Строение лампочки. Устройство и принцип работы ламп накаливания: подробный разбор конструкции

Как устроена лампа накаливания и из каких частей она состоит. Какие материалы используются для изготовления нити накала и других элементов. Как работает лампа накаливания и почему она светится. Преимущества и недостатки ламп накаливания по сравнению с современными источниками света.

Основные части лампы накаливания и их назначение

Лампа накаливания состоит из следующих основных частей:

• Стеклянная колба
• Нить накала (тело накала)
• Электроды и держатели нити
• Ножка лампы со штенгелем
• Цоколь

Главным элементом лампы является нить накала, которая нагревается электрическим током до высокой температуры и начинает светиться. Нить крепится на электродах, через которые к ней подводится ток. Стеклянная колба защищает нить от воздействия внешней среды. Из колбы откачивается воздух и она заполняется инертным газом. Цоколь служит для крепления лампы в патроне и подведения к ней электричества.

Принцип работы лампы накаливания

Принцип действия лампы накаливания основан на нагреве металлической нити электрическим током. При прохождении тока через тонкую вольфрамовую нить она нагревается до температуры 2500-3000°C и начинает излучать видимый свет. Чем выше температура нагрева нити, тем ярче свечение лампы.

Почему лампа накаливания светится? При нагреве до высоких температур атомы вольфрама переходят в возбужденное состояние и при возвращении в нормальное состояние излучают фотоны света. Непрерывный нагрев обеспечивает постоянное свечение нити.

Материалы для изготовления нити накала

Для изготовления нити накала используются тугоплавкие металлы с высокой температурой плавления. Основные требования к материалу нити:

• Высокая температура плавления (выше 3000°C)
• Низкая скорость испарения при рабочих температурах
• Пластичность для изготовления тонкой проволоки
• Высокое удельное электрическое сопротивление

Лучше всего этим требованиям соответствует вольфрам. Его температура плавления составляет 3410°C. Также для нитей используют сплавы вольфрама с добавками рения, тория и других элементов для улучшения характеристик.

Конструкция и форма нити накала

От формы и расположения нити накала зависит светораспределение лампы. Применяются следующие основные конструкции нитей:

• Прямая нить (почти не используется)
• Одинарная спираль
• Биспираль (двойная спираль)
• Тройная спираль
• Плоская спираль
• Корзиночная намотка

Спирализация нити позволяет увеличить ее длину и сопротивление при сохранении компактных размеров. Это повышает световую отдачу и эффективность лампы. Самой эффективной является биспиральная конструкция нити.

Газовое наполнение колбы лампы

Для предотвращения быстрого испарения вольфрама колба лампы заполняется инертным газом. Обычно используются:

• Аргон
• Азот
• Криптон
• Ксенон
• Смеси инертных газов

Газовое наполнение снижает скорость испарения вольфрама и увеличивает срок службы лампы. Кроме того, это позволяет повысить температуру нити и светоотдачу. Наиболее эффективно применение криптона и ксенона.

Преимущества и недостатки ламп накаливания

Основные преимущества ламп накаливания:

• Низкая стоимость
• Простота конструкции
• Мгновенное включение
• Отсутствие мерцания
• Возможность работы от постоянного и переменного тока
• Компактные размеры

Недостатки ламп накаливания:

• Низкая световая отдача (2-4%)
• Небольшой срок службы (1000-2000 часов)
• Сильный нагрев при работе
• Хрупкость и чувствительность к вибрациям
• Зависимость параметров от напряжения питания

Сравнение ламп накаливания с современными источниками света

По сравнению с энергосберегающими и светодиодными лампами обычные лампы накаливания имеют следующие отличия:

• Более низкая световая отдача (до 15 лм/Вт против 60-100 лм/Вт)
• Меньший срок службы (1-2 тыс. часов против 6-50 тыс. часов)
• Более высокое энергопотребление
• Более высокая температура нагрева
• Более простая утилизация
• Отсутствие мерцания и задержки включения

Несмотря на низкую эффективность, лампы накаливания до сих пор применяются благодаря низкой стоимости и простоте эксплуатации. Однако их постепенно вытесняют более экономичные источники света.

Области применения ламп накаливания

Основные сферы использования ламп накаливания в настоящее время:

• Бытовое освещение (светильники, бра, торшеры)
• Декоративное освещение
• Автомобильные фары и фонари
• Прожекторы и софиты
• Специальное технологическое оборудование
• Инфракрасные обогреватели
• Сигнальные лампы

В некоторых сферах лампы накаливания остаются незаменимыми благодаря простоте, надежности и отсутствию мерцания. Однако в большинстве случаев их заменяют на более эффективные источники света.

Лампа накаливания. Электронагревательные приборы — урок. Физика, 8 класс.

Лампа накаливания — электрический источник света, в котором нить накала (спираль) нагревается до высокой температуры за счёт протекания через неё электрического тока, в результате чего излучается видимый свет. В качестве нити накала в настоящее время используется в основном спираль из вольфрама и сплавов на его основе.

 

 

Во время работы лампы температура нити накаливания достигает 3000С0. Спираль находится в стеклянном баллоне (колбе), из которой выкачивают воздух. Однако это приводит к испарению вольфрама с поверхности спирали и перегоранию спирали. Во избежание этого баллон лампы заполняют азотом или инертными газами — криптоном или аргоном, которые предотвращают разрушение нити накала.
Устройство лампы накаливания можно рассмотреть на рисунке, на нём также указаны некоторые составные части лампы.

 

Изобрёл первую электрическую лампу в 1872—1873 годах российский инженер-изобретатель — Лодыгин Александр Николаевич (1847–1923).

 

 

 

На улицах Петербурга первые две лампы Лодыгина загорелись в августе 1873 года. На рисунке мы видим лампу Лодыгина 1874 года.

Электрическую лампу, удобную для промышленного изготовления, создал американский изобретатель Томас Эдисон.

 

 

 

В лампочке накаливания только 5% потреблённой энергии превращается в свет, а остальная энергия преобразуется в тепло. К тому же, эти лампочки имеют малый срок службы и низкую световую отдачу. Более экономичными являются энергосберегающие (люминесцентные) лампы, которые более 70% энергии преобразуют в свет, и светодиодные лампы.

Энергосберегающая (люминесцентная) лампа состоит из колбы, которая наполнена парами ртути и аргона, и пускового устройства — стартера. Внутренняя поверхность колбы покрыта специальным веществом — люминофором. При воздействии ультрафиолетового излучения на люминофор начинает излучаться видимый свет. Люминофор может создавать различные цвета светового потока, так как сам может иметь разнообразные оттенки. Компактная люминесцентная лампа представлена на рисунке.

 

 

Она состоит из колбы с люминофорным покрытием, в которой содержатся пары ртути и впаяны нити накала, — \(1\), электронной пускорегулирующей аппаратуры — \(2\), пластмассового корпуса — \(3\) и цоколя — \(4\).

При одинаковой светоотдаче потребление электроэнергии лампами накаливания приблизительно в \(5\) раз больше, чем у люминесцентных ламп. Именно во столько раз различаются их мощности.

 

 

В светодиодных лампах электрический ток пропускают через миниатюрное электронное устройство — чип, нанесённое на полупроводниковый кристалл. При прохождении электрического тока светодиод испускает свет.
Устройство светодиодной лампы показано на рисунке.

 

 

Светодиоды используют как индикаторы включения на панелях приборов, табло, подсветке мобильных телефонов, мониторов и др.

 

Обрати внимание!

Посмотри видеоролик «Работа тока в лампе накаливания» на сайте: http://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/924489d8-c480-448b-aa6f-e24ad77606a6/110489/

 

Тепловое действие электрического тока впервые наблюдалось в 1801 году, когда током удалось расплавить различные металлы. Первое промышленное применение этого явления относится к 1808 году, когда был предложен электрозапал для пороха.
Тепловое действие тока используется в различных электронагревательных приборах и установках. Дома мы используем электрические плитки, утюги, чайники, обогреватели и т.д. В промышленности тепловое действие тока используют для выплавки специальных сортов стали и многих других металлов, для электросварки. В сельском хозяйстве с помощью электрического тока обогревают теплицы, инкубаторы, сушат зерно.
Основная часть любого нагревательного электроприбора — нагревательный элемент. Нагревательный элемент представляет собой проводник с большим удельным сопротивлением, способный выдерживать нагревание до высокой температуры.
Рассматривая таблицу удельных сопротивлений веществ, без труда можем найти такое вещество.

 

 

Наибольшее удельное сопротивление из веществ данной таблицы имеет нихром. Нихром — это сплав никеля, железа, хрома и марганца.
В нагревательном элементе проводник в виде проволоки или ленты наматывается на пластинку из жароустойчивого материала: слюды, керамики. Так, например, нагревательным элементом в электрическом утюге служит нихромовая лента, от которой нагревается нижняя часть утюга.

Источники:

Пёрышкин А.В. Физика, 8 класс// ДРОФА, 2013.

http://lib3.podelise.ru/docs/2118/index-25494.html
http://thedb.ru/items/Chem_otlichaetsia_ENERGOSBEREGAYUSHCHAYA_lampa_ot_lampy_NAKALIVANIYA/
http://www.rae.ru/meo/?section=content&op=show_article&article_id=4674 
http://physics05.at.ua/index/stroenie_lampy_nakalivanija/0-11

 

Урок 6. Работа и мощность электрического тока

Доброго вам времени суток! Рад снова видеть вас на уроке. Сегодня нас ждёт разговор об одном свойстве электрического тока, которое может быть и полезным, и вредным. Ранее уже упоминалось, что для переноса заряда по проводнику необходимо затратить некоторое количество энергии. Так же мы говорили о том, что источником этой энергии для электрической цепи являются источники тока. А куда же эта энергия девается, ведь электроны только переносят её из точки А в точку В и отдают либо узлам решётки материала, либо, если электрон ну оооочень везучий, возвращают её на противоположный электрод батареи? Стоит сразу заметить, что число таких «везучих» электронов очень близко к нулю, то есть вероятность электрона достигнуть лампочки во Владивостоке, вылетев из розетки в Москве, практически равна нулю (оп-па, какая подсказочка к задаче из Урока 1). Это объясняется очень просто: ЭДС источника всегда уменьшается, значит, энергия пропадает куда-то… Но это нарушало бы закон сохранения энергии. А давайте-ка разберёмся в этих вопросах!

Действительно, энергия не может пропадать в никуда, она лишь преобразуется из одного вида в другой. На этом принципе работают источники тока: какой-то вид энергии (химическая, световая, механическая и т.д.) преобразуются в электрическую энергию. Имеет место и обратное преобразование: зарядка аккумулятора приводит к восстановлению электролита, электрическая лампочка излучает свет, а динамик наушников – звук. Эти процессы и характеризуют работу электрического тока. Давайте для наглядности остановимся на обыкновенной лампе накаливания. Известно, что их существует большое количество: разнообразные размеры и формы, рабочее напряжение, некоторые лампы светят ярче, некоторые тусклее. Неизменным остаётся только принцип их работы. Рассмотрим внутреннее строение такой лампы:

Рисунок 6.1 – Внутреннее строение лампы накаливания

Обычная лампочка, которую сейчас пытаются заменить на так называемую «энергосберегающую», состоит из:

• 1. Стеклянная колба.
• 2. Полость колбы (вакуумированная или наполненная газом).
• 3. Нить накаливания (вольфрам или его сплав).
• 4. Первый электрод.
• 5. Второй электрод.
• 6. Крючки-держатели нити накаливания.
• 7. Ножка лампы (выполняет функцию держателя).
• 8. Внешний вывод для подключения (токоввод), имеющий внутри предохранитель, который защищает колбу от разрыва в момент перегорания нити накала.
• 9. Корпус цоколя (держатель лампы в патроне).
• 10. Изолятор цоколя (стекло).
• 11. Второй внешний вывод для подключения (токоввод).

Как легко заметить к электрической части лампы (то есть той части, по которой протекает ток), можно отнести далеко не все составляющие. Можно сказать, что лампа состоит из проводника, который посредством специальной системы может подключаться к электрической цепи. Принцип работы лампы накаливания основан на эффекте электромагнитного теплового излучения. Однако излучение может приходиться на разные области спектра: от инфракрасного до видимого. Чтобы обеспечить излучение в видимой области спектра, согласно закону Планка (зависимость длины волны излучения от температуры), необходимо подобрать температуры, при которой происходит излучение преимущественно белого света. Этому условию удовлетворяет диапазон температур от 5500 до 7000 градусов Кельвина. При температуре 5770К спектр излучения лампы будет совпадать со спектром излучения Солнца, что наиболее привычно человеческому глазу.

Однако нагревания до таких высоких температур не выдерживает ни один из известных металлов. Наиболее тугоплавкие металлы вольфрам и осмий имеют температуру плавления 34100С (3683К) и 30450С (3318К), соответственно. Поэтому все лампы накаливания излучают только бледно-желтый свет, однако, реально воспринимаемый цвет может быть искажён адаптацией глаза к условиям освещения. Излучение «холодного» белого света является одним из преимуществ «энергосберегающих» ламп перед лампами накаливания.
Колба с газом или вакуумом необходима для защиты нити накала от воздействия атмосферного воздуха. Газовая среда состоит в основном из смеси инертных газов (смесь азота N2 с аргоном Ar являются наиболее распространёнными в силу малой себестоимости и большой молярной массы, которая уменьшает потери тепла, возникающие при этом за счёт теплопроводности). Особой группой являются галогенные лампы накаливания. Принципиальной их особенностью является введение в полость колбы галогенов или их соединений. В такой лампе испарившийся с поверхности тела накала металл вступает в соединение с галогенами, и затем возвращается на поверхность нити за счёт температурного разложения получившегося соединения. Такие лампы имеют большую температуру спирали, больший КПД и срок службы, меньший размер колбы и другие преимущества. Но вернемся к току, который протекает по нити накаливания…

Ранее мы говорили, что перенос единичных зарядов в проводнике из точки А в точку В производится под действием электрического напряжения, которое совершает работу. При различных значениях напряжения и величине заряда, выполняется различная работа, следовательно, необходимо оценить величину скорости передачи (преобразования) энергии. Эта величина называется электрической мощностью и характеризует выполненную работу за единицу времени:

Работа электрического тока при переносе одного заряда численно равна значению напряжения на участке АВ (см.

Урок 3: потенциальная энергия поля равна произведению разности потенциалов на перенесённый заряд), тогда:

Умножив значение мощности для одного заряда на число перенесённых зарядов, получим значение мощности электрического тока:

Учитывая, что отношение величины заряда ко времени равно величине протекающего тока, получим:

Величина электрической мощности измеряется в ваттах (Вт) или в вольт-амперах (ВА), однако, эти величины не являются тождественными. Хотя произведение силы тока, выраженной в амперах на напряжение, выраженное в вольтах, даёт величину вольт-амперы, она используется для характеристики несколько «другой» мощности, которую мы рассмотрим позже, так как она пока не связана с изучаемыми характеристиками.
Тогда работа тока равна мощности, умноженной на время:

Величина работы электрического тока измеряется в джоулях (Дж).
Применяя закон Ома и следствия из него, получим еще два выражения для вычисления электрической мощности:

При помощи этих формул и известных значений любых двух величин из четырех (напряжение, ток, сопротивление, мощность) можно найти остальные две величины. Кроме того, эти формулы выражают так называемую постоянную мощность. Кроме неё, можно дать характеристику мгновенной мощности, которая в различные моменты времени может изменять своё значение:

Обычно для выделения величины, зависящей от времени (мгновенное значение) используют строчные буквы алфавита, а для выделения величин, характеризующие постоянные или усреднённые значения – прописные. Мгновенной работы, разумеется, не существует.

Так же следует запомнить, что электроны, перемещающиеся по проводнику, сталкиваются с узлами кристаллической решётки, отдают им свою энергию, которая выделяется в виде тепла, поэтому практически вся электрическая энергия в проводнике переходит в тепловую, но при высоких температурах нагрева (электрическая лампа) часть энергии расходуется еще и на световое излучение.

Кроме того, раз на любом участке проводника существует преобразование мощности в тепло, значит, не вся мощность, выделяемая источником, (а она эквивалентна мощности тока, только вместо значения напряжения в формулу 6.1 необходимо подставить значение ЭДС источника) поступает в нагрузку. Нагрузкой в электротехнике называется потребитель (приемник) электрической энергии, в данном случае – лампа накаливания. Тогда для характеристики эффективности системы (устройства, машины, электрической цепи) в отношении преобразования или передачи энергии вводится коэффициент полезного действия (КПД). Он определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой, обозначается обычно η («эта»). КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах. Математически определение КПД может быть записано в виде:

где A – работа, выполненная потребителем,
Q – энергия, отданная источником.

В силу закона сохранения энергии КПД всегда меньше единицы или равен ей, то есть невозможно получить полезной работы больше, чем затрачено энергии.

Разность ∆Q=A-Q называется потерями мощности. Из формулы 6.3 видно, что потери мощности будут возрастать при увеличении сопротивления проводника, поэтому чтобы получить как можно больше теплового излучения в лампах используется тонкая бифилярная (двойная) спираль, сопротивление которой довольно велико. Нить имеет толщину порядка 50 микрон, чтобы компенсировать относительно малое удельное сопротивление металла. Стоит отметить, что КПД ламп накаливания составляет не более 15%, то есть более 85% мощности рассеивается в виде тепла (инфракрасное излучение).

На этом наш урок закончен, надеюсь, что он вам понравился, не забывайте подписываться на обновления. До свидания!

• Мощность электрического тока (P) – характеристика скорости передачи (преобразования) энергии. Измеряется в ваттах (Вт).
• Основные формулы вычисления мощности:
  
• Работа электрического тока (A) – произведение мощности на время:
  
  измеряется в джоулях (Дж).
• Мгновенная мощность зависит от выбранного момента времени; мгновенное значение тока и напряжения также изменяются во времени из-за внешних факторов: изменения температуры, влияния внешнего поля, нестабильности ЭДС источника питания и т.д.
• Коэффициент полезного действия (η) – отношение полезной работы (энергии, переданной потребителю) к полной затраченной энергии:
  
  КПД характеризует степень полезности системы и определяется количество потерь мощности в ней.
• Потери мощности в проводнике образуются преобразованием электрического тока в тепловую энергию, зависят от сопротивления проводника и не входят в величину полезной работы.

Задачки на сегодня.

• 1.Две электрические лампы, мощность которых 40 и 100 Вт, рассчитаны на одно и то же напряжение. Сравните диаметры нитей накала, если они изготовлены из одинакового материала, а длины их относятся как 1:2.
• 2.Поселок потребляющий электрическую мощность Р=1200 кВт, находится на расстоянии l=5 км от электростанции. Передача энергии производится при напряжении U=60 кВ. Допустимая относительная потеря напряжения(и мощности) в проводах k=1% Какой минимальный диаметр d могут иметь медные провода линий электропередачи?
• 3.Повышенная сложность. Сила тока в проводнике сопротивлением R=20 Ом нарастает в течение времени t=2с по линейному закону от I₀=0 до I_max=6A(см. рис.). Определить количество теплоты Q₁, выделившееся в этом проводнике за первую секунду, и Q₂ – за вторую, а также найти отношение этих количеств теплоты. (Считать, что вся мощность выделяется как тепловая энергия).
  

← Урок 5: Источники питания | Содержание | Урок 7: Составление электрических схем →

Устройство лампы накаливания

Дата публикации: 20 июня 2015.
Категория: Статьи.

Устройство и назначение основных частей ламп накаливания

Разбирая строение лампы накаливания (рисунок 1, а) мы обнаруживаем, что основной частью ее конструкции является тело накала 3, которое под действием электрического тока накаливается вплоть до появления оптического излучения. На этом собственно и основан принцип действия лампы. Крепление тела накала внутри лампы осуществляется при помощи электродов 6, обычно удерживающих его концы. Через электроды также осуществляется подвод электрического тока к телу накала, то есть они являются еще внутренними звеньями выводов. При недостаточной устойчивости тела накала, используют дополнительные держатели 4. Держатели посредством впайки устанавливают на стеклянном стержне 5, именуемым штабиком, который имеет утолщение на конце. Штабик сопряжен со сложной стеклянной деталью – ножкой. Ножка, она изображена на рисунке 1, б, состоит из электродов 6, тарелочки 9, и штенгеля 10, представляющего собой полую трубочку через которую откачивается воздух из колбы лампы. Общее соединение между собой промежуточных выводов 8, штабика, тарелочки и штенгеля образует лопатку 7. Соединение производится путем расплавления стеклянных деталей, в процессе чего проделывается откачное отверстие 14 соединяющее внутреннюю полость откачной трубки с внутренней полостью колбы лампы. Для подвода электрического тока к нити накала через электроды 6 применяют промежуточные 8 и внешние выводы 11, соединяемые между собой электросваркой.

Рисунок 1. Устройство электрической лампы накаливания (а) и ее ножки (б)

Для изоляции тела накала, а также других частей лампочки от внешней среды, применяется стеклянная колба 1. Воздух из внутренней полости колбы откачивается, а вместо него закачивается инертный газ или смесь газов 2, после чего конец штенгеля нагревается и запаивается.

Для подвода к лампе электрического тока и ее крепления в электрическом патроне лампа оборудуется цоколем 13, крепление которого к горлу колбы 1 осуществляется при помощи цоколевочной мастики. На соответствующие места цоколя припаивают выводы лампы 12.

От того как расположено тело накала и какой оно формы зависит светораспределение лампы. Но касается это только ламп с прозрачными колбами. Если представить, что нить накала представляет собой равнояркий цилиндр и спроецировать исходящий от нее свет на плоскость перпендикулярную наибольшей поверхности светящей нити или спирали, то на ней окажется максимальная сила света. Поэтому для создания нужных направлений сил света, в различных конструкциях ламп, нитям накала придают определенную форму. Примеры форм нитей накала приведены на рисунке 2. Прямая неспирализированная нить в современных лампах накаливания почти не применяется. Связано это с тем, что с увеличением диаметра тела накала уменьшаются потери тепла через газ наполняющий лампу.

Рисунок 2. Конструкция тела накала:
а – высоковольтной проекционной лампы; б – низковольтной проекционной лампы; в – обеспечивающая получение равнояркого диска

Большое количество тел накала подразделяют на две группы. Первая группа включает в себя тела накала, применяемые в лампах общего назначения, конструкция которых изначально задумывалась как источник излучения с равномерным распределением силы света. Целью конструирования таких ламп является получение максимальной световой отдачи, что достигается путем уменьшения числа держателей, через которые происходит охлаждение нити. Ко второй группе относят так называемые плоские тела накала, которые выполняют либо в виде параллельно расположенных спиралей (в мощных высоковольтных лампах), либо в виде плоских спиралей (в маломощных лампах низкого напряжения). Первая конструкция выполняется с большим числом молибденовых держателей, которые крепятся специальными керамическими мостиками. Длинная нить накала размещается в виде корзиночки, тем самым достигается большая габаритная яркость. В лампах накаливания, предназначенных для оптических систем, тела накала должны быть компактными. Для этого тело накала свертывают в дужку, двойную или тройную спираль. На рисунке 3 приведены кривые силы света, создаваемые телами накала различных конструкций.

Рисунок 3. Кривые силы света ламп накаливания с различными телами накала:
а – в плоскости, перпендикулярной оси лампы; б – в плоскости, проходящей через ось лампы; 1 – кольцевая спираль; 2 – прямая биспираль; 3 – спираль, расположенная по поверхности цилиндра

Требуемые кривые силы света ламп накаливания можно получить применением специальных колб с отражающими или рассеивающими покрытиями. Использование отражающих покрытий на колбе соответствующей формы позволяет иметь значительное разнообразие кривых силы света. Лампы с отражающими покрытиями называют зеркальными (рисунок 4). При необходимости обеспечить особо точное светораспределение в зеркальных лампах применяют колбы, изготовленные методом прессования. Такие лампы называются лампами-фарами. В некоторых конструкциях ламп накаливания имеются встроенные в колбы металлические отражатели.

Рисунок 4. Зеркальные лампы накаливания

Применяемые в лампах накаливания материалы

Металлы

Основным элементом ламп накаливания является тело накала. Для изготовления тела накала наиболее целесообразно применять металлы и другие материалы с электронной проводимостью. При этом пропусканием электрического тока тело будет накаливаться до требуемой температуры. Материал тела накала должен удовлетворять ряду требований: иметь высокую температуру плавления, пластичность, позволяющую тянуть проволоку различного диаметра, в том числе весьма малого, низкую скорость испарения при рабочих температурах, обуславливающую получение высокого срока службы, и тому подобных. В таблице 1 приведены температуры плавления тугоплавких металлов. Наиболее тугоплавким металлом является вольфрам, что наряду с высокой пластичностью и низкой скоростью испарения обеспечило его широкое использование в качестве тела накала ламп накаливания.

Таблица 1

Температура плавления металлов и их соединений

Металлы	T, °С	Карбиды и их смеси	T, °С	Нитриды	T, °С	Бориды	T, °С
Вольфрам Рений Тантал Осмий Молибден Ниобий Иридий Цирконий Платина	3410 3180 3014 3050 2620 2470 2410 1825 1769	4TaC + + HiC 4TaC + + ZrC HfC TaC ZrC NbC TiC WC W2C MoC VnC ScC SiC	3927 3927 3887 3877 3527 3427 3127 2867 2857 2687 2557 2377 2267	TaC + + TaN HfN TiC + + TiN TaN ZrN TiN BN	3373 3307 3227 3087 2977 2927 2727	HfB ZrB WB	3067 2987 2927

Скорость испарения вольфрама при температурах 2870 и 3270°С составляет 8,41×10^-10 и 9,95×10^-8 кг/(см²×с).

Из других материалов перспективным можно считать рений, температура плавления которого немного ниже, чем у вольфрама. Рений хорошо поддается механической обработке в нагретом состоянии, стоек к окислению, имеет меньшую скорость испарения, чем вольфрам. Имеются зарубежные публикации о получении ламп с вольфрамовой нитью с добавками рения, а также покрытия нити слоем рения. Из неметаллических соединений интерес представляет карбид тантала, скорость испарения которого на 20 – 30% ниже, чем у вольфрама. Препятствием к использованию карбидов, в частности карбида тантала, является их хрупкость.

В таблице 2 приведены основные физические свойства идеального тела накала, изготовленного из вольфрама.

Таблица 2

Основные физические свойства вольфрамовой нити

Температура, К	Скорость испарения, кг/(м²×с)	Удельное электрическое сопротивление, 10-6 Ом×см	Яркость кд/м²	Световая отдача, лм/Вт	Цветовая температура, К
1000 1400 1800 2200 2600 3000 3400	5,32 × 10-35 2,51 × 10-23 8,81 × 10-17 1,24 × 10-12 8,41 × 10-10 9,95 × 10-8 3,47 × 10-6	24,93 37,19 50,05 63,48 77,49 92,04 107,02	0,0012 1,04 51,2 640 3640 13260 36000	0,0007 0,09 1,19 5,52 14,34 27,25 43,20	1005 1418 1823 2238 2660 3092 3522

Важным свойством вольфрама является возможность получения его сплавов. Детали из них сохраняют устойчивую форму при высокой температуре. При нагреве вольфрамовой проволоки, в процессе термической обработки тела накала и последующих нагревах происходит изменение ее внутренней структуры, называемое термической рекристаллизацией. В зависимости от характера рекристаллизации тело накала может иметь большую или меньшую формоустойчивость. Влияние на характер рекристаллизации оказывают примеси и присадки, добавляемые в вольфрам в процессе его изготовления.

Добавка к вольфраму окиси тория ThO₂ замедляет процесс его рекристаллизации и обеспечивает мелкокристаллическую структуру. Такой вольфрам является прочным при механических сотрясениях, однако он сильно провисает и поэтому не пригоден для изготовления тел накала в виде спиралей. Вольфрам с повышенным содержанием окиси тория используется для изготовления катодов газоразрядных ламп из-за его высокой эмиссионной способности.

Для изготовления спиралей применяют вольфрам с присадкой оксида кремния SiO₂ вместе со щелочными металлами – калием и натрием, а также вольфрам, содержащий, кроме указанных, присадку оксида алюминия Al₂O₃. Последний дает наилучшие результаты при изготовлении биспиралей.

Электроды большинства ламп накаливания выполняют из чистого никеля. Выбор обусловлен хорошими вакуумными свойствами этого металла, выделяющего сорбированные в нем газы, высокими токопроводящими свойствами и свариваемостью с вольфрамом и другими материалами. Ковкость никеля позволяет заменять сварку с вольфрамом обжатием, обеспечивающим хорошую электро- и теплопроводность. В вакуумных лампах накаливания вместо никеля используют медь.

Держатели изготавливают как правило, из молибденовой проволоки, сохраняющей упругость при высокой температуре. Это позволяет поддерживать тело накала в растянутом состоянии даже после его расширения в результате нагрева. Молибден имеет температуру плавления 2890 К и температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), в интервале от 300 до 800 К равный 55 × 10^-7 К^-1. Из молибдена делают также вводы в тугоплавкие стекла.

Выводы ламп накаливания изготавливают из медной проволоки, которую приваривают торцевой сваркой к вводам. У ламп накаливания малой мощности отдельные выводы отсутствуют, их роль выполняют удлиненные вводы, изготовленные из платинита. Для припаивания выводов к цоколю применяют оловянно-свинцовый припой марки ПОС-40.

Стекла

Штабики, тарелочки, штенгели, колбы и другие стеклянные детали, применяемые в одной и той же лампе накаливания, изготовляют из силикатного стекла с одинаковым температурным коэффициентом линейного расширения, что необходимо для обеспечения герметичности мест сварки этих деталей. Значения температурного коэффициента линейного расширения ламповых стекол должны обеспечивать получение согласованных спаев с металлами, используемыми для изготовления вводов. Наибольшее распространение получило стекло марки СЛ96-1 со значением температурного коэффициента, равным 96 × 10^-7 К^-1. Это стекло может работать при температурах от 200 до 473 К.

Одним из важных параметров стекла является интервал температур, в пределах которого оно сохраняет свариваемость. Для обеспечения свариваемости некоторые детали изготовляют из стекла марки СЛ93-1, отличающегося от стекла марки СЛ96-1 химическим составом и более широким интервалом температур, в котором оно сохраняет свариваемость. Стекло марки СЛ93-1 отличается повышенным содержанием окиси свинца. При необходимости уменьшения размеров колб применяют более тугоплавкие стекла (например, марки СЛ40-1), температурный коэффициент которых составляет 40 × 10^-7 К^-1. Эти стекла могут работать при температурах от 200 до 523 К. Наиболее высокую рабочую температуру имеет кварцевое стекло марки СЛ5-1, лампы накаливания из которого могут работать при 1000 К и более в течение нескольких сотен часов (температурный коэффициент линейного расширения кварцевого стекла 5,4 × 10^-7 К^-1). Стекла перечисленных марок прозрачны для оптического излучения в интервале длинн волн от 300 нм до 2,5 – 3 мкм. Пропускание кварцевого стекла начинается от 220 нм.

Вводы

Вводы изготовляют из материала, который наряду с хорошей электропроводностью должен иметь тепловой коэффициент линейного расширения, обеспечивающий получение согласованных спаев с применяемыми для изготовления ламп накаливания стеклами. Согласованными называют спаи материалов, значения теплового коэффициента линейного расширения которых во всем интервале температур, то есть от минимальной до температуры отжига стекла, отличаются не более чем на 10 – 15%. При впае металла в стекло лучше, если тепловой коэффициент линейного расширения металла несколько ниже, чем у стекла. Тогда при остывании впая стекло обжимает металл. При отсутствии металла, обладающего требуемым значением теплового коэффициента линейного расширения, приходится изготовлять не согласованные впаи. В этом случае вакуумно-плотное соединение металла со стеклом во всем диапазоне температур, а также механическая прочность впая обеспечиваются специальной конструкцией.

Согласованный спай со стеклом марки СЛ96-1 получают при использовании платиновых вводов. Дороговизна этого металла привела к необходимости разработки заменителя, получившего название «платинит». Платинит представляет собой проволоку из железоникелевого сплава с температурным коэффициентом линейного расширения меньшим, чем у стекла. При наложении на такую проволоку слоя меди можно получить хорошо проводящую биметаллическую проволоку с большим температурным коэффициентом линейного расширения, зависящим от толщины слоя наложенного слоя меди и теплового коэффициента линейного расширения исходной проволоки. Очевидно, что такой способ согласования температурных коэффициентов линейного расширения позволяет осуществлять согласование в основном по диаметральному расширению, оставляя несогласованным температурный коэффициент продольного расширения. Для обеспечения лучшей вакуумной плотности спаев стекла марки СЛ96-1 с платинитом и усиления смачиваемости поверх слоя меди, окисленного по поверхности до закиси меди, проволока покрывается слоем буры (натриевая соль борной кислоты). Достаточно прочные впаи обеспечиваются при использовании платиновой проволоки диаметром до 0,8 мм.

Вакуумно-плотный впай в стекло СЛ40-1 получают при использовании молибденовой проволоки. Эта пара дает более согласованный впай, чем стекло марки СЛ96-1 с платинитом. Ограниченное применение этого впая связано с дороговизной исходных материалов.

Для получения вакуумно-плотных вводов в кварцевое стекло необходимы металлы с весьма малым тепловым коэффициентом линейного расширения, которых не существует. Поэтому необходимый результат получаю благодаря конструкции ввода. В качестве металла используют молибден, отличающийся хорошей смачиваемостью кварцевым стеклом. Для ламп накаливания в кварцевых колбах применяют простые фольговые вводы.

Газы

Наполнение ламп накаливания газом позволяет повысить рабочую температуру тела накала без уменьшения срока службы из-за снижения скорости распыления вольфрама в газовой среде по сравнению с распылением в вакууме. Скорость распыления снижается с ростом молекулярной массы и давления наполняющего газа. Давление наполняющих газов составляет около 8 × 104 Па. Какой газ для этого использовать?

Использование газовой среды приводит к появлению тепловых потерь из-за теплопроводности через газ и конвекции. Для снижения потерь выгодно заполнять лампы тяжелыми инертными газами или их смесями. К таким газам относятся получаемые из воздуха азот, аргон, криптон и ксенон. В таблице 3 приведены основные параметры инертных газов. Азот в чистом виде не применяют из-за больших потерь, связанных с его относительно высокой теплопроводностью.

Таблица 3

Основные параметры инертных газов

Газ	Молекулярная масса	Потенциал ионизации, В	Теплопроводность, 10-2 Вт/(м×К)
Водород Аргон Криптон Ксенон	28,01 39,94 83,70 131,30	15,80 15,69 13,94 12,08	2,38 1,62 0,80 0,50

Источник: Афанасьева Е. И., Скобелев В. М., «Источники света и пускорегулирующая аппаратура: Учебник для техникумов», 2-е издание переработанное – Москва: Энергоатомиздат, 1986 – 272с.

Строение светодиодной лампы — LED Test

Все мы знаем, что светодиодные лампы на сегодняшний день являются самым экономичным источником света. Интересовались ли вы, что их делает такими, какие они есть? Почему их называют экологически безопасными и самыми долговечными лампами? Давайте «заглянем» внутрь этого устройства, чтобы наконец разобраться, стоит ли эта лампа такого внимания.

LED-лампа состоит из четырех основных частей:

1. Колба с рассеивателем. В отличие от колб ламп накаливания и люминесцентных ламп, она не бьется, поскольку сделана из пластика, а не стекла. Поэтому, при падении вам не придется собирать обломки по всему полу. Также, она не нагревается. Удобно, не так ли? Колба бывает двух видов: матовая и прозрачная. При выборе светодиодной лампы, стоит отдать предпочтение устройству с матовой колбой. Она предназначена для равномерного рассеивания света по всей площади помещения.

2. Плата со светодиодами. 90% тепла, излучаемого светодиодами, приходится на плату. Поэтому, важно, чтобы она была с алюминиевой подложкой. На сторону, которая расположена возле радиатора, наносится термопаста, которая предотвращает его нагрев.

В светодиодных лампах могут использоваться три типа светодиодов:

DIP светодиоды. Крепятся на плату с помощью сквозных отверстий на плате. Имеют довольно низкую светоотдачу.

SMD светодиоды. Они отличаются, в первую очередь, способом монтажа на плату. SMD светодиоды напаяны непосредственно на поверхность платы. Такие диоды отличаются высокой светоотдачей, по сравнению с DIP светодиодами. На сегодняшний день наиболее распространенным видом являются SMD светодиоды.

COB светодиоды. Кристаллы напаиваются на плату и покрываются общим слоем люминофора. Это позволяет производить лампы малых размеров, и обеспечивает отвод тепла.

3. Драйвер — это один из основных элементов светодиодных ламп. Благодаря ему, ток передается в источник питания. Драйвер влияет на качество, количество света, а также на ресурс работы лампы. Драйвер предотвращает пульсации, а значит светодиодные лампы не мерцают. Благодаря ему наши глаза не устают от искусственного освещения. Также, благодаря этому устройству, лампы могут так долго светить даже при перепадах напряжения. Драйвер стабилизирует ток и предотвращает преждевременное перегорание лампы.

4. Корпус лампы с цоколем. Основная задача корпуса лампы — вместить все внутренние элементы и организовать качественный отвод тепла. В ранних моделях LED-ламп использовались очень сложные конструкции корпуса (балласта). Они были выполнены из массивного алюминия в виде радиаторов. Это позволяло очень эффективно отводить тепло, которое излучается элементами драйвера и светодиодами, но при этом очень их удорожало. Впоследствии производители нашли компромиссное решение: сочетание тонкостенного алюминиевого стакана с термопластиком. Эта пара вполне справляется с задачей теплоотвода при относительной дешевизне конструкции, что сделало светодиодную лампу доступной по цене. Все элементы драйвера располагаются внутри стакана, который с одного конца закрыт цоколем, а с другой — алюминиевой пластиной, на которой расположены светодиоды. Иногда на этой же пластине располагают элементы драйвера. Чаще всего используют три решения, позволяющие эффективно отводить тепло от пластины со светодиодами на стакан: термоклей; сочетание винтов и термоклея, что обеспечивает плотный контакт; использование пластины с «юбочкой», которая запрессовывается в стакан. Это обеспечивает лампам хороший отвод тепла, что положительно влияет на срок службы устройства. Цоколь — это часть лампы, с помощью которой устройство прикрепляется к патрону люстры. Как и в других источниках освещения, цоколь в светодиодных лампах имеет разнообразие видов: от Е14 и Е27, которые чаще всего используют в быту, до MR, которые применяются для точечного освещения.

Прекрасным примером светодиодных источников освещения являются светодиодные лампы Vestum. Их цена в полной мере оправдана качеством. Эти лампы станут лучшим приобретением для дома, квартиры, офиса, гаража, дачи или любого другого помещения. Ведь они экономичны, безопасны, экологичны и долговечны.

Как выбрать энергосберегающие лампы для дома, разбираем подробно

Энергосберегающие лампы для дома или квартиры сегодня используются в более совершенном варианте – в виде компактных люминесцентных источников света. Они удобны во всех смыслах: при установке, эксплуатации, замене. Поэтому отличаются высокой популярностью.

Устройство и принцип функционирования

Энергосберегающая лампа состоит из нескольких основных элементов: газонаполненная колба, цоколь, встроенный пускорегулирующий аппарат электронного типа. Учитывая особенности конструкции, габариты источника света довольно компактные, что значительно упрощает эксплуатацию дома или в квартире.

В лампе содержится инертный газ с примесью паров ртути в небольшой концентрации. Когда на электроды подается напряжение, возникает дуговой разряд. Проходящий по газообразной среде электрический ток способствует образованию ультрафиолетового излучения, которое остается незаметным для глаз.

Устройство изделия

Чтобы энергосберегающая лампа для дома продуцировала видимый свет, внутренняя поверхность колбы покрывается веществом особого вида – люминофором. Это покрытие поглощает ультрафиолетовое излучение, что приводит к возникновению свечения. Особенность этого вещества заключается в возможности изменения его состава, что влияет на спектр излучения, а соответственно, и на качество света.

Разновидности ламп

Энергосберегающие лампы представлены широким ассортиментом разнотипных моделей, отличных по форме колбы, спектру излучения, типу цоколя. Для частного дома или квартиры лучше выбрать компактное исполнение с резьбовым цоколем (Е27, Е14). Такие источники света легко устанавливаются вместо привычных ламп накаливания. Но в быту используется и вариант со штырьковым цоколем: 2D, G23, G24Q1-G24Q3, G53, 2G7.

Различные формы

Последние из названных исполнений чаще применяются в качестве источников света в ванной, душевой, для подсветки подвесных конструкций потолков. По спектру также встречаются разные энергосберегающие лампы: с белым свечением, красным, желтым, синим, зеленым светом. Но цветное излучение обычно используется при организации декоративной подсветки.

Для основного и локального освещения дома лучше выбрать лампы с цветовой температурой в пределах от 2 700 К до 4 200 К.

На основании различий в форме колбы различают следующие виды энергосберегающих ламп:

• спиралевидные;
• U-образные;
• полуспиральные;
• колбовидные (повторяют форму шара, груши).

Наиболее популярными являются первые два варианта, но только на качество работы не влияют конструкционные особенности колбы. При выборе формы необходимо ориентироваться на собственные предпочтения и дизайн помещения.

Решая для себя вопрос, какие источники света самые лучшие, нужно знать, что основное отличие между исполнениями с разными колбами заключается в стоимости: спиралевидные конструкции обойдутся дороже ввиду усложненного процесса изготовления.

Сравнение с аналогами

Энергосберегающие лампы характеризуются рядом преимуществ, но в чем-то все же уступают более совершенным источникам света. Основные плюсы:

• экономичность, что обусловлено высокой эффективностью работы наряду со сравнительно небольшим энергопотреблением;
• рассеянный, мягкий свет;
• невысокая интенсивность нагрева при эксплуатации;
• длительный срок работы;
• широкий выбор вариантов, отличных по цветовой температуре, например, для дома используют лампы с максимально приближенным к естественному свету излучением (4 200 К).

Если освещение кажется неприятным для восприятия, значит, энергосберегающие лампы были подобраны неправильно.

Негативные черты осветительной техники обычно проявляются при непосредственном сравнении с аналогами. Так, люминесцентные компактные исполнения предлагаются по довольно высокой стоимости, если рассматривать лампы накаливания и галогенный вариант.

По цене энергосберегающие лампочки ближе к светодиодным, что означает довольно высокие расходы в случае одновременной замены всех источников света в доме.

Кроме того, они негативно реагируют на частые включения/отключения, так как неправильная эксплуатация приводит к заметному снижению срока службы. В сравнении со светодиодными аналогами любые другие лампы находятся в проигрыше, если рассматривать продолжительность функционирования.

Диодные источники света могут прослужить от 50 000 до 100 000 часов, если же выбрать компактные люминесцентные исполнения, можно рассчитывать лишь на 6 000-12 000 часов. В идеальных условиях такие лампы служат до 20 000 часов.

Еще один минус – наличие в колбе вредных веществ. При повреждении источники света данного вида нельзя утилизировать привычным образом, выбросив их в урну. Существует инструкция на случай повреждения герметичного корпуса источника света. Далеко не все энергосберегающие лампы компактного типа несовместимы с диммерами (светорегуляторами). Еще один минус заключается в том, что включение на полную мощность происходит не моментально. На разогрев прибора требуется около минуты.

Решающие критерии выбора

В первую очередь необходимо определиться с формой колбы и типом цоколя, так как эти параметры позволяют устанавливать источник света в определенный светильник. Затем подбирается подходящее исполнение по уровню мощности. Тут нужно учитывать, что интенсивность светового потока зависит именно от этой характеристики: чем выше значение мощности, тем более ярким будет свет.

Решая вопрос, какие лампочки лучше выбрать, следует заранее определить способ их включения. В компактных люминесцентных источниках света применяется электронный пускатель. Он обеспечивает более качественное освещение, без мерцаний. Следующий критерий – цветовая температура.

Чтобы в дальнейшем не испытывать дискомфорта от воздействия светового излучения у себя дома, необходимо выбирать исполнения в пределах от 2 700 К (желтый свет, напоминает лампы накаливания) до 4 200 К (освещение, близкое к естественному).

Еще рекомендуется обращать внимание на марку и стоимость. Надежные производители обычно предлагают гарантию до нескольких лет. Так как энергосберегающие лампы стоят довольно дорого, желательно подбирать  качественные изделия, обращать внимание на наличие вентиляции для естественного охлаждения балласта. Это позволит продлить срок службы изделия.

Утилизация

Компактные люминесцентные лампы не представляют опасности в неповрежденном виде. Внутри таких источников света содержится ртуть в количестве до 5 мг. Лампы ни в коем случае нельзя хранить в квартире после того, как была нарушена целостность колбы. В результате длительное воздействие ртути на живой организм может вызвать отравление. Поэтому энергосберегающие лампы в случае повреждения или по окончании срока службы необходимо утилизировать.Физические лица должны сдавать такие источники света в управляющую компанию по месту жительства. Прием опасных отходов производится бесплатно.

Для юридических лиц предусмотрена возможность сотрудничества напрямую со специализированными организациями, которые ответственны за утилизацию опасных отходов, включая и люминесцентные лампы. Если источник света разбился в помещении, нужно открыть окна, собрать все осколки, обработать участок раствором марганцовки.

Таким образом, несмотря на наличие паров ртути в колбе, для дома или квартиры вполне можно выбрать компактные люминесцентные источники света.

В сравнении с лампами накаливания у таких приборов есть немало преимуществ: более длительный срок службы, высокая интенсивность освещения, небольшой уровень энергопотребления. Благодаря тому, что сегодня появились новые исполнения с цоколем Е27 и Е14, энергосберегающие лампочки легко устанавливать. При выборе следует обращать внимание на наличие вентиляционных отверстий рядом с балластом, что способствует снижению нагрева корпуса.

Особенности конструкции светодиодных ламп | Световой

Начало новой эры в освещении связывают, прежде всего, с использованием светодиодных элементов для изготовления долговечных и надежных ламп. Компактный размер светодиодов позволяет проектировать самые разнообразные по размеру и форме осветительные приборы. Узнать о появлении и развитии этих элементов Вы можете в статье «Что такое светодиод и как он развивался». Сейчас мы детально рассмотрим конструкцию светодиодных ламп.

Геометрическая форма, применяемые материалы, элементный состав светодиодного изделия зависит от его электрической мощности и размера. Ведущие производители в этой области особое внимание уделяют детальному расчету конструкции лампы, ведь это влияет на продолжительность её работы. В общих чертах все светодиодные элементы схожи между собой, однако каждая компания стремится улучшить характеристики по светоотдаче и долговечности.

Лидерами в этой отрасли считаются такие компании как LG, Verbatim, Philips, Toshiba, Osram и Samsung. Их продукция подтверждает одну аксиому: чтобы светодиодный осветительный прибор имел срок службы в несколько десятков тысяч часов, необходимо, чтобы все его компоненты были рассчитаны на продолжительную эксплуатацию. Для разработки и производства таких ламп требуется большой штат квалифицированных инженеров, множество тестов и доработок конструкций — это могут позволить себе только крупные производители. Поэтому мы рекомендуем приобретать светодиодные лампы только у известных брендов, так как это гарантирует их беспроблемную и долгую работу.

Конструкция светодиодных осветительных ламп

Рассмотрим строение бытовой светодиодный лампы, которая имеет классическую грушевидную форму (тип А) и резьбовой стандартный цоколь — Е27. Конструктивные элементы изделия с описанием показаны на рисунке. Лампы других размеров и форм имеют практически такой же состав элементов.

1. Рассеиватель выполнен в виде полусферы и предназначен для равномерного распределения пучка света и увеличения угла свечения. Отличительная особенность рассеивателя — он практически не нагревается в отличие от аналогичной детали лампы накаливания. Для изготовления этого элемента используют полупрозрачный или прозрачный пластик, поликарбонат и другие небьющиеся материалы.
2. Светодиодные чипы — важнейшие компоненты лампы. Их количество варьируется в зависимости от размеров, расчетной мощности и конструкции осветительного изделия. Ведущие производители в этой отрасли не экономят на качестве светодиодов, ведь от них во многом зависят эксплуатационные характеристики и долговечность лампы. Компаний, которые выпускают качественные светодиоды немного — узнать о них Вы можете в отдельной статье.
3. Печатная плата изготавливается из сплава алюминия и предназначена для отвода тепловой энергии от чипов к радиатору. Это обеспечивает оптимальный температурный режим и стабильную работу светодиодных чипов.
4. Зона максимальной температуры находится под печатной платой. Одна из особенностей светодиодных ламп заключается в том, что нагрев распространяется не наружу, как у обычных элементов накаливания, а внутрь колбы. Именно по этой причине светодиодной лампе необходим теплоотводящий элемент.
5. Радиатор предназначен для отвода тепловой энергии от печатной платы, на которой смонтированы светодиоды и чипы. Изготавливают эти компоненты из алюминия или его сплавов. Конструктивно состоят из большого числа пластинок, что необходимо для увеличения площади теплоотвода.
6. Конденсатор используется в конструкции лампы для сглаживания пульсаций выходного напряжения.
7. Драйвер. Это устройство предназначено для преобразования переменного тока в постоянный. Печатная плата светодиодной лампы состоит из стабилизатора напряжения и диодного моста. Благодаря такому строению обеспечивается выпрямление, сглаживание, стабилизация напряжения для питания светодиодных элементов.
8. Основание цокольной части выполнено из полимерных материалов и предназначается для защиты корпуса лампы от пробоя элетротоком.
9. Цоколь изготавливается латунным с покрытием из никеля, что обеспечивает хороший контакт лампы с патроном осветительного прибора, а также предохраняет элемент от коррозии.

Почему светодиодные лампы дороже обычных?

Светодиодная лампа по стоимости всегда будет дороже, чем аналогичная по характеристикам светоотдачи лампа накаливания. После беглого ознакомления с конструкцией понятно почему — светодиодная лампа имеет больше конструктивных элементов и сложнее в изготовлении.

Важно отметить, что лампы непроверенных производителей могут быть дешевыми, так как собраны из некачественных элементов без соблюдения технологических нормативов. Такие изделия содержат ненадежные и очень дешевые светодиоды, сильно упрощенные драйверы.

Помимо этого, светоотдача и мощность таких ламп на порядок ниже указанных на упаковке характеристик. Мы проверяли множество подобных изделий и не нашли ни одного качественного экземпляра. Такие лампы максимум прослужат 1–2 месяца, поэтому мы не советуем их приобретать.

Лучший вариант — это покупать светодиодные лампы известных производителей. Несомненно, они дороже, но и служат в разы дольше. С ростом производственных мощностей розничная цена качественной светодиодной лампы будет постепенно снижаться. Однако даже при высокой стоимости светодиодные лампы очень быстро окупаются.

Экологичность светодиодных ламп

Такие изделия безопасны для применения в жилых, офисных и производственных помещениях. По сравнению с обычными и люминесцентными лампами, они не содержат вредных для здоровья веществ, таких как свинец и ртуть. Колба светодиодных осветительных изделий изготовлена из небьющихся материалов — пластик, поликарбонат.

Лампа не требует специальной утилизации и не вредит экологии. В современном мире экологичность освещения имеет важное значение. Новые технологии помогают уменьшить негативное воздействие излучений на здоровье человека и экосистему. Во многих странах Европы уже запрещена продажа люминесцентных и ламп накаливания. «Зеленый свет» дан системам освещения на основе светодиодов.

Как выбрать галогеновую лампу

Современные производители осветительных приборов выпускают столь широкое разнообразие самых разных светильников, что неподготовленному покупателю, пришедшему в магазин за светильником, впору растеряться. Даже найти ответ на вопрос о том, как выбрать галогеновую лампу для светильника – и то не легкое дело, учитывая разнообразие представленных в магазинах моделей. Лампы отличаются друг от друга не только по форме или мощности, но еще и по типу света. По этому параметру различают несколько видов ламп, самыми распространенными из которых являются лампы накаливания, люминесцентные лампы, галогенные лампы и светодиоды. При этом самыми лучшими, с точки зрения даруемого ими света, считаются галогенные лампы, спектр света которых максимально приближен к солнечному свету, а значит, они меньше, чем другие типы ламп, вызывают усталость глаз.

Разновидности галогенных ламп и особенности их применения.

Перед тем, как выбрать галогеновую лампу, надо узнать, какие разновидности галогенных лампочек выпускаются сегодня производителями. По большому счету, все галогенные лампы можно разделить на 2 группы

• Линейные
• Компактные (или малогабаритные).

Компактные лампы дают довольно узкий направленный пучок света, что нашло свое отражение в создании современных точечных светильников для галогенных ламп. Такие светильники широко применяются при создании дизайнерских интерьеров, когда речь идет не о то, чтобы просто осветить помещение, а создать освещение одновременно и функциональное, и очень привлекательное, позволяющее разделить комнату на отдельные зоны и подчеркнуть наиболее привлекательные стороны интерьера. А линейные галогенные лампы дают возможность создавать мягкое, наиболее близкое к естественному свету освещение, способствующее лучшему расслаблению и отдыху в домашних условиях.

Устройство галогенной лампы.

По большому счету, галогенные лампы – это более усовершенствованные лампы накаливания. Они тоже нагреваются при работе, но при этом дают гораздо меньше тепла, чем лампы накаливания. Источником света в такой лампе является вольфрамовая спираль, которая находится в колбе, заполненной инертными и галогенными газами. Наличие газов существенно замедляет процесс испарения вольфрама, а пропускаемый через спираль электрический ток вызывает тепловую и световую энергию. При этом при одинаковой мощности температура разогрева вольфрамовой нити в галогенной лампе больше, чем в лампе накаливания, а значит и светится она ярче.

Достоинства и недостатки галогенной лампы.

Среди достоинств галогенных ламп можно отметить

• компактные размеры
• экономичное потребление электроэнергии. Эти лампы являются низковольтными, так что тратят энергии меньше, чем лампы накаливания.
• спектр света, который они дают, более приятен для глаз.
• по своей долговечности они также превосходят лампы накаливания (срок их службы в 1,5-2 раза превышает срок службы ламп накаливания).

Правда, если говорить о долговечности, то здесь все довольно относительно. Галогенные лампы очень чувствительны к перепадам напряжения в сети, а следовательно, должны включаться через специальный стабилизатор – в противном случае они прослужат вам ровно столько, сколько времени в сети будет стабильное ровное напряжение.

А если уж речь зашла о недостатках галогенных ламп, то надо упомянуть и еще несколько отрицательных моментов, связанных с ними.

• Замена лампы связана с определенными сложностями, так как ее нельзя брать голыми руками. Колба галогенной лампы изготавливается из расплавленного кварца, и жир, который является естественной частью кожи рук, приведет к его кристаллизации. В результате, при очередном включении светильник может просто взорваться. Именно поэтому замену лампы надо производить в перчатках или с помощью салфеток.
• У галогенных ламп, впрочем, так же как и у ламп накаливания, крайне низкий КПД. При включении в электрическую сеть из 100% получаемой энергии 80 идут на тепло, и лишь 20% тратится на свет. Таким образом, получается, что светильники с галогенными лампами ( и с лампами накаливания) больше греют, чем светят.
• И еще один недостаток тесно связан с тем, о чем было упомянуто выше – то есть, с высокой температурой нагрева самой лампы. Именно это служит причиной выхода лампочки из строя вследствие того, что отгорает цоколь лампочки от колбы.

И все же галогенные лампы пользуются сегодня достаточно высоким спросом, благодаря большому разнообразию их модификаций. Их небольшие размеры позволяют использовать эти лампочки в комнатах с подвесными потолками, а спектр излучаемого ими света наиболее выгодно подчеркивает особенности интерьера. Кстати, довольно часто галогенные лампы используют в витринах магазина, так как они очень выгодно оттеняют изделия из стекла, металла, хрусталя или хрома.

Использование лампочек и их устройство

от Хеба Соффар · Опубликовано 1 июня 2014 г. · Обновлено 28 ноября 2019 г.

Лампы электрические

Электрические лампы — это инструменты, которые преобразуют электрическую энергию в световую, пропуская через них электричество. Существуют разные типы электрических ламп, но самыми популярными из них являются лампочки и люминесцентные лампы.

Лампочки изобрел американский изобретатель Томас Альфа Эдисон.

Использование ламп:

Лампочки (лампы) — самый популярный источник искусственного света, где они используются для освещения домов, автомобильных фар и фонарей.

Состав лампочек:

Лампочка состоит из трех основных частей: нити накала, стеклянной колбы и цоколя лампочки.

Конструкция лампочки

• Нить накала: это свернутая в спираль тонкая проволока из вольфрама, соединенная с медным и свинцовым проводами, соединенными с цоколем лампы.

  Когда электричество достигает вольфрамовой нити через медные и свинцовые провода, оно вызывает свечение нити и излучение света.

  Нить накала сделана из вольфрама, потому что она имеет высокую температуру плавления, что предотвращает плавление нити при высоких температурах.нить накала нагревается и излучает свет, когда через нее проходит электрический ток.

  Медные и свинцовые провода позволяют электрическому току проходить от цоколя лампы к вольфрамовой нити.

• Стеклянная колба: изготовлена ​​из тонкого стекла и содержит один тип инертных газов — аргон вместо воздуха. Стеклянная колба предотвращает попадание воздуха на нить накаливания и защищает ее от возгорания.

  Газ аргон увеличивает срок службы нити накала лампочки, потому что он не горит и не способствует горению, так как это неактивный газ, поэтому он защищает нить от горения.

Типы цоколей лампы накаливания:

Лампочка со спиральным цоколем

1. Спиральное основание с отрезком провода для подключения лампы к электрической цепи.

2. Основание с двумя боковыми гвоздями с двумя проводами для соединения лампы с электрической цепью и двумя боковыми гвоздями.

   Лампочка с двумя боковыми гвоздями на цоколе

Теги: Газ аргонИскусственный светОснование лампочкиАвтомобильные фарыЭлектрический токЭлектрическая энергияЭлектрические лампыСтеклянная лампочкаЛампа со спиральным цоколемЛампа с двумя боковыми гвоздями на основанииЛампочкиСтруктура лампочекИспользование лампочкиЭнергия светаОсветительные домаСпиральное основаниеЭлектричествоНить накаливанияФакелыТомас Альфа ЭдисонВольфрамовые гвозди основанийДве лампочек накаливания

Вам также может понравиться…

• 0
• 0
• 0

Анатомия лампы Эдисона | Комплект антикварных ламп

Электричество — одно из важнейших открытий всех времен, поскольку оно раскрыло потенциал того, что мы можем делать после захода солнца и когда у нас нет естественных источников света.Хотя понятие электричества было известно с древних времен, мы начали использовать его силу только около 250 лет назад. Со времени первых экспериментов Франклина с электричеством наше понимание значительно расширилось, и мы постоянно находим новые способы улучшить нашу жизнь. Томас Эдисон был еще одним пионером в области электричества и первым изобретателем, запатентовавшим дизайн лампы накаливания, которая в конечном итоге проложила путь для домашнего использования электрического света. Эти лампы накаливания светятся, когда через них проходит электричество, но как и почему? Это руководство познакомит вас с анатомией лампы Эдисона, чтобы вы могли лучше понять компоненты, которые составляли источник освещения номер один на протяжении более века.

Введение в анатомию лампы Эдисона

По сравнению с компактными люминесцентными, галогенными и светодиодными лампами, производимыми сегодня, лампа накаливания Эдисона была базовой по всем стандартам. Однако в то время его лампочка считалась смелым изобретением, потому что она угрожала индустрии газового освещения и представила публике совершенно новый вид энергии. Источник света, каким мы его знаем сегодня, является результатом сопротивления и накала. Некоторая часть энергии, производимой электричеством, требуется для преодоления сопротивления проводящего материала.Лампа накаливания использует тепло, выделяемое сопротивлением нити, для создания света. Этот процесс излучения широко известен как излучение черного тела, при котором каждый объект с высокой температурой постоянно излучает электромагнитное излучение. Видимая длина волны испускаемого излучения зависит от температуры проводящего объекта.

Как и многие из известных сегодня лампочек, лампа накаливания Эдисона имела очень простую конструкцию. Каждая лампочка состояла из стеклянного корпуса, в котором находилась нить из плотно свернутого металла, которая была натянута между двумя выводами для прохождения тока.Большинство из нас знает, что металлы являются хорошими проводниками тепла и электричества, но какие материалы лучше всего проводят тепловую энергию? В то время как Эдисон создавал свою первую электрическую лампу накаливания в своей лаборатории в Менло-Парке, он использовал платиновую нить накала в стеклянной вакуумной лампе, что помогло задержать ее плавление. Тем не менее, его лампа горела самое большее несколько часов. После тестирования тысяч материалов он начал карбонизацию наростов всех мыслимых растений, чтобы найти наиболее подходящий материал для волокон.Он рассматривал вольфрам, но у него не было необходимых инструментов, чтобы сделать его жизнеспособным. Только в 1904 году вольфрам оказался более эффективным, чем обугленный бамбук, хлопок и другие материалы, которые использовал Эдисон. Вольфрам не только обладает высокой термической стабильностью, но также имеет самое низкое давление пара и самую большую прочность на разрыв из всех металлов.

Самые ранние лампы Эдисона обычно содержали стеклянную опору или стержень, который прикреплялся к основанию лампочки, что позволяло электрическим контактам проходить через лампу или оболочку без риска утечки воздуха или газа.В стержень были встроены маленькие провода, которые поддерживали нить накала и любые подводящие провода. Стеклянные корпуса содержали либо вакуум, либо инертный газ для сохранения и защиты нити от испарения. Лампа накаливания использовалась в розетке, которая обеспечивала механическую опору и электрические соединения, чтобы сделать ее устойчивым источником света. Галогенная лампа — разновидность лампы накаливания. В отличие от лампочки Эдисона, галогенная лампа сделана из кварца и может содержать инертные газы, такие как бром, хлор, фтор, йод и другие галогенные элементы.Мы понимаем, насколько сложно визуализировать физические явления электричества в действии в предварительной лампочке, поэтому мы создали глоссарий, чтобы помочь.

Компоненты ламп Эдисона: Полезные термины

• Цоколь: Большинство ламп накаливания имеют среднее основание, которое удерживает всю сборку на месте, что означает, что лампа привинчивается к осветительной арматуре.

• Электрический ножной контакт: Компонент электрической цепи в нижней части резьбового соединения всех лампочек.

• Нить накала: Провод или нить с высокой температурой плавления. В растянутом состоянии вольфрам имеет длину более шести футов, а толщину составляет всего лишь одну сотую дюйма.

• Стеклянный держатель: Небольшой стеклянный элемент, удерживающий нить накала в центре лампочки.

• Глобус: Компонент, который покрывает стеклянную колбу, содержащую инертный газ, и вмещает все компоненты, необходимые для создания электрического тока.

• Инертный газ: Тип инертного газа, такого как аргон или смесь аргона и азота, который обеспечивает вдвое большую светоотдачу и снижает почернение колбы по сравнению с вакуумом.

• Изоляция: Парижская штукатурка или, позже, фарфор, который используется для внутренней изоляции электрического контакта.

Мы надеемся, что эта статья даст вам достаточное введение в анатомию лампы Эдисона. У нас есть широкий выбор старинных и старинных лампочек, в том числе многие из самых популярных ламп накаливания Эдисона.Обращайтесь к нам с любыми вопросами, и один из наших специалистов по освещению будет рад помочь.

Детали лампочки

Обычная лампа накаливания состоит из нескольких частей, некоторые из которых вы можете видеть, а некоторые нет. Тонкое стекло образует внешнюю часть колбы, называемую глобусом. Он содержит нить накала, излучающую свет, стержень, на котором она закреплена, и металлическое основание, которое ввинчивается в патрон, например в лампу или потолочный светильник. Эти детали функционируют вместе как одно из самых успешных изобретений всех времен.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Части лампочки: стеклянный шар, металлическая нить накала, провода и стеклянный стержень, газы и металлическая основа.

Глобус

••• Rina Summer / Demand Media

Внешний стеклянный корпус лампочки называется глобусом. Стекло обеспечивает максимальную светоотдачу и надежную опору для других частей лампы. Лампочка имеет форму, похожую на лампочку растения; лучи света от нити намного эффективнее с такой формой.

Нить накала

••• Rina Summer / Demand Media

Нить накала внутри лампочки имеет форму катушки, чтобы обеспечить необходимую длину вольфрама в небольшой среде для получения обильного количества света. Вольфрам — это природный твердый металл, и химический элемент, который в сыром виде является хрупким, но в более чистом виде очень силен. Так и должно быть, поскольку нить накаливания нагревается до 2550 градусов по Цельсию (4600 градусов по Фаренгейту).

Провода и стержень

••• Rina Summer / Demand Media

Внутри внутреннего центра лампочки находится центральный стержень из стекла, который поддерживает нить накала на своем месте.Соединительные провода обеспечивают постоянный ток электричества через компоненты лампочки. Подобно тому, как работает человеческое сердце, когда кровь движется к сердцу и от него, есть провод, который отводит электричество от цоколя лампочки, а другой провод замыкает электрическую цепь обратно к цоколю.

Невидимые газы

••• Rina Summer / Demand Media

Внутри лампочки не видны инертные газы, обычно состоящие из аргона и / или азота.Эти газы низкого давления предотвращают выгорание нити внутри колбы; он также снижает нагрузку на стеклянный шар от нормального атмосферного давления, уменьшая вероятность разрушения стекла.

Цоколь

••• Rina Summer / Demand Media

Цоколь лампочки выполняет три основные функции. Во-первых, он надежно поддерживает лампочку внутри блока электрического источника, такого как лампа или осветительная арматура. Вторая задача основания — передавать электричество от основного электрического источника внутрь самой лампочки.Последняя функция — обезопасить глобус и все компоненты внутри лампы, создав надежный и удобный источник света.

Закон электричества Ома

••• Рина Саммер / Demand Media

Георг Ом впервые опубликовал свое математическое уравнение для правильного использования электричества в цепях в 1827 году. Закон Ома вычисляет правильное электрическое напряжение с учетом силы тока и сопротивления любая электрическая схема. Закон Ома был изобретен через 27 лет после изобретения первой лампочки Хамфри Дэви и за 52 года до того, как американский изобретатель Томас Эдисон изобрел первую бытовую лампочку.

Как это работает: лампочка

В 1878 и 1879 годах англичанин сэр Джозеф Свон и американец Томас Эдисон смогли создать осветительное устройство, названное лампочкой. Обе лампочки середины 1800-х годов были достаточно эффективными, поэтому конструкция лампочки не сильно изменилась.

Стеклянная лампочка состоит из нескольких частей для выработки энергии. Когда у лампочки есть источник питания, например, она ввинчивается в барашка, в цепи протекает электрический ток, а затем излучается свет.На этом изображении из HowStuffWorks вы можете увидеть, что есть (n):

• Электрический ножной контакт
• Изоляция
• Контакт с резьбой
• Крепление для стекла
• Лампа
• Вольфрамовая нить
• Инертный газ
• Опорные провода

Для того, чтобы что-либо работало электрически, сначала необходимо установить электрическую цепь. Части лампочки работают вместе, чтобы замкнуть электрическую цепь, создавая электрический источник для лампочки, чтобы излучать свет.В основании лампочки есть два металлических контакта, электрическая ножка и контакт с резьбой, которые соединены с двумя жесткими проводами. Эти жесткие провода представляют собой вольфрамовые нити, которые удерживаются стеклянным держателем в середине лампочки. Между ними у вас есть изоляция, которая из нашего последнего блога, как вы узнали, предназначена для удержания электрического тока внутри металлических контактов и предотвращения его утечки на другие материалы. Наконец, внутри стеклянной колбы находится инертный газ, например азот или аргон.

Все эти части стеклянной лампочки важны для того, чтобы лампочка работала. Фактически, существует около 12 миллиардов лампочек, произведенных во всем мире , согласно wsj.com! Интересно, задумывались ли когда-нибудь англичанин сэр Джозеф Свон и американец Томас Эдисон, насколько важной станет лампочка через сотни лет.

Из чего сделаны лампочки?

Все мы знаем, что такое лампочки.И все мы ими пользуемся. Лампочки вместе с электричеством — одно из современных открытий, без которого мы больше не можем жить. В настоящее время существует множество типов и стилей лампочек. Они различаются размером, цветом, яркостью, требуемым количеством ватт, местом использования и т. Д. И цена лампочки также может быть разной — от нескольких долларов до числа с тремя цифрами. Однако, хотя все мы знаем, что такое электрическая лампочка и для чего она предназначена, на самом деле мы не знаем, как она сделана и из чего она сделана.Поэтому в этой статье вы узнаете, как создаются лампочки и из каких материалов они изготавливаются.

Поскольку лампочки производились еще в 19 веке, конструкция их очень проста. Первой на свет появилась лампа накаливания, которая является самой простой и наиболее часто используемой лампой во всем мире. И долгие годы это был единственный вариант, ведь совсем недавно на рынок попали и другие разновидности лампочек.

Лампа накаливания была создана и использовалась в 19 веке, и только в конце 20 века и в начале 21 века начали появляться другие типы лампочек.А поскольку лампы накаливания были первыми и наиболее известными лампочками, давайте посмотрим, какие компоненты используются для их создания.

Лампа накаливания сделана из нескольких материалов — металла , стекла и инертного газа , и вместе они образуют лампочку, которая дает нам свет. Эти три материала вместе создают лампочку. Но это делается определенным образом, чтобы лампочка излучала свет. Поэтому на самом деле вопрос должен заключаться не в том, из чего сделана лампочка, а в том, как она сделана.

Во-первых, у основания лампочки есть два металлических контакта , которые подключаются к электрической цепи и позволяют лампочке работать. Эти металлические цепи прикреплены к двум проводам , которые, в свою очередь, прикреплены к тонкой металлической нити . Эта нить накала расположена посередине лампочки и удерживается на стекле. Все это осуществляется в стеклянной колбе, которая заполнена инертным газом , чаще всего аргоном, но можно использовать и другие газы.Эти материалы вместе создают простую цепную реакцию, которая дает нам свет.

Когда лампочка подключена к источнику питания, электрический ток проходит от одного контакта к другому контакту через провода в лампочке. Как упоминалось ранее, внутри лампочки есть два провода, которые подключены к электрической цепи. А наличие инертного газа внутри лампочки гарантирует, что при включении питания лампочка будет излучать свет.Наука физика играет огромную роль в создании функционирующей лампочки, потому что свет достигается за счет электронов, которые являются отрицательно заряженными субатомными частицами, или небольшими единицами, которые не видны человеческому глазу. Два провода, которые находятся в лампочке, имеют разные заряженные области — положительно и отрицательно заряженные, а электроны перемещаются от одного заряда к другому и создают свет.

Хотя конструкция лампы накаливания и то, из чего она сделана, на первый взгляд может показаться немного запутанной, для создания такой лампы требуется всего несколько простых материалов, поэтому она была создана уже в 19 веке.Также существуют разные лампочки, например, светодиодные или солнечные прожекторы, которые имеют немного другую конструкцию. Но они смоделированы с использованием некоторых принципов, присущих лампе накаливания. И для всех лампочек физика играет важную роль в создании света, и лампочки наверняка стали неотъемлемой частью нашей жизни.

Почему правильное размещение проводов на лампочке важно для успешного зажигания лампы

Сводка

Используя это упражнение, учащиеся должны выяснить, почему провода нужно проложить сбоку от лампочки и на дне лампочки, чтобы она загорелась.Учащиеся соберут простую схему, используя батарею, 2 провода и лампочку. Чтобы понять, как лампочка становится частью простой схемы, ученики исследуют структуру лампочки, заглянув внутрь большей лампочки. Затем ученики изобразят структуру лампы и прохождение электричества через эту простую цепь (включая лампочку, провода и батарею).

Цели обучения

— Учащиеся узнают, как электрический ток проходит через лампочку как часть простой цепи.
— Студенты смогут объяснить, почему важно прикасаться к проводу в нижней части лампочки и на металлической стороне лампочки.
— Учащиеся изобразят внутреннюю структуру лампочки и проследят поток электричества через лампочку как часть простой схемы.
— Словарь: простая схема, ток, нить накала

Контекст для использования

Это задание можно использовать в вашем классе (3–6 классы) на вводном уровне по простым схемам.Вся работа должна занять около 30-45 минут. Размер класса может быть разным. Вы можете попросить учащихся работать индивидуально или в небольших группах. Это простое практическое открытие для студентов, открывающее глаза на то, как электрический ток проходит через лампочку.

Необходимые материалы:
Подготовка: Учитель должен снять внешнее стекло с нескольких больших лампочек (по одной на каждую небольшую группу, чтобы сэкономить на количестве лампочек)
Другие необходимые материалы (на каждого ученика или на небольшую группу):
2 провода
1 батарея
1 маленькая лампочка
держатель батареи (при наличии)
лента для удержания проводов (если держатель батареи недоступен)

Как только ученики обнаружат и обсудят работу простой схемы с использованием меньшей лампочки, они должны будьте готовы к основной части этого занятия (изучению внутренней структуры лампочки).

Предмет : Физика: электричество и магнетизм
Тип ресурса : Виды деятельности: Классные занятия
Уровень : средний (3-5)

Описание и учебные материалы

Подготовка: Учитель должен снять стекло с нескольких больших лампочек (по одной для каждой малой группы)
Другие необходимые материалы (на ученика или на небольшую группу):
2 провода
1 аккумулятор
1 маленькая лампочка
держатель батареи (при наличии)
лента для удержания проводов (если нет держателя для батареек)

Студенты сначала попытаются зажечь лампочку с помощью батареи, двух проводов и маленькой лампочки.Как только это станет для всех успешным, обсудите (или просмотрите), как работает простая схема.

Затем, без предварительных инструкций, спросите, что они знают о лампочке. «Как поток электричества к лампочке зажигает лампочку?» Чтобы помочь ученикам понять это, им нужно будет увидеть, где ток проходит через лампочку. Чтобы сэкономить на лампочках, я бы разделил ваш класс на небольшие группы. Раздайте каждой небольшой группе студентов электрическую лампочку с удаленным наружным стеклом.(Чтобы лучше изучить структуру лампочки, вы должны использовать более крупные стандартные бытовые лампочки.) Попросите их осмотреть внутреннюю часть лампочки, чтобы увидеть, где провода должны соприкасаться с лампочкой, и спросите: «Почему именно там? »

Изучив внутреннюю структуру лампочки, они должны понять, что один провод в лампочке прикреплен к металлической стороне лампы, а затем к нити накала. Другой провод помогает замкнуть цепь в лампе, присоединяясь к нити накала, а затем к основанию лампы.Это открытие должно помочь им понять, как ток может проходить в лампочку и выходить из нее, чтобы простая цепь оставалась замкнутой, когда она зажигает лампочку. Чтобы объяснить зажигание нити накала в лампе, необходимы дополнительные исследования и обсуждения.
После того, как структура лампочки будет изучена, обсуждена и понята, можно нарисовать и пометить схему внутренней части лампочки, проводов и батареи. Затем на диаграмму следует добавить поток тока.

(См .: http: // home.howstuffworks.com/light-bulb1.htm)

Вы можете расширить это задание, взглянув на внутреннюю часть фонарика и попробовав выяснить, как загорается лампочка в фонарике. Схема простой схемы в фонарике может быть нарисована.

Учебные заметки и советы

Я много раз учил простые схемы, используя лампочку в качестве одного из инструментов. Я знал, что ученики должны коснуться металлической стороны и дна лампочки, чтобы она загорелась, но это задание помогает ученикам обнаружить и понять, почему эти два контакта важны.

Советы по безопасности: Учителя должны снимать внешнее стекло с лампочки, а не ученики. Убедитесь, что дети осторожно обращаются с большими открытыми лампочками. Остерегайтесь острых краев. НЕ позволяйте учащимся подключать эти открытые лампочки к току.

Оценка

— Понаблюдайте за их практической работой (изготовление лампочки с использованием 1 батареи, 2 проводов и 1 лампочки, чтобы замкнуть простую схему)
— Схема внутреннего устройства лампочки
. — Схема батареи, проводов, большой лампочки с внутренней структурой и отслеживание тока через эту простую схему подключения.

Стандарты

4.II.C.1 — простые схемы

Ссылки и ресурсы

Как работает лампочка

История лампочки

Как работает лампочка? Когда была изобретена лампочка?

Задолго до изобретения лампочек лампы (фонари) с животным жиром, воском и растительным маслом использовались для освещения домов и окрестностей. В 1800 году английский ученый сэр Хамфри Дэви создал первый электрический свет, используя батареи (его изобретение) и кусок углерода, но его лампочка прослужила очень недолго.В 1860 году сэр Джозеф Свон разработал лампу накаливания с использованием углеродной нити, но она также быстро загорелась из-за высокого электрического тока.

Томас Альва Эдисон начал работу над лампочкой. Он экспериментировал с тысячами нитей накаливания и в 1879 году создал первую коммерческую лампу накаливания с нитью накаливания с очень высоким сопротивлением, чтобы увеличить срок службы света. Он использовал бескислородную стеклянную колбу. Кислород помогает быстро сжечь углеродную нить, но в бескислородной лампе нить не будет гореть.Он только светится, отсюда и название «лампа накаливания».

В 1990 году Уильям Кулидж изобрел вольфрамовую нить с очень высокой температурой плавления и, следовательно, с даже более длительным сроком службы, чем углеродная нить.

Конструкция и принцип работы лампочки

Лампа накаливания имеет вольфрамовую нить в качестве светоизлучающей среды и специально изготавливается на точных машинах для получения правильной площади поперечного сечения. Вольфрамовая нить скручена для обеспечения очень высокого сопротивления и заключена в стеклянную оболочку.Эта стеклянная колба или колба заполнена инертным газом низкого давления, например азотом или аргоном. Когда электричество проходит через свернутую в спираль вольфрамовую нить, она нагревается и светится. Инертный газ передает тепло, выделяемое нитью накала, к стеклянной колбе, откуда тепло излучается в атмосферу.

Вместо заполнения трубок инертным газом в лампах раньше использовался вакуум, чтобы продлить срок службы нити. Недостатком такой схемы было то, что тепло, выделяемое раскаленной нитью накала, нагревало контактные провода, часто повреждая изоляцию и преждевременно прекращая срок службы лампы.

Лампы накаливания работают при различных напряжениях в диапазоне от 1,5 В до более высоких напряжений, однако необходимо применять оптимальное напряжение в соответствии с номиналом лампы, поскольку напряжение выше номинального сокращает срок службы.

Конструкция лампочки

Описание частей лампочки

Схема основных частей современной лампы накаливания.

1. Стеклянная колба
2. Инертный газ
3. Вольфрамовая нить
4. Контактный провод (идет к ноге)
5. Контактный провод (идет к базе)
6. Опорные тросы
7. Держатель для стекла / подставка
8. Базовый контактный провод
9. Винтовая резьба
10. Изоляция
11. Электрический ножной контакт

Сравнение ламп накаливания с ламповыми лампами, КЛЛ и светодиодными лампами

Лампы накаливания менее эффективны по сравнению с КЛЛ, светодиодами и ламповыми лампами, поскольку часть энергии уходит в тепло.

Лампа накаливания увеличивает тепловую нагрузку системы кондиционирования воздуха, в отличие от других вариантов.

Лампы накаливания можно использовать со схемой диммера, что позволяет регулировать интенсивность света во время романтических ужинов при свечах.