Современные лампы накаливания: Выбираем лампу для дома! 5 самых частых вопросов

Лампы накаливания. Виды и устройство. Маркировка и применение

Лампы накаливания (ЛН) являются искусственным источником света, в котором свет испускает расположенное в колбе тело накала. Разогреваясь за счет электрического сопротивления, оно источает свет и тепло, что приводит к достаточно нерациональному расходу энергии. В связи с этим лампы данного типа используются все реже, но по-прежнему остаются актуальными благодаря дешевизне.

ЛН состоит из цоколя и стеклянной колбы. Внутри нее располагается тонкая вольфрамовая спираль. Она является электрическим проводником. При прохождении электричества спираль раскаляется, что сопровождается интенсивным выделением света. В конструкции применена вольфрамовая спираль, поскольку этот материал отличается высокой температурной устойчивостью. Любой другой металл просто перегорел бы от накала.

Стойкости вольфрама к высоким температурам недостаточно. В связи с этим внутри колбы лампы находится инертный газ: ксенон, криптон либо аргон. Они не поддерживают горения. Если бы в колбе был воздух, то благодаря кислороду спираль смогла бы разогреться больше и перегореть.

Колба лампы изготавливается исключительно из стекла, поскольку только оно способно выдержать ее нагрев. Сама вольфрамовая спираль может разогреваться до 3000°С. За счет того, что ее окружает инертный газ, температура внутри колбы передается очень плохо. Это исключает столь сильный нагрев самой колбы.

Лампа накаливания является классическим осветительным прибором. В последние десятилетия было внедрено несколько более эффективных в плане потребления энергии и качества свечения типов ламп. Однако лампа, работающая по принципу накаливания, является измерительным эталоном. Нередко на упаковке LED и других современных типов лампочек можно встретить сравнение с устройствами накаливания. К примеру, часто пишется такая информация «ЛЕД лампа 7 Вт равна по световой эффективности лампочки накаливания 55 Вт» и остальное в этом роде.

Технические характеристики лампы

Лампа накаливания рассчитана на номинальное напряжение 220-230 В и 127 В, и частоту 50 Гц. Световая отдача устройства на 1 Вт составляет 9-19 Лм. ЛН для бытовых целей производится мощностью 25-150 Вт. Для уличного освещения и оснащения прожекторов выпускаются более мощные устройства в диапазоне мощности до 1 кВт. В зависимости от модификации лампы могут оснащаться резьбовым или штифтовым цоколем. Самые востребованные размеры цоколя Е14, 27 и 40.

Виды ЛН

Несмотря на потерю популярности, лампы накаливания все еще производятся в достаточно широком изобилии видов. Они различаются между собой кроме мощности еще и по другим важным параметрам:

• Форме колбы.
• Покрытию колбы.
• Наполнению колбы.
• Назначению применения.

В зависимости от формы колб, лампочки бывают шарообразные, цилиндрические, трубчатые. Этот параметр никак не влияет на эффективность свечения. Форма колбы определяет только формфактор. Существует масса необычных светильников, куда невозможно физически вместить классическую шарообразную лампочку. Специально для таких целей выпускаются другие компактные формы.

В зависимости от покрытия колбы лампочки можно разделить на 3 группы: прозрачные без покрытия, матовые, зеркальные. Чаще всего они просто прозрачные. Это способствует очень эффективной передачи света без искажений. Он не рассеивается, поэтому смотреть на такой источник света неприятно для глаз.

Колбы с зеркальным покрытием создают направленный световой поток. Это делает их практически бесполезными в бытовых нуждах. Они больше используются для освещения витрин, экспонатов.

Колба с матовым внутренним покрытием обеспечивает мягкое рассеивание света. Однако дальность распространения светового пятна у нее меньшая. Для использования внутри помещения это не существенно. Но для установки в уличные фонари матовые колбы лучше не брать.

В зависимости от назначения применения лампы накаливания бывают: общие и местные. Общие отличаются универсальностью. Они работают от обычной сети 220В. Лампы местного назначения рассчитаны на подсветку специальных объектов. Они могут подсоединиться к линиям постоянного тока 12-38 В.

Что касается отличия ламп в зависимости от того, какой инертный газ в них используется, то это не существенно. Теоретически лампочки с инертным газом внутри более надежные, чем с вакуумом. Однако самая известная лампа накаливания, так называемая «столетняя лампочка» является вакуумной. Она горит в пожарной части Ливермор в США начиная с 1901 года. Секрет ее долговечности объясняется недокалом. Она не подсоединяется к достаточно мощной сети, для которой изначально была сделана.

Сфера использования ламп

Лампы накаливания постепенно вытесняются. Еще в 2009 году в Евросоюзе вышла директива, направленная на снижение закупок этих устройств магазинами, их импорт и другое распространение. В последующем выходили и другие нормативные акты, создающие ограничения на производство ламп. К примеру, с 2010 года запрещено производство ламп с матовой колбой мощнее 75 Вт. Мировая политика нацелена на полное прекращение производства ламп накаливания и отказ от их применения. Переход на более экономичные источники света позволит существенно снизить объем потребления энергии, что сократит расход ресурсов на ее выработку.

Несмотря на текущую ситуацию лампы накаливания все еще широко используются для освещения:

• Жилых помещений.
• Улиц.
• Теплиц.
• Промышленных зон.

Особенно актуально их применение в качестве устройств дающих помимо света еще и тепло. Это делает их самым востребованным и дешевым нагревательным элементом для инкубаторов. Лампочки используют для подогрева новорожденной птицы в брудере и т.п. Под лампочками накаливания хорошо растут растения. Хотя их применение в парниках и экономически менее выгодное, чем светодиодных. Однако LED устройства в разы дороже, что существенно оттягивает момент их окупаемости за счет экономичности, что и позволяет использовать ЛН до сих пор. Также лампы этого типа все еще используются в автомобильных фарах, для подсветки холодильников, духовых шкафов, микроволновых печей.

То, что лампы сильно греются нужно учитывать при их выборе для установки в пластиковые люстры, бра, торшеры, настольные лампы. Дело в том, что эти устройства при нагреве могут расплавиться. Для предотвращения этого производители указывают в инструкции рекомендуемый максимальный порог мощности используемой лампочки накаливания. Установка ламп до него вполне безопасна.

Маркировка

В зависимости от назначения и технических параметров на лампы накаливания может наносится определенная маркировка. Она прописывается несмываемой краской на колбе устройства.

Буквенное обозначение указывает на особенности конструкции или физическое свойство:

• Б —без спирали на аргоне.
• В – с вакуумным заполнением.
• Г – газополная на аргоне.
• БК – биспиральная криптоновая.
• МТ – с матовым стеклом.
• О – с опаловым стеклом.

Также в маркировке может присутствовать вторая буквенная часть. Она указывает на назначение конкретной конструкции лампы:

• Ж – для ЖД.
• СМ – для вертолетов и самолетов.
• КМ – коммутаторная.
• А – для автотранспорта.
• ПО – для прожекторов.

У устройств для бытовых целей маркировка может включать только указание мощности без буквенных уточнений.

Достоинства

Лампы несмотря на ряд недостатков все же ее имеют и положительные качества:

• Способны работать при низких температурах.
• Могут работать при скачках напряжения.
• Светят при высокой влажности.
• Не требуют особенной утилизации.

Лампа может работать в широком температурном диапазоне. Она нормально переносит повышение влажности. Однако нужно отметить, что в таких условиях страдает только ее металлический цоколь. Лампа накаливания может продолжить работу при критических просадках напряжения. При таких условиях современные лампы не включаются, а устройство накаливания работает, хотя и дает при этом меньше света.

Если разбить такую лампу, то ничего страшного не произойдет. Дело в том, что присутствующий внутри инертный газ не несет вреда человеку. Колбы ламп можно выбрасывать в обычный мусорный контейнер.

Недостатки

Что касается недостатков, то лампы накаливания имеют их в достаточно большом количестве:

• Низкая световая отдача.
• Высокое потребление энергии.
• Перерасход электричества на нагрев.
• Небольшой ресурс.
• Повышенная чувствительность к механическому воздействию.
• Красный и желтый световой оттенок в спектре.

При легкой встряске спираль внутри лампочки может повредиться. Также предельно аккуратного обращения требует стеклянная колба. Ее очень легко повредить, поскольку она тонкая. В связи с этим лампочки нужно применять с плафонами.

Фактический ресурс лампы накаливания при номинальном напряжении 220 В составляет всего 1 тыс. часов. Это очень мало. У LED ламп этот показатель составляет 30 тыс. часов. При этом 1 такая лампочка стоит в разы дешевле, чем 30 лам накаливания. Таким образом, в большой перспективе выгоднее покупать все же LED, чем устройства накаливания. ЛН дают желтый и красный спектр в свете. Он не совсем комфортный для человека. Под ним неудобно читать и делать точную работу.

Похожие темы:

• Металлогалогенные лампы. Виды и устройство. Работа и применение
• ДРЛ и ДРВ лампы. Устройство и работа. Применение и особенности
• Индукционные лампы. Виды и устройство. Работа и особенности
• Натриевые лампы. Виды и устройство. Работа и применение
• Люминесцентные лампы. Виды и работа. Применение и маркировка
• Светодиодные лампы. Виды и устройство. Применение и параметры
• Галогенные лампы. Виды и устройство. Работа и особенности
• Ксеноновые лампы. Виды. Устройство. Работа. Цветовая температура
• Флуоресцентные лампы (люминесцентные). Виды и устройство. Работа

устройство и принцип действия, сравнение характеристик, особенности

Существует много типов ламп освещения, работающих на разных принципах. Одни используются для помещений, другие – для освещения улиц, третьи – в декоративных и даже медицинских целях. В этой статье мы выясним, какие бывают лампочки, рассмотрим основные виды ламп для освещения.

Какие бывают лампы и в чём их особенности

Современные лампы имеют разные формы и размеры. Это и трубки, и всем привычные лампочки с грушевидным цоколем, лампочки-свечи, в виде фонариков, изогнутых трубок. Размеры – от миниатюрных, умещающихся на ногте пальца, до приборов размером с трехлитровую банку.

Современные лампы имеют разные формы и размеры

Лампочки для освещения квартиры обычно небольшой (до 150 Вт для накаливания) мощности и нередко оригинальной формы, дополняющей внешний вид светильника.

Декоративные лампочки для люстр не только светят, но и украшают

Для освещения больших помещений и открытых объектов используются источники света посолиднее. Их мощность достигает киловатта и более. И размеры таких «лампочек» не домашние.

Эта светодиодная «лампочка» имеет мощность 80 Вт и большие размеры

Цветовая температура и цветопередача уличных ламп отличаются от естественной. К примеру, у натриевых ламп для уличных фонарей ярко выраженный оранжевый оттенок и низкая цветопередача.

Спектр натриевой лампы сильно отличается от белого

Для декоративной подсветки используют миниатюрные лампочки и приборы с собственными линзами и отражателями. Чаще всего мощность таких источников света невелика, но могут встречаться и мощные модели для установки в прожекторы.

Галогенная лампа для точечной подсветки с собственным отражателем

Основное различие ламп – в принципе действия. Их виды:

• накаливания, в том числе галогенные;
• газоразрядные;
• газосветные;
• светодиодные.

Рассмотрим каждый тип и его особенности подробнее.

Лампы накаливания и галогенные

Лампочку Ильича знают все. Колба, внутри спираль, которая под действием электрического тока раскаляется и излучает свет. Прибор прост в изготовлении, стоит недорого, спектр излучения теплого желтоватого оттенка. Идеальный вариант для освещения жилых помещений. Но у таких лампочек один существенный недостаток – большая часть энергии (до 95%) расходуется не на освещение, а на обогрев помещения. Кроме того, ресурс таких источников света невысок.

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Любопытно! Изначально в колбе этого типа источника света создавался вакуум, чтобы предотвратить окисление раскаленной спирали и ее разрушение. Сегодня практически все лампы этого типа заполняются инертными газами, и давление в них соответствует атмосферному. Это безопаснее. Исключение – некоторые типы миниатюрных лампочек.

Службу ламп накаливания продлили добавлением в колбу галогенов. В основном это бром или йод. Эти элементы умеют захватывать испарившиеся молекулы спирали и возвращать их на место, что продлило срок службы приборов. Отсюда и название такого типа лампочек – галогенные, или галогеновые.

Но чтобы галогены исполняли свою функцию, потребовалось поднять температуру спирали, сделав ее тоньше и увеличив напряжение питания. Обычное стекло колбы заменили термостойким кварцевым. В результате электрические лампы стали светить ярче, спектр излучения приблизился к дневному, а срок службы увеличился в несколько раз.

 

Конструкция обычной (слева) и галогенной ламп накаливания

На рисунке цифрами обозначены:

• 1 – колба (обычное стекло), заполненная инертным газом;
• 2 – тело накала;
• 3 – держатели;
• 4 – штенгель;
• 5 – электрические выводы;
• 6 – лопатка;
• 7 – цоколь;
• 8 – кварцевая колба, заполненная инертным газом с добавкой галогенов.

Нередко бытовые галогенные лампы имеют дополнительную колбу из обычного стекла, заполненную инертным газом. Она выполняет защитные функции и снижает температуру наружной поверхности источника света, являясь своеобразным термосом. Не следует путать такие лампы с обычными накаливания.

 

Галогенная лампа с защитной колбой

Итак, обычные лампочки накаливания имеют низкий КПД, относительно невысокий (около 1 000 ч) срок службы, но стоят недорого. Свет от них тёплый, что создаёт ощущение уюта. Мощность варьируется от единиц ватт до нескольких киловатт. Галогенные лампы, работающие на сходном принципе, «живут» в 2-3 раза дольше. В их спектре меньше оранжевого, КПД примерно в 2 раза выше, чем у обычных. Стоят они чуть дороже и во время работы сильно нагреваются. Особенно это касается лампочек без дополнительной колбы и приборов высокой мощности.

Одно из преимуществ ламп этого типа – высокий индекс цветопередачи. Цвет тел в их освещении не искажается и приближен к реальному.

Газоразрядные

У этого типа источников света много разновидностей ламп, но все они работают на одном принципе – излучение света за счет электрического разряда в газах. У каждого вида таких лампочек свои особенности конструкции и характеристики, поэтому рассмотрим их по отдельности.

Для наименования всех видов таких источников света в отечественной светотехнике используется термин «разрядная лампа» (РЛ), включённый в состав Международного светотехнического словаря, утверждённого Международной комиссией по освещению. Им следует пользоваться в технической литературе и документации.

Люминесцентные

Эти лампочки, будем называть их ЛЛ, разбиты на два подвида:

• высокого давления;
• низкого давления.

Первые применяются для освещения улиц и в осветительных приборах большой мощности. Вторые чаще всего используют для освещения общественных и производственных помещений. С появлением компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) этот тип источника света стал широко применяться для освещения и жилых помещений.

Компактные люминесцентные лампы

Для начала рассмотрим принцип работы устройств низкого давления. Колба в форме трубки из обычного стекла заполняется смесью инертных газов со ртутью и изнутри покрывается люминофором – составом, излучающим видимый свет под действием ультрафиолета. В торцы трубки впаяны электроды.

Конструкция люминесцентной лампы низкого давления

На рисунке цифрами обозначены:

• 1 – подогреваемые катоды;
• 2 – колба (обычное стекло), заполненная инертным газом и парами ртути;
• 3 – люминофор;
• 4 – цоколь.

При подключении электродов к источнику тока между ними появляется тлеющий разряд, заставляющий атомы ртути излучать ультрафиолет. Тот, в свою очередь, активирует люминофор, который начинает ярко светиться в видимом спектре. Само же ультрафиолетовое излучение поглощается стеклом колбы и люминофором.

На рисунке выше видно, что электроды имеют вид спиралей, а цоколи двухконтактные. Зачем, если это не лампочка накаливания? Дело в том, что в отключенной лампочке пары ртути конденсируются на стенках колбы, и сопротивление газового промежутка слишком велико для возникновения разряда. Чтобы он начался, электроды необходимо подогреть. Именно поэтому они имеют вид спиралей накаливания.

При включении лампочки специальное пусковое устройство подогревает электроды и подает на них высоковольтный импульс розжига. После того как лампочка запустилась, этот же устройство ограничивает ток через колбу, чтобы разряд не перешел в неуправляемый дуговой. Это устройство называется пускорегулирующим аппаратом и обязательно присутствует в люминесцентных светильниках.

Пускорегулирующий аппарат для люминесцентного светильника

Какие особенности у источника света этого типа? Более высокий, чем у лампочки Ильича, КПД (примерно в 5 раз). При той же мощности люминесцентная лампа будет светить в 5 раз ярче. Далее – срок службы. Он составляет примерно 3 000 – 5 000 часов против 1 000 у лампочек накаливания.

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Важно! Срок службы люминесцентной лампы зависит от числа включений/выключений. Особенно это касается бюджетных КЛЛ, в которых пуск осуществляется высоковольтным импульсом без предварительного подогрева электродов. Поэтому люминесцентные светильники не рекомендуется использовать в местах, где часто включают/выключают свет.

Спектр излучения. Внешне излучение ЛЛ выглядит более холодным, чем у ламп накаливания, в нем отсутствуют теплые красноватые оттенки. Хорошо это или плохо – сказать сложно. Все зависит от сферы применения светильников этого типа. Не блещут ЛЛ и хорошей цветопередачей, поскольку спектр излучения люминофора линейчатый, а не сплошной, как у лампочек накаливания.

Что касается химической опасности, то она хоть и не высока, но все же есть – в колбе источника света этого типа присутствует металлическая ртуть. При повреждении эта лампочка, как сказал классик, «воздуха не озонирует». Дополнительно отнесем к недостаткам ЛЛ обязательное наличие пускорегулирующего аппарата.

Теперь пару слов о люминесцентных лампах высокого давления. Их устройство и принцип действия схожи с лампами низкого давления, но отличия есть. Рассмотрим конструкцию наиболее популярной ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная). Имеем небольшую колбу из термостойкого кварцевого стекла, заполненную смесью инертных газов и ртути под высоким давлением (100 – 10 000 кПа и выше). Те же 2 катода, но не в форме спиралей, а обычные штырьки с дополнительными поджигающими электродами. Эта кварцевая колба помещена в обычную стеклянную, покрытую изнутри люминофором.

Конструкция люминесцентной лампы высокого давления ДРЛ

Принцип излучения света этой лампочкой нам уже знаком – дуговой разряд в кварцевой колбе, ультрафиолет, вызванный свечением атомов ртути, активирующий люминофор. Поскольку в кварцевой колбе, которую называют горелкой, высокое давление, ток дуги и интенсивность излучения ультрафиолета намного выше, а значит, лампочка светит ярче.

Внешняя колба дополнительно играет роль термоса, поскольку температура кварцевой колбы высока и может представлять опасность. Да и люминофор при нанесении на кварц выгорел бы.

Пару слов об особенностях источника света этого типа. Благодаря высокому давлению увеличилась светоотдача и мощность лампы по сравнению с ЛЛ низкого давления. Спектр излучения, цветовая температура и индекс цветопередачи прежние. На месте и обязательный пускорегулирующий аппарат.

Есть еще одно существенное отличие от устройств низкого давления. ДРЛ после включения не сразу загорается в полную силу. Для разогрева и выхода на рабочий режим ей необходимо несколько минут. Если отключить работающую лампу, то включить ее сразу не удастся. Придется дождаться, пока она остынет. Только потом светильник запустится и «разгорится».

Натриевые (ДНаТ)

Эти типы ламп, как и предыдущие, делятся на приборы низкого давления (НЛНД) и высокого (НЛВД). У обоих сходная с ЛЛ конструкция – колба в колбе. Исключение – газонаполнение колбы горелки. Это и делает принцип их работы иным. В натриевых дуговых лампочках колба заполняется смесью инертных газов с парами натрия (откуда и название). При возникновении в лампе дугового разряда атомы натрия начинают излучать, но не в ультрафиолетовом, а в видимом спектре. Поэтому люминофор в качестве «посредника» им не нужен.

Дуговая натриевая трубчатая лампа низкого давления

Зачем колба в колбе? Во-первых, натрий очень агрессивен к стеклу. Поэтому основная оболочка – из специального боросиликатного стекла. Вторая, наружная оболочка в лампах низкого давления – из обычного прозрачного. В лампочках высокого давления горелка из оксида алюминия Al2O3, который может противостоять не только натрию, но и высоким температурам. Внешняя колба (обычно прозрачная) играет роль термоса, поскольку эффективность лампочек этого типа зависит от температуры окружающей среды.

Натриевая лампа высокого давления имеет горелку из оксида алюминия

В основном в газонаполнении натриевой лампы кроме инертных газов и собственно натрия для уменьшения сопротивления газового промежутка содержится ртуть, но существуют и «зеленые» технологии, позволяющие обойтись без опасной для человека ртути.

Рассмотрим особенности источников света этого типа. Основной недостаток натриевой лампочки – ярко выраженный желто-оранжевый цвет свечения. И хотя спектр излучения в этой области у нее линейчатый, цветопередача страдает. В таком свете определить реальный цвет освещаемых объектов практически невозможно.

Но в таком спектре есть и преимущества. Желтый свет хуже поглощается водой, а значит, в непогоду (снег, дождь, туман) натриевые источники дают лучшее освещение. Поэтому они чаще всего используются для освещения загородных трасс, где важна не столько цветопередача, сколько хорошая видимость объектов.

Улица, освещенная натриевыми фонарями

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Несмотря на неблагоприятный спектр, натриевые лампы являются одним из самых эффективных электрических источников света. Светоотдача ДНаТ может достигать 200 люмен/ватт, а срок службы  — до 15 000 часов.

Как и любая другая газоразрядная лампочка, натриевая требует для работы специального пускорегулирующего аппарата – ИЗУ (импульсного зажигающего устройства). Некоторые производители встраивают его в колбу лампы.

Металлогалогенные (МГЛ)

Этот тип ламп – гибрид ДРЛ и ДНаТ. Конструктивно металлогалогенная лампа – горелка из боросиликатного стекла, помещенная в дополнительную колбу. Горелка имеет два электрода и заполнена инертным газом с добавкой ртути. Отличие – в том, что дополнительно в эту смесь добавляются галогениды некоторых металлов, к примеру, ксенона (известные всем автовладельцам ксеноновые лампочки).

Эти металлогалогенные лампы автомобилисты называют «ксеноном»

Галогены, начинающие самостоятельно светиться под действием электрической дуги, необходимы для коррекции спектральной характеристики дугового разряда в парах ртути. В результате излучение смещается в видимую часть спектра преимущественно холодного белого цвета. Внешняя колба используется для защиты горелки от окружающей среды, играет роль термоса и фильтра, обрезающего жесткое ультрафиолетовое излучение в спектре излучения атомов ртути.

Цвет излучения металлогалогенной лампы обычно имеет холодный белый или даже синеватый оттенок

Цветовая температура источников света этого типа может варьироваться от 3 000 (желтоватый) до 7 000 К (синий). Все зависит от типа и состава излучающих добавок – галогенидов.

Для запуска и ограничения тока через работающую лампочку используются пускорегулирующие аппараты, которые нередко называют блоком розжига. Основные области применения ламп этого типа: кино- и фотосъемочное освещение, архитектурное наружное освещение, автомобильные фары, осветительные установки промышленных и общественных зданий, сценическое освещение, освещение больших открытых пространств (железнодорожные станции, карьеры, спортивные объекты и т.  п.).

Освещение стадиона металлогалогенными лампами 

Что касается индекса цветопередачи, он высок и у приборов, излучающих белый свет (может достигать 90 и выше). Это объясняет использование металлогалогенных лампочек в освещении сцены, фото- и киносъемок, где важна цветопередача. Диапазон мощностей МГЛ начинается от десятков ватт и достигает 10 — 20 кВт. Срок службы – 6 000 – 12 000 ч (зависит от газонаполнения, мощности и условий эксплуатации). Металлогалогенные лампы существенно меняют цветовую температуру в процессе эксплуатации. Со временем она постепенно уменьшается.

Металлогалогенные источники света нередко путают с галогенными (см. раздел «Накаливание»). Это серьезная ошибка, поскольку лампы используют разные принципы, а их характеристики сильно различаются.

Газосветные

Небольшая группа источников света. Их работа основана на свечении газа, которым заполнена колба. Теоретически газосветными можно назвать и натриевые или металлогалогенные лампочки, но поскольку для их работы необходима высокотемпературная дуга, их стоит отнести к отдельной категории.

В газосветных лампочках вместо дуги используется тлеющий низкотемпературный разряд. Он заставляет светиться некоторые газы. В основном это неон, дающий мягкое оранжевое свечение, но применяются и некоторые другие, имеющие иной спектр излучения, – гелий, аргон, криптон и др.

Цвет свечения газосветной лампы зависит от ее газонаполнения 

Конструкция газосветной лампы проста: колба с двумя игольчатыми электродами, заполненная тем или иным газом. Для разнообразия цветов свечения эти газы смешивают в разных пропорциях. При подаче на электроды напряжения в колбе возникает тлеющий холодный разряд. Он и заставляет светиться лампочку.

Большинство газосветных ламп основано на технологии холодного катода. Название исходит из того, что катод перед зажиганием лампы специально не нагревается. Но все же он может нагреваться во время работы лампы до высоких температур.

Газосветные лампы экономичны, большинство из них практически не нагревается. Используются такие приборы в основном как устройства индикации, декоративной подсветки, для вывесок, указателей и т. п.

Использование газосветных ламп в рекламных вывесках

Светодиодные

Полупроводниковые источники света – самые перспективные. Несмотря на то что светодиодные технологии еще развиваются, светильники на их основе вытесняют другие типы осветительных приборов.

Принцип работы светодиода основан на способности полупроводникового p-n-перехода излучать свет при прохождении через него тока. Конструктивно светодиод представляет собой подложку из полупроводника, на которой при помощи легирующих примесей создаются два слоя – n- и p-типа. При подаче прямого напряжения на кристалл в месте p-n-перехода появляется видимое излучение, частота которого зависит от материала подложки и состава легирующих примесей. Таким образом, можно создать источник света практически с любой цветовой температурой и даже некоторых цветов – синий, красный и др.

Конструкция светодиода

Несмотря на высокую светоотдачу, одного светодиода обычно недостаточно для полноценного освещения. Поэтому их соединяют в группы – модули, которые подключают к общему источнику питания.

Светодиодный модуль

Модули используют для производства сменных лампочек, но нередко они «намертво» встраиваются в светильник. Для питания светодиодов требуется постоянное напряжение, а ток через полупроводники необходимо стабилизировать. Поэтому светодиодные лампы включают через специальные блоки питания – драйверы. Последние нередко встраиваются в лампы. Яркий представитель такого источника света – «энергосберегайка» – бытовая светодиодная лампочка. Ей можно заменить обычную лампу накаливания.

У всем знакомой светодиодной «энергосберегайки» собственный драйвер

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Существует технология, при которой кристаллы светодиодов формируют на одной общей подложке. Получается компактная конструкция с высокими световыми характеристиками. Она может состоять из многих десятков и даже сотен миниатюрных светодиодов, умещающихся на кристалле размером со спичечную коробку. Эта технология получила название COB.

Слева лампочка собрана на отдельных светодиодах, справа – на COB-матрицах

Теперь об особенностях. Светодиодная технология молода и постоянно совершенствуется, но уже сегодня полупроводниковые лампы по светоотдаче конкурируют даже с натриевыми источниками света. Что касается длительности срока службы, у светодиодов конкурентов нет. Некоторые виды полупроводников могут отработать до 25 000 часов без заметных ухудшений характеристик.

Конкуренты по сроку службы все же есть – газосветные приборы. Но они не могут тягаться со светодиодами по светоотдаче.

Единственный недостаток полупроводниковых источников света – высокая цена. Но, повторимся, технология молода, бурно развивается, а себестоимость светоизлучающих диодов снижается. Достаточно сказать, что в 1968 году обычный индикаторный светодиод стоил $200, а сегодня его можно купить за полцента.

Сравнение характеристик

С основными видами ламп для освещения и их особенностями мы разобрались. Осталось сравнить их характеристики, чтобы чётче понять, чем один тип источников света отличается от другого. Для удобства восприятия сведём основные характеристики разных источников света в небольшую таблицу.

Основные характеристики источников света разных типов

Тип		Световая отдача, лм/Вт	Индекс цветопередачи (Rа)	Цветовая температура, К	Срок службы, ч	Особенности
	Обычные накаливания	10-16	90-98	2 700-3 000	1 000	Низкая стоимость, низкий КПД
	Галогенные	15-22	90-98	2 900-3 200	2 000-3 000	Высокая температура колбы, рекомендовано устройство мягкого пуска
	Люминесцентные низкого давления	50-70	60-85	3 000-4 000	3 000-5 000	Необходим пускорегулирующий аппарат, критична к количеству включений, может мерцать с частотой 100 Гц
	Дуговые ртутные люминесцентные	70-90	40-60	3 400-4 200	5 000-10 000	Необходим пускорегулирующий аппарат, может мерцать с частотой 100 Гц, низкий индекс цветопередачи
	Натриевые	150-200	менее 40	2 000-2 500	6 000-20 000	Очень низкий индекс цветопередачи, противотуманный эффект, исключительно высокая светоотдача, необходим пускорегулирующий аппарат
	Металлогалогенные	70-100	90-95	2 800-7 000	6 000-15 000	Необходим пускорегулирующий аппарат,
	Газосветные	10-80 (зависит от цвета)	–	–	80 000 и более	Малое энергопотребление, большой выбор цвета свечения, малый нагрев, в качестве пускорегулирующего устройства достаточно резистора
	Светодиодные	80-200	60-90	–	10 000-25 000	Экономичны, требуют специального драйвера питания, длительный срок службы, высокая стоимость

На этом обзор ламп для освещения и декоративной подсветки заканчивается. Как мы выяснили, их типов много, но благодаря особенностям, присущим каждому из них, они отлично уживаются, занимая отдельные ниши.

Лампа накаливания | Определение, изобретатель, типы, примеры и факты

лампочка накаливания

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Джозеф Свон Фрэнсис Роббинс Аптон

Похожие темы:

центр внимания лампа накаливания угольно-дуговая лампа лампа накаливания из углеродного волокна газовая оболочка

Просмотреть весь связанный контент →

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

лампа накаливания , любое из различных устройств, которые излучают свет путем нагрева подходящего материала до высокой температуры. Когда любое твердое вещество или газ нагревается, обычно за счет сгорания или сопротивления электрическому току, оно испускает свет с цветовым (спектральным балансом), характерным для материала.

Электрические лампы накаливания

С развитием электроэнергетики в начале XIX в.20-го века единственным серьезным поводом для освещения электричеством было дуговое освещение, при котором яркий свет излучается электрической искрой между двумя электродами. Электрический свет с угольной дугой был продемонстрирован еще в 1808 году, а в 1858 году английский физик и химик Майкл Фарадей изобрел первый электрический генератор с паровым приводом для работы большой угольной дуговой лампы для маяка Южного Форленда. был настолько ярким и требовал такой большой мощности, что никогда не использовался широко; он был ограничен крупными сооружениями, такими как маяки, вокзалы и универмаги.

Кто изобрел лампочку, если не Томас Эдисон?

Посмотреть все видео к этой статье

Более практичное освещение можно получить от лампы накаливания. В 1801 году английский химик сэр Хамфри Дэви продемонстрировал накаливание платиновых полосок, нагретых электричеством на открытом воздухе, но полоски просуществовали недолго. Фредерик де Молейнс из Англии получил первый патент на лампу накаливания в 1841 году; он использовал порошкообразный уголь, нагретый между двумя платиновыми проволоками. Коммерческая разработка лампы накаливания была отложена до тех пор, пока не удалось изготовить нить накала, которая нагревалась бы до накала без плавления, и пока не удалось построить удовлетворительную вакуумную трубку. Ртутный насос, изобретенный в 1865 году, обеспечивал достаточный вакуум, а удовлетворительная колба с угольной нитью была независимо разработана английским физиком сэром Джозефом Уилсоном Суоном в 1878 году и американским изобретателем Томасом Альвой Эдисоном в следующем году. К 1880 году оба подали заявки на патенты на свои лампы накаливания, и последующая тяжба между двумя мужчинами была разрешена путем создания совместной компании в 1883 году. линий электропередач и другого оборудования, необходимого для установки лампы накаливания в практическую систему освещения.

Лампа с угольной нитью на самом деле была очень неэффективной, но она исключала опасность копоти и возгорания угольно-газовых форсунок и, таким образом, вскоре получила широкое распространение. Действительно, благодаря лампе накаливания к 1900 году электрическое освещение стало общепринятой частью городской жизни. На смену лампе накаливания с угольной нитью пришла более эффективная лампа накаливания с вольфрамовой нитью, которая была разработана Джорджем Кулиджем из General Electric Company и впервые появился в 1908 году. В 1911 году была введена вытянутая вольфрамовая нить. В 19Было свернуто 13 нитей накала, и колбы были заполнены инертным газом — сначала только азотом, а затем азотом и аргоном в пропорциях, варьируемых в зависимости от мощности. Эти шаги повысили эффективность. Начиная с 1925 года лампы изнутри «замораживались» плавиковой кислотой, чтобы обеспечить рассеянный свет вместо ослепительной яркости открытой нити накала. Двойная нить накала, используемая сегодня, была представлена ​​примерно в 1930 году. Благодаря этим усовершенствованиям лампа накаливания стала основной формой электрической лампы для домашнего использования, пока не начала терять преимущество перед более эффективной люминесцентной лампой.

General Electric и Westinghouse Electric Company произвели первые коммерческие люминесцентные газоразрядные лампы в 1938 году с использованием паров ртути и трубок с люминофорным покрытием для увеличения видимого светового потока. Люминесцентные лампы имели примерно вдвое большую эффективность, чем вольфрамовые лампы, и были быстро приняты для коммерческого и офисного использования. В компактной форме они находили все большее применение в домах в начале 21 века. Из-за опасений по поводу энергопотребления и глобального потепления правительства во всем мире начали обязать поэтапно отказываться от ламп накаливания для бытового использования. В 2007 г. Австралия объявила о планах постепенного отказа от ламп накаливания к 2010 г. В Европейском союзе продажа и ввоз мощных ламп накаливания (100 Вт и более, матовых или прозрачных) и всех матовых ламп накаливания были запрещены с 1 сентября 2009 г., а лампы меньшей мощности должны были быть выведены из эксплуатации в течение следующих трех лет, причем к сентябрю 2012 года запрет распространился на все лампы накаливания. В 2007 году Конгресс США принял закон, предусматривающий обязательный отказ от ламп накаливания в период с 2012 по 2014 год.

Лампы накаливания неэлектрические

Лампы накаливания неэлектрические включают лампу с газовым колпаком. Мантия представляет собой сетчатый мешочек из ткани, пропитанной раствором нитратов церия и одного или нескольких из следующих металлов: тория, бериллия, алюминия или магния. Кожух закреплен над отверстием, через которое проходит легковоспламеняющийся газ, такой как природный газ, угольный газ, пропан или испаряющийся бензол или другое топливо. При воспламенении газа ткань мантии сгорает, оставляя после себя хрупкую остаточную решетку оксидов металлов. Свет возникает, когда эта решетка нагревается до свечения при сгорании газа, хотя сама мантия не горит. Газовые лампы могут работать без кожуха.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Прожектор — это очень яркая газовая лампа, изобретенная в 1825 году и широко использовавшаяся для театрального освещения примерно до 1900 года.

Она состоит из блока извести (оксида кальция), нагретого в кислородно-водородном пламени.

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Адамом Августином.

Что такое лампа накаливания?

Конструкция лампочки, популяризированная Томасом Эдисоном в конце 1800-х годов и с тех пор широко используемая с небольшими изменениями, известна как 9.0053 лампа накаливания (или точнее лампа накаливания ). Только с 1990-х годов другие стили лампочек, такие как КЛЛ (компактная люминесцентная лампа) и светодиоды (светоизлучающие диоды), начали подрывать популярность ламп накаливания для бытового использования.

Несмотря на свою популярность, лампы накаливания очень неэффективны в использовании электроэнергии, и их постепенно выводят из употребления по экологическим причинам. Признавая, что низкая энергоэффективность приводит к увеличению выбросов парниковых газов, практически все дальновидные страны инициировали запрет или постепенный отказ от неэффективных лампочек, таких как лампы накаливания.

Что такое лампа накаливания?

Лампа накаливания представляет собой устройство из стекла и металла, излучающее свет, когда тонкая проволочная нить накаливания светится от освещения, поскольку она нагревается проходящим через нее электрическим током. «Лампа накаливания» по существу означает «свет, создаваемый тепловым излучением».

Части лампы накаливания

Стандартная лампа накаливания — довольно простое устройство. Резьбовое металлическое основание (известное как основание Эдисона) связано с тонкой вольфрамовой металлической нитью, которая намотана внутри стеклянной колбы, прикрепленной к металлическому основанию с герметичными соединениями. Исторически сложилось так, что стеклянная колба, содержащая нить накала, вакуумировалась для создания частичного вакуума, лишенного воздуха, но большинство современных ламп мощностью более 25 Вт теперь заполнены инертным газом (обычно аргоном) с небольшим количеством азота. Без воздуха и кислорода внутри колбы нить накала более устойчива к сгоранию и перегоранию.

Когда лампочка ввинчивается в патрон осветительного прибора или лампы, включение светильника вызывает протекание электрического тока через внешнюю оболочку цоколя лампочки в безвоздушную лампочку и через тонкую проволочную нить накала, а затем из лампочки. через контактную точку в центре цоколя лампы. Электрический ток, проходящий по тонкому проводу, создает высокое сопротивление, которое заставляет нить накала лампы нагреваться и светиться.

В этом дизайне есть несколько вариаций. Многие лампочки теперь покрыты порошком кремнезема, покрывающим внутреннюю часть стекла, рассеивая свет в «мягкое белое» свечение. Варьируя состав нити накала и тип инертного газа, заполняющего колбу, можно создавать разные уровни яркости и цвета света. Галогенная лампа, например, представляет собой разновидность лампы накаливания, в которой газообразный галоген используется внутри лампы для создания гораздо более долговечной лампы.

Когда лампочка перегорает, это является конечным результатом медленного испарения нити накала. В обычной лампе накаливания эти молекулы, испаряющиеся с нити накала, оседают на внутренней стороне стеклянной оболочки, поэтому старая лампа накаливания будет выглядеть желтее и тусклее, чем идентичная новая. Это также означает, что проволока сжимается по мере потери молекул. В какой-то момент он становится настолько тонким, что больше не может проводить ток, в этот момент он перегревается и ломается — «выдувается».

Урок истории

Два изобретателя Генри Вудворд и Мэтью Эванс изобрели лампу накаливания, патент на которую приобрел Томас Эдисон. К 1879 году Эдисон переключился на углеродную нить накала и бескислородный корпус и произвел лампочку, которая изначально работала более четырнадцати часов. С тех пор лампы накаливания прошли долгий путь, теперь они заполнены инертным газом и используют нити накала из вольфрама. Современные лампы накаливания могут проработать 1000 и более часов.

Недостатки ламп накаливания

Хотя конструкция этой лампочки улучшалась на протяжении десятилетий, конструкция лампы накаливания остается относительно неэффективным способом получения света. Стандартные лампы накаливания преобразуют не более 10 процентов потребляемой ими энергии в видимый свет, что делает их использование относительно дорогим с точки зрения стоимости энергии. К другим недостаткам относятся:

• Короткий срок службы: Срок службы обычной лампы накаливания составляет от 750 до 2000 часов. Для сравнения, ввинчиваемая компактная люминесцентная лампа обеспечивает срок службы от 8 000 до 10 000 часов, а светодиодная лампа может работать от 40 000 до 50 000 часов.
• Тепло: Не менее 90 процентов энергии, потребляемой лампой, рассеивается в виде тепла. Это может привести к повреждению осветительных приборов и проводки и даже создать опасность возгорания. Эти лампы очень расточительны по энергии и, следовательно, дороги в эксплуатации по сравнению с другими альтернативами.
• Очень хрупкий: В лампах накаливания используется очень тонкий стеклянный корпус, который может треснуть или разбиться при малейшей провокации. Светодиодные и люминесцентные лампы значительно прочнее.

Недостатки этой конструкции ламп, особенно высокое энергопотребление, привели к попыткам воспрепятствовать использованию ламп накаливания путем установления более высоких минимальных стандартов энергоэффективности. Страны Европейского Союза, наряду с Россией, Канадой и Мексикой, постепенно отказываются от большинства стандартных ламп накаливания.

В США усилия по сокращению и устранению продажи неэффективных ламп накаливания стали предметом горячих дебатов, в результате чего политика часто меняется по мере того, как меняются политические ветры. Однако при нынешнем руководстве стандарты энергоэффективности приведут к прекращению продаж большинства ламп накаливания к концу 2023 года.

Важно отметить, что под запрет подпадают не сами лампочки. Вместо этого США теперь устанавливают более высокие минимальные стандарты эффективности на основе Закона об энергетической независимости и безопасности от 2007 года.

Большинство стандартных ламп накаливания не могут соответствовать этим стандартам, но те, которые соответствуют, будут продолжать производиться и продаваться. И некоторые лампы накаливания не подпадают под действие стандартов — например, трехходовые лампочки, лампочки для люстр и лампочки для бытовых приборов.

Преимущества ламп накаливания

Учитывая, насколько расточительны эти лампы с точки зрения энергопотребления, следует учитывать лишь несколько существенных преимуществ:

• Свет естественного цвета : Лампы накаливания излучают свет, очень близкий по цвету к естественному солнечному свету. Однако это преимущество уже не так важно, поскольку теперь светодиодные лампы были улучшены, чтобы обеспечить такой же приятный цвет. В профессиональной фотографии освещение лампами накаливания иногда имеет эстетическое преимущество.
• Производство тепла: В ситуациях, когда тепло действительно необходимо (нагревательные лампы для ванных комнат, лампы для подогрева пищи и т.