Строение лампочки. История изобретения лампы накаливания: от первых попыток до современного вида

Кто на самом деле изобрел первую лампочку накаливания. Как выглядела первая электрическая лампа. Какие ученые внесли вклад в создание и совершенствование источника света. Когда появилась лампа накаливания, похожая на современную.

Первые попытки создания электрической лампы

Попытки создать постоянный источник света, работающий от электричества, начались еще в начале XIX века. Однако первые эксперименты были не слишком успешными:

• В 1802 году русский ученый Василий Петров обнаружил явление электрической дуги между угольными электродами.
• В 1840 году англичанин Уоррен де ла Рю поместил платиновую спираль в вакуумную трубку, но лампа светила недолго из-за быстрого испарения металла.
• В 1860 году англичанин Джозеф Суон начал эксперименты с угольными нитями в вакууме, но не добился стабильной работы.

Таким образом, ученые постепенно нащупывали верное направление, но до создания практичной лампы было еще далеко. Требовалось найти подходящий материал для нити накаливания и решить проблему быстрого перегорания.

Изобретатели первой работающей лампы накаливания

Кто же все-таки изобрел первую электрическую лампочку? На это звание претендуют сразу три ученых, работавших примерно в одно время:

Александр Лодыгин (Россия)

В 1872 году русский инженер Александр Лодыгин создал лампу с угольным стержнем в стеклянном баллоне. Она могла светить несколько часов. Лодыгин получил патент на свое изобретение в 1874 году.

Джозеф Суон (Англия)

В 1878 году англичанин Джозеф Суон запатентовал усовершенствованную лампу с угольной нитью в вакууме. Она работала уже около 40 часов.

Томас Эдисон (США)

В 1879 году американец Томас Эдисон представил лампу с обугленной бамбуковой нитью, которая светила более 40 часов. В 1880 году он получил патент на свое изобретение.

Как видим, ученые работали параллельно и независимо друг от друга. Поэтому нельзя однозначно сказать, кто именно первым изобрел лампочку накаливания. Правильнее говорить о вкладе каждого из них в создание практичного электрического освещения.

Внешний вид первых ламп накаливания

Как выглядела первая электрическая лампа? Ранние образцы существенно отличались от привычных нам современных лампочек:

• Стеклянная колба грушевидной или цилиндрической формы
• Внутри — угольный стержень или нить
• Два металлических контакта для подключения к электросети
• Откачанный воздух или инертный газ внутри колбы
• Отсутствие цоколя — лампа крепилась за контакты

Первые лампы были довольно громоздкими и неудобными в использовании. Их световая отдача была низкой, а срок службы — небольшим. Но это был огромный шаг вперед по сравнению с открытым пламенем свечей и масляных ламп.

Ключевые усовершенствования лампы накаливания

После создания первых работающих образцов ученые и инженеры продолжили совершенствовать конструкцию лампы накаливания:

• 1890-е годы — замена угольной нити на металлическую (осмий, тантал)
• 1906 год — применение вольфрамовой нити (Александр Юст и Франьо Ханаман)
• 1910-е годы — заполнение колбы инертным газом
• 1913 год — спиральная форма нити накала (Ирвинг Ленгмюр)
• 1924 год — создание современного цоколя с резьбой

Благодаря этим улучшениям лампы накаливания стали гораздо эффективнее, долговечнее и удобнее в использовании. К 1930-м годам их конструкция приобрела практически современный вид.

Когда появилась лампа накаливания, похожая на современную?

Лампа накаливания, напоминающая современную по внешнему виду и характеристикам, появилась в 1920-х годах. Ее основные черты:

• Грушевидная стеклянная колба
• Вольфрамовая спиральная нить
• Инертный газ внутри колбы
• Стандартный цоколь с резьбой
• Срок службы около 1000 часов
• Мощность 25-100 Вт

Такие лампы массово выпускались с 1930-х годов и оставались основным источником электрического света в быту на протяжении большей части XX века. Лишь в начале XXI века их стали активно вытеснять более энергоэффективные источники света.

Значение изобретения лампы накаливания

Создание электрической лампочки стало настоящим прорывом в истории человечества:

• Появился безопасный и удобный источник света
• Стало возможным массовое электрическое освещение улиц и помещений
• Это дало толчок развитию электроэнергетики
• Изменился образ жизни людей — рабочий день стал длиннее
• Улучшились условия труда на производстве

Лампа накаливания, несмотря на ряд недостатков, оставалась основным источником искусственного света более века. Ее изобретение по праву считается одним из важнейших достижений технического прогресса.

Лампы накаливания: виды и основные характеристики.

Человек постоянно пытается продлить световой день, освещая свое жилище в темное время суток. Началось это еще на заре цивилизации и продолжается по сей день. Осветительные приборы прошли эволюционный путь от примитивной лучины, до высокопроизводительной электролампочки. Родительницей электроосвещения стала лампа накаливания, патент на которую был получен еще в середине XIX века. И хотя инновационные осветительные ресурсы активно завоевывают рынок, но все равно добрая старая «лампочка Ильича» остается достаточно востребованной.

Лампа накаливания.

Принцип действия и особенности конструкции

При нагреве до определенной температуры металл начинает светиться. Это свойство и используется в лампах накаливания. При этом пришлось решить несколько проблем, которые препятствовали созданию эффективного осветительного элемента. Во-первых, нужно было подобрать материал, который при накаливании не расплавится. В результате спираль изготавливается из вольфрама – самого дешевого из тугоплавких металлов. Во-вторых, процесс нагрева ускоряет окислительные процесс, который оказывает негативное влияние на состояние металла. Значит, необходимо было предотвратить контакт раскаленной спирали с кислородом, т. е. с воздухом.

В результате получилась конструкция лампы, которая преодолевает все проблемы и в то же время поражает своей простотой:

• грушевидная колба из стекла с прикрепленным к узкой части металлическим цоколем. На нем имеется резьба, при помощи которой устройство вкручивается в патрон. В некоторых моделях резьба отсутствует, но имеются другие решения, соответствующие условиям эксплуатации;
• внутри колбы имеется стеклянная ножка, с впаянными двумя электродами. Своими верхними концами они крепятся к краям спирали, а нижними – к цоколю. Причем один припаян к корпусу, а второй – к контакту на его дне;
• вольфрамовая спиралевидная струна крепится к электродам и держателям (ножкам), изготовленным из тугоплавкого металла (молибдена). Они не дают спирали провиснуть при нагреве и оборваться. В зависимости от назначения ламп накаливания спиралей может быть несколько, а значит количество контактов и поддерживающих ножек увеличивается соответственно.

Из колбы откачивают воздух и заполняют ее инертным газом либо оставляют вакуумную среду. Этим решается проблема окисления. Проходя через вольфрамовую спираль, электрический ток разогревает ее. Причем происходит это незаметно для человеческого глаза и световой поток в результате накала проводника распространяется практически мгновенно.

Как устроена лампочка накаливания.

Применяемые в лампах накаливания материалы

При изготовлении ламп накаливания используются разные материалы. Регулируется производство соответствующими статьями ГОСТа, в которых прописаны все необходимые требования – от размеров, до требований безопасности.

Металлы

В лампе накаливания присутствуют металлические детали – спираль и держатели. Нить накаливания чаще всего производят из вольфрама – тугоплавкого металла с температурой плавления до 3400°С. Значительно реже для спирали используют осмий и рений. При включении в сеть температура нити накала достигает 2000-2800°С. Ножки должны выдерживать высокую температуру и иметь низкий показатель теплового расширения, поэтому их делают из молибдена, который соответствует выдвигаемым требованиям.

Вводы

В этом осветительном элементе металлическими так же будут и контакты, по которым ток из сети будет передаваться на рабочую зону. Одним контактом выступает алюминиевый цоколь, к которому изнутри крепится проволока, выходящая к электроду (чаще всего, никелевому). Второй контакт располагается на донышке цоколя и отделяется от основного корпуса изолятором.

Стекла

В лампе накаливания колба производится из обычного прозрачного стекла. Встречаются виды из матового стекла, которое рассеивает свет, делая его мягче. Бывают особые модели в цветных колбах или с зеркальным напылением.

Газы

Для предотвращения образования окиси и сгорания вольфрама колбу лампы наполняют инертным (химически неактивным) газом – аргон, ксенон, криптон или азот. Бывают вакуумные виды. Кроме относительного повышения срока службы, подобные модели имеют минимальную теплоотдачу.

Типы колб лампочек.

Характеристики

Лампы накаливания характеризуются такими величинами:

• мощность (Вт). Диапазон этого показателя впечатляет размахом – от 25 до 1000 Вт. Подбирают «силу свечения» исходя из расчета освещенности помещения. Для бытовых нужд достаточно в 25-150 Вт, а для других – мощнее;
• напряжение (В). Выпускаются виды ламп, работающих от напряжения 220 В, 380 В. Так же существуют источники освещения, работающие на пониженном напряжении;
• светоотдача (Лм/Вт). Чем выше этот показатель, тем ярче будет гореть источник света. Для данного продукта он находится в диапазоне 9-19 Лм/Вт;
• вид и размер цоколя. По виду монтажа цоколь бывает резьбовой и одно- либо двухконтактный штифтовой. Размер цоколя имеет три стандарта – Е14, Е27 и Е40 (самые ходовые). Цифры обозначают диаметр в миллиметрах;
• эксплуатационный ресурс. В приемлемых условиях лампа накаливания может функционировать до 1000 часов.

Виды и характеристики ламп накаливания достаточно разнообразны. Это обуславливает их популярность и распространенность в различных производственных и бытовых сферах.

Цоколи ламп (типы, виды, расшифровка).

Разновидности ламп накаливания

Классифицируются лампы накаливания исходя из их конструкционных особенностей и сферы применения.

Общего и местного назначения – самая многочисленная группа. Лампы общего вида используются при организации основного освещения бытовых, промышленных и общественных помещений. Основным отличием устройств местного назначения является пониженное напряжения источника питания. Поэтому чаще всего их используют в переносных светильниках, для освещения рабочего места и т. д.;

Декоративные отличаются разнообразием размеров, форм и расположением спирали. Такие лампы накаливания обрели популярность в последнее время благодаря неординарному внешнему виду. Чаще всего их используют в дизайн-проектах в качестве декоративного элемента.

Иллюминационные виды ламп накаливания отличаются небольшим рабочим напряжением. Как правило, у них цветная колба, окрашенная изнутри (реже снаружи) неорганическим пигментом. Палитра красок самая разнообразная и зависит от цели использования. Чаще всего применяются в иллюминационных устройствах. Но эффективная цветопередача сохраняется недолго – под воздействием высокой температуры пигмент «выгорает» и теряет первоначальную яркость.

Иллюминационная лампа накаливания.

Сигнальные постепенно становятся историей. Все чаще их заменяют светодиодные элементы. Разрабатывался этот вид ламп накаливания для разнообразных светосигнальных устройств.

Сигнальная лампа.

Зеркальные имеют колбу своеобразной формы. Ее разрабатывали с таким расчетом, чтобы световой поток имел определенную направленность. Препятствует рассеиванию и способствует фокусировке специальное алюминиевое покрытие. Оно наносится изнутри, оставляя не закрашенным определенный участок колбы (как правило верхний), через который и будет выходить луч света. Используется в местах где необходимо организовать направленное освещение.

Лампf накаливания зеркальные (ЗК).

Транспортные лампы используются в самых разнообразных ТС. Их конструкция и технические характеристики соответствуют условиям эксплуатации. Такие осветительные элементы отличаются повышенной прочностью и вибрационной устойчивостью. Устройство цоколя позволяет быстро сменить вышедшую из строя лампу на новую. Рассчитаны на работу от электросети транспортного средства. Основные виды таких элементов используются в осветительных приборах авто- и мототранспорта, на тракторной технике, самолетах и вертолетах, на морских и речных судах.

Отдельно в этой категории стоят двухнитевые лампы накаливания. В них имеются две спирали, что позволяет в некоторых ситуациях использовать вместо двух один элемент освещения. Например, фары автомобиля (переключение с ближнего на дальний или с габаритов на стоп-сигналы), ж/д светофоры и т. д.

Лампа накаливания, 12V, 21/5W, BAY15d, МАЯК, 61215, двухнитевая с большим цоколем.

Отдельную группу составляют галогенные лампы накаливания. Использование галогенов позволило значительно уменьшить габариты конструкции при повышении светоотдачи. По этой технологии изготавливаются элементы для общего освещения, инфракрасных облучателей, кино- и телеоборудования, прожекторов и пр.

Сфера использования

Лампы накаливания используются в самых различных сферах жизнедеятельности человека. Трудно даже представить место или устройство, где бы они не применялись. Начиная от обычного бытового освещения жилых помещений, до организации световой сигнализации, от карманного фонарика, до мощнейших военных прожекторов. И хотя современные технологии не стоят на месте предлагая все новые источники освещения, но во многих случаях «классические» лампочки не имеют равноценной замены. Подобная популярность вполне объяснима – они недороги, просты в монтаже и эксплуатации.

Маркировка

В маркировке ламп накаливания используются буквенные и цифровые обозначения. Состоит она из четырех частей:

• первая – буквенная. В ней отражены конструкционные и физические особенности. Б – биспиральная с аргоном, Г – газовая односпиральная аргоновая, В – вакуумная, БК – биспиральная криптоновая, МЛ – молочный цвет стекла, О – колба опалового цвета;
• вторая – буквенная. Показывает сферу использования. Ж – для ж/д, СМ – для самолетов, КМ – коммутационная, А – для автотранспорта, ПЖ – для прожекторов;
• третья – цифирная. Рабочее напряжение и номинальная мощность;
• четвертая – цифирная. Номер доработки.

Зная особенности маркировки продукции можно без труда подобрать необходимый для конкретных условий эксплуатации вид.

 

Достоинства и недостатки ламп накаливания

Лампы накаливания имеют как достоинства, так и недостатки. К основным минусам относится низкий коэффициент полезного действия. Для источников света под КПД подразумевается отношение интенсивности видимого светового потока к мощности, потребляемой для его производства. Его уровень не превышает 15% при температуре накала 3126°С. Но срок службы устройства при этом составляет всего несколько часов. При снижении нагрева эксплуатационный период повышается, но снижается КПД. При 2427°С коэффициент полезного действия составляет всего 5%, но светит такая лампочка на протяжении около 1000 часов. (Расчеты взяты для обычной грушевидной лампы накаливания мощностью 60 Вт). Это значит, что львиная доля энергии уходит в тепло (инфракрасное излучение), и только незначительная часть переходит в видимый для человеческого глаза спектр.

Еще имеются и такие недостатки у ламп накаливания:

• светоотдача напрямую зависит от напряжения;
• относительная пожароопасность – пространство вокруг колбы может нагреваться до +300°С;
• неэкономичность;
• хрупкость;
• существует вероятность взрыва колбы;
• незначительная величина срока службы лампы накаливания, особенно по сравнению с новейшими видами.

Но все эти недостатки перекрываются многочисленными достоинствами:

• доступная цена;
• компактность;
• широкий диапазон мощности;
• непрерывный светопоток с близкой к естественной светопередачей;
• не мерцает на переменном токе;
• не требуют дополнительных пускорегулирующих устройств и специальной утилизации;
• не теряют яркости.

Благодаря этим достоинствам лампы накаливания остаются лидерами продаж в сегменте осветительных элементов.

Вместо заключения

К преимуществам ламп накаливания можно отнести и их «всепогодность». Был проведен интересный эксперимент, в котором включение осветительных элементов различных видов осуществлялось при экстремально низкой температуре — -150°С. И только обычна лампа накаливания выдержала и работала стабильно, обойдя галогеновую, светодиодную и люминесцентную.

| Устройство электрической лампы накаливания

Нагретое электрическим током тело может, оказывается, не только излучать тепло, но и светиться. Первые источники света функционировали именно на этом принципе. Рассмотрим, как работает лампа накаливания – самый массовый осветительный прибор в мире. И, хотя его со временем предстоит полностью заместить на компактные люминесцентные (энергосберегающие) и светодиодные источники света, без этой технологии человечеству еще долго не обойтись.

Конструкция лампы накаливания

Основным элементом лампочки является спираль из тугоплавкого материала – вольфрама. Для увеличения ее длины и, соответственно, сопротивления, она скручена в тонкую спираль. Это не видно невооруженным глазом.

Спираль укреплена на поддерживающих элементах, крайние из которых служат для присоединения ее концов к электрической цепи. Они изготовлены из молибдена, температура плавления которого выше температуры разогретой спирали. Один из молибденовых электродов соединяется с резьбовой частью цоколя, а другой – с его центральным выводом.

Молибденовые держатели удерживают вольфрамовую спираль

Из колбы, сделанной из стекла, выкачан воздух. Иногда внутрь вместо воздуха закачивают инертный газ, например, аргон или его смесь с азотом. Это необходимо для снижения теплопроводности внутреннего объема, в результате чего стекло менее подвержено нагреву. Дополнительно эта мера препятствует окислению нити накала. При изготовлении лампы воздух выкачивается через часть колбы, скрытую затем цоколем.

Принцип работы лампы накаливания основан на разогреве электрическим током ее нити до температуры, при которой она начинает излучать свет в окружающее пространство.

Лампы накаливания можно изготовить на мощность от 15 до 750 Вт. В зависимости от мощности применяются разные типы резьбовых цоколей: Е10, Е14, Е27 или Е40. Для декоративных, сигнальных и ламп подсветки используются цоколи ВА7S, ВА9S, ВА15S. Такие изделия при установке втыкаются внутрь патрона и поворачиваются на 90 градусов.

Помимо обычной, грушеобразной формы, выпускаются и декоративные лампы, у которых колба выполняется в форме свечи, капли, цилиндра, шара.

Лампа с колбой, не имеющей покрытия, светится желтоватым светом, по составу наиболее напоминающим солнечный. Но при нанесении на внутреннюю поверхность стекла специальных покрытий она может стать матовой, красной, желтой, синей или зеленой.

Интерес представляет устройство зеркальной лампы накаливания. На часть ее колбы нанесен отражающий слой. В результате, за счет отражения от него, световой поток перераспределяется в одном направлении.

Достоинства ламп накаливания

Самым важным плюсом в пользу применения лампочек накаливания является простота их изготовления и, соответственно, цена. Проще осветительного прибора придумать невозможно.

Лампы изготавливают на широкий диапазон мощностей и габаритных размеров. Все остальные современные источники света содержат устройства, преобразующие напряжение питания в необходимую для их работы величину. Хот

типы ламп, срок службы, вес, размеры

Лампы накаливания — искусственные световые источники, в которых свет получается путем нагревания вольфрамовой или угольной нити. Какова мощность лампы накаливания при напряжении 220 в, какие существуют типы светоисточников и как они работают? Об этом далее.

Производители

Выпускают лампы накаливания многие зарубежные и отечественные компании. При этом все изделия имеют свою маркировку. Маркируются все светильники буквенным и цифровым выражением. Всего существует четыре элемента в маркировке. Первый характеризует физические и конструктивные особенности источника. Бывает лампа вакуумной, газополной аргоновой моноспиральной, аргоновой биспиральной, биспиральной криптоновой, матированной и в молочной или опаловой колбе. Второй буквенный элемент обозначает функциональное назначение.

Обратите внимание! Бывает автомобильный, железнодорожный, коммутаторный, прожекторный и самолетный источник. Третий элемент обозначает номинальный вид напряжения в вольтах, а четвертый — доработку.

Популярные марки

Виды

Сегодня существует большое количество разнообразных ламп, которые делятся по форме и покрытию колбы, назначению и наполнителю. Бывает шарообразной, цилиндрической, трубчатой и шароконической; прозрачной, зеркальной и матовой. Также есть световые источники общего, местного и кварцевогалогенного назначения. Кроме того, имеются вакуумные, аргоновые, ксеноновые, криптоновые и галогенные модели.

Прозрачные являются распространенными вариантами. Такие элементы считаются самыми дешевыми и эффективными, имеют неравномерный светопоток. Зеркальные модели являются наиболее результативными в плане освещения, поскольку покрытие формирует направленные светопоток. Матовые способны создавать мягкое и рассеивающее освещение для благоприятных условий работы и отдыха. Изделия, имеющие местное освещения, функционируют при двенадцати вольтном напряжении, что нужно, чтобы создать безопасные условия труда.

Обратите внимание! Подобные светильники нужны, чтобы освещать смотровые ямы в момент монтажа электрической гаражной проводки.

Таблица типов ламп накаливания

Лампы общего назначения

Источники, имеющие общее назначения, самые массовые светоисточники, которые применяются, для того чтобы осветить квартиру или завод в сети с переменным током в 220 вольт и частотой до 50 герц. Бывают вакуумными, аргоновыми и криптоновыми. Эта же группа бывает неодимовой и криптоновой. По существу это обычные осветительные лампы. Стоит указать, что в момент изготовления неодимовых источников применяется неодимовая окись, поглощающая спектр света. Это улучшает световое качество.

Повсеместное использование светильников общего назначения

Прожекторные лампы

Прожекторные источники ставятся на судовом, железнодорожном, театральном и другом прожекторе. Отличаются тем, что имеют увеличенный светопоток, могут быть дополнены светоотражателями, чтобы улучшать концентрацию светопучка.

Прожекторные светильники как один из видов

Зеркальные лампы

Зеркальные светоисточники отличаются тем, что имеют обычную форму колбы и специальное внутреннее покрытие балонной части. Это помогает собрать весь светопоток, который направлен в нужное русло. Они используются в промышленности, видеосъемке, фермерском хозяйстве и потолочном освещении ванной комнаты.

Галогенные лампы

Галогенные лампы работают от инертного газа, в который добавляется бром с йодом, чтобы защитить нить накаливания и повысить срок работы. Такие светоисточники обладают небольшим размером для применения их как наполнитель дорогостоящего инертного газа. Отличаются яркостью свечения, естественной цветопередачей, хорошим сроком службы и значительной световой отдачей, имеющей меньшие размеры.

Обратите внимание! Единственный минус в чувствительности и значительных перепадах сетевого напряжения.

Галогенные светильники как один из видов

Технические характеристики

Главные технические характеристики лампы накаливания 60 вт — это электрические со светотехническими и эксплуатационными параметрами. К первым относится мощность с напряжением, ко вторым — светопоток со спектральным составом, к третьим — светоотдача со сроком службы и геометрическим размером. Мощность светоисточников зависит от того, какое напряжение и геометрические размеры вольфрамовой спирали.

Что касается мощностного диапазона, он составляет от 25 до 1000 ватт. Вольфрамовая нить равна 3000 градусам, светоотдача — 9-19 люменов на 1 ватт, номинальное напряжение — 220-230 ватт. Частота равна 50 герц, цокольный размер — от 14 до 40 миллиметров. Сам цоколь является резьбовым, штифтовым и двухконтактным.

Технические параметры светильников с мощностью в 220 вольт

Принцип работы

Работает источник благодаря испусканию излучения волн благодаря электронному молекульному возбуждению и атомам, а также благодаря тепловому колебанию молекульному ядру накала. При повышении температуры тела накала повышается поступательная, колебательная и вращательная энергия заряженных частиц. В итоге вырастает поток излучения со средней фотоновой энергией. Длина излученческой волны перемещается в часть коротковолновой инфракрасной и длинноволновой видимой области. В дальнейшем будет увеличена температура тела обеспечивается энергия, которая достаточна, для того чтобы возбуждались молекулы и атомы и получалось коротковолновое видимое излучение. Поэтому главный фактор, который определяет плотность с длиной волны излучения, это температура.

Принцип работы ламп накаливания

Устройство

Лампа накаливания включает в себя стеклянную колбу, вольфрамовую нить, свинцовую проволоку, молибденовый держатель накаловой нити, логеточку, биметаллическую проволоку, втулку, плавкую вставку, замазку, штенгель, свинцовую проволоку небольшой массы, цоколь и паяный контакт. Светоисточник со стеклянной колбой, вольфрамовой нитью и инертным газом установлен на специальные опоры и электроды, через которые идет электроток.

Обратите внимание! В момент вкручивания цоколя в источник, энергия идет к нагреваемому вольфраму и излучает свет. В этом считается принцип работы.

Конструктивные особенности светильников

Формула расчета мощности

Чтобы произвести расчет мощности лампочки накаливания небольшого веса , нужно использовать приведенную ниже формулу. Для этого нужно знать показания норм освещенности жилых с подсобными помещениями с площадью помещения, поправочным коэффициентом или запасом, коэффициентом неравномерности свечения, планируемым числом светильников, количеством ламп и коэффициентом применения светопотока.

Срок службы

Современные условия сказались на сроке службы светоисточников. Подобные лампы работают в течение 1 тысячи часов. Стоит отметить, что качество тех источников, которые сегодня выпускаются, снизилось. На данный момент из-за заводского брака и некоторых внешних дефектов число работы источников меньше. Нередко, когда дело обстоит в некачественном пластике и быстром выгорании близко расположенных контактов. Лампы быстро нагреваются и выходят из строя. Конечно, из-за внепланового перегорания становятся неисправными патроны. Однако, после замены исчезают сами.

Стоит указать, что срок эксплуатации также будет зависеть от того, какая коммутация у проводов, как осуществляется монтаж и подключается люстра, как собирается светильник и какую стабильность имеет номинальное напряжение. Также срок службы будет зависеть от того, какая температура, влажность природы и тип примененного выключателя.

Обратите внимание! Для продления ресурса и эксплуатационного срока работы, необходимо понять перегорание электролампы накаливания. Чем выше нагрев, тем больше света. Поэтому интенсивно испаряется нить и сокращается работа. Увеличение срока работы возможно включением в цепь устройств, сглаживающих нагрузку, которая возникает на начале.

В целом, лампа накаливания — искусственный источник света, в котором свет испускает накал, нагреваемый электротоком до высокого показания температуры. Бывает вакуумной и газопольной. Также есть модели, созданные для общего назначения, транспортных средств, прожекторные и миниатюрные.

электрическую, лампочку накаливания, в каком году

Попытки побороть темноту, прогнать ее принимались людьми с давних времен. Для этого использовали самые разные источники освещения: налитое в глиняный сосуд масло и горящий фитиль, факелы, лучины, свечи из воска и сала. Но все такие светильники «работали» от источника открытого огня и были пожароопасны. Новой эпохой в истории освещения стало изобретение электричества и первой лампы в конце XIX века.

Изобретатель первой лампочки

Первые попытки создать постоянный источник света, который работал бы от электрической сети. Примечательно, что тех, кто придумал лампу накаливания, оказалось аж трое.

Российский ученый Лодыгин Александр Николаевич — изобретатель, создавший лампу накаливания. В ней применялся прокаливаемый без кислорода угольный стержень, помещенный в герметично запаянный сосуд. Вакуум внутри не позволял нитям накаливания быстро окисляться, что продляло их срок службы. Впоследствии Лодыгин предложил использовать вольфрамовые нити или скрученные в спирали молибденовые.

Лодыгин — первый, кто изобрел лампочку и получил патент

Англичанин Джозеф Уилсон Суон получил патент в 1878 году. Это был усовершенствованный вариант лампы Лодыгина: внутри колбы находилась разреженная кислородная атмосфера, что повышало срок ее службы.

Когда же Томас Эдисон впервые продемонстрировал электрическую лампочку? Его патент датируется 1879 году. Изобретатель предложил использовать платиновую нить, но уже через год он вернулся к угольному волокну. Благодаря упорной работе и тысячам опытов Эдисону удалось получить лампу, которая работала более 1,2 тысяч часов. Также изобретатель активно продвигал свое изобретение, участвовал в создании централизованного электроснабжения и освещения, организовал первую компанию по производству ламп.

Эдисона называют «отцом» электрических ламп

Не стоит считать, что ученые «украли» идею друг у друга. Кто же тогда изобрел первую электрическую лампочку, напоминавшую современную? Схожие опыты проводились в разных странах независимо друг от друга, получить практически одинаковый результат не составило труда.

Ее внешний вид

Самая первая — опытная — электролампочка представляла собой вытянутую трубку, внутри которой размещались платиновые полоски, на которые подавался ток. Конструкция не сильно изменилась впоследствии: нити закрутились в спирали, трубка приобрела форму груши.

Для сравнения: лампа Лодыгина была выполнена в виде тонкой угольной палочки, которую зажали медные стержни. Все это было помещено в круглый шар из стекла.

Лампа Лодыгина была непохожа на современные

Лампа Эдисона же представляла собой колбу, из который был выкачан воздух. Горел тонкий угольный стержень. Однако изобретатель не остановился на одной лампочке: благодаря его улучшениям (изобретению винтового цоколя, патрона, предохранителей, выключателей и т.д.) увеличилось время работы ламп.

Характеристики, достоинства и недостатки

В XXI веке многие постепенно переходят на энергосберегающие и светодиодные лампы, но у ламп накаливания есть и свои преимущества:

• Мгновенное возгорание и отсутствие перебоев в работе;
• Они могут работать как от постоянного, так и от переменного тока;
• Широкий ассортимент: можно выбрать лампочку с подходящей температурой, напряжением, яркостью;
• Небольшие размеры;
• Экологичность;
• Невысокая цена.

Лампы могут выглядеть по-разному

К недостаткам устройств относятся:

• Невысокий КПД;
• Хрупкость;
• Низкий срок службы;
• Пожароопасность.

Несмотря на недостатки, лампы накаливания были крайне популярны несколько десятков лет и быстро заменили привычные источники освещения.

Этапы развития

Лодыгин, Суон и Эдисон являются создателями современных ламп, но не первой лампочки вообще. Устройство прошло долгий путь «становления»:

В 1840 году английский астроном Де ла Рю во время опыта поместил платиновую проволоку в стеклянную вакуумную трубку и пропустил через нее ток. Это была первая электрическая лампа, принцип работы которой лег в основу дальнейших изобретений.

Первые лампы значительно отличались от современных

Угольные нити появились только в 1844 году. Идея была высказана и опробована американцем Старом, который успел получить патент, но вскоре умер.

Важно! В 1840 году в России Милашенко начинал работу над созданием угольных нитей накаливания, но результата не получил.

В 1854 году часовщик из Германии Гёбель использовал обугленную нить из бамбука вместо угольной. Вакуум в верхней части трубки создавался при помощи ртути. Такая лампа могла работать несколько часов и стала прототипом современной.

В 1860 году Суон также продемонстрировал свою лампу и даже получил патент, но его изобретение горело недолго и было малоэффективно. Впрочем через несколько лет изобретатель станет одним из создателей «настоящей» лампочки.

1874 год — получение Лодыгиным патента.

Первая электрическая лампочка работала примерно так же, как и более «молодые»

В 1875 году устройство Лодыгина было усовершенствовано русским электротехником Дидрихсоном. Последний полностью откачал воздух из колбы и использовал несколько нитей, чтобы при перегорании одной автоматически включалась другая.

В 1875-1876 годах электротехник Яблочков изобрел дуговую лампу. Он использовал каолиновую нить накала, которая могла работать вне вакуума, не перегорала на воздухе, однако его изобретение не снискало славы.

Первые вольфрамовые нити начали использовать в 1905 году (патент австро-венгры Юст и Ханаман получили годом ранее). Вскоре вольфрам вытеснил все прочие материалы.

Проблема с быстрым испарением нитей в вакууме решили в начале ХХ века: американец Ленгмюр начал использовать инертные газы.

Сегодня используют вольфрамовую нить

История современных ламп накаливания тесно связана с электричеством. После его изобретения в разных странах начали проводиться исследования, которые привели к появлению «Электрической свечи». И хотя первым патент получил россиянин Лодыгин, «отцом» лампочки считается Эдисон, который не только улучшил свое изобретение, но и много сделал для его популяризации.

Газоразрядные лампы — виды, устройство, принцип работы и применение

Встретить газоразрядные лампы высокого давления и низкого в разных интерпретациях можно совершенно неожиданно и сразу в нескольких сферах жизни современного человека. Они освещают улицу в виде автомобильных фар и фонарей, создают комфорт и уют, являясь частью домашнего освещения, и это далеко не все.

Конструктивные особенности изделий

Под газоразрядными лампами следует понимать альтернативный традиционным источникам света компактный прибор, главная особенность которого — излучение света в диапазоне, который человек способен охватить взглядом. Чтобы понять принцип работы устройства, нужно разобраться с его конструктивными особенностями.

Основа изделия — это стеклянная колба. В нее под определенным давлением закачивают пары металла, но чаще газ. Дополнительные элементы — электроды по краям стеклянной колбы.

Понимая особенности строения изделия, можно представить себе принцип его работы. Построен он на действии электрического разряда, который пропускает через себя стеклянная колба с электродами. Ядро колбы — главный электрод. Под ним работает токоограничительный резистор. В то время как электрический разряд проходит через колбу, она начинает излучать свет.

Строение лампы

Кроме перечисленных выше электродов и колбы, лампа имеет цоколь. Именно он позволяет расширить сферу использования изделия. Его можно вкручивать в осветительные приборы разного назначения.

Обратите внимание! Чаще всего такие устройства применяют в создании именно уличного освещения. Ими оснащают фонари, а также фары в автомобилях, как уже было отмечено выше.

к содержанию ↑

Разновидности изделий

Выделяют разные виды газоразрядных ламп в зависимости от типа свечения, величины давления.

Если сравнивать потоки светового излучения, создаваемые изделиями, то газоразрядные лампы можно разделить на:

• люминесцентные;
• газосветные;
• электродосветные.

Первые отличаются светом, поступающим наружу за счет слоя люминофора, которым покрыта лампа, активирующегося при газовом разряде.

Газосветные светят за счет света самого газового разряда, а электродосветные освещают с помощью свечения электродов под воздействием газового разряда.

По величине давления изделия можно разделить на лампы высокого и низкого давления.

Первые могут дополнительно разделяться на дуговые ртутные лампы (ДРЛ), а также на дуговые ксеноновые трубчатые (ДКсТ), дуговые ртутные с йодидами (ДРИ) и дуговые натриевые трубчатые (ДНат). Главное их отличие — функционирование без пускорегулирующего устройства. Именно такие лампы чаще всего освещают улицы, дома, автомобили и стенды наружной рекламы.

Стоит обратить внимание на тот факт, что лампы высокого давления газоразрядного типа используются чаще всех остальных. Натриевые и ртутные модели просто незаменимы в создании ярких баннеров рекламы, освещающих улицы в ночное время. Жилые и офисные помещения с помощью таких ламп освещают нечасто.

А вот что такое газоразрядные лампы с низким давлением? Они классифицируются на ЛЛ и КЛЛ. Эти лампочки с успехом выполняют функции ранее используемых ламп накаливания. Именно их удобнее и практичнее всего использовать для создания не только уличного, но и домашнего освещения.

Среди ламп низкого давления наиболее популярными считаются люминесцентные. Такие лампы для уличного освещения подходят как нельзя лучше. Вкручивая их в фонари, можно добиться высокой эффективности работы за счет мощного преобразования электроэнергии в световую.

к содержанию ↑

Как построена работа лампочки

Рассмотрим принцип работы газоразрядных ламп подробнее, основываясь на их конструктивных особенностях.

Начнем с того, что лампа газоразрядная генерирует свет за счет создаваемого в теле стеклянной колбы электрического разряда. Газ, закачиваемый в колбу под давлением, лежит в основе освещения. Для создания уличного освещения чаще всего применяют инертные газы:

• аргон;
• неон;
• ксенон и другие.

Практикуется использование и смесей газов в разных пропорциях. Часто в состав включают натрий или ртуть. На основании их включения натриевая газоразрядная лампа или ртутная и носят свои названия.

Обратите внимание! Ртутные изделия в наши дни более актуальны, чем натриевые. Они используются для создания уличного и домашнего освещения.

Оба варианта лампочек могут считаться металлогалогенными источниками света. Сразу после генерации электрического поля при подаче питания газ и свободные электроны в колбе ионизируются. Это приводит к контакту вращающихся на верхних уровнях атомов электронов с остальными электронами атомов металла, что в свою очередь вызывает их переход к внешним орбиталям и конечному появлению энергии — свечению.

Стоит помнить о том, что свечение, получаемое таким образом, может быть самым разным, начиная от ультрафиолетового и заканчивая инфракрасным. Для экспериментов со свечением используют цветную люминесцентную краску для обработки внутренней части колбы. Цветные стенки колбы помогают ультрафиолетовому излучению приобрести видимый цветной свет.

к содержанию ↑

Плюсы и минусы изделий

Рассмотрим достоинства и недостатки газоразрядных ламп с анализом их основных характеристик.

К основным преимуществам изделий можно отнести следующие моменты:

1. Лампочки отличаются высоким уровнем светоотдачи даже при условии использования плафонов из толстого стекла.
2. Лампы достаточно практичны, особенно, если сравнивать их с обычными лампочками накаливания. В среднем изделие прослужит от 10 тысяч часов, поэтому является особенно незаменимым в создании качественного и долговечного уличного освещения.
3. Изделия демонстрируют повышенный уровень устойчивости, особенно ртутная газоразрядная лампа в условиях сложного климата. Их можно использовать для уличного освещения до первых заморозков в комплекте с обычными плафонами и в зимнее время при условии контакта со специальными фарами и фонарями.
4. Стоимость изделий доступна и приемлема.
5. Лампочки с таким устройством не нуждаются в дорогих комплектующих и могут работать без дополнительной осветительной затратной аппаратуры.
6. Схема подключения изделий проста и понятна, поэтому с монтажом справится каждый своими руками.

Достоинства рассмотрели, теперь назовем минусы. Их немного, но о них также нужно знать:

1. Газоразрядные лампы низкого давления и высокого давления не отличаются идеальной цветопередачей. Все дело в спектре лучей, весьма ограниченном в этих изделиях. Под светом таких лампочек достаточно непросто рассмотреть цвета предметов, поэтому в уличном и автомобильном освещении они наиболее приемлемы.
2. Работают изделия исключительно при условии наличия переменного тока.
3. Для активации лампочек потребуется балластный дроссель.
4. Чтобы изделие заработало, кроме тока ему потребуется увеличенное время для разогрева.
5. Лампочки сложно назвать полностью безопасными из-за возможного содержания в них паров ртути.
6. Световой поток, излучаемый лампочками, имеет неприятную особенность — повышенный уровень пульсации.

Что касается установки, то она не представляет каких-либо сложностей, как уже было отмечено. Процесс аналогичен монтажу стандартных лампочек накаливания.

к содержанию ↑

Область применения

За счет конструктивных особенностей и уникального принципа работы, а отчасти и благодаря доступности таких комплектующих, как конденсаторы для газоразрядных ламп, изделия сегодня более чем востребованы, причем в самых разных сферах жизнедеятельности человека.

Чаще всего свет от изделий можно увидеть:

• на улицах городов и сел исходящим от фонарей;
• в магазинах и производственных зданиях, торговых центрах и офисах, вокзалах и аэропортах;
• на пешеходных дорогах и в подсветке парков, скверов, фонтанов;
• на рекламных щитах;
• на фасадах зданий кинотеатров, концерт-холлов в комплекте с дополнительным оборудованием, способным увеличивать эффект от свечения.

Совершенно отдельным пунктом стоит отметить использование такого рода лампы для авто в фарах. Чаще всего здесь применяются неоновые лампы с высоким уровнем интенсивности света. Некоторые современные марки ТС уже оснащены фарами, заполненными ксеноном и металлогалоидными солями.

Обратите внимание на маркировку ламп для автомобильных фар. Так, например, D1R и D1S — это первое поколение газоразрядных лам, связанных с модулем зажигания.

Лампы второго поколения имеют маркировку D2R и D2S, где R — это изделие для рефлекторной оптической схемы, S — прожекторной.

Нельзя не упомянуть и о роли лампочек такого типа в современной фотосъемке. Постановка света для создания качественной фотографии позволяет ощутить главные преимущества источника.

Импульсные газоразрядные лампы для освещения позволяют фотографировать с постоянным контролем светового потока. Они более яркие, экономичные, имеют компактные размеры. Из минусов использования изделий в этой сфере стоит отметить неспособность визуального контроля светотени, образуемой от источника света такого рода на фотографическом объекте в процессе.

к содержанию ↑

Что нужно знать об индикаторных видах ламп

В качестве альтернативы малогабаритным лампам накаливания использование газоразрядных индикаторных ламп (лампы ин) выглядит более чем оправдано. Такие лампы работают за счет свечения закачанного между электродами газа, помещенного в стеклянную колбу. Какого цвета газ использовали для наполнения колбы, такого цвета получится конечное свечение.

Самые популярные линейные газоразрядные индикаторы — на основе неона. Конструкции можно встретить в елочных гирляндах, не редкость и светильник с наполнением такого рода —лампочкой газоразрядного типа миниатюрных размеров.

Газоразрядные индикаторы отличаются практичностью и экономичностью работы, особенно по сравнению с обычными лампочками. Они имеют невысокий уровень внутреннего сопротивления. Одиночные варианты чаще всего используют для подсвечивания надписей на стекле или пластике, также индикаторы подходят для подсветки символических пиктограмм.

Важно! Газоразрядные индикаторные лампы могут воспроизводить как битовую информацию, так и десятичные цифры.

В заключение отметим, что невозможно искусственно увеличить значение использования газоразрядных ламп в жизни современного человека. Изделия действительно востребованы и в некотором роде даже незаменимы. Сколько еще применений сможет им найти человек в ближайшем будущем? Время покажет.

Газоразрядные лампы — виды, устройство, принцип работы и применение

Виды и принцип работы современных электрических бытовых ламп освещения

 

Современные виды ламп, которые применяются для освещения жилых, офисных, хозяйственно-бытовых помещений на сегодняшний день впечатляют своим разнообразием. Отличаются они друг от друга не только мощностью освещения, но и принципом действия, как следствие – разнообразием оттенков света, долговечностью и потребляемым количеством электроэнергии.

 

Соответственно, бывают виды ламп освещения, которые потребляют небольшое количество электроэнергии и при этом излучают яркое освещение и минимум тепла – эти лампы классифицируются, как энергосберегающие лампы, виды их по конструкции также разнообразны.

 

Нового поколения виды электрических ламп бывают таковыми, которые являются устойчивыми к перепадам напряжения в сети и имеют большее количество часов работы и циклов включения/выключения, что в сочетании с низким энергопотреблением значительно отличает их от традиционных ламп накаливания.

 

Однако, современные лампы освещения не ограничиваются этим, они имеют не только показатели светоотдачи, потребления электроэнергии и количество часов работы, существует и множество и других нюансов, как частота мерцания, экологичность, наличие/отсутствие встроенных выпрямителей тока, и многое другое.

 

Посему рассмотрим, какие бывают виды ламп на сегодняшний день, в первую очередь – основные положения, затем — рассмотрим принцип действия электрических ламп освещения из такого существующего их перечня:

 

• лампы накаливания;
• газоразрядные лампы;
• светодиодные лампы.

 

Лампы накаливания являются наиболее распространенными на территории стран СНГ, и, пожалуй, самым древним видом ламп. Они не имеют ни каких особенных преимуществ, выделяют много тепла, потребляют много электричества, не имеют защиты от перепадов напряжения.

 

Единственное преимущество – теплое, подобное натуральному, солнечное освещение, которое, по мнению многих, не сравнится с явно искусственным освещением других видов ламп. Кроме того, они являются экологически чистыми в отличие от следующего вида ламп.

 

Газоразрядные лампы, а также их разновидность — люминесцентные лампы хороши тем, что имеют множество разновидностей, каждая из которых имеет определенное лучшее качество.

 

Ранее на территории СНГ были распространены классические, ртутные лампы дневного освещения, но на сегодня они в большей степени ушли в небытие и на их место пришли новые их разновидности.

 

Виды современных газоразрядных ламп применяются не только как обыкновенные источники электрического освещения в быту; они имеют декоративные разновидности, приемлемые для подсветки потолков, ниш и т. д.

 

Светодиодные лампы являются ничем иным, как современной альтернативой предыдущим двум видам ламп. Эти лампы – нового поколения энергосберегающие, экологичные и долговечные (стойкие к перепадам напряжения) осветительные электрические элементы.

 

Они имеют явное преимущество перед остальными видами ламп, но единственный недостаток – стоимость, так как технология их производства на сегодня новая и довольно дорогостоящая. Но их долговечность и экономичность, по мнению производителей, окупит разовые затраты на их приобретение.

 

Виды и принцип работы современных ламп накаливания

 

Принцип работы лампы накаливания основан на нагреве металлической спирали, находящейся в вакууме (лампы мощностью до 25Вт) или газе аргон или аргон+азот (средней мощности и высокомощные лампы) в герметично запаянной стеклянной колбе.

 

При прохождении через спираль, ток разогревает ее до температуры, равной впредь до 3000 градусов по Цельсию, вместе с этим происходит и излучение света, инфракрасных лучей.

 

Сама спираль выполнена из особо прочного и весьма тугоплавкого металла – вольфрама, а степень яркости освещения прямо пропорционально зависит от температуры нагрева; кроме того, газовая среда, в которой находится спираль, может содержать в себе частицы галогенов – соединений 17-ой гр. Таб. Менделеева (F, Cl, Br, I).

 

Современные лампы накаливания производятся из стекла с металлическим плафоном, имеющим резьбу, по средствам которой происходит фиксация в патроне, но имеются разновидности с контактно-зажимными и штыревыми типами соединений.

 

Виды ламп накаливания могут иметь четыре модификации, четыре условных обозначения, указывающих на тип спирали и окружающей ее среды в лампе накаливания: В (вакуумная), Б (биспиральная с аргоновым напылением), БО (биспиральная с аргоновым наполнением в опаловой колбе), Г (моноспиральная с аргоновым напылением).

 

 

Отдельным видом наиболее современных ламп накаливания являются галогенные лампы накаливания, отличие которых от вышеописанных обусловлено содержанием галогенных частиц в газовой среде лампы накаливания (частиц йода, хлора, брома), которые вступают в реакцию с испарившемся металлом с поверхности спирали.

 

После этого процесса металл возвращается на поверхность спирали по средствам температурного разложения получившегося соединения. Таким образом, они имеют больший КПД, срок годности и другие характеристики.

 

Что касается бытового назначения ламп накаливания, то они являются лампы общего назначения и обозначаются аббревиатурой ЛОН.

 

Виды и принцип работы современных газоразрядных ламп

 

Принцип работы газоразрядных ламп состоит в том, что видимое излучение света происходит вследствие возникновения разряда электричества в герметичной среде газа (неон, аргон, криптон, ксенон) или пара металлов (натрий, ртуть).

 

Таким образом, среда газа/пара металла – это и есть проводник тока, который от вольфрамового электрода с большим потенциалом (фазы, «+») проводит его к вольфрамовому электроду с меньшим потенциалом (нуля, «-»), излучая минимум тепла при высокой степени светоотдачи.

 

При этом в составе среды газа/пара могут применяться и галогены (фтор/F, хлор/Cl, бром/Br, йод/I), которые улучшают светоотдачу и остальные показатели газоразрядных ламп.

 

Существует также и газоразрядные люминесцентные лампы – лампы, в которых в результате разряда в парах ртути образуется невидимое для человеческого глаза ультрафиолетовое излучение (тепловое излучение), которое преобразуется в видимый свет при помощи находящегося на внутренних стенках колбы напыления люминофора (соединений галофосфата).

 

Виды газоразрядных ламп подразделяются на лампы низкого и высокого давления – по давлению внутри колбы.

 

Лампы высокого давления имеют в качестве основного преимущества высшую степень светоотдачи, и подразделяются в свою очередь по типу наполнителя на:

 

• ртутные;
• натриево-ртутные;
• иодидо-металло-ртутные;
• инертно-газовые.

 

Ртутные газоразрядные лампы высокого давления имеют напыление люминофора, является Люминесцентной лампой высокого давления и обозначается аббревиатурой ДРЛ.

 

Натриево-ртутные газоразрядные лампы высокого давления именуются также как просто натриевые и обозначаются аббревиатурой ДНаТ.

 

Иодидо-металло-ртутные газоразрядные лампы, а точнее лампы высокого давления с наполнителем — иодидами редкоземельных металлов с вмещением ртутных паров, именуются как металлогалогенные лампы и носят аббревиатуру ДРИ.

 

Инертно-газовые газоразрядные лампы высокого давления являются сугубо газовыми лампами, в которых применяются аргон, ксенон, неон, криптон или же их смеси и носят названия соответственно содержания газа.

Лампы низкого давления имеют преимущества только при освещении помещений, не нуждающихся в высокой мощности осветительных приборов; чаще всего – это декоративного освещения источники света, которые в зависимости от наполнителя бывают такие:

 

• ртутные с инертным газом;
• натриевые.

 

Лампы низкого давления с наполнителем паров ртути с примесью разновидностей инертного газа, именуемые как обыкновенные люминесцентные лампы (ЛЛ) и содержат еще слой люминесцена (см. принцип работы газоразрядных ламп).

 

Лампы низкого давления с наполнителем паров натрия – не являются таковыми, как предыдущие из-за совсем иного принципа действия, обозначаются аббревиатурой ДнаС.

 

Прочитав вышеописанные виды и принцип работы, Вы уже догадались, что по источнику света эти лампы подразделяются на газоразрядные и люминесцентные, а что касается низкого давления таких ламп, он на сегодняшний день их производят в качестве энергосберегающих.

 

Виды и принцип работы современных светодиодных ламп

 

Принцип работы светодиодных ламп состоит в излучении света от находящихся в этих лампах одиночных светодиодов или групп светодиодов, связанных специальной микросхемой, вмещающей в себе преобразователь сетевого тока в рабочий ток, на котором работают данные элементы.

 

Сам же светодиод представляет собой полупроводниковый аналоговый элемент, ранее использовавшийся для индикации в микроэлектронике. Этот элемент семейства диодов перерабатывает электрический ток в свет по средствам прохождения его (тока) через полупроводниковый кристалл. Кроме того, он имеет свойство пропускать ток только в одном направлении.

 

Если подробнее о принципе действия светодиода лампы, то он состоит из анода и катода, которые расположены по противоположным сторонам светоизлучающего кристалла, который легирован с этих сторон примесями: с одной – акцепторными, со второй — донорскими. В свою очередь кристалл находится на подложке из различного материала: кремния, силикона или находится в стеклянной оболочке.

 

При прохождении электрического тока от источника с большим потенциалом (анода, «+»), он движется через кристалл в направлении электрода с меньшим потенциалом (катод, «-»). Эту область перехода тока называют p-n переходом, в котором, собственно и возникает свечение при рекомбинации электронов и дырок в его области.

 

Виды светодиодных ламп как таковые, различные по конструкции, по составу внутренней среды и остальным техническим параметрам, присущим лампам накаливания и газоразрядным лампам, не существуют.

 

Имеются различия по форме плафонов (стандарты соответствуют остальным лампам), цветовой отдаче, и по рабочему питанию, что мы рассмотрим подробнее. Касаемо последнего, светодиодные лампы различают:

 

• питание 4В;
• питание 12В;
• питание 220В.

 

Светодиодные лампы с питанием 4В применяются для слабомощных источников освещения, часто применяются в декоративных светильниках — «свечках». Соответственно, применяются как вспомогательное локальное, часто-густо декоративное освещение.

 

Светодиодные лампы 12В являются заменой современных ламп накаливания, также и галогенных ламп, а также разновидностей газоразрядных/люминесцентных ламп. Они имеют достойную мощность освещения при невысокой теплоотдачи, что делает их не только хорошими источниками общего, но и мебельного встроенного освещения.

 

Светодиодные лампы 220В – используются для высокомощного освещения, входное питание 220В преобразуется в меньшее по средствам встроенного трансформатора и питает светоизлучающие элементы (светодиоды). Единственный вид светодиодных ламп, которые не требуют отдельного подключения трансформатора.

 

 

способы сборки и конструктивные элементы

По сравнению с обычными лампами накаливания устройство светодиодной лампы с технической точки зрения сложнее. Если для первых используется прозрачный стеклянный корпус, то в случае со вторыми разглядеть что-либо находящееся внутри не выйдет. Для того чтобы узнать, из чего состоит такой источник света, необходимо разобрать его на части.

Общее устройство светодиодных лампочек, независимо от производителя, практически идентичное (с небольшими отличиями). Ассортимент стандартных изделий с цоколем E14 или E27 делится на три категории — фирменные, низкосортные китайские и филаментные.

к содержанию ↑

Низкокачественные китайские лампочки

При разборе фирменной лампы можно обнаружить все необходимые для надежности и долговечности конструктивные элементы. Но если заглянуть под корпус дешевого китайского изделия, то первое, чего вы не обнаружите — радиатор и драйвер.

Драйвер обычно заменяют блоком питания с неполярным конденсатором, неспособным стабилизировать ток на выходе. Устанавливают такой блок в центр платы с диодами. Если взглянуть на нее сверху, то можно увидеть диодный мост с резисторами, снизу — два конденсатора. Это позволяет существенно уменьшить стоимость и качество изделия.

Для охлаждения прибора в корпусе проделывают небольшие отверстия. Эффективность низкая, кристаллы очень быстро перегорают. Плата установлена на пластиковом корпусе и закреплена защелками. Для соединения с цоколем используют два спаянных провода.

к содержанию ↑

Филаментные лампы

Филаментный источник света внешне напоминает лампу накаливания, но конструктивно остается светодиодным изделием. В таком случае пропадает необходимость в отводе тепла, но применение устройств в бытовой сфере связано с исключительно эстетическими соображениями.

Основной элемент филаментного прибора — светодиодная нить. В зависимости от количества таких нитей производят изделия разной мощности. Филамент — тонкий стержень из стекла, на поверхности которого имеются SMD-диоды. Верхняя часть покрывается люминофором, дающим желтый оттенок. Для отвода тепла применяют стеклянную колбу, внутренняя часть которой заполняется газом.

Из-за отсутствия места для драйвера внутри производители размещают низкокачественный модуль питания. Это повышает пульсацию, негативно сказывающуюся на зрительных органах. Для избавления от мерцания между цоколем и колбой добавляется пластиковое кольцо с качественным драйвером.

к содержанию ↑

Принцип действия светодиодных ламп

Принцип работы этих приборов построен на сложных физических процессах. При подаче электрического тока происходит соприкосновение двух веществ, изготовленных из разносортных материалов. Это приводит к образованию светового потока.

Парадоксальность системы связана с тем, что ни один из материалов, используемых для изготовления двух веществ, не относится к проводникам электрического тока. Это полупроводники, способные пропускать ток только в одном направлении. Поэтому при подключении светодиодов важно соблюдать полярность. Один материал наделен отрицательными электронами, а другой — положительными ионами.

Также в полупроводниках активизируются иные процессы. В момент смены состояния выделяется тепловая энергия. Экспериментальным методом изобретатели нашли нужное сочетание веществ, при котором помимо энергии появляется и световое излучение.

Все приборы, которые пропускают ток в одном направлении, называются диодами. Светодиоды — диоды, способные выделять световой поток.

Первые LED-диоды излучали свет в узком спектре — красном, желтом или зеленом. При этом сила свечения была минимальной. В течение продолжительного отрезка времени светодиоды использовались исключительно как индикаторы. Сегодня диапазон излучения значительно расширен и охватывает едва ли не весь спектр. С другой стороны, определенные волны всегда длиннее, поэтому данные устройства делятся на источники холодного и теплого света (в зависимости от тепловой температуры).

к содержанию ↑

Способы сборки

По способу сборки изделия делятся на несколько категорий.

DIP

DIP расшифровывается как Dual In-line Package. Конструкция приборов интересна, но существенно устарела. Выделяют следующие размеры светодиодов:

Также полупроводниковые изделия различаются цветом, материалом изготовления, формой чипа. Из преимуществ DIP-сборки выделим малый нагрев и высокую яркость. Бывают одноцветные и многоцветные (RGB-технология). Можно распознать по характерной цилиндрической форме и встроенной линзе выпуклого типа.

к содержанию ↑

«Пиранья»

Данная группа осветительных устройств характеризуется высоким световым потоком. Изготавливаются прямоугольной формы, имеют четыре PIN-вывода, бывают красными, синими, белыми или зелеными.

По сравнению с DIP-технологией изделия более жестко и прочно «сидят» на плате. Свинцовая подложка повышает теплопроводность, но в то же время понижает общую безопасность при эксплуатации. Широкая распространенность обусловлена большим диапазоном рабочих температур.

к содержанию ↑

SMD-технология

SMD расшифровывается как Surface Mounting Device (в переводе с англ. — «устройство, фиксируемое на поверхности»). Эти светодиоды характеризуются мощностью в диапазоне 0,01–0,2 Вт. Главная особенность связана с наличием нескольких кристаллов (1–3), монтируемых на керамическую подложку.

Корпус покрыт люминофором. Стандартный припой используется для соединения основной платы и контактных площадок.

Из недостатков выделим низкую ремонтопригодность: если выйдет из строя хотя бы один диод, то придется заменять целую плату.

к содержанию ↑

COB-технология

Последняя и наиболее надежная технология изготовления светодиодов получила название Chip On Board (COB). Полупроводники крепятся на плату без корпуса и какой-либо подложки, после чего покрываются люминофором.

Главное преимущество связано с небольшой площадью свечения при высокой мощности. Равномерное свечение изделия гарантируется высокой плотностью светодиодов и наличием люминофора. Такие светодиоды чаще применяются в наши дни.

к содержанию ↑

Устройство светодиодных источников света

Светодиодный источник состоит из следующих конструктивных элементов:

• LED-диоды;
• драйверы;
• корпус;
• радиатор;
• цоколь.

к содержанию ↑

Светодиоды

Несколько лет назад конструкция светодиодной лампы незначительно отличалось из-за отсутствия широкого ассортимента LED-диодов. Самыми распространенными были чипы на 3–5 мм. Позже появились изделия на 10 мм.

Сегодня светодиодов намного больше. Чаще всего используются SMD 5050, SMD 3528, SMD 5730, SMD 2835, 1W, 3W и 5W.

Количество светодиодов бывает разным, его задает производитель. При монтаже нескольких диодов производят специальные расчеты, чтобы вывести оптимальный ток потребления. Припой осуществляется к текстолитовым или алюминиевым платам. Светодиоды собираются в группы, соединяемые последовательно. Опять же, количество групп неограниченно.

Последовательное соединение обеспечивает постоянный ток, но есть существенный недостаток — если выйдет из строя хотя бы один LED-диод, то перестает работать все изделие. С другой стороны, диод можно без проблем заменить на новый.

Платы, к которым припаиваются источники света, классифицируются по форме и бывают круглыми, прямоугольными, овальными, многоугольными и т. д.

к содержанию ↑

Драйверы

Драйверы предназначены для преобразования входящего напряжения в пригодную для питания устройства величину. Причем питание для каждой группы светодиодов может быть разным. Самыми распространенными являются трансформаторные схемы с драйверами.

Конструктивные элементы могут быть двух типов — открытыми и закрытыми (в корпусе). Монтируют их в корпус ламп, осветительных приборов.

Дешевые драйверы применяют в обычных фонариках, в которых светодиоды питаются от батареек. В таком случае нет необходимости в резисторе, ограничивающем ток. Из-за этого диоды могут получать повышенный ток, что приводит к их скорому выходу из строя.

Китайские производители нередко пытаются сэкономить на приборах, устанавливая вместо драйверов обычные ограничители тока со схемой на основе конденсатора. Избегайте покупки таких изделий, поскольку помимо крайней неэкономичности они негативно воздействуют на здоровье человека (высокая пульсация).

к содержанию ↑

Цоколь

Поскольку светодиодные изделия позиционируются как лучшие аналоги лампам накаливания, то нет ничего удивительного в том, что они изготавливаются со стандартными цоколями — E27 и E14. Последние часто применяются в ночных и настенных светильниках.

За рубежом иные стандарты, поэтому там чаще можно встретить светодиодные лампы E26.

Корпус

В отличие от ламп накаливания для светодиодных нет необходимости в полной герметичности колб, да и газовая среда внутри отсутствует. Одна из разновидностей светодиодных светильников — филаментный источник, повторяющий устройство лампы накаливания и нуждающийся в газовой среде.

Потребляя то же количество электроэнергии, изделия светят намного ярче аналогов. Обычная светодиодная лампа имеет закрытую колбу, производимую из стекла или пластика. Матовое покрытие понижает светопропускаемость, но это незначительные издержки производства.

к содержанию ↑

Радиаторы

Данные электротехнические изделия боятся высокой температуры и перегрева. По этой причине для повышения срока эксплуатации необходимо устройство для отвода тепла. Алюминиевые платы частично снижают влияние перегрева, но этого недостаточно. Дорогие и качественные лампы обязательно используют радиаторы, размер которых зависит от количества светодиодов в приборе.

Наличие радиатора повышает стоимость и габариты изделия, но является обязательным условием для создания качественного и долговечного прибора.

к содержанию ↑

Компоновка составных частей

В зависимости от производителя, устройство и конструкция лампы разные. С другой стороны, общий принцип компоновки остается одинаковым. Сборка начинается с цоколя, куда последовательно устанавливают драйвер, радиатор, плату с LED-диодами и колбу.

Для сравнения рассмотрим устройство изделия от двух производителей.

Светодиодная лампа BBK

Цоколь изготавливается из пластика. Внутри установлен качественный драйвер. Для корпуса используется алюминий, выполняющий функции радиатора. Туда крепится плата с диодами и линза. Наличие данной линзы понижает световую отдачу прибора.

к содержанию ↑

Лампа Gauss

Опять же цоколь изготовлен из пластика, имеются драйвер и алюминиевый корпус с установленной диодной платой. Конструкция гарантирует долговечность изделия.

Как проверить светодиодную лампу при покупке

Возьмите в руки светодиодную лампу и осмотрите ее внешне, чтобы убедиться в отсутствии каких-либо изъянов. Выполнить это можно только при условии применения прозрачной колбы. Для начала проверьте радиатор (он выпускается литого или наборного типа). Чем выше мощность изделия, тем объемнее должен быть радиатор. Отличным вариантом станет применение алюминиевых или керамических охладителей.

В идеале электротехнический элемент нужно покрыть термопластиком. Убедитесь, что в цоколе отсутствуют люфты и механические дефекты. Также в любом магазине есть возможность подключить лампу к электрической сети, чтобы проверить ее работоспособность. Сделав это, взгляните на излучаемый свет. Используйте фотокамеру на смартфоне, чтобы убедиться в отсутствии мерцания и пульсации. Ни в коем случае не покупайте лампу, которая мерцает при работе.

Полученной информации по устройству и принципу работы светодиодной лампы может быть недостаточно для выбора качественного осветительного прибора, характеризующегося безопасностью, надежностью и долговечностью. Также нужно учитывать другие критерии, включая характеристики и производителя, о чем подробно описано в этой статье.

Устройство светодиодной лампы: способы сборки и конструктивные элементы

Лампочки

До изобретения света лампочка, освещающая мир после захода солнца, была грязной, трудная, опасная задача. Потребовалась связка свечей или факелов, чтобы полностью освещают просторную комнату и масляные лампы, при этом довольно эффективны, как правило, оставляют остатки сажи на любых поверхностях. общая близость.

Когда наука об электричестве действительно началось в середине 1800-х годов, изобретатели повсюду требовали разработать практичное и доступное электрическое домашнее осветительное устройство.Англичанин сэр Джозеф Свон и американец Томас Эдисон оба получили это примерно в то же время (в 1878 и 1879 годах соответственно), и за 25 лет миллионы людей по всему миру установили электрическое освещение в своих домах. Простая в использовании технология была такое улучшение по сравнению со старыми способами, которые мир никогда не выглядел назад.

Удивительная вещь об этом исторический поворот событий таков, что сама лампочка вряд ли могла будь проще. Современная лампочка, кардинально не изменившаяся начиная с модели Эдисона, состоит только из нескольких частей.

Конструкция лампочки

Свет луковицы имеют очень простую конструкцию. В основании у них два металлических контакты, которые подключаются к концам электрической цепи. В металлические контакты прикреплены к двум жестким проводам, которые прикреплены к тонкая металлическая нить . Нить накала находится в центре колбы и поддерживается стеклом . крепление . Провода и нить накала помещены в стеклянную колбу, которая заполнен инертным материалом газ , например, аргон .

когда лампочка подключена к источнику питания, электрическая текущий течет от одного контакта к другому через провода и нить. Электрический ток в твердом проводнике — это движение массы. из бесплатных электроны (электроны, которые не связаны прочно с атомом) от отрицательно заряженную область на положительно заряженную область.

Так как электроны проносятся по нити, они постоянно натыкаясь на атомы, составляющие нить.Энергия каждого удар вибрирует атом — другими словами, нынешний греет атомы вверх. Более тонкий проводник нагревается легче, чем более толстый проводник, потому что он более устойчив к движению электронов.

Связаны электроны в колеблющихся атомах могут быть временно увеличены до более высокий уровень энергии. Когда они возвращаются к нормальному уровню, электроны выделяют дополнительную энергию в виде фотонов. Металл атомы выделяют в основном инфракрасный световые фотоны, невидимые для человеческого глаза.Но если они нагревается до достаточно высокого уровня — около 4000 градусов по Фаренгейту (2200 градусов Цельсия) в случае лампочки — они будут излучать хорошее дело из видимых свет .

В нить накаливания в лампочке сделана из длинной, невероятно тонкой длины вольфрам металл. В типичной 60-ваттной лампе длина вольфрамовой нити составляет около 6,5 мм. футов (2 метра) в длину, но толщиной всего одну сотую дюйма. В вольфрам расположен в двойной катушка чтобы все это уместилось на небольшом пространстве.То есть нить накала намотанный, чтобы сделать одну катушку, а затем эта катушка намотана, чтобы сделать катушка большего размера. В 60-ваттной лампочке длина катушки составляет менее дюйма.

.

Линейный флуоресцентный | Типы лампочек

Какие они?

Линейная люминесцентная лампа или лампа представляет собой газоразрядную лампу. Линейные люминесцентные лампы бывают разной длины, диаметра, мощности и цветовой температуры. Они известны высокой энергоэффективностью, долгим сроком службы и относительно невысокой стоимостью.

Откуда они взялись?

Ранняя история линейных люминесцентных ламп отражает историю других газоразрядных ламп, которые использовались и разрабатывались с 1700-х годов.

В 1934 году группа ученых и инженеров General Electric построила прототип того, что стало линейным флуоресцентным светом, каким мы его знаем сегодня.

Современные линейные люминесцентные лампы стали коммерчески жизнеспособным световым решением в конце 1930-х годов, в 1938 году первые люминесцентные лампы были выставлены на продажу населению.

Еще один рубеж был преодолен в 1951 году; Впервые в США люминесцентные лампы производят больше света, чем лампы накаливания.

Как они работают?

Линейные люминесцентные лампы функционально идентичны компактным люминесцентным (КЛЛ) лампам.

Обе газоразрядные лампы используют электричество, излучаемое катодами, для возбуждения паров ртути, содержащихся в стеклянной оболочке, с использованием процесса, известного как неупругое рассеяние.

Фосфор и благородный газ, например аргон, также содержатся внутри стеклянной оболочки. Атомы ртути излучают ультрафиолетовый (УФ) свет, который, в свою очередь, заставляет люминофор в лампе флуоресцировать или светиться, производя видимый свет.

Эти лампы действительно зависят от внешнего источника питания и регулирования от балласта.

Где они используются?

Линейные люминесцентные лампы являются одними из самых популярных световых решений в мире благодаря их высокой эффективности, низкой стоимости и широкому спектру областей применения, для которых они могут использоваться. Они являются основным источником света в большинстве коммерческих помещений, а также используются во многих домашних условиях. Их можно использовать как в помещении, так и на открытом воздухе, а с помощью подходящего дополнительного оборудования их можно затемнять и использовать в экстремальных холодных условиях, например, в морозильных камерах и уличных вывесках.Короче говоря, линейные флуоресцентные лампы можно использовать практически везде.

.

HID (разряд высокой интенсивности) | Типы лампочек

Какие они?

HID, или газоразрядные лампы и лампы высокой интенсивности, представляют собой семейство газоразрядных дуговых ламп, которые создают свет, посылая электрический разряд между двумя электродами через плазму или ионизированный газ. Обычно используется дополнительный газ, и этот газ служит простым способом классификации основных типов HID. лампы: ртутные, натриевые, металлогалогенные.

Эти лампы известны своим высоким КПД при токарной обработке. электричество в свет и их долгий срок службы.Лампы HID требуют балласта для генерации начальный скачок электричества, необходимый для их запуска и регулирования их мощности во время нормальной работы.

Откуда они взялись?

Базовая технология газоразрядной лампы существует более 300 лет, и эти же принципы также руководили инновациями в других типах освещения, таких как флуоресцентное и неоновое. Изобретение газоразрядной лампы обычно приписывают Фрэнсису Хоксби, английскому ученому, кто впервые продемонстрировал технологию в 1705 году.

В то время лампа была наполнена воздухом, но позже обнаружил, что световой поток можно увеличить, наполнив лампу благородными газами, такими как как неон, ксенон, аргон или криптон.

Современные технологии HID еще больше увеличили световой поток за счет эксперименты с газовыми смесями и улучшенные электроды, но функциональные основы высокоинтенсивного газоразрядные лампы остались прежними.

Как они работают?

В современном освещении лампа HID работает, посылая электрическую дугу между двумя вольфрамовыми электродами, помещенными в дуговую трубку, обычно изготовленную из кварца.Трубка заполнена смесью газа и солей металлов.

Дуга возникает при первоначальном выбросе электричества, которому способствует газ в лампе. Затем дуга нагревает соли металлов, и создается плазма.

Это значительно увеличивает свет, производимый дугой, в результате чего получается источник света, который более эффективен в создании видимого света вместо тепла, чем многие традиционные технологии, такие как лампы накаливания или галогенные лампы.

Где они используются?

Вообще говоря, лампы HID используются в основном в приложениях, где наиболее важным фактором является создание как можно большего количества видимого света на ватт.Основные области применения: уличные фонари, спортзалы, склады, крупные торговые объекты, стадионы и помещения для выращивания растений. В последнее время эти лампы также использовались в некоторых фарах дорогих автомобилей. Поскольку большинство HID-ламп излучают либо очень холодный белый / синий, либо теплый белый / желтый свет, они обычно не используются в приложениях, где важен эстетический вид света. Кроме того, некоторые лампы HID требуют длительного прогрева и не подходят для применений, в которых освещение включается и выключается на регулярной основе.

Другие полезные ресурсы

.