Как работает устройство плавного пуска ламп накаливания. Какие преимущества дает использование плавного пуска. Почему лампы часто перегорают при включении. Как увеличить срок службы ламп накаливания.
Принцип работы устройства плавного пуска ламп накаливания
Устройство плавного пуска ламп накаливания предназначено для постепенного включения лампы, что позволяет избежать резких скачков тока при запуске. Как именно это работает?
Основной элемент такого устройства — термистор с отрицательным температурным коэффициентом. При подаче напряжения термистор имеет высокое сопротивление, ограничивая начальный ток через лампу. По мере нагрева термистора его сопротивление уменьшается, постепенно увеличивая ток через нить накала лампы. Это обеспечивает плавный разогрев нити в течение 2-3 секунд.
Преимущества использования плавного пуска для ламп накаливания
Применение устройств плавного пуска дает следующие преимущества:
- Увеличение срока службы ламп на 20-30%
- Защита нити накала от разрушения при включении
- Снижение пусковых токов и нагрузки на сеть
- Уменьшение мерцания при включении
- Возможность создания эффекта «мягкого» света
Использование плавного пуска особенно актуально для галогенных ламп и ламп большой мощности, которые наиболее чувствительны к пусковым токам.
Почему лампы накаливания часто перегорают при включении?
Причина частого перегорания ламп накаливания при включении кроется в особенностях работы нити накала. Почему это происходит?
В холодном состоянии сопротивление нити накала в 10-15 раз ниже, чем в рабочем. При подаче напряжения через холодную нить протекает очень большой начальный ток, в 10-15 раз превышающий номинальный. Это вызывает резкий нагрев и тепловой удар по нити.
Кроме того, в процессе работы лампы нить истончается неравномерно. В местах утончения сопротивление выше, что приводит к еще большему локальному перегреву при включении. Именно поэтому старые лампы чаще всего перегорают в момент включения.
Способы увеличения срока службы ламп накаливания
Существует несколько эффективных способов продлить срок службы ламп накаливания:
- Использование устройств плавного пуска
- Применение ламп с увеличенным сроком службы
- Снижение рабочего напряжения на 5-10%
- Ограничение частоты включений/выключений
- Защита от механических воздействий и вибраций
Наиболее эффективным является комплексный подход, сочетающий несколько методов. Это позволяет значительно увеличить ресурс ламп накаливания.
Принцип работы галогенных ламп накаливания
Галогенные лампы являются разновидностью ламп накаливания. В чем их особенность?
В колбу галогенной лампы добавляют пары галогенов (йода или брома). При работе лампы происходит так называемый «галогенный цикл» — испарившийся с нити вольфрам вступает в реакцию с галогеном, образуя летучее соединение. При соприкосновении с раскаленной нитью это соединение распадается, возвращая вольфрам на нить.
Благодаря этому процессу галогенные лампы могут работать при более высокой температуре нити, что повышает их эффективность. Срок службы галогенных ламп также увеличивается за счет возврата испарившегося вольфрама на нить.
Эффективность и световая отдача ламп накаливания
Лампы накаливания имеют довольно низкую световую отдачу по сравнению с современными источниками света. Какова их эффективность?
Световая отдача стандартных ламп накаливания составляет 10-15 лм/Вт. То есть только 2-3% потребляемой энергии преобразуется в видимый свет, остальное уходит в тепло. Для сравнения, у светодиодных ламп этот показатель достигает 100-150 лм/Вт.
Низкая эффективность связана с тем, что при рабочей температуре нити (около 2700 К) большая часть излучения приходится на инфракрасный диапазон. Повышение температуры нити увеличивает долю видимого света, но резко сокращает срок службы лампы.
Влияние напряжения сети на работу ламп накаливания
Отклонения напряжения в электросети оказывают существенное влияние на характеристики и срок службы ламп накаливания. Как это проявляется?
При повышении напряжения на 5% световой поток увеличивается на 20%, но срок службы сокращается вдвое. При понижении напряжения на 5% световой поток падает на 18%, но срок службы возрастает в 2 раза.
Именно поэтому стабилизация напряжения питания является эффективным способом продления срока службы ламп накаливания. Устройства плавного пуска частично решают эту задачу, сглаживая пусковые броски тока.
Перспективы использования ламп накаливания
Несмотря на низкую эффективность, лампы накаливания продолжают широко применяться. Каковы перспективы их использования?
В бытовом освещении лампы накаливания постепенно вытесняются энергосберегающими источниками света — люминесцентными и светодиодными лампами. Во многих странах введены ограничения на производство и продажу ламп накаливания высокой мощности.
Однако в ряде специальных применений лампы накаливания сохраняют свои позиции благодаря простоте, низкой стоимости и высокому качеству света. Это декоративное освещение, сценическое освещение, инфракрасные обогреватели и др. Развитие технологий плавного пуска и стабилизации напряжения позволяет повысить эффективность использования ламп накаливания в этих нишах.
Плавный пуск ламп — Ремонт220
Автор Светозар Тюменский На чтение 3 мин. Просмотров 2.7k. Опубликовано Обновлено
Ситуация, когда включениие света в помещении сопровождается перегоранием лампы, наверняка, хорошо знакома, если не всем, то многим из нас. Ведь именно, при включении, лампы накаливания наиболее часто выходят из строя.
Перегорание лампочек, конечно может быть связано и с некачественной коммутацией в патроне или недопустимой вибрацией при её эксплуатации и со снижением сопротивления спирали в результате её сильного провисания и образования замкнутых петель.
Рассмотрим, здесь наиболее распространённую, упомянутую в начале статьи причину и способ её устранения:
Скачки напряжения в сети. По другому, импульсное перенапряжение — мгновенное увеличение величины напряжения до недопустимого значения.
Не секрет, что, в настоящее время, качество напряжения электросети в наших квартирах и домах, мягко говоря, далеко от идеала.
Стандартные стабильные 220, сегодня, без преувеличения – большая редкость. Более того, мгновенные значения напряжения нередко находятся вне допустимых стандартом (±10%) и «броски» в 280-300 вольт, а то и больше, к сожалению, случаются, довольно часто. Выход из строя галогенных ламп и ламп накаливания при их включении связан с импульсным перенапряжением следующим образом:
При включении лампы в пиковый момент импульса – повышенного напряжения сети, в цепи лампы возникает недопустимый для её спирали ток. Кроме того, пусковой ток лампы всегда выше рабочего из-за низкого сопротивления её холодной спирали. Таким образом, спираль лампы перегорает.
А если рассмотреть качество напряжения в сочетании с качеством большинства современных ламп, то нетрудно понять, что они попросту «обречены». Длительным их срок службы, точно не будет.
Блок защиты ламп («плавный пуск»).
Его использование способно полностью устранить губительные скачки питающего напряжения галогенных ламп и ламп накаливания во время включения и, тем самым, существенно продлить срок их службы.
Данное устройство хорошо себя зарекомендовало в качестве защиты ламп накаливания и металлогалогенных ламп при их включении. Зажигание последних происходит постепенно, в течении нескольких секунд, обеспечивая их щадящий запуск.
Таким образом, использование «плавного пуска», помимо его основной функции – защиты ламп, позволит реализовать очень эффектное дизайнерское решение.
Установка. Благодаря своей компактности, современные электронные блоки защиты ламп небольшой мощности могут быть расположены в светильниках, люстрах или, даже в установочных коробках выключателей – «подрозетниках».
Очень часто, блоки для защиты точечных встраиваемых светильников располагают прямо над подвесными потолками. В этом случае, при установке необходимо убедиться, что диаметра отверстия «точечника» будет достаточно для замены или обслуживания блока «плавного пуска ламп».
Блоки защиты большей мощности, имеющие большие габариты могут быть установлены в распределительные щиты, ниши. Следует помнить, что независимо от размеров и мощности устройств, располагать их следует таким образом, чтобы к ним обязательно был доступ в обслуживании.
Подключение ламп через блок защиты осуществляется его последовательным включением в цепь лампы (ламп). Следует иметь в виду, что при защите ламп низковольтного освещения, «плавный пуск» обязательно должен быть включен до понижающего трансформатора – последовательно с первичной его обмоткой (220 вольт):
Потребляемая суммарная мощность ламп определяет мощность блока защиты; она, разумеется, не должна превышать паспортную мощность устройства. Рекомендуется использовать устройства с небольшим резервом.
Устройство плавного включения выключения ламп …
Плавный розжиг ламп головного освещения!
youtube.com/embed/OwENZ9q0liM» frameborder=»0″ allowfullscreen=»allowfullscreen»/>Плавный пуск лампы накаливания в категории «Электрооборудование»
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью 100-1000 Вт (VL-PJ02)
Доставка по Украине
336 грн
Купить
Регулятор мощности плавный 220V 100W для ламп, паяльников белый
Доставка из г. Харьков
28 грн
Купить
Харьков
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью 200-1000 Вт Livolo (VL-PJ02)
Доставка из г. Киев
336 грн
Купить
Устройство для плавного пуска светодиодных Led ламп
Недоступен
169 грн
Смотреть
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью 200-1000 Вт Livolo (VL-PJ02)
Недоступен
336 грн
Смотреть
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью до 2000 Вт, 10А Livolo
Недоступен
336 грн
Смотреть
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью 200-1000 Вт (VL-PJ02)
Недоступен
336 грн
Смотреть
PCB плата — плавный запуск ламп накаливания PCB134
Недоступен
23.
50 грн
Смотреть
Чернигов
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью 100-170 Вт (VL-PJ03)
Недоступен
549 грн
Смотреть
Устройство плавного пуска для 8А 230В галогенных ламп MST-01 8А F&F
Недоступен
560.70 грн
Смотреть
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью 100-1000 Вт (VL-PJ02)
Недоступен
336 грн
Смотреть
Поворотный диммер Berker 281901 с плавной регулировкой для ламп накаливания, 400Вт (Германия). Получи скидку!
Недоступен
652 грн
Смотреть
Устройство для плавного пуска светодиодных Led ламп 66-100 Вт, 25х25х25 мм
Недоступен
199 грн
Смотреть
Устройство для плавного пуска светодиодных Led ламп 101-170 Вт, 40х40х13 мм
Недоступен
249 грн
Смотреть
Устройство для плавного пуска светодиодных Led ламп 171-250 Вт, 40х40х13 мм
Недоступен
299 грн
Смотреть
Смотрите также
Регулятор мощности плавный с включателем 220V 100W шнур 1,5м (для ламп накаливания и паяльников до
Недоступен
35 грн
Смотреть
Кривой Рог
Регулятор мощности плавный с включателем 220V 100W без шнура (для ламп накаливания и паяльников до
Недоступен
19 грн
Смотреть
Регулятор мощности плавный с включателем 220V 100W без шнура (для ламп накаливания и паяльников до
Недоступен
19 грн
Смотреть
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью до 6,5 кВт Livolo (VL-XQ002)
Недоступен
336 грн
Смотреть
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью до 6,5 кВт Livolo (VL-XQ002)
Недоступен
336 грн
Смотреть
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью до 6,5 кВт Livolo (VL-XQ002)
Недоступен
336 грн
Смотреть
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью до 6,5 кВт Livolo (VL-XQ002)
Недоступен
336 грн
Смотреть
Регулятор мощности плавный с включателем 220V 100W без шнура (для ламп накаливания и паяльников до
Недоступен
29 грн
Смотреть
Кривой Рог
Модуль — плавный запуск ламп накаливания M134
Недоступен
125 грн
Смотреть
Чернигов
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью 200-1000 Вт Livolo (VL-PJ02)
Недоступен
336 грн
Смотреть
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью до 6,5 кВт Livolo (VL-XQ002)
Недоступен
336 грн
Смотреть
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью до 6,5 кВт Livolo (VL-XQ002)
Недоступен
336 грн
Смотреть
Устройство плавного пуска Снижение пускового тока светодиодных LED ламп мощностью до 6,5 кВт Livolo (VL-XQ002)
Недоступен
336 грн
Смотреть
Устройство плавного пуска лампы накаливания
Категории: Интересные новости электрики, Электрик на дому
Количество просмотров: 80888
Комментариев к статье: 4
Принцип работы этого устройства и плюсы при его использовании.
Как известно, лампы накаливания и так называемые галогенные лампы очень часто выходят из строя. Часто это связано с нестабильным напряжением в сети и очень частым включением ламп. Даже если лампы низкого напряжения (12 вольт) используются через понижающий трансформатор, все равно частое включение ламп приводит к их быстрому сгоранию. Для увеличения срока службы ламп накаливания было изобретено устройство для плавного включения ламп.
Устройство для плавного пуска ламп накаливания медленнее (2-3 секунды) поджигает спираль лампы, тем самым исключается возможность выхода лампы из строя в момент накала накала.
Как известно в большинстве случаев лампы накаливания выходят из строя в момент включения, исключив этот момент, мы значительно продлим срок службы ламп накаливания.
Необходимо учитывать тот факт, что при прохождении через устройство плавного включения ламп напряжение сети стабилизируется, и резкие скачки напряжения на лампу не действуют.
Ламповые устройства плавного пуска могут использоваться как с лампами на 220 вольт, так и с лампами, работающими через понижающий трансформатор.
В обоих случаях устройство плавного включения ламп устанавливается в разомкнутую цепь (фазу).
Необходимо помнить, что при использовании устройства совместно с понижающим трансформатором его необходимо устанавливать перед трансформатором.
Возможна установка устройства плавного включения светильников в любом доступном месте, будь то распределительная коробка, разъем люстры, выключатель или встраиваемый светильник.
Не рекомендуется устанавливать в помещениях с повышенной влажностью. Каждое отдельное устройство необходимо выбирать в зависимости от нагрузки, которую оно будет поддерживать, нельзя устанавливать устройство плавного включения ламп с установленной мощностью меньше, чем у всех ламп, которые оно защищает. Не используйте предохранитель люминесцентной лампы.
Установив устройство плавного включения ламп, Вы надолго забудете о проблеме замены галогеновых ламп и ламп накаливания.
Пришло время заменить лампы накаливания на светодиодные: как правильно выбрать светодиодную лампу
См.
также на i.electricianexp.com
Великая книга-лампочка Интернета, часть I
Великая книга-лампочка Интернета, часть IВеликая книга-лампочка Интернета, часть I
Лампы накаливания, включая галогенные лампы
Авторские права (C) 1996, 2000, 2005, 2006 Дональд Л. Клипштейн (младший) ([email protected])Бесплатное распространение копий всего документа или не-HTML-текста их версии разрешены и поощряются.
- История
- Основные принципы
- Световая отдача
- Вакуумные и газонаполненные лампы
- Как перегорают лампочки
- Почему лампочки часто перегорают при включении
- Почему выгорание иногда так зрелищно
- Насколько сильно потребляют лампочки перенапряжения при включении
- Увеличение срока службы ламп накаливания
- Лампы с длительным сроком службы
- Пониженная мощность
- Устройства плавного пуска
- Работа постоянного тока и переменного тока
- Почему продление срока службы ламп часто не окупается
- Как минимизировать расходы на освещение
- Галогенные лампы
- Галогенный цикл
- Срок службы и эффективность галогенных ламп
- Режимы отказа галогенной лампы
- Использование галогенных ламп с диммерами
- Ультрафиолет от галогенных ламп
История ламп накаливания
Общеизвестно, что Томас Альва Эдисон изобрел первый достаточно практичная лампа накаливания с угольной нитью в лампа, содержащая вакуум.
Первое успешное испытание Эдисона произошло в 1879 году..Раньше были лампы накаливания, такие как лампа Генриха Гебеля, сделанная с угольной нитью в 1854 году. Эта лампа накаливания имела обугленный бамбуковой нити и был упомянут как срок службы до 400 часов. По меньшей мере некоторые источники считают Гебеля изобретателем лампы накаливания.
Джозеф Уилсон Свон начал попытки сделать лампы накаливания на основе углерода. в 1850 году и сделал один в 1860 году, который был работоспособен, за исключением чрезмерно короткий срок службы из-за плохого вакуума. Он сделал более удачные лампы накаливания после того, как в середине 1870-х годов стали доступны лучшие вакуумные насосы.
С того времени лампа накаливания была усовершенствована за счет использования тантала.
а позже вольфрамовые нити, которые испаряются медленнее, чем углерод.
В настоящее время лампы накаливания по-прежнему изготавливаются с вольфрамовыми нитями накаливания.
Основные принципы
Нить накала лампы накаливания — это просто резистор.
Если
подается электрическая мощность, она преобразуется в тепло в нити накала.
температура нити накала повышается до тех пор, пока она не отдаст тепло с той же скоростью
это тепло выделяется в нити накала. В идеале нить получает
избавиться от тепла только путем его излучения, хотя небольшое количество тепла
энергия также отводится от нити за счет теплопроводности.Температура нити накала очень высокая, обычно более 2000 градусов. Цельсия или, как правило, более 3600 градусов по Фаренгейту. В «стандарте» Лампа 75 или 100 ватт 120 вольт, температура нити накала примерно 2550 градусов Цельсия, или примерно 4600 градусов по Фаренгейту. При высоких температурах Таким образом, тепловое излучение нити накала включает значительную количество видимого света.
Для получения дополнительной информации о лампах накаливания посетите эти страницы на Bulbs.com:
. Лампы накаливания Работа лампы
Верхняя страница лампы накаливания в «Lightbulb University» на Bulbs.com.
Световая эффективность
В «стандартной» лампочке на 120 вольт, 100 ватт с номинальной светоотдачей 1750 люмен, эффективность 17,5 люмен на ватт.
Это сравнивает
плохо до «идеального» 242,5 люмен на ватт для одного идеализированного типа
белого света, или 683 люмен на ватт идеально подходит для желтовато-зеленого
Длина волны света, к которой человеческий глаз наиболее чувствителен. Другие типы ламп накаливания имеют разный КПД, но все они обычно имеют эффективность около 35 люменов на ватт или ниже. Большинство бытовых ламп накаливания имеют эффективность от 8 до 21 люмен на ватт. Более высокая эффективность около 35 люмен на ватт достигается только с фотографические и проекционные лампы с очень высокой температурой нити накала и короткий срок службы от нескольких часов до примерно 40 часов.
Причина такой низкой эффективности заключается в том, что вольфрамовые нити излучают в основном инфракрасное излучение при любой температуре, которую они могут выдержать. Идеальный тепловой излучатель излучает видимый свет в наибольшей степени. эффективно при температурах около 6300 по Цельсию (6600 по Кельвину или 11 500 градусов по Фаренгейту).
Даже при такой высокой температуре многие
излучение бывает инфракрасным или ультрафиолетовым, а теоретическое
светоотдача составляет 95 люмен на ватт. Конечно, ничто из известных людям не является прочным и пригодным для использования в качестве лампочки. нити накала при температурах, близких к этой. Поверхность солнца не так уж и жарко.
Существуют и другие способы эффективного излучения теплового излучения с использованием более высокие температуры и/или вещества, которые лучше излучают в видимом диапазоне длины волн, чем невидимые. Об этом говорится в Части II Великого Интернет-книга о лампочках, газоразрядных лампах. КПД лампы накаливания можно повысить, увеличив температура нити накала, из-за чего она быстрее перегорает.
Вакуумные и газонаполненные лампы
Сначала лампы накаливания делали с вакуумом внутри. Воздух окисляет нить при высоких температурах. Позже было обнаружено, что заполнение колбы инертным газом, таким как аргон или смесь аргона и азота замедляют испарение нити.
Атомы вольфрама, испарившиеся с нити накала, могут вернуться обратно к
нить атомами газа. Нить накала может работать при более высокой температуре
с заполняющим газом, чем с вакуумом. Это приводит к более эффективному излучению.
видимого света. Так почему же некоторые лампочки до сих пор делают с вакуумом? Причина
заключается в том, что заполняющий газ отводит тепло от нити накала. Это проведенное тепло
это энергия, которая не может быть излучена нитью накала и теряется или тратится впустую.
Этот механизм снижает эффективность излучения лампы. Если это
не компенсируется преимуществом работы нити накала при более высокой
температуры, то лампа более эффективна с вакуумом. Одним из свойств теплопроводности от нити к газу является
странный факт, что количество проводимого тепла примерно пропорционально
длина нити, но не сильно зависит от диаметра нити.
причина, по которой это происходит, выходит за рамки данного документа.
Тем не менее, это означает, что лампы с тонкими нитями накаливания и более низкими токами
более эффективен с вакуумом и лампами с более высоким током с более толстыми нитями накала
более эффективны с заполняющим газом.
Точка безубыточности кажется очень
примерно около 6-10 Вт на сантиметр нити накала. (Это может варьироваться в зависимости от
температура нити и другие факторы. Точка безубыточности может быть выше
в больших колбах, где конвекция может увеличить отвод тепла от нити накала
газом)
Иногда используются заполняющие газы премиум-класса, такие как криптон или ксенон. Эти
газы имеют более крупные атомы, которые лучше отскакивают от испаренных атомов вольфрама.
вернуться к нити. Эти газы также проводят меньше тепла, чем аргон. Из этих
два газа, ксенон лучше, но дороже. Любой из этих газов будет
значительно увеличить срок службы лампы или привести к некоторому улучшению
в эффективности, или в том и другом. Часто стоимость этих газов делает их неэкономичными.
использовать их.
Как перегорают лампочки
Из-за высокой температуры, при которой работает вольфрамовая нить, часть вольфрама испаряется во время использования. Кроме того, поскольку нет света лампочка исправна, нить не испаряется равномерно.
Некоторые места будут
подвергаются большему испарению и становятся тоньше остальных
нить. Эти тонкие пятна вызывают проблемы. Их электрическое сопротивление больше чем у средних частей филамента. Так как ток равен во всех частях нити выделяется больше тепла там, где нить тоньше. Тонкие детали также имеют меньшую площадь поверхности для излучения тепла. прочь с. Этот «двойной удар» заставляет тонкие пятна иметь более высокий температура. Теперь, когда тонкие пятна стали более горячими, они больше испаряются. быстро.
Становится очевидным, что как только часть нити становится значительно тоньше, чем остальная часть, эта ситуация усугубляется с возрастающей скоростью до тех пор, пока тонкая часть нити либо не расплавится, либо становится слабым и ломается.
Почему лампочки часто перегорают при включении
Многие люди задаются вопросом, что происходит, когда вы включаете свет. Часто раздражает, что слабая, стареющая лампочка не перегорит до следующего время, когда вы включаете его.
Ответ здесь с этими тонкими точками на нити. Поскольку у них есть меньшей массы, чем менее испаряемые части нити, они нагреваются быстрее. Часть проблемы заключается в том, что вольфрам, как и большинство металлов, имеет меньшее сопротивление, когда оно холодное, и большее сопротивление, когда оно горячий. Это объясняет всплеск тока, который потребляют лампочки, когда они сначала включил.
Когда тонкие пятна достигли температуры, при которой они при беге, более толстые и тяжелые части нити еще не достигли их конечная температура. Это означает, что сопротивление нити все еще немного низкий и чрезмерный ток все еще течет. Это приводит к тому, что тоньше части нити становятся еще более горячими, в то время как остальная часть нити еще прогревается.
Это означает, что тонкие места, которые и так сильно нагреваются, становятся еще более горячими. когда более толстые части нити еще не полностью прогрелись. Вот почему слабые, стареющие лампочки не выдерживают включения.
Почему выгорание иногда бывает таким впечатляющим
При обрыве нити иногда образуется дуга.
Поскольку текущий
поток через дугу также течет через нить накала в это время,
на двух участках нити существует градиент напряжения. Этот
Градиент напряжения часто заставляет эту дугу расширяться до тех пор, пока она не пересекает
цельная нить. Теперь рассмотрим несколько неприятную характеристику большинства электрических дуг. Если вы увеличиваете ток, проходящий через дугу, она становится горячее, что делает он более проводящий. Очевидно, это может сделать ситуацию немного нестабильной, поскольку более проводящая дуга будет потреблять еще больший ток. Дуга легко становится достаточно проводящим, чтобы потреблять несколько сотен ампер тока. В этот момент дуга часто плавит те части нити, которые заканчиваются. дуги включены, и дуга светится очень яркой голубой вспышкой. Большинство бытовых лампочек имеют встроенный предохранитель, состоящий из тонкой области в одном из внутренних проводов. Экстремальный ток, потребляемый дуга перегорания часто перегорает этот встроенный предохранитель.
Если бы не этот предохранитель, люди
часто страдал от перегоревших предохранителей или отключенных автоматических выключателей от света
лампочки перегорают. Хотя внутренний предохранитель лампочки, как правило, защищает бытовые предохранители и автоматические выключатели, он может не защитить более чувствительные электроника, часто встречающаяся в регуляторах освещенности и электронных коммутационных устройствах от всплесков тока, оттянутых «дугами прогара».
Насколько сильно потребляют лампочки перенапряжения при включении
Достаточно хорошо известно, что нить накаливания лампы холодного света имеет меньше сопротивление, чем горячий. Поэтому лампочка потребляет избыточный ток пока нить не прогреется.Поскольку нить накала может потреблять в десять раз больше тока, чем обычно. когда холодно, некоторые люди обеспокоены чрезмерной энергией расход от включения лампочек.
Степень этого явления стала предметом городского фольклора. Однако нить нагревается очень быстро.
Количество энергии, затраченное на согревание холодного
нить накала меньше, чем она потребляла бы за одну секунду нормальной работы.Увеличение срока службы ламп
Лампы с длительным сроком службы
Многие лампочки предназначены для работы с немного более низкой нитью накала. температура, чем обычно. Благодаря этому лампы служат намного дольше с небольшим снижение эффективности.Пониженная мощность
Уменьшение напряжения, подаваемого на лампочку, уменьшит нить накала. температуры, что приводит к резкому увеличению продолжительности жизни.Одно устройство, проданное для этого, представляет собой обычный кремниевый диод, встроенный в колпачок. который сделан, чтобы прилипнуть к основанию лампочки. Диод пропускает ток через только в одном направлении, в результате чего лампочка получает мощность только 50 процентов времени, если он работает от сети переменного тока. Это эффективно снижает приложенного напряжения примерно на 30 процентов.
(снижение напряжения до исходного
значение, умноженное на квадратный корень из 0,5, дает такое же энергопотребление
при подаче полного напряжения в половине случаев.) Ожидаемый срок службы увеличивается
очень драматично. Однако энергопотребление снижается примерно на 40
процентов (а не 50, так как более холодная нить накала имеет меньшее сопротивление) и свет
выход снижается примерно на 70 процентов (более холодные нити меньше
эффективно излучает видимый свет).Устройства плавного пуска
Так как лампочки обычно перегорают при скачке тока, который возникает при их включены, можно было бы ожидать, что устранение всплеска сэкономит лампочки.На самом деле такие устройства есть. Как и диодные, они доступны в форме, которая встроена в колпачки, которые можно наклеить на кончик цоколя лампочки. Эти устройства являются «отрицательными температурными термисторы с коэффициентом», которые представляют собой резисторы, сопротивление которых уменьшаются при нагревании.
При первом включении лампы термистор холодный и имеет умеренное высокое сопротивление, которое ограничивает ток, протекающий через лампу.
Электрический ток
протекающий через сопротивление термистора выделяет тепло, и
сопротивление термистора уменьшается. Это позволяет увеличить ток в
довольно постепенно, и нить накала прогревается равномерно. Однако это продлевает срок службы ламп меньше, чем можно было бы подумать. Если на нити есть тонкие участки, которые не могут выдержать скачок тока, происходит при включении лампочки, тогда нить накала уже в очень плохом состоянии форма. В это время тонкие пятна значительно горячее, чем более толстые части нити и довольно быстро испаряются. Как описанный ранее, этот процесс ускоряется. Если тонкие пятна защищены от скачков напряжения, срок службы лампы будет продлен всего на несколько процентов.
Дополнительное продление срока службы происходит только потому, что термистор сохраняет достаточно сопротивление, чтобы привести к достаточному теплу, чтобы сохранить его достаточно проводящим. Этот сопротивление немного снижает мощность лампы, что несколько продлевает срок ее службы и сделать его немного тусклее.
Работа постоянного тока и переменного тока
Когда атомы вольфрама испаряются с нити накала, очень небольшой процент из них ионизируются небольшим количеством коротковолнового ультрафиолетового света. излучаемое нитью, электрическое поле вокруг нити или свободными электронами, вылетевшими из нити за счет термоэлектронной эмиссии. Эти ионы вольфрама заряжены положительно и имеют тенденцию покидать положительное конца нити и притягиваются к отрицательному концу нити. В результате лампочки, работающие от постоянного тока, имеют этот специфический механизм. это приведет к неравномерному испарению нити.Этот механизм, как правило, незначителен, хотя о нем сообщалось что лампы накаливания иногда имеют небольшое, измеримое сокращение срока службы от работы постоянного тока, в отличие от работы переменного тока.
В некоторых случаях работа от переменного тока может сократить срок службы лампы, но это редко. В редких случаях переменный ток может вызвать вибрацию нити накала, достаточную для значительно сократить его жизнь.
В нескольких других редких случаях, связанных с очень
тонкие нити, температура нити значительно варьируется по всему
каждый цикл переменного тока, а пиковая температура нити накала значительно выше
чем средняя температура нити накала. Обычно ожидаемый срок службы лампочки составляет примерно равны для постоянного и переменного тока.
Почему продление срока службы ламп часто не окупается
Возможно, вы слышали, что ожидаемый срок службы лампочки примерно обратно пропорциональна 12-й или 13-й степени приложенного напряжения. И что потребляемая мощность примерно пропорциональна напряжению на от 1,4 до 1,55 мощности, и этот световой поток примерно пропорционален 3.1 до 3.4 мощность приложенного напряжения. Это сделает светящимся КПД примерно пропорционален приложенному напряжению в степени 1,55 во 2-й степени. приложенного напряжения.Теперь, если незначительное снижение приложенного напряжения приводит к умеренная потеря эффективности и значительное увеличение срока службы, как это могло вам дороже?
Ответ заключается в том, что электроэнергия, потребляемая типичным бытовая лампочка в течение своего срока службы обычно стоит во много раз больше, чем лампочка делает.
Лампы настолько дешевы по сравнению с потребляемой ими электроэнергией
в течение их жизни, что стоит сделать их более эффективными, имея
нити нагреваются настолько, что перегорают уже через несколько сотен
около тысячи часов или около того.Вот пример с реальными цифрами (в долларах США, 1996 г.):
Предположим, у вас есть 10 «стандартных» 100-ваттных 120-вольтовых лампочек с номинальным сроком службы. из 750 часов. Такие лампы обычно стоят около 75 центов в США. электричество, потребляемое всеми десятью лампочками, составляет 1 киловатт, что обычно стоит около 9 центов в час (приблизительно в среднем по США).За 750 часов это будет стоить (в среднем) 67,50 долларов США за электроэнергию. плюс 7,50 долларов за 10 лампочек или 75 долларов.
Теперь предположим, что вы используете эти лампочки на 110 вольт вместо 120.
Эти лампы будут потреблять около 87,8 Вт вместо 100. Однако они
будет производить только 76 процентов от их нормального светового потока (и это
несколько оптимистичная цифра).
Чтобы восстановить первоначальный световой поток, вам нужно
13 таких ламп. (И этого будет немного меньше.) Используя 13 лампочек
которые потребляют 87,8 Вт каждая, потребляемая мощность составляет 1141 Вт.
Более 750 часов по цене 9 центов за кВт/ч обойдутся в 77 долларов. Это больше, чем
стоимость работы 10 лампочек на полном напряжении в размере 75 долларов, даже если они никогда не
сгорает при 110 вольтах.
При 110 вольт вместо 120 продолжительность жизни лампочек может быть
утроился. Одна треть от 13, умноженных на 75 центов, составляет около 3,25 доллара, что добавляет к 77 долларам.
затраты на электроэнергию, в результате чего средняя общая стоимость составляет 80,25 долл. США за 750
часы.
Этот пример должен объяснить, почему вы часто получаете максимум света при наименьших затратах.
деньги, используя стандартные лампочки, а не более долговечные.
Как минимизировать затраты на освещение
Лампы с большей мощностью, как правило, более эффективны, чем лампы с меньшей мощностью.
Одной из причин этого является тот факт, что более толстые нити могут работать при
более высокая температура, которая лучше для излучения видимого света. Другая причина заключается в том, что, поскольку лампы с более высокой мощностью заставят вас использовать меньше лампочек, вы покупаете меньше лампочек и стоимость лампочек становится меньше важный. Для оптимизации экономической эффективности в этом случае более высокой мощности лампочки, нити накаливания рассчитаны на то, чтобы работать еще горячее, чтобы улучшить энергию эффективность для снижения затрат на электроэнергию.
Лампы меньшего размера потребляют меньше электроэнергии, что увеличивает их стоимость. важный. Вот почему лампы меньшей мощности часто рассчитаны на срок службы 1500 лет. до нескольких тысяч часов вместо 750-1000 часов. Проектирование лампочек Чтобы прослужить дольше, снижается их светоотдача и энергоэффективность.
Чтобы свести к минимуму затраты на электроэнергию и лампочки, вы должны использовать как можно меньше
лампочки, насколько это возможно, используя лампочки большей мощности.
Чтобы получить такое же количество
свет с лампочками меньшей мощности, вам нужно как больше электроэнергии, так и больше
луковицы.
Еще лучший способ сократить расходы на освещение — использовать люминесцентные, компактные люминесцентные или газоразрядные (ртутные, металлогалогенные или натриевые) лампы, поскольку они в 3-5 раз эффективнее ламп накаливания.
Галогенные лампы
Галогенный цикл, Что такое галогенные лампы?
Галогенная лампа представляет собой обычную лампу накаливания с некоторыми модификациями. Заполняющий газ содержит следы галогена, часто, но не обязательно йода. Целью этого галогена является возврат испарившегося вольфрама в нить накала.Когда вольфрам испаряется из нити накала, он обычно конденсируется на внутренней поверхность луковицы. Галоген химически активен и соединяется с это отложение вольфрама на стекле с образованием галогенидов вольфрама, которые достаточно легко испаряются. Когда галогенид вольфрама достигает нити накала, Интенсивный нагрев нити приводит к разрушению галогенида, высвобождая вольфрам обратно на нить.
Этот процесс, известный как цикл галогенов, продлевает срок службы нити накала. в некотором роде. Проблемы с неравномерным испарением филамента и неравномерным нанесением вольфрама на нить с помощью галогенного цикла, что ограничивает способность галогенного цикла продлевать срок службы лампы. Однако галогенный цикл сохраняет внутреннюю поверхность колбы чистой. Это позволяет галогену лампы остаются близкими к полной яркости по мере старения.
Для работы галогенного цикла поверхность колбы должна быть очень горячей, обычно более 250 градусов по Цельсию (482 градуса по Фаренгейту). Галоген может недостаточно испаряются или не вступают в адекватную реакцию с конденсированным вольфрамом если лампа слишком холодная. Это означает, что лампочка должна быть маленькой и сделана либо из кварца, либо из высокопрочного термостойкого стекла, известного как «твердое стекло».
Так как луковица маленькая и обычно довольно прочная, ее можно наполнить газом до более высокого давления, чем обычно.
Это замедляет испарение
нити. Кроме того, небольшие размеры луковицы иногда делают ее
экономно использовать заполняющие газы премиум-класса, такие как криптон или ксенон, вместо
самый дешевый аргон. Более высокое давление и лучшие заполняющие газы могут расширить
срок службы лампы и/или допустить более высокую температуру нити накала, которая приводит к
в более высокой эффективности. Любое использование заполняющих газов премиум-класса также приводит к меньшему выделению тепла.
проводится от нити накала заполняющим газом, что означает, что уходит больше энергии
нить накала излучением, что означает небольшое улучшение эффективности.Срок службы и эффективность галогенных ламп
Галогенная лампа часто на 10-20% эффективнее обычной. лампа накаливания аналогичного напряжения, мощности и ожидаемого срока службы. Галоген лампочки также могут иметь в два-три раза больший срок службы, чем обычные лампочки, иногда также с повышением эффективности до 10 процентов. Сколько увеличение срока службы и эффективности во многом зависит от того, используется заполняющий газ (обычно криптон, иногда ксенон) или аргон.
Режимы отказа галогенной лампы
Галогенные лампы обычно выходят из строя так же, как и обычные лампы накаливания. обычно из-за плавления или разрыва тонкого участка стареющей нити.На нитях галогенных ламп могут образовываться тонкие пятна, так как нити могут испаряться неравномерно, а галогеновый цикл не переоткладывается вольфрам испаряется идеально, ровно и не всегда в частях нить, которая испарилась больше всего.
Однако существуют дополнительные режимы отказа.
Одним из видов отказа является надрез или сужение нити. Поскольку концы нить накаливания несколько холодная там, где нить прикреплена к свинцу провода, галоген атакует нить накала в этих точках. Тонкие пятна становятся более горячими, что останавливает эрозию в этих точках. Тем не менее, части нить даже ближе к конечным точкам остается холодной и продолжает страдать эрозия. Это не так уж и плохо при непрерывной работе, так как тонкая пятна не перегреваются. Если этот процесс продолжается достаточно долго, тонкая пятна могут стать достаточно слабыми, чтобы сломаться под весом нити.
Одной из основных проблем с «зауженными» концами нити является тот факт, что они нагреваются быстрее, чем остальная часть нити, когда лампа включенный. «Шейки» могут перегреться и расплавиться или сломаться во время тока скачок напряжения, возникающий при включении лампы. Использование устройства «мягкого пуска» предотвращает перегрев «шейки», улучшая живучесть луковицы «шейка». Устройства плавного пуска не сильно продлевают срок службы любых галогенных ламп. лампы, которые выходят из строя из-за более обычных «тонких пятен» нити накала, которые работают чрезмерно горячий.
Некоторые галогенные лампы обычно могут перегорать из-за сужения концов нити накала, а некоторые другие обычно могут перегорать из-за образования тонких горячих точек на нити из-за к неравномерному испарению/восстановлению филамента. Поэтому некоторые модели могут иметь значительно увеличенный срок службы от «мягкого пуска», а некоторые другие модели могут нет.
Обычно не рекомендуется прикасаться к галогенным лампам, особенно компактные, более горячие кварцевые.
Органические вещества и соли не являются хорошими
для горячего кварца. Органические вещества, такие как жир, могут обугливаться, оставляя темный
пятно, которое поглощает излучение нити накала и становится чрезмерно горячим.
Соли и щелочные материалы (такие как зола) иногда могут «выщелачиваться» в горячие
кварц, который обычно ослабляет кварц, так как щелочь и щелочь
ионы земных металлов слабо подвижны в горячих стеклах и горячем кварце.
Загрязнения также могут вызвать кристаллизацию горячего кварца, что ослабит его. Любой из
эти механизмы могут привести к тому, что лампочка треснет или даже сильно разобьется. Если
кварцевая галогенная лампа должна быть очищена спиртом, чтобы
удалить все следы смазки. Следы соли также будут удалены, если
в алкоголе есть немного воды. Поскольку более горячие кварцевые галогенные лампы могут сильно разбиваются, их следует эксплуатировать только в подходящих полностью закрытых приспособлениях.
Использование галогенных ламп с диммерами
Регулировка яркости галогенной лампы, как и любой другой лампы накаливания, значительно замедляет образование тонких пятен на нити из-за неравномерности испарение нити.
Однако «утяжка» или «зазубрина» на концах
филамент остается проблемой. Если вы затемняете галогенные лампы, вам может понадобиться
устройства «мягкого пуска» для значительного увеличения срока службы ламп. Еще одна проблема с диммированием галогенных ламп заключается в том, что Цикл лучше всего работает с лампой и нитью на оптимальном или близком к нему уровне. температуры. Если лампа затемнена, галоген может не «очистить» лампу. внутренняя поверхность луковицы. Или галогенид вольфрама, который может не дать результатов. вернуть вольфрам на нить. Галогенные лампы иногда известно, что они делают странные и страшные вещи, когда сильно тускнеют.
Галогенные лампы должны нормально работать при напряжении до 90 процентов от для чего они были созданы. Если лампа находится в корпусе, сохраняющем тепла и используется устройство «мягкого пуска», оно, вероятно, будет хорошо работать даже при более низкие напряжения, такие как 80 процентов или, возможно, 70 процентов от его номинального Напряжение.
Однако не ожидайте значительного продления жизни, если только
используется плавный пуск. Даже при плавном пуске не ожидайте большего.
чем удвоить или, возможно, утроить срок службы любой галогенной лампы, уже оцененной
срок службы 2000 часов и более. Даже при плавном пуске срок службы этих
лампы, вероятно, не будут продолжать улучшаться, поскольку напряжение снижается до
меньше чем около 90 процентов от номинального напряжения лампы. Диммеры можно использовать в качестве устройств плавного пуска, чтобы продлить срок службы любого
определенные галогенные лампы, которые обычно выходят из строя из-за «скручивания» концов
нить. Лампу можно прогреть за пару
секунд, чтобы избежать перегрева «горловых» частей нити накала из-за
скачок тока, возникающий при приложении полного напряжения к холодной нити накала.
Как только лампа выдерживает запуск, она работает на полную мощность или
любой уровень мощности оптимизирует галогенный цикл (обычно почти на полной мощности)
Диммер может как «мягко включать» лампу, так и управлять ею при
уменьшенная мощность, комбинация, которая часто увеличивает срок службы галогенных ламп.
Многие диммеры вызывают некоторое снижение мощности лампы, даже если они установлены.
до максимума.
(Предложение от того, кто запускает дорогие медицинские лампы
включить диммер и сообщает о крупных успехах в продлении срока службы дорогих
специальные лампы от этого.)
Ультрафиолетовые от галогенных ламп
Существует некоторая общая озабоченность по поводу ультрафиолетового излучения галогена. лампы, так как они работают при высоких температурах накаливания и лампы из кварца вместо стекла. Однако температура нити галогенные лампы, рассчитанные на 2000 часов или более, лишь немного больше чем у стандартных ламп накаливания, а мощность УФ-излучения составляет всего чуть выше. Галогенные светильники обычно имеют стеклянный или пластиковый экран. чтобы ограничить любые возможные взрывы ламп, и эти экраны поглощают небольшие следы коротковолнового и средневолнового УФ, проникающего через кварцевую колбу. Фотолампы и проекционные лампы с более высокой температурой отличаются друг от друга.
