Лампа накаливания: технические характеристики, устройство

Обеспечить комфорт и уют в доме невозможно без организации хорошего освещения. С такой целью наиболее часто сейчас используются лампы накаливания, которые можно применять в различных условиях сети (36 Вольт, 220 и 380).

Виды и характеристики

Лампа накаливания общего назначения (ЛОН) – это современное устройство, источник искусственного видимого светового излучения с низким КПД, но ярким свечением. Свое название она получила из-за наличия в корпусе специального тела накала, которое изготавливается из тугоплавких металлов или угольной нити. В зависимости от параметров этого тела определяется срок службы светильника, цена и прочие характеристики.

Фото — модель с вольфрамовой нитью

 

Несмотря на разные мнения, считается, что первым изобрел лампу ученый из Англии Деларю, но его принцип накаливания был далек от современных норм. После исследованиями занимались разные физики, впоследствии, Гебель презентовал первую лампу с угольной нитью (из бамбука), а после Лодыгин запатентовал первую модель из углеродной нити в вакуумной колбе.

В зависимости от конструктивных элементов и типа газа, защищающего нить накаливания, сейчас существую такие виды ламп:

1. Аргоновые;
2. Криптовые;
3. Вакуумные;
4. Ксенон-галогенные.

Вакуумные модели являются самыми простыми и привычными. Получили свою популярность из-за низкой стоимости, но вместе с этим они имеют наименьший срок службы. Стоит отметить их простоту замены, ремонту не поддаются. Конструкция имеет следующий вид:

Фото — конструкция вакуумных ламп

 

Здесь 1 – это, соответственно, вакуумная колба; 2 — вакуумная или наполненная специальным газом, емкость; 3 — нить; 4, 5 — контакты; 6 — крепежи для нити накаливания; 7 — стойка лампы; 8 — предохранитель; 9 — цоколь; 10 — стеклянная защита цоколя; 11 — цокольный контакт.

Аргоновые лампы ГОСТ 2239-79 по яркости очень отличаются вакуумных, но практически полностью повторяют их конструкцию. Они имеют больший срок годности, нежели привычные. Это обязано тем, что нить из вольфрама защищена колбой с нейтральным аргоном, который противостоит высоким температурам горения. Как результат, источник света более яркий и долговечный.

Фото — аргоновый ЛОН

 

Криптовую модель можно распознать по очень высокой световой температуре. Она светится ярким белым светом, поэтому иногда может вызывать боль в глазах. Высокий показатель яркости обеспечен криптоном – высоко-инертным газом, у которого высокая атомная масса. Его применение позволило значительно уменьшить вакуумную колбу, но при этом не терять яркость источника света.

Галогенные светильники накаливания получили большую популярность благодаря своей экономной работе. Современная энергосберегающая лампа поможет не только сократить расходы на оплату электрической энергии, но и уменьшить траты на покупку новых моделей для освещения. Производство такой модели осуществляется на специализированных заводах, как и утилизация. Предлагаем для сравнения изучить потребляемую мощность перечисленных выше аналогов:

1. Вакуумные (обычные, без газа или с аргоном): 50 или 100 Вт;
2. Галогеновые: 45—65 Вт;
3. Ксеноновые, галогено-ксеноновые (комбинированные): 30 Вт.

Благодаря небольшому размеру, наиболее часто электрические ксеноновые и галогеновые осветители используют как автомобильные фары. У них высокое сопротивление и отличная долговечность.

Фото — ксенон

 

Классификация ламп производится не только исходя из наполняющего газа, а также, в зависимости от типов цоколей и назначения. Существуют такие виды:

1. G4, GU4, GY4, и прочие. Галогеновые модели накаливания отличают патроны-штекеры;
2. E5, E14, E17, E26, E40 – наиболее распространенные типы цоколей. В зависимости от номера, могут быть узкими и широкими, классифицируются по возрастанию. Первые люстры изготавливались именно под такие контактирующие части;
3. G13, G24 производители используют эти обозначения для люминесцентных осветителей.

Фото — формы ламп и типы цоколей

 

Достоинства и недостатки

Сравнение отдельных видов светильников накаливания позволит выбрать наиболее подходящий вариант, исходя из того, какая нужна мощность и световая отдача. Но у всех перечисленных видов светильников есть общие достоинства и недостатки:

Плюсы:

1. Доступная цена. Стоимость многих ламп находится в пределах 2 у. е.;
2. Быстрое включение и выключение. Это наиболее значимый параметр в сравнении с энергосберегающими лампами с долгим включением;
3. Маленькие размеры;
4. Простая замена;
5. Широкий выбор моделей. Сейчас есть декоративные светильники (свеча, ретро-завиток и другие), классические, матовые, зеркальные и прочие.

Минусы:

1. Высокая потребляемая мощность;
2. Негативное воздействие на глаза. В большинстве случаев от него поможет матовая или зеркальная поверхность колбы лампы накаливания;
3. Низкая защита от перепадов напряжения. Для обеспечения нужного уровня используется блок защиты для лампы накаливания, он подбирается в зависимости от типа;
4. Короткий эксплуатационный период;
5. Очень низкий коэффициент полезного действия. Большая часть электрической энергии уходит не на освещение, а на нагрев колбы.

https://www.youtube.com/watch?v=ET-u92BP968

Параметры

Технические характеристики любой модели обязательно включают в себя: световой поток лампы накаливания, цвет свечения (или цветовая температура), мощность и срок службы. Сравним перечисленные типы:

Тип	Световой поток, Люмен	Световая температура	Срок службы, часов
Вакуумная, без газа	300–1600	Теплая, холодная (синяя, желтая, белая), в зависимости от типа колбы — 2000—4500 градусов	1000
Аргоновая	200–8400	Также, как и в вакуумных	1500
Ксеноновая, галогеновая	14000–44000	Холодная, от 4500	4000
Криптоновая	500–10000	Холодная, от 4000	2000

Фото — цветовая температура

 

Из всех перечисленных типов только галогенки можно отнести к энергосберегающим моделям. Поэтому многие хозяева стремятся заменить все источники света в своем жилище на более рациональные, к примеру, на диодные. Соответствие светодиодных ламп накаливания, сравнительная таблица:

Параметр	Вакуумный тип, без газа	Галогеновая, ксеноновая	Аргоновая	Светодиод
Уровень нагрева колбы	Высокий	Нормальный	Высокий	Низкий
Стойкость к внешним воздействиям	Разбивается при падении	Очень хрупкая	Разбивается	Крепкая
Мощность (Вт)	75	15	45	10
Световой поток (Люмен)	600	700	800	800

Для лучшего объяснения энергозатрат предлагаем изучить соотношение ватт к люменам. Например, лампа дневного света, с вольфрамовой нитью накаливания 100 Вт – люмен 1200, соответственно, 500 Вт – более 8000.

Мощность лампы с аргоновым наполнителем, Ватт	Мощность люминесцентной модели, Вт	Мощность светодиодного светильника, Вт	Световой поток, Люмен
20	5-7	2-3	250
40	10-13	4-5	400
60	15-16	8-10	700
75	18-20	10-12	900
100	25-30	12-15	1200
150	40-50	18-20	1800

При этом, часто использующаяся в производственных и бытовых условиях, люминесцентная модель, имеет похожие характеристики на ксеноновую. Благодаря таким характеристикам есть возможность обеспечить плавное включение ламп накаливания. Для этого используется специальный прибор – диммер для ламп накаливания.

Такой регулятор можно собрать своими руками, если есть схема, подходящая под Вашу лампу. Сейчас большой популярностью пользуются аналоги обычных вариантов, но с зеркальным напылением – рефлекторная модель Philips, импортные Osram и другие. Купить фирменную лампу накаливания можно в специализированных фирменных магазинах.

Краш-тест электрических ламп при низких температурах (до -145 градусов Цельсия)

В лаборатории канала GTV мы провели тестирование электрических ламп при низких температурах и вот сегодня завершили монтаж сюжета. Для тестирования нам был доступен диапазон температур от 0°C до -145°C и достигался он путем подачи в термокамеру жидкого и газообразного азота. Регулировали температуру путем пропускания азота через испаритель. Это что-то вроде радиатора, только в отличии от классического предназначения, наш не охлаждал, а нагревал комнатной температурой проходящий через него газ.

Весь тест целиком можно посмотреть на видео. На видео все наиболее наглядно.

Для тестирования были выбраны следующие лампы

• светодиодная лампа;
• галогенная лампа;
• лампа накаливания;
• люминесцентная лампа (в народе именуется как «энергосберегающая»).

Результаты тестирования заносили в таблицу.

Лампы выделяют тепло

В процессе эксперимента мы давали лампам сравнять свою температуру с температурой внутри короба. Для этого мы их периодически ненадолго отключали.

Из всех электрических ламп сильнее всего нагревалась лампа накаливания, а за ней шла галогенная. Как и следовало ожидать, почти не выделала тепло светодиодная лампа. Ну а керосинка, которую мы взяли просто для красоты картинки, была лидером по нагреву.

Процесс тестирования

Начался тест с минусовой температуры в -5°C. Все лампы исправно работали и не подавали никаких признаков хандры.

При -30°C стало очевидным, что с люминесцентной лампой что-то не так. Она потеряла в яркости и начала светить желтоватым светом.

Минус 50 по Цельсию окончательно выбили почву из под ног энергосберегающей лампы: она потускнела основательно и светить стала уже красным светом.

Ну а температура в -95°C и выключение на 3 минуты, оказались невыносимыми для люминесцентной и светодиодной ламп. Последняя даже не смогла запуститься, видимо подвела схема запуска.

На, казалось бы, финишной прямой при -130°C, после очередного отключения перегорела нить накала в галогенной лампе.

И как можно видеть, температуру в -145 градусов Цельсия лампа накаливания уверенно выдерживает.

Тест завершен

После того, как все лампы были извлечены из термокамеры в комнатную температуру, на них резко начал осаждаться конденсат. Но и это не сломило дух «лампочки Ильича». Зато люминесцентная лампа через несколько минут пребывания в тепле заработала и ее цветовая температура стала снова приходить в норму.

На следующей фотографии видно, что у галогенной лампы действительно повредилась нить накала.

Выводы для себя каждый может сделать сам, а мы лишь вспомнили одну мудрость: «Старый конь борозды не испортит».

Будем рады за подписку на HI-TESTING вконтакте. А следить за новыми тестами и экспериментами можно на сайте канала.

характеристики, принцип работы, недостатки и преимущества

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Продолжаю эксперимент по сравнению лампы накаливания мощностью 75 (Вт), компактной люминесцентной лампы «Navigator» мощностью 15 (Вт) и светодиодной лампы EKF серии FLL-A мощностью 9 (Вт).

И сегодня я проведу измерение температуры нагрева ламп в рабочем режиме и рассчитаю их фактическую потребляемую мощность. Напомню Вам, что с первой частью экспериментов про сравнение светового потока при разных уровнях напряжения перечисленных ламп Вы можете .

Температура нагрева ламп

С помощью тепловизора Fluke Ti9 Electrical произведу замер температуры нагрева ламп в разных точках (колба, основание лампы и патрон) через один час их работы.

1. Лампа накаливания 75 (Вт)

Температура нагрева лампы накаливания мощностью 75 (Вт) в верхней части колбы (в месте расположения нити накаливания) составила 268°С. На снимке ниже в указанной точке (квадратный курсив) температура равна 259,9°С.

Если прикоснуться к колбе, то можно получить ожог.

Температура нагрева патрона — 50,9°С.

Самую максимальную температуру нагрева люминесцентной лампы, которую мне удалось зафиксировать — это 139°С. Эта точка приходится на основание колбы, т.е. нагрев достаточно локальный (местный).

Температура по всей поверхности колбы примерно одинаковая и составила 74,5°С.

Если прикоснуться к колбе лампы, то нагрев достаточно ощутим.

Основание компактной люминесцентной лампы нагрелось в среднем до 58,5°С. В этом месте лампы находится схема (ЭПРА).

Максимальная температура нагрева светодиодной лампы мощностью 9 (Вт) EKF серии FLL-A составила всего 65°С. Этот нагрев зафиксирован в нижней части колбы, там где расположены драйвер и светодиоды. Низкий нагрев светодиодной лампы EKF обусловлен тем, что ее корпус сделан из алюминия и теплорассеивающего пластика, который обеспечивает хорошую теплоотдачу.

Об устройстве этой лампы я еще расскажу Вам более подробно в своих следующих статьях — подписывайтесь на рассылку.

Температура верхней части колбы составила всего 32,4°С. Ее без проблем можно держать в руках.

Температура патрона составила в среднем 36,9°С.

Результаты измеренных температур я занес в таблицу.

Какие выводы можно сделать из этого эксперимента?

Из-за высокой температуры нагрева ламп накаливания (в моем случае 268°С) условия их применения несколько ограничены в плане пожарной безопасности. Высокая температура может стать причиной возгорания (пожара). В связи с этим нужно соблюдать ряд определенных требований.

Например, в , мощность ламп накаливания не должна превышать 60 (Вт). Также не стоит забывать про термостойкую арматуру (патроны, плафоны, основание) светильника: керамика, карболит, стекло, и соблюдать расстояние от лампы до горючих материалов (пластиковые детали, деревянная поверхность, ткань).

Компактная люминесцентная лампа имеет максимальную температуру 139°С, но этот нагрев достаточно локальный (местный), поэтому можно считать, что бОльшая часть ее колбы имеет температуру нагрева 74,5°С.

Победителем данного испытания безусловно является светодиодная лампа EKF серии FLL-A. Ее максимальная температура составила всего 65°С. Это почти в 4 раза меньше, чем у лампы накаливания и в 2 раза меньше, чем у лампы КЛЛ.

КЛЛ и светодиодная лампа обладают низким уровнем пожарной опасности и минимальным риском возгорания, благодаря чему их применение более широкое по сравнению с лампами накаливания. Также эти лампы совершенно безопасно устанавливать в светильниках с пластиковыми патронами, плафонами и основанием, тканевыми абажурами, они идеально подходят для натяжных потолков и т.д.

Энергопотребление ламп

С помощью цифрового мультиметра, подключенного последовательно в цепь каждой лампы, произведем измерение потребляемого тока, а затем косвенным путем рассчитаем их мощность и сравним с заявленной (по паспорту).

1. Лампа накаливания 75 (Вт)

Измеренный ток потребления лампы накаливания мощностью 75 (Вт) равен 0,29 (А).

Зная напряжение в сети (220 В), рассчитаем энергопотребление лампы накаливания. Лампа накаливания не содержит в себе индуктивных и емкостных элементов — это чисто активная нагрузка, поэтому для расчета ее потребляемой активной мощности применим вот эту формулу:

Pрасч. = Uсети·Iизм. = 220·0,29 = 63,8 (Вт)

2. Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) мощностью 15 (Вт) «Navigator»

Измеренный ток потребления компактной люминесцентной лампы мощностью 15 (Вт) равен 47,8 (мА) или 0,0478 (А).

Измеренный ток не является активным, в отличие от измеренного тока лампы накаливания, т.к. лампа КЛЛ содержит в себе электронный пуско-регулирующий аппарат (ЭПРА), который является источником реактивной мощности. А это значит, чтобы вычислить активный ток, нужно измеренное значение тока умножить на коэффициент мощности или, другими словами, косинус «фи» (cosφ). Коэффициент мощности мне не известен (в паспорте на лампу он не указан), поэтому я возьму усредненное значение для электронных ПРА, которое составляет 0,95.

Энергопотребление люминесцентной лампы рассчитаем путем умножения значения напряжения сети (220 В) на активный ток лампы:

Pрасч. = Uсети·Iизм.·cosφ = 220·0,0478·0,95 = 9,99 (Вт)

Полученное значение занесу в сводную таблицу.

3. Светодиодна

Да скольких градусов нагревается электрическая лампочка, в смысле стеклянная оболочка

до 80 градусов за чельсием

в зависимости от типа лампы, её мощности и покрытия стекла тепмпература может быть абсолютно разной. А также на нагрев будут влиять напряжение питания и температура окружающей среды.

Нагрев при горении лампы распределяется по ее поверхности неравномерно. Так, для газонаполненной лампы мощностью 200 Вт температура стенки колбы по ее высоте при вертикальной подвеске при проведении измерений составила: на цоколе – 82 оС, на середине высоты колбы – 165 оС, в нижней части колбы – 85 оС. Наличие воздушного промежутка между лампой и каким-либо предметом значительно ослабляет его нагрев. Если температура колбы на ее конце равна для лампы накаливания мощностью 100 Вт – 80 оС, то температура на расстоянии 2 см. от конца колбы составила уже 35 оС, на расстоянии 10 см – 22 оС, а на расстоянии 20 см – 20 оС. Если колба лампы накаливания соприкасается с телами, обладающими малой тепропроводностью (тканью, бумагой, деревом и др.) , в зоне касания в результате ухудшения теплоотвода возможен сильный перегрев. Так, например, у меня 100-ватная лампочка накаливания, обернутая хлопчатобумажной тканью, через 1 минуту после включения в горизонтальном положении нагрелась до 79 оС, через две минуты – до 103 оС, а через 5 минут – до 340 оС, после чего начала тлеть (а это вполне может стать причиной пожара) . Измерения температуры проводились с помощью термопары. Приведу еще несколько цифр, полученных в результате измерений. Может быть кому-нибудь они покажутся полезными. Так температура на колбе лампы накаливания мощностью 40 Вт (одна из самых распространенных мощностей ламп в домашних светильниках) составляет через 10 минут после включения лампы 113 градусов, через 30 мин. – 147 оС. Лампа мощностью 75 Вт через 15 минут нагрелась уже до 250 градусов. Правда в дальнейшем, температура на колбе лампы стабилизируется и практически не изменяется (через 30 минут она составляла примерно все те же 250 градусов) . Лампочка накаливания мощностью 25 Вт нагревается до 100 градусов. Самые серьезные температуры зафиксированы на колбе фото лампы мощностью 275 Вт. Уже через 2 минуты после включения температура достигла значения 485 градусов, а через 12 минут – 550 градусов.

А можно ли вскипятить чай на лампе?)) а то газ отрубили и электрочайника нет))))

Смысла нет на лампе кипятить чай

можно, но это займет лет так 100