Из чего состоит лампочка накаливания — схема и устройство. Как устроена лампа накаливания

Технологии и техника
Как устроена лампа накаливания - Маркировка лампочек и цоколя Как увеличить срок службы История создания История изобретения лампочки Строение изделия

Можно предположить, что чем ниже степень вольфрама/углеродной нити, тем меньше доля энергии, приближающейся к телу нити, вызывая видимое излучение. Ретро-лампы отличаются тем, что нагревают пряжу медленнее и слабее.

Из чего состоит лампочка накаливания — схема и устройство

Для создания искусственного освещения часто используются обычные лампы. Этот элемент известен всем в советский период. Стеклянная лампа, цоколь и спираль являются основными видимыми частями изделия. Как начинающим мастерам, так и экспертам интересно посмотреть, как изготавливаются лампы накаливания изнутри.

Этот продукт был разработан и усовершенствован многими учеными в разное время. Первая электрическая дуга была зажжена ученым Петровым в 1802 году. Изобретение состояло из двух угольных стержней, прикрепленных к полюсам гальванической батареи. В точке схождения наблюдался электрический разряд, а над элементами образовался яркий бант. По разным причинам использовать такие лампы в быту было невозможно — страдает конструкция из-за быстрого сгорания угольных стержней. Тем временем ученые всего мира начали понимать, что такое лампа.

Семьдесят лет спустя, в 1872 году, Лодыгин А.Н. получил патент на лампу накаливания. В качестве спирали он использовал стержень из литаргического углерода под стеклянным колпаком.

Уже в 1880 году, 10 мая, лампа Лодыгина использовалась для освещения петербургской дороги на Литейном мосту. Срок годности источника света составлял всего два месяца (пока не сгорели углеродные стержни).

В 1880 году в США Томас Эдисон представил усовершенствованную лампу накаливания Родена. Ему удалось удалить воздух из стеклянной лампы, что обеспечило более длительный период горения и более яркое свечение. Эдисон также разработал витой цоколь для вкручивания лампы в гнездо.

В 1910 году было решено переделать нить Вольфрами в катушку, чтобы продлить срок ее службы. Таким образом, изделие полностью функционировало в течение 1000 часов вместо первоначальных 50-100 часов.

Принцип теплового излучения также используется при производстве галогенных люминесцентных ламп.

Из чего состоит лампа

Структура и схема лампы накаливания выглядит следующим образом

  • стеклянная колба грушевидной или округлой формы;
  • тело накала (вольфрамовая или угольная нить), расположенное в ней на двух держателях-крючках;
  • два электрода;
  • предохранитель;
  • ножка;
  • цоколь (корпус) с изолятором;
  • его контакт (донышко).

Окисление вольфрамовой нити (спирали, тела нити) устраняется путем помещения ее в вакуум или газ. Стеклянные лампы заполнены.

Электротехнические параметры

Все лампы производятся с учетом различных тенденций. Из-за низкого специального сопротивления тугоплавкого металла вольфрама для осветительных элементов требуются длинные провода. Поэтому длина нити электрических ламп составляет до 50 микрометров. При включении света нить пропускает в 10-14 раз больше рабочего тока. Чем сильнее нагревается нить, тем выше сопротивление нити и тем ниже интенсивность мощности.

После того как вы узнали, что представляет собой лампа, важно понять, как она работает.

  • При включении света через донышко цоколя к телу накала проходит ток.
  • Вольфрамовая нить сильно разогревается после замыкания электрической цепи, что приводит к её свечению.
  • На этот момент температура нити достигает 570 градусов.
  • Таким образом спектр свечения лампочек сдвинут в сторону теплых температур.

Можно предположить, что чем ниже степень вольфрама/углеродной нити, тем меньше доля энергии, приближающейся к телу нити, вызывая видимое излучение. Ретро-лампы отличаются тем, что нагревают пряжу медленнее и слабее.

Они часто содержат средства защиты. Она состоит из сплава век, приваренных к одному из электродов, по которому проходит электричество. Цель защиты — предотвратить взрыв лампы в случае перегорания нити.

Как работает лампа накаливания

Ранее мы уже рассказывали вам об истории ламп накаливания и основных принципах их работы. В данной статье более подробно рассматривается конструкция этого осветительного прибора. Мы определим, какие типы ламп сегодня представлены на рынке, и проанализируем принципы производства света.

Содержание статьи:

Устройство лампы накаливания

Светильник состоит всего из восьми компонентов, каждый из которых подробно рассмотрен.

Лампа. Чаще всего используется обычное стекло, основная функция которого заключается в защите внутренних частей от внешних воздействий. Внутреннее пространство заполнено инертным газом, который представляет собой искусственный воздух или не подвергается нагреванию.

Витое металлическое основание является постаментом. Система «колпачок и трубка» была изобретена Томасом Эдисоном в 14 веке.

Нить — это та часть лампочки, которая излучала свет при нагревании.

Для фиксации нити используются два специальных крючка.

Крючки поочередно соединяются двумя электродами.

Электроды удерживаются в штенгеле — своеобразной ножке, вставленной в основание. Таким образом, все устройство удерживается в стеклянной колбе.

Конечно, на сегодняшнем рынке электротехники пьедесталы бывают разные, не из обычного стекла, без щелей, не из матов для более мягкого рассеивания света, то один, то другой, то третий, то третий, то третий, то третий, в котором все используют один и тот же принцип работы.

Как работает освещение с помощью ламп накаливания.

Электричество просачивается через основание и все остальные элементы, чтобы достичь вольфрамовой нити. Металл используется потому, что это самый дешевый расплавленный проводник. А благодаря вакууму, создаваемому в лампе, пряжа может гореть очень долго.

Длина и толщина пряжи напрямую влияет на мощность изделия. Чем длиннее и шире вольфрамовая нить, тем ярче лампа.

Виды ламп накаливания

Существует несколько основных типов ламп, которые мы все видим вокруг себя каждый день. Они отличаются только формой луковицы, ее покрытием и наполнением, а также назначением.

Колбы могут быть шариковыми, роликовыми или трубчатыми. Это никоим образом не влияет на качество продукта. Все зависит от ламп, которые необходимо разместить, и общего дизайна интерьера.

Основные типы покрытий — прозрачные (простое стекло), матовые и зеркальные. Зеркальные, напротив, создают своеобразный акцент и поэтому идеально подходят для домашнего использования. Поэтому они подходят для витрин и других дизайнерских решений. .

Первый подход заключается в использовании более низких напряжений. Например, в люстре с шестью лампами 220 В, установленными параллельно, шесть ламп могут быть последовательно размещены на подключенных 36 В. Недостатком является то, что если лампы перегорают, то отключается весь свет.

Принцип действия

Запуск лампы основан на сильном нагреве нити от протекающего тока. Чтобы нить излучала красное свечение, ее температура должна достигать 570 градусов Цельсия. Цельсия. Только при увеличении этого значения в три-четыре раза излучение становится комфортным для человеческого глаза.

Немногие материалы являются столь же трудноразрешимыми, как этот. Tangle был выбран за его температуру плавления 3400 градусов Цельсия и разумную цену. Цельсия. Для увеличения светоизлучающей площади вольфрамовые нити скручиваются в спираль. Во время работы он может нагреваться до 2800 градусов Цельсия. Цельсия. Цветовая температура этого излучения составляет 2000-3000 К, что дает желтоватый спектр, не сравнимый с солнечным светом, но в то же время не вредный для глаз.

Вольфрамовая нить, нагретая до высоких температур

Попадая в воздух, вольфрам быстро окисляется и разлагается. Как упоминалось выше, стеклянные бутылки можно заполнять не вакуумом, а газами. Это инертные газы — азот, аргон или криптон. Это повышает яркость и долговечность. На срок службы влияет то, что давление газа препятствует испарению вольфрамовой нити из-за высокой температуры накаливания.

Строение

Обычные лампы состоят из следующих компонентов.

  • 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 версий с проводником, стеклянной емкостью и клеммами, существуют специальные лампы. В них вместо цоколя используются другие гнезда или добавляется дополнительная лампа.

Конструкция лампы накаливания

Предохранитель обычно изготавливается из феррито-никелевого сплава и размещается в вакууме на одном из силовых кабелей. Часто встречается в ноге. Его основное назначение — защитить лампу от повреждения в случае обрыва провода. Это происходит потому, что при обрыве нити возникает электрическая дуга, которая расплавляет остатки проводника, попавшие в стеклянную лампу. Из-за высоких температур он может взорваться и вызвать пожар. Однако с годами предохранители стали использоваться все реже, поскольку было доказано, что они имеют низкие эксплуатационные характеристики.

Колба

Для защиты нитей от окисления и повреждения используются стеклянные емкости. Размеры колбы выбираются в зависимости от скорости осаждения материалов, из которых состоит воздуховод.

Газовая среда

Раньше все лампы накаливания были заполнены вакуумом, но сейчас такой подход используется только для маломощных источников света. Самые мощные устройства заполнены инертным газом. Молекулярная масса газа влияет на тепловое излучение пряжи.

Галогены подаются к лампам в галогенных лампах. Вещество, которым покрыта пряжа, начинает испаряться и взаимодействует с галогеном в контейнере. В результате реакции образуется разлагающееся соединение, и вещество возвращается на поверхность пряжи. Это позволяет увеличить температуру воздуховода, тем самым повышая эффективность и срок службы изделия. Такой подход также позволил сделать лампы более компактными. Недостатком этой конструкции является изначально низкое сопротивление проводника при подаче электричества.

Галоген.

Нить накала

Нити накаливания могут иметь различную форму — выбор зависит от деталей лампы. В них часто используются нити со спирально скрученным круглым сечением, но редко ленточные проводники.

В современных лампах накаливания используется вольфрамовая нить или сплав осмия и вольфрама. Вместо обычных катушек можно вращать две и три катушки. Это становится возможным благодаря повторному вращению. Последнее приводит к меньшему тепловому излучению и более высокой эффективности.

Технические характеристики

Интересно отметить зависимость световой энергии и мощности лампы. Изменение не является линейным: светоотдача увеличивается до 75 Вт, но снижается за этим пределом.

Преимуществом этих источников света является равномерное освещение, так как свет излучается с одинаковой интенсивностью почти во всех направлениях.

Максимальная яркость потока ламп накаливания 75 Вт

Еще одним преимуществом является импульс света, который при определенных значениях вызывает значительное напряжение глаз. Нормальной считается частота пульса менее 10%. Для ламп накаливания этот параметр достигает 4%. Самые низкие цены — на изделия мощностью 40 Вт.

Из всех имеющихся электрических ламп лампы накаливания нагреваются сильнее. Большая часть тока преобразуется в тепловую энергию, поэтому устройство больше похоже на обогреватель, чем на источник света. Яркие показатели варьируются от 5 до 15%. По этой причине законодательство предусматривает ряд норм, запрещающих, например, использование ламп накаливания мощностью более 100 Вт.

Как правило, для освещения одной комнаты достаточно ламп мощностью 60 Вт с низким тепловыделением.

Рассматривая спектр излучения и сравнивая его с естественным светом, можно сделать два важных наблюдения. В световом потоке этих ламп меньше синего и красного света. Однако результаты считаются приемлемыми и не вызывают утомления, как в случае с источниками дневного света.

Лампы накаливания не утомляют глаза

Эксплуатационные параметры

При использовании ламп накаливания важно учитывать условия, в которых они будут использоваться. В помещении и на улице их можно использовать при температурах до -60 и до +50 градусов Цельсия. Цельсия. При этом атмосферная влажность не должна превышать 98% (+20 градусов Цельсия). Эти устройства могут работать в одной цепи с розами, предназначенными для регулировки эффективности освещения путем изменения интенсивности света. Это недорогие изделия, которые могут быть заменены даже неквалифицированным персоналом.

Существуют различные критерии для классификации ламп, которые рассматриваются ниже.

Лампы накаливания отсортированы (от худших к лучшим) по эффективности освещения.

  • вакуумные;
  • аргоновые или азот-аргоновые;
  • криптоновые;
  • ксеноновые или галогенные с установленным отражателем инфракрасного излучения внутрь лампы, что увеличивает КПД;
  • с покрытием, предназначенным для преобразования инфракрасного излучения в видимый спектр.

Множество типов ламп накаливания в зависимости от их назначения в эксплуатации и конструкции:.

  1. Общее назначение — в 70-х гг. прошлого столетия они назывались «нормально-осветительными лампами». Самая распространенная и многочисленная категория — изделия, применяемые для общего и декоративного освещения. С 2008 года выпуск таких источников света существенно сократился, что было связано с принятием многочисленных законов.
  2. Декоративное назначение. Колбы таких изделий выполняются в форме изящных фигур. Чаще всего встречаются свечеобразные стеклянные сосуды с диаметром до 35 мм и сферические (45 мм).
  3. Местное назначение. По конструкции идентичны первой категории, но питаются от уменьшенного напряжения — 12/24/36/48 В. Обычно применяются в переносных светильниках и приборах, освещающих верстаки, станки и т. п.
  4. Иллюминационные с окрашенными колбами. Зачастую мощность изделий не превышает 25 Вт, а для окрашивания внутренняя полость покрывается слоем неорганического пигмента. Гораздо реже можно встретить источники света, наружная часть которых окрашивается цветным лаком. В таком случае пигмент очень быстро выцветает и осыпается.

Электричество просачивается через основание и все остальные элементы, чтобы достичь вольфрамовой нити. Металл используется потому, что это самый дешевый расплавленный проводник. А благодаря вакууму, создаваемому в лампе, пряжа может гореть очень долго.

Преимущества и недостатки.

Преимущества ламп накаливания с лихвой перевешивают недостатки.

  • Низкая цена осветительного прибора. Дешевле пока не производят.
  • Небольшой размер, эргономичная форма.
  • Низкая чувствительность к перепадам напряжения.
  • Моментальное свечение при включении в сеть.
  • Не вредно для глаз: мерцание человеческим глазом не фиксируется.
  • Возможность использования димеров – регуляторов яркости.
  • Спектр света максимально близок к естественному солнечному освещению.
  • Свечение не искажает цвета предметов.
  • Постоянный спектр излучения.
  • Надежность при работе в условиях, отличающихся от нормальных: низкие или высокие температуры, конденсат в атмосфере.
  • Широкий диапазон рабочих напряжений.
  • Легкая и безопасная утилизация.
  • Простота электрической схемы. Лампа подключается напрямую к сети без дополнительных регулирующих приборов.
  • Устойчивость к ионизирующей радиации и электромагнитным импульсам.
  • Не создает помех для радиочастот.
  • Не гудит при работе.
  • Может работать и от переменного, и от постоянного тока; не зависит от полярности.
  • Невысокий уровень ультрафиолетового излучения.
  • Маленький срок службы.
  • Невысокая световая отдача, которая зависит от напряжения.
  • Низкий коэффициент полезного действия: не более 5%.
  • Пожароопасность из-за сильного теплового нагрева колбы.
  • Хрупкость стеклянной колбы.
  • Возможность взрыва колбы.
  • Высокое потребление электроэнергии по сравнению с другими типами ламп.

Пряжа для изделий с низкой инертностью имеет очень тонкие нити. Ранее использовался в системах визуальной аудиорегистрации. Существуют также нагревательные лампы, используемые в сушильных машинах, электрических кухнях и офисной технике.

Коэффициент полезного действия (КПД)

Отношение светового потока к используемой мощности очень низкое: для лампы мощностью 40 Вт световой поток составляет около 1,9 %. Для ламп мощностью 100 Вт это соотношение возрастает до 2,6 %.

Повышение напряжения приводит к небольшому увеличению светоотдачи, но к резкому сокращению срока службы лампы. Для некоторых ламп использование тройных нитей увеличивает выход продукции.

Зачем лампу накаливания подключают через диод

Иногда срок годности лампы может быть увеличен в несколько раз. Знание того, как работают лампы накаливания, может помочь решить эти проблемы двумя способами.

Первый подход заключается в использовании более низких напряжений. Например, в люстре с шестью лампами 220 В, установленными параллельно, шесть ламп могут быть последовательно размещены на подключенных 36 В. Недостатком является то, что если лампы перегорают, то отключается весь свет.

Диодные лампы

Другой вариант — использовать непрерывный проход с лампами. Это еще больше снижает поток света и вызывает мерцание. Это можно устранить, поместив между диодом и лампой конденсатор большой емкости.

Лампы, соединенные проходом

Диод D226B

Диаграмма включения диодов для ламп

Важно помнить, что ток при активации лампы может более чем в десять раз превышать рабочий ток. Диоды должны быть выбраны для этого тока.

Оцените статью
Uhistory.ru