дуга. В быту это можно заметить по яркой синевато-белой вспышке в момент перегорания лампы.
Для того, чтобы разомкнуть цепь при возгорании дуги и не допустить перегрузки питающей цепи, в конструкции лампы предусмотрен плавкий предохранитель. Он представляет собой отрезок тонкой проволоки и расположен в цоколе лампы накаливания. Для бытовых ламп с номинальным напряжением 220 В такие предохранители обычно рассчитаны на ток 7 А.
История изобретения
По мере широкого внедрения электричества в различные отрасли хозяйства и быт, начали появляться первые осветительные устройства. Электрическая лампочка – это великое достижение человечества. В 18 веке появились 2 типа ламп: дуговая и с нитью накала. Первые осветительные элементы появились раньше, они работали за счет явления дугового разряда. Оно выражается в появлении электрического разряда между двумя слегка разведенными проводниками (металлические или из угля). Это явление исследовал ученый В. Петров, а чуть позже – английский физик Деви.
Однако дуговое устройство было способно светить максимум 5 минут, именно поэтому его не использовали на практике. Лампочка была оснащена большим количеством электродов между двумя стержнями, которые приходилось часто двигать друг к другу, так как они быстро выгорали. Кроме того, изделие периодически излучало мерцание.
В 1844 году Фуко изобрел конструкцию с проводниками из твердого кокса. Такую лампочку начали применять для освещения улиц. Однако высокомощная батарея требовала больших материальных затрат, поэтому ее применение был кратковременным. Чуть позже было создано устройство с часовым механизмом, которое автоматически приближает электроды через определенное время по мере их сгорания. Однако и такие лампы не нашли широкого применения, в это время ученые занимались изобретением более привлекательного источника света.
Изобретатели из разных стран проводили эксперименты, во время которых нити накаливания помещались в разные типы среды. Они стремились создать лампочку, которую можно было использовать для освещения жилых помещений. Для этого исследовался эффект накаливания разных материалов, по ним пускали ток, они разогревались и давали свечение
Изобретателям важно было не позволить проводникам перегреваться, плавиться или гореть, а также найти баланс между нитью накала и средой, в которой она находиться. Нужно было защитить проводник от разрушительного воздействия воздуха, для этого использовали емкость, то есть колбу лампы
Одна из первых ламп накала появилась в первой половине 18 века, ее электроды были вылиты из платины. Однако такой проводник был достаточно хрупкий и дорогостоящий, поэтому не пользовался популярностью.
Конструкция с угольной нитью тоже не стала популярной, так как она быстро сгорала из-за наличия в колбе кислорода. Потом в устройстве стали использовать проводники из обугленного бамбука, а из колбы выкачали кислород. Это первая лампа современного образца, но и она еще не идеальна.
Ближе к концу 18 века ученые изобрели лампочку с молибденовой и вольфрамовой спиралью. Она способна была работать на протяжении 30 минут. Потом конструкция была дополнена несколькими угольными волосками, которые горели по очереди.
Затем за доработку уже существующих технологий взялись американские ученые.
Характеристики, достоинства и недостатки
В XXI веке многие постепенно переходят на энергосберегающие и светодиодные лампы, но у ламп накаливания есть и свои преимущества:
- Мгновенное возгорание и отсутствие перебоев в работе;
- Они могут работать как от постоянного, так и от переменного тока;
- Широкий ассортимент: можно выбрать лампочку с подходящей температурой, напряжением, яркостью;
- Небольшие размеры;
- Экологичность;
- Невысокая цена.
Лампы могут выглядеть по-разному
К недостаткам устройств относятся:
- Невысокий КПД;
- Хрупкость;
- Низкий срок службы;
- Пожароопасность.
Несмотря на недостатки, лампы накаливания были крайне популярны несколько десятков лет и быстро заменили привычные источники освещения.
Что такое лампа накаливания
То есть физическое явление излучения света вызвано нагревом нити накала.
Краткая история лампы накаливания
Первые лампы
Лампы накаливания являются оригинальной формой электрического освещения и используются уже более 100 лет. В то время как Томас Эдисон считается изобретателем лампы накаливания, есть ряд людей, которые изобрели компоненты и прототипы лампочки задолго до Эдисона.
В 1802 году Хамфри Дэви изобрел первый электрический свет. Он экспериментировал с электричеством и изобрел электрическую батарею. Когда он подсоединил провода к своей батарее и кусочку углерода, углерод засветился, производя свет. Его изобретение было известно как электрическая дуговая лампа. И хотя она производила свет, углерода хватало ненадолго, и свет был слишком ярким для практического использования.
Одним из первооткрывателей был также британский физик Джозеф Уилсон Свон, который фактически получил первый патент на лампочку накаливания с углеродной нитью накаливания в 1878 году. Дом Свона был первым в мире, освещенным электрической лампочкой. Свон разработал более долговечную лампочку с использованием обработанной хлопчатобумажной нити, которая также устранила проблему раннего почернения лампы.
Эдисону часто приписывают данное изобретение, потому что его версия смогла превзойти более ранние версии благодаря сочетанию трех факторов: эффективный материал накаливания, более высокий вакуум и высокое сопротивление, которое сделало распределение электроэнергии от централизованного источника экономически выгодным.
В 1906 году компания «Дженерал Электрик» первой запатентовала метод изготовления вольфрамовых нитей для использования в лампах накаливания. Сам Томас Эдисон знал, что вольфрам окажется лучшим выбором для нитей накаливания.В 1910 Уильям Дэвид Кулидж усовершенствовал процесс производства, чтобы получить самые долговечные вольфрамовые нити.В 1920-е годы были выпущены первая лампа с матовым покрытием и лампа с регулируемой мощностью для автомобильных фар и неонового освещения.1930-е ознаменовались изобретением маленьких одноразовых фотовспышек для фотографии и люминесцентной лампы для загара.1950-е годы — производство кварцевого стекла и галогенной лампы накаливания.В 1990-е годы начинают продаваться лампы с длительным сроком службы и компактные люминесцентные лампы.
Современные лампы накаливания не являются энергоэффективными — менее 10% электроэнергии, подаваемой в лампу, преобразуется в видимый свет. Оставшаяся энергия теряется в виде тепла. Однако эти неэффективные лампочки по-прежнему широко используются сегодня благодаря таким преимуществам, как:
- широкая и недорогая доступность;
- простое встраивание в электрические системы;
- возможность работы при низком напряжении, например, в устройствах с батарейным питанием;
- широкий ассортимент формы и размера.
К несчастью для лампы накаливания, законодательство многих стран, включая США, предписывает постепенно отказаться от нее в пользу более энергоэффективных вариантов, таких как компактные люминесцентные лампы и светодиодные лампы. Однако эта политика встретила значительное сопротивление из-за низкой стоимости ламп накаливания, мгновенной доступности света и опасений загрязнения ртутью из-за люминесцентных ламп. Однако теперь значительно снизились цены на светодиоды.
