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.
Зажигатель в сотрудничестве с флуоресцентными электронно-лучевыми трубками замыкает цепь ненадолго, а затем снова открывает ее. Принцип взаимодействия светоизлучающих диодов показан на диаграмме выше. Если мы применим напряжение к катоду, катоду, воспламенителю и катоду, мы видим очень низкий ток из-за очень высокого сопротивления воспламенителя. Постепенно неон, содержащийся в воспламенителе, начинает нагреваться и накаляться. Биметаллическая плита нагревается с изгибом и касанием контакта. Теперь сопротивление воспламенителя почти сразу падает до нуля.
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.
Катоды начинают нагреваться. Биметаллическая пластина в момент закрытия контакта стартера постепенно охлаждалась, возвращаясь в исходное положение. Ток прекращает протекать через цепь. Следует отметить, что такое внезапное изменение тока, протекающего через индуктор, например дроссель, приводит к высоким самоиндуцированным напряжениям, достигающим нескольких сотен вольт.
В случае отказа от зажигания люминесцентной лампы процесс будет повторяться до тех пор, пока не загорится люминесцентная лампа. Когда ток в трубе начинает течь, напряжение между катодами будет ниже напряжения зажигания. Нет необходимости в воспламенительном газе, биметаллическая пластина не нагревается и остается в исходном положении.
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.
Он используется для снижения реактивной мощности, требуемой дросселем с высокой индуктивностью. Коэффициент мощности увеличен, таким образом снижая энергопотребление люминесцентной лампы. Когда люминесцентная лампа питается от сети 50 Гц, она гаснет, а затем горит до 100 в секунду. Человеческий глаз не может наблюдать эту скорость изменения света, поэтому нам кажется, что люминесцентные лампы постоянно горят. Когда мы освещаем части машин, которые вращаются, человеческий глаз создает впечатление недвижимости или гораздо меньшей скорости.
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.
Эта оптическая иллюзия называется явлением строба. Для уменьшения этого нежелательного явления используются несколько люминесцентных ламп, так что когда одна из люминесцентных ламп отключается, другие освещают, предлагая значительный световой поток. Практическое применение такой флуоресцентной лампы заключается в том, чтобы снабдить их напряжением фазового сдвига. В случае однофазной мощности, вторая фаза должна быть искусственно создана с использованием одной двухслойной люминесцентной лампы и связанного с ней конденсатора.
После такого лечения явление строба почти устранено, любые колебания интенсивности света с течением времени сведены к минимуму. По сравнению с световой эффективностью люминесцентных ламп и ламп накаливания, первый из них намного лучше. Они дают очень яркий свет правой интенсивности и в то же время поглощают гораздо меньше энергии. Например, люминесцентная лампочка, аналогичная лампе мощностью 100 Вт, потребляет всего около 20 Вт. Также нет необходимости использовать рассеиватели света, освещение очень мало.
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.
Меркурийные лампы накаляются из-за электрического разряда, возникающего в парах ртути. Основным компонентом ртутной лампы является люминесцентная лампа. Фтор представляет собой пузырь из кварцевого стекла, который передает ультрафиолетовое излучение. Кроме того, основная трубка содержит два основных электрода и один или два электрода. Пузырь заполняется аргоном или неонами, а также небольшим количеством ртути. Ртутные пары с аргоном и неонами выделяют сильное ультрафиолетовое излучение при потоке электричества.
Внешний пузырь, покрытый его внутренней частью, окружен люминесценцией. Как и люминесцентные лампы, люминофор преобразует сильное излучение ультрафиолетового излучения в видимый свет из человеческого глаза. Также в этом случае необходимо использовать стабилизатор тока, который является дросселем. Если не использовать, ртутная лампа будет необратимо повреждена.
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.
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.
Когда мы подключаем лампу к электрическому измельчителю, существует акция акции, которая является свидетельством владения собственником в акционерном обществе. Прочтите географический глоссарий разрядов между электродами: основной и зажигательной, а затем между двумя основными электродами. Ртутные дефекты, несомненно, являются их временем стрельбы - для достижения полной световой эффективности необходимо подождать несколько минут. Когда ртутная лампа снова и снова включается, подождите, пока газ не охладит часть ртутной лампы, чтобы увеличить ее полную яркость.
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.
Однако ртутные лампы превосходят лампы намного лучше, чем лампочки с точки зрения светостойкости. Меркурий не так чувствителен к колебаниям напряжения, как лампочки. Когда напряжение питания отклоняется на 5% по сравнению с номинальным напряжением, световой поток уменьшается на 8%, а срок службы ртути практически не изменяется.
В ртутных лампах пузырь из кварцевого стекла, который содержит зажигание и основные электроды, расположен во внешней лампе лампы. Кроме того, нить кварцевого стекла содержит нить, которая чаще всего является вольфрамовой проволокой. Горелка ртути соединена последовательно с нитью. Нить также действует как стабилизатор и соответственно корректирует оттенок, придавая ей красный или желтый цвет. Нет препятствий для подключения этих ламп непосредственно к сети, но это свойство оплачивается ниже, чем для ртутных ламп со световой эффективностью.
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.
Основной целью электрических источников света является преобразование электрического тока в видимый свет. В современном электрическом освещении используются две основные группы источников света: лампы накаливания и разрядки. Группа ламп накаливания включает в себя все типы традиционных и галогенных ламп. В отличие от группы источников разряда, включают: люминесцентные лампы, ртутные лампы, натриевые и индукционные лампы.
Основные параметры источников света. Основными характеристиками источников света являются: световой поток, световая эффективность, индекс цветопередачи, цветовая температура и долговечность. Световой поток выражается в люменах. Это общее количество света, испускаемого источником, заявленного изготовителем, при сохранении заданных условий работы лампы.
Галогеновые лампы характеризуются большей температурой накала спирали, высоким коэффициентом полезного действия, продолжительным эксплуатационным сроком, небольшими размерами колбы.
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.
Это отношение передаваемого светового потока к мощности, потребляемой указанным источником света. Значение этого параметра определяет потребление электроэнергии, что косвенно влияет на стоимость поддержания всей системы освещения. Внешний вид конкретного объекта может подвергаться различным условиям освещения с различными типами источников света. Поэтому важно выбрать правильный цвет и степень цветопередачи для определенного типа работы.
Важным параметром, определяющим качество источников света, является долговечность. Он определяется как время освещения источника до истечения срока его действия или когда оно больше не соответствует требованиям к значению светового потока, испускаемого соответствующими стандартами.
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.
Обзор использованных источников света. В дополнение к классическим формам пузырьков луковицы доступны для декоративных применений различной формы, таких как сферические или линейные. Отдельной группой лампочек являются зеркала. Путем изменения формы пузырька и распыления на внутренней стороне отражателя луч света направлен и излучается только передней частью. Другое изменение формы пузырька и отражающей системы позволило еще большей концентрации луча света. Они увеличили интенсивность освещения в центре светового луча по меньшей мере на 50% относительно зеркальных трубок.
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.
Из-за увеличенной концентрации пучка меньше света рассеивается, и раздражающий блеск от источника света значительно уменьшается. Достигнута улучшенная эффективность освещения, что привело к экономии энергии на 20%. Это было достигнуто путем: оптимизации формы отражателя, нанесения кольцевого отражателя и использования специальной формы передней части колбы.
Благодаря компактной и прочной конструкции и погодным условиям эти лампы подходят для наружного освещения без дополнительной защиты от атмосферных условий. Отдельной группой ламп накаливания являются галогенные лампы. Эти луковицы характеризуются меньшими размерами и большей светостойкостью и долговечностью, чем традиционные. Условием их правильного функционирования является.
В зависимости от функционального предназначения и конструктивных особенностей принято подразделять все лампы накаливания на следующие группы:
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.
Также помните, что галогенные лампы излучают излучение в ультрафиолетовом диапазоне, что может быть неэффективным для здоровья человека. Использование быстрой передней лампы для лампочек или защитного застежка также ограничивает излучение. Это газоразрядные лампы, ртуть, в которой ультрафиолетовое излучение перерабатывается в видимый свет люминофорным слоем.
Энергоэффективность и выбор люминесцентных ламп. Основным преимуществом использования флуоресцентных ламп с уменьшенным диаметром является их энергоэффективность. В случае использования в электронной системе зажигания возможна дальнейшая экономия энергии за счет меньшего пуска балласта. Диапазон мощности этих люминесцентных ламп отличается от люминесцентных ламп диаметром 26 мм. Они предназначены только для использования с электронными системами зажигания, что приводит к дополнительному снижению потребления электроэнергии на 30% по сравнению со стандартными «старыми».
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.
Возможность рационального использования энергии с использованием люминесцентных ламп с некоторыми типами балластов. С беспрепятственными трубами различной формы, длины и количества, с трубами в стекле, молоке или пластмассовом пузыре различной формы с трубами, помещенными внутри отражателя с отражателем в виде круга. Трубы различной формы, длины и количества комплектуются заглушками с четырьмя контактами или двумя. Различные источники ртутного излучения - металлогалогенные лампы и смешанный свет.
В первом из них некоторые металлы в форме галогенидов были добавлены в печь - в дополнение к ртути. Эти добавки были выбраны так, чтобы в видимой области была видна наибольшая эмиссия излучения. Поэтому эти лампы обычно не используют люминофор. Эти лампы характеризуются хорошей цветопередачей и имеют более высокую светоотдачу, чем ртутные лампы. Недостаток отсутствия цветовой стабильности во время работы был устранен в металлогалогенных лампах с керамическими люминесцентными лампами. Они также достигли более высоких, около 20%, светостойкости и в три раза выше, чем галогенные лампы.
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.
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.
Свет – основа жизни. Потому что благодаря ему существует фотосинтез – базовый процесс появления органики. В жизни людей свет также очень важен. Но день сменяется ночью. И чтобы эффективно преодолеть эту закономерность, была изобретена электрическая лампа. Со временем различные виды электрических ламп прочно вошли в нашу жизнь.
Первые лампы освещения появились в конце девятнадцатого века. Для получения света было использовано сопротивление металла. Эти лампы накаливания, название которых связано с принципом работы, функционируют следующим образом.
В них электрический ток нагревает металл до высокой температуры. По мере увеличения температуры металл сначала приобретает темно-красный цвет, но при ее дальнейшем росте он желтеет, а затем белеет. При этом видимого света становится все больше и больше. Для получения максимально высокой температуры и наибольшего количества света лампы накаливания снабжены колбой, из которой откачан воздух.
Для применения в лампочке наиболее эффективной формой металлического проводника является спираль. Она позволяет уменьшить место, занимаемое проводником. Но чтобы достичь наиболее высокой температуры, необходимы особые свойства металла. Он должен быть максимально тугоплавким. По этой причине изготавливаются из вольфрама.
Несмотря на то, что уже прошло более ста лет с появления первой электрической лампочки и появились новые разновидности ламп, принцип получения света путем простого нагрева вольфрамовой спирали до сих пор востребован.
Современные лампы, работающие по принципу накаливания спирали, весьма разнообразны по своим размерам и мощности. Их главное преимущество – минимальная себестоимость, основанная на простом устройстве. При включении этих лампочек сразу же достигается максимальная освещенность пространства. Они могут работать в широком диапазоне температур. По этим причинам лампочки накаливания – основные осветительные приборы в системах аварийного освещения. Несмотря на разнообразные формы и размеры, все они устроены одинаково.
Принцип излучения света раскаленной вольфрамовой спиралью усовершенствовался, воплотившись в галогенных лампочках. Если обычная лампочка имеет ограниченный ресурс из-за испарения вольфрама, в галогенных лампочках этот недостаток устранен благодаря использованию галогенных соединений-восстановителей. Они позволили увеличить температуру спирали и, соответственно, яркость лампочки. При этом ресурс ее также вырос.
Но нагрев и связанное с этим тепло, в большом количестве излучаемое раскаленной спиралью, также увеличились. Чтобы получить больший световой поток от лампочки при меньшей температуре и расходе электрической энергии, надо изменить принцип создания света.
Свет в виде люминесценции был открыт в конце девятнадцатого века. Тогда обнаружили, что слабый электрический ток в разреженном газе с давлением менее 100 Па вызывает его свечение. Это явление назвали тлеющим разрядом.
Причем состав света для каждого газа получается разный. У паров ртути наблюдалось совсем незначительное свечение. Такой эффект происходит потому, что наибольшую силу излучение имеет в ультрафиолетовом спектре. Энергия его велика и заметно воздействует на различные вещества. Некоторые из них от воздействия ультрафиолета излучают видимый свет. Эти вещества называются люминофорами.
Стало возможным создать новые виды осветительных ламп – люминесцентные лампочки. Их производство началось в 1938 году и существует до нашего времени. Обычные люминесцентные лампы имеют вид длинных стеклянных трубок белого цвета. Они стали частью дизайна потолков многих офисов и промышленных помещений.
Трубчатая колба изнутри покрыта белым порошком люминофора. Чтобы люминесцентная лампочка нормально функционировала, необходимо ограничить ток через нее. С этой целью используется так называемый балласт в виде дросселя или инверторный.
Современные типы ламп чаще снабжаются инверторными балластами. Они существенно улучшают основные характеристики ламп. Вместе с мощными высоковольтными транзисторами появились новые типы ламп освещения – энергосберегающие лампочки. В них трубчатая колба изогнута в компактную конструкцию, уменьшающую максимальные размеры до минимума. Для ознакомления с тем, какие бывают энергосберегающие лампочки на рынке, предложено изображение ниже.
Яркость и потребляемая мощность – две важнейшие характеристики ламп освещения. Они определяют поиск технических решений, чтобы создать новые виды ламп освещения с лучшими параметрами. Принцип создания света в люминесцентной лампе требует большой поверхности люминофора для увеличения светового потока. Он достаточен для использования в бытовых и офисных помещениях. Но как мощный компактный источник света не пригоден. По этой причине была изобретена газоразрядная лампа высокого давления.
В ней тлеющий разряд возникает лишь сразу после включения. Затем давление внутри колбы возрастает одновременно с увеличением силы тока в лампе. Возникающая в газе дуга является источником мощного излучения. Это излучение используется по-разному в зависимости от состава газа. Разряд в парах ртути при высоком давлении порядка 100 кПа дает много как видимого света, так и ультрафиолетового излучения.
Но видимый свет имеет оттенок синего цвета. Люди и предметы при таком освещении неприятно выглядят. Для коррекции цветопередачи источник света – горелка из кварцевого стекла – окружается колбой с покрытием люминофором. Получается лампа, которая называется ДРЛ – дуговая ртутная люминесцентная. Эти лампы широко применялись для уличного освещения.
Но колба с люминофором увеличивает себестоимость источника света. Преобразование ультрафиолета в видимый свет с применением люминофора имеет тенденции к ухудшению со временем. От осыпавшегося люминофора мутнеет кварцевое стекло. Цветопередача даже с люминофором оставляет желать лучшего. В силу перечисленных причин ДРЛ были вытеснены в уличном освещении натриевыми лампами. Они устроены функционально точно так же. Но вместо паров ртути используются пары натрия.
Колба прозрачна, а горелка изготовлена из специальных материалов, более тугоплавких, чем кварцевое стекло. Свет охватывает желтые цвета спектра, которые лучше всего воспринимает человеческое зрение. Поэтому натриевые лампы выглядят ярче, чем ДРЛ такой же мощности.
Их широко применяют как наиболее современные и выносливые источники света не только для уличного освещения, но и в сельском хозяйстве для теплиц и помещений птицеводческого и животноводческого комплексов. Но главным ограничителем применения натриевых ламп является их неправильная цветопередача из-за узкого спектра излучения.
Среди газоразрядных ламп наиболее правильная цветопередача у сверхвысокого давления и ксеноновых ламп. Лампа ДРШ – дуговая ртутная шаровая – это горелка специальной формы из кварцевого стекла. Форма в виде шара придает колбе наибольшую прочность. Это необходимо из-за давления внутри колбы, которое может быть больше 1 МПа. Из-за большого давления и температуры пары ртути излучают более широкий спектр. Но при этом лампа взрывоопасна, а в ее спектре много ультрафиолета.
Существенным недостатком ДРЛ, ДРШ и натриевых ламп высокого давления является использование металла для получения паров. По этой причине лампы долго запускаются, а после погасания не могут сразу зажечься из-за большого давления в колбе. Чтобы лампу зажечь, необходим балласт специальной конструкции.
Из газоразрядных ламп, получивших распространение в связи с развитием полупроводниковых приборов, выделяются ксеноновые лампы как источники, наиболее близкие к естественному свету. Они применяются в фотовспышках, автомобильных фарах, проекторах кинотеатров и мощных осветителях. Среди них также есть модели высокого и сверхвысокого давления. Это самые мощные современные источники качественного света.
Настоящая революция на рынке светотехники произошла после появления синих и ультрафиолетовых светодиодов. Стало возможным использовать светодиодное освещение и изготавливать лампочки для этих целей. На сегодняшний день они являются наиболее эффективными источниками света для бытовых светильников. Их конструкция основана на использовании отдельных светящихся кристаллов. Причем сам кристалл излучает синий спектр, в том числе ультрафиолет. А видимый белый свет с тем или иным оттенком создает люминофор. Точно так же, как и в люминесцентной лампе.
Светодиод всегда излучает свет в одну сторону. Эта особенность определяется его расположением на подложке. Направленность света в светодиодных лампочках зависит от геометрии расположения излучателей света. С учетом этого надо выбирать лампочку для светильника или люстры. Более новыми конструктивными разновидностями являются филаментные лампочки. Они имитируют лампочки накаливания и создают свет, наиболее равномерно направленный во все стороны.
В них применены микросхемы в виде нитей. Нить на самом деле – это узкая сапфировая лента-подложка. На ней сформированы кристаллы и резисторы по аналогии со светодиодной лентой. Эти лампочки идеально подходят для различных светильников с дизайном, адаптированным под лампочки накаливания. Питает светодиодную лампочку электронный балласт, аналогичный тому, который применен в энергосберегающей лампочке.
Чтобы сравнить разные виды лампочек по основным характеристикам, далее приведены таблица и иллюстрация. Они наглядно показывают преимущества светодиодных ламп. Несмотря на более высокую цену, эти источники света окупаются сполна.
Таблица основных характеристик различных видов ламп
