Электрическая лампа: виды, типы, характеристики

Электрическая лампа основана на эффекте нагревания проводника в процессе пропускания электрического тока. Именно тепловое действие тока применяется в современных осветительных приборах. После того как будет включен ток, электрическая лампа будет излучать по закону Планка тепловой электромагнитный импульс. Между температурой и длиной волны существует зависимость, поэтому для видимого излучения температура должна составлять десятки тысяч градусов, стремясь к 5770 К.

Особенности

Электрическая лампа рассчитана на напряжение 220 В. Вольфрам, который имеет температуру кипения 3410 градусов по Цельсию, используют в виде нагревательного элемента. При показателях в диапазоне от 2300 до 2900 °C происходит излучение не дневного и не белого света. Именно поэтому лампы электрические осветительные испускают такой свет, который выглядит более красно-желтым, нежели дневной свет.

Для того чтобы охарактеризовать качество света, применяют цветовую температуру.

Если бы вольфрам располагался при подобных значениях температуры в воздухе, в таком случае он бы сразу стал оксидом. Чтобы электрическая лампа функционировала на протяжении длительного временного промежутка, из колбы предварительно выкачивают воздух. Сначала делали вакуумные варианты, а теперь лампы незначительной мощности (до 25 Вт) выпускают в вакуумированной колбе.

Более мощные модели заполнены криптоном, аргоном, азотом. Благодаря повышенному давлению, создаваемому в колбе, наполненной инертным газом, существенно снижается скорость испарения вольфрама, что позитивно отражается на эксплуатационных характеристиках. Такое устройство электрических ламп позволяет повышать коэффициент полезного действия, получать спектр, максимально приближенный к белому цвету. Газонаполненные лампы темнеют не так быстро, как вакуумные варианты, так как происходит осаждение материала, из которого состоит тело накала.

Конструкция

Электрическая лампа имеет различный вариант конструкции, в зависимости от ее предназначения. Среди общих составных частей, включенных во все модели, отметим вводы тока, колбу, а также тело накала. Электрические лампы led могут быть с цоколем разного вида либо без него. Некоторые модели производители наделяют дополнительными конструктивными элементами, оснащают внешней колбой.

Все виды электрических ламп имеют предохранитель, который выполнен из ферроникелевого сплава, введенного в один из вводов тока. Он необходим для защиты колбы от разрушения во время обрыва нити накала. При его отсутствии капля расплавленного металла бы разрушала стекло и становилась причиной пожара.

Особенности колбы

Колба способна защищать тело накала от действия атмосферного газа. Ее размеры зависят от скорости осаждения материала тела накала. Лампы большей мощности предполагают колбы внушительных размеров, чтобы осуществлялось распределение металла по всему пространству.

Специфика газовой среды

В современных лампах используют инертный химический газ. Среди распространенных вариантов лидирует смесь аргона и азота. Те потери энергии, которые возникают из-за теплопроводности, можно уменьшить путем подбора газа, имеющего большее значение молекулярной массы. Подключение электрических ламп осуществляется по определенной схеме, найти которую можно в инструкции.

Галогенные лампы

Они составляют особую группу среди ламп накаливания. Особенность их заключается во введении внутрь колбы галогенов, а также их соединений. В галогеновой конструкции при испарении металла с тела накала происходит его химическое взаимодействие с галогенами. Благодаря термическому разложению из образующегося галогенида снова формируется металл.

Галогеновые лампы характеризуются большей температурой накала спирали, высоким коэффициентом полезного действия, продолжительным эксплуатационным сроком, небольшими размерами колбы.

Особенности тела накала

Они имеют различные размеры и форму. Среди распространенных вариантов можно упомянуть проволоку, имеющую круглое поперечное сечение. В первых лампах оно изготавливалось из угля, имеющего температуру возгонки 3559 °C. Современные лампы создают на основе вольфрамовых спиралей, в редких случаях применяют слав вольфрама и осмия. При скручивании проволоки в спираль уменьшают размеры тела накала.

Электротехнические характеристики

При изготовлении ламп накаливания применяют закон Ома, связывающий силу тока, сопротивление, напряжение. У металлов незначительное удельное электрическое сопротивление, поэтому применяют тонкий и длинный провод. Нить накала, обладая меньшим сопротивлением, чем рабочее значение, прогревается медленно. Это позволяет включать лампу в электрическую цепь последовательно. В современных мигающих моделях используют биометрический переключатель. Он позволяет лампам работать в мерцающем виде.

Особенности цоколя

Томас Эдисон предложил вариант цоколя, имеющего резьбу. Среди распространенных моделей ламп, востребованных в настоящее время, выделим миньон Е14, а также Е40 и Е27. Есть и такие варианты ламп, в которых отсутствует классическая резьба. В патроне лампу удерживает трение. Подобные модели используют в автомобилях.

Классификация

В зависимости от функционального предназначения и конструктивных особенностей принято подразделять все лампы накаливания на следующие группы:

• общего назначения;
• декоративные модели;
• местного освещения;
• иллюминационные лампы;
• зеркальные модели;
• сигнальные виды;
• транспортные лампы;
• прожекторные и оптические модели.

Общие лампы считают самой массовой группой, предназначенной для декоративного, местного освещения. В 2008 году в нашей стране было принято решение о постепенном выведении их из производства.

Декоративные модели выпускают в специальных фигурных колбах. У потребителей пользуются популярностью свечеобразные виды. Зеркальные лампы покрывают тонким слоем порошкообразного алюминия, чтобы эффективно перераспределять световой поток.

Сигнальные варианты востребованы в разнообразных приборах, они постепенно вытесняются светодиодами. Широкой группой считают транспортные модели, применяемые в самолетах, вагонах, автомобилях, локомотивах, морских и речных судах.

Среди их особенностей необходимо упомянуть повышенную механическую прочность, устойчивость к вибрациям, возможность эксплуатации при напряжении от шести до двухсот двадцати вольт.

Прожекторные лампы обладают высокой мощностью, имеют существенную отдачу света. Применяют их не только для освещения, но и в различных сигнальных приборах.

Лампы для оптических приборов, кинопроекционной и медицинской техники размещают в колбах определенной формы.

Среди разновидностей сигнальных ламп особый интерес представляют коммутаторные виды. Их использовали в качестве индикаторов на коммутаторных панелях. Благодаря гладким параллельным контактам менять их можно было за считаные минуты.

Перекальная, фотолампа - это модель, которая предназначена для работы в четком диапазоне напряжения. У нее отличный показатель световой отдачи, но небольшой эксплуатационный срок службы. Во время существования Советского Союза производили фотолампы, имеющие мощность 500 и 300 Вт. В настоящее время их почти не используют, заменив более мощными и современными вариантами. У проекционных ламп, выпускаемых для кинопроекторов, повышенная яркость. Из-за существенного показателя температур срок службы таких ламп весьма ограничен.

Для автомобильных фар используют двухнитиевые варианты ламп. Одна предназначена для дальнего света, вторую используют при ближнем. Также у подобных ламп есть специальный экран, отсекающий при ближнем свете лучи, способные ослеплять водителей встречных транспортных средств.

КПД ламп

На яркость и эксплуатационный срок службы изделий влияет рабочее напряжение. Энергия, подаваемая в лампу, в основном переходит в излучение. Но человеческий глаз воспринимает лишь незначительный его диапазон. При температуре 3400 К КПД лампы составляет пятнадцать процентов. При понижении показателя температур он снижается до пяти процентов. Среди преимуществ ламп накаливания выделим их массовое производство, невысокую стоимость, компактные размеры, быстрое вхождение в рабочий режим. Такие модели могут работать на любом виде тока, они нечувствительны к перепадам напряжения.