Lampa żarowa. Żarówki: cała era w oświetleniu Rodzaje i cechy żarówek

Pomimo rozwoju technologii energooszczędnych, żarówki nadal przodują na rynku oświetleniowym.

Jak wygląda żarówka?

Zasada działania

Działanie lampy polega na znacznym nagrzaniu żarnika prądem elektrycznym. Aby ciało stałe zaczęło świecić promieniowaniem czerwonym, należy podnieść jego temperaturę do 570 0 C. Komfort dla oczu staje się, gdy temperatura wzrasta 4-5 razy.

Ze wszystkich metali wolfram jest najbardziej ogniotrwały (3400 0 C), dlatego wykonany z niego drut służy jako włókno. Aby zwiększyć powierzchnię promieniowania, zwija się ją w spiralę, która w żarówce jest podgrzewana do 2000-2800 0 C. W tym przypadku temperatura barwowa wynosi 2000-3000 K, tworząc żółtawe widmo. Jest bardziej energochłonny i nudny niż w ciągu dnia, ale wygodny dla oczu.

Nawet w podręczniku szkolnym jest eksperyment ze wzrostem świecenia lampy w zależności od siły prądu elektrycznego. W miarę wzrostu uwalniane jest promieniowanie i ciepło.

W środowisku powietrznym włókno wolframowe szybko utlenia się i ulega zniszczeniu pod wpływem wysokiej temperatury. Wcześniej w szklanej kolbie wytwarzano próżnię, ale obecnie najczęściej stosuje się gaz obojętny: azot, argon, krypton. Jednocześnie wzrasta intensywność blasku. Ponadto ciśnienie gazu zapobiega parowaniu wolframu z temperatury żarzenia.

Struktura

Pomimo pozornej prostoty wykonania lampa składa się z 11 elementów. Jednocześnie w projekcie zastosowano 7 różnych metali. Najważniejszym elementem jest włókno. Może być różnego rodzaju: okrągły, w kształcie jednej lub kilku wstążek. Ze względu na różnorodność elementów, w których energia świetlna jest pozyskiwana z energii elektrycznej, nazywane są one zwykle ciałami żarowymi. Kolby są w większości przypadków okrągłe lub w kształcie gruszki, ale mogą mieć inne kształty.

Rodzaje żarówek

Poniższy rysunek przedstawia konstrukcję lampy. Wewnątrz znajdują się elektrody (6), spirala (2) (wolfram) i haczyki (3) (molibden). Cokoły (9) wykonane ze stali ocynkowanej od czasów Edisona wykonywane były głównie z gwintem. Ich średnice mogą się różnić: E 14, E 27, E 40 - w zależności od wielkości średnicy zewnętrznej. Podstawa jest również połączona z gniazdem za pomocą kołków lub kołków. O jego typie decydują oznaczenia wytłoczone na powierzchni zewnętrznej.

Urządzenie z żarówką

Opcje

• elektryczny;
• techniczne (natężenie i skład widmowy strumienia świetlnego);
• sprawny (warunki użytkowania, wymiary, strumień świetlny, żywotność).

Moc

Główne cechy są stosowane w postaci oznaczeń. Należą do nich moc, według której dobierana jest lampa (najpopularniejsza jest 60 W). Ważniejsza jest tutaj wydajność świetlna. W tabeli przedstawiono charakterystykę lamp domowych, z której wynika, że ​​energia świetlna z jednej lampy jest bardziej intensywna niż z kilku lamp o tej samej mocy całkowitej. Jednocześnie kosztuje mniej.

Charakterystyka lampy

Energię świetlną zużywają więcej lampy o mniejszej mocy. Dlatego oszczędzanie energii w ten sposób nie będzie możliwe.

Dane techniczne

Energia świetlna zależy nieliniowo od mocy żarówki. Moc świetlna rośnie wraz ze wzrostem, a po 75 W zaczyna spadać.

Zaletą lamp żarowych jest równomierność oświetlenia. Ich intensywność światła jest prawie taka sama we wszystkich kierunkach.

Pulsujące światło negatywnie wpływa na zmęczenie oczu. Współczynnik pulsacji nie większy niż 10% podczas małych prac uważa się za normalny. W przypadku żarówek nie przekracza 4%, a najgorszy wskaźnik obserwuje się dla lampy o mocy 40 W.

Najbardziej nagrzewają się żarówki. Pod względem zużycia energii jest to bardziej grzejnik pokojowy niż urządzenie oświetleniowe. Moc świetlna wynosi tylko 5-15%. Aby oszczędzać energię, zabrania się używania żarówek o mocy 100 W i większej. Lampa o mocy 60 W nie nagrzewa się bardzo, a oświetlenie wystarczy na jedno pomieszczenie.

Jeśli ocenimy widmo emisyjne, to w porównaniu ze światłem dziennym w lampach żarowych jest za mało światła niebieskiego i nadmiar światła czerwonego. Ale uważa się to za dopuszczalne, ponieważ męczy oczy mniej niż świetlówki.

Parametry operacyjne

W przypadku lamp ważne są warunki, w których są używane. Można je stosować w zakresie temperatur od -60 0 C do +50 0 C, wilgotności nie większej niż 98% przy 20 0 C i ciśnieniu nie mniejszym niż 0,75∙10 5 Pa. Nie wymagają dodatkowych urządzeń poza ściemniaczami, które płynnie regulują moc światła. Lampy są tanie i nie wymagają żadnych kwalifikacji przy wymianie.

Wady obejmują: najniższą niezawodność, wysokie ogrzewanie i niską wydajność.

Rodzaje żarówek

Choć energooszczędne źródła światła sprawdzają się lepiej, na pierwszym miejscu pozostają żarówki. Dotyczy to zwłaszcza użytku domowego.

Lampy ogólnego przeznaczenia (GLP)

LON-y są szeroko stosowane, pomimo tego, że tylko 5% energii wykorzystywane jest na oświetlenie, a pozostała część jest uwalniana w postaci ciepła. LON przeznaczone są do użytku domowego, przedsiębiorstw, budynków administracyjnych oraz opraw oświetlenia zewnętrznego. Dzielą się na stałe napięcie 220 V i podwyższone napięcie - do 250 V. Czas świecenia lamp jest krótki i wynosi około 1000 godzin.

Pierwsza litera oznaczenia wskazuje główną cechę, na przykład V - próżnia, B - podwójna spirala, G - mono-spirala.

• G 235-245-60-P (monospiralna, zakres napięć 235-245 V, moc 60 W, do pomieszczeń gospodarczych);
• V 230-240-60 (próżnia, 230-240 V, 60 W).

Lampy mają znaczną moc. Górna granica 100 W ich nie dotyczy. Lampy służą do oświetlenia kierunkowego na duże odległości: do naświetlaczy ogólnego przeznaczenia, projekcji filmowych i latarni morskich. Ich korpus z włóknami ma zwarty układ, który poprawia ostrość. Zapewnia to również specjalna konstrukcja podstaw lub obecność dodatkowych soczewek.

Jak wyglądają reflektory?

Lampy lustrzane

Cechą szczególną jest specjalna konstrukcja żarówki i obecność odblaskowego ekranu wykonanego z aluminium. Aby nadać światłu miękkość i zmniejszyć kontrast, obszar przewodzący światło jest matowy. Rozsył światła może być skupiony (ZK), średni (ZS) i szeroki (ZSh). Skład szkła niektórych lamp lustrzanych zmienia się poprzez dodanie tlenku neodymu. Dzięki temu stają się jaśniejsze i przesuwają temperaturę barwową w stronę światła białego.

Jak wygląda lampa lustrzana?

Lampy służą do oświetlania scen, witryn sklepowych, kompleksów przemysłowych, gabinetów lekarskich i wielu innych.

Lampy halogenowe

Cechą szczególną lampy jest obecność związków halogenowych w żarówce. Podczas interakcji z nimi odparowane cząsteczki wolframu osadzają się z powrotem na spirali, co pozwala wytworzyć podwyższoną temperaturę ogrzewania i podwoić żywotność lamp.

Lampa halogenowa z podstawą trzpieniową

Wybierając lampę, trzeba znać jej cechy, zwykle wskazane na etykiecie, a także przeznaczenie.

Jak włączyć żarówki

Chociaż lampy żarowe nie wymagają żadnych urządzeń rozruchowych, istnieją zasady ich podłączania, których należy przestrzegać. Przede wszystkim przewód neutralny jest podłączony do podstawy, a przewód fazowy przechodzi przez przełącznik. Przy przestrzeganiu tych zasad przypadkowe dotknięcie podstawy nie spowoduje porażenia prądem.

Aby za pomocą jednego wyłącznika dostarczyć napięcie do wszystkich lamp, należy je połączyć równolegle.

Schematy podłączenia lamp

Na schematach oprawy są połączone równolegle. Zwykle jest wspólne wejście do pokoju z gniazdkami, ale włącznik podłącza się tylko do lamp. Źródła można przełączać jednocześnie (rys. c) lub oddzielnie (rys. b). W żyrandolach lampy można łączyć w grupy za pomocą jednego włącznika. Na ryc. d przedstawia schemat jego działania, gdzie 3 położenia przełączników dają wszystkie wykresy możliwych stanów dwóch lamp.

W przypadku długich korytarzy stosuje się 2 przełączniki przelotowe, dzięki którym można niezależnie obsługiwać lampę z różnych miejsc (rys. e). Jest to szczególnie wygodne w przypadku przełączania oświetlenia zewnętrznego z domu. Po naciśnięciu jednego z nich jedna lub więcej lampek zapala się lub gaśnie. Ten typ obwodu wymaga większej liczby przewodów.

Sposoby ulepszania lamp

Żarówki rozwijają się w tym samym kierunku, co inne źródła światła: zwiększenie wydajności, zmniejszenie kosztów energii i bezpieczeństwo użytkowania. W tym celu wybiera się określone środowisko gazowe, stosuje się lampy halogenowe i kwarcowo-halogenowe oraz poprawia się właściwości techniczne. Wiele osób jest całkiem zadowolonych z miękkiego i ciepłego światła żarówki.

Zastosowanie nanorurek węglowych jako korpusu żarzącego umożliwiło podwojenie strumienia świetlnego w porównaniu z wolframem. Stabilne parametry lampy utrzymują się przez 3000 godzin. Obniżone napięcie zasilania czyni go bezpieczniejszym.

Jak zwiększyć żywotność

Przyczyny szybkiego przepalania się lamp są następujące:

• niestabilność zasilania;
• wstrząsy mechaniczne;
• temperatura powietrza;
• przerwane połączenia w okablowaniu.

Z biegiem czasu włókno odparowuje, opór lampy wzrasta i wypala się. Ponadto rezystancja konwencjonalnej zimnej i gorącej lampy o mocy 60–100 W zmienia się 10 razy. Rezystancja zimnej cewki w lampie o mocy 60 W wynosi 61,5 oma, a gorącej cewki 815 omów. Im jaśniejsze światło i im częściej jest włączane, tym proces jest intensywniejszy. W takim przypadku ryzyko awarii wzrasta pod koniec okresu świadczenia usługi. W związku z tym konieczne jest wybranie odpowiedniego napięcia dla normalnej mocy świetlnej i wystarczającej żywotności.

Sposoby zapewnienia trwałości lamp żarowych:

1. Przy zakupie należy wybrać odpowiedni zakres napięć.
2. Nośniki poruszają się w stanie wyłączonym, ponieważ najmniejszy wstrząs prowadzi do przepalenia lampy roboczej.
3. Jeżeli żarówka w tym samym gnieździe szybko się przepali, należy ją naprawić lub wymienić.
4. Na podeście w obwodzie zasilania instalowana jest dioda lub włączane są dwie identyczne lampy.
5. Urządzenie miękkiego rozruchu jest zainstalowane w przerwie w obwodzie zasilania.

Oszczędzanie energii. Wideo

O tym, jak oszczędzać energię w oświetleniu domu, dowiesz się, oglądając poniższy film.

Przy właściwym wyborze i sposobie działania lampy żarowe mogą być ekonomiczne i trwać długo. Ich niski koszt, komfortowe oświetlenie i łatwość obsługi wciąż pozwalają im zajmować pierwsze miejsce wśród różnorodnych źródeł światła.

Nie jest tajemnicą, że nawet teraz, wraz z pojawieniem się wielu nowych, energooszczędnych źródeł światła, lampa żarowa (zwana także „lampą Iljicza” lub lampą wolframową) pozostaje bardzo poszukiwana, a wielu nie jest jeszcze gotowych z niej zrezygnować. Najprawdopodobniej minie jeszcze trochę czasu i to urządzenie oświetleniowe praktycznie zniknie z rynku sprzętu elektrycznego, ale oczywiście nie zostanie zapomniane. Rzeczywiście, wraz z odkryciem zwykłej żarówki rozpoczęła się nowa era w oświetleniu.

Z czego wykonana jest żarówka wolframowa?

Konstrukcja żarówki z żarnikiem wolframowym jest bardzo prosta. Składa się ona z:

• kolba, tj. sama szklana kula, opróżniona lub wypełniona gazem;
• korpusy żarnikowe (żarnikowe) – spirale wykonane ze stopu wolframu;
• dwie elektrody, przez które do spirali przykładane jest napięcie;
• haczyki – uchwyty z włókna wolframowego wykonane z molibdenu;
• nogi żarówki;
• zewnętrzne łącze doprowadzenia prądu, pełniące funkcję bezpiecznika;
• obudowy cokołowe;
• izolator podstawy szklanej;
• skontaktuj się z dolną częścią podstawy.

Zasada działania żarówki jest również prosta. Światło powstaje, gdy włókno wolframowe nagrzewa się pod wpływem przyłożonego do niego napięcia. Podobny blask, choć w mniejszych ilościach, można zaobserwować podczas obsługi kuchenki elektrycznej z otwartym elementem grzejnym nichromowym. Światło emitowane przez spiralę jest bardzo słabe, ale ten przykład wyjaśnia, jak działa żarówka.

Oprócz zwykłej formy, te urządzenia oświetleniowe mogą mieć również charakter dekoracyjny, w postaci świecy, kropli, cylindra lub kuli. Ponieważ światło wolframu ma zawsze ten sam kolor, producenci produkują takie urządzenia oświetleniowe z różnymi, czasem kolorowymi szkłami.

Ciekawie jest pracować z żarówkami z żarnikami z powłoką lustrzaną. Zasadę działania żarówki można porównać do reflektorów punktowych, ponieważ oświetlają one określony obszar w sposób kierunkowy.

Zalety

Oczywiście głównymi zaletami lamp żarowych jest minimalna złożoność ich produkcji. Stąd oczywiście niska cena, bo dziś prostszego urządzenia elektrycznego nie da się sobie wyobrazić. Ta sama historia dotyczy włączenia takiego elementu do sieci. Aby to zrobić, nie musisz instalować żadnego dodatkowego wyposażenia, wystarczy prosty wkład.

W niektórych przypadkach, nawet w przypadku jego braku, ludzie łączą lampy żarowe, pospiesznie konstruując gniazdo z drewna, plastiku, a nawet podłączając lampę do przewodu za pomocą taśmy izolacyjnej. Oczywiście takie połączenia mają prawo istnieć w przypadku siły wyższej, ale są niebezpieczne pod względem ochrony przeciwpożarowej i elektrycznej (należy zadbać o to, aby podstawa się nie nagrzewała).

Również żarówki z żarnikami o dużej mocy (150 W) są bardzo szeroko stosowane w oświetleniu szklarni. Rzeczywiście, oprócz tego, że zapewniają światło, w wyniku żarzenia się żarnika wolframowego, lampy stają się bardzo gorące. Ponadto oświetlenie z nich jest najbardziej zbliżone do światła słonecznego; nowoczesna żarówka LED lub energooszczędna żarówka fluorescencyjna nie może się tym pochwalić. Z tego samego powodu lampa żarowa ma przewagę pod względem wpływu na ludzki wzrok.

Wady

Wady lamp żarowych obejmują kruchość działania takich urządzeń, zależy to bezpośrednio od takiego parametru, jak napięcie sieciowe; Jeśli zwiększysz prąd, spirala zacznie się szybciej zużywać, co doprowadzi do wypalenia w najcieńszym miejscu. Cóż, jeśli obniżysz napięcie, oświetlenie stanie się znacznie słabsze, choć oczywiście wydłuży to żywotność lampy.

Do głównych wad lamp żarowych należy również negatywny wpływ ostrych skoków napięcia na żarnik. Ale tę wadę można wyeliminować, instalując stabilizator wejściowy. Pozostaje oczywiście kwestia włączenia oświetlenia. Przecież w momencie podania napięcia żarnik jest zimny, co oznacza, że ​​jego rezystancja jest mniejsza. Problem ten rozwiązuje się instalując prosty ściemniacz obrotowy. Wtedy w miarę kręcenia korbką gwint będzie się nagrzewał bardziej płynnie (tzn. nie będzie krótkiego, ostrego podania napięcia), co oznacza, że ​​posłuży znacznie dłużej.

Jednak główną wadę tych urządzeń można oczywiście uznać za ich niską wydajność, a mianowicie fakt, że działająca lampa zużywa zdecydowaną większość energii na ciepło, w wyniku czego zaczyna bardzo się nagrzewać. Straty te sięgają nawet 95%, ale taki jest algorytm działania lamp wolframowych. Kupując to urządzenie oświetleniowe, należy wziąć pod uwagę wszystkie zalety i wady żarówki.

Rodzaje żarówek

Żarówki wykorzystujące żarnik wolframowy mogą pracować nie tylko próżniowo. Konstrukcja lampy żarowej wyróżnia kilka rodzajów podobnych urządzeń oświetleniowych, z których każdy jest stosowany w określonych gałęziach przemysłu. Oni mogą być:

• próżnia, czyli najprostsza;
• argon lub azot-argon;
• krypton, który świeci o 13–15% mocniej niż argon;
• ksenon (ostatnio częściej stosowany w reflektorach samochodowych i świecący 2 razy jaśniej niż argon);
• halogen - żarówka w żarówce wypełniona jest halogenem bromowym lub jodowym. Światło jest 3 razy jaśniejsze od argonu, ale lampy te nie tolerują spadków napięcia i zewnętrznych zanieczyszczeń szkła żarówki;
• halogen z podwójną żarówką - ze zwiększoną wydajnością halogenów w oszczędzaniu wolframu w żarniku;
• ksenonowo-halogenowe (jeszcze jaśniejsze) - oprócz halogenów jodowych lub bromowych są one również wypełnione ksenonem, ponieważ rodzaj gazu znajdującego się w kolbie bezpośrednio określa, o ile stopni nagrzewa się lampa, a zatem zależy również od jej jasności .

Efektywność

Jak już wspomniano, ze względu na to, że konstrukcja żarówki żarowej polega na nagrzewaniu cewki, 95% energii dostarczanej do urządzenia oświetleniowego przechodzi na ciepło powstające podczas jego pracy, a tylko 5% trafia bezpośrednio do oświetlenia. Ciepło to to promieniowanie podczerwone, którego ludzkie oko nie jest w stanie dostrzec. Dlatego wydajność takich urządzeń oświetleniowych, gdy temperatura żarówki wzrośnie do 3400 K, wyniesie 15%. Gdy obniży się do 2700 K (co odpowiada temperaturze roboczej lampy wynoszącej 60 W), sprawność lamp wyniesie 5%. Okazuje się, że wraz ze wzrostem warunków temperaturowych wydajność również wzrasta, ale jednocześnie żywotność znacznie się zmniejsza. Oznacza to, że jeśli prąd spadnie, wydajność również spadnie, ale trwałość urządzenia wzrośnie tysiące razy. Ta metoda zwiększania żywotności lamp jest często stosowana przy wejściach do budynków mieszkalnych, gdzie źródła zasilania są zasilane szeregowo do dwóch opraw oświetleniowych lub dioda jest połączona szeregowo z lampą, co pozwala na zmniejszenie prądu sieciowego .

Co wybrać: diody LED czy lampy wolframowe?

To pytanie, na które każdy znajdzie odpowiedź dla siebie, oceniając lampy żarowe, ich zalety i wady. Tutaj nie można nic doradzić. Z jednej strony diody LED zużywają wielokrotnie mniej prądu i są trwalsze w działaniu, czego nie można powiedzieć o „żarówkach Iljicza”, z drugiej strony żarówki mają łagodniejszy wpływ na ludzki wzrok.

A jednak istnieją statystyki, które mówią, że sprzedaż diod LED i lamp energooszczędnych wzrosła w ostatnim czasie o ponad 90%, bo ludzką naturą jest nadążanie za postępem, co oznacza, że ​​już niedaleki czas, gdy lampy żarowe stanie się przeszłością.

W 1809 roku Anglik Delarue zbudował pierwszą żarówkę (z żarnikiem platynowym). W 1838 roku Belg Jobard wynalazł żarówkę węglową. W 1854 roku Niemiec Heinrich Goebel opracował pierwszą „nowoczesną” lampę – zwęgloną nić bambusową w ewakuowanym naczyniu. W ciągu następnych 5 lat opracował coś, co wielu nazywa pierwszą praktyczną lampą. W 1860 roku angielski chemik i fizyk Joseph Wilson Swan wykazał pierwsze wyniki i otrzymał patent, jednak trudności w uzyskaniu próżni doprowadziły do ​​tego, że lampa Swana nie działała długo i była nieskuteczna.

11 lipca 1874 roku rosyjski inżynier Aleksander Nikołajewicz Lodygin otrzymał patent nr 1619 na żarówkę. Jako włókna użył pręta węglowego umieszczonego w próżniowym naczyniu.

W 1875 roku V.F. Didrikhson ulepszył lampę Lodygina, wypompowując z niej powietrze i umieszczając w lampie kilka włosów (jeśli jeden się przepalił, następny włączał się automatycznie).

Angielski wynalazca Joseph Wilson Swan otrzymał brytyjski patent na lampę z włókna węglowego w 1878 roku. W jego lampach włókno znajdowało się w atmosferze rozrzedzonego tlenu, co umożliwiało uzyskanie bardzo jasnego światła.

W drugiej połowie lat 70. XIX wieku amerykański wynalazca Thomas Edison przeprowadził prace badawcze, w których próbował różnych metali jako nici. W 1879 roku opatentował lampę z żarnikiem platynowym. W 1880 roku powrócił do włókna węglowego i stworzył lampę o żywotności 40 godzin. W tym samym czasie Edison wynalazł domowy przełącznik obrotowy. Pomimo tak krótkiej żywotności, jej lampy zastępują dotychczas stosowane oświetlenie gazowe.

XIX wieku A. N. Lodygin wynajduje kilka rodzajów lamp z żarnikami wykonanymi z metali ogniotrwałych. Lodygin zaproponował zastosowanie w lampach żarnika wolframowego (to właśnie stosuje się we wszystkich nowoczesnych lampach) i molibdenu oraz skręcenie żarnika w kształcie spirali. Podjął pierwsze próby wypompowania powietrza z lamp, co uchroniło żarnik przed utlenianiem i wielokrotnie zwiększyło jego żywotność. Następnie według patentu Lodygina wyprodukowano pierwszą amerykańską lampę handlową z żarnikiem wolframowym. Produkował także lampy gazowe (z żarnikiem węglowym i wypełnieniem azotem).

Od końca lat 90. XIX wieku pojawiły się lampy z włóknami wykonanymi z tlenku magnezu, toru, cyrkonu i itru (lampa Nernsta) lub z metalowymi włóknami osmu (lampa Auera) i tantalu (lampa Bolton i Feuerlein). W 1904 roku Węgrzy dr Sandor Just i Franjo Hanaman otrzymali patent nr 34541 na zastosowanie włókna wolframowego w lampach. Pierwsze tego typu lampy wyprodukowano na Węgrzech, wprowadzając je na rynek za pośrednictwem węgierskiej firmy Tungsram w 1905 roku. W 1906 roku Lodygin sprzedał firmie General Electric patent na włókno wolframowe.

W tym samym 1906 roku w USA zbudował i uruchomił zakład elektrochemicznej produkcji wolframu, chromu i tytanu. Ze względu na wysoki koszt wolframu patent miał ograniczone zastosowanie. W 1910 roku William David Coolidge wynalazł ulepszoną metodę produkcji włókna wolframowego. Następnie włókno wolframowe wypiera wszystkie inne typy włókien.

Pozostały problem szybkiego odparowania żarnika w próżni rozwiązał amerykański naukowiec, słynny specjalista w dziedzinie technologii próżniowej, Irving Langmuir, który pracując od 1909 roku w General Electric wprowadził do produkcji wypełnienie żarówek lampowych z obojętnymi, a raczej ciężkimi, szlachetnymi gazami (w szczególności argonem), co znacznie wydłużało ich czas pracy i zwiększało strumień świetlny.

Wydajność i trwałość

Prawie cała energia dostarczana do lampy zamieniana jest na promieniowanie. Straty spowodowane przewodnością cieplną i konwekcją są niewielkie. Jednak tylko niewielki zakres długości fal tego promieniowania jest dostępny dla ludzkiego oka. Większość promieniowania leży w niewidzialnym zakresie podczerwieni i jest odbierana jako ciepło.

Sprawność żarówek osiąga maksymalną wartość 15% w temperaturze około 3400 K. Przy praktycznie osiągalnych temperaturach 2700 K (konwencjonalna lampa 60 W) sprawność wynosi 5%.

Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta wydajność żarówki, ale jednocześnie jej trwałość znacznie maleje. Przy temperaturze żarnika 2700 K żywotność lampy wynosi około 1000 godzin, przy 3400 K tylko kilka godzin, przy wzroście napięcia o 20% jasność podwaja się. Jednocześnie żywotność jest zmniejszona o 95%.

Obniżenie napięcia zasilania, choć zmniejsza wydajność, zwiększa trwałość. Zatem obniżenie napięcia o połowę (przy połączeniu szeregowym) zmniejsza wydajność około 4-5 razy, ale zwiększa żywotność prawie tysiąc razy. Efekt ten często wykorzystuje się, gdy konieczne jest zapewnienie niezawodnego oświetlenia awaryjnego bez specjalnych wymagań co do jasności, np. na klatkach schodowych. Często w tym celu, zasilając prądem przemiennym, lampę łączy się szeregowo z diodą, dzięki czemu prąd wpływa do lampy tylko przez połowę okresu.

Ponieważ koszt energii elektrycznej zużywanej przez żarówkę w okresie jej użytkowania jest dziesiątki razy wyższy niż koszt samej lampy, istnieje optymalne napięcie, przy którym koszt strumienia świetlnego jest minimalny. Optymalne napięcie jest nieco wyższe od napięcia znamionowego, zatem metody zwiększania trwałości poprzez obniżanie napięcia zasilania są całkowicie nieopłacalne z ekonomicznego punktu widzenia.

Ograniczona żywotność żarówki wynika w mniejszym stopniu z odparowywania materiału żarnika podczas pracy, a w większym z niejednorodności powstającej w żarniku. Nierównomierne parowanie materiału żarnikowego prowadzi do pojawienia się pocienionych obszarów o zwiększonym oporze elektrycznym, co prowadzi do jeszcze większego nagrzania i odparowania materiału w takich miejscach. Kiedy jedno z tych zwężeń staje się tak cienkie, że materiał żarnika w tym miejscu topi się lub całkowicie odparowuje, prąd zostaje przerwany i lampa przestaje działać.

Największe zużycie żarnika następuje w momencie nagłego przyłożenia napięcia do lampy, dlatego jej żywotność można znacznie wydłużyć stosując różnego rodzaju urządzenia typu softstart.

Włókno wolframowe ma oporność na zimno tylko 2 razy wyższą niż aluminium. Kiedy przepala się lampa, często zdarza się, że przepalają się miedziane przewody łączące styki podstawy ze spiralnymi uchwytami. Zatem zwykła lampa o mocy 60 W zużywa po włączeniu ponad 700 W, a lampa o mocy 100 W zużywa ponad kilowat. W miarę nagrzewania się cewki jej rezystancja wzrasta, a moc spada do wartości nominalnej.

Aby wygładzić moc szczytową, można zastosować termistory o silnie malejącej rezystancji w miarę nagrzewania, statecznik reaktywny w postaci pojemności lub indukcyjności oraz ściemniacze (automatyczne lub ręczne). Napięcie na lampie wzrasta w miarę nagrzewania się cewki i można je wykorzystać do automatycznego obejścia statecznika. Bez wyłączania statecznika lampa może stracić od 5 do 20% mocy, co może być również korzystne dla zwiększenia zasobów.

Żarówki niskonapięciowe o tej samej mocy mają dłuższą żywotność i moc świetlną ze względu na większy przekrój korpusu żarówki. Dlatego w lampach wielolampowych (żyrandolach) zaleca się stosowanie sekwencyjnego włączania lamp przy niższym napięciu zamiast równoległego włączania lamp przy napięciu sieciowym. Przykładowo zamiast sześciu lamp 220V 60W połączonych równolegle zastosuj sześć lamp 36V 60W połączonych szeregowo, czyli zamień sześć cienkich spiral na jedną grubszą.

Rodzaje lamp

Żarówki dzielą się na (w kolejności rosnącej wydajności):

• próżnia (najprostsza);
• argon (azot-argon);
• krypton (około +10% jasności z argonu);
• ksenon (2 razy jaśniejszy niż argon);
• halogen (wypełniacz I lub Br, 2,5 razy jaśniejszy od argonu, długa żywotność, nie lubią przegrzania, ponieważ cykl halogenowy nie działa);
• halogen z dwiema kolbami (wydajniejszy cykl halogenowy dzięki lepszemu nagrzaniu wewnętrznej kolby);
• ksenonowo-halogenowy (wypełniacz Xe + I lub Br, najskuteczniejszy wypełniacz, do 3 razy jaśniejszy od argonu);
• ksenonowo-halogenowy z odbłyśnikiem promieniowania IR (ponieważ większość promieniowania lampy mieści się w zakresie IR, odbicie promieniowania IR w lampie znacznie zwiększa wydajność, wytwarzaną dla latarek myśliwskich);
• żarowe z powłoką przetwarzającą promieniowanie podczerwone na zakres widzialny. Trwają prace nad lampami z luminoforem wysokotemperaturowym, który po podgrzaniu emituje widmo widzialne.

Ta inicjatywa pochodzi z przedstawiciel frakcji „Sprawiedliwa Rosja” Andriej Krutow. Poseł uważa, że ​​przed przejściem na technologie energooszczędne należy przeprowadzić audyt stanu sieci elektrycznych. Według Krutowa świetlówki nie oszczędzają pieniędzy. Przecież większość strat energii w Rosji nie wynika z żarówek, ale z powodu ogólnego pogorszenia się infrastruktury.

W 2009 r. w ramach tej inicjatywy zakazano sprzedaży żarówek Dmitrij Miedwiediew, który w tym czasie pełnił funkcję Prezydenta Federacji Rosyjskiej. Zgodnie z przyjętym projektem ustawy od 2011 roku Rosja wprowadziła całkowity zakaz obrotu źródłami światła o mocy 100 W i większej. Planowano także wprowadzenie od 2013 roku podobnego zakazu dla żarówek o mocy 75 W i większej, a od 2014 roku planowano ich całkowitą rezygnację z użytkowania i przejście na żarówki energooszczędne.

Co to jest lampa żarowa?

Żarówka jest źródłem światła, które emituje strumień świetlny w wyniku nagrzania metalowego (wolframowego) żarnika.

Żarnik umieszcza się w szklanym naczyniu wypełnionym gazem obojętnym (krypton, azot, argon). Zasada działania żarówki opiera się na zjawisku nagrzewania się przewodnika pod wpływem przepływu przez niego prądu elektrycznego. Żarnik wolframowy po podłączeniu do źródła prądu nagrzewa się do wysokiej temperatury, w wyniku czego emituje światło. Strumień świetlny emitowany przez żarnik jest zbliżony do naturalnego światła dziennego, dzięki czemu nie powoduje dyskomfortu podczas długotrwałego użytkowania.

Zalety lamp żarowych:

• stosunkowo niski koszt;
• natychmiastowy zapłon po włączeniu;
• małe gabaryty;
• szeroki zakres mocy.

Wady lamp żarowych:

• wysoka jasność samej lampy, co negatywnie wpływa na widzenie podczas patrzenia na lampę.

Jaka jest różnica między lampą energooszczędną a żarówką?

Jakie zagrożenia niosą ze sobą lampy energooszczędne?

• zatrucie rtęcią

Lampy energooszczędne zawierają niewielkie ilości rtęci, której zatrucie małymi dawkami oparów może powodować choroby neurologiczne (rtęć, „drżenie rtęciowe”). Świetlówek nie można po prostu wyrzucić do kosza, o czym ostrzega konsumenta odpowiednia ikona na opakowaniu. Okręgi DEZ i REU powinny przyjąć takie lampy. Jednak w praktyce nie wszędzie to się sprawdza.

• Promieniowanie ultrafioletowe

Gdy działają świetlówki, niewielka ilość promieniowania ultrafioletowego wydostaje się na zewnątrz świetlówki przez szklaną bańkę, co może stanowić potencjalne zagrożenie dla osób ze skórą zbyt wrażliwą na to promieniowanie. Najbardziej niebezpieczne jest działanie promieniowania UV na rogówkę i siatkówkę. Dlatego nie zaleca się umieszczania lamp energooszczędnych bliżej niż 3 metry od oczu.

• Niezwykły kolor

Światło świetlówki różni się od światła żarówki i wiele osób ma trudności z przyzwyczajeniem się do tego.

Dlaczego chcą przywrócić żarówki?

Według Andrieja Krutowa, członka Komisji ds. Energii Dumy Państwowej, przyjęta przez posłów ustawa zakazująca używania żarówek nie spotkała się z aprobatą społeczeństwa. „Otrzymaliśmy wiele próśb od obywateli, dla których koszt nowych energooszczędnych żarówek jest zaporowo wysoki – w końcu często są one dziesięć, a nawet więcej razy droższe od tradycyjnych żarówek, podczas gdy przez ostatnie lata nie zauważyłem obiecanych oszczędności w zużyciu energii elektrycznej” – powiedział Krutow.

Jego zdaniem nie jest to zaskakujące: działanie lamp energooszczędnych jest całkowicie równoważone przez przestarzałe i nieefektywne energetycznie urządzenia przemysłowe oraz linie energetyczne, na których następuje lwia część strat energii elektrycznej. „Okazuje się, że kosztem ludności próbowaliśmy zwiększyć efektywność energetyczną przestarzałej infrastruktury, czego ostatecznie nikt nie miał zamiaru zmieniać” – mówi parlamentarzysta.

Ponadto w ostatnich latach nie tworzono punktów zbiórki lamp energooszczędnych. Lampy zawierające rtęć, która jest niebezpieczna dla zdrowia, są po prostu wyrzucane wraz ze zwykłymi śmieciami, co ostatecznie szkodzi środowisku.

Dlaczego wprowadzono zakaz sprzedaży żarówek?

W 2009 roku Dmitrij Miedwiediew zaproponował oszczędzanie rezerw energii i w tym celu przedstawił propozycję wprowadzenia zakazu sprzedaży lamp żarowych i zastąpienia ich lampami energooszczędnymi.

„Jesteśmy naprawdę największym krajem energetycznym. Nie oznacza to jednak, że powinniśmy bezmyślnie spalać nasze rezerwy energii. Wiele lat temu mówiono, co zrobić z niektórymi produktami energetycznymi i dlaczego nie można ich podgrzewać olejem. Ale niestety nadal ogrzewamy naszą planetę ropą, dosłownie i w przenośni ocieplając naszą planetę” – takie oświadczenie Dmitrij Miedwiediew złożył w 2009 roku na posiedzeniu Prezydium Rady Państwa w sprawie zwiększenia efektywności energetycznej rosyjskiej gospodarki .

Spośród wszystkich produktów elektroinstalacyjnych i instalacyjnych najbogatszy asortyment posiada sprzęt oświetleniowy. Dzieje się tak, ponieważ elementy oświetleniowe mają nie tylko właściwości czysto techniczne, ale także elementy konstrukcyjne. Możliwości nowoczesnych lamp i opraw, ich różnorodność konstrukcyjna są tak duże, że łatwo się pogubić. Na przykład istnieje cała klasa lamp przeznaczonych wyłącznie do sufitów z płyt gipsowo-kartonowych.

Wiele rodzajów lamp mają inny charakter światła i działają w różnych warunkach. Aby dowiedzieć się, jaki rodzaj lampy powinien znajdować się w danym miejscu i jakie są warunki jej podłączenia, konieczne jest krótkie przestudiowanie głównych rodzajów sprzętu oświetleniowego.

Wszystkie lampy mają jedną wspólną część: podstawę, za pomocą której są połączone z przewodami oświetleniowymi. Dotyczy to lamp, które posiadają podstawę z gwintem umożliwiającym montaż w oprawce. Wymiary podstawy i wkładu mają ścisłą klasyfikację. Warto wiedzieć, że w życiu codziennym wykorzystuje się lampy z 3 rodzajami trzonków: małym, średnim i dużym. W języku technicznym oznacza to E14, E27 i E40. Podstawa lub nabój E14 jest często nazywany „minionem” (po niemiecku z francuskiego - „mały”).

Najpopularniejszym rozmiarem jest E27. E40 służy do oświetlenia ulicznego. Lampy tego oznaczenia mają moc 300, 500 i 1000 W. Cyfry w nazwie oznaczają średnicę podstawy w milimetrach. Oprócz podstaw, które są wkręcane w wkład za pomocą gwintu, istnieją inne typy. Są typu pinowego i nazywane są gniazdami G. Stosuje się w kompaktowe lampy fluorescencyjne i halogenowe aby zaoszczędzić miejsce. Za pomocą 2 lub 4 kołków lampę mocuje się do oprawki lampy. Istnieje wiele rodzajów gniazd G. Najważniejsze z nich to: G5, G9, 2G10, 2G11, G23 i R7s-7. Oprawy i lampy zawsze zawierają informację o podstawie. Wybierając lampę, musisz porównać te dane.

Moc Lampy- jedna z najważniejszych cech. Na cylindrze lub podstawie producent zawsze wskazuje moc, od której zależy. jasność lampy. Nie chodzi o poziom emitowanego światła. W lampach o różnym typie światła moc ma zupełnie inne znaczenie.

Na przykład, Lampa oszczędzająca energię przy określonej mocy 5 W nie będzie świecić gorzej lampy żarowe przy 60 W. To samo dotyczy świetlówki. Jasność lampy obliczana jest w lumenach. Z reguły nie jest to wskazane, dlatego przy wyborze lampy należy polegać na radach sprzedawców.

Moc świetlna oznacza, że ​​na 1 W mocy lampa wytwarza tyle lumenów światła. Oczywiście energooszczędna świetlówka kompaktowa jest 4–9 razy bardziej ekonomiczna niż żarówki. Można łatwo obliczyć, że standardowa lampa o mocy 60 W daje około 600 lm, podczas gdy lampa kompaktowa ma tę samą moc przy 10-11 W. Będzie równie oszczędny pod względem zużycia energii.

Lampy żarowe

(LON) to pierwsze źródło światła elektrycznego, które pojawiło się w gospodarstwach domowych. Został wynaleziony już w połowie XIX wieku i chociaż od tego czasu przeszedł wiele przebudów, jego istota pozostała niezmieniona. Każda lampa żarowa składa się ze szklanego cylindra próżniowego, podstawy, na której znajdują się styki i bezpiecznik, oraz żarnika emitującego światło.

cewka żarowa wykonane ze stopów wolframu, które z łatwością wytrzymują roboczą temperaturę spalania +3200°C. Aby zapobiec natychmiastowemu wypaleniu się żarnika, w nowoczesnych lampach do cylindra wpompowuje się gaz obojętny, taki jak argon.

Zasada działania lampy jest bardzo prosta. Kiedy prąd przepływa przez przewodnik o małym przekroju i niskiej przewodności, część energii jest zużywana na ogrzewanie przewodnika spiralnego, powodując jego świecenie w świetle widzialnym. Pomimo tak prostego urządzenia istnieje ogromna liczba rodzajów LON. Różnią się kształtem i rozmiarem.

Lampy dekoracyjne(świece): balon ma wydłużony kształt, stylizowany na zwykłą świecę. Zwykle stosowany w małych lampach i kinkietach.

Malowane lampy: Szklane cylindry mają różne kolory do celów dekoracyjnych.

Lampy lustrzane nazywane są lampami, których część szklanego pojemnika jest pokryta odblaskową kompozycją, aby kierować światło w zwartej wiązce. Lampy te są najczęściej stosowane w lampach sufitowych, aby skierować światło w dół bez oświetlania sufitu.

Lokalne lampy oświetleniowe pracują pod napięciem 12, 24 i 36 V. Zużywają mało energii, ale oświetlenie jest odpowiednie. Stosowane w ręcznych latarkach, oświetleniu awaryjnym itp. LONy, pomimo pewnych wad, nadal znajdują się w czołówce źródeł światła. Ich wadą jest bardzo niska wydajność - nie więcej niż 2-3% zużywanej energii. Wszystko inne przechodzi w ciepło.

Drugą wadą jest to, że LON jest niebezpieczny z punktu widzenia bezpieczeństwa pożarowego. Na przykład zwykła gazeta umieszczona na żarówce o mocy 100 W rozbłyśnie w ciągu około 20 minut. Nie trzeba dodawać, że w niektórych miejscach LON nie może być stosowany, na przykład w małych abażurach wykonanych z tworzywa sztucznego lub drewna. Ponadto takie lampy są krótkotrwałe. Żywotność LON wynosi około 500–1000 godzin. Zaletami są niski koszt i łatwość instalacji. LON-y nie wymagają do działania żadnych dodatkowych urządzeń, np. luminescencyjnych.

Lampy halogenowe

Lampy halogenowe Nie różnią się zbytnio od lamp żarowych, zasada działania jest taka sama. Jedyną różnicą między nimi jest skład gazu w butli. W tych lampach jod lub brom miesza się z gazem obojętnym. W rezultacie możliwe staje się podniesienie temperatury żarnika i zmniejszenie parowania wolframu.

Dlatego lampy halogenowe można uczynić bardziej kompaktowym, a ich żywotność wzrasta 2-3 razy. Jednak temperatura nagrzewania szkła wzrasta dość znacznie, dlatego lampy halogenowe są wykonane z materiału kwarcowego. Nie tolerują zanieczyszczeń na kolbie. Nie dotykaj cylindra niezabezpieczoną ręką – lampa bardzo szybko się przepali.

Liniowy lampy halogenowe stosowany w reflektorach przenośnych lub stacjonarnych. Często mają czujniki ruchu. Takie lampy są stosowane w konstrukcjach z płyt gipsowo-kartonowych.

Kompaktowe urządzenia oświetleniowe mają lustrzane wykończenie.

Przejdźmy do wad lampy halogenowe można przypisać wrażliwość na zmiany napięcia. Jeśli „gra”, lepiej kupić specjalny transformator, który wyrównuje natężenie prądu.

Świetlówki

Zasada działania świetlówki znacznie różni się od LON. Zamiast żarnika wolframowego pary rtęci spalają się w szklanej bańce takiej lampy pod wpływem prądu elektrycznego. Światło wyładowania gazowego jest praktycznie niewidoczne, ponieważ jest emitowane w ultrafiolecie. To ostatnie sprawia, że ​​luminofor pokrywający ścianki lampy świeci. To jest światło, które widzimy. Zewnętrznie i sposobem podłączenia świetlówki również bardzo różnią się od LON. Zamiast gwintowanego wkładu po obu stronach tubusu znajdują się dwa kołki, które zabezpiecza się w następujący sposób: należy je włożyć do specjalnego wkładu i w nim obrócić.

Świetlówki mają niską temperaturę roboczą. Można bezpiecznie oprzeć dłoń na ich powierzchni, dzięki czemu można je zamontować w dowolnym miejscu. Duża powierzchnia świecąca tworzy równomierne, rozproszone światło. Dlatego też się je nazywa świetlówki. Dodatkowo zmieniając skład luminoforu można zmienić barwę emisji światła, czyniąc ją bardziej akceptowalną dla ludzkiego oka. Żywotność świetlówek jest prawie 10 razy dłuższa niż żarówek.

Wady świetlówek jest brak możliwości bezpośredniego podłączenia do sieci elektrycznej. Nie można po prostu przerzucić 2 przewodów przez końcówki lampy i włożyć wtyczkę do gniazdka. Aby go włączyć, stosuje się specjalne stateczniki. Wynika to z fizycznej natury blasku lamp. Oprócz stateczników elektronicznych stosuje się rozruszniki, które wydają się zapalać lampę w momencie jej włączenia. Większość opraw do świetlówek wyposażona jest we wbudowane mechanizmy świecące, takie jak stateczniki elektroniczne (stateczniki) lub dławiki.

Znakowanie świetlówek nie jest podobny do prostych oznaczeń LON, które mają jedynie wskaźnik mocy w watach.

W przypadku omawianych lamp sytuacja wygląda następująco:

• LB - światło białe;
• LD - światło dzienne;
• LE - światło naturalne;
• LHB - zimne światło;
• LTB – ciepłe światło.

Liczby następujące po oznaczeniu literowym oznaczają: pierwsza cyfra to stopień oddawania barw, druga i trzecia to temperatura świecenia. Im wyższy stopień oddawania barw, tym bardziej naturalne jest oświetlenie dla ludzkiego oka. Rozważmy przykład związany z temperaturą świecenia: lampa oznaczona LB840 oznacza, że ​​ta temperatura wynosi 4000 K, kolor jest biały, światło dzienne.

Poniższe wartości rozszyfrowują oznaczenia lamp:

• 2700 K - super ciepła biel,
• 3000 K - ciepła biel,
• 4000 K - biel naturalna lub biała,
• powyżej 5000 K - chłodna biel (dzienna).

Niedawno pojawienie się na rynku kompaktowych świetlówek energooszczędnych spowodowało prawdziwą rewolucję w technice oświetleniowej. Wyeliminowano główne wady świetlówek - ich nieporęczne rozmiary i niemożność zastosowania konwencjonalnych wkładów gwintowanych. Stateczniki zostały zamontowane w podstawie lampy, a długa rura została zwinięta w zwartą spiralę.

Obecnie różnorodność rodzajów lamp energooszczędnych jest bardzo duża. Różnią się nie tylko mocą, ale także kształtem rur wyładowczych. Zalety takiej lampy są oczywiste: nie ma potrzeby instalowania statecznika elektronicznego, aby zacząć korzystać ze specjalnych lamp.

Ekonomiczna świetlówka zastąpił konwencjonalną żarówkę. Jednak, jak wszystkie świetlówki, ma swoje wady.

Świetlówki mają kilka wad:

• takie lampy nie sprawdzają się w niskich temperaturach, a przy –10°C i poniżej zaczynają słabo świecić;
• długi czas uruchamiania - od kilku sekund do kilku minut;
• ze statecznika elektronicznego słychać szum o niskiej częstotliwości;
• nie współpracować ze ściemniaczami;
• stosunkowo drogie;
• nie lubię częstego włączania i wyłączania;
• lampa zawiera szkodliwe związki rtęci, dlatego wymaga specjalnej utylizacji;
• Jeśli użyjesz wskaźników podświetlenia w przełączniku, ten sprzęt oświetleniowy zacznie migotać.

Bez względu na to, jak bardzo producenci się starają, światło świetlówek nie jest jeszcze bardzo podobne do światła naturalnego i razi w oczy. Oprócz lamp energooszczędnych ze statecznikami istnieje wiele odmian bez wbudowanego statecznika elektronicznego. Mają zupełnie inne rodzaje baz.

Zasada blasku wysokociśnieniowa lampa rtęciowa(DRL) - wyładowanie łukowe w parach rtęci. Takie lampy mają wysoką moc świetlną - 50–60 lm na 1 W. Są uruchamiane za pomocą balastów. Wadą jest widmo świecenia – ich światło jest zimne i ostre. Do oświetlenia ulicznego najczęściej stosuje się lampy DRL w lampach typu cobra.

Żarówki LED

Żarówki LED- ten zaawansowany technologicznie produkt został po raz pierwszy zaprojektowany w 1962 roku. Od tego czasu na rynek oświetleniowy stopniowo wprowadzane są lampy LED. Zgodnie z zasadą działania, dioda LED jest najpowszechniejszym półprzewodnikiem, w którym część energii na złączu p-n jest wyładowywana w postaci fotonów, czyli światła widzialnego. Taki Lampy Mają po prostu niesamowite właściwości.

Są dziesięciokrotnie lepsze od LON we wszystkich wskazaniach:

• trwałość,
• strumień świetlny,
• efektywność,
• siła itp.

Mają tylko jedno „ale” – cenę. Jest to około 100 razy droższa cena konwencjonalnej żarówki. Prace nad tymi nietypowymi źródłami światła jednak trwają i możemy się spodziewać, że już niedługo będziemy się cieszyć z wynalezienia tańszego modelu od swoich poprzedników.

Notatka! Ze względu na niezwykłe właściwości fizyczne diod LED można z nich tworzyć prawdziwe kompozycje, na przykład w postaci gwiaździstego nieba na suficie pomieszczenia. Jest bezpieczny i nie wymaga dużo energii.