Как се наричат ​​частите на електрическата крушка? Вижте какво е „електрическа лампа“ в други речници

Оказва се, че загрято от електрически ток тяло може не само да излъчва топлина, но и да свети. Първите източници на светлина са работили точно на този принцип. Нека да разгледаме как работи лампата с нажежаема жичка, най-широко използваното осветително устройство в света. И въпреки че с течение на времето ще трябва да бъде напълно заменен от компактни флуоресцентни (енергоспестяващи) и LED източницисветлина, човечеството няма да може дълго време без тази технология.

Дизайн на лампа с нажежаема жичка

Основният елемент на електрическата крушка е спирала, изработена от огнеупорен материал - волфрам. За да се увеличи дължината му и съответно устойчивостта, той се усуква в тънка спирала. Не се вижда с просто око.

Спиралата е монтирана върху носещи елементи, най-външните от които служат за закрепване на краищата електрическа верига. Изработени са от молибден, чиято точка на топене е по-висока от температурата на нагрятата намотка. Единият от молибденовите електроди е свързан към резбовата част на основата, а другият към централната му клема.

Държачите от молибден държат волфрамовата спирала

Въздухът е изпомпван от стъклена колба. Понякога вместо въздух вътре се изпомпва инертен газ, например аргон или неговата смес с азот. Това е необходимо, за да се намали топлопроводимостта на вътрешния обем, в резултат на което стъклото е по-малко податливо на нагряване. Освен това тази мярка предотвратява окисляването на нишката. Когато правите лампа, въздухът се изпомпва през част от крушката, която след това се скрива от основата.

Принципът на работа на лампата с нажежаема жичка се основава на нагряване на нейната нишка с електрически ток до температура, при която тя започва да излъчва светлина в околното пространство.

Лампите с нажежаема жичка могат да бъдат произведени с мощност от 15 до 750 W. В зависимост от използваната мощност различни видове резбовани основи: E10, E14, E27 или E40. За декоративни, сигнални и подсветки се използват фасунги BA7S, BA9S, BA15S. Когато се монтират, такива продукти се забиват вътре в касетата и се завъртат на 90 градуса.

В допълнение към обичайната крушовидна форма се произвеждат и декоративни лампи, при които крушката е оформена като свещ, капка, цилиндър или топка.

Лампа с крушка, която няма покритие, свети с жълтеникава светлина, композицията най-много напомня на слънчева светлина. Но когато се прилага към вътрешна повърхностстъкло със специални покрития, то може да стане матово, червено, жълто, синьо или зелено.

Дизайнът на отразяваща лампа с нажежаема жичка представлява интерес. Върху част от колбата му е нанесен отразяващ слой. В резултат на това, поради отражението от него, светлинният поток се преразпределя в една посока.

Предимства на лампите с нажежаема жичка

Повечето важно предимствоПредимството на използването на крушки с нажежаема жичка е лекотата на тяхното производство и съответно цената. По-лесно осветително тялоневъзможно да се измисли.

Лампите се произвеждат в широк диапазон от мощности и габаритни размери. други съвременни източнициСветлините съдържат устройства, които преобразуват захранващото напрежение до стойността, необходима за тяхната работа. Въпреки че успяват да ги вкарат в стандарт размериелектрически крушки, но в същото време дизайнът става по-сложен, броят на частите в устройството се увеличава. И това не винаги подобрява показателите за цена и надеждност. Схемата за превключване на лампата с нажежаема жичка не изисква допълнителни елементи.

Светлина диодни лампизамени конвенционалните преносими устройства: преносими източници на светлина, захранвани от батерии и акумулатори. При еднаква светлинна мощност те консумират по-малко ток, а общите размери на светодиода са дори по-малки от крушките, използвани преди това във фенерчетата. И работят по-успешно като част от гирлянди за коледно дърво.

Заслужава да се отбележи още едно предимство, присъщо на крушките с нажежаема жичка - техният спектър на луминесценция е най-близък до този на слънцето, отколкото този на всички други изкуствени източници на светлина. И това е голям плюс за зрението, защото е адаптиран специално към слънцето, а не към монохромни светодиоди.

Благодарение на топлинната инерция на нагрятата нишка, светлината от нея практически не пулсира. Не може да се каже същото за излъчването от други устройства, особено луминесцентни, които използват обикновен индуктор, а не полупроводникова верига като баласт. И електрониката, особено евтината, не винаги потиска пулсациите от мрежата правилно. Това се отразява и на зрението.

Но не само здравето може да бъде увредено от пулсиращия характер на работата на полупроводниковите устройства, използвани в модерни лампиочила. Масовото им използване води до рязка промяна във формата на тока, консумиран от мрежата, което в крайна сметка се отразява на формата на напрежението. Той се променя толкова много спрямо оригинала (синусоидален), че се отразява на качеството на работа на други електрически уреди в мрежата.

Недостатъци на лампите с нажежаема жичка

Съществен недостатък на крушките с нажежаема жичка, който съкращава експлоатационния им живот, е зависимостта му от стойността на захранващото напрежение. С увеличаване на напрежението нишката се износва по-бързо. Лампите се произвеждат за различни стойности на този параметър (до 240 V), но при номиналната стойност те светят по-лошо.

Намаляването на напрежението води до рязка промяна в интензитета на блясъка. А вибрациите имат още по-лош ефект върху осветителното устройство; при внезапни колебания лампата може да изгори.

Но най-лошото е, че нишката е проектирана да работи дълго време в нагрято състояние. При нагряването му съпротивлениесе увеличава. Следователно, в момента на включване, когато конецът е студен, съпротивлението му е много по-малко от това, при което се получава светенето. Това води до неизбежен скок на тока в момента на запалване, което води до изпаряване на волфрама. Колкото по-голям е броят на превключвателите, толкова по-кратко ще издържи лампата.

Устройствата за плавен старт или които ви позволяват да регулирате яркостта на сиянието в широк диапазон помагат да се коригира ситуацията.

Най-важният недостатък на крушките с нажежаема жичка е техният нисък коефициент полезно действие. Преобладаващата част от електроенергията (до 96%) се изразходва за безполезно нагряване на околния въздух и радиация в инфрачервения спектър. Нищо не може да се направи по въпроса - това е принципът на работа на лампата с нажежаема жичка.

Е, още нещо: стъклото на колбата се счупва лесно. Но за разлика от компактните флуоресцентни лампи, които съдържат малко количество живачни пари вътре, счупената лампа с нажежаема жичка, освен възможно порязване, не застрашава собственика по никакъв начин.

Халогенни лампи

Причината за изгарянето на лампата с нажежаема жичка е постепенното изпаряване на волфрама, от който е направена нишката. Той става по-тънък и след това следващият скок на тока при включване го стопява в най-тънката му точка.

Халогенните лампи, пълни с бромни или йодни пари, са предназначени да премахнат този недостатък. При изгаряне изпареният волфрам се свързва с халоген. Полученото вещество не може да се отложи върху стените на колбата или други относително студени вътрешни повърхности.

В близост до нажежаемата жичка волфрамът под въздействието на температурата се отстранява от връзката и се връща на мястото си.

Използването на халогени решава друг проблем: температурата на намотката може да се повиши, увеличавайки светлинния поток и намалявайки размера на осветителното устройство. Следователно при еднаква мощност размерите на халогенните лампи са по-малки.

По дефиниция лампата с нажежаема жичка е електрически източниксветлина, където нажеженото тяло, което обикновено е огнеупорен проводник, се намира вътре в колба, вакуумирана или пълна с инертен газ, и се нагрява до висока температура с помощта на електрически ток, който преминава през нея. В резултат на това се излъчва видима светлина. За нишката се използва сплав на основата на волфрам.

Лампа с нажежаема жичка с общо предназначение(230 V, 60 W, 720 lm, основа E27, обща височина прибл. 110 mm

Принцип на работа на лампа с нажежаема жичка

Е, тук всичко е много просто. Електрическият ток преминава през тялото на нишката и го нагрява. Нишката излъчва електромагнитно топлинно излъчване, което е в съответствие със закона на Планк. Неговата функция има зависим от температурата максимум. Ако температурата се повиши, максимумът се измества към по-къси дължини на вълните. За да се получи видима радиация, температурата трябва да бъде няколко хиляди градуса. Например при температура 5770 K (температурата на повърхността на Слънцето) светлината ще съответства на спектъра на Слънцето. Ако температурата се понижи, тогава ще има по-малко видима светлина и радиацията ще бъде червена.

Но само част от енергията се превръща в радиация; останалата част се изразходва за топлопроводимост и конвекция. Малка част от радиацията е във видимия диапазон, а останалата част е във инфрачервено лъчение. За да увеличите ефективността на електрическа крушка и по този начин да получите „бяла“ светлина, трябва да увеличите температурата на нишката, но нейната граница е ограничена от свойствата на материала. Например, той няма да може да издържи температура от 5771 K, тъй като никоя от познати на човекаматериалите при тази температура започват да се топят, колабират или просто не провеждат електричество. В наши дни лампите с нажежаема жичка са оборудвани с нажежаема жичка, която може да издържи максималната точка на топене. Това е предимно волфрам, който издържа 3410 °C и по-рядко осмий с граница 3045 °C.

Качеството на светлината се оценява чрез цветна температура. Една обикновена крушка с нажежаема жичка има температура 2200 - 3000 K и излъчва жълто, което е далеч от деня.

Но във въздуха волфрамът не може да издържи на такива температури. Той незабавно се превръща в оксид, така че е необходимо да се създаде специални условия. При създаването на лампа въздухът се изпомпва от крушката, но с помощта на тази технология в наше време се правят само лампи с ниска мощност (до 25 W). Крушките на по-ефективните лампи съдържат инертен газ (обикновено азот, аргон или криптон). Поради високото налягане волфрамът не се изпарява толкова бързо. Това също така увеличава експлоатационния живот и ви позволява да увеличите температурата на нишката, което повишава ефективността и ви позволява да се доближите до белия спектър на радиация. Напълнените с газ лампи не потъмняват толкова бързо от отлагането на материал с нажежаема жичка, отколкото вакуумните лампи.

От какво се състои лампата с нажежаема жичка? Сега ще разберем. Като цяло дизайнът им зависи от предназначението, но основните елементи са крушката, тялото с нажежаема жичка и токопроводите. Лампите са направени за специфични цели, така че някои може да имат необичайни държачи с нажежаема жичка, или липсваща основа, или основа с различен размер, или допълнителна крушка. IN прости лампиможете да намерите предпазител - това е връзка, състояща се от фероникелова сплав и заварена в процепа на един от токопроводите. Тази връзка обикновено се намира в крака. Целта му е да предотврати срутването на крушката, когато спиралата се скъса. Когато нишката се скъса, се създава електрическа дъга, която може да разтопи останалата нишка. Разтопеният метал може да повреди стъклото и да причини пожар. И благодарение на предпазителя това може да се избегне, тъй като той се унищожава, когато възникне дъга, чийто ток е няколко пъти по-висок от номинален токлампи. Фероникеловата връзка се намира в кухина, където налягането е равно на атмосферното, така че дъгата изгасва без проблеми. Ниската им ефективност доведе до изоставянето им.

Дизайн на лампа с нажежаема жичка: 1 - крушка; 2 - кухина на колбата (вакуумирана или пълна с газ); 3 - тяло с нишка; 4, 5 - електроди (токови входове); 6 - куки-държачи на тялото на нишката; 7 - крак на лампата; 8 - външна връзка на токопровода, предпазител; 9 - основно тяло; 10 - основен изолатор (стъкло); 11 - контакт на дъното на основата.

Колба

Благодарение на крушката тялото с нажежаема жичка е защитено от атмосферни газове. За да определите размера на крушката, трябва да знаете с каква скорост ще се отлага материалът на тялото с нажежаема жичка.

Газова среда

Първоначално лампите бяха евакуирани. В наши дни лампите съдържат инертен газ (с изключение на лампите с ниска мощност). Колкото по-голяма е моларната маса на газа, толкова по-малко топлина се губи поради топлопроводимостта. Най-популярната смес от газове включва азот N2 и аргон Ar (поради ниската си цена). Може да се използва и чист изсушен аргон, ксенон Xe или криптон Kr.

Моларни маси на газовете:

• N2 - 28.0134 g/mol;
• Ar: 39.948 g/mol;
• Kr - 83.798 g/mol;
• Xe - 131.293 g/mol;

Специална група лампи трябва да включва халоген, тъй като в тяхната колба се въвеждат халогени или техните съединения. Материалът на тялото на нишката се изпарява и се комбинира с халогени. Термичното разлагане на такива съединения позволява на материала да се върне на повърхността на нишката. Благодарение на това лампата има по-висока температура на нишката, по-висока ефективност, по-дълъг експлоатационен живот и по-малък размер на крушката. Основният недостатък е ниското електрическо съпротивление при студено състояние.

тяло с нишка

Тялото на нишката може да има различни форми, които зависят от предназначението на електрическата крушка. Най-популярно е тяло от тел с кръгло напречно сечение, но могат да се намерят и тела от лентови нишки (изработени от метални ленти). Ето защо казването на „нишка“ няма да е напълно правилно.

Първите електрически крушки са използвали въглища (температура на сублимация 3559 °C). В наши дни се използва спирала от волфрам или осмиево-волфрамова сплав. Формата на спиралата позволява намаляване на размера на тялото на нишката. Спиралата може да претърпи повторна или дори третична спирализация (бихеликс или трихеликс). Това ви позволява да увеличите ефективността на лампите, намалявайки топлинните загуби поради конвенцията.

Електрически параметри

Тъй като лампите имат различни цели, тогава работното им напрежение е различно. Силата на тока може да се определи от закона Ом (I=U/R)и мощност според формулата P=UI, или P=U²/R. За да постигнете желаната устойчивост, използвайте дълъг и тънка тел, чиято дебелина е 40 - 50 микрометра.

Когато електрическата крушка е изключена, нажежаемата жичка е със стайна температура, така че при включване протича много голям ток (около 10-14 пъти работния ток). Токът намалява само когато нишката се нагрее и съпротивлението се увеличи. Например преди беше обратното. Лампите с въглеродни нишки, когато се нагряват, намаляват съпротивлението си и бавно увеличават блясъка си.

За да може лампата да мига независимо, последователно с нажежаемата жичка е монтиран биметален ключ.

База

Цокълът с резба, който всички познаваме, е предложен от Джоузеф Уилсън Суон. Размерите на цоклите са стандартизирани. Обикновено Edison socles E14 (миньон), E27 и E40 (номерът означава външен диаметърв mm). Има и основи без резба (в този случай лампата се държи в гнездото поради триене или връзка без резба, например байонетна връзка) - британският стандарт и обикновено лампи без основа, например в кола .

В САЩ и Канада те използват различни гнезда, тъй като мрежовото напрежение може да бъде 110 V, така че промениха размера на гнездото (E12 (канделабър), E17 (междинен), E26 (стандартен или среден), E39 (mogul) ), за да не го завиете по погрешка европейски лампи. Използват и основи без конци.

Ефективност на лампата с нажежаема жичка

Почти цялата енергия, подадена към лампата, се изразходва за излъчване и само част се изразходва за топлопроводимост и конвекция. Нашите очи виждат само в тесен диапазон от дължини на вълните (обхват на видимата радиация), но основната мощност на излъчване е в инфрачервения диапазон, който не можем да видим и възприемаме като топлина. Ето защо Ефективност на лампатанажежаемостта при температура 3400 K е 15%. При температура от 2700 K (това е обикновена 60 W крушка) ефективността е само 5%.

Колкото по-висока е температурата, толкова по-голяма е ефективността, но издръжливостта значително намалява. Ако температурата достигне 2700 K, лампата ще издържи 1000 часа, но ако температурата на нишката се повиши до 3400 K, лампата ще издържи само няколко часа. Ако увеличите напрежението с 20%, яркостта ще се увеличи 2 пъти, но експлоатационният живот ще падне с 95%.

Ниското напрежение, разбира се, също намалява ефективността, но електрическата крушка ще продължи по-дълго. Ако намалите напрежението (серийно свързване), ефективността ще падне 4-5 пъти, но лампата ще продължи почти хиляда пъти по-дълго. Тази опция е много ефективна, ако няма специални изисквания за осветление, например стълбищни площадки. Лампата е свързана последователно с диода и се подава променлив ток, тогава токът в лампата ще тече само половината от периода. Това ще намали мощността 2 пъти и следователно напрежението ще намалее с ~1,41 пъти.

Ако разгледаме това от икономическа гледна точка, тогава увеличаването на издръжливостта чрез понижаване на напрежението е напълно нерентабилно, тъй като по време на експлоатационния му живот цената на електроенергията, консумирана от лампата, ще бъде повече от цената на самата лампа. Затова е избрано оптималното напрежение, което е по-голямо от номиналното напрежение и минимално намалява разходите за осветление.

Живот

Срокът на експлоатация на лампа с нажежаема жичка може да бъде ограничен от изпаряване на материала на нажежаемата жичка по време на работа или от нехомогенности, възникващи в нажежаемата жичка. Тъй като материалът на нишката не винаги се изпарява равномерно, се появяват тънки зони, където електрическото съпротивление става по-голямо и това води до по-голямо нагряване и материалът започва да се изпарява по-интензивно на такива места, тъй като мощността в последователна електрическа верига е пропорционална на I r2. Ето защо лампата изгаря, когато нажежаемата жичка е толкова изчерпана, че материалът се стопи или напълно се изпари.

Когато внезапно се приложи напрежение, настъпва най-голямото износване на нишката, така че за да увеличите живота на лампата, можете да използвате различни устройства за плавен старт.

Съпротивление на волфрам при стайна температурадва пъти повече от алуминия. Когато лампата е включена, токът надвишава номиналния ток с 10 - 15 пъти, така че крушките изгарят в момента, в който се включат. За да предпазите мрежата от токови удари, някои лампи (например домакински) имат вграден предпазител. Може да се види, като внимателно се разгледа лампата. Това е проводник, който е по-тънък от другия, свързан към основата на лампата. В момента на включване нормално битова крушкапри 60 W консумира над 700 W, а при 100 W над 1 kW. Когато нишката се нагрее, съпротивлението се увеличава и мощността пада до номиналната стойност.

За плавен старт можете да използвате термистор с отрицателен температурен коефициент на съпротивление. В момента на включване резисторът е студен и има голямо съпротивление, така че едва след като загрее лампата ще получи цялото напрежение. Но плавното включване е отделен въпрос.

Благодарение на таблицата по-долу можете приблизително да разберете съотношението на мощността и светлинен потокза обикновена крушка тип круша (цокъл E27, 220 V).

Видове лампи с нажежаема жичка

Вакуум(най-простият тип крушка);
Аргон(азот-аргон);
Криптон(10% по-ярък от аргон);
ксенон(два пъти по-ярък от аргон);
Халоген(I или Br се използват като пълнител; такива крушки са 2,5 пъти по-ярки от аргоновите крушки, имат по-дълъг експлоатационен живот и не обичат да бъдат недостатъчно захранвани, тъй като халогенният цикъл спира да работи);
Халогенка с две крушки(по-доброто нагряване на вътрешната колба повишава ефективността на халогенния цикъл);
Ксенон-халоген(Xe + I или Br се използва като пълнител, най-ефективният пълнител, яркостта е 3 пъти по-добра от аргона);
Ксенон-халоген с IR рефлектор(тъй като основната част от радиацията е в инфрачервения диапазон, отразяването на инфрачервеното лъчение навътре може значително да увеличи ефективността; такива лампи могат да бъдат намерени в ловни фенерчета);
Филамент с покритие, което преобразува IR радиацията във видимия диапазон. В момента се разработва лампа с високотемпературен луминофор, който при нагряване излъчва видим спектър;

Предимства и недостатъци на лампите с нажежаема жичка

Предимства:

• висок индекс на цветопредаване, Ra 100;
• стабилно масово производство;
• ниска цена;
• компактни размери;
• няма баласт;
• не се страхува от йонизиращо лъчение;
• чисто активно електрическо съпротивление (единствен фактор на мощността);
• запалването и повторното запалване става незабавно;
• устойчив на прекъсване на захранването и токови удари;
• не съдържа токсични елементи, така че няма нужда от пунктове за събиране и изхвърляне;
• може да работи с всякакъв вид ток;
• нечувствителен към полярността на напрежението;
• можете да направите лампа за всяко напрежение (от части от волта до стотици волта);
• при работа с променлив ток няма трептене (важно в предприятията);
• при работа с променлив ток няма бръмчене;
• непрекъснат емисионен спектър;
• спектър, който е познат и приятен в ежедневието;
• устойчивост на електромагнитен импулс;
• може да работи с контроли за яркост;
• ниските и високите температури не са страшни заобикаляща среда, устойчивост на конденз;

недостатъци:

• ниска светлинна ефективност;
• кратък експлоатационен живот;
• крехкост, препоръчително е да се избягват удари или вибрации;
• много голям скок на тока при включване (около десет пъти);
• в случай на термичен удар или разкъсване на нишка под напрежение, цилиндърът може да експлодира;
• зависимост на светлинната ефективност и експлоатационния живот от напрежението;
• може да причини пожар. Само след 30 минути външната повърхност на лампата има висока температура, която зависи от мощността: 25 W - 100 °C, 40 W - 145 °C, 75 W - 250 °C, 100 W - 290 °C, 200 W - 330 °C . Ако лампата е поставена върху текстил, крушката ще се нагрее още повече. Обикновена крушка от 60 W може да запали слама само след 67 минути работа;
• тъй като части от лампата се нагряват, са необходими топлоустойчиви тела;
• ниска светлинна ефективност (отношението на мощността на лъчите от видимия спектър към консумираната енергия) е около 4%. Ако свържете електрическа лампа чрез диод (това се прави, за да удължите живота на лампата на стълбища или във вестибюли), това само ще се влоши, тъй като ефективността пада значително и светлината мига;

Знаете ли как се правят лампите с нажежаема жичка? Не? След това ето уводно видео от Discovery

И не забравяйте, че електрическа крушка, поставена в устата ви, няма да излезе, така че не го правете. 🙂

Въпреки развитието на енергоспестяващите технологии, лампите с нажежаема жичка все още държат лидерството на пазара на осветление.

Как изглежда лампата с нажежаема жичка?

Принцип на действие

Ефектът на лампата е значително нагряване на нишката чрез електрически ток. Да се твърдозапочна да свети с червено лъчение, температурата му трябва да се повиши до 570 0 C. Става удобно за очите, когато температурата се повиши 4-5 пъти.

От всички метали волфрамът е най-огнеупорен (3400 0 C), така че телта, изработена от него, се използва като нишка. За да се увеличи площта на излъчване, тя се навива в спирала, която в лампа с нажежаема жичка се нагрява до 2000-2800 0 C. В този случай цветната температура е 2000-3000K, създавайки жълтеникав спектър. Той е по-енергоемък и скучен от деня, но удобен за очите.

Дори в училищния учебник има експеримент с увеличаване на блясъка на лампа в зависимост от силата на електрическия ток. Докато расте, се отделят радиация и топлина.

IN въздушна средаволфрамовата нишка бързо се окислява и се разпада при висока температура. Преди това се създаваше вакуум в стъклена колба, но сега най-често се използва инертен газ: азот, аргон, криптон. В същото време интензивността на блясъка се увеличава. В допълнение, налягането на газа предотвратява изпаряването на волфрама от температурата на блясък.

Структура

Въпреки очевидната простота на производство, лампата се състои от 11 елемента. В същото време в дизайна се използват 7 различни метала. Най-важният елементе нишката. Тя може да бъде различни видове: кръгли, във формата на една или повече ленти. Поради разнообразието от елементи, при които светлинната енергия се получава от електрическа енергия, те обикновено се наричат ​​тела с нажежаема жичка. Колбите в повечето случаи са кръгли или крушовидни, но могат да бъдат и с други форми.

Видове лампи с нажежаема жичка

Фигурата по-долу показва дизайна на лампата. Вътре има електроди (6), спирала (2) (волфрам) и куки (3) (молибден). Цоклите (9), изработени от поцинкована стомана, се произвеждат предимно с резба от времето на Едисон. Диаметрите им могат да варират: E 14, E 27, E 40 - според големината на външния диаметър. Основата също е свързана към гнездото с помощта на щифтове или щифтове. Видът му се определя от маркировките, щамповани върху външната повърхност.

Устройство за лампа с нажежаема жичка

Настроики

• електрически;
• технически (интензитет и спектрален състав на светлинния поток);
• експлоатационен (условия на употреба, размери, светлинна мощност, експлоатационен живот).

Мощност

Основните характеристики се прилагат под формата на маркировки. Те включват мощността, по която се избира лампата (60 W е най-популярната). Светлинното представяне е по-важно тук. Таблицата показва характеристиките на битовите лампи, от които следва, че светлинната енергия от една лампа е по-интензивна, отколкото от няколко лампи със същата обща мощност. В същото време струва по-малко.

Характеристики на лампата

Светлинната енергия се консумира повече от лампи с по-малка мощност. Следователно няма да е възможно да се пести енергия по този начин.

Спецификации

Светлинната енергия зависи нелинейно от мощността на лампата с нажежаема жичка. Светлинната мощност се увеличава с нейното увеличаване и след 75 W започва да намалява.

Предимството на лампите с нажежаема жичка е равномерността на осветяването. Светлинният им интензитет е почти еднакъв във всички посоки.

Пулсиращата светлина има отрицателно въздействие върху умората на очите. Коефициентът на пулсация не повече от 10% по време на малка работа се счита за нормален. За лампи с нажежаема жичка не надвишава 4%, и най-лошият показателнаблюдавани с 40 W лампа.

Лампите с нажежаема жичка се нагряват най-много. По отношение на консумацията на енергия, това е по-скоро стаен нагревател, отколкото осветително устройство. Светлинната мощност е само 5-15%. С цел пестене на енергия е забранено използването на лампи с нажежаема жичка от 100 W или повече. Лампата от 60 W не се нагрява много, а осветлението е достатъчно за една стая.

Ако оценим спектъра на излъчване, тогава в сравнение с дневната светлина в лампите с нажежаема жичка няма достатъчно синя светлина и излишък от червена светлина. Но се счита за приемливо, защото уморява очите по-малко от флуоресцентните лампи.

Работни параметри

За лампите са важни условията, при които се използват. Те могат да се използват в температурен диапазон от -60 0 C до +50 0 C, влажност не повече от 98% при 20 0 C и налягане не по-малко от 0,75∙10 5 Pa. Те не се нуждаят допълнителни устройствас изключение на димерите, които плавно регулират светлинния поток. Лампите са евтини и не изискват квалификация при смяна.

Недостатъците включват: най-ниската надеждност, високото отопление и ниската ефективност.

Видове лампи с нажежаема жичка

Въпреки че енергоспестяващите източници на светлина имат най-доброто представяне, лампите с нажежаема жичка остават на първо място. Това се отнася особено за домашна употреба.

Лампи с общо предназначение (GLP)

LONs са широко използвани, въпреки факта, че само 5% от енергията се използва за осветление, а останалата част се отделя под формата на топлина. LON са предназначени за домакински нужди, предприятия, административни сградии външни лампи. Разделят се на стабилно напрежение 220 V и повишено напрежение - до 250 V. Лампите имат кратко време на горене от около 1000 часа.

Първата буква на маркировката показва основната характеристика, например V - вакуум, B - двойна спирала, G - моноспирална.

• G 235-245-60-P (моноспирален, диапазон на напрежение 235-245 V, мощност 60 W, за сервизни помещения);
• V 230-240-60 (вакуум, 230-240 V, 60 W).

Лампите имат значителна мощност. Горната граница от 100 W не важи за тях. Лампите се използват за насочено осветление на дълги разстояния: за прожектори с общо предназначение, филмови прожекции и фарове. Тялото им с нажежаема жичка има компактно разположение за подобряване на фокусирането. Освен това се осигурява от специален дизайн на основите или поради наличието на допълнителни лещи.

Как изглеждат прожекторите?

Огледални лампи

Особеност е специалният дизайн на крушката и наличието на отразяващ екран, изработен от алуминий. За да се придаде мекота на светлината и да се намали контрастът, светлопроводимата зона е матирана. Разпределението на светлината може да бъде концентрирано (ZK), средно (ZS) и широко (ZSh). Съставът на стъклото на някои огледални лампи се променя чрез добавяне на неодимов оксид. Това ги прави по-ярки и измества цветовата температура към бялата светлина.

Как изглежда огледалната лампа?

Лампите се използват за осветяване на сцени, витрини, промишлени комплекси, медицински кабинетии още много.

Халогенни лампи

Специална характеристика на лампата е наличието на халогенни съединения в крушката. Когато взаимодействат с тях, изпарените молекули на волфрам се отлагат обратно върху спиралата, което ви позволява да създадете повишена температура на нагряване и да удвоите експлоатационния живот на лампите.

Халогенна лампа с щифтова основа

Когато избирате лампа, трябва да знаете нейните характеристики, обикновено посочени на етикета, както и целта на употреба.

Как да включите лампи с нажежаема жичка

Въпреки че лампите с нажежаема жичка не изискват стартови устройства, има правила за свързването им, които трябва да се спазват. На първо място, той е свързан с основата неутрален проводник, а фаза едно преминава през превключвателя. Ако тези правила се спазват, случайното докосване на основата няма да причини токов удар.

За да подадете напрежение към всички лампи с помощта на един ключ, те трябва да бъдат свързани паралелно.

Схеми за свързване на лампи

На схемите осветителните тела са свързани паралелно. Обикновено има общ вход в стаята с контакти, но превключвателят е свързан само към лампите. Източниците могат да се превключват едновременно (фиг. c) или поотделно (фиг. b). В полилеите лампите могат да се комбинират в групи от един ключ. На фиг. d показва диаграма на неговата работа, където 3 позиции на превключвателя осигуряват всички диаграми на възможните състояния на две лампи.

За дълги коридори се използват 2 проходни превключвателя, чрез които можете независимо да управлявате лампа различни места(фиг. d). Това е особено удобно за превключване на външно осветление от дома. Когато натиснете една от тях, една или повече лампи светват или изгасват. Този тип верига изисква повече проводници.

Начини за подобряване на лампите

Лампите с нажежаема жичка се развиват в същите посоки като другите източници на светлина: повишаване на ефективността, намаляване на разходите за енергия и безопасна употреба. За тази цел се избира определена газова среда, използват се халогенни и квац-халогенни лампи и спецификации. Мнозина са доста доволни от меката и топла светлиналампи с нажежаема жичка.

Използването на въглеродни нанотръби като тяло с нажежаема жичка направи възможно удвояването на светлинния поток в сравнение с волфрам. Стабилни параметри на лампата се поддържат в продължение на 3000 часа. Намаленото захранващо напрежение го прави по-безопасен.

Как да увеличите експлоатационния живот

Причините за бързото изгаряне на лампите са следните:

• нестабилност на захранването;
• механични удари;
• температура на въздуха;
• прекъснати връзки в окабеляването.

С течение на времето нишката се изпарява, съпротивлението на лампата се увеличава и тя изгаря. В допълнение, съпротивлението на конвенционална студена и гореща лампа от 60-100 W се променя 10 пъти. Съпротивлението на студена намотка в 60 W лампа е 61,5 ома, а на гореща намотка е 815 ома. Колкото по-ярка е светлината и колкото по-често се включва, толкова по-интензивен е процесът. В този случай рискът от повреда се увеличава към края на сервизния период. В тази връзка е необходимо да изберете подходящо напрежение за нормална светлинна мощност и достатъчен експлоатационен живот.

Начини за осигуряване на дълготрайност на лампите с нажежаема жичка:

1. Когато купувате, изберете подходящия диапазон на напрежение.
2. Носителите се преместват в изключено състояние, тъй като най-малкият удар води до изгаряне на работещата лампа.
3. Ако електрическа крушка се повреди бързо в същия цокъл, тя трябва да се поправи или смени.
4. На площадката е монтиран диод в захранващата верига или са включени две еднакви лампи.
5. В прекъсването на захранващата верига е монтирано устройство за плавен старт.

Пестене на енергия. Видео

Можете да научите как да пестите енергия в домашното осветление, като гледате видеоклипа по-долу.

При правейки правилния избори метода на работа, лампите с нажежаема жичка могат да бъдат икономични и да издържат дълго време. Тяхната ниска цена, удобно осветление и лекота на използване все още им позволяват да заемат първо място сред различните източници на светлина.

История на произход. устройство. Избор на качествена лампа.

История на лампите. Днес е трудно да се срещне човек, който да не е запознат с лампите с нажежаема жичка. Напредъкът в областта на осветителните устройства предложи алтернативни източници на светлина - флуоресцентни и диодни лампи, но в някои отношения те все още не са успели да надминат обикновената крушка на Илич.

Историята на лампата с нажежаема жичка е много сложна и нейната поява е предшествана от изобретенията на много учени и изобретатели.

Според общоприетата версия тя започва през 1872 г., когато руският учен А. Н. Лодигин се досеща да прекара електрически ток през въглищен прът.

Самата пръчка се намираше в безвъздушното пространство на прозрачна стъклена колба. Увеличаването на тока предизвиква по-интензивно излъчване на светлина, докато се достигне точката на топене и лампата изгасне. Така емпиричнобяха инсталирани оптимални режимиработят за първите лампи с нажежаема жичка и година по-късно, през 1873 г., няколко фенера с такива лампи са тествани за първи път в Санкт Петербург.

В същото време, успоредно с Лодигин, американският изобретател Томас Едисон разработва лампа с нажежаема жичка. През 1879 г. той е първият, който патентова лампа с нажежаема жичка с въглеродна жичка, което по-късно става причината мнозина да го смятат за истинския „баща на лампата с нажежаема жичка“.

Всъщност, както често се случва в областта на техническите изобретения, лампата е изобретена през различни странипочти едновременно, така че е невъзможно да се каже със сигурност кой е авторът.

Работейки върху подобряването на лампата с въглеродна жичка, Лодигин през 1890 г. предлага замяна на нажежаемата жичка с метална нишка, изработена от огнеупорен метал - волфрам. За разлика от други електропроводими материали, волфрамът има много висока точка на топене - около 3410°C.

В същото време Едисон предлага да се използва изобретената от него резбова система с патронна основа при проектирането на лампи. Този дизайн достигна нашето време практически без да претърпи значителни промени. Основата на лампите с нажежаема жичка е означена с „E-XX“, където „E“ е основата на винта на Едисон, а „XX“ е външният диаметър в mm. В Европа и постсъветското пространство E27 и E14 са широко използвани.

На американския континент се използват различни размери на основата, за да се избегне съвместимостта с европейските аналози, тъй като напрежението в електрическите мрежи е различно (съответно 120 V срещу 220 V). През 1910 г. американският физик Langmuir предложи да се замени волфрамовата нишка с усукана в тънка спирала, което позволи да се намалят размерите на стъклената колба, да се подобри режимът на работа на лампата и да се увеличи светлинната мощност.

устройство. Модерната лампа с нажежаема жичка, въпреки привидната си простота, всъщност въплъщава много изобретения и открития. За да се направи спирала с нажежаема жичка, в момента, в допълнение към скъпия волфрам, се използва осмий или тяхното съединение. Колбата вече не беше само вакуум - много често тя започна да се пълни с инертен газ (аргон, криптон, ксенон и др.).

Това решение направи възможно премахването на атмосферното налягане върху вакуумираната колба, както и увеличаване на общото време на работа на лампата. Факт е, че електрическият ток, преминаващ през волфрамова намотка, я кара да се нагрява и свети. При нагряване до такива високи температури (до 2900 ° C) в безвъздушна колба волфрамът започва да се изпарява интензивно и да се утаява върху стъклото. Стъклото постепенно губи своята прозрачност и интензитетът на светлинния поток намалява, а продължителността на нишката намалява.

Всички знаем колко неприятно е да гледаме ярката светлина на прозрачна лампа с нажежаема жичка, поради което индустрията произвежда не само прозрачни крушки, но и матови. Благодарение на това светлината се оказва леко разсеяна и по-мека, въпреки че леко губи интензивност.

Изборът на висококачествена лампа с нажежаема жичка не е толкова проста задача, колкото може да изглежда на пръв поглед. Много хора все още имат крушки в домовете си, които са били използвани от пет или повече години, и се случва наскоро закупена лампа да изгори. Структурата на обикновена лампа с нажежаема жичка е показана на фигурата:

където: 1 - стъклена колба; 2 - кухина на колба, пълна с инертен газ; 3 - спирала с нажежаема жичка; 4, 5 - електроди; 6 - допълнителни спирални опори; 7 - стъклен крак; 8 - външен проводник; 9 - основа; 10 - основен изолатор; 11 - долен контакт на основата.

Избор на лампа с нажежаема жичка. Когато купувате лампа, трябва да проверите стъклото на крушката за наличие на чужди включвания, тъй като само в този случай се осигурява достатъчна здравина. С подходяща практика качеството на използваното стъкло може да се провери чрез леко почукване с кокалчето на пръста ви - звукът трябва да е леко приглушен, „твърд“. Не трябва да има повреди по металната основа - дупки или вдлъбнатини.

Наличието на малка дупка в основата не означава, че лампата е напълно неработеща, но ви кара да се замислите за правилността на производствените или транспортните процеси. Долният контакт на основата може да бъде широк - с диаметър около 7 мм, или може да е тесен - 5 мм. Широкият контакт е по-предпочитан, тъй като осигурява висококачествен контакт в патрона дори при леко изместване на вътрешната контактна плоча (езика).

Повечето модерни лампи обаче се предлагат с тесни долни контакти, така че може да възникне ситуация, когато няма какво да избирате. Крушката трябва да бъде здраво закрепена към патрона и да не изостава в местата за залепване. Външният проводник (8) може да бъде свързан към основата или редовно запояване, или точково заваряване.

Запояването трябва да е малко и спретнато, а при заваряване трябва да се държи здраво. Подгревната свещ (3) не трябва да провисва твърде много. Ако това се случи, това означава, че лампата вече е била използвана и спиралата се е разтегнала малко. Много важен моменте да се провери качеството на спиралния кримп на кръстовището на електродите с него (4, 5).

Ако гофрирането е недостатъчно, животът на лампата ще бъде значително намален. За висококачествени лампи кракът (7) няма дупки отстрани. Посоченото работно напрежение трябва да е по-високо от действителното. Тоест, въпреки стандартните 220 V, е по-изгодно да изберете лампи с 230-240 V. Трябва да се отбележи, че напрежението над 240 V рязко намалява живота на лампата.

Лампата с нажежаема жичка използва ефекта на нагряване на проводник (нишка), когато през нея протича електрически ток ( топлинен ефект на тока). Температурата на волфрамовата нишка се повишава рязко след включване на тока. Нажежаемата жичка излъчва електромагнитно топлинно излъчване съгласно закона на Планк. Функцията на Планк има максимум, чиято позиция върху скалата на дължината на вълната зависи от температурата. Този максимум се измества с повишаване на температурата към по-къси дължини на вълните (закон на Wien за изместване). За да се получи видима радиация, температурата трябва да бъде от порядъка на няколко хиляди градуса, в идеалния случай 5770 (температурата на повърхността на Слънцето). Колкото по-ниска е температурата, толкова по-нисък е делът на видимата светлина и толкова по-червено изглежда излъчването.

Лампа с нажежаема жичка 36 W

Част от консумираните електрическа енергиялампа с нажежаема жичка се превръща в радиация, част от която се губи в резултат на процесите на топлопроводимост и конвекция. Само малка част от радиацията е в областта на видимата светлина, основният дял идва от инфрачервеното лъчение. За да се увеличи ефективността на лампата и да се получи най-„бялата“ светлина, е необходимо да се повиши температурата на нишката, която от своя страна е ограничена от свойствата на материала на нишката - точката на топене. Идеалната температура от 5770 K е недостижима, тъй като при тази температура всеки известен материал се топи, разпада се и престава да провежда електрически ток. Съвременните лампи с нажежаема жичка използват материали с максимални температуритопене - волфрам (3410 °C) и много рядко осмий (3045 °C).

При практически постижими температури от 2300-2900 °C емисията далеч не е бяла и дневна светлина. Поради тази причина крушките с нажежаема жичка излъчват светлина, която изглежда по-"жълто-червена" от дневната светлина. За характеризиране на качеството на светлината се използва т.нар Цветна температура.

В обикновен въздух при такива температури волфрамът моментално ще се превърне в оксид. Поради тази причина волфрамовата нишка е защитена от стъклена колба, пълна с неутрален газ (обикновено аргон). Първите лампи са направени с вакуумирани крушки. Въпреки това, във вакуум при високи температуриволфрамът се изпарява бързо, правейки нажежаемата жичка по-тънка (причинявайки бързото й изгаряне) и потъмнявайки стъклената крушка, докато се отлага върху нея. По-късно колбите започват да се пълнят с химически неутрални газове. Вакуумните колби вече се използват само за лампи ниска мощност.

Дизайн

Лампата с нажежаема жичка се състои от основа, контактни проводници, нажежаема жичка, предпазител и стъклена колба, пълна с буферен газ и предпазваща нажежаемата жичка от околната среда.

Колба

Стъклената колба предпазва нишката от изгаряне в околния въздух. Размерите на колбата се определят от скоростта на отлагане на нишковидния материал. За лампи с по-висока мощност са необходими крушки по-голям размер, така че отложеният нишковиден материал се разпределя върху голяма площ и няма силен ефект върху прозрачността.

Буферен газ

Крушките на първите лампи бяха вакуумирани. Съвременните лампи са пълни с буферен газ (с изключение на лампите с ниска мощност, които все още се правят вакуумни). Това намалява скоростта на изпаряване на нишковидния материал. Топлинните загуби, възникващи поради топлопроводимостта, се намаляват чрез избор на газ с, ако е възможно, най-тежките молекули. Смесите от азот и аргон са приет компромис по отношение на намаляването на разходите. По-скъпите лампи съдържат криптон или ксенон (моларни маси: азот: 28,0134 /mol; аргон: 39,948 /mol; криптон: 83,798 /mol; ксенон: 131,293 /mol)

Нажежаема жичка

Лампа с нажежаема жичка с двойна жичка (Osram 200 W) с контактни проводници и държачи за нишки

Тъй като нажежаемата жичка е при стайна температура, когато е включена, нейното съпротивление е с порядък по-малко от работното съпротивление. Следователно, когато е включен, тече много голям ток (десет до четиринадесет пъти работния ток). Тъй като нишката се нагрява, нейното съпротивление се увеличава и токът намалява. За разлика от съвременните лампи, ранните лампи с нажежаема жичка с въглеродни нишки работят на обратния принцип, когато се включат - при нагряване съпротивлението им намалява и светенето бавно се увеличава.

В мигащите лампи последователно с нажежаемата жичка е вграден биметален ключ. Поради това такива лампи работят независимо в мигащ режим.

База

За да се отвори веригата при запалване на дъга и да се предотврати претоварване на захранващата верига, в конструкцията на лампата е предвиден предпазител. Представлява парче тънка тел и се намира в основата на лампа с нажежаема жичка. За битови лампи с номинално напрежение 220 такива предпазители обикновено се оценяват на ток 7.

Ефективност и издръжливост

Издръжливост и яркост в зависимост от работното напрежение

Почти цялата енергия, подадена към лампата, се превръща в радиация. Загубите поради топлопроводимост и конвекция са малки. Но само малък диапазон от дължини на вълните на това лъчение е достъпен за човешкото око. Основната част от радиацията е в невидимия инфрачервен диапазон и се възприема като топлина. Ефективността на лампите с нажежаема жичка достига максималната си стойност от 15% при температура около 3400. При практически достижими температури от 2700 КПД е 5%.

С повишаването на температурата ефективността на лампата с нажежаема жичка се увеличава, но в същото време нейната издръжливост намалява значително. При температура на нишката 2700, животът на лампата е приблизително 1000 часа, при 3400 само няколко часа. Както е показано на фигурата вдясно, когато напрежението се увеличи с 20%, яркостта се удвоява. В същото време животът се намалява с 95%.

Намаляването на захранващото напрежение, въпреки че намалява ефективността, но увеличава издръжливостта. Така че намаляването на напрежението наполовина (например при последователно свързване) значително намалява ефективността, но увеличава живота почти хиляда пъти. Този ефект често се използва, когато е необходимо да се осигури надеждност аварийно осветлениебез специални изисквания за яркост, например на стълбища. Често за тази цел при хранене променлив токлампата е свързана последователно с диод, поради което токът тече в лампата само през половината период.

Ограниченият живот на лампата с нажежаема жичка се дължи в по-малка степен на изпаряването на материала на нажежаемата жичка по време на работа и в по-голяма степен на нехомогенностите, които възникват в нажежаемата жичка. Неравномерното изпаряване на материала на конеца води до появата на изтънени участъци с повишена електрическо съпротивление, което от своя страна води до още по-голямо нагряване и изпаряване на материала на такива места. Когато едно от тези стеснения стане толкова тънко, че материалът на нишката в тази точка се стопи или напълно се изпари, токът се прекъсва и лампата излиза от строя.

По-голямата част от износването на нажежаемата жичка възниква при внезапно подаване на напрежение към лампата, така че нейният експлоатационен живот може значително да се увеличи чрез използване на различни видове софтстартери. Волфрамовата нишка има студено съпротивление, което е само 2 пъти по-високо от това на алуминия. Когато една лампа изгори, често се случва медните проводници, които свързват контактите на основата към спираловидните държачи, да изгорят. Така обикновена лампа от 60 W консумира над 700 W, когато е включена, а лампа от 100 W консумира повече от киловат. Когато бобината се загрее, нейното съпротивление се увеличава и мощността пада до номиналната си стойност.

За да се изглади пиковата мощност, могат да се използват термистори със силно намаляващо съпротивление при загряване или реактивен баласт под формата на капацитет или индуктивност. Напрежението на лампата се увеличава със загряването на намотката и може да се използва за автоматично заобикаляне на баласта. Без изключване на баласта, лампата може да загуби от 5 до 20% от мощността, което също може да бъде от полза за увеличаване на ресурса.