Лампы накаливания

Устройство ламп. Электрические лампы накаливания представляют собой источники света, работающие по принципу температурного излучения. Они являются наиболее распространёнными источниками электрического света. В качестве нити накала в современных лампах используют спираль из тугоплавкого металла – чаще всего из вольфрама. В качестве нити накала может быть одна спираль или несколько. Некоторые электро лампы наполняют нейтральным газом (азотом, аргоном, криптоном). Температура нити накала достигает 2600 -3000 К. Спектр лампы накаливания отличается от спектра дневного света преобладанием жёлтых и красных лучей. Обычно диапазон излучения источника света весьма широк – от инфракрасных до ультрафиолетовых лучей.

Световым КПД источника света называют отношение мощности, которая превращает в видимые и воспроизводимые глазом лучи, к мощности, расходуемой на полный диапазон излучения. Световой КПД электрических ламп накаливания не превышает 3 – 3,5%. Промышленность выпускает различные типы ламп, отличающиеся размерами, формой колб, материалом цоколей и т. д.

Основные параметры ламп накаливания: номинальное напряжение, номинальная мощность, которую лампа потребляет от сети, световой поток, световая отдача и средний срок службы. Ниже охарактеризованы некоторые из них.

Номинальное напряжение – это напряжение, на которое рассчитана лампа и при котором она потребляет из сети расчётную номинальную мощность.

Срок службы, или нормированная продолжительность горения лампы накаливания – это расчётное время горения электро лампы при заданном напряжении до выхода её из строя.

Так как температура нити зависит от фактически подводимого напряжения, то с изменением напряжения резко меняются все характеристики лампы. Срок службы лампы накаливания существенно сокращается при использовании её на напряжении большем номинального. Снижение же напряжения приводит к резкому снижению светового потока.

Номинальная световая отдача – величина, которая характеризует экономичность электрической лампы. Она в значительной мере зависит от значения подводимого к лампе напряжения. Световая отдача ламп одинаковой мощности, но выполненных на разные номинальные напряжения, изменяется в сторону увеличения для ламп с меньшим номинальным напряжением. Это обусловлено тем, что у ламп накаливания одинаковой мощности нить накала имеет тем большую площадь поверхности излучения, чем меньше напряжение (нить накала толще при меньшем напряжении). Лампы накаливания с криптоновым наполнением имеют наибольший КПД, так как криптон лучше защищает нить накала от испарения вольфрама и позволяет увеличить температуру её накала.

Цоколи и патроны. Электрический контакт и механическая связь лампы с патроном осуществляется через цоколь. Обычно для электро ламп применяют резьбовые и штырьковые или штифтовые цоколи. Металлические части цоколей выполняют из латуни или стали с антикоррозийным покрытием. Патроны для электрических ламп накаливания подразделяются так же на две основные группы: резьбовые и штифтовые. Патроны резьбовые выполняют с резьбовыми гильзами Е-14, Е-27, Е-40, где цифра означает диаметр в мм. По форме исполнения патроны подразделяются на патроны для навинчивания на ниппель, патроны с фланцем и патроны для подвеса. Изготовляются они из цветных металлов, стали, фарфора и пластмасс.

Продление срока службы ламп. В холодной лампе у нити накала ток включения в 12 – 16 раз больше номинального. В спирали нити накаливания возникают динамические перегрузки, витки спирали сближаясь замыкаются и лампы перегорают. Поэтому очень важно напряжение на лампы подавать и снимать постепенно или ступенями, при этом срок их службы возрастает в 3 – 4 раза. При плавном включении срок службы увеличивается в 2 – 2,5 раза.

На рисунке показана схема простейшего выключателя, обеспечивающего ступенчатую подачу напряжения на лампу накаливания с использованием двойного выключателя. Сначала цепь лампы замыкается выключателем (1) и через лампу протекает однополупериодный ток. Мощность лампы примерно в 4 раза меньше номинальной. Затем диод, выбранный по типу лампы, замыкается выключателем (2). Лампа включена полностью. Могут быть использованы и другие схемы, а так же промышленные ручные и сенсорные регуляторы и устройства плавного включения.