Sv1ca-4.ru

Строй журнал
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Какая сила тока в лампочке накаливания

В 1874 году русский ученый Александр Лодыгин впервые представил несколько лампочек с телом накаливания из вольфрама. Его образцы стали прообразом всех современных ламп накаливания.

Все лампы накаливания, в том числе и галогеновые работают на принципе нагрева нити (тела) накаливания до температуры от 2700°К до 3000°К, в результате протекания через них электрического тока.

Конструкция ламп накаливания

Главным элементом любой лампы накаливания является нить, которая обычно изготавливается из тонкой, проволоки, реже ленточки, из вольфрама. Для того, чтобы нить была компактной, ее свивают в спираль, а свитую нить в спираль свивают еще раз, получается биспираль. Благодаря такой конструкции, при большой длине вольфрамовой проволочки, нить накала лампочки получается компактной.

Для долговечности спираль накала помещают в колбу, из которой откачан воздух. Иначе вольфрам быстро в воздухе окислится и перегорит. Для повышения коэффициента полезного действия (КПД) колбы ламп большой мощности заполняют смесью газов азота с инертным аргоном. Если требуется высокая надежность, то колбу заполняют чистым инертным газом — аргоном, криптоном или ксеноном под давлением, например галогенные лампочки и для автомобильных фар заполняют парами галогенов брома или йода. Но стоимость таких лампочек в несколько раз выше.

Для подвода электрического тока и фиксации нити накала в центре колбы служат токовводы, в которых с одной стороны обжата или приварена точечной сваркой нить накала, а другие их концы соединены пайкой или точечной сваркой с цоколем.

На резьбы цоколей для ламп распространяется ГОСТ Р МЭК 60238-99, согласно которого цоколи для сети 220 В выпускаются трех типов. Е27 – наиболее распространен. Е14 – в быту именуемый миньон (обычно такие лампочки устанавливают для подсветки в холодильниках, СВЧ печах). Е40 – для ламп уличных светильников. Число после буквы обозначает внешний диаметр резьбы цоколя. Автомобильные лампочки для фары Н4 производятся в основном с цоколем по британскому стандарту (цоколь лампочки для фары на фото по центру).

На капсульные галогенные лампы накаливания цоколь не устанавливается, питающее напряжение подается непосредственно на токовводы, выполненные в виде двух штырей. Иногда концы штырей имеют цилиндрическое утолщение, позволяющее более надежно фиксировать лампочку в светильнике и обеспечить лучший контакт с контактами патрона. Чтобы извлечь лампочку из патрона такой конструкции, нужно ее провернуть на несколько градусов против часовой стрелки. Цилиндры выйдут из зацепления и лампочка освободится.

Лампочка накаливания «Ильича»

Лампы накаливания быстро вытесняются энергосберегающими и светодиодными источники света, так как их стоимость стала сравнима со стоимостью лампочек «Ильича».

Принцип действия лампочки прост, через вольфрамовую нить проходит электрический ток. Так как удельное сопротивление нити накала в сотни раз больше, чем токоподводящих проводников, то она разогревается до температуры более 2000° и излучает тепловую и световую энергию. К сожалению, на долю светового излучения приходится в лучшем случае 4% от потребляемой мощности. Точнее было бы называть лампочку нагревательным элементом, чем источником света. Низкий КПД и является главным недостатком лампочек «Ильича». Средний срок службы лампочки составляет 1000 часов.

В России по закону от 23.11.2009 N261-ФЗ (ред. от 23.04.2018) «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», с 1 января 2014 года запрещено использование ламп накаливания мощностью двадцать пять ватт и более для освещения в цепях переменного тока.

Конечно лампочка «Ильича», благодаря появлению светодиодных источников света, доживает свой век и в недалеком будущем станет историей. К основным недостаткам ламп накаливания относятся низкий КПД, значительное выделение тепла, что предъявляет дополнительные требования к термостойкости арматуры светильников, большая зависимость светового потока и срока службы от величины питающего напряжения (при превышении напряжения на 10%, срок службы уменьшается на 95%), хрупкость. Хотя спектр излучения ламп накаливания и отличается от солнечного, но человеческий глаз к такому свету адаптировался, так как желто-красной спектр излучения имеет свеча, огонь костра с которыми человек прожил тысячи лет.

Галогенная лампа накаливания

Галогенная лампа от лампы накаливания отличается тем, что имеет меньшие габаритные размеры, более высокий КПД и в несколько раз больший срок службы. Практически это та же лампочка «Ильича», но улучшена с учетом последних достижений науки и техники. Колба галогенной лампочки сделана из кварцевого стекла и заполнена под давлением парами галогенов брома или йода, благодаря чему срок службы галогенных лампочек доведен до 4000 часов, а температура накала спирали достигает 3000°К.

Читать еще:  Цепь подключения амперметра для измерения тока в лампе

В галогенной лампочке вольфрамовая нить тоже при нагреве испаряется, но в отличие от простой лампочки накаливания, облачко из вольфрама благодаря вступлению в химическую реакцию с галогенами при высокой температуре, возвращается опять на нить накала. Благодаря такому процессу, появилась возможность изготавливать миниатюрные лампочки большой мощности, повысить КПД до 15% и увеличить срок эксплуатации до 4000 часов, а с применением ограничителей броска тока при включении галогенной лампочки (сопротивление нити накала в холодном состоянии в десять раз меньше, чем в нагретом) до 12000 часов.

Спектр излучения галогенных лампочек более естественный, чем простых лампочек накаливания и они являются идеальным искусственным источником света для выполнения работ, связанных с цветом, например для художников. Так как колба лампочки сделана из кварцевого стекла, то она при свечении излучает ультрафиолетовые лучи, что позволяет под ней даже загорать.

Галогенные лампы в автомобиле

Галогенным лампочкам для автомобильных фар Н4 в настоящее время нет альтернативы. Большая мощность, устойчивость к тряске и вибрации, естественность света, малые габариты, работа при любой температуре окружающей среды, большой срок службы, низкая цена – практически идеальная лампочка. Есть, конечно, и более совершенные лампочки для фары автомобиля – ксеноновые (в них нет нити накала, свет излучает разряд между двумя электродами в газе ксеноне), биксеноновые и светодиодные, но цена их довольно высокая.

Такие лампочки нельзя установить вместо штатных, а требуется замена всего блока фар. В дополнение оптику фар с ксеноновыми лампами требуется поддерживать в идеально чистом состоянии, при малейшем загрязнении свет начинает рассеиваться и ослеплять водителей встречного автотранспорта.

В одной колбе галогенной лампочки для фар автомобиля смонтировано сразу две нити накала. Такое решение позволило вместо двух отдельных ламп использовать одну.

Напряжение на нити накала подают по очереди, в зависимости необходимости включения ближнего или дальнего света фар. В такой лампочке один вывод для двух нитей накала общий и цоколь лампочки имеет только три вывода.

Рекомендации по эксплуатации галогенных ламп

Галогенные лампочки, рассчитанные на напряжение 220 В, подключаются непосредственно к электрической сети, а так как в бытовой сети случаются броски напряжения, то лампочки быстро перегорают. Поэтому советую применять галогенные лампочки на напряжение 12 В с понижающим трансформатором или пускорегулирующим устройством.

Для исключения преждевременного выхода из строя галогенной лампочки, недопустимо загрязнение колбы, так как она разогревается до температуры 250°С, а грязь ухудшает отвод тепла и лампочка перегревается. При установке галогенной лампочки в светильник не допускается прикосновение к колбе руками, так как на ней остаются потожировые следы, которые обгорая, нарушают равномерность нагрева колбы, в результате происходит напряжение стекла и колба может разрушиться. Если случайно прикоснулись, то грязь с колбы необходимо удалить растворителем или моющим средством и обязательно просушить, прежде чем подключать лампочку к питающей сети.

Разновидность

Стоит рассмотреть разные типы ламп накаливания.

ЛОН – это изделия, как видно на фото ламп накаливания, должны соответствовать ГОСТ. Их применяют их как для внутреннего, так и для наружного применения. Это одни из наиболее распространенных моделей, которые используют также для оформления интерьеров.

Они характеризуются сравнительно небольшим сроком эксплуатации, при этом преобразуют в тепло около 5% электроэнергии. Особенность их заключается в использовании угольной нити. В группу ЛОЛ можно также отнести сейсмостойкие лампы. Их конструкция позволяет выдержать удар, длительность которого составляет до 50 мс.

В данном контексте стоит рассмотреть таблицу ламп накаливания.

  • Тип лампы Б 220 – 230 – 25-1 имеет напряжение 225 В. Мощность составляет 25 Вт, световой поток становит 200 Лм.
  • Тип лампы Б 220 – 230 – 40-1 имеет напряжение 225 В. Мощность составляет 40 Вт, световой поток становит 430 Лм.
  • Тип лампы Б 220 – 230 – 60-1 имеет напряжение 225 В. Мощность составляет 60 Вт, световой поток становит 730 Лм.
  • Тип лампы Б 220 – 230 – 75-1 имеет напряжение 225 В. Мощность составляет 75 Вт, световой поток становит 960 Лм.
  • Тип лампы Б 220 – 230 – 100 имеет напряжение 225 В. Мощность составляет 100 Вт, световой поток становит 1380 Лм.
  • Тип лампы Б 220 – 235 – 40-2 имеет напряжение 230 В. Мощность составляет 40 Вт, световой поток становит 335 Лм.
Читать еще:  Лампа светит без тока

Срок эксплуатации у всех типов одинаковый, составляет 1000 часов, длина 105 мм. У последнего типа длина 89 мм.

Размеры цоколя ламп накаливания составляют: диаметр становит 61 мм, последний тип – 51 мм. Тип цоколя у всех ламп одинаковый – Е 27.

Прожекторные лампы

Следующий тип – это прожекторные лампы. Их отличительными характеристиками являются мощность, направленный луч освещения. Их использование помогает подать сигнал на дальние расстояния.

В целом данный тип разделяют не несколько подтипов: маячные, кинопроекционные и общего назначения. Тело накала в данной группе находится компактнее, если сравнивать с предыдущим видом. Это помогает усилить габаритную яркость, фокусировать световой поток. Фокусировкой занимаются фокусирующие цоколи.

Можно выделить ряд моделей, которые оборудованы ними, в остальных есть оптические линзы. В России выпускают такие лампы, мощность которых становит 10 кВт.

Зеркальные лампы

Отличительной чертой следующего типа, зеркальных ламп, считается особая конструкция колбы. Прибор имеет светоотражающий алюминиевый слой. Данный участок выполнен из специального матового стекла. Его использование благоприятно воздействует на качество света, делая его более мягким и приятным для восприятия.

Лампы такого типа маркируют следующим образом: ЗК, ЗС, ЗШ. К данной группе можно отнести неодимовые лампы. В их состав добавлена окись неодима. Из-за этой особенности наблюдается поглощение желтого спектра. Тип неодимовых ламп отлично дополняют дизайн, вписывается в стилистическое направление. Ведь они сохраняют оттенки, придают помещению большую яркость.

Обратите внимание! Данную группу используют в витринах магазина, или для качественного сценического освещения. С помощью него освещают медицинские кабинеты, оранжереи, теплицы.

Последний тип называют галогенными лампами. Они имеют газовую колбу, что характеризуется бромогеновыми или же галогеновыми соединениями. Благодаря этой особенности молекулы вольфрема реагируют с буферным газом. После этого они осаждаются на спирали.

Интересно то, что лампы способны выдержать высокий температурный режим спирали. При этом они излучают яркий свет, что становит приблизительно 3000 К.

Данная группа имеет более длительный срок использования, значение увеличивается до 2 000 часов.

Среди их недостатков можно выделить низкий показатель сопротивления, когда она остывшая. Ее невозможно использовать в системе «Умный дом».

Первые преобразования энергии в свет

Появлению первой лампы накаливания предшествовало величайшее событие ХVIII века — обнаружение электрического тока. Первым исследовал электрические явления и занялся проблемой получения тока из разных металлов и химических веществ итальянский физик Луиджи Гальвани.

В 1802 году русский физик-экспериментатор В. В. Петров сконструировал мощную батарею и с ее помощью получил электрическую дугу, которая могла вырабатывать свет. Однако недостатком открытия Петрова являлось слишком быстрое перегорание древесных углей, которые использовались в качестве электрода.

Первую дуговую лампу, способную гореть продолжительное время, сконструировал англичанин Гемфри Дэви в 1806 году. Он проводил опыты с электричеством, изобрел электрическую лампочку с угольными стержнями. Однако она светила настолько ярко и неестественно, что применения ей не нашлось.

Как перевести ватт в ампер?

Не всегда может понадобиться преобразовывать амперы в ватты. Иногда, наоборот, приходится рассчитывать обратное соотношение ватт/ампер. Напряжение в сети определено фиксированной величиной, а вот единицы мощности и силы тока обозначают совсем разные единицы измерения, хотя и могут взаимозаменять друг друга.

Все эти величины определяются следующими значениями:

  1. Мощностью определяется поток потребляемой энергии. Лампа мощностью 100 Вт потребляет 100 Дж в течение секунды.
  2. Ампером измеряется сила электрических потоков. Эту единицу определяют кулоны. За определенное временное пространство можно вычислить, какое количество электронов проходит через проводник.
  3. Вольтом принято измерять напряжение в сети.

Для превращения ватт в амперы всего лишь нужно использовать такую формулу:

Определение показателей уже указано при расчете перевода ампера в ватт.

Владение такими расчетами позволит правильно подключать электроприборы к сети во избежание перегрузки электропроводки и выхода со строя электрооборудования. Кроме того, знания в этой области помогут потребителям экономить энергоресурсы, а следовательно, и средства за их рациональное использование.

Читать еще:  Простая электрическая схема лампочка розетка выключатель

Видео: Кулон. Ампер. Вольт.

Что такое световая отдача и как она отличается в разных видах ламп

Световая отдача рассчитывается как отношение излучаемого лампой светового потока к потребляемой им мощности. Данный параметр является показателем эффективности и экономичности источников света. Измеряется в люменах на ватт (лм/Вт).

При расчетах нужно учесть:

  • потери мощности в источнике питания светодиодного светильника – от 1 до 5 %;
  • потери при прохождении света через светорассеиватель – от 0,2 до 2,5 %;
  • потери в отражателе, защитном стекле и пр.;
  • потери на индуктивный или емкостный характер нагрузки источника питания.

Различные виды ламп обладают разной светоотдачей.

Расчет мощности реактивной нагрузки

Все вышеприведенные формулы справедливы лишь для расчетов в цепях постоянного тока или переменного тока, но при активной нагрузке — лампе накаливания, утюга, электрочайника, обогревателя и т. п. Если же ток переменный, а в качестве нагрузки используется, скажем, электродвигатель (та же электромясорубка, циркулярная пила, электродрель и пр.), то формула расчета мощности имеет несколько иной вид:

P = I х U х cos ф, где ф — сдвиг фаз между питающим напряжением и потребляемым током в градусах. Для каждого устройства он разный и тем больше, чем большую индуктивность или емкость имеет нагрузка. Эта величина обычно приводится в сопроводительной документации к прибору или прямо на шильдике устройства (того же электродвигателя).

Ну вот вы и выяснили, в чем взаимосвязь между амперами и ваттами. Достаточно взять в руки калькулятор и рассчитать по уже известным формулам необходимые величины.

Выводы: какие лампы лучше для зрения

Рассмотрим и сравним три наиболее популярных источника искусственного освещения в быту.

  1. Люминесцентные лампы. Другое название – газоразрядные, светят за счёт электрического разряда в стеклянной трубке, заполненной парами ртути. Уже одного этого достаточно, чтобы исключить использование таких ламп в быту. Если такая лампочка разобьётся, ртуть, как бы мало её ни было, окажется в комнате. И то, что светоотдача у этих ламп выше, чем у ламп накаливания, не спасает ситуацию. Хотя бы потому, что у светодиодных изделий этот показатель ещё лучше. В общем, люминесцентные лампы в современных условиях использовать в доме или квартире не имеет смысла.
  2. Светодиодные лампы. Экономные, имеется большое разнообразие оттенков света, нагрев незначителен, а ресурс эксплуатации – большой. Из недостатков – цветопередача ниже, чем у ламп накаливания, иногда мерцают так, что заметно даже невооруженным глазом. К тому же есть светодиоды, которые светят преимущественно в одном направлении, и если их использовать в люстрах с ориентацией электрических патронов вверх – освещаться будет преимущественно потолок.
  3. Лампы накаливания. Старые добрые лампочки накаливания не такие уж плохие, как может показаться. Да, они сильно греются, из-за чего увеличивается износ электрических патронов в люстрах и плафонах, что требуется учитывать. Потребляют больше энергии, чем светодиодные аналоги, срок службы обычно меньше (но тут как повезёт, некоторые лампочки накаливания светят годами), но у них есть неоспоримые достоинства: уютный тёплый свет, приятный для глаз, большой угол рассеивания. А самое главное достоинство – спектр свечения, благодаря чему они на первом месте по индексу цветопередачи, обогнав по этому показателю все другие источники искусственного освещения, включая светодиодные!

Если резюмировать, то в быту актуальны светодиодные лампы c тёплым и естественным белым светом, а также лампочки накаливания, которые до сих пор по некоторым параметрам лучше источников света на светодиодах. В принципе, дома можно использовать только качественную светодиодную продукцию с высоким индексом цветопередачи, цветовой температурой от 2500 К до 4500 К в зависимости от назначения помещения и предпочтений. Никто не мешает поэкспериментировать со светодиодами нейтрально белого или холодного голубоватого света в декоративных целях. Для настольных ламп, в ночниках, для освещения спален неплохо пойдут уютные лампы накаливания с приятной глазу качественной цветопередачей. Некоторые люди чувствительны к этому параметру, поэтому для них лампы накаливания будут предпочтительнее.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector