Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Лампа розжарювання



План:


Введення

Лампа розжарювання загального призначення (230 В, 60 Вт, 720 лм, цоколь E27, габаритна висота бл. 110 мм

Лампа розжарювання - електричний джерело світла, в якому тіло напруження (тугоплавкий провідник), поміщене в прозорий вакуумованих або заповнений інертним газом посудину, нагрівається до високої температури за рахунок протікання через нього електричного струму, у результаті чого випромінює в широкому спектральному діапазоні, в тому числі видиме світло. Як тіла напруження в даний час використовується в основному спіраль зі сплавів на основі вольфраму.


1. Принцип дії

У лампі розжарювання використовується ефект нагрівання провідника (тіла розжарювання) при протіканні через нього електричного струму ( теплова дія струму). Температура тіла напруження різко зростає після включення струму. Тіло розжарення випромінює електромагнітне теплове випромінювання відповідно до законом Планка. Функція Планка має максимум, положення якого на шкалою довжин хвиль залежить від температури. Цей максимум зсувається з підвищенням температури в бік менших довжин хвиль ( закон зміщення Віна). Для отримання видимого випромінювання необхідно, щоб температура була близько кількох тисяч градусів. При температурі 5770 K (температура поверхні Сонця) світло відповідає спектру Сонця. Чим менше температура, тим менше частка видимого світла, і тим більше "червоним" здається випромінювання.

Лампа розжарювання на 36 В у включеному стані

Частина споживаної електричної енергії лампа розжарювання перетворює у випромінювання, частина йде в результаті процесів теплопровідності і конвекції. Тільки мала частка випромінювання лежить в області видимого світла, основна частка припадає на інфрачервоне випромінювання. Для підвищення ККД лампи та отримання максимально "білого" світла необхідно підвищувати температуру нитки напруження, яка в свою чергу обмежена властивостями матеріалу нитки - температурою плавлення. Температура в 5770 До недосяжна, оскільки при такій температурі будь-який відомий матеріал плавиться, руйнується і перестає проводити електричний струм. В сучасних лампах розжарювання застосовують матеріали з максимальними температурами плавлення - вольфрам (3410 C) і, дуже рідко, осмій (3045 C).

Для оцінки даної якості світла використовується т. зв. колірна температура. При досяжних практично температурах 2300-2900 K випромінюється далеко не білий і не денне світло. З цієї причини лампи розжарювання випромінюють світло, який здається більш "жовто-червоним", ніж денне світло. Однак лампа - точкове джерело, тому людині властиве зіставляти її світло зі світлом, наприклад, багаття або свічки, ніж з масштабним сонячним. Тому світло такої температури не викликає роздратування при тривалому використанні.

У звичайному повітрі при таких температурах вольфрам миттєво перетворився б на оксид. З цієї причини тіло напруження вміщено в колбу, з якої в процесі виготовлення лампи відкачується повітря. Перші виготовляли вакуумними; в даний час тільки лампи малої потужності (для ламп загального призначення - до 25 Вт) виготовляють у вакуумовану колбі. Колби більш потужних ламп наповнюють інертним газом ( азотом, аргоном або криптоном). Підвищений тиск в колбі газонаповнених ламп різко зменшує швидкість випаровування вольфраму, завдяки чому не тільки збільшується термін служби лампи, але і є можливість підвищити температуру тіла розжарювання, що дозволяє підвищити ККД і наблизити спектр випромінювання до білого. Колба газонаповненої лампи не так швидко темніє за рахунок осадження матеріалу тіла напруження, як у вакуумної лампи.


2. Конструкція

Конструкція сучасної лампи. На схемі: 1 - колба, 2 - порожнину колби (Вакуумована або наповнена газом), 3 - тіло напруження, 4, 5 - електроди (струмові вводи), 6 - гачки-держателі тіла напруження; 7 - ніжка лампи; 8 - зовнішнє ланка токоввода, запобіжник, 9 - корпус цоколя; 10 - ізолятор цоколя (скло); 11 - контакт денця цоколя.

Конструкції ламп розжарювання дуже різні і залежать від призначення. Однак спільними є тіло напруження, колба і токовводи. Залежно від особливостей конкретного типу лампи можуть застосовуватися тримачі тіла напруження різної конструкції; лампи можуть виготовлятися бесцокольнимі або з цоколями різних типів, мати додаткову зовнішню колбу і інші додаткові конструктивні елементи.

У конструкції ламп загального призначення передбачається запобіжник - ланка з феронікелевого сплаву, вварена в розрив одного з токовводов і розташоване поза колби лампи - як правило, в ніжці. Призначення запобіжника - запобігти руйнуванню колби при обриві нитки розжарення в процесі роботи. Справа в тому, що при цьому в зоні розриву виникає електрична дуга, яка плавить залишки нитки, краплі розплавленого металу можуть зруйнувати скло колби і послужити причиною пожежі. Запобіжник розрахований таким чином, щоб при запалюванні дуги він руйнувався під впливом струму дуги, істотно перевищує номінальний струм лампи. Феронікелевий ланка знаходиться в порожнині, де тиск дорівнює атмосферному, а тому дуга легко гасне. Через малу ефективності в даний час відмовилися від їх застосування.


2.1. Колба

Колба захищає тіло напруження від дії атмосферних газів. Розміри колби визначаються швидкістю осадження матеріалу тіла розжарення. Для ламп більшої потужності потрібні колби більшого розміру для того, щоб загрожених металів розподілявся на велику площу і не надавав сильного впливу на прозорість.

2.2. Газове середовище

Колби першої лампи були вакуумовані. Більшість сучасних ламп наповнюються хімічно інертними газами (крім ламп малої потужності, які як і раніше роблять вакуумними). Втрати тепла, що виникають при цьому за рахунок теплопровідності, зменшують шляхом вибору газу з великою молярною масою. Суміші азоту N 2 з аргоном Ar є найбільш поширеними в силу малої собівартості, також застосовують чистий осушене аргон, рідше - криптон Kr або ксенон Xe ( молярні маси : N 2 - 28,0134 г / моль; Ar: 39,948 г / моль; Kr - 83,798 г / моль; Xe - 131,293 г / моль).

Галогенні лампи

Особливою групою є галогенні лампи розжарювання. Принциповою їх особливістю є введення в порожнину колби галогенів або їх сполук. У такій лампі випарувався з поверхні тіла напруження метал вступає в з'єднання з галогенами, і потім повертається на поверхню нитки за рахунок температурного розкладу отриманого з'єднання. Такі лампи мають велику температуру спіралі, більший ККД, термін служби і менший розмір колби.


2.3. Тіло розжарення

Подвійна спіраль
Подвійна спіраль (біспіраль) лампи (Osram 200 Вт) з токовводамі і власниками

Форми тел напруження дуже різні і залежать від функціонального призначення ламп. Найбільш поширеним є з дроту круглого поперечного перерізу, проте знаходять застосування і стрічкові тіла напруження (з металевих стрічок). Тому використання виразу " нитка розжарення "небажано - більш правильним є термін" тіло напруження ", включений до складу Міжнародного світлотехнічного словника.

Тіло розжарення першої лампи виготовлялося з вугілля (температура сублімації 3559 C). В сучасних лампах застосовуються майже виключно спіралі з вольфраму, іноді осмієва -вольфрамового сплаву. Для зменшення розмірів тіла напруження йому зазвичай надається форма спіралі, іноді спіраль піддають повторній або навіть третинної спіралізаціі, отримуючи відповідно біспіраль або тріспіраль. ККД таких ламп вище за рахунок зменшення тепловтрат через конвекції (зменшується товщина ленгмюровского шару).


2.4. Електротехнічні параметри

Лампи виготовляють для різних робочих напруг. Сила струму визначається за закону Ома (I = U / R) і потужність по формулі P = U I, або P = U / R. Т. к. метали мають малий питомий опір, для досягнення такого опору необхідний довгий і тонкий дріт. Товщина дроту в звичайних лампах становить 40-50 мікрон.

Так як при включенні нитка розжарення знаходиться при кімнатній температурі, її опір на порядок менше робочого опору. Тому при включенні протікає дуже великий струм (у десять - чотирнадцять разів більше робочого струму). У міру нагрівання нитки її опір збільшується і струм зменшується. На відміну від сучасних ламп, ранні лампи розжарювання з вугільними нитками при включенні працювали за зворотним принципом - при нагріванні їх опір зменшувалася, і світіння повільно зростала. Зростаюча характеристика опору нитки напруження (при збільшенні струму опір зростає) дозволяє використовувати лампу розжарювання в якості примітивного стабілізатора струму. При цьому лампа включається в стабілізіруемую ланцюг послідовно, а середнє значення струму вибирається таким, щоб лампа працювала вполнакала.

У миготливих лампах послідовно з ниткою розжарення вбудовується біметалічний перемикач. За рахунок цього такі лампи самостійно працюють в мерехтливому режимі.


2.5. Цоколь

Форма цоколя з різьбленням звичайної лампи розжарювання була запропонована Джозефом Вілсоном Суон. Розміри цоколів стандартизовані. У ламп побутового застосування найбільш поширені цоколі Едісона E14 (міньйон), E27 і E40 (цифра позначає зовнішній діаметр у мм). Також зустрічаються цоколі без різьби (утримання лампи в патроні відбувається за рахунок тертя або нерізьбова сполученнями - наприклад, байонетним) - британський побутової стандарт, а також бесцокольние лампи, часто застосовуються в автомобілях.

У США і Канаді використовуються інші цоколі (це частково зумовлено іншим напругою в мережах - 120 В, тому інші розміри цоколів запобігають випадкове вгвинчування європейських ламп, розрахованих на інше напруга): Е12 (candelabra), Е17 (intermediate), Е26 (standard або medium ), Е39 (mogul) [1]. Також, аналогічно Європі, зустрічаються цоколі без різьблення.


3. Номенклатура

За функціональним призначенням і особливостями конструкції лампи розжарювання поділяють на:

  • лампи загального призначення (до середини 1970-х років застосовувався термін "нормально-освітлювальні лампи"). Наймасовіша група ламп розжарювання, призначених для цілей загального, місцевого і декоративного освітлення. Починаючи з 2008 за рахунок прийняття рядом держав законодавчих заходів, спрямованих на скорочення виробництва і обмеження застосування ламп розжарювання з метою енергозбереження, їх випуск став скорочуватися;
  • декоративні лампи, що випускаються в фігурних колбах. Найбільш масовими є свечеобразние колби діаметром ок. 35 мм і сферичні діаметром близько 45 мм;
  • лампи місцевого освітлення, конструктивно аналогічні лампам загального призначення, але розраховані на низьку (безпечне) робоча напруга - 12, 24 або 36 (42) В. Область застосування - ручні (переносні) світильники, а також світильники місцевого освітлення у виробничих приміщеннях (на верстатах , верстаках і т. п., де можливий випадковий бій лампи);
  • ілюмінаційні лампи, що випускаються в забарвлених колбах. Призначення - ілюмінаційні установки різних типів. Як правило, лампи цього виду мають малу потужність (10-25 Вт). Фарбування колб зазвичай проводиться за рахунок нанесення на їх внутрішню поверхню шару неорганічного пігменту. Рідше використовуються лампи з колбами, пофарбованими зовні кольоровими лаками, їх недолік - швидке вицвітання пігменту і осипання лакової плівки через механічних впливів;
  • дзеркальні лампи розжарювання мають колбу спеціальної форми, частина якої покрита шаром (тонка плівка термічно розпорошеного алюмінію). Призначення зеркалізаціі - просторове перерозподіл світлового потоку лампи з метою найбільш ефективного його використання в межах заданого тілесного кута. Основне призначення дзеркальних ЛН - локалізоване місцеве освітлення;
  • сигнальні лампи використовуються в різних світлосигнальних приладах (засобах візуального відображення інформації). Це лампи малої потужності, розраховані на тривалий термін служби. Сьогодні витісняються світлодіодами;
  • транспортні лампи - надзвичайно широка група ламп, призначених для роботи на різних транспортних засобах (автомобілях, мотоциклах і тракторах, літаках і вертольотах, локомотивах і вагонах залізниць і метрополітенів, річкових і морських суднах). Характерні особливості: висока механічна міцність, вібростійкість, використання спеціальних цоколів, що дозволяють швидко замінювати лампи в обмежених умови і, в той же час, що запобігають мимовільне випадання ламп із патронів. Розраховані на живлення від бортової електричної мережі транспортних засобів (6-220 В);
  • прожекторні лампи зазвичай мають велику потужність (до 10 кВт, раніше випускалися лампи до 50 кВт) і високу світлову віддачу. Використовуються у світлових приладах різного призначення (освітлювальних і світлосигнальних). Спіраль напруження такої лампи зазвичай покладена за рахунок особливої ​​конструкції і підвіски в колбі більш компактно для кращої фокусування;
  • лампи для оптичних приладів, до числа яких відносяться і випускалися масово до кінця XX ст. лампи для кінопроекційної техніки, мають компактно укладені спіралі, багато поміщаються в колби спеціальної форми. Використовуються в різних приладах (вимірювальні прилади, медична техніка і т. п.);

3.1. Спеціальні лампи

Комутаторні лампа розжарювання (24В 35мА)
  • комутаторні лампи - різновид сигнальних ламп. Вони служили індикаторами на комутаторних панелях. Представляють собою вузькі довгі мініатюрні лампи з гладкими паралельними контактами, що дозволяє легко їх замінювати. Випускалися варіанти: КМ 6-50, КМ 12-90, КМ 24-35, КМ 24-90, КМ 48-50, КМ 60-50, де перша цифра означає робоча напруга в вольтах, друга - силу струму в міліампер;
  • Фотолампа, перекальная лампа - різновид лампи розжарювання, призначена для роботи в строго нормованому форсованому по напрузі режимі. У порівнянні зі звичайними має підвищену світлову віддачу (до 30 лм / Вт), малий термін служби (4-8 годин) і високу колірну температуру (3300-3400К, в порівнянні з 2700К). У СРСР випускалися фотолампи потужністю 300 і 500 Вт. Як правило, мають матовану колбу. В даний час (XXI століття) практично вийшли з ужитку, завдяки появі більш довговічних пристроїв порівнянної і більш високої ефективності. В фотолабораторіях зазвичай здійснювалося харчування таких ламп у двох режимах:
    • Пілотне освітлення - напруга знижено на 20-30% за допомогою ЛАТР. При цьому лампа працює з недокалом і має низьку кольорову температуру.
    • Номінальна напруга. [2]
  • Проекційні лампи - для діа-і кінопроекторів. Мають підвищену яскравість (і відповідно, підвищену температуру нитки та зменшений термін служби); зазвичай нитка розміщують так, щоб світна область утворила прямокутник.
  • Двухнитевой лампи для автомобільних фар. Одна нитка для дальнього світла, інша для ближнього. Крім того, такі лампи містять екран, який в режимі ближнього світла відсікає промені, які могли б засліплювати зустрічних водіїв.
  • Малоінерційна лампа розжарювання, лампа розжарювання з тонкою ниткою - використовувалася в системах оптической записи звука методом модуляции яркости источника и в некоторых экспериментальных моделях Фототелеграфа. Благодаря малой толщине и массе нити подача на такую лампу напряжения, модулированного сигналом звукового диапазона частот (до примерно 5 кГц), приводила к изменению яркости в соответствии с мгновенным напряжением сигнала. [3] К началу XXI века не находят применения благодаря наличию намного более долговечных твердотельных излучателей света и намного менее инерционных излучателей других типов.
  • Нагревательные лампы - основной источник тепла в блоках термозакрепления лазерных принтеров и копировальных аппаратов. Лампа цилиндрической формы неподвижно устанавливается внутри вращающегося металлического вала, к которому прижимается бумага с нанесенным тонером. За счет тепла, передающегося от вала, тонер расплавляется и впрессовывается в структуру бумаги.

4. Історія винаходу

Лампа Лодыгина
Лампа Томаса Эдисона с нитью накала из угольного волокна.
  • В 1809 году англичанин Деларю строит первую лампу накаливания (с платиновой спиралью) [4].
  • В 1838 году бельгиец Жобар изобретает угольную лампу накаливания.
  • В 1854 году немец Генрих Гёбель разработал первую "современную" лампу: обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде. В последующие 5 лет он разработал то, что многие называют первой практичной лампой. [5] [6]
  • В 1860 год английский химик и физик Джозеф Уилсон Суон продемонстрировал первые результаты и получил патент, однако трудности в получении вакуума привели к тому, что лампочка Суона работала недолго и неэффективно.
  • 11 липня 1874 года российский инженер Александр Николаевич Лодыгин получил патент за номером 1619 на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещённый в вакуумированный сосуд.
  • В 1875 году В. Ф. Дидрихсон усовершенствовал лампу Лодыгина, осуществив откачку воздуха из неё и применив в лампе несколько волосков (в случае перегорания одного из них, следующий включался автоматически).
  • В 1876 Павел Николаевич Яблочков разработал один из вариантов электрической угольной дуговой лампы, названный "свечой Яблочкова". Преимуществом конструкции было отсутствие необходимости в механизме, поддерживающем расстояние между электродами для горения дуги. Электродов хватало примерно на 2 часа.
  • Английский изобретатель Джозеф Уилсон Суон получил в 1878 году британский патент на лампу с угольным волокном. В его лампах волокно находилось в разреженной кислородной атмосфере, что позволяло получать очень яркий свет.
  • У другій половині 1870-х годов американский изобретатель Томас Эдисон проводит исследовательскую работу, в которой он пробует в качестве нити различные металлы. В 1879 году он патентует лампу с платиновой нитью. В 1880 году он возвращается к угольному волокну и создаёт лампу с временем жизни 40 часов. Одновременно Эдисон изобрёл бытовой поворотный выключатель. Несмотря на столь непродолжительное время жизни его лампы вытесняют использовавшееся до тех пор газовое освещение.
  • В 1890-х роках А. Н. Лодыгин изобретает несколько типов ламп с нитями накала из тугоплавких металлов [7]. Лодыгин предложил применять в лампах нити из вольфрама (именно такие применяются во всех современных лампах) и молибдена и закручивать нить накаливания в форме спирали. Он предпринял первые попытки откачивать из ламп воздух, что сохраняло нить от окисления и увеличивало их срок службы во много раз [8]. Первая американская коммерческая лампа с вольфрамовой спиралью впоследствии производилась по патенту Лодыгина. Также им были изготовлены и газонаполненные лампы (с угольной нитью и заполнением азотом) [9].
  • С конца 1890-х годов появились лампы с нитью накаливания из окиси магния, тория, циркония и иттрия (лампа Нернста) или нить из металлического осмия (лампа Ауэра) и тантала (лампа Больтона и Фейерлейна) [10]
  • В 1904 году венгры Д-р Шандор Юст и Франьо Ханаман получили патент за № 34541 на использование в лампах вольфрамовой нити. В Венгрии же были произведены первые такие лампы, вышедшие на рынок через венгерскую фирму Tungsram в 1905 году. [11]
  • В 1906 году Лодыгин продаёт патент на вольфрамовую нить компании General Electric. В том же 1906 году в США он построил и пустил в ход завод по электрохимическому получению вольфрама, хрома, титана. Из-за высокой стоимости вольфрама патент находит только ограниченное применение.
  • В 1910 году Вильям Дэвид Кулидж изобретает улучшенный метод производства вольфрамовой нити. Впоследствии вольфрамовая нить вытесняет все другие виды нитей.
  • Остающаяся проблема с быстрым испарением нити в вакууме была решена американским учёным, известным специалистом в области вакуумной техники Ирвингом Ленгмюром, который, работая с 1909 года в фирме "General Electric", ввёл в производство наполнение колбы ламп инертными, точнее - тяжёлыми благородными газами (в частности - аргоном), что существенно увеличило время их работы и повысило светоотдачу. [12]

5. КПД и долговечность

Долговечность и яркость в зависимости от рабочего напряжения

Почти вся подаваемая в лампу энергия превращается в излучение. Потери за счёт теплопроводности и конвекции малы. Для человеческого глаза, однако, доступен только малый диапазон длин волн этого излучения. Основная часть излучения лежит в невидимом инфракрасном диапазоне и воспринимается в виде тепла. Коэффициент полезного действия ламп накаливания достигает при температуре около 3400 K своего максимального значения 15 %. При практически достижимых температурах в 2700 K (обычная лампа на 60 Вт) КПД составляет 5 %.

С возрастанием температуры КПД лампы накаливания возрастает, но при этом существенно снижается её долговечность. При температуре нити 2700 K время жизни лампы составляет примерно 1000 часов, при 3400 K всего лишь несколько часов. Как показано на рисунке справа, при увеличении напряжения на 20 %, яркость возрастает в два раза. Одновременно с этим время жизни уменьшается на 95 %.

Уменьшение напряжения питания хотя и понижает КПД, но зато увеличивает долговечность. Так понижение напряжения в два раза (напр. при последовательном включении) уменьшает КПД примерно в 4-5 раз, но зато увеличивает время жизни почти в тысячу раз. Этим эффектом часто пользуются, когда необходимо обеспечить надёжное дежурное освещение без особых требований к яркости, например, на лестничных площадках. Часто для этого при питании переменным током лампу подключают последовательно с диодом, благодаря чему ток в лампу идет только в течение половины периода.

Так как стоимость потребленной за время службы лампой накаливания электроэнергии в десятки раз превышает стоимость самой лампы, существует оптимальное напряжение, при котором стоимость светового потока минимальна. Оптимальное напряжение несколько выше номинального, поэтому способы повышения долговечности путем понижения напряжения питания с экономической точки зрения абсолютно убыточны.

Ограниченность времени жизни лампы накаливания обусловлена в меньшей степени испарением материала нити во время работы, и в большей степени возникающими в нити неоднородностями. Неравномерное испарение материала нити приводит к возникновению истончённых участков с повышенным электрическим сопротивлением, что в свою очередь ведёт к ещё большему нагреву и испарению материала в таких местах. Когда одно из этих сужений истончается настолько, что материал нити в этом месте плавится или полностью испаряется, ток прерывается, и лампа выходит из строя.

Преимущественная часть износа нити накала происходит при резкой подаче напряжения на лампу, поэтому значительно увеличить срок её службы можно используя разного рода устройства плавного запуска.

Вольфрамовая нить накаливания имеет в холодном состоянии удельное сопротивление, которое всего в 2 раза выше, чем сопротивление алюминия. При перегорании лампы часто бывает, что сгорают медные проводки, соединяющие контакты цоколя с держателями спирали. Так, обычная лампа на 60 Вт в момент включения потребляет свыше 700 Вт, а 100-ваттная - более киловатта. По мере прогрева спирали её сопротивление возрастает, а мощность падает до номинальной.

Для сглаживания пиковой мощности могут использоваться терморезисторы с сильно падающим сопротивлением по мере прогрева, реактивный балласт в виде ёмкости или индуктивности, диммеры (автоматические или ручные). Напряжение на лампе растет по мере прогрева спирали и может использоваться для шунтирования балласта автоматикой. Без отключения балласта лампа может потерять от 5 до 20 % мощности, что тоже может быть выгодно для увеличения ресурса.

Низковольтные лампы накаливания при той же мощности имеют больший ресурс и светоотдачу благодаря большему сечению тела накаливания. Поэтому в многоламповых светильниках (люстрах) целесообразно применение последовательного включения ламп на меньшее напряжение вместо параллельного включения ламп на напряжение сети. [13] Например, вместо параллельно включенных шести ламп 220В 60Вт применить шесть последовательно включенных ламп 36 В 60Вт, то есть заменить шесть тонких спиралей одной толстой.

Тип Световая эффективность % Световая эффективность (Люмен / Ватт)
Лампа накаливания 40 Вт 1,9% 12,6 [14]
Лампа накаливания 60 Вт 2,1% 14,5 [14]
Лампа накаливания 100 Вт 2,6% 17,5 [14]
Галогенні лампи 2,3% 16
Галогенные лампы (с кварцевым стеклом) 3,5% 24
Высокотемпературная лампа накаливания 5,1 % 35 [15]
Абсолютно чёрное тело при 4000 K 7,0% 47,5 [16]
Абсолютно чёрное тело при 7000 K 14 % 95 [16]
Идеально белый источник света 35,5% 242,5 [15]
Идеальный монохроматический 555 nm (зелёный) источник 100 % 683 [17]

Ниже представлено приблизительное соотношение мощности и светового потока для обычных прозрачных ламп накаливания в форме "груши", популярных в России, цоколь E27, 220В. [18]

Мощность (Вт) Световой поток (лм) Световая эффективность (лм/Вт)
200 3100 [18] 15,5
150 2200 [18] 14,6
100 1360 [18] 13,6
75 940 [18] 12,5
60 720 [18] 12
40 420 [18] 10,5
25 230 [18] 9,2
15 90 [18] 6

6. Разновидности ламп накаливания

Лампы накаливания делятся на (расположены по порядку возрастания эффективности):

  • Вакуумные (самые простые)
  • Аргоновые (азот-аргоновые)
  • Криптоновые (примерно +10% яркости от аргоновых)
  • Ксеноновые (в 2 раза ярче аргоновых, интересно что светодиоды в турборежиме примерно только в 2 раза эффективнее, так как с подачей на светодиод большей мощности, растет нагрев кристалла и падает КПД, поэтому очень мощные и компактные фонари как правило выпускают с газоразрядными лампами)
  • Галогенные (наполнитель I или Br, в 2,5 раза ярче аргоновых, большой срок службы, не любят недокала, так как не работает галогенный цикл)
  • Галогенные с двумя колбами (более эффективный галогенный цикл за счет лучшего нагрева внутренней колбы)
  • Ксенон-галогенные (наполнитель Xe + I или Br, наиболее эффективный наполнитель, до 3х раз ярче аргоновых)
  • Ксенон-галогенные с отражателем ИК излучения (так как большая часть излучения лампы приходится на ИК диапазон, то отражение ИК излучения внутрь лампы заметно повышает КПД, производятся для охотничьих фонарей)
  • Накаливания с покрытием преобразующим ИК излучение в видимый диапазон (известны только заявления о разработке таких покрытий, скорей всего массово уже производится не будут, в связи с переходом многих производителей на светодиодные технологии)

7. Преимущества и недостатки ламп накаливания

Переваги:

  • налаженность в массовом производстве
  • малая стоимость
  • небольшие размеры
  • отсутствие пускорегулирующей аппаратуры
  • чисто активное электрическое сопротивление (единичный коэффициент мощности)
  • быстрый выход на рабочий режим
  • невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения
  • отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации
  • возможность работы на любом роде тока
  • нечувствительность к полярности напряжения
  • возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)
  • отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе
  • непрерывный спектр излучения
  • приятный и привычный в быту спектр
  • устойчивость к электромагнитному импульсу [ источник не указан 420 дней ]
  • можливість використання регуляторов яркости
  • не боятся низкой и повышенной температуры окружающей среды, устойчивы к конденсату
Спектр излучения : непрерывный 60-ватной лампы накаливания (вверху) и линейчатый 11-ватной компактной люминесцентной лампы (внизу)

Недостатки:

  • низкая световая отдача
  • относительно малый срок службы
  • хрупкость, чувствительность к удару и вибрации
  • бросок тока при включении (примерно десятикратный)
  • при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона
  • резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения
  • лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 25 Вт-100 C, 40 Вт - 145 C, 75 Вт - 250 C, 100 Вт - 290 C, 200 Вт - 330 C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается ещё сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут. [19]
  • нагрев частей лампы требует термостойкой арматуры светильников
  • световой коэффициент полезного действия ламп накаливания, определяемый как отношение мощности лучей видимого спектра к мощности, потребляемой от электрической сети, весьма мал и не превышает 4 %. Включение электролампы через диод, что часто применяется с целью продления ресурса на лестничных площадках, в тамбурах и прочих затрудняющих замену местах, ещё больше усугубляет её недостатки.

8. Ограничения импорта, закупок и производства

В связи с необходимостью экономии электроэнергии и сокращения выброса углекислого газа в атмосферу, во многих странах введён или планируется ввод запрета на производство, закупку и импорт ламп накаливания, с целью стимулирования замены их на энергосберегающие лампы (компактные люминесцентные лампы, светодиодные лампы и др.)

З 1 сентября 2009 в Евросоюзе в соответствии с директивой 2005/32/EG вступил в силу поэтапный запрет на производство, закупку магазинами и импорт ламп накаливания (за исключением специальных ламп). С 2009 года были запрещены лампы мощностью 100 Вт и более, ламп с матовой колбой 75 Вт и более (с 1 сентября 2010 года [20]) и др.; ожидается, что к 2012 году будет запрещён импорт и производство ламп накаливания меньшей мощности. [21]

С 2005 года на Кубе ограничено использование ламп накаливания мощностью более 15 Вт. [ источник не указан 323 дня ]

С 2009 года ограничения коснулись также Новой Зеландии и Швейцарии [ источник не указан 323 дня ], с 2010 года - Австралії.


8.1. У Росії

2 липня 2009 года на заседании в Архангельске президиума Госсовета по вопросам повышения энергоэффективности президент России Д. А. Медведев предложил запретить в России продажу ламп накаливания [22].

23 листопада 2009 года Д. А. Медведев подписал принятый ранее Госдумой закон "Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" [23]. Согласно документу, с 1 січня 2011 года на территории страны не допускается продажа электрических ламп накаливания мощностью 100 Вт и более, а также запрещается размещение заказов на поставку ламп накаливания любой мощности для государственных и муниципальных нужд; с 1 січня 2013 года может быть введен запрет на электролампы мощностью 75 Вт и более, а с 1 січня 2014 года - ламп мощностью 25 Вт и более. Данное решение является спорным. В поддержку его приводятся очевидные аргументы экономии электроэнергии и стимулирования развития современных технологий. Против - соображение, что экономия на замене ламп накаливания полностью сводится на нет повсеместно распространённым устаревшим и энергонеэффективным промышленным оборудованием и линиями электропередачи, допускающими большие потери энергии, а также относительно высокой стоимостью компактных люминесцентных и светодиодных ламп, малодоступных для наиболее бедной части населения. Также в России отсутствует налаженная система сбора и утилизации отработавших люминесцентных ламп, при подписании закона это учтено не было, в результате ртутьсодержащие люминесцентные лампы бесконтрольно выбрасываются. Большинство потребителей не знают о наличии в люминесцентной лампе ртути, так как это не указано на упаковке, а вместо "люминесцентная" написано "энергосберегающая". В связи с уже вступившим запретом на продажу ламп мощностью более 100 Вт, некоторые производители уже начали выпускать лампы мощностью 95 Вт. [24] [25] [26]


9. Картель Фебус

Международный электроламповый картель с административным центром - обществом Phbus SA (Женева, Швейцария), существовавший в 1924-1941 годах, объединял в себе более 40 производителей из разных стран, доля продукции которых на мировом рынке достигала 80 % и имеющий влияние на ценовую, патентную политику. [27]

По некоторым источникам в 1924 году между участниками картеля была достигнута договорённость об ограничении времени жизни ламп накаливания в 1000 часов. При этом все производители ламп, состоящие в картеле, были обязаны вести строгую техническую документацию по соблюдению мер, предотвращающих 1000-часовое превышение цикла жизни ламп. [28] [29]

Кроме того картелем были разработаны ныне действующие стандарты цоколя Эдисона. [30]


10. Цікаві факти

  • В США в одном из пожарных отделений города Ливермор (штат Калифорния) есть 60-ваттная [31] лампа ручной работы, известная под именем "Столетняя лампа" [32]. Она практически постоянно горит уже более 100 лет, с 1901 года [33]. Такой ресурс лампе обеспечила в основном работа на малой мощности (4 Bаттa), в глубоком недокале, при очень низком КПД.
  • В СССР после претворения в жизнь ленинского плана ГОЭЛРО за лампой накаливания закрепилось прозвище " лампочка Ильича ". В наши дни так чаще всего называют простую лампу накаливания, свисающую с потолка на электрическом шнуре без плафона.
  • Пока лампа Томаса Эдисона не завоевала популярность, люди спали по 10 часов в сутки [34].
  • Для изготовления обычной лампочки требуется как минимум 7 металлов [35]



Примітки

  1. Buy Tools, Lighting, Electrical and DataComm Supplies at GoodMart.com - www.goodmart.com/info/base_general.aspx
  2. Фотолампа // Фотокинотехника: Энциклопедия / Главный редактор Е. А. Иофис - М .: Радянська енциклопедія, 1981.
  3. Е. М. Голдовский. Советская кинотехника. Издательство Академии Наук СССР, Москва-Ленинград. 1950, C. 61
  4. История изобретения и развития электрического освещения - www.electrolibrary.info/subscribe/sub_15_history.htm
  5. Давид Шарле. Король изобретательства Томас Альва Эдисон - www.computer-museum.ru/connect/edison.htm
  6. Электротехническая энциклопедия. История изобретения и развития электрического освещения - electrolibrary.info/subscribe/sub_15_history.htm
  7. A. de Lodyguine, US Patent 575,002 "Illuminant for Incandescent Lamps". Application on January 4, 1893 - www.google.com/patents?vid=575002 .
  8. Г.С.Ландсберг. Элементарный учебник физики - www.physel.ru/-mainmenu-29/--mainmenu-33/393-s-62--.html . Архивировано - www.webcitation.org/61JL4WgX2 из первоисточника 30 августа 2011.
  9. en:Incandescent light bulb
  10. [ Лампа накаливания] - статья из Малого энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона
  11. The History of Tungsram - www.tungsram.hu/tungsram/downloads/tungsram/tu_short_history_1896-1996.pdf (PDF). Архивировано - www.webcitation.org/61JL5EDj7 из первоисточника 30 августа 2011. (Англ.)
  12. Ganz and Tungsram - the 20th century - energyhistory.energosolar.com/en_20th_century_electric_history.htm (Англ.) . (Недоступна посилання)
  13. А. Д. Смирнов, К. М. Антипов. Справочная книга энергетика. Москва, "Энергоатомиздат", 1987.
  14. 1 2 3 Keefe, TJ The Nature of Light - www.ccri.edu/physics/keefe/light.htm (2007). Архивировано - www.webcitation.org/61JL5xOZg из первоисточника 30 августа 2011.
  15. 1 2 Klipstein, Donald L. The Great Internet Light Bulb Book, Part I - freespace.virgin.net/tom.baldwin/bulbguide.html (1996). Архивировано - www.webcitation.org/61JL6QvoS из первоисточника 30 августа 2011.
  16. 1 2 Black body visible spectrum
  17. See luminosity function.
  18. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Лампы накаливания, характеристики - www.rusvet.ru/lampstand.php. Архивировано - www.webcitation.org/61JL6tXJ8 из первоисточника 30 августа 2011.
  19. Таубкин С. И. Пожар и взрыв, особенности их экспертизы - М., 1999 с. 104
  20. 1 сентября в ЕС прекратится продажа 75-ваттных ламп накаливания - belapan.com/archive/2010/08/30/eu_407350/
  21. ЕС ограничивает продажу ламп накаливания с 1 сентября, европейцы недовольны. "Интерфакс-Украина" - news.finance.ua/ru/~/1/0/all/2009/08/27/169539
  22. Медведев предложил запретить "лампочки Ильича", Lenta.ru, 02.07.2009 - lenta.ru/news/2009/07/02/lamp/
  23. Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации". - www.rg.ru/2009/11/27/energo-dok.html
  24. Саботируй вето , Lenta.ru, 28.01.2011. - lenta.ru/articles/2011/01/28/lampi/
  25. "Лисма" приступила к выпуску новой серии ламп накаливания, ГУП РМ "ЛИСМА". - www.lisma-guprm.ru/news/232.html
  26. Голь на выдумки хитра: в продаже появились лампы накаливания мощностью 95Вт, ЭнергоВОПРОС.ру. - energovopros.ru/novosti/gol-na-vydumki-hitra-v
  27. http://russeca.kent.edu/InternationalBusiness/Chapter09/t09p23.html - russeca.kent.edu/InternationalBusiness/Chapter09/t09p23.html Ограничительная деловая практика в области передачи технологии (ОДП)
  28. http://blogs.taz.de/hausmeisterblog/2007/02/06/das-gluehbirnenkartell/ - blogs.taz.de/hausmeisterblog/2007/02/06/das-gluehbirnenkartell / Helmut Hge, Das Glhbirnenkartell, blogs.taz . de 06.02.2007 (Нім.)
  29. Standardizing Committee der Phbus SA, Resolution on The Enforcement Of the Standard Life For General Lighting Service Lamps, Brssel, im April 1929, Landesarchiv Berlin, Rep. FB Osram 231/0.109. Festgelegt wurde die Dauer eines jeden Birnenlebens am 17./18. Februar 1925 auf einer Tagung des General Committees in Paris, Landesarchiv Berlin, Rep. FB Osram 231/0.152.
  30. Fritz Werr, Internationale Wirtschaftszusammenschlsse (Kartell und Konzern) und Staat als Vertragspartner, S. 29, Gottfried Eifeldt, Kartellierung der Elektroindustrie, S. 75.
  31. The World's Oldest Light Bulb Has Been On for 110 Years - newsfeed.time.com/2011/06/16/the-worlds-oldest-light-bulb-has-been-on-for-110-years /
  32. Столітня лампа - Странное.Інфо - strannoe.info/странные-статьи/124-столетняя-лампа.html
  33. Light Bulb Methuselahs - www.roadsideamerica.com / set / lightbulbs.html (Англ.) . www.roadsideamerica.com. архіві - www.webcitation.org/61JL87ggf з першоджерела 30 серпня 2011.
  34. В оригіналі ці відомості були опубліковані в статті Дженніфер Харпер під назвою "Спати треба рівно сім годин - не менше і не більше", написаної для The Washington Times в серпні 2008 року. Однак зараз стаття переміщена в архів. Посилання, побічно підтверджують це твердження: 1 - www.ompersonal.com.ar/newsletters/newsletter15-01-04.htm (Англ.) , 2 - www.spunout.ie / health / Healthy-body / Get-a-solid-night% 27s-sleep (Англ.)
  35. "Що таке? Хто такий?" Видавництво Астрель. Москва, 2006 р.

Література

  • A. Zukauskas, MS Shur and R. Caska, Introduction to solid-state ligthing, John Willey & Sohn, 2002
  • K. Bando, Symp. Proc. Of the 8th Int. Symp. on the Sci. & Tech. of Ligth Sources 1998, 80

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Металогалогенні лампа
Лампа Деві
Газова лампа
Зелена лампа
Неонова лампа
Електронна лампа
Лавове лампа
Люмінесцентна лампа
Плазмова лампа
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru