Строение лампочки: Устройство лампы накаливания | Сайт электрика

Устройство лампы накаливания | Сайт электрика

Рубрики

• Автоматика и защита
• Библиотека электромонтёра
• Журналы
• Истории из практики
• Иструкции для электомонтёров
• Книги
• Освещение
• Программы для электриков
• Разные статьи
• Расчёты и формулы
• Теоретические основы электротехники
• Электробезопасность
• Электродвигателя
• Электропроводка

Поиск по блогу

2017-03-08 10:45

Автор: admin Рубрика: Освещение 35 комментариев

Всем привет. Рад вас видеть у себя на сайте. Тема сегодняшней статьи: устройство лампы накаливания. Но для начала хотелось бы сказать пару слов об истории этой лампы.

Самую первую лампочку накаливания придумал английский учёный Деларю ещё в 1840 году. Она была с платиновой спиралью. Немного позже, в 1854 году, немецкий учёный Генрих Гёбель представил лампу с бамбуковой нитью, которая находилась в вакуумной колбе.

В то время ещё очень много было представленных различных ламп, различными учёными. Но все они имели очень короткий срок службы, и были не эффективными.

В 1890 году учёный Лодыгин А. Н. впервые представил лампу, у которой нить накаливания была из вольфрама, и имела вид спирали. Так же этот учёный делал попытки откачивания из колбы воздуха, и заполнение её газами. Что значительно увеличивало срок службы ламп.

А вот серийное производство ламп накаливания началось уже в 20 веке. Тогда это был реальный прорыв в технологии. Сейчас же, в наше время, многие предприятия, и просто обычные люди отказываются от этих ламп из-за того, что они много потребляют электроэнергии. А в некоторых странах даже запретили выпускать лампы накаливания, мощностью которых более 60 Ватт.

Устройство лампы накаливания.

Такая лампа состоит из следующих деталей: цоколь, колба, электроды, крючки для держания нити накаливания, нить накаливания, штенгель, изолирующий материал, контактная поверхность.

Для того, чтобы вам было более понятно, я сейчас напишу про каждую деталь отдельно. Так же смотрите рисунок и видео.

Колба – изготавливается из обычного стекла и нужна для защиты нити накаливания от внешней среды. В неё вставляется штенгель с электродами и крючками, которые держат саму нить. В колбе специально создаётся вакуум, или она заполняется специальным газом. Обычно это аргон, так как он не поддается нагреванию.

С той стороны, где находятся вывода электродов, колба заплавляется стеклом и приклеивается к цоколю.

Цоколь нужен для того, чтобы лампочку можно было вкрутить в патрон. Обычно он изготовляется из алюминия.

Нить накаливания – деталь, которая излучает свет. Изготавливается в основном из вольфрама.

А теперь для закрепления своих знаний, предлагаю вам посмотреть очень интересное видео, в котором рассказывается, и показывается, как делаются лампы накаливания.

Принцип действия.

Принцип действия лампы накаливание основывается на нагревании материала. Ведь не зря нить накаливания имеет такое название. Если пропустить через лампочку электрический ток, то вольфрамовая нить накаляется до очень высокой температуры и начинает излучать световой поток.

Не расплавляется нить, потому что вольфрам имеет очень высокую температуру плавления, где-то 3200—3400 градусов Цельсия. А при работе лампы нить накаляется где-то до 2600—3000 градусов Цельсия.

Преимущества и недостатки ламп накаливания.

Основные преимущества:

Не высокая цена.

Небольшие габариты.

Легко переносят перепады напряжения в сети.

При включении мгновенно зажигается.

Для человеческого глаза практически незаметно мерцание при работе от источника переменного тока.

Можно использовать устройство для регулировки яркости.

Можно использовать как при низких, так и при высоких температурах окружающей среды.

Такие лампы можно выпускать практически на любое напряжение.

В своём составе не содержит опасных веществ, и поэтому не нуждается в специальной утилизации.

Для зажигания лампы не нужно никаких устройств запуска.

Может работать на переменном и на постоянном напряжении.

Работает очень тихо и не создаёт радиопомех.

И это далеко не полный список преимуществ.

Недостатки:

Имеет очень маленький срок службы.

Очень маленький КПД. Обычно он не превышает 5 процентов.

Световой поток и срок службы напрямую зависит от напряжения сети.

Корпус лампы при работе очень сильно нагревается. Поэтому такая лампа считается пожароопасной.

При разрыве нити колба может взорваться.

Очень хрупкая, и чувствительная к ударам.

В условиях вибрации очень быстро выходит со строя.

И в заключение статьи хотелось бы написать об одном удивительном факте. В США в одной из пожарных частей города Ливермор, есть лампа мощностью 60 ватт, которая светиться беспрерывно уже более 100 лет. Её зажгли ещё в 1901 году, а в 1972 году её занесли в Книгу рекордов Гинесса.

Секрет её долговечности в том, что она работает в глубоком недокале. Кстати, работу этой лампы беспрерывно фиксирует вебкамера. Так что кому интересно можете поискать прямую трансляцию в интернете.

На этом у меня всё. Если статья была вам полезной, то поделитесь неё со своими друзьями в социальных сетях и подписывайтесь на обновления. Пока.

С уважением Александр!

её строение, история, как она работает, из каких деталей состоит, технические характеристики

Первым электрическим осветительным прибором, имеющим важное значение в человеческой жизнедеятельности, стала лампа накаливания. Благодаря ей, люди работают и занимаются своими делами в темное время суток.

История создания

Прежде чем была изобретена современная лампочка, ученым пришлось пройти долгий путь по усовершенствованию этого изделия. Сложности сводились к поиску подходящего материала, который обладал бы высоким сопротивлением и при этом отличался устойчивостью к воспламенению.

Первая нить для лампочки была создана из бамбуковых волокон, покрытых очень тонким слоем графита.

Бамбук играл здесь роль изолятора, а графит – токопроводящей среды. Из-за малого слоя сопротивление значительно возрастало, что и было нужно.

Однако древесная угольная основа способствовала быстрому возгоранию. Затем ученые мужи стали ломать голову над тем, как обеспечить условия вакуума, ведь кислород является важной составляющей реакции горения.

После этого предстояло создать разъемные и контактные элементы электроцепи, но задача усложнялась использованием графита с высоким сопротивлением. Тогда исследователям пришлось прибегнуть к драгоценным металлам, а именно платине и серебру.

Таким образом увеличивалась проводимость тока, но и стоимость изобретения была высоковата. Наконец, в 1872 году русский ученый Александр Лодыгин сумел заставить угольный стержень светиться в стеклянном сосуде, откуда был откачан воздух.

А двумя годами позже он получил патент на электрическую угольную лампочку. В дальнейшем изобретатель предложил заменить угольный стержень на вольфрамовый. Долговечную, надежную и недорогую модель создал американец Томас Эдисон в 1978 году.

Также ему удалось наладить ее производство. В первых лампах ученого в роли нити накаливания применялась обугленная стружка из японского бамбука, позже вытесненная вольфрамом.

Старинные лампы накаливания.

Принцип действия

Лампа накаливания в сравнении с остальными источниками света имеет довольно простую конструкцию. Ее принцип действия основан на сильном нагревании нити накаливания за счет прохождения через нее электротока.

Для повышения площади светового излучения вольфрамовая нить закручивается в спираль, которая в ходе эксплуатации нагревается до 2800 градусов Цельсия, а цветовая температура такого излучения доходит до 3000 К, давая желтый спектр.

Он несопоставим с дневным светом, но и не оказывает отрицательного влияния на зрительный аппарат. При попадании в воздушную среду вольфрам быстро окисляется и разрушается.

Помимо вакуума колба может заполняться инертными газами, что позволяет повысить силу свечения и продлить срок службы конструкции. Просто давление газа ввиду высокой температуры свечения препятствует испарению вольфрамовой нити.

Вы когда-нибудь использовали керосиновую лампу?

Было дело!Нет, не приходилось…

Строение

Вот из чего состоит лампочка:

• стеклянной колбы;
• нити накала;
• вакуума или инертного газа;
• электродов;
• крючков для удерживания нити накаливания;
• ножки;
• предохранителя;
• цоколя, состоящего из корпуса, изолятора и контакта на донце.

Наряду со стандартными конструкциями из проводника, выводов и стеклянного сосуда есть специальные лампочки, в которых вместо цоколя применяются другие держатели либо добавляется дополнительная колба.

Цоколь с маркировкой Е14, Е27 или Е40 необходим для закрепления лампочки в монтажном патроне и подсоединения к колбе.

Система контактов на цоколе нужна для подключения устройства к электросети или блоку питания.

Предохранитель, изготавливаемый преимущественно из сплава никеля и феррита, помещен в разрыв на одном из выводов электротока. Нередко он располагается в ножке. Основное назначение элемента – предохранение стеклянной колбы от разрушения при обрыве нити.

Дело в том, что в этом случае появляется электрическая дуга, вызывающая плавление остатков проводника, а те, в свою очередь, попадают на стекло и могут привести к взрыву колбы или возгоранию. Сегодня предохранители используются все реже, поскольку долгие годы эксплуатации показали их малую эффективность.

Колба

Для защиты нити накаливания от внешних воздействий, окисления и разрушения, а также создания и удержания вакуума или газового состава, служит стеклянная колба. Ее производят из обычного прозрачного стекла. Однако встречаются модели в цветных колбах, с зеркальным напылением или из матового стекла, рассеивающего свет и делающими его мягче. Размеры сосуда подбираются, исходя из скорости осаждения материала, задействованного в производстве проводника.

Принцип работы лампы накаливания

Строение и механизм работы лампы накаливания мало изменились за время ее развития. Тело или нить накала остается основным элементом, работающим на принципе свечения раскаленного вещества. До включения лампы нить холодная и имеет небольшое удельное сопротивление.

В момент включения подается ток в 10-15 раз выше номинального. Этот скачок, называемый пусковым, нередко становится причиной перегорания тела накаливания. Нить разогревается за доли секунды, за время которых ее сопротивление увеличивается.

Изначально большой ток, проходящий через лампу, по мере прогрева газа, колбы и всех конструктивных элементов понижается до номинальных значений. Оттенок свечения тоже становится номинальным. Так искусственный источник света выходит на заданный режим и начинает выдавать паспортный световой поток.

Источники света с историей.

Температура отдельных элементов лампы

Разобравшись, что находится внутри лампочки, стоит остановиться на температурных значениях некоторых ее элементов. Наружная поверхность колбы может нагреваться до 300 градусов и более, нить – до 2000-2800 градусов при температуре плавления вольфрама 3410 градусов Цельсия.

В отдельных конструкциях тело накаливания изготовляют из осмия, имеющего температуру плавления 3045 градусов и плавления — 2174. Таким образом, спектр свечения лампы смещается в красную зону.

Какой газ в колбе лампы

Проведенные в начале прошлого столетия исследования показали, что при заполнении колбы инертным газом испарение уменьшается и увеличивается выход света. Поэтому стеклянные сосуды стали начинять одним из них или смесью газов. Это в основном: азот, аргон, криптон, ксенон и т.д.

Гелий применяют для эффективного пассивного охлаждения внутренних элементов светодиодных ламп-ретрофитов нового вида.

Для замедления или прекращения процесса испарения металла с поверхности тела накаливания в зонах нарушения толщины нити (места перегиба или перелома) в состав газа стали вводить галогены: фтор, хлор, йод или бром.

В результате взаимодействия испаряющегося вещества с галогенами образуются соединения, разлагающиеся повторно. После такой реакции вещество снова попадает на поверхность нити. Данный подход позволил увеличить температуру проводника, светоотдачу, коэффициент полезного действия, а также сделать колбы более компактными.

Более современные варианты.

Технические характеристики

Одним из преимуществ ламп накаливания является равномерное освещение, так как во всех направлениях свет излучается с одинаковой силой. Второе достоинство связано с пульсацией света. Ее максимальный коэффициент не превышает 4%, в то время как нормальным значением, не вызывающим утомляемость глаз, считается 10%.

Но среди всех осветительных приборов эти нагреваются сильнее. Преобладающая часть тока в них преобразуется в тепловую энергию, в то время как световая отдача находится в пределах 5-15%.

Эксплуатационные параметры

При использовании лампочек накаливания важно учитывать условия их эксплуатации. Источники света можно применять внутри и снаружи помещений при температуре не более +50 и не ниже -60 градусов.

Они могут функционировать в одной цепочке с диммерами, предназначенными для регулировки светоотдачи за счет изменения интенсивности света. В целом, это недорогие изделия с выработкой до 1000 часов, которые могут быть с легкостью заменены при перегорании даже неквалифицированным пользователем.

Лампы накаливания.

Виды

На сегодня существует несколько видов ламп накаливания, классифицируемым по тем или иным параметрам:

• В зависимости от эффективности освещения лампочки бывают:
• вакуумными;
• аргоновыми;
• криптоновыми;
• ксеноновыми или галогенными с отражателем инфракрасного излучения внутри конструкции;
• с покрытием, преобразующим ИК- излучение в видимый спектр.
• По функциональному назначению:
• общего назначения;
• декоративного назначения;
• местного назначения.

Специальные лампы

Есть еще категория специфических разновидностей ламп, в которую входят:

Коммутаторные

Коммутаторные лампочки в виде узких малогабаритных изделий с параллельными контактами гладкого типа, выполняющих функции индикаторов и применяемых в коммутаторных панелях.

Проекционные

Проекционные, отличающиеся высокой яркостью и предназначенные для диапроекторов.

Перекальные

Перекальные или фотолампы, характеризующиеся высокой световой отдачей и цветовой температурой и используемые в фототехнике.

Сфера применения

Лампа накаливания имеет широкую область применения. С ее помощью люди на несколько часов продлевают свою суточную активность, будь то рабочие, учебные процессы или домашние дела.

Искусственное освещение необходимо в животноводческой и сельскохозяйственной отраслях, в рыбоводческом хозяйстве, в технологическом производстве.

Например, в стоматологии, медицине, санитарии и др. Лампы специального назначения нужны в криминалистике, световой рекламе, космонавтике, авиации, световом сопровождении шоу-представлений и т. д.

КПД

Коэффициент полезного действия у лампочек накаливания довольно низкий. Так при прогревании нити до 2700 К он не превышает 5%. Остальная энергия уходит на инфракрасное излучение, не просматриваемое человеческим глазом, но ощущаемое теплом.

Современные лампы накаливания.

Основные виды ламп

Выделяют несколько основных разновидностей этих источников света, отличающихся друг от друга внешне и  сферой применения.

Плюсы и минусы

Лампочки обладают как преимуществами, так и недостатками.

К сильным сторонам можно отнести:

• простоту применения;
• легкость изготовления;
• низкую стоимость;
• устойчивость к перепадам температур;
• отсутствие вредных элементов в составе и негативного влияния на человеческое зрение;
• возможность утилизации в качестве бытового отхода.

В числе слабых сторон:

• низкий КПД;
• непродолжительный срок эксплуатации;
• хрупкость;
• риск разрыва корпуса;
• пожароопасность;
• зависимость от перебоев в электросети и частого включения/выключения.

Как увеличить срок службы

Есть 2 способа увеличения срока службы ламп накаливания:

1. Установка стабилизатора. Он предохранит прибор от выхода из строя в результате скачков напряжения.
2. Монтаж диммера с регулировкой процента освещения после подключения. Так в подсобных помещениях, кладовых, подъездах достаточно будет выставить работоспособность лампы на 75%.

Использование лампочек и их конструкция

Электрические лампы

Электрические лампы — это инструменты, которые преобразуют электрическую энергию в световую путем пропускания через них электричества. Существуют различные типы электрических ламп, но наиболее популярными из этих ламп являются легкие лампочки и люминесцентные лампы.

Лампы изобрел американский изобретатель Томас Альфа Эдисон.

Использование лампочек

Лампочки (лампы) являются наиболее популярным источником искусственного света, где они используются в освещении домов, автомобильных фонарей и фонарей.

Конструкция лампочки

Лампа состоит из трех основных частей: нити накала, стеклянной колбы и основания лампочки.

Конструкция лампочки

•  Нить накала: это спиральный тонкий провод из вольфрама, соединенный с медным и свинцовым проводами, которые присоединены к основанию лампы.

  Когда электричество достигает вольфрамовой нити через медные и свинцовые провода, оно вызывает свечение нити и испускает свет.

  Нить накала изготовлена ​​из вольфрама, так как он имеет высокую температуру плавления, что предотвращает плавление нити накала при высоких температурах.

  нить нагревается и излучает свет, когда через нее проходит электрический ток.

  Медные и свинцовые провода позволяют электрическому току проходить от основания лампочки к вольфрамовой нити.

• Стеклянная колба: изготовлена ​​из тонкого стекла и содержит один тип инертных газов, например аргон, вместо воздуха. Стеклянная колба предотвращает попадание воздуха на нить накала, чтобы защитить ее от возгорания.

  Газ аргон увеличивает срок службы нити накаливания лампочки, потому что он не горит и не способствует горению, так как является неактивным газом, поэтому защищает нить накала от возгорания.

Типы цоколей лампочки

Лампочка со спиральным цоколем

1. Спиральный цоколь с куском провода для подключения лампы к электрической цепи.

2. Основание с двумя боковыми гвоздями с двумя отрезками провода для подключения лампы к электрической цепи и двумя боковыми гвоздями.

    

   Лампочка с двумя боковыми гвоздями

Вы можете скачать онлайн-приложение Science в Google Play по этой ссылке: Science online Apps в Google Play

Электрические цепи и способы соединения электрических ламп в электрических цепях

Соединение сопротивлений (последовательное и параллельное), электрическая энергия и электроэнергия

Использование люминесцентных ламп и их конструкция Источники и виды электрического тока

Как изготавливают лампочки? — Fun Kids

 

Узнайте вместе с сэром Сидни МакСпрокетом!

Сэр Сидни МакСпрокет принимал участие в сборе фактов — все о производстве!

Сегодня он узнает все о лампочках!

У Сидни есть все для моментов лампочки — это часть того, что значит быть изобретателем!

Но задумывались ли вы когда-нибудь, как изготавливаются лампы накаливания — лампы более старого типа?

Во-первых, вам нужно знать, что лампочка состоит из трех основных частей: стеклянной оболочки, светящейся нити накала и основания, которое надежно удерживает лампочку.

Для изготовления скорлупы исходные материалы для стекла – песок, кальцинированную соду и известняк – смешивают и нагревают. Расплавленное стекло переносится по конвейерной ленте, и воздушные форсунки выдувают стекло через отверстия в ленте в формы, создавая форму раковины.

Такая машина может производить более 50 000 луковиц в час! После охлаждения внутренняя часть стекла покрывается защитным химическим веществом, чтобы уменьшить блики, вызванные свечением.

Нить изготовлена ​​из тонкой проволоки, которая намотана на металлический стержень, называемый оправкой, чтобы придать ей спиральную форму. Затем его нагревают, чтобы смягчить проволоку и сделать структуру более однородной, прежде чем оправку растворяют в кислоте.

Цоколь лампы собран из крошечной печатной платы и пластикового корпуса с углублениями в форме винта, чтобы он мог легко входить в цоколь.

На нем также указана информация о лампочке, например, насколько она яркая.

Различные части лампы — стекло, нить накаливания и цоколь — затем собираются на машине.