Что такое лампа накаливания

Что выбрать: светодиоды или вольфрамовые лампы?

Обычная лампа накаливания

Это вопрос, ответ на который каждый находит для себя сам, оценив для себя лампы накаливания, их достоинства и недостатки. Советов здесь быть не может. С одной стороны, светодиоды потребляют во много раз меньше электроэнергии и более долговечны в работе, чего нельзя сказать о «лампочках Ильича», а с другой – лампы накаливания оказывают более щадящее действие на зрение человека.

И все же есть статистика, а согласно ей, продажи светодиодов и энергосберегающих ламп в последнее время возросли более чем на 90%, т. к. человеку свойственно идти в ногу с прогрессом, а значит, недалеко время, когда лампы накаливания уйдут в прошлое.

КПД и долговечность

Влияние напряжения на срок службы лампочки

Разбирая, как устроена лампа накаливания, важно понять коэффициент ее полезного действия. При световой температуре 3400 Кельвинов КПД элемента составляет 15%

Имеется в виду отношение потребляемой мощности к видимому человеческим глазом световому излучению. При температуре 2700 К (средняя нормальная для обычной бытовой лампы) коэффициент полезного действия равен всего 5%.

Чем выше температура накала, тем большим будет КПД. Но при этом срок службы изделия снижается. К примеру, если повысить напряжение на 20%, яркость освещения станет сильнее – повысится КПД лампочки, однако срок эксплуатации сократится на 90-95%. Соответственно, снижение напряжения приводит к уменьшению коэффициента полезного действия изделия и увеличению срока его эксплуатации.

Лампы накаливания

Лампы накаливания

Это самый известный тип лампы, которые первыми вошли в наши дома. Они появились еще в середине девятнадцатого века и популярны до сих пор. Состоят стеклянного баллона и нитей накаливания, которые отвечают за подачу света. Нити раскаливаются от электрического тока и начинают светить. В России лампы накаливания известны как «лампочки Ильича», потому что период их популярности пришелся во времена Ленина.

Положительные стороны лампочек накаливания:

  • Главным плюсом можно считать стоимость подобного вида лампочек – она, несомненно, низкая. Лампы накаливания наиболее доступный вид среди всего ассортимента электрических лампочек.
  • С технической точки у ламп накаливания есть сплошной поток излучения света. Часть видимая глазу характеризуется красным и оранжевым светом. Подобная расцветка усиливает теплые оттенки цвета, а также снижает холодные расцветки дома. Поэтому лампы накаливания делают обстановку квартиры намного уютней.

Отрицательные стороны лампочек накаливания:

  • Плохо передают натуральную цвета предметов, можно сказать, что искажают их. Поэтому их нельзя использовать для освещения магазинов или мест, где нужно видеть цвета в настоящем аспекте.
  • Они никак не экономят энергию, скорее увеличивают ее расход. Хотя прогресс не стоит на месте, так что некоторые лампы накаливания оснащены специальным напылением, которое позволяет сбалансировать процесс растраты энергии, так что проблема вполне решаема.
  • А еще у ламп накаливания достаточно высокий уровень теплоотдачи, так что они могут пожароопасны. Поэтому их размещение стоит продумать, лампы накаливания должны размещаться как можно дальше от мест, которые могут легко загореться.

Обзор существующих видов

Цоколь – важная часть конструкции галогенных, люминесцентных и прочих лампочек, он обеспечивает плотную установку изделия в светильник определенного вида. А дополнительно к тому еще и дает возможность подключить его к сети.

Виды и маркировка

Несмотря на это существует еще и бесцокольная лампа – это узкоспециальная разновидность, предназначенная для организации системы освещения автомобиля (лампочки Н10, НВ3, D1S).

Существуют различные типы:

  • резьбовой – Эдисона Е;
  • штырьковой G;
  • штифтовой B;
  • цоколь, контакты в котором утоплены – R;
  • фокусирующий – Р;
  • софитный аналог S;
  • кабельный вид К;
  • телефонный – Т;
  • бесцокольный – W.

В обозначении обычно зашифрованы размеры или другие характеристики держателя. Например, для лампы Е14, Е27, Е40 характерен диаметр резьбовой части конструкции. Это может быть значение 14, 27 или 40 мм в зависимости от того, какие типы рассматриваются. А вот разновидности цоколей G5, G12 отличает расстояние между контактными штырьками: 5 или 12 мм.

Кроме того, держатели предназначаются для подключения к сети с различными значениями электрических параметров. Например, существуют лампы для системы освещения 12, 24 вольт, а другие виды позволяют подключиться только к сети 220 вольт.

Резьбовой цоколь Е

Данный вид встречается в следующих вариациях: Е5, Е10, Е12, Е14, Е17, Е26, Е27, Е40. Представленные типы цоколей характеризуются размерами от минимальных до максимальных. Например, исполнение Е5 характеризуется высотой и диаметром, равными 5 мм.

Штырьковый вариант

При выборе нужно ориентироваться на расстояние между контактами (штырями). Если предусмотрено количество выступающих элементов более 2, ориентиром становится диаметр окружности держателя. В зависимости от того, какие исполнения лампы со штырьковым держателем выбраны, появляется возможность выполнить подключение системы освещения к источнику питания 220 вольт или 12/24 вольт.

Держатель G4 можно встретить в галогенных осветительных элементах, предназначенных для подключения к источнику питания 12/24 вольт. Целевое назначение – точечный свет, встраиваемые системы освещения. Низковольтные лампы с таким держателем также могут быть светодиодные. Исполнение G5 применяется в люминесцентных аналогах, например Т5.

Держатель GU5.3 является частью ламп, целевое назначение которых – встраиваемые системы освещения. Такой вариант входит в конструкцию ламп светодиодных и галогенных, он подходит для источника света типа MR16, который, в свою очередь, используется при организации подсветки витрин, ниш и декоративного освещения. Источником питания может выступать электросеть 12/24 вольт или 220 вольт.

Особенность GU10 – уплощения на торцевых участках контактных элементов, что способствует более надежному соединению с патроном. Источники света с такой контактной частью питаются от сети 220 вольт.

Аналог GU6.35 – сходен по характеристикам с вариантом GU5.3, но расстояние между штырями составляет 6,5 мм, а в качестве источника питания может выступать только сеть переменного тока 220 вольт. Если исполнения типа G5 характеризуются контактными элементами в виде штырьков, то вариант G9 оснащен вытянутыми петлями. Расстояние между ними составляет 9 мм. Используются такие виды источников освещения при организации акцентного освещения и декоративной подсветки.

Вариант G23

Расстояние между штырями – 13 мм. Другой вариант G23 немного отличается по конфигурации, так как помимо штырей держатель имеет еще и пластиковый выступ. Крепление осуществляется посредством установки контактных элементов в гнездо с отверстиями.

Цоколи компактных люминесцентных ламп

Аналог держателя G53 характеризуется существенным расстоянием между штырями – 53 мм. Целевое назначение ламп с таким контактным элементом – направленный свет в торговых залах, ресторанах, галереях. Исполнение GX53 применяется в лампочках для установки в подвесные и натяжные потолочные конструкции. Штырьки по форме аналогичны контактам GU10. При установке лампочка поворачивается.

Кто изобрёл электрическую лампочку?

20 декабря 1879 года американский учёный Томас Эдисон запатентовал электрическую лампочку. Именно его в США принято считать изобретателем этого прибора, хотя на самом деле Эдисон лишь усовершенствовал уже существовавшие разработки. 

АиФ.ru решил проследить за тем, как лучшие умы человечества создавали лампу накаливания.

Почему у лампочки не может быть одного-единственного изобретателя?

Дело в том, что в XIX веке с электричеством экспериментировали учёные из разных стран мира, и все они отлично знали, что некоторые материалы под воздействием тока начинают светиться. Задачей этих исследователей было создать такой осветительный прибор, который можно было бы использовать в быту. Он должен был работать хотя бы несколько часов. С этим у учёных были большие проблемы. Материалы, через которые пропускали электричество, практически сразу либо плавились, либо вспыхивали. Понимая, что возгорание происходит только в кислородной среде, изобретатели пытались поместить горелку в некий прозрачный контейнер, внутри которого был бы вакуум или газ.

Какие учёные создали первые лампы накаливания?

В 1840 году британский астроном Уоррен Де ла Рю разместил виток платиновой проволоки в вакуумной трубке и пропустил через неё электрический ток. Однако дороговизна и короткий срок службы этого прибора делали его практическое использование нецелесообразным.

В 1838 году бельгийский изобретатель Жобар спроектировал угольную лампу накаливания, которая горела около получаса.

В 50-60-е годы XIX столетия немецкий учёный Генрих Гебель усовершенствовал лампу накаливания, создав вакуум в колбе вокруг нити накаливания. Однако конструкция прибора оказалась слишком хрупкой, а сама лампа горела лишь в течение нескольких часов.

Первое коммерческое применение

Создание первых ламп накаливания, пригодных для коммерческого использования, связано с именами Александра Лодыгина, Джозефа Суона и Томаса Эдисона. Именно они, независимо друг от друга,  добились устойчивого, яркого и долговечного свечения угольных ламп накаливания в вакуумных колбах и запатентовали свои изобретения в 1870 годах: в 1874 году Лодыгин получил российский патент, в 1878 году Суон получил британский патент, а годом позже запатентовал своё изобретение в США и Эдисон.

Первую компанию по производству ламп накаливания создал Эдисон: используя карбонизированное бамбуковое волокно, он с командой учёных сумел добиться продолжительности свечения лампы более 1200 часов — это был технологический прорыв того времени. В начале 1880-х годов Эдисон создал совместную с Суоном британскую компанию «Эдисон и Суон», ставшую крупнейшим производителем электрических ламп своего времени. 

Современная лампа накаливания

В 1890-х годах Лодыгин, переехавший в США, экспериментировал с тугоплавкими материалами для создания нити накаливания. Он предложил применять вольфрам, который и используется в современных лампочках.  Кстати, первая в США коммерческая лампа с вольфрамовой спиралью производилась компанией General Electric именно по патенту Лодыгина, который был продан ей в 1906 году. 

 В 1910 году Уильям Дэвид Кулидж, работавший в General Electric, изобрёл промышленный метод производства вольфрамовой нити, а другой учёный General Electric Ирвинг Ленгмюр применил для наполнения колб ламп инертный газ, что существенно увеличило время их работы и повысило светоотдачу. Именно такие лампы накаливания мы сегодня используем.

Технические характеристики ламп для дома и квартиры

Технических характеристик у современного источника света довольно много. Они указываются на упаковке. В зависимости от модели перечень может быть длиннее или короче. Самый длинный список у светодиодных светильников.

Пример маркировки лампочек для дома на упаковке

Пример маркировки лампочек для дома на упаковке

Мощность фактическая (единица измерения — Вт). Обозначает, сколько нужно электричества для свечения. Чем мощность выше, тем ярче свет, тем больше электроэнергии нужно.

Конструкция разных типов источников света предполагает одинаковую яркость при различной мощности. Сравнительная характеристика приведена в таблице.

Чтобы не запутаться, производитель часто пишет на упаковке эквивалентную мощность в сравнении с более привычными лампами накаливания.

Световой поток (единица измерения – лм). Характеризует яркость свечения. Величина помогает непосредственно оценить яркость света. Удобно использовать параметр для сравнения мощностей разных типов источников света. Как видно из таблицы, световой поток в 1200 лм можно достичь при помощи 100 Вт лампы накаливания, 30 Вт люминесцентной или 15 Вт светодиодной. Таким образом, очевидно, что при равной яркости led экономичнее ламп накаливания в 6,5 раз.

Цветовая температура (единица измерения – градус К). Описывает цветовую тональность. Разделяют теплый свет (2700-3300 К), нейтральный (3300-5000 К) и холодный (5000-6500 К). Лампы накаливания и «галогенки» светят только теплым светом. У люминесцентных и светодиодных моделей диапазон цветовых температур гораздо шире: от теплых до холодных тонов.

Цветовая температура

Это очень важный параметр для комфортного освещения. Теплые цвета способствуют расслаблению и отдыху. Холодные, наоборот, бодрят и настраивают на рабочий лад. Теплые цвета хорошо подходят для спален и мест отдыха в квартире. Нейтральные лучше использовать в кухнях, рабочих зонах, ванных комнатах.

Цветопередача (индекс цветопередачи). Обозначается на упаковке буквами CRI или Ra. Измеряется в долях от 1 до 100. Чем выше индекс, тем меньше искажение цветов от источника света. Для здоровья глаз рекомендуются лампы с цветопередачей выше 80.

Габаритные размеры (единица измерения – мм). Параметр важен при замене ламп накаливания на другие типы, так как led и люминесцентные обычно больше. Новая модель может не подойти к старому плафону или некрасиво выдаваться наружу.

Угол рассеивания света. Это угол, на который расходятся лучи от источника света. Параметр актуален для точечных источников света и светодиодных моделей. Чем выше значение, тем больше освещаемая площадь. У спотов угол рассеивания равен 30⁰, у обычных ламп от 90⁰ до 360⁰ в зависимости от модели.

Угол рассеивания света

Срок службы (единица измерения – часы). Количество часов, которое светит лампа. Обычно указывается для led и ЛЛ. Часто производитель обозначает количество часов при соблюдении определенных условий работы – это также прописывается на упаковке. Имейте в виду, что из-за конструктивных особенностей у led и ЛЛ с течением времени яркость падает. Это связано с деградацией светодиодов и люминофора соответственно.

Также на упаковке может быть указана информация о рабочем диапазоне напряжений, цоколе, коэффициенте пульсации (не выше 35%:чем он меньше, тем полезнее для глаз), возможность диммирования.

Какие бывают лампочки накаливания

Как упоминалось выше, из сосуда лампы накаливания откачан воздух. В некоторых случаях (например, при маленькой мощности) колбу так и оставляют вакуумной. Но гораздо чаще лампа наполнена специальным газом, который продляет длительность работы нити накаливания и улучшает светоотдачу проводника.
По типу заполнения сосуда лампочки делят на несколько видов:
• Вакуумные (все первые лампочки и маломощные современные)
• Аргоновые (в ряде случаев заполняются смесью аргон+азот)
• Криптоновые (данный тип лампочек на 10% сильнее светит, чем вышеупомянутые лампы с газом аргоном)
• Ксеноновые (в таком исполнении лампы светят уже в 2 раза сильнее, чем лампы с аргоном)
• Галогеновые (в сосуды таких лампочек помещают йод, возможно, бром, позволяющие светить аж в 2,5 раза сильнее все тех же аргоновых. Данный тип лампочек является долговечным, но требует хорошего накала нити для работы цикла галогенов)
• Ксенон-галогенные (такие лампы наполняют смесью ксенона с йодом или бромом, считающимся лучшим газом для лампочек, потому что светит такой источник в 3 раза ярче стандартной аргоновой лампы)
• Ксенон-галогеновые с ИК отражателем (огромная доля свечения лампочек накаливания находится в ИК секторе. Отражая его обратно, можно существенно увеличить КПД лампы)
• Лампы с проводником накаливания с преобразователем ИК излучения (на стекло колбы наносится спецлюминофор, излучающий при разогреве видный свет)

Виды ламп накаливания, область применения и электрические характеристики.

Классификация данных осветительных приборов.

  1. Общего назначения. Предназначены для общего, местного и декоративного освещения в домах и офисах.
  2. Местного освещения. Подобны предыдущей группе, но с низким напряжением (12, 24, 36 В). Применяются для подсветки рабочих мест, в том числе и на специальных станках.
  3. Декоративные модели. Изготавливаются со специальными фигурными колбами (в виде свечей, шаров и др.). Применяются для украшения интерьера в квартирах и общественных зданиях.
  4. Иллюминационные. Выпускаются с ярко окрашенными колбами. Имеют малую мощность. Применяются в иллюминационных установках.
  5. Сигнальные. Прибор малой мощности, но долгого срока службы. Используются в светосигнальных устройствах.
  6. Зеркальные. Изготавливаются с колбой специальной формы, покрытой отражающим слоем из алюминия. Применяются для локализации местного освещения в определенную точку.
  7. Транспортные. Предназначены для различных видов транспорта. Выпускаются с высокой механической и вибрационной стойкостью. Имеют специальный цоколь.
  8. Лампы для оптических приборов (измерительных, медицинских и др.).
  9. Прожекторные лампы. Имеют большую мощность (до 10кВт) и световую отдачу.
  10. Специальные:
  • коммутаторные (миниатюрные, маломощные);
  • фотолампы (сейчас практически не используются);
  • проекционные (для кинопроекторов);
  • двухнитевые и лампы-фары для автомобилей, самолетов и железнодорожных светофоров;
  • нагревательные и лампы специального спектра излучения для различной техники (принтеры, сушильные камеры и др.).

Номенклатура осветительных приборов определяет их характеристики.

Диапазон мощности составляет от 0,1 Вт до 23 кВт. Для бытовых лампочек интервал значительно уже: от 15 до 150 Вт.
Цветовая температура находится в интервале от 2100 до 3000 К, что весьма близко к естественному солнечному спектру.
Коэффициент полезного действия у ламп накаливания довольно низкий: примерно 5%. Это обусловлено тем, что большая часть электроэнергии расходуется на тепловой нагрев нити накаливания и невидимое глазу инфракрасное излучение.
При работе осветительный прибор не требует дополнительных устройств для ограничения тока. Он подключается напрямую к электрической сети. Это связано со свойствами вольфрама. Он имеет положительный коэффициент температурного расширения. Значит, с ростом температуры увеличивается электрическое удельное сопротивление: стабилизация потребляемой мощности осветительного пробора достигается автоматически.
Световой поток или яркость свечения у лампы накаливания зависит от мощности. Для бытовых приборов он находится в рамках 90−2200 лм. Световая отдача при этом составляет 9−15 лм/Вт.
Индекс цветопередачи Rа 100

Следовательно, цвета предметов не искажаются.
Важной для потребителя характеристикой является размер и тип цоколя лампы. Чаще всего у бытовых осветительных приборов встречается резьбовой цоколь

Кроме него выпускают лампы со штифтовым одно- или двухконтактным цоколем. В зависимости от размера в Европе выпускают цоколи Е14, Е27 и Е40. Цифра соответствует диаметру цоколя в миллиметрах. В странах с меньшим напряжением сети (110В) лампы меньше. Цоколи для них имеют размеры Е12, Е17, Е26 и Е39.

Плюсы и минусы

С одной стороны, лампы накаливания являются самыми доступными источниками света, с другой – характеризуются массой недостатков.

Преимущества:

  • низкая стоимость;
  • нет необходимости в применении дополнительных приспособлений;
  • простота использования;
  • комфортная цветовая температура;
  • устойчивость к повышенной влажности.

Недостатки:

  • недолговечность — 700–1000 часов при соблюдении всех правил и рекомендаций по эксплуатации;
  • слабая световая отдача — КПД от 5 до 15 %;
  • хрупкая стеклянная колба;
  • возможность взрыва при перегреве;
  • высокая пожарная опасность;
  • перепады напряжения существенно сокращают срок эксплуатации.

Виды ламп и их функциональное назначение

Существует много ламп накаливания, классификация их происходит по функциональному назначению и конструкционным особенностям.

Общего, местного предназначения

Вплоть до 1970 года их называли нормально-осветительными. Эта группа является самой массовой среди обычных ЛН. Ранее успешно использовались как для общего, так и для декоративного освещения дома, в офисах, других учреждениях. На данный момент во многих странах, в том числе в России, их выпуск ограничивается.

Что касается лампочек местного назначения, то они по конструкции такие же, как и общего, но рассчитаны они на пониженное рабочее напряжение. Использоваться могут в ручных переносных светильниках, для освещения станков, верстаков и т. д.

Декоративные

Основная их особенность – это фигурная колба, размеры ее могут быть очень разными, также как и расположение внутри нити накаливания. Подобные модели сегодня очень востребованы, но выполняют не так роль освещения, как декора, в особенности в винтажных или ретро дизайн-проектах. Внешний вид подобной лампы очень оригинален.

Иллюминационные

Колба у них окрашена в разные цвета, в зависимости от целевого использования. Удобны для оснащения иллюминационных установок. Краска в основном наносится на колбу внутри, для этого применяются неорганические пигменты. Значительно реже такие лампы красят снаружи. Мощность их небольшая, варьируется в пределах 10–25 Вт. Необходимый эффект они дают только первое время, далее цвет их меняется, теряет яркость.

Применялись в разных светосигнальных приборах. На данный момент из этой сферы их вытесняют светодиодные лампы.

Зеркальные

Колба такой лампы имеет специфическую форму, внутри она покрыта тонким слоем алюминия. За счет этого создается зеркальный эффект, также есть прозрачная часть. Основная задача таких ламп – распределение светового потока с целью сосредоточения в пределах определенной зоны. Удобно их использовать в витринах магазинов, в торговых залах. Именно такие лампы используются для обогрева новорожденных птенцов и других животных.

Транспортные

Эта группа очень обширная, используется в разных транспортных средствах, для фар или другой подсветки. Востребованы для:

  • Автомобилей.
  • Мотоциклов.
  • Тракторов.
  • Самолетов и вертолетов.
  • Речных и морских судов.

Такие лампы имеют ряд особенностей, среди них:

  1. Высокая прочность.
  2. Стойкость к воздействию вибрации.
  3. Специальные цоколи, за счет чего удается быстро менять вышедшую из строя лампу.
  4. Они рассчитаны на питание от электрической сети ТС.

Двухнитевые

Это подтип специальной лампы накаливания, которые используются в:

  • Автомобилях. Так, лампы для фар могут иметь 2 нити накала. Одна из них идет на ближний свет, вторая – на дальний. Аналогичная ситуация и для задних фонарей, только тут отдельные нити для габаритов и для стоп-сигналов.
  • Самолетах. В отдельных моделях в посадочно-рулежной фаре.
  • Ж/д светофорах. Тут двухнитевые лампы – это элемент безопасности и подстраховки, если перегорит одна, то вторая сможет продолжать подавать сигнал.

Преимущества и недостатки

Самые популярные в мире лампы имеют как преимущества, так и много недостатков, особенно с развитием новых технологий освещения. Начать стоит с достоинств, конкретней:

  • Доступная цена. Это самый бюджетный вариант на данный момент. Правда, это касается только стоимости, но не счетов за электроэнергию.
  • Компактные размеры.
  • Практически не страдают от перепадов напряжения в сети.
  • Не требуется время для разогрева.
  • При функционировании на переменном токе мерцания невидимо.
  • Можно использовать электронные диммеры для контроля и экономии потребления электроэнергии.
  • Спектр отлично воспринимается человеческим глазом, тип его непрерывный.
  • Индекс цветопередачи на высоком уровне.
  • Можно использовать в любом температурном режиме, независимо от разновидности.
  • Большой разлет вольтажа, от долей до сотен Вольта.
  • Не требуют специальной утилизации, так как не содержат внутри токсических компонентов. То есть не несут вред людям и другим живым существам.
  • Не нужна дополнительная пускорегулирующая аппаратура, что в сравнении с современными источниками света большой плюс.
  • Во время работы не гудят и не создают радиопомех.
  • Нечувствительность к полярности – она все равно будет работать.
  • Создают минимальный уровень излучения УФ лучей, если сравнивать с другими современными лампочками.


Основные плюсы и минусыНедостатки:

  1. Низкая световая отдача и непродолжительный период эксплуатации – это самые большие минуса лампочек накала.
  2. Зависимость качества световой отдачи от напряжения.
  3. Выработка огромного количества тепла.
  4. Потребляют много электроэнергии.
  5. Пожароопасность. В зависимости от мощности лампочки, поверхность вокруг нее нагревается вплоть до +330 ⁰C.
  6. Есть риск взрыва лампы, что приведет к травмированию.
  7. Хрупкость.

Неоновая лампа

Неоновая лампа

С этими видами вы точно встречались, как минимум, на картинках в инстаграме. Их максимум – декоративная функция и в последние годы мода на неон стало возвращаться. И, конечно, это неотъемлемый атрибут новогодних украшений или огней большего города – неоновые вывески, фигуры, надписи и другие виды украшений.

Их главная особенность – в обилии цветовой гаммы, которая зависит от вида газа внутри трубки или чего-либо еще. Если чуть углубиться в физику, то все работает от газового разряда, который и выдает свет всевозможных оттенков. Но не стоит забывать, что неоновые лампы могут и быть обычного цвета, и они, кстати, частенько используются. Их главный плюс в сравнительной долговечности и минимальной энергии для потребления.