Параметры ламп накаливания. Основные характеристики ламп накаливания
В своем доме, если он приличных размеров и в нем много комнат, львиная доля электроэнергии тратится на освещение. Если в коридорах и вспомогательных помещениях можно поставить датчики движения и другую автоматику для выключения света в отсутствие людей, то в жилых комнатах обычно свет горит постоянно и на это уже не обращают внимания.
Поэтому в целях экономии электроэнергии и собственных средств стоит обратить на экономные электролампочки
.
Будет совсем не лишним умение разбираться в ассортименте электрических ламп.
Обычные лампы накаливания
КПД таких ламп не превышает 30%. Для справки: КПД лампы – процент потребляемой мощности, преобразуемый в свет.
Остальная часть мощности превращается в тепловую энергию. Если КПД низкий, то лампа в основном будет греть, а не светить.
Потребляемая мощность обычно до 100 Вт при напряжении питания 220 В. Время службы ламп накаливания в среднем не превышает 6000 часов. Лампа излучает теплый желтоватый свет с параметрами цветовой температуры от 2200 до 2800 К. Эти лампы хоть и дешевые, но значительно проигрывают по экономичности.
Основной износ происходит, когда нить накаливания при включении резко раскаляется и также резко остывает при выключении лампы. Поэтому лампа тем дольше прослужит, чем меньше включать и выключать светильник.
Галогенные лампы накаливания
КПД не свыше 20%, потребляемая мощность от 5 до 500 Вт при напряжении питания одноцокольных ламп 12 В и 220 В и двухцокольных 220 В. При напряжении питания 12 В для подключения необходим преобразователь напряжения. Срок службы сопоставим со сроком службы обычных ламп накаливания. Лампа излучает яркий нейтральный свет цветовой температуры 3000 К.
Такие лампы даже менее экономичные, чем обычные лампы накаливания.
Из-за того, что колба раскаляется до 500 градусов, она становится сверхчувствительной к загрязнениям, и может при включении лопнуть даже от следов пальцев на ней.
Галогенную лампу нужно ввертывать, пользуясь салфеткой, а защитную пленку снимать уже после ввертывания. Для галогенных ламп очень опасны скачки напряжения в сети – это является одной из основных причин их перегорания. В точечных светильниках многоуровневых потолков нередко используются галогенные одноцокольные лампы на 12 В с отражателем.
Галогенные лампы в отличие от своих люминесцентных коллег лучше всего подходят для помещений, где свет постоянно включается и выключается (кухня, коридор и т.п.). Пусть экономичность у них и ниже, но зато в этом режиме галогеновые лампы работают гораздо дольше.
Люминесцентные лампы
Их КПД от 60% и выше. Эти лампы в 4-5 раз экономичнее обычных ламп накаливания. Заслуживает внимания, что люминесцентная компактная лампа мощностью 12 Вт соответствует 60-ваттной лампе накаливания. Напряжение их питания 220 В, а выпускаются лампы начиная с мощности 5 Вт. Срок службы достигает 20000 часов.
Цветовая температура указывается на корпусе лампы или на упаковке: 2700 К – белый теплый свет, 4200 К – нейтрально-белый яркий свет, 6400 К – белый холодный свет (дневной).
Эти лампы относительно дорогие, но при этом очень экономичные с высоким показателем светоотдачи и встроенным пускорегулирующим электронным аппаратом. Трубки достаточно хрупкие, поэтому при ввертывании лампы ее нужно держать за пластмассовую часть.
Особенностью таких ламп является то, что срок их службы зависит от количества циклов включения-выключения - всякий раз, когда вы включаете лампу, срок ее службы сокращается. Такие лампы нежелательно использовать в «проходных» местах дома – коридоре, ванной, туалете и т.п.
Светодиодные лампы
КПД близок к величине 100%, а экономия электроэнергии, по сравнению с лампами накаливания, достигает 90%. Лампы выпускаются с напряжением питания 220 В и 12 В. Последние, подобно галогенным, используются для точечных светильников, но при этом они намного более экономичные и безопасные.
Мощность светодиодных ламп варьируется от 0,7 до 12 Вт, при этом лампа мощностью 12 Вт соответствует по своей светоотдаче 100-ваттной лампе накаливания. Поражает срок работы светодиодных ламп – от 25000 часов и практически до бесконечности. Параметры цветовой температуры аналогичны параметрам люминесцентных ламп. Оттенки цвета с течением времени могут меняться.
Светодиодные лампы, безусловно, дорогие, но при этом чрезвычайно эффективные. Приобретая несколько ламп, желательно выбрать их из одной партии одного производителя – тогда они гарантированно будут совпадать по цветовому оттенку.
Поскольку лампы в процессе их эксплуатации практически не нагреваются, то они абсолютно безопасны.
Светодиодные лампы являются «долгожителями» - их срок службы может достигать 10 лет. Лампы этого типа также безопасны: для их работы не требуется высокой мощности и они не содержат ядовитые компоненты.
Термин "энергосберегающие лампы"
в обиходе прочно приклеился к малогабаритным люминесцентным лампам с электронным пускорегулирующим устройством, хотя обычные люминесцентные трубки и светодиодные светильники тоже в принципе являются энергосберегающими.
Теперь некоторые минусы энергосберегающего освещения.
Результаты исследований показали, что в отличие от привычных ламп накаливания энергосберегающие лампы любой мощности являются источником электромагнитного радиочастотного излучения. Предельно допустимые нормы нарушаются в радиусе около 15 см от цоколя лампы.
Это означает, что, включая энергосберегающую лампу где-то под потолком, мы не рискуем попасть в зону ее высокого электромагнитного излучения. Но для ночников, настольных, прикроватных осветительных приборов, в непосредственной близости от которых человек проводит немало времени, подобное энергосбережение создает еще один фактор риска для здоровья.
Люминесцентные лампы не рассчитаны на частое включение-выключение. Потому и использовались они исторически в общественных местах, где и горели почти постоянно: их предшественником, по сути, являются так называемые «лампы дневного света».
При включении люминесцентные лампы вносят существенные высокочастотные помехи в сеть электропитания. А это еще больше «загрязняет» с точки зрения электромагнитной экологии наши и без того напичканные техникой жилища.
Следует помнить, что энергосберегающие малогабаритные люминесцентные лампы при применении выключателей с индикаторными лампочками будут постоянно подмаргивать. Такое явление может наблюдаться даже с обычным выключателем, если он включен в нулевой провод, а фаза постоянно присутствует на лампе.
Также люминесцентнтные и светодиодные лампы нельзя включать через диммер (тиристорный регулятор), он сильно искажает форму тока и лампы перегорают.
Еще одна опасность люминесцентных ламп – содержание ртути.
В отдельно взятой лампочке оно не настолько велико, чтобы кого-либо отравить. Но выбросить ее просто в мусорный бак нельзя, о чем и предупреждает потребителя соответствующий значок на упаковке. Принимать отработавшие свое лампы должны специальные службы. Однако на практике это работает далеко не во всех регионах страны.
Альтернативное энергосберегающее освещение только входит в нашу повседневную действительность, поэтому реальные влияния всех факторов любого из видов освещения на человека еще будут изучаться.
Поэтому лучшим критерием оценки освещения все равно будет "нравится-не нравится" и "комфортно-не комфортно".
Видимо, некоторых положительных качеств обычной "лампочки Ильича"
не сможет дать никакая хитрая электроника, хотя у нас всегда есть выбор.
Одним из самых первых электрических источников света стала легендарная лампа накаливания. Ее патент был принят в 1879 году. С тех пор долгое время этот прибор применялся человечеством во многих сферах деятельности. Однако сегодня лампа накаливания постепенно отходит в прошлое. На смену ее пришли более экономичные источники освещения.
Существуют определенные преимущества и недостатки, которыми характеризуются этих устройств, а также способы их применения и разновидности заслуживают подробного рассмотрения. Также сравнительная характеристика их с другими, применяемыми сегодня осветительными приборами, позволит сделать выводы о целесообразности применения ламп накаливания.
Устройство лампы
Светильники с характеристики которых будут рассмотрены подробно далее, раньше встречались практически в каждом доме. Применение этих приборов было очень простым и удобным. Устройство лампы накаливания понять легко. Она состоит из стеклянной колбы, внутри которой находится нить из вольфрама. Эта емкость может быть наполнена газом или вакуумом.
Вольфрамовая нить располагается на особых электродах, через которые к ней подводится электричество. Эти проводники скрыты цоколем. Он имеет резьбу, благодаря чему лампу легко вкручивать в патрон. При подаче электричества по сети через цоколь ток подводится к вольфрамовой нити. Она накаляется. При этом в окружающую среду посылается свет. По такому принципу работают все лампы накаливания. Существует огромное количество их разновидностей.
Основные характеристики
Определенные свойства имеют лампы накаливания. Характеристики этих приборов измеряются по разным показателям. Диапазон мощности этих приборов, предназначенных для бытовых целей, составляет от Для уличного освещения и промышленного назначения могут применяться лампы до 1000 Вт.
В процессе работы вольфрамовая нить накаливается до 3000 °С. Отдача светового потока при этом может варьироваться от 9 до 19 Лм/Вт. При этом прибор может работать при номинальном напряжении 220-230 В. Некоторые устройства рассчитаны на 127 В сети. Частота составляет 50 Гц.
Размер цоколя у подобных приборов может быть 3 типов. Это указывается в маркировке. Если он составляет 14 мм, это Соответственно 27 мм - это Е27, а 40 мм - Е40. Чем больше цоколь, тем большая мощность характерна для прибора освещения. Он может быть резьбовым, штифтовым, одно- или двуконтакным.
В обычных условиях лампы накаливания работают около 1 тыс. часов.
Разновидности
Лампы накаливания, технические характеристики которых были рассмотрены выше, бывают нескольких видов. Существует несколько принципов, по которым классифицируют представленные устройства.
Прежде всего, лампы накаливания различают по Она может быть шарообразная (самая распространенная), трубчатая, цилиндрическая, шароконическая. Существуют и другие, более редкие разновидности. Их применяют для создания определенного декоративного эффекта (например, в елочных гирляндах).
Покрытие колбы может быть прозрачным или матовым. Существуют также зеркальные разновидности. Назначение лампы также довольно разнообразно. Она может применяться для общего или местного освещения, а также в специальных нуждах (например, кварцевогалогенные виды).
Вольт-амперная характеристика
Является нелинейной. Это объясняется тем, что сопротивление нити накала зависит от температуры и тока. Нелинейность при этом носит восходящий характер. Чем ток больше, тем сильнее сопротивление вольфрамового проводника.
Кривая имеет восходящий вид, потому что динамическая величина сопротивления положительна. В любой ее точке чем выше прирост тока, тем больше падает напряжение. Это способствует автоматическому образованию устойчивого режима. При постоянной величине напряжения ток не может быть изменен из-за внутренних причин.
Вольт-амперные характеристики показывают, что благодаря всем перечисленным закономерностям лампа накаливания может включаться прямо на сетевое напряжение.
Постоянный источник питания
Которых позволяют их использовать в бытовых целях, чаще всего питаются от постоянного источника электричества. Его еще принято считать ресурсом неограниченной мощности. Поэтому зачастую напряжение сети считается номинальным напряжением лампы накаливания.
Но стоит отметить, что довольно часто напряжение в сети и его номинальное значение несколько отличается. Поэтому чтобы улучшить эксплуатационные характеристики осветителей был разработан ГОСТ 2239-79. Он вводит 5 интервалов напряжения питания. Ему должны соответствовать применяемые в бытовых целях лампы накаливания.
Ограниченные источники питания
Лампы накаливания, характеристики которых рассчитаны для применения в специальных устройствах, могут питаться от ограниченных источников (батарея, аккумулятор, генератор и т. д.).
Их среднее фактическое напряжение не соответствует номинальному значению. Поэтому для ламп накаливания, питающихся от ограниченных источников тока, применяется такой показатель, как расчетное напряжение. Оно равняется среднему значению, при котором допускается эксплуатировать лампу накаливания.
Маркировка
Чтобы понимать, какой тип лампы представлен в продаже, была разработана специальная маркировка этих изделий. Чтобы правильно выбрать соответствующий тип устройства, следует ознакомиться с общепринятыми условными обозначениями.
Например, аргоновая биспиральная лампа накаливания 60 Вт, характеристики которой позволяют применять ее в бытовых целях, будет маркироваться, как Б235-245-60. Первая буква означает физические качества или особенности конструкции изделия. Если в маркировке есть вторая буква - это назначение лампы. Она может быть железнодорожной (Ж), самолетной (СМ), коммутаторной (КМ), автомобильной (А), прожекторной (ПЖ).
Первая цифра в маркировке обозначает напряжение и мощность. Второе числовое значение - доработка. Это позволяет правильно подобрать лампу для того или иного осветительного прибора.
Преимущества
Лампы накаливания и светодиодные, сравнительные характеристики которых сравнивают при покупке того или иного устройства, довольно различны. Преимуществом приборов с вольфрамовой нитью является их дешевая стоимость. Существует еще ряд особенностей, которыми лампы накаливания выгодно отличаются от светодиодных, люминесцентных источников света.
Представленные устройства, применяемые ранее, стабильно работают при низких температурах. Также они не боятся небольших скачков электричества в сети. Это позволяет эксплуатировать их довольно длительное время.
Если напряжение по каким-то причинам снижается, лампа накаливания все равно будет работать, хоть и с меньшей интенсивностью. Также такие приборы не боятся высокой влажности. Их легко подключать к сети, для этого не требуется никакого дополнительного оборудования.
Если лампа накаливания разобьется, в воздух не попадут опасные вещества (как это случается с энергосберегающими разновидностями осветителей). Поэтому они считаются более безопасными.
Недостатки
Однако и довольно существенные недостатки содержит характеристика ламп накаливания. Люминесцентных ламп , а также диодных разновидностей осветительных приборов сегодня применяется гораздо больше по нескольким причинам.
В первую очередь существенным минусом устройств с вольфрамовой нитью является низкий уровень световой отдачи. В спектре излучения преобладают желтые, красные оттенки. Это придает неестественности освещению.
В сравнении с новыми лампами, принцип накаливания характеризуется низким ресурсом работы. При отклонениях в номинальном напряжении сети он сокращается еще больше.
Колба лампы накаливания довольно хрупкая. Ее по этой причине применяют чаще всего с плафоном. А это дополнительно снижает степень интенсивности освещения внутри помещения.
Также лампы накаливания потребляют значительно больше электроэнергии. По сравнению с люминесцентными, светодиодными разновидностями это отклонение действительно впечатляет. Поэтому в целях экономии энергоресурсов следует выбирать новые разновидности устройств. Это способствует постепенному прекращению выпуска ламп накаливания.
Несмотря на целый перечень недостатков, выявленных при сравнении с другими источниками искусственного света, лампы накаливания остаются востребованными и в бытовой сфере, и в промышленных отраслях.
Дешевые и простые в использовании приборы не хотят сдавать свои позиции, хотя на рынке появилось огромное количество более экономичных и «долгоиграющих» заменителей – например, ламп на светодиодах.
Еще до недавнего времени лампы накаливания (ЛН) использовались повсеместно, поэтому с их конструкционными особенностями знакомы многие. Причем иногда приходилось «знакомиться» по причине выхода источника света из строя: перегорала вольфрамовая нить, лопалось стекло или колба вылетала из цоколя.
Некоторые производители использовали более надежные и проверенные материалы и относились к выпуску лампочек накаливания настолько ответственно, что их продукция работает уже на протяжении нескольких десятилетий. Но это скорее исключение, чем правило – сегодня никаких гарантий на продолжительный срок эксплуатации не дается.
Схематическое изображение лампы с указанием основных деталей. Конструкция источника искусственного освещения с момента изобретения почти не изменилась, совершенствовались только материалы и состав газа, наполняющего колбу
Главный действующий элемент – так называемое тело накала, закрепленное на держателях и присоединенное к электродам. В момент подключения электроэнергии через него проходит напряжение, вызывающее одновременно нагрев и свечение. Чтобы излучение стало видимым, температура нагрева должна достигнуть 570°С.
Наиболее устойчивым к высокой температуре металлом признан вольфрам. Он начинает плавиться при нагреве до 3422°С. Чтобы максимально увеличить площадь излучения, но сократить объем тела накала внутри стеклянной колбы, его скручивают в спираль.
Привычный комфортный свет желтого оттенка, который создает уют в доме и по визуальной оценке является «теплым», возникает при нагреве нити до 2830-2850°С
Для защиты вольфрама от процесса окисления, характерного для металлов, из колбы откачивают воздух и заменяют его вакуумом или газом (криптоном, аргоном и пр.). Технология наполнения вакуумом устарела, для бытовых ламп чаще всего применяют смесь азота и аргона или криптон.
В результате тестирования была выявлена минимальная продолжительность горения лампы – 1 тысяча часов. Но, учитывая случайные причины, выводящие приборы из строя раньше времени, допускается, что нормативы распространяются лишь на 50% продукции из каждой партии. Время работы второй половины может быть больше или меньше – в зависимости от условий использования.
Виды и применение ЛН
Качественные характеристики и маркировка вольфрамовых лампочек регламентирована ГОСТ Р 52712-2007. По типу наполнения колбы приборы ЛН делятся на вакуумные и газополные разновидности.
Первые служат меньше из-за неизбежного испарения вольфрамовой нити. Вдобавок вольфрамовые испарения оседают на стеклянной оболочке вакуумного источника, что ощутимо снижает прозрачность и способность стекла пропускать свет. Выпускают их с моноспиралью, в номенклатурном обозначении им присвоена литера В.
В газополных приборах минимизированы недостатки вакуумных лампочек. Газ сокращает процесс испарения и препятствует оседанию вольфрама на стенках колбы. Газополные моноспиральные виды обозначены буквой Г, а лампочки с дважды навитой спиралью, т.е. биспиральные, маркируются буквой Б. Если биспиральная разновидность имеет номенклатуру БК, значит, в ее наполнении был использован криптон.
В галогенных лампочках ГЛН к наполнителю стеклянной колбы добавляют бром или йод, благодаря которым испаряющиеся атомы вольфрама после испарения возвращаются снова на нить накала. Галогенки выпускают в двух форматах: в виде кварцевых трубок с длинной спиралью или в капсульном варианте с компактным рабочим элементом.
В государственных стандартах деление на группы происходит по сфере применения, однако затрагиваются и другие характеристики. Предположим, на одном уровне рассматриваются «ЛН электрические миниатюрные» (ЛН мн) и «ЛН инфракрасные зеркальные» (ЗК — приборы с концентрированным светораспределением, ЗД — со средним) – как видите, для обозначения категорий выбраны разные критерии.
Существуют группы, которые можно отнести к наиболее востребованным:
- общего назначения;
- для транспортных средств;
- прожекторные;
- миниатюрные и пр.
Рассмотрим сферы применения и особенности различных категорий, которые в некоторых случаях могут между собой пересекаться.
Галерея изображений
Описание технических требований к каждой из перечисленных категорий можно найти в соответствующих разделах ГОСТ. Из-за особенностей конструкции и области применения маркировка устройств из различных групп отличается.
Особенности маркировки по применению
Лампу легче подобрать, если ориентироваться в условных обозначениях. Они отражают важные технические характеристики, возможную область использования, особенности конструкции и технологии изготовления.
Маркировка зарубежных производителей напоминает отечественную, но имеет свои особенности. Обычно она носится методом штамповки на цоколь и служит одним из способов отличия оригинального изделия от подделки
Вначале указаны буквы в количестве от 1 до 4, которые отражают характерные конструктивные особенности. Для более легкой расшифровки за основу взята первая буква основополагающего критерия, например, Г – газополная моноспиральная лампа, В – вакуумная моноспиральная, К – криптоновая и др.
Затем следует указание назначения:
- Ж – железнодорожная;
- А – автомобильная;
- СМ – самолетная;
- ПЖ – для прожекторов и др.
За буквам расположены цифры, обозначающие технические характеристики – напряжение (В) и мощность (ВТ). Маркировка ламп специального типа отличается: мощность не указана, зато можно определить ток, световой поток или силу света. Если в устройстве две спирали, то мощность для каждой из них указывается отдельно. Последняя цифра может обозначать номер разработки, если конструкция модифицировалась.
Основные технические характеристики
Самым главным параметром источников света с телом накала является мощность, определяемая в ваттах. Назначение ламп разнообразное, поэтому диапазон велик – от 0,1 Вт индикаторных «светлячков» до 23 тыс. Вт прожекторов для маяков. Компании General Electric и Osram выпускают мощные светильники для театральных и кинематографических постановок.
Прожекторные изделия отличаются не только значением мощности (до 24000Вт), но и световым потоком. Светодиодный прожектор способен выдать 400 000 люменов, тогда как специальная лампа накаливания – 800 000 люменов
В быту используют маломощные приборы, в основном, от 15 Вт до 150 Вт, а в промышленной сфере применяют лампы мощностью до 1500 Вт.
Качество светового потока и степень рассеивания регулируются материалом изготовления колбы. Максимальная светопередача характерна для ламп с прозрачным стеклом, тогда как два других типа поглощают часть света. Например, матовое стекло колбы крадет 3% светового потока, а белое – 20%.
Часто мощность бытовых ламп накаливания ограничена материалом светильников (абажуров, плафонов). Производители люстр и бра обычно указывают рекомендованные параметры – как правило, 40 Вт, реже 60 Вт.
Обычные электролампы сильно нагревают окружающие предметы в отличии, например, от светодиодных или маломощных галогенных, поэтому их нельзя использовать для монтажа в натяжные потолки
В 2011 году лампы накаливания официально признаны низко экономичными и пожароопасными, поэтому был принят закон о прекращении выпуска источников света 100 Вт. На очереди – закон о запрете устройств мощнее 50 Вт. Однако пользователь ничего не теряет, так как на современном рынке огромное количество более производительных и экономичных светодиодных и других аналогов.
Таблица, отражающая эффективность работы различных видов бытовых ламп. По указанным техническим характеристикам хорошо видно, как лампы накаливания проигрывают альтернативным вариантам по всем позициям
Сегодня многие отказываются от устаревшего вида ламп из-за большого потребления электроэнергии и короткого срока службы. Однако существуют категории людей, предпочитающие покупать дешевые и неэффективные источники – благодаря им производство лампочек накаливания продолжается.
Второй важный показатель, который обязательно нужно учитывать при покупке, — вид цоколя лампы накаливания, определяемый размером. У импортных и отечественных светодиодных ламп множество разновидностей цоколей, тогда как простые лампы ограничиваются тремя.
Если необходимо заменить лампочку в люстре или настольном светильнике, то обязательно обратите внимание на диаметр цоколя – Е14 или Е27. Приборы с цоколем Е40 в быту не применяют
Сейчас производителей обязывают упаковывать каждое изделие в отдельную коробочку, так что технические характеристики можно отыскать на ней. Обычно указывают мощность, класс энергоэффективности (низкий – Е), тип цоколя, прозрачность колбы, срок службы в часах.
Преимущества и недостатки ламп накаливания
Потребитель продолжает приобретать неэкономчные лампочки благодаря целому ряду плюсов, хотя некоторые из них весьма условны. По отзывам, их выбирают из-за следующих качеств:
- невысокая стоимость;
- отсутствие пускорегулирующего оборудования;
- моментальное зажигание после включения;
- привычный «домашний» свет;
- отсутствие вредных веществ;
- нет реакции на низкую температуру и электромагнитные импульсы.
Однако мало кто оценивает качество светового потока или пульсацию, все же для большинства решающим оказывается первый фактор.
Но недостатки гораздо весомее, так как среди них сравнительно низкая световая отдача, ограниченный срок службы, небольшой диапазон цветовой температуры (только желтый свет), зависимость от перепадов напряжения в сети, пожароопасность.
Если включить лампу накаливания мощностью 40 Вт, спустя полчаса она нагревается до +145-148°С и начинает нагревать окружающие предметы, что чревато случайным возгоранием
Сейчас существует возможность сравнить на практике работу ламп накаливания, газоразрядных и светодиодных аналогов. Каждый, кто заметил разницу в энергопотреблении, давно перешел на энергосберегающие устройства.
Как правильно выбрать лампочку
При покупке лампочки ориентируются в первую очередь на величину цоколя и мощность. Эти два параметра легко определить по старому, перегоревшему источнику света.
Если вы выберете устройство меньшей мощности, то световой поток будет слабее, если большей, то рискуете целостностью плафонов – они могут деформироваться из-за высокой температуры нагрева.
Специально для любителей традиционных лампочек выпускаются филаментные устройства на светодиодах, похожие по форме, но выгодно отличающиеся своими характеристиками
Кроме технических характеристик стоит обратить внимание на качество изготовления лампы. Предпочтение стоит отдать изделиям с широким контактом цоколя, пропаянным токопроводом, стабильно закрепленной нитью накала.
Выводы и полезное видео по теме
Еще больше познавательной и интересной информации о производстве, использовании и недостатках ламп накаливания – в видеороликах, снятых специалистами и любителями.
Интересные факты о лампах накаливания:
Как происходит производство ЛН:
Сравнительный обзор ламп разных видов:
Популярно о выборе ламп для дома:
Потребитель сам вправе выбрать лампочку для использования в быту. Однако не стоит гнаться за дешевизной и обманчивой выгодой. Учитывая, что освещением мы пользуемся постоянно, а лампочек в доме, как правило, более десятка, следует пересмотреть привычки. Многие пользователи давно уже перешли на более надежные, экономичные, безопасные светодиодные лампы.
Цоколь
Тело накала лампы
Тело накала ЛН выполняется из наиболее тугоплавкого металла – вольфрама, температура плавления которого равна 3653 К. Чем короче и компактнее тело накала и чем больше его диаметр, тем на большую температуру нагрева оно рассчитано, и тем экономичнее будет лампа.
Для увеличения компактности чаще используется спиральное (моноспираль) или биспиральное (двойная спираль) тело накала. Для ЛН, работающих при воздействии вибрации (транспортные системы), используется прямолинейное тело накала.
Сопротивления спирали ЛН в холодном и разогретом (рабочем) состоянии существенно различаются. Так, у ЛН мощностью 100 Вт они соответственно равны 40 и 490 Ом. Соответственно меняются и токи, протекающие через лампу. Можно считать, что пусковой ток ЛН примерно в 12,5 раз превышает ток рабочего режима. Это приводит к тому, что вероятность отказа ЛН в момент включения резко возрастает.
Наибольшее распространение имеет разработанный Эдисоном (буква Е в обозначении) резьбовой цоколь разного диаметра (Е27 – для ЛН мощностью 25…200 Вт, Е40 – «голиаф» – для ЛН мощностью более 200 Вт, Е14 – миньон» – для маломощных ЛН).
Штифтовой цоколь используется в транспортных системах, так как не позволяет лампе выкручиваться из патрона.
Фокусирующий цоколь, позволяющий устанавливать лампу в строго определенном положении, применяется в оптических системах.
1. Номинальное напряжение U н ЛН общего освещения, как правило, равно 220 В. Напряжение 127 В используется намного реже, так как основной системой напряжений в настоящее время является 380/220 В. Для местного и переносного освещения используются ЛН с номинальным напряжением 36, 12, 6 В.
Так как продолжительность горения ЛН резко снижается при повышении подводимого напряжения, выпускаются ЛН, предназначенные для работы в сетях с повышенным напряжением. Для них указывается диапазон рекомендуемых напряжений: 215…225 В, 220…230 В, 230…240 В, 125…135 В. У этих ламп продолжительность горения при напряжении, совпадающем с серединой диапазона (его называют расчетным), равна продолжительности горения обычной лампы при напряжении 220 В. При напряжении, совпадающем с левой границей диапазона, продолжительность горения этих ЛН возрастает в 2,5…3,5 раза, но уменьшается их мощность, световой поток (примерно на 25%) и световая отдача. Лампы с более высокой правой границей номинального напряжения рекомендуется использовать при повышенном (по сравнению с номинальным) напряжении сети. Их же целесообразно применять с целью продления периода горения ламп в сетях с номинальным напряжением, особенно при невысоких значениях требуемой освещенности.
2. Номинальная мощность Р н ЛН меняется в широком диапазоне от долей ватта до 20 кВт, так как принципиальных препятствий для изготовления ЛН любой мощности нет. Так как изготовить ЛН в полном соответствии с указанной для них номинальной мощностью трудно, допускается отклонение фактической мощности от номинальной на ± 10 %.
Светотехнические характеристики
1. Номинальный световой поток Ф н указывается в справочниках. По мере эксплуатации ЛН он постепенно уменьшается из-за испарения вольфрама с тела накала, которое приводит к уменьшению мощности лампы и загрязнению колбы. Через 750 ч горения ЛН её световой поток уменьшается в среднем на 15 %.
2. Максимальная сила света I МАК задается для ЛН относительно редко – в основном для ЛН, работающих в однотипных оптических системах, например для автомобильных ЛН. В большинстве случаев максимальная сила света светильника определяется его кривой силы света и может существенно отличаться от максимальной силы света ЛН.
3. Цветовая температура
В излучениях видимого спектра ЛН преобладают оранжево-красные лучи, которые усиливают «тёплые» цветовые тона (коричневые, оранжевые, красные) и ослабляют «холодные» (фиолетовые, голубые, зелёные), что не может обеспечить хорошей цветопередачи. Цветовая температура ЛН лежит в пределах 2500…2700 К.
Экономические и эксплуатационные характеристики
1. Номинальная световая отдача (лм/Вт) – световой поток с единицы мощности – это важнейшая экономическая характеристика ИС, по своему смыслу аналогичная КПД. Поэтому и обозначается она большой греческой буквой эта – Н (маленькая эта – η):
Н Н = Ф Н /Р Н .
Световая отдача тепловых излучателей даже теоретически не может быть больше 89,5 лм/Вт. Для ЛН общего применения световая отдача составляет от 8 до 20 лм/Вт и зависит от температуры нагрева тела накала (рис. 28).
В большей мере тело накала разогрето в газонаполненных ЛН, где испарение вольфрама затруднено. В ЛН с меньшим номинальным напряжениеми с большей номинальной мощностью, тело накала короче, компактнее и имеет больший диаметр. Поэтому оно рассчитано на большую температуру нагрева. Световая отдача лампы накаливания возрастает с уменьшением номинального напряженияи с увеличением номинальной мощности.
Так, световая отдача ЛН мощностью 15 Вт с номинальным напряжением 220 В (В220-15) равна 8 лм/Вт, а у
Г127-1000 – 20 лм/Вт.
2. Продолжительность горения τ – продолжительность реального использования лампы, т.е. её ресурс (в отличие от срока службы – календарной продолжительности от начала применения до выхода из строя).
Полная продолжительность горения – продолжительность горения одной отдельно рассматриваемой лампы резко отличается для разных ЛН и не может служить характеристикой долговечности ИС в целом.
Средняя продолжительность горения
τ СР
– определяется для партии ламп. За среднюю продолжительность горения принимают (рис. 29) полную продолжительность горения той лампы из испытываемой партии, для которой число перегоревших ламп до нее и после нее одинаково. Так, если испытывается 101 лампа, то это полная продолжительность горения 51-й по счёту перегоревшей лампы. Если испытывается 100 ламп – то средняя продолжительность горения партии равна среднему арифметическому значению между полными продолжительностями горения 50-й и 51-й перегоревших ламп.
Средняя продолжительность горения ЛН общего применения составляет 1000 ч при расчётном напряжении.
Гарантийная продолжительность горения ЛН общего применения равна 700 ч.
Полезная продолжительность горения – продолжительность горения, в течение которого световой поток упадет не более чем на 30 %. Для ЛН полезная продолжительность горения обычно равна средней, так как среднее значение светового потока за весь период эксплуатации составляет 0,87...0,95 от номинального.
Зависимость характеристик ЛН от напряжения сети весьма существенна.
Повышение подводимого к ЛН напряжения увеличивает её световой поток, мощность и световую отдачу и резко снижает продолжительность горения (рис. 30).
Эти зависимости могут быть представлены в виде следующих эмпирических формул:
P/P Н = (U/U Н) 1,58 ;
H/H Н = (U/U Н) 2,03 ;
Ф/Ф Н = (U/U Н) 3,61 ;
τ/τ Н =(U/U Н) –(11,2÷14,8) .
Если напряжение в сети возрастёт на 3 %, продолжительность горения ЛН составит 60 % от номинальной. Если напряжение сети снизится на 10 %, на 30 % упадёт световой поток ЛН.
Параметры ламп накаливания или характеристики ламп накаливания, принято делить на три группы - электрические, световые и эксплуатационные. Электрические параметры характеризуют лампу как потребителя электрической энергии и определяют возможность ее подключения к источникам питания (электрической сети). К электрическим параметрам относят номинальное напряжение и номинальную мощность лампы, ток является величиной производной и определяется расчетом.
Световые параметры более разнообразны. Нормирование тех или иных определяет . У ламп накаливания, предназначенных для общего освещения, основными техническими характеристиками являются световой поток и световая отдача. Для сигнальных ламп важным параметром является яркость, для ламп-светильников - кривые силы света и тому подобное.
Эксплуатационные параметры определяют возможность и технико-экономическую целесообразность данного типа в той или иной осветительной установке. В этом смысле к эксплуатационным параметрам следует относить и электрические, и световые параметры. Поэтому, говоря об эксплуатационных параметрах ламп, обычно имеют ввиду срок службы ламп, стабильность светового потока, параметры внешней среды и ряд дополнительных требований.
Основным электрическим параметром лампы накаливания является номинальное напряжение лампы U л.ном. Для большинства ламп накаливания это напряжение соответствует напряжению источника питания.
Основная масса ламп накаливания общего применения работает от электрических сетей энергосистем, которые для осветительных установок можно считать источниками неограниченной мощности. Поэтому в течение длительного времени для ламп накаливания общего назначения напряжение питающей сети являлось и номинальным напряжением ламп накаливания. Все остальные электрические параметры ламп накаливания относили именно к этому номинальному напряжению. Вместе с тем, напряжение в осветительных сетях часто отличается от номинального. Поэтому в целях улучшения эксплуатационных характеристик ламп согласно ГОСТ 2239-79 введено пять интервалов напряжения питания: 125 - 135, 215 - 225, 220 - 230, 230 - 240 и 235 - 245 В, причем за номинальное напряжение ламп в соответствии с международной классификацией приняты напряжения 130, 220, 225, 235 и 240 В.
Источники питания ограниченной мощности (аккумуляторные батареи, автомобильные генераторы, сухие элементы и так далее) отличаются тем, что средние значения их фактического напряжения не соответствуют номинальному. Поэтому для ламп накаливания, предназначенных для работы от таких источников питания, помимо номинального напряжения применяют так называемое расчетное напряжение U л.р, то есть среднее напряжение, при котором будет работать лампа накаливания. Соответственно все ее остальные параметры относят к расчетному напряжению.
Вторым важным электрическим параметром ламп накаливания является мощность. Под номинальной мощностью лампы накаливания данного типа P л.ном понимают расчетную электрическую мощность, которая выделяется в лампе накаливания данного типа при ее включении на номинальное (или расчетное) напряжение. Практически для партии ламп - это среднее значение мощности для достаточно большой группы ламп этого типа. Возможный разброс значений мощности отдельных ламп ограничивается верхним пределом допустимой мощности для ламп данного типа.
Для отдельных типов ламп, в частности предназначенных для работы от химических источников тока, вместо номинальной мощности иногда нормируется номинальный ток I л.ном, для которого устанавливается ограничение его верхнего значения.
Основная светотехническая характеристика ламп накаливания определяется назначением лампы. Для осветительных ламп это световой поток Ф л. Практически номинальным световым потоком лампы является среднее значение светового потока большой партии ламп данного типа. Применительно к каждой лампе накаливания можно говорить о нижнем допустимом пределе светового потока. Ограничение верхнего предела не имеет смысла, так как повышение светового потока может быть достигнуто увеличением мощности лампы, верхний предел которой, ограничивается, а так же повышением температуры тела накала, что неизбежно приведет к снижению срока службы лампы и разбраковке партии по этому параметру.
Изменяя конструкцию и конфигурацию тела накала или применяя колбы специальной формы, можно получить лампы накаливания с заданной кривой силой света. Для таких ламп помимо нормирования светового потока нормируют одно или несколько значений силы света I v в заданных направлениях. Число точек нормирования силы света определяется возможностью контроля кривой с заданной точностью.
Лампы накаливания имеют различную яркость свечения L , что связано с многообразием областей их применения. Например, лампы для сигнальных приборов, кинопроекционной аппаратуры имеют высокую яркость, значение которой в ряде случаев нормируют. И, наоборот, для освещения жилых помещений требуется пониженная яркость, поэтому такие лампы накаливания часто выпускают в матированных колбах.
Для ламп, применяемых в оптических приборах, эффективность действия которых определяется яркостью тела накала, желательно нормирование габаритной яркости тела накала. Сложность определения такой яркости путем измерения силы света и деления результата на площадь проекции тела накала на плоскость, перпендикулярную направлению силы света, привела к тому, что от этого нормирования отказались, сведя контроль ламп к измерениям силы света в заданных направлениях и основных геометрических размеров тела накала.
Световая отдача η, являющаяся важной свето технической характеристикой качества ламп и их основным эксплуатационным показателем, в настоящее время исключена из числа нормируемых величин, так как она определяется расчетным путем как отношение светового потока к мощности лампы, измеренных при номинальном напряжении лампы. Световая отдача вместе с тем является важнейшим параметром ламп накаливания, определяющим экономичность генерирования светового потока. Световая отдача ламп накаливания растет с увеличением их мощности, для ламп одинаковой мощности она больше у ламп, рассчитанных на меньшее номинальное напряжение. Для ламп накаливания данной мощности и конструкции световой поток, определяющий световую отдачу, зависит от температуры нити накала и ее излучательных свойств. Препятствием к повышению температуры вольфрама, является увеличение скорости его испарения, что было в значительной мере преодолено при использовании галогенных циклов.
Эксплуатационные параметры
К основным геометрическим параметрам ламп накаливания относят те размеры, которые влияют на возможность их применения в тех или иных светильниках или установках. Основными из этих параметров для всех без исключения ламп накаливания являются их габаритные размеры (рисунок 1): наибольший диаметр колбы d к, измеряемый в плоскости, перпендикулярной оси лампы, полная длина лампы l , измеряемая, как правило, в направлении оси лампы, и тип цоколя. Важным геометрическим размером лампы накаливания является высота светового центра h , относительно которого дается кривая силы света лампы. Эта точка совпадает с центром тяжести тела накала, полученным геометрическим построением. Высота светового центра измеряется параллельно оси лампы и отсчитывается от той детали цоколя, которая определяет его положение в патроне. Эту деталь называют фиксирующим элементом цоколя.
Рисунок 1. Основные размеры лампы накаливания
Для ламп с фокусирующим цоколем дополнительными геометрическим параметрами являются размеры и допуски, определяющие положение светового центра относительно цоколя и его фокусирующих элементов.
Для ламп, применяемых в оптических приборах, в которых большое значение имеет габаритная яркость тела накала, дополнительно задают размеры тела накала, в том числе длину светящейся нити, диаметр моноспирали (или биспирали), площадь, заполненную светящейся частью тела накала, и тому подобные.
Важными эксплуатационными параметрами ламп накаливания, так же как и других источников света, являются их средний срок службы τ, полный срок службы τ полн, определяемый временем горения лампы до ее отказа, и полезный срок τ п, определяемый временем горения до уменьшения светового потока в заданном пределе. Практическое равенство τ полн = τ п = τ означает оптимальное конструирование отдельных частей лампы, исключающее лишний запас по надежности отдельных частей и деталей, в основном тела накала, и стабильную технологию производства. Проверка совпадения значений τ п и τ полн достигается тем, что при испытании ламп на средний срок службы производят измерение конечного светового потока ламп, оставшихся целыми к моменту достижения срока, равного нормированной средней продолжительности горения.
К эксплуатационным параметрам ламп относится и минимальный допустимый световой поток, ниже которого эксплуатация ламп накаливания становится неэкономичной. Для современных ламп накаливания конечный световой поток составляет 85 - 90% начального.
В качестве примера нормирования параметров ламп накаливания в таблице 1 приведены регламентированные ГОСТ 2239-79 параметры ламп накаливания общего назначения с криптоновым наполнением.
Таблица 1
Параметры некоторых осветительных ламп накаливания общего назначения с криптоновым наполнением по ГОСТ 2239-79.
Для ламп накаливания, применяемых для освещения транспортных средств, нормируемым эксплуатационным параметром является также динамический срок службы.
К эксплуатационным параметрам любых ламп накаливания относят характеристику климатических условий, в пределах которых обеспечиваются все перечисленные параметры. Климатические условия эксплуатации характеризуются: интервалом температур внешней среды, в пределах которого должна сохраняться работоспособность лампы; интервалом влажности, точнее, верхним пределом влажности среды; интервалом изменения давления окружающей среды.
Для изделий нормального исполнения, предназначенных для эксплуатации на всей территории страны, обычно принимают следующие значения перечисленных выше параметров: интервал температур от - 60 до + 50 °С; относительная влажность не выше 98% при 20 °С и давление не ниже 0,75 × 10 5 Па (верхний предел не оговаривается с учетом того, что давление выше максимально возможного атмосферного быть не может).
