Какой газ содержится в лампочках

ЛА́МПА НАКА́ЛИВАНИЯ (от греч. λαμ­πάς – све­точ, све­тиль­ник), ис­кус­ст­вен­ный ис­точ­ник све­та с из­лу­ча­те­лем из туго­плав­кой про­во­ло­ки (обыч­но в ви­де ни­ти или спи­ра­ли), на­ка­ли­вае­мой элек­трич. то­ком. Изо­бре­те­на А. Н. Ло­ды­ги­ным в 1872 (па­тент – 1874); в ка­че­ст­ве ни­ти на­ка­ла ис­поль­зо­вал­ся уголь­ный стер­жень, по­ме­щён­ный в стек­лян­ный бал­лон (кол­бу), из ко­то­ро­го за счёт сго­ра­ния час­ти уг­ля при про­пус­ка­нии то­ка уда­лял­ся ки­сло­род. В даль­ней­шем кон­ст­рук­ция Л. н. по­сто­ян­но со­вер­шен­ст­во­ва­лась. В 1879–80 Т. А. Эди­сон соз­дал при­год­ную для пром. из­го­тов­ле­ния кон­ст­рук­цию Л. н. с уголь­ной ни­тью по­вы­шен­ной дол­го­веч­но­сти (ок. 40 ч), раз­ра­бо­тал для элек­тро­ламп па­трон и цо­коль с вин­то­вой на­рез­кой, а так­же при­ме­нил от­кач­ку воз­ду­ха из бал­ло­на. В 1898–1908 в ка­че­ст­ве те­ла на­ка­ла ис­пы­ты­ва­лись ме­тал­лы (Os, Та, W), а с 1909 ста­ли при­ме­нять­ся Л. н. с вольф­ра­мо­вой ни­тью. Для сни­же­ния ско­ро­сти ис­па­ре­ния ни­ти на­ка­ла И. Лен­гмюр пред­ло­жил на­пол­нять Л. н. инерт­ным га­зом (1909). В 1912–13 поя­ви­лись пер­вые Л. н., на­пол­нен­ные азо­том и инерт­ны­ми га­за­ми (Ar, Kr); вольф­ра­мо­вую нить ста­ли из­го­тов­лять в ви­де спи­ра­ли. За­пол­не­ние Л. н. инерт­ны­ми га­за­ми с до­бав­ка­ми га­ло­ге­нов по­зво­ли­ло умень­шить за­гряз­не­ние кол­бы лам­пы час­ти­ца­ми рас­пы­лён­но­го ме­тал­ла и су­ще­ст­вен­но уве­ли­чить вре­мя жиз­ни та­ких ламп. Ис­поль­зо­ва­ние те­ла на­ка­ла в фор­ме би­спи­ра­ли (спи­ра­ли, на­ви­той из спи­ра­ли) со­кра­ти­ло по­те­ри те­п­ло­ты че­рез газ.

Из­лу­че­ние Л. н. обу­слов­ле­но за­ко­на­ми те­п­ло­во­го из­лу­че­ния, в т. ч. за­ко­ном Кирх­го­фа, свя­зы­ваю­щим ис­пус­ка­тель­ную и по­гло­ща­тель­ную спо­соб­но­сти ре­аль­но­го из­лу­ча­те­ля с ис­пус­ка­тель­ной спо­соб­но­стью аб­со­лют­но чёр­но­го те­ла, и за­ко­ном План­ка, даю­щим спек­траль­ное рас­пре­де­ле­ние из­лу­че­ния. Для по­лу­че­ния ви­ди­мо­го из­лу­че­ния не­об­хо­ди­мо, что­бы темп-ра дос­ти­га­ла не­сколь­ких ты­сяч гра­ду­сов. Чем мень­ше темп-ра, тем мень­ше до­ля ви­ди­мо­го све­та и тем бо­лее «крас­ным» ка­жет­ся из­лу­че­ние. Для по­лу­че­ния мак­си­маль­но «бе­ло­го» све­та не­об­хо­ди­мо по­вы­шать темп-ру ни­ти на­ка­ла, ко­то­рая, в свою оче­редь, ог­ра­ни­че­на темп-рой плав­ле­ния ма­те­риа­ла ни­ти. В совр. Л. н. при­ме­ня­ют­ся ма­те­риа­лы с макс. темп-ра­ми плав­ле­ния – W (3420 °C) и (ре­же) Os (3027 °C). При прак­ти­че­ски дос­ти­жи­мых темп-рах 2300–3300 °C Л. н. ис­пус­ка­ют свет, ко­то­рый ка­жет­ся бо­лее «жёл­то-крас­ным», чем днев­ной свет. Для оцен­ки ка­че­ст­ва све­та слу­жит цве­то­вая тем­пе­ра­ту­ра.

Кон­ст­рук­тив­но мно­го­числ. раз­но­вид­но­сти Л. н. со­сто­ят из од­но­тип­ных час­тей, раз­ли­чаю­щих­ся раз­ме­ра­ми и фор­мой. Ти­по­вая Л. н. (рис.) пред­став­ля­ет со­бой стек­лян­ную кол­бу, в ко­то­рой на стек­лян­ном или ме­тал­лич. штен­ге­ле с по­мо­щью дер­жа­те­лей из мо­либ­де­но­вой про­во­ло­ки за­кре­п­ле­но те­ло на­ка­ла (мо­но- или бис­пи­раль из вольф­ра­ма). Кон­цы спи­ра­ли со­еди­не­ны с элек­трич. вво­да­ми, ср. часть ко­то­рых с це­лью соз­да­ния ва­ку­ум­но-плот­но­го со­еди­не­ния со стек­лян­ной ло­пат­кой вы­пол­ня­ет­ся из пла­ти­ни­та или мо­либ­де­на. Для кре­п­ле­ния к па­тро­ну лам­па снаб­жа­ет­ся цо­ко­лем, при­кре­п­ляе­мым к кол­бе спец. мас­ти­кой. Боль­шин­ст­во совр. Л. н. яв­ля­ют­ся га­зо­на­пол­нен­ны­ми; на­пол­не­ние – в осн. сме­си инерт­ных га­зов (Ar, Kr, Xe и др.) с не­боль­шим ко­ли­че­ст­вом N, ино­гда с до­бав­ка­ми га­ло­ге­нов (обыч­но I или Br). Азот вво­дит­ся с це­лью ис­клю­че­ния воз­ник­но­ве­ния га­зо­во­го раз­ря­да в лам­пе. Лам­пы ма­лой мощ­но­сти (до 25 Вт) из эко­но­мич. со­об­ра­же­ний, как пра­ви­ло, вы­пол­ня­ют ва­ку­ум­ны­ми (ос­та­точ­ное дав­ле­ние воз­ду­ха 10–1 мПа).

Л. н. клас­си­фи­ци­ру­ют: по об­лас­тям при­ме­не­ния (ос­ве­ти­тель­ные об­ще­го на­зна­че­ния – для внутр. и на­руж­но­го ос­ве­ще­ния; спец. на­зна­че­ния – транс­порт­ные, мет­ро­ло­ги­че­ские, для сиг­на­ли­за­ции и ин­ди­ка­ции, для оп­тич. сис­тем, ме­ст­но­го ос­ве­ще­ния и др.); по осн. кон­ст­рук­тив­ной фор­ме и све­то­тех­нич. свой­ст­вам кол­бы (про­зрач­ные и ма­то­вые, с зер­каль­ным ку­по­лом, ша­ро­вые, ка­п­ле­вид­ные, де­ко­ра­тив­ные – в фор­ме све­чи, пла­ме­ни и т. п., с рас­сеи­ваю­щим по­кры­ти­ем и др.); по фор­ме те­ла на­ка­ла (лам­пы со сплош­ной мо­но- или бис­пи­ра­лью – пря­мо­ли­ней­ной, ду­го­вой, в ви­де зиг­за­га; с те­лом на­ка­ла, сфор­мо­ван­ным из отд. сек­ций или в ви­де пло­ской пла­сти­ны, и др.). По га­ба­рит­ным раз­ме­рам раз­ли­ча­ют сверх­ми­ниа­тюр­ные, ми­ниа­тюр­ные, ма­ло­га­ба­рит­ные, нор­маль­ные и круп­но­га­ба­рит­ные Л. н. (напр., к сверх­ми­ниа­тюр­ным от­но­сят­ся лам­пы дли­ной ме­нее 10 мм и диа­мет­ром ме­нее 6 мм; у круп­но­га­ба­рит­ных ламп дли­на пре­вы­ша­ет 175 мм, а диа­метр – 80 мм).

Л. н. из­го­тов­ля­ют­ся на на­пря­же­ния от до­лей до со­тен В, мощ­но­стью от до­лей Вт до де­сят­ков кВт. Срок служ­бы (ср. про­дол­жи­тель­ность го­ре­ния) ко­леб­лет­ся от 5 ч (напр., са­мо­лёт­ные фар­ные лам­пы) до 2000 ч и бо­лее. Све­то­вая от­да­ча за­ви­сит от кон­ст­рук­ции, на­пря­же­ния, мощ­но­сти и про­дол­жи­тель­но­сти го­ре­ния лам­пы и со­став­ля­ет 10–35 лм/Вт. По све­то­вой от­да­че Л. н. ус­ту­па­ют раз­ряд­ным ис­точ­ни­кам све­та, од­на­ко они про­ще в экс­плуа­та­ции (не тре­бу­ют пус­ко­вых уст­ройств и слож­ной ар­ма­ту­ры) и прак­ти­че­ски не име­ют ог­ра­ни­че­ний по на­пря­же­нию и мощ­но­сти. Л. н. ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся в све­тиль­ни­ках об­ще­го ос­ве­ще­ния, про­жек­то­рах, про­ек­ци­он­ных аппа­ра­тах, ав­то­мо­биль­ных и са­мо­лёт­ных фа­рах, а так­же для ки­но-, фо­то­съё­моч­но­го и те­ле­ви­зи­он­но­го ос­ве­ще­ния и др. С 1990-х гг. Л. н. об­ще­го наз­на­че­ния по­сте­пен­но вы­те­сня­ют­ся бо­лее эко­но­мич­ны­ми (т. н. энер­го­сбе­ре­гаю­щи­ми) ком­пакт­ны­ми лю­ми­не­сцент­ны­ми лам­па­ми со встро­ен­ным элек­трон­ным пус­ко­ре­гу­ли­рую­щим ап­па­ра­том и резь­бо­вым цо­ко­лем.

См. так­же Га­ло­ген­ная лам­па, Зер­каль­ная лам­па.

В настоящее время все чаще используются энергосберегающие лампочки. Но востребованность такого источника света, как лампа накаливания, еще высока. Даже через десятилетия она не будет забыта.

Что такое лампа накаливания

Лампы накаливания – источники света, тепла. Внешне это стеклянный сосуд, внутри которого вольфрамовая спираль. Сама полость в лампах накаливания заполнена инертным газом. Он не дает металлическим элементам окисляться. При включении электрический ток проводится через спираль, в результате чего происходит нагревание и излучение видимого света.

Сфера использования

До появления энергосберегающих ламп, лампочки накаливания использовались в производственных областях, домашнем обиходе и пр. Такое применение обуславливала простота монтажа и эксплуатации. Но и сейчас данные лампы можно увидеть часто:

• Внутреннее, наружное освещение комнат, улиц, офисов.
• Освещение рабочего места.
• Автомобильные лампы накаливания.
• В фонарики тоже вкручивается маленькая лампочка данного вида.
• В общественном транспорте, поездах и пр.

Характеристики

Для описания характеристики применяются названия показателя и его значение.

Данные характеристики приведены в таблице:

Заявленные часы работы выполняются при формировании оптимальных условий работы. Не допускаются частые включения, выключения.

Устройство и схема

Устройство лампочки накаливания у всех ее видов практически одинаковое:

• Основная рабочая деталь – вольфрамовая спираль. Обладает сопротивлением в три раза больше, чем медный материал. Из него достигается выплавка максимально тонких элементов. Электроды поддерживают данную спираль и переводят ток.
• Стеклянная колба. Она заполнена инертным газом. Именно он не дает сгореть нити и препятствует окислению металлических элементов.
• Цокольная часть. Она присутствует во всех видах, кроме автомобильных. По цоколю нарезана резьба, ее шаг может отличаться у каждого вида.

Подробная схема составляющих отображена на рисунке:

Принцип действия

Принцип работы лампы накаливания заключается в нагревании вещества, через который протекает ток. Веществом выступает сама нить накаливания, ее температура нарастает в момент замыкания электроцепи. При этом возникает результат электромагнитного термического испускания. Видимым для глаза оно становится при прогревании более 570 градусов, при этом начинается красное свечение.

Нить накаливания нагревается до 2800 градусов. В процессе прогревания вольфрам преобразовывается в оксид (белый поверхностный налет), для этого и происходит закачка в полость нейтральных газов. При монтаже лампочки (закручивания ее в патрон), замыкается цепь и происходит процесс разогрева нити, и происходит подача света.

Цоколь

Распространенными считаются лампочки с маркировкой цоколя E14, E27, E40. Где цифра означает диаметр самого цоколя. Без резьбовые элементы встречаются в автомобильных производствах.

Есть страны, где другое напряжение в сети и, соответственно, применяются лампочки с другим диаметром цоколя – Е12, Е17, Е26, Е39.

Маркировка

Перед покупкой надо изучить маркировку. Она представлена буквенным и цифровым сочетанием. Буквенная маркировка и значение представлены в таблице:

Цифры указывают на пределы напряжения, мощности.

Коэффициент полезного действия

У данных ламп низкий КПД (коэффициент полезного действия). Он выражается соотношением мощности излучением, заметным человеку. При прогревании нити до 2700 К, КПД до 5 процентов. Остальная энергия затрачивается на инфракрасное излучение, которое не просматривается человеческим глазом, только чувствуется теплом. Если повышать КПД хотя бы до 20 процентов, необходимо увеличить прогревание нити до 3400 К.

Свет при этом будет светить в два раза ярче, но срок службы лампы сократится на 95 процентов. И наоборот, снижение напряжения, увеличит период работы во много раз. Все это учитывается при производстве дежурного освещения, которое требует надежности.

Таблица соотношения люменов и ватт в лампочке

Световой поток измеряется в люменах (Лм). В светодиодах световые потоки колеблются в зависимости от производителя, его качества товара, напряжения. Примерное значение для одного Вт составляет 80-150 Лм. В таблице приведено соотношение Лм и Вт для лампочек накаливания по отношению к светодиодной лампе:

Виды ламп и их функциональное назначение

Вид лампы определяется по структурному назначению, функциональному:

• Нормально-осветительные – самый распространенный вид. Рассчитан для общего освещения и декоративного. Выпуск данного вида ограничен.
• Декоративные – разного размера, с фигурной стеклянной колбой. Внешний вид очень необычен, красив. Поэтому и применение особенное, декоративное.
• Иллюминационные – разноцветный внешний окрас. Тон наносится на внутреннюю часть стеклянной колбы. Для окраса применены неорганические пигменты. Очень редко встречается наружный окрас. По мощности ограничения до 25 вт. Чем больше эксплуатация, тем изменяется окрас и яркость.
• Сигнальные – для подсветки светосигнальных приборов. Сейчас на их смену пришли светодиодные лампы.
• Зеркальные лампы накаливания – своеобразной формы. Внутренняя стеклянная поверхность покрыта слоем алюминия. Это и придает зеркальности изделию. Принцип работы – световой поток распределяется и собирается в определенной зоне. Применение: торговые залы, витрины, инкубаторах (обогрев новорожденных птенцов).
• Транспортные. Сфера применения: фары автомобиля, мотоцикла, трактора, подсветка. Различаются прочностью, вибрационной прочностью.
• Двухнитевые. Применимы для фар авто. Одна нить для ближнего освещения, другая для дальнего. Также применяется в местах, где требуется постоянное освещение, при перегорании одной нити, работает вторая.

Преимущества и недостатки

Лампы накаливания обладают собственными достоинствами и недостатками.

Достоинства:

• Легкость изготовления. Поэтому цена на них соответствующая.
• Легкость применения. Не требуется установка дополнительных элементов при включении в сеть. Часто лампы мощностью 150 Вт применяются в освещении теплиц. Их свет близок к естественному. Кроме освещения, они дают и тепло.
• Не влияет на зрение человека.
• Не требуется время для разогрева.
• Выдерживает перепады температур.
• Утилизируется как бытовой отход.
• В состав не входят вредные элементы.

Недостатки:

• Короткий срок эксплуатации.
• Зависимость от перебоя в сети, частого включения/выключения – это является причиной разрыва спирали в лампах накаливания. Чтобы исключить трудности с напряжением, устанавливаются стабилизаторы.
• Низкий уровень коэффициента полезного действия. Это связано с расходом большей части энергии на тепло.
• Пожароопасность. Так как вокруг лампы образуется скопление тепла.
• Хрупкость.
• Есть вероятность разрыва корпуса, что может привести к травмированию.

При покупке лампочки накаливания стоит учитывать все достоинства и недостатки, чтобы избежать малоприятных факторов при эксплуатации.

Советуем посмотреть видео:

Ответы на частые вопросы

Покупатели часто задают интересующие их вопросы. Это связано с отсутствием полной информации на упаковке.

Срок службы, стоимость

На лампу накаливания влияет множество факторов, которые способствуют сокращению ее срока службы.

За последнее время качество производимых лампочек упало. Часто дефект заметен сразу. Поэтому большинство покупателей перешли на покупку товара от иностранных производителей.

Надо обращать внимание на патрон светильника, люстры, в который вкручивается лампа. В большинстве приборов он пластиковый, при повышении температуры расплавляется, трескается и приходит в негодность. Это влияет на перегрев лампочки и выхода из строя.

Часто снижение времени работы совершается из-за высокого напряжения в сети. При этом происходит перегрев нити накаливания, она уменьшается в толщине, колба начинает темнеть. Происходит разрыв спирали. При отклонении величины напряжения всего на один процент, срок службы лампы сокращается на 14 процентов.

Стоимость лампочки зависит от вида, мощности, производителя. Она колеблется от 7 рублей до 100 рублей (для домашнего потребления).

Как увеличить срок службы

Существует несколько способов, увеличивающих срок службы лампочки:

• Установка диммера. Это простой прибор может продлить срок эксплуатации в несколько раз. Для этого после подключения регулируется процент освещения. При освещении кладовых, подъездов и пр. достаточно выставить работоспособность лампы на 75 процентов.
• Так как часто выход из строя обусловлен скачками напряжения, то достаточно установить стабилизатор.

Какой газ в лампе

В колбах изделия не может содержаться воздух или любой газ. Там должен быть только инертный газ (ксенон, криптон, аргон). Это связано с тем, что температура спирали прогревается больше 2000 градусов.

При таких температурах вольфрамовая нить будет реагировать со всеми газами, кроме инертных. Гелий и неон дорого стоят, поэтому их не используют.

Температура

Световая температура зависит от вида закаченного газа. Так, без газовая вакуумная среда способствует прогреванию до 2700 К. При этом излучается теплый белый свет. При прогревании до 4200 излучается естественный белый свет. При закачивании ксенона, галогена криптона температура прогревания от 4000 до 6400 К. При этом излучается холодный белый свет.

Из-за чего рвется спираль

Вольфрамовая нить очень тонкая и хрупкая. Ее обрыв случается из-за уменьшения диаметра, по причине испарения материала при воздействии высокой температуры. Также часто нить обрывается при механическом воздействии – встряхивании.

Световой поток

Назначение светового потока – освещение. Создается преобразованием тепловой энергии. Единицей измерения считается Люмен (Лм). Увеличение потока зависит от мощности лампы

Лампы накаливания одинаковой мощности излучают разный световой поток. Чем выше напряжение, тем выше значение светового потока.

Сколько потребляет

Мощность 60 Вт — энергопотребление составит 60 Вт или 0,06 киловатт за 1 час
Мощность 95 Вт — потребляет электричества 95 Вт 0,095 киловатт за 1 час
Мощность 100 Вт — израсходует 100 или 0,1 киловатт Вт электроэнергии за 1 час.

Советуем посмотреть видео:

ТОП лучших производителей

Среди множества производителей выделены лучшие:

• Philips
• OSRAM (Белоруссия)
• General Electric (GE)
• OSRAM (Польша, Венгрия или Европа)
• Электроламповый завод «Калашниково» в Тверской области (поселок «Калашниково»)

В заключение

Лампочки накаливания вытесняются из рынка, но все же еще востребованы. Перед покупкой надо убедиться в качестве товара. Лучше отдать преимущество проверенным ТМ.

Востребованная информация? Оставьте комментарий, поделитесь статьей в соцсетях.