Лампа накаливания ещё послужит !

Мир вокруг нас: все про электрические лампочки

Задумывались ли вы, как мало мы уделяем внимания простым повседневным вещам, окружающим нас? Вот, например, обычные лампочки — какие они бывают, чем отличаются, для чего нужны? Я решил обратиться с этим вопросом к признанному эксперту в области освещения — компании Philips, и они помогли мне с подготовкой этого материала. Хотите знать все про освещение? Добро пожаловать под кат!

Для начала — какие бывают лампы?

Лампы накаливания

При включении лампы накаливания нить из вольфрамовой проволоки раскаляется (2600 — 3000ºС) проходящим через нее током, и она начинает светиться. Однако только малая часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение в видимой области спектра, большая часть теряется в виде инфракрасного излучения.

old bulb

  • Невысокая стоимость
  • Привычный желтый свет
  • Отсутствие мерцания

Минусы:

  • Срок службы – 1000 часов (примерно 1 год, но фактически лампа служит меньше, часто перегорает)
  • Тепловое излучение
  • Высокое потребление энергии

Галогенные лампы

Галогенная лампа представляет собой лампу накаливания с колбой, заполненной газом. Такое устройство позволяет нити накаливания гореть ярче. Нанесение галогена, в частности брома, на внутреннюю часть колбы позволяет избежать уменьшения прозрачности стекла в течение срока службы.

  • экономия до 30% энергии
  • стабильный свет высокой яркости
  • улучшенная цветопередача
  • отсутствие ультрафиолетового излучения

Минусы:

  • сильное тепловое излучение
  • чувствительны к скачкам напряжения
  • Срок службы – 2000 – 3000 часов

«Энергосберегающие» (компактные люминесцентные) лампы

В этих лампах поток заряженных частиц проходит по колбе, заполненной парами ртути, в результате чего образуется ультрафиолетовое излучение. Покрытие из люминофора на внутренней поверхности лампы превращает данное излучение в видимый свет.

  • экономия до 80% энергии
  • незначительное тепловыделение
  • широкий диапазон цветности светового излучения
  • срок службы – от 6 до 15 тысяч часов
  • равномерность распределения света

Минусы:

  • необходима утилизация, т.к содержат ртуть и фосфор (меньше 5 мг), они классифицируются как отходы первой (высшей) категории опасности и требуют утилизации в заводских условиях. Для сравнения: в домашнем градуснике содержится 3 000 – 5 000 мг ртути.
  • ИК и УФ излучения
  • фаза разогрева (до 1 минуты), но Philips производит лампы, которым достаточно нескольких секунд, чтобы загореться в полную силу, такие лампы имеют логотип Quick Start.
  • сравнительно высокая цена
  • уменьшение срока службы из-за скачков электричества
  • нестабильная работа при температуре воздуха меньше 0°C

Светодиодные лампы

Светодиодные лампы являются высокотехнологичным решением на основе полупроводниковых кристаллов. Вместо использования нити накаливания или газа в светодиодных лампах свет создается в результате прохождения потока заряженных частиц через полупроводниковый кристалл.

Все светодиоды осветительного типа имеют одинаковую базовую конструкцию. Они включают в себя полупроводниковый чип (или кристалл), подложку, на которую устанавливается кристалл, контакты для подключения энергии, соединительные проводники для подсоединения контактов к кристаллу, теплоотвод, линзу и корпус. В некоторых светодиодах, например, в светодиодах TFFC, разработанных Philips Lumileds, соединительные проводники не требуются.

Плюсы:

  • срок службы – 25 тысяч часов
  • энергосбережение – 80%
  • мгновенно дает яркий свет
  • отсутствие ИК и УФ излучений
  • отсутствие теплового излучения
  • качество и яркость светового потока не меняется с течением времени

Минусы:

  • Относительно высокая стоимость лампы (299 рублей за светодиодную лампу Philips, аналог лампы накаливания 60 Вт)

Цоколи

Цоколи бывают разными по типу и конструкции. Понять, какой из них какой поможет маркировка.

  • E – резьбовой цоколь (Эдисона)
  • G – штырьковый цоколь

Число в обозначении цоколя указывает диаметр соединительной части или расстояние между штырьками.

Строчные буквы в конце показывают количество контактных пластин, штырьков или гибких соединений (только для некоторых типов):

  • s – один контакт
  • d – два контакта

Иногда к первой букве добавляется еще одна уточняющая буква U, обозначающая энергосберегающую лампу.

Светодиодные лампы для домашнего освещения имеют стандартные цоколи, которые подходят к большинству применяемых в быту патронов.

Резьбовой цоколь Е (Эдисона)

Цоколь Е10 – это самый маленький из резьбовых цоколей. Могут применяться в елочных гирляндах или в карманных фонариках.

Цоколь Е14 – так называемые миньоны, чаще всего используются в небольших светильниках, бра и люстрах. Современные светодиодные лампы также изготавливаются в таком цоколе, ими можно заменить любую стандартную лампу накаливания, это позволит существенно экономить электроэнергию. Лампочки под такой патрон отличает большое разнообразие типов: грушевидная, свечеобразная, каплевидная, шарообразная, зеркальная и другие.

Цоколь Е27 – осветительные приборы с таким цоколем наиболее распространены, они подходят под стандартные патроны, которые установлены в каждом помещении. Светодиодные лампы с таким цоколем максимально напоминают стандартные и привычные нам лампы накаливания, они подойдут к любому светильнику с аналогичным патроном.

Штырьковые цоколи

Цоколь GU10 – имеет утолщения на концах контактов для поворотного соединения с патроном. Такой вид цоколя имеют стандартные потолочные светильники.

Цоколь GU5,3 – наиболее часто встречается в галогеновых лампах накаливания MR16. Такой цоколь для акцентного освещения, в мебельных светильниках, в подвесных и натяжных потолках. Светодиодные лампы с таким цоколем представлены достаточно широкой линейкой, поэтому они смогут полноценно заменить галогенные лампы.

Параметры лампочек

В первую очередь лампа характеризуется величиной потребляемой мощности (ватт). Лампы накаливания – привычные 40-60 Вт. Мощность светодиодных ламп для бытовых целей лежит в пределах от 1 до 15 Вт. Важно понимать, что потребляемая мощность характеризует только «скорость» расходования электроэнергии из сети, а не световой поток, который определяет, насколько ярко светит лампа.

Световой поток измеряется в люменах и наиболее полно характеризует источник света с точки зрения его способности осветить помещение.

Ещё один важный параметр — коэффициент цветопередачи, который характеризует правильность восприятия цвета предметов при освещении лампой. Коэффициент цветопередачи должен быть указан на упаковке лампы и для светодиодных источников, предназначенных для внутреннего освещения, должен быть 80 Ra.

Не менее важный показатель — срок службы. Рекомендуется использовать лампы известных и проверенных производителей, иначе срок службы рискует не соответствовать заявленному.

Лампочки и здоровье

Современные компании ведут множество разработок, изучая то, как освещение влияет на здоровье и самочувствие людей. В ходе этих исследований создаются новые решения. Производители — члены Европейской светотехнической ассоциации (European Lighting Association), в том числе и Philips, производят светодиодные лампы, соблюдая самые строгие законодательные требования (а в Евросоюзе они очень жесткие).

Согласно стандарту международной электротехнической комиссии (МЭК) 62471, источники света подразделяются на четыре группы риска. Солнечный свет попадает во 2 или 3 группу (самые высокие показатели риска для зрения). В то же время светодиодные лампы для домашнего освещения, как и другие искусственные источники света (лампы накаливания, галогенные и компактные люминесцентные), имеют самый низкий показатель риска – 0 или 1. Поэтому, когда вы длительное время находитесь на улице — лучше всегда пользоваться солнцезащитными очками.

Наиболее вредна для нашего зрения синяя часть спектра. Людям, которые входят в группу риска (слишком чувствительные к этой части спектра), стоит использовать в повседневной жизни светодиодные или компактные люминесцентные лампы с низкой цветовой температурой. Также рекомендуется отдавать предпочтение светильникам с абажурами.

Будущее освещения

Светодиоды – одно из наиболее перспективных направлений развития технологий освещения: благодаря уникальным характеристикам возможности их применения светодиодов практически безграничны.

Учитывая стремительное развитие технического прогресса, сейчас сложно представить, каким будет домашнее освещение, например, через сто лет. Если предположить, что современные тенденции найдут отражение в квартирах будущего, то освещение будет энергоэффективным, динамичным, а также будет максимально использовать и дополнять естественный свет. Благодаря LED- и OLED-технологиям (органические светодиоды) источниками света смогут служить любые поверхности: мебель, стены, пол, одежда. Например, световые обои Philips уже доступны, они создают ощущение, что светится вся стена, причем ее световые режимы могут меняться. Так, утром они могут светить приятным белым светом, а вечером удивлять игрой оттенков. OLED-пластины смогут заменить оконные стекла, которые в светлое время суток будут пропускать дневной свет и служить прозрачным стеклом, а ночью тончайшие панели будут имитировать закат, рассвет или солнечное утро.

Лампочка, которая светит уже 113 лет

Средняя продолжительность работы лампы накаливания колеблется в пределах от 1,000 до 2,000 часов. Светодиодные лампы могут похвастаться более долгой «жизнью» — от 25,000 до 50,000 часов, отчего постепенно и вытесняют традиционные лампы накаливания с рынка осветительных приборов.

Но все это ничто по сравнению с одиноко висящей лампочкой в подвале калифорнийской пожарной части, которая бесперебойно дает свет вот уже 989,000 часов, то есть почти 113 лет. Эксперты General electrics и физики всего мира уже провозгласили ее источником вечного света.

Возникает вопрос: как такое может быть? Либо это очередное чудо природы, либо признак того, как мало мы знаем о лампах накаливания и что современные экземпляры им и в подметки не годятся. Попробуем разобраться.

Краткая история электрической лампочки

Лампочка, которая светит уже 113 лет

Лавры изобретателя электрической лампочки принадлежат небезызвестному Томасу Эдисону (Thomas Edison,1879), но следует сказать, что не он один пытался создать электрический источник света.

В 1802 году британский химик Гемфри Дэви (Humphry Davy) впервые получает свет, раскалив добела при помощи тока тонкие полоски платины. В течение последующих 75 лет эксперимент Дэви служил своего рода основой для поисков других изобретателей, которые также пытались найти способ извлечь яркий и долговечный свет, нагревая тонкие нити того или иного металла.

Шотландский изобретатель Джеймс Боумен Линдси (James Bowman Lindsay) в 1835 году смог получить яркий свет, который, по его словам, позволил ему «читать книгу на расстоянии полутора футов», — но он вскоре забросил эксперименты в этой области, чтобы полностью сосредоточиться на разработке беспроводной телеграфии.

Спустя пять лет команда британских ученых проводила опыты с нагревом платиновой нити внутри вакуумной трубки. Несмотря на то, что платина — это весьма дорогой металл, а следовательно — лампочки с платиновой нитью были бы доступны далеко не каждому, именно дизайн этой лампочки лег в основу патента первой электрической лампочки в 1841 году.

Американский изобретатель Джон У. Старр (John W. Starr) мог претендовать на звание первооткрывателя электрической лампочки (в 1845 году он интегрировал в уже существующий дизайн лампы углеродные нити и вполне успешно), но в следующем году он скончался от туберкулеза, а его коллеги так и не смогли довести его начинания до конца, поскольку не обладали ни знаниями его уровня, ни опытом. Несколько лет спустя Джозеф Свон (Joseph Swan) применил достижения Старра в своих поисках и в 1878 году смог-таки собрать первый работающий прототип современной лампы и стал первым человеком, который осветил свой дом с помощью электричества.

Между тем американский изобретатель Томас Эдисон продолжил работу над усовершенствованием углеродных нитей. К 1880 ему удалось продлить жизнь такой лампочки до 1,200 часов и наладить выпуск таких лампочек до 130,000 экземпляров в год.

Читайте также  Оригинальная шкатулка из подручных материалов

В разгар всех этих событий родился человек, создавший в итоге ту самую «вечную» лампочку, о которой было сказано во вступительном абзаце.

The Shelby Electric Company

The Shelby Electric Company

Адольф Шайе (Adolphe Chaillet) родился в 1867 году в Париже в разгар бурного роста легкой промышленности во Франции. С 11 лет он начал работать на небольшой фирме своего отца, шведского иммигранта — в компании по производству лампочек. Он быстро учился, серьезно увлекся физикой и впоследствии закончил академию наук и во Франции, и в Германии. После нескольких лет, которые Адольф провел, проектируя волокна для крупной германской энергетической компании, он переезжает в США.

Некоторое время он работал на уже упомянутой нами General Electrics, а затем, пользуясь своей славой гениального электрика и инженера, сумел изыскать финансовое обеспечение для собственной компании — Shelby Electric Company. Хотя успех Шайе на поприще производства ламп уже был широко известен, все же ему требовалось с нуля доказывать американской публике, что его изделия светят ярче и дольше. Рискуя собственной репутацией, он решился на смелый эксперимент: Шайе разместил свои лампочки и лампы лидирующей на рынке компании бок о бок, подключил к сети и постепенно наращивал напряжение. Из этого импровизированного состязания, которое он устроил на публике, Адольф вышел победителем и мгновенно привлек внимание общественности к своему продукту: они единственные остались гореть, тогда как остальные просто повзрывались.

Успех Шайе определило его собственное изобретение: закрученные спиралью углеродные нити.

Ссылаясь на эти достижения, Shelby заявила, что их лампочки светят на 30% дольше и на 20% ярче, чем любая другая лампочка в мире. Вскоре компания пережила ошеломительный успех: по словам издания Western Electrician, Shelby Electric Company на 1 марта получила столько заказов, что ей потребовалось увеличить масштабы своего завода и работать сутки напролет. К концу этого года они смогли вдвое увеличить объем выпускаемых ламп: с 2000 до 4000 в день.

Преимущество ламп Shelby было настолько очевидным, что не вызывало сомнений даже у самых скептически настроенных умов.

В следующую декаду компания продолжала выводить новые продукты, но после того, как рынок осветительных приборов заметно расширился и новые компании стали использовать более совершенные технологии (вольфрамовые нити и т.д.), Shelby Electric Company не сумели приспособиться к изменившимся условиям и в итоге были куплены General Electric, а выпуск лампочек был остановлен.

Столетний свет

75 лет спустя в 1972 году начальник пожарной инспекции калифорнийского города Ливермор обратился в местную газету с сообщением, которое повергло всех в шок: он обнаружил в подвале пожарной части одиноко висящую лампочку Shelby, которая беспрерывно работала на протяжении десятилетий. Сами пожарные уже давно относились к этой лампочке как к своего роде легенде, местной достопримечательности, но доподлинно никто не знал, сколько точно эта лампочка уже горит и откуда она вообще взялась. Майк Данстен (Mike Dunstan), молодой репортер из газеты Tri-Valley Herald, взялся за расследование деталей этой истории и то, что в итоге откопал, оказалось не менее интересным и захватывающим.

Проследив историю появления этой лампочки через десятки устных рассказов и письменных свидетельств, Данстен определил, что лампочка была куплена в конце 1890-х годов неким Деннисом Берналем, которому на тот момент принадлежала первая энергетическая компания в городе — Livermore Power and Water Co. После продажи компании, Деннис пожертвовал эту лампочку местной пожарной части. Сейчас это звучит несколько комично, но нужно помнить, что на тот момент лишь 3% всех домов в США освещались с помощью электричества, и лампочки были настоящим ходовым товаром.

Поначалу несколько месяцев лампочка просто лежала в корзине, где хранился пожарный инвентарь. Затем ее повесили в здании городской мэрии, но там она пробыла недолго и вновь вернулась в пожарную часть. С тех самых пор, как заявляет нынешний начальник пожарной охраны, эта лампочка тушилась очень редко, за исключением того периода, когда пожарную часть перестраивали: тогда все электричество было отключено на неделю. Бывало, что несколько раз отключали свет, а в 1976 году лампочку и вовсе перевезли в новое строение пожарной части. Это звучит и вовсе невероятно, но за процессом повторной инсталляции лампы наблюдала целая толпа народа. В какой-то момент показалось, что лампочка перегорела, но электрики покрутили рубильники, и она вновь озарила ярким светом всю округу.

В помещении, куда поместили лампочку, было проведено видеонаблюдение, чтобы убедиться, не погаснет ли лампа со временем и способна ли она бесперебойно работать целые сутки. Уже тогда к ней относились как к чуду, но после того, как народные умельцы организовали онлайн-трансляцию и за работой лампочки начали наблюдать все, кому не лень, она превратилась в культ.

В какой-то момент лампа погасла и все решили, что это и есть финал истории, но после 9,5 часов оказалось, что перегорела не лампа, а проводка. Провода заменили, и лампочка засветила вновь. В итоге эта Shelby-легенда смогла пережить не только проводку, но и три камеры видеонаблюдения.

Эта легендарная лампочка светит и по сей день, но, по заявлению очевидцев, дает очень мало света: всего 4 ватт. Однако, вся пожарная команда относится к этому крохотному стеклянному шарику как к фарфоровой кукле. «Никто не хочет, чтобы лампочка погасла» — как-то сказал бывший начальник пожарной Гари Стюарт. «Если это случится, это будет не очень хорошим завершением моей карьеры».

Они делают их не так, как раньше

Долголетие этой лампочки пробуждало интерес у многих, и каждый пытался раскрыть секрет этого устройства. В пожарную часть даже приезжали из известной телепередачи «Разрушители легенд» (Mythbusters), но ответ так и не нашли.

Некоторые, как, например, профессор электротехники калифорнийского университета в Беркли Дэвид Тсе (David Tse), настроены более скептично и считают всю историю с вечной лампочкой абсурдным вымыслом. Другие, как студент инженерного факультета Генри Слонски (Henry Slonsky), напротив, убеждены в правдивости истории и объясняют столь долгое время работы лампочки тем, что в те далекие времена вещи делались более качественно.

В 2007 году профессор физики Дебора М. Катц (Debora M. Katz) из Аннаполиса приобрела аналогичную лампочку, что висит в пожарной части, и провела серию экспериментов, пытаясь выяснить, что же отличает ее от современных ламп и объясняет такое завидное долголетие.

Первое, на что она обратила внимание, — это ширина нити. Но оказалось, что и в современных лампах, и в лампах Shelby ширина нити накаливания примерно одинакова и составляет 0,08 мм.

Тогда профессор предположила, что все дело не в ширине нити, а в ее плотности: по этому показателю лампочки Shelby превосходили современные в 8 раз. В нынешних образцах используются более тонкие вольфрамовые нити, которые дают больше света и тепла (от 40 до 200 Ватт). Дебора поясняет: «Представьте себе животное с медленным метаболизмом. Это и есть лампочка Shelby. Она дает меньше света, но служит гораздо дольше». Катц также не исключает, что причиной долголетия может быть и тот факт, что лампочку редко выключали. Процесс включения-выключения оказывает негативное воздействие на любой механизм, он изнашивается.

Что думает индустрия?

Средняя продолжительность работы современной лампы накаливания составляет 1,500 часов. Светодиодные лампы горят дольше — 30,000 часов, но и стоят, соответственно, дороже. Лампочка Shelby светит уже 113 лет, то есть около миллиона часов. В чем же могли ошибиться производители, что настолько сократили рабочий период устройства? А, может быть, это было сделано специально?

Дело в том, что в те времена, на которые и пришелся взлет Shelby Electric Company, в маркетинге делался упор на долговечность товара. Поэтому в компании Шайе так гордились отменным качеством своих изделий. Но в начале XX века акцент в маркетинге смещается в противоположный полюс и начинает доминировать совершенно иная риторика, которая для нас должна звучать вполне привычно: продукт, который не изнашивается, грозит бизнесу крахом и банкротством. Эта мысль получила развитие в намеренном, запланированном устаревании продукта, когда компания-производитель специально сокращает срок работы продукта, стимулируя повторные продажи.

В 1924 такие крупные международные компании, как Osram, General Electric, Philips и некоторые другие компании основали так называемый Phoebus Cartel, организацию, которая устанавливала стандарты производства лампочек. Но так звучала публичная версия. На деле же эти компании занялись решением задачи по запланированному устареванию. В итоге продолжительность работы лампочки была сокращена до 1,000 часов (хотя десятилетие назад Эдисон достиг показателя в 1,200 часов), а все, кто выводил на рынок продукцию, не отвечающую этим стандартам, могли быть оштрафованы.

Так продолжалось вплоть до начала Второй Мировой войны. Но эти 20 лет эта организация могла легко препятствовать проведению исследования в области создания более износостойких ламп.

Заключение

Доказательства, указывающего на то, что современные производители лампочек намеренно изготавливают товары худшего качества, нет, поэтому вопрос о запланированном устаревании сегодня является весьма спорным.

Так или иначе, но объем производства традиционных ламп накаливания сокращается во всем мире. Более эффективными сейчас являются галогенные лампы, светодиодные, компактные люминесцентные лампы, фары магнитной индукции. Вот только ни одна из них все еще не приблизилась к рекорду той лампочки, которая до сих пор висит в подвале пожарной части и отказывается гаснуть.

Все что вы не знали о первой лампе накаливания

Лампочка накаливая – предмет, знакомый всем. Электричество и искусственный свет уже давно стали для нас неотъемлемой частью действительности. Но мало кто задумывается, как появилась та самая первая и привычная нам лампа накаливания.

Наша статья расскажет вам, что собой представляет лампа накаливания, как она работает и как появилась в России и во всем мире.

Что собой представляет

Лампа накаливания — электрический вариант источника света, основная часть которого представляет собой тугоплавкий проводник, играющий роль тела накала. Проводник размещен в колбе из стекла, которая внутри бывает накаченной инертным газом или полностью лишенной воздуха. Пропуская через тугоплавкий тип проводника электрический ток, данная лампа может испускать световой поток.

Свет от лампы накаливания в темноте

Свечение лампы накаливания

Принцип функционирования базируется на том, что когда электрический ток течет по телу накала, данный элемент начинает накаливаться, нагревая вольфрамовую нить. Вследствие этого нить накала начинает испускать излучение электромагнитно-теплового типа (закон Планка). Для создания свечения температура накала должна составлять пару тысяч градусов. При снижении температуры спектр свечения будет становиться все более красным.
Все минусы, имеющиеся у лампы накаливания, кроются в температуре накала. Чем лучше нужен световой поток, тем большая температура потребуется. При этом вольфрамовая нить характеризуется пределом накала, при превышении которого этот источник света навсегда выходит из строя.
Обратите внимание! Температурный предел нагрева для ламп накаливания — 3410 °C.

Читайте также  Программатор для МК

Конструкционные особенности

Поскольку лампа накаливания считается самым первым источников света, то вполне закономерно, что ее конструкция должна быть достаточной простой. Особенно, если сравнивать с нынешними источниками света, которые ее постепенно вытесняют с рынка.
В лампе накаливания ведущими элементами считаются:

  • колба лампы;
  • тело накала;
  • токовводы.

Обратите внимание! Первая подобная лампа имела именно такое строение.

Лампа накаливания и ее элементы

Конструкция лампы накаливания

На сегодняшний день разработано несколько вариантов ламп накаливания, но такое строение характерно для самых простых и самых первых моделей.
В стандартной лампочке накаливания, кроме вышеописанных элементов имеется предохранитель, который представляет собой звено. Оно состоит из ферроникелевого сплава. Его вваривают в разрыв одного из двух токовводов изделия. Звено размещается в ножке токоввода. Оно нужно для того, чтобы предупредить разрушение стеклянной колбы во время прорыва нити накала. Это связано с тем, что при прорыве вольфрамовой нити создается электрическая дуга. Она может оплавить остатки нити. А ее фрагменты могут повредить колбу из стекла и привести к возникновению возгорания.
Предохранитель же разрушает электрическую дугу. Такое ферроникелевое звено размещается в полости, где давление равняется атмосферному. В данной ситуации дуга гаснет.
Такое строение и принцип работы обеспечили лампе накаливания широкое распространение по миру, но из-за их высокого энергопотребления и непродолжительному сроку службы, она сегодня стали использоваться гораздо реже. Связано это с тем, что появились более современные и эффективные источники света.

История открытия

В создание лампы накаливания в том виде, в котором она известна на сегодняшний день, сделали свой вклад исследователи, как из России, так и из других стран мира.

Российский изобретатель Александр Лодыгин

До момента, когда изобретатель Александр Лодыгин из России начал трудиться над разработкой ламп накаливания, в ее истории нужно отметить некоторые важные события:

  • в 1809 году известный изобретатель Деларю из Англии создал свою первую лампу накаливания, оснащенную платиновой спиралью;
  • через почти 30 лет в 1938 году уже бельгийский изобретатель Жобар разработал угольную модель лампы накаливания;
  • изобретатель Генрих Гёбель из Германии в 1854 году уже представил первый вариант рабочего источника света.

Лампочка немецкого образца имела обугленную нить из бамбука, которая помещалась в вакуумированный сосуд. В течение пяти последующих лет Генрих Гёбель продолжал свои наработки и в конечном счете пришел к первому опытному варианту рабочей лампочки накаливания.

Изобретатель и первая практичная лампочка накаливания

Первая практичная лампочка

Джозеф Уилсон Суон, знаменитый физик и химик из Англии, в 1860 году явил миру свои первые успехи в области разработки источника света и за свои результаты был вознагражден патентом. Но некоторые трудности, которые возникли с созданием вакуума, показали неэффективную и не долгосрочную работу лампы Суона.
В России, как уже отмечалось выше, исследованиями в области эффективных источников света занимался Александр Лодыгин. В России он смог добиться свечения в стеклянном сосуде угольного стержня, из которого предварительно был откачен воздух. В России история открытия лампочки накаливания началась в 1872 году. Именно в этом году Александру Лодыгины удались его эксперименты с угольным стержнем. Через два года он в России получает патент под номером 1619, который был выдан ему на нитевой вид лампы. Нить он заменил на стержень из угля, находившийся в вакуумной колбе.
Ровно через год В. Ф. Дидрихсон значительно улучшил вид лампы накаливания, созданную в России Лодыгином. Усовершенствование заключалось в замене угольного стержня на несколько волосков.

Обратите внимание! В ситуации, когда один из них перегорал, происходило автоматическое включение другого.

Джозеф Уилсон Суон, который продолжал свои попытки усовершенствовать уже имеющеюся модель источника света, получает патент на лампочки. Здесь в качестве нагревательного элемента выступало угольное волокно. Но здесь оно располагалось уже в разреженной атмосфере из кислорода. Такая атмосфера позволила получить очень яркий свет.

Вклад Томаса Эдисона

В 70-х года позапрошлого столетия в изобретательскую гонку по созданию работающей модели лампы накаливания включился изобретатель из Америки — Томас Эдисон.

Томас Эдисон и лампа накаливания

Он проводил исследования в вопросе применения в виде элемента накаливания нитей, произведенных из разнообразных материалов. Эдисон в 1879 году получает патент на лампочку, оснащенной платиновой нитью. Но через год он возвращается к уже проверенному угольному волокну и создает источник света со сроком эксплуатации в 40 часов.

Обратите внимание! Одновременно с работой по созданию эффективного источника света, Томас Эдисон создал поворотный тип бытового выключателя.

При том, что лампочки Эдисона работают всего лишь 40 часов, они начали активно вытеснять с рынка старый вариант газового освещения.

Результаты работ Александра Лодыгина

В то время, как на другом конце мира Томас Эдисон проводил свои эксперименты, в России аналогичными изысканиями продолжал заниматься Александр Лодыгин. Он в 90-х годах 19 века изобрел сразу несколько видов лампочек, нити которых были изготовлены из тугоплавких металлов.

Обратите внимание! Именно Лодыгин первым решился использовать вольфрамовую нить в качестве тела накаливания.

Александр Лодыгин и его лампочка

Кроме вольфрама он также предлагал использовать нити накаливания, изготовленные из молибдена, а также скручивать их в форме спирали. Такие свои нити Лодыгин размещал в колбах, из которых откачивался весь воздух. Вследствие таких действий нити предохранялись от кислородного окисления, что делало срок службы изделий значительно продолжительным.
Первый тип коммерческой лампочки, произведенный в Америке, содержала вольфрамовую нить и изготавливалась по патенту Лодыгина.
Также стоит отметить, что Лодыгиным были разработаны газонаполненные лампы, содержащие угольные нити и заполненные азотом.
Таким образом, авторство первой лампочки накаливания, отправленной в серийное производство, принадлежит именно российскому исследователю Александру Лодыгину.

Особенности работы лампочки Лодыгина

Для современных ламп накаливания, которые являются прямыми потомками модели Александра Лодыгина, характерны:

  • отменный световой поток;
  • отличная цветопередача;

Шкала цветопередачи

Цветопередача лампы накаливания

  • низкий показатель конвекции и проводимости тепла;
  • температура накала нити — 3400 K;
  • при максимальном уровне показателя температуры накала коэффициент для полезного действия составляет 15 %.

Кроме этого данный тип источника света в ходе своей работы потребляет много электроэнергии, по сравнению с другими современными лампочками. Из-за конструкционных особенностей такие лампы могут работать примерно 1000 часов.
Но, несмотря на то, что по многим критериям оценки данная продукция уступает более совершенным современным источникам света, она, благодаря своей дешевизне, все еще остается актуальной.

Заключение

В создании эффективной лампы накаливания участвовали изобретатели из разных стран. Но только российский ученый Александр Лодыгин смог создать самый оптимальный вариант, которым мы, собственно, и продолжаем пользоваться по сегодняшний день.

Лампы накаливания: виды и основные характеристики.

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

Лампа накаливания.

Принцип действия и особенности конструкции

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

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

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

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

Как устроена лампочка накаливания.

Применяемые в лампах накаливания материалы

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

Металлы

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

Вводы

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

Стекла

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

Газы

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

Типы колб лампочек.

Характеристики

Лампы накаливания характеризуются такими величинами:

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

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

Цоколи ламп (типы, виды, расшифровка).

Разновидности ламп накаливания

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

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

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

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

Иллюминационная лампа накаливания.

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

Сигнальная лампа.

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

Лампf накаливания зеркальные (ЗК).

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

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

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

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

Сфера использования

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

Маркировка

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

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

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

Достоинства и недостатки ламп накаливания

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

Еще имеются и такие недостатки у ламп накаливания:

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

Но все эти недостатки перекрываются многочисленными достоинствами:

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

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

Вместо заключения

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

5 причин почему перегорают лампочки (и как с этим бороться)

К сожалению большинство светодиодных ламп перегорают раньше отведенного производителем срока службы. Почему такое происходит и как с этим бороться – ответ в нашей статье.

5 причин почему перегорают лампочки (и как с этим бороться)

К сожалению, большинство светодиодных ламп перегорают раньше, чем пройдет заявленный производителем срок. В случае с обычными лампочками накаливания мы бы просто выкинули и купили новую. Однако стоимость светодиодных ламп достаточно велика, поэтому лучше найти причину и устранить ее, чем постоянно покупать новую лампу. Мы уже писали о том, какие проблемы скрываются внутри лампы, которые могут привести к перегоранию. Здесь же рассмотрим 5 внешних, независящих от устройства причин, по которым перегорают светодиодные лампы.

1 Плохой контакт в скрутках или клеммах

Со временем контакт скрутки (не сварной или опрессованой) ослабевает, в ней увеличивается сопротивление, и она начинает греться. Когда увеличивается зазор между скрученными проводами, контакт начинает подгорать. Вы же можете просто наблюдать, как время от времени мерцает лампочка. В скрутке также возникают так называемые «вихревые токи», которые приводят к сбою светильника. С клеммой может быть похожая ситуация, только здесь ослабляется контакт на винте или на пластине (в плоскопружинных зажимах).

5 причин почему перегорают лампочки (и как с этим бороться)

Чтобы подобных проблем не происходило, подтягивайте винты на винтовых клеммниках в распредкоробках хотя бы раз в два года. Старайтесь использовать моножилу, так как многопроволочная жила при закручивании винтом расползается. Если нужно закрепить многопроволочную жилу, предварительно облудите ее припоем и только потом зажимайте.

2 Плохой контакт в патроне

Одна из наиболее популярных причин «горения» любых лампочек, в том числе и светодиодных. Плохой контакт в патроне может быть по трем причинам:

  • Сильно прижата контактная пластина к патрону. Чаще всего такое может быть именно в новых люстрах. Однако в некоторых случаях наблюдается в патроне, проработавшем пару лет. Здесь достаточно отверткой немного отогнуть пластину от патрона, чтобы она соприкасалось с контактной частью лампочки при вкручивании ее в патрон.
  • Нагар или окисление на контактной пластине. Если нагар совсем небольшой, то можно аккуратно убрать его наждачной бумагой, и протереть ватным диском с бензином. При окислении же лучше поменять патрон. Сегодня нормальная светодиодная лампочка стоит примерно в два раза дороже патрона, поэтому лучше заменить последний.

  • Плохой контакт фазного или нулевого провода на входе в патрон. Тут достаточно подтянуть винты, а если окислились провода, то откусить немного, зачистить и вновь прикрутить.

3 Неисправный выключатель

Иногда вы можете наблюдать мерцание лампочки, но сама она исправна и люстра тоже. Проблема может быть в выключателе, точнее в контактах на приход и выход фазного провода. Из нашего опыта скажем, что нам чаще всего попадался плохой контакт на приход фазного провода в выключатель (хотя у кого-то чаще может гореть и выходной провод).

4 Скачки напряжения в сети

Резкое повышение напряжения в сети может привести к перегоранию всех светодиодных лампочек, которые работали на момент скачка. Чтобы защитить оборудование, включая лампочки, от скачков напряжения в домашней сети, устанавливайте стабилизатор напряжения или реле контроля напряжения.

В среднем нормальный стабилизатор напряжения для домашнего оборудования, включая котел, можно приобрести до 5000 рублей. Если перепады напряжения случаются нечасто (или вообще никогда), тогда без стабилизатора можно и обойтись. Но если у вас уже горели лампочки из-за скачков, тогда лучше купить такой прибор.

5 Перегрев лампы в закрытом плафоне

Зачастую светодиодные и другие типы ламп ставят под закрытый плафон в помещениях с повышенной влажностью, например, в ванную комнату, ремонтный бокс открытого типа или баню. Хотя светодиодные модели имеют довольно неплохой отвод тепла, и зачастую температура их корпуса не превышает 40 — 50 С°, в закрытых плафонах мощные модели могут греться очень даже сильно. Так, в лампочках мощностью 12 Вт в закрытом плафоне от высокой температуры могут выходить из строя отдельные светодиоды. Их конечно можно отремонтировать (посмотрите, как это можно сделать), но чаще всего просто приходится выбрасывать лампу.

Рекомендуем под закрытый плафон ставить лампы мощностью до 10 Вт. Если необходимо использовать во влажном помещении, то лучше покупать специальные влагозащищенные фонари.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: