Металл для нити лампочки как называется

Обновлено: 08.01.2025

Лампочки встречаются повсюду — от освещения улиц до электрического инструмента. Все их объединяет одно — в строении присутствуют цоколи ламп. Для подбора источника света важно разбираться в особенностях и отличиях цоколей.

Что такое цоколь

В популярном значении цоколь — это металлическая часть лампочки, вкручиваемая в патрон светильника. Обычно имеет пару изолированных контактов и выполняет две функции:

Какие бывают цоколи

Цоколи, вкручиваемые в бытовые люстры, имеют конструктивные отличия от автомобильных или прожекторных. Под разные устройства существуют лампочки с отличающимися формой, мощностью и размерами. Поэтому и крепежи осветительных приборов приходится делать разнообразными.

Распространены следующие виды цоколей:

Е27 — стандартный цоколь, известный с советских времен лампочки Ильича;
Е14 — как E27, но маленький размер;
GU5.3 — точечные источники света;
Н7, H11 — подходят для фар и габаритных огней автомобилей.

Буквы в маркировке

Тип цоколя принято указывать тремя буквами латинского алфавита и цифрами. Их значения по порядку таковы:

Большая буква — сообщает о форме.
Цифра — номер цоколя. Характеризует его размеры и расстояние между питающими выводами.
Маленькая буква — количество контактов.

Третий символ обычно опускается производителями. В быту по умолчанию используют лампы с двумя выводами. Поэтому на упаковке встречаются только первые два символа (Е 14).

С помощью маркировки можно узнать полезную информацию об осветительном приборе. Значения букв раскрываются в таблице.

Первая большая буква в начале маркировки — форма
E	Резьбовой цоколь Эдисона
G	Штырьковый
R	Крепеж с утопленными выводами
H	Автомобильные лампы
B	Цоколь штифтовой (иногда называют — байонет)
S	Софитный крепеж
P	Фокусирующий
T	Телефонный
K	Кабельный
W	Бесцокольные лампы
Маленькая буква в конце маркировки — количество выводов (указывается не всегда)
s	1 контакт
d	2
t	3
q	4
p	5

Резьбовые цоколи Эдисона — тип E

Самая старая и распространенная модификация. Встречается практически в любой квартире. Яркие представители — E27, E14. Эти типы цоколей применяются в стандартных лампочках для дома. Чуть менее известен E40. Предназначен для ДРЛ и ДНаТ светильников на 400 Вт. Они применяются для освещения дорог. Выделяются маленькие представители этой модификации — E5 и Е12. Они имеют узкий диаметр и встречаются сравнительно реже.

Обратите внимание. Дешевые китайские светодиодные лампы часто ломаются из-за перегрева. Их не стоит помещать в закрытые герметичные бра и светильники. Схожая проблема имеется и у компактных люминесцентных ламп. Электронная начинка таких осветительных приборов плохо справляется с высокими температурами.

Штырьковые — G

Применяются для точечных светильников. Конструкция подразумевает, что питание на лампу передается по двум штырям. Они бывают различной толщины — G7, G9. Для фиксации лампочку достаточно поступательным движением вставить в патрон.

Настольные — 2G11

Лампочки с такими цоколями относятся к люминесцентным. Внешне напоминают G23. Колба осветительного прибора имеет вытянутую форму в виде буквы «П». В таких цоколях установлен пусковой стартер и конденсатор.

С утопленными выводами — R

Эти осветительные приборы называют линейными. Встречаются в прожекторах строительных объектов и стадионов. Обычно это газоразрядные или галогенные лампы.

Автомобильные — H

Производятся для индустрии автомобилестроения. Изначально буква «H» обозначала галогеновые лампы. Со временем форм-фактор прижился. Все изделия, выпускаемые с таким крепежом, начали помечать символом «H». Например — H1, H4, H7.

Штифтовые — B

Используются в двуспиральных автомобильных лампах. Их конструкция позволяет зафиксировать осветительный прибор в одном единственно верном положении. Это важно для направленной фокусировки света. Лампочка вставляется с нажатием и поворотом.

Софитные — тип S

Первоначально применялись в сценическом оборудовании. Отсюда их красивое название. Сейчас распространены в подсветке салонов авто, ванных комнат и некоторых приборов. Их особенность — малый диаметр до 19 мм.

Фокусирующие — P

Оснащены встроенным отражателем. Схожи по назначению с типом B. Устанавливаются в одном правильном положении. Встречаются в фонарях и кинопроекторах.

Телефонные — T

Лампы накаливания с T цоколями применяются в качестве индикаторных. Имеют низкий ток потребления 30-120 мА. Конструкция патрона предусматривает установку светофильтра. Распространенные напряжения таких ламп — 12, 24, 48 и 60 В.

У телефонных ламп есть характерная неисправность. Отрываются тонкие проволочки, идущие к колбе. Если лампочка не светится, на это следует обратить внимание. Возможен быстрый ремонт.

Кабельные — тип K

Редкий вид цоколей. Осветительные элементы встречаются в оранжереях и помещениях, где требуется имитация солнечного света. Обычно это лампы, подходящие для выращивания растений.

Умные цоколи

Современные устройства. Работают с любыми смартфонами. Свет можно удаленно включать и выключать с помощью приложения на телефоне. Управляются по сети Wi-Fi. Некоторые модели могут изменять свой цвет. Выглядит очень эффектно.

Бесцокольные лампы — W

Типичный цоколь отсутствует. Вместо него проволочные выводы. Эти лампы встречаются в праздничных гирляндах и приборных панелях автомобилей.

Зарубежные обозначения

Перечисленные способы маркировки актуальны в большей части мира. Но в некоторых странах существуют нюансы:

Штифтовые (байонетные) цоколи иностранные заводы изготовители маркируют буквой «B». В России они обозначаются как «Ш» (2Ш22).
В США стандартный для обычной лампочки типоразмер E 27 некоторые производители маркируют буквой «M».
Маленькие байонетные крепежи обозначаются добавлением к большой букве «B» символа «a».

Плюсы и минусы использования

Другой плюс — широкий выбор крепежей различных марок и размеров. Это позволяет избежать трудностей при проектировании освещения. Всегда можно выбрать лампу, которая оптимальна для поставленной задачи.

Имеются и недостатки. Обычно цоколи прижимаются к контактам в патроне. Соединение не отличается надежностью. Контакт может ослабиться, загрязниться, окислиться от нагрева.

Конструкция

Задача крепежа — проводить ток от сети к лампе. Все необходимое для этого предусмотрено в его конструкции:

Контакты должны пропускать ток. Поэтому цоколь лампочки изготавливается из металла, то есть проводника (железо, медь). В светодиодных приборах встречается и из алюминия. Изоляция же, наоборот, должна препятствовать прохождению тока. Одновременно она удерживает контакты в рабочем положении. Обычно изоляция выполнена из пластика или жароустойчивой смолы.

Переходники для цоколей

Переходники предназначены для установки ламп с отличающимися стандартами цоколей, например, если нужно в мощный промышленный патрон вкрутить обычную квартирную лампочку. Существуют и переходники, позволяющие использовать лампочки другой формы.

Разновидность цоколя, напряжение и мощность лампочки — ее важнейшие технические характеристики. Их учитывают, покупая осветительный прибор. Напряжение обычно стандартное — 220 вольт. Мощность пользователь выбирает на свое усмотрение. С крепежом же придется повозиться.

Если вы приобретаете лампочку для люстры, то обязательно следует выяснить типоразмер патрона. Если его не удается определить визуально, то информацию о типе цоколя можно узнать в технической документации на светильник.

Из какого металла сделана нить в лампочке

Металл, из которого сделана нить лампы накаливания весьма неприхотлив и интересен с химической точки зрения. Он с легкостью выдерживает температуры, при которых остальные металлы попросту испаряются. На него практически не действуют кислоты и щелочи.

Содержание статьи

Из какого металла сделана нить в лампочке
Какой металл является наилучшим проводником
Как паять вольфрам

Этот металл называется вольфрам. Он был открыт в конце 1781 году шведским химиком Шееле, и в течение всего 19 века ученые активно исследовали его. Сегодня человечество знает достаточно, чтобы успешно использовать вольфрам и его соединения в разных отраслях промышленности.

Вольфрам обладает переменной валентностью, что связано с особым расположением электронов на атомных орбиталях. Этот металл обычно имеет серебристо-белый цвет и обладает характерным блеском. Внешне напоминает платину.

Вольфрам можно отнести к неприхотливым металлам. Его не растворит ни одна щелочь. Даже сильные кислоты, такие как соляная или серная, не подействуют на него. По этой причине из вольфрама изготавливают электроды, используемые при гальванизации и электролизе.

Вольфрам и лампы накаливания

Почему же нить в лампах накаливания делают именно из вольфрама? Все дело в его уникальных физических свойствах. Ключевую роль здесь играет температура плавления, которая составляет около 3500 градусов Цельсия. Это на порядок выше, чем у многих металлов, часто используемых в промышленности. Например, алюминий плавится при 660 градусах.

Электрический ток, проходя через нить накаливания, нагревает ее до 3000 градусов. Выделяется большое количество тепловой энергии, которая бесполезно расходуется в окружающее пространство. Из всех известных науке металлов только вольфрам способен выдержать столь высокую температуру и не расплавиться, в отличие от того же алюминия. Неприхотливость вольфрама позволяет служить лампочкам в домах довольно долго. Однако, по прошествии некоторого времени нить рвется, и лампа выходит из строя. Почему так происходит? Все дело в том, что под воздействием очень высокой температуры при прохождении тока (около 3000 градусов), вольфрам начинает испаряться. Тонкая нить лампы со временем становится еще тоньше, пока не порвется.

Чтобы расплавить образец вольфрама используют электронно-лучевую или аргонную плавку. С помощью этих методов можно с легкостью нагреть металл до 6000 градусов Цельсия.

Получение вольфрама

Получить качественный образец этого металла довольно трудно, но сегодня ученые с блеском справляются с этой задачей. Было разработано несколько уникальных технологий, позволяющих выращивать монокристаллы вольфрама, огромные вольфрамовые тигли (весом до 6 кг). Последние широко применяются для получения дорогих сплавов.

Особенности дизайнерского освещения в ретро-стиле с помощью декоративных ламп

Электрический свет можно использовать строго по функциональному назначению или создать с помощью винтажных элементов эффектное освещение, которое буквально преобразит интерьер комнаты. Все чаще в дизайнерских решениях по оформлению помещений используют лампы Эдисона в интерьере с интересно изогнутыми нитями, которые помещены в фигурное стекло.

Основные характеристики осветительных элементов

Изобретали первые лампы накаливания сразу в нескольких странах, над формой и наполнением светоэлементов трудились ученые и инженеры. Но именно разработка американского изобретателя Томаса Эдисона приобрела всемирную известность и дала очертания современным лампам накаливания. Сейчас эти источники света используются для создания теплого освещения в винтажном, лофт и ретро-стиле.

Декоративные лампы приобрели интересные очертания колбы, замысловато изогнутую спираль и четко имитируют старинные элементы Эдисона. Конструктивные особенности дизайнерских изделий:

Источником света является вольфрамовая нить. Она дает теплое освещение, придает комнате уютную атмосферу, не содержит ртутных составляющих.
Преимущественно производители изготавливают дизайнерские лампы под стандартный цоколь Е27, но встречаются экземпляры под цоколь Е22 и Е14.
Лампа накаливания в ретро-стиле нормально работает при номинальном напряжении в 220 В.
Срок эксплуатации декоративных ламп с вольфрамовой нитью варьируется в диапазоне 2500-3500 часов, но не более.
Температура цвета характеризуется показателем 2700 К. Это соответствует теплому желтому или белому спектру свечения.
Декоративная лампочка имеет мощность от 25 до 100 ватт.

Датские, бельгийские, немецкие и отечественные производители выпускают красивые ретро-лампы, при помощи которых можно организовать привлекательное мягкое освещение в жилой комнате, стильном кафе, уютном ресторане, гостиничном вестибюле. Форма стеклянных колб и количество нитей накаливания могут отличаться в зависимости от компании-производителя, но все изделия имеют общий тип конструкции и характеристики. Встречаются образцы, в колбу которых помещены до двадцати нитей одновременно. Они дают очень красивый свет.

Варианты исполнения фигурных ламп

Современные ретро-лампы накаливания выпускают в трех основных направлениях в зависимости от источника света. Изделия выполнены по последнему слову техники и соответствуют нормам безопасности.

Какие бывают лампы по источнику света:

С вольфрамовой нитью накаливания. Эти изделия наиболее точно повторяют первую модель, которую в свое время разработал изобретатель Томас Эдисон. Несколько вольфрамовых нитей особенным способом закрепляют в стеклянной колбе. Фигурное стекло с причудливыми очертаниями эффектно использовать в вычурной люстре, вкрутить в стильные светильники, торшеры и бра. Особенную привлекательность придает лампе оранжевый мерцающий свет теплого спектра. Именно он задает тон уютной обстановке в комнате.
Кроме вольфрамовых источников света, в современных осветительных элементах производители используют сапфировые излучатели с продолжительным сроком службы и высокими оптическими характеристиками. Винтажные лампы Эдисона с сапфировым излучателем дают равномерный свет более высокой интенсивности, чем вольфрамовая нить. При одинаковой потребляемой мощности освещение от сапфировой лампы более яркое. Форма и размеры винтажной колбы бывают различные.
В традиционной стеклянной колбе и стандартном патроне выпускают светодиодные ретро-лампы. В них используют нити, набранные из отдельных светодиодных кристаллов причудливой формы. При подаче напряжения на микроскопические элементы создается имитация ретро-ламп Эдисона. Главная особенность – свет может быть теплым и холодным. В цоколь встроена микросхема управления, а свет от нитей излучается в одну сторону. Число нитей может быть различным. Благодаря светодиодной лампе Эдисона, экономно расходуется электроэнергия, и стекло колбы не перегревается.

Стильные прозрачные светильники с лампами накаливания выглядят впечатляюще. Через кристально чистое стекло просвечивается замысловато «уложенная» нить накаливания. Это создает приятный эффект мягкого ненавязчивого освещения. Особенно впечатляюще смотрится люстра в винтажном стиле с лампами накаливания, укомплектованная прозрачными плафонами и шелковыми шнурами проводки.

Расположение нитей

Лампы Эдисона современного образца составляют конкуренцию экономичным источникам света благодаря своему уникальному дизайну. Их можно использовать как самостоятельные элементы освещения или оформлять светильники. Эффектно выглядит ретро-лампа в бра, а люстра с такими деталями заиграет новыми красками. Многое зависит от числа нитей и способа их расположения. Наиболее популярные формы вольфрамовых нитей накаливания:

Нить хорошо видно через стекло колбы, которой тоже можно задать необычную форму. Дизайн колб может повторять контур свечи, цилиндра, шара, трубки или иметь еще более сложную конфигурацию. Использовать декоративные лампы можно в различных стилях и помещениях. Они красиво подчеркивают нестандартную обстановку кухни и коридора, холла и вестибюля, зала ресторана и барного помещения. Вариантов использования ламп достаточно много, но и стиль интерьера должен соответствовать дизайну изделий.

Как выглядят ретро-лампы в современном интерьере

Ценность ламп накаливания, имитирующих изобретение Томаса Эдисона, заключается в дизайне. Он одновременно простой и яркий, выигрышно смотрится в различных стилях интерьера, придает обстановке некоторый налет старины, но без пафоса и излишней вычурности. Где же применить лампы Эдисона в современном интерьере?

Стиль лофт

Модное интерьерное направление с открытой планировкой комнат и индустриальным оформлением. В таком помещении органично сочетается грубая кирпичная кладка с балками перекрытия или трубами коммуникаций. В интерьерной композиции лофт люстра с ретро-лампами накаливания будет играть роль главной скрипки и акцентировать внимание на эксклюзивном от желтого до оранжевого цвете освещения. Дополнить интерьер могут светильники с абажурами из металлической сетки. В стиле лофт допускаются грубые, но оригинальные решения.

Винтажная эпоха

Особенностью помещений такого формата является большое количество старинных предметов и декоративных элементов. Освещение играет значительную роль при оформлении комнат в винтажном стиле. Подчеркнуть нестандартность обстановки поможет люстра ретро, составленная из нескольких ламп накаливания. Форма колб в виде свечи на ветру или витой свечи станет эффектным украшением лепного потолка, а мягкий свет выгодно подчеркнет мебель прошлой эпохи с фигурными резными ножками. На фоне нарочито потертой и выцветшей обивки мягкой мебели ретро-лампы смотрятся актуально.

Брутальный стиль стимпанк

Этот дизайн ориентирован на исторические подробности в оформлении. Мебель под викторианскую эпоху, патинированные поверхности в коричневых тонах от янтарного цвета до мореного дуба – характерные для стимпанка особенности. Органично впишется в интерьер люстра с декоративными лампами накаливания или металлические светильники. На фоне географических карт, декоративных шестерен, таблиц, изысков научной мысли в оформлении интерьера лампы будут смотреться выигрышно и задавать нужное настроение.

Эпатажный и все отрицающий китч

Именно в этом стиле можно пренебречь правилами, смешать краски, сочетать несочетаемое. Китч – это вызов рамкам, гармонии и вообще каким-то правилам. На фоне пестрых картин, ядовитого цвета обоев и позолоченных ангелочков настольная лампа Эдисона будет выглядеть вполне уместно. Гирлянда или пучок ламп накаливания могут придать обстановке необходимую для стиля небрежность и в то же время мягко осветить уютную зону для отдыха.

Чтобы получить комфортную обстановку, нужно правильно организовать освещение. А чтобы сделать комнату необычной, следует использовать оригинальные источники света. Дизайнерские лампы накаливания хорошо передают атмосферу, стиль и настроение, поэтому широко используются для оформления интерьеров в соответствующем стиле.

Конструкция, технические параметры и разновидности ламп накаливания

Лампа накаливания – первый электрический осветительный прибор, играющий важную роль в жизнедеятельности человека. Именно она позволяет людям заниматься своими делами независимо от времени суток.

По сравнению с остальными источниками света такое устройство характеризуется простотой конструкции. Световой поток излучается вольфрамовой нитью, расположенной внутри стеклянной колбы, полость которой заполнена глубоким вакуумом. В дальнейшем для увеличения долговечности вместо вакуума в колбу стали закачивать специальные газы — так появились галогеновые лампы. Вольфрам — термостойкий материал с большой температурой плавления. Это очень важно, поскольку для того, чтобы человек увидел свечение, нить должна сильно нагреться за счет проходящего через нее тока.

История создания

Интересно, что в первых лампах использовался не вольфрам, а ряд других материалов, включая бумагу, графит и бамбук. Поэтому, несмотря на то, что все лавры за изобретение и усовершенствование лампы накаливания принадлежат Эдисону и Лодыгину, приписывать все заслуги только им — неправильно.

Писать о неудачах отдельных ученых не станем, но приведем основные направления, к которым прилагали усилия мужи того времени:

Поиски лучшего материала для нити накаливания. Нужно было найти такой материал, который одновременно был устойчив к возгоранию и характеризовался высоким сопротивлением. Первая нить была создана из волокон бамбука, которые покрывались тончайшим слоем графита. Бамбук выступал в качестве изолятора, графит — токопроводящей среды. Поскольку слой был малым, то существенно возрастало сопротивление (что и требовалось). Все бы хорошо, но древесная основа угля приводила к быстрому воспламенению.
Далее исследователи задумались над тем, как создать условия строжайшего вакуума, ведь кислород — важный элемент для процесса горения.
После этого нужно было создать разъемные и контактные компоненты электрической цепи. Задача усложнялась из-за использования слоя графита, характеризующегося высоким сопротивлением, поэтому ученым пришлось использовать драгоценные металлы — платину и серебро. Так повышалась проводимость тока, но стоимость изделия была чересчур высока.
Примечательно, что резьба цоколя Эдисона используется и по сей день — маркировка E27. Первые способы создания контакта включали пайку, но при таком раскладе сегодня говорить о быстро заменяемых лампочках было бы сложно. А при сильном нагреве подобные соединения быстро бы распадались.

В наше время популярность подобных ламп падает в геометрической прогрессии. В 2003 году в России была увеличена амплитуда питающего напряжения на 5 %, к сегодняшнему дню этот параметр составляет уже 10 %. Это привело к сокращению срока эксплуатации лампы накаливания в 4 раза. С другой стороны, если вернуть напряжение на эквивалентное значение вниз, то существенно сократится отдача светового потока — до 40 %.

Вспомните учебный курс — еще в школе преподаватель физики ставил опыты, демонстрируя, как увеличивается свечение лампы при повышении силы тока, подающегося на вольфрамовую нить. Чем выше сила тока, тем сильнее выброс излучения и больше тепла.

Принцип действия

Принцип работы лампы построен на сильном нагреве нити накаливания за счет проходящего через нее электрического тока. Для того чтобы твердотельный материал начал излучать красное свечение, его температура должна достигнуть 570 град. Цельсия. Излучение будет приятным для глаз человека только при увеличении этого параметра в 3–4 раза.

Подобной тугоплавкостью характеризуются немногие материалы. За счет доступной ценовой политики выбор был сделан в пользу вольфрама, температура плавления которого составляет 3400 град. Цельсия. Чтобы повысить площадь светового излучения, вольфрамовая нить скручивается в спираль. В процессе эксплуатации она может нагреваться до 2800 град. Цельсия. Цветовая температура такого излучения равна 2000–3000 К, что дает желтоватый спектр — несопоставимый с дневным, но в то же время не оказывающий негативного воздействия на зрительные органы.

Попадая в воздушную среду, вольфрам быстро окисляется и разрушается. Как уже говорилось выше, вместо вакуума стеклянная колба может заполняться газами. Речь идет об инертных азоте, аргоне или криптоне. Это позволило не только повысить долговечность, но и увеличить силу свечения. На срок эксплуатации влияет то, что давление газа препятствует испарению вольфрамовой нити из-за высокой температуры свечения.

Строение

Обычная лампа состоит из следующих конструктивных элементов:

колба;
вакуум или инертный газ, закачиваемый внутрь нее;
нить накала;
электроды — выводы тока;
крючки, необходимые для удерживания нити накала;
ножка;
предохранитель;
цоколь, состоящий из корпуса, изолятора и контакта на донышке.

Помимо стандартных исполнений из проводника, стеклянного сосуда и выводов, существуют лампы специального назначения. В них вместо цоколя используются другие держатели или добавляется дополнительная колба.

Предохранитель обычно изготавливается из сплава феррита и никеля и помещается в разрыв на одном из выводов тока. Зачастую он расположен в ножке. Его основное предназначение — защита колбы от разрушения в случае обрыва нити. Связано это с тем, что в случае ее обрыва образуется электрическая дуга, приводящая к плавлению остатков проводника, которые попадают на стеклянную колбу. Из-за высокой температура она может взорваться и вызвать возгорание. Впрочем, долгие годы доказали низкую эффективность предохранителей, поэтому они стали эксплуатироваться реже.

Колба

Стеклянный сосуд используется для защиты нити накаливания от окисления и разрушения. Габаритные размеры колбы подбирают в зависимости от скорости осаждения материала, из которого производится проводник.

Газовая среда

Если раньше вакуумом заполнялись все без исключения лампы накаливания, то сегодня такой подход применяют лишь для маломощных источников света. Более мощные устройства заполняются инертным газом. Молярная масса газа влияет на излучение тепла нитью накаливания.

В колбу галогенных ламп закачиваются галогены. Вещество, которым покрыта нить накала, начинает испаряться и взаимодействовать с расположенными внутри сосуда галогенами. В результате реакции образуются соединения, которые повторно разлагаются и вещество вновь возвращается на поверхность нити. Благодаря этому появилась возможность повысить температуру проводника, увеличив коэффициент полезного действия и срок эксплуатации изделия. Также такой подход позволил сделать колбы более компактными. Недостаток конструкции связан с изначально малым сопротивлением проводника при подаче электрического тока.

Нить накала

По форме нить накаливания может быть разной — выбор в пользу той или иной связан со спецификой лампочки. Зачастую в них применяют нить с круглым сечением, закрученную в спираль, гораздо реже — ленточные проводники.

Современная лампа накаливания работает от нити из вольфрама или осмиево-вольфрамового сплава. Вместо обычных спиралей могут закручиваться биспирали и триспирали, что стало возможным за счет повторного закручивания. Последнее приводит к уменьшению теплового излучения и повышению КПД.

Технические характеристики

Интересно наблюдать за зависимостью световой энергии и мощности лампы. Изменения не линейны — до 75 Вт световая отдача увеличивается, при превышении — снижается.

Одно из преимуществ таких источников света – равномерное освещение, поскольку практически во всех направлениях свет излучается с одинаковой силой.

Еще одно достоинство связано с пульсированием света, которое при определенных значениях приводит к значительной утомляемости глаз. Нормальным значением считают коэффициент пульсации, не превышающий 10 %. Для ламп накаливания параметр максимум достигает 4 %. Самый худший показатель — у изделий мощностью 40 Вт.

Среди всех доступных электрических осветительных приборов лампы накаливания нагреваются сильнее. Большая часть тока преобразуется в тепловую энергию, поэтому прибор больше похож на обогреватель, чем на источник света. Световая отдача находится в диапазоне от 5 до 15 %. По этой причине в законодательстве прописаны определенные нормы, запрещающие, к примеру, использовать лампы накаливания более 100 Вт.

Обычно для освещения одной комнаты достаточно лампы на 60 Вт, которая характеризуется небольшим нагревом.

При рассмотрении спектра излучения и сравнении его с естественным освещением можно сделать два важных замечания: световой поток таких ламп содержит меньше синего и больше красного света. Тем не менее, результат считается приемлемым и не приводит к утомлению, как в случае с источниками дневного света.

Эксплуатационные параметры

При эксплуатации ламп накаливания важно учитывать условия их использования. Их можно применять в помещениях и на открытом воздухе при температуре не менее –60 и не более +50 град. Цельсия. При этом влажность воздуха не должна превышать 98 % (+20 град. Цельсия). Устройства могут работать в одной цепи с диммерами, предназначенными для регулирования световой отдачи за счет изменения интенсивности света. Это дешевые изделия, которые могут быть самостоятельно заменены даже неквалифицированным человеком.

Существует несколько критериев для классификации ламп накаливания, которые будут рассмотрены ниже.

В зависимости от эффективности освещения лампы накаливания бывают (от худших к лучшим):

вакуумные;
аргоновые или азот-аргоновые;
криптоновые;
ксеноновые или галогенные с установленным отражателем инфракрасного излучения внутрь лампы, что увеличивает КПД;
с покрытием, предназначенным для преобразования инфракрасного излучения в видимый спектр.

Намного больше разновидностей ламп накаливания, связанных с функциональным назначением и конструктивными особенностями:

Общее назначение — в 70-х гг. прошлого столетия они назывались «нормально-осветительными лампами». Самая распространенная и многочисленная категория — изделия, применяемые для общего и декоративного освещения. С 2008 года выпуск таких источников света существенно сократился, что было связано с принятием многочисленных законов.
Декоративное назначение. Колбы таких изделий выполняются в форме изящных фигур. Чаще всего встречаются свечеобразные стеклянные сосуды с диаметром до 35 мм и сферические (45 мм).
Местное назначение. По конструкции идентичны первой категории, но питаются от уменьшенного напряжения — 12/24/36/48 В. Обычно применяются в переносных светильниках и приборах, освещающих верстаки, станки и т. п.
Иллюминационные с окрашенными колбами. Зачастую мощность изделий не превышает 25 Вт, а для окрашивания внутренняя полость покрывается слоем неорганического пигмента. Гораздо реже можно встретить источники света, наружная часть которых окрашивается цветным лаком. В таком случае пигмент очень быстро выцветает и осыпается.

Зеркальные. Колба выполнена в специальной форме, которая покрыта отражающим слоем (к примеру, методом распыления алюминия). Данные изделия используются для перераспределения светового потока и повышения эффективности освещения.
Сигнальные. Их устанавливают в светосигнальные изделия, предназначенные для отображения какой-либо информации. Характеризуются низкой мощностью и рассчитаны на продолжительную эксплуатацию. На сегодняшний день практически бесполезны из-за доступности светодиодов.
Транспортные. Еще одна обширная категория ламп, используемых в транспортных средствах. Характеризуются высокой прочностью, устойчивостью к вибрациям. В них применяют специальные цоколи, гарантирующие прочное крепление и возможность быстрой замены в стесненных условиях. Могут питаться от 6 В.
Прожекторные. Высокомощные источники света до 10 кВт, характеризующиеся высокой световой отдачей. Спираль укладывается компактно, чтобы обеспечить лучшую фокусировку.
Лампы, применяемые в оптических приборах, — к примеру, кинопроекционная или медицинская техника.

Специальные лампы

Также существуют более специфические разновидности ламп накаливания:

Коммутаторные — подкатегория сигнальных ламп, применяемых в коммутаторных панелях и выполняющих функции индикаторов. Это узкие, продолговатые и малогабаритные изделия, имеющие параллельные контакты гладкого типа. За счет этого могут помещаться в кнопки. Маркируются как «КМ 6-50». Первое число указывает на вольтаж, второе — ампераж (мА).
Перекальная, или фотолампа. Данные изделия используются в фототехнике для нормированного форсированного режима. Характеризуется высокими световой отдачей и цветовой температурой, но малым сроком эксплуатации. Мощность советских ламп достигала 500 Вт. В большинстве случаев колба матируется. Сегодня практически не используются.
Проекционные. Применялись в диапроекторах. Высокая яркость.

Двухнитевая лампа бывает нескольких разновидностей:

Для автомобилей. Одна нить используется для ближнего, другая — для дальнего света. Если рассматривать лампы для задних фонарей, то нити могут использоваться для стоп-сигнала и габаритного огня соответственно. Дополнительный экран может отсекать лучи, которые в лампе ближнего света могут слепить водителей встречных автомобилей.
Для самолетов. В посадочной фаре одна нить может использоваться для малого света, другая — для большого, но требует внешнего охлаждения и непродолжительной эксплуатации.
Для железнодорожных светофоров. Две нити необходимы для повышения надежности — если перегорит одна, то будет светиться другая.

Продолжим рассматривать специальные лампы накаливания:

Лампа-фара — сложная конструкция для подвижных объектов. Используется в автомобильной и авиационной технике.
Малоинерционная. Содержат тонкую нить накаливания. Применялась в звукозаписывающих системах оптического типа и в некоторых видах фототелеграфа. В наше время используется редко, поскольку есть более современные и улучшенные источники света.
Нагревательная. Применяется в качестве источника тепла в лазерных принтерах и копирах. Лампа имеет цилиндрическую форму, закрепляется во вращающемся металлическом валу, к которому прикладывается бумага с тонером. Вал передает тепло, что приводит к расплыванию тонера.

Электрический ток в лампах накаливания преобразуется не только в видимый для глаза свет. Одна часть идет на излучение, другая трансформируется в тепло, третья — на инфракрасный свет, который не фиксируется зрительными органами. Если температура проводника составляет 3350 К, то КПД лампы накаливания составит 15 %. Обычная лампа на 60 Вт с температурой 2700 К характеризуется минимальным КПД — 5 %.

Коэффициент полезного действия усиливается степенью нагрева проводника. Но чем выше будет нагрев нити, тем меньше срок эксплуатации. К примеру, при температуре 2700 К лампочка просветит 1000 часов, 3400 К — в разы меньше. Если повысить напряжение питания на 20 %, то свечение усилится в два раза. Это нерационально, поскольку срок эксплуатации сократится на 95 %.

Плюсы и минусы

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

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

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.

Как увеличить срок службы

Существует несколько причин, по которым может уменьшиться срок эксплуатации данных изделий:

перепады напряжения;
механические вибрации;
высокая температура окружающей среды;
разрыв соединения в проводке.

Вот несколько рекомендаций по продлению срока службы ламп накаливания:

Выберите изделия, которые подходят для диапазона напряжения сети.
Перемещение осуществляйте строго в выключенном состоянии, поскольку из-за малейших вибраций изделие выйдет из строя.
Если лампы продолжают перегорать в одном и том же патроне, то его нужно заменить или починить.
При эксплуатации на лестничной площадке в электрическую цепь добавьте диод или включите параллельно две лампы одной мощности.
На разрыв цепи питания можно добавить устройство для плавного включения.

Технологии не стоят на месте, постоянно развиваются, поэтому сегодня на смену традиционным лампам накаливания пришли более экономичные и долговечные светодиодные, люминесцентные и энергосберегающие источники света. Главными причинами выпуска ламп накаливания остается наличие менее развитых с технологической точки зрения стран, а также хорошо налаженное производство.

Приобретать такие изделия сегодня можно в нескольких случаях — они хорошо вписываются в дизайн дома или квартиры, либо вам нравится мягкий и комфортный спектр их излучения. Технологически — это давно устаревшие изделия.

Лампа накаливания - история изобретения, основные компоненты, схема сборки

С самых ранних периодов истории и до начала 19 века огонь был основным источником света для человека. Этот свет создавался различными способами—факелами, свечами, масляными и газовыми лампами. Помимо опасности, которую представляет открытое пламя (особенно при использовании в помещении), эти источники света также обеспечивали недостаточное освещение.

Полезные статьи:

Первые попытки использования электрического света были предприняты английским химиком сэром Хамфри Дэви. В 1802 году он показал, что электрические токи могут нагревать тонкие полоски металла до белого каления, создавая таким образом свет. Это было началом раскаленного (определяемого как светящийся интенсивным теплом) электрического света.

Следующей крупной разработкой стал дуговой светильник. В основном это были два электрода, обычно изготовленные из углерода, отделенные друг от друга коротким воздушным пространством. Электрический ток, приложенный к одному из электродов, протекал к другому электроду и через него, в результате чего в воздушном пространстве образовалась световая дуга. Дуговые лампы (или лампочки) использовались в основном для наружного освещения.

Основная трудность, сдерживающая разработку коммерчески жизнеспособного светильника накаливания, заключалась в поиске подходящих светящихся элементов. Дэви обнаружил, что платина была единственным металлом, который мог выделять белое тепло в течение любого промежутка времени. Также использовался углерод, но он быстро окислялся на воздухе. Ответ состоял в том, чтобы создать вакуум, который удерживал бы воздух вдали от элементов, тем самым сохраняя светопроизводящие материалы.

Томас А. Эдисон, молодой изобретатель начал работать над своей собственной формой электрического освещения в 1870-х годах. В 1877 году Эдисон увлекся поисками удовлетворительного источника электрического света, посвятив свое первоначальное участие подтверждению причин неудач своих конкурентов. Однако он определил, что платина делает горелку намного лучше, чем углерод. Работая с платиной, ученый получил свой первый патент в апреле 1879 года на относительно непрактичную лампу, но продолжал искать элемент, который можно было бы нагревать эффективно и экономично.

Эдисон также поработал с другими компонентами системы освещения, включая создание собственного источника питания и разработку прорывной системы проводки, которая могла бы работать с несколькими лампами, горящими одновременно. Однако его самым важным открытием было изобретение подходящей нити накала. Это был очень тонкий, нитевидный провод, который обладал высоким сопротивлением прохождению электрических токов. Большинство ранних нитей накаливания сгорали очень быстро, что делало эти лампы коммерчески бесполезными. Чтобы решить эту проблему, Эдисон снова начал пробовать углерод в качестве средства освещения.

В конце концов он выбрал карбонизированную хлопчатобумажную нить в качестве материала для нити. Нить накала была прикреплена к платиновым проводам, которые должны были передавать ток к нити накала и от нее. Затем эту сборку поместили в стеклянную колбу, которая была оплавлена на горловине (так называемая герметизация). Вакуумный насос удалял воздух из колбы-медленный, но решающий шаг. Из стеклянной колбы торчали подводящие провода, которые должны были быть подключены к электрическому току.

19 октября 1879 года Эдисон провел свое первое испытание этой новой лампы. Он работал в течение двух дней и 40 часов (21 октября—день, когда нить накала окончательно перегорела—является обычной датой, указанной для изобретения первой коммерчески практичной лампы). Конечно, эта оригинальная лампа претерпела ряд изменений. Были созданы производственные предприятия для массового производства электрических ламп, и были достигнуты большие успехи в области электропроводки и систем электрического тока. Однако сегодняшние лампы накаливания очень напоминают оригинальные лампы Эдисона. Основные различия заключаются в использовании вольфрамовых нитей, различных газов для повышения эффективности и увеличения яркости в результате нагрева нитей до более высоких температур.

Хотя лампа накаливания была первым и, безусловно, наименее дорогим типом лампочки, существует множество других лампочек, которые служат для множества применений.

Виды ламп

Вольфрамовые галогенные лампы - содержат галогены или галогенные соединения, а тело накала сделано из вольфрама.
Люминесцентные лампы представляют собой стеклянные трубки, содержащие пары ртути и газообразный аргон. Когда электричество проходит через трубку, оно заставляет испаренную ртуть выделять ультрафиолетовую энергию. Затем эта энергия ударяет по люминофорам, которые покрывают внутреннюю часть лампы, испуская видимый свет.
Ртутные лампы имеют две лампы накаливания—дуговая трубка (изготовленная из кварца) находится внутри защитной стеклянной колбы. Дуговая трубка содержит пары ртути при более высоком давлении, чем у люминесцентной лампы, что позволяет паровой лампе излучать свет без использования люминофорного покрытия.
Неоновые лампы - это стеклянные трубки, наполненные неоновым газом, которые светятся, когда в них происходит электрический разряд. Цвет света определяется газовой смесью; чистый неоновый газ испускает красный свет.

Соединительные или вводные провода обычно изготавливаются из никелево-железной проволоки.

Сегодня алюминий используется снаружи, а стекло используется для изоляции внутренней части основания, создавая более прочную основу.

Более двадцати изобретателей, начиная с 1830-х годов, создали электрические лампы накаливания к тому времени, когда Томас Эдисон приступил к поискам. 1870-е годы были решающим десятилетием, поскольку технологии производства и силы спроса объединились, чтобы сделать поиск коммерчески осуществимого электрического освещения высокотехнологичной гонкой с высокими ставками той эпохи.

Ученый основал свою исследовательскую лабораторию и несколько хозяйственных построек в 1876 году на доходы, которые получил благодаря своим изобретениям в области телеграфа. Первоначально он намеревался брать проекты у любого инвестора, который хотел бы получить его помощь, и продолжать работать над своими собственными идеями в области телеграфных и телефонных систем. Он сказал, что, по его мнению, лаборатория может производить новое изобретение каждые десять дней и крупный прорыв каждые шесть месяцев.

В 1877 году Эдисон решил участвовать в широко разрекламированной гонке за успешной лампочкой и расширил свою лабораторию, включив в нее механическую мастерскую, офис и исследовательскую библиотеку. Штат сотрудников вырос с 12 до более чем 60 человек, когда Эдисон взялся за всю систему освещения, от генератора до изолятора и лампы накаливания. Попутно ученый создал новый процесс изобретения, организовав командный подход, который объединил финансирование, материалы, инструменты и квалифицированных рабочих в "фабрику изобретений". Таким образом, поиск лампочки проиллюстрировал новые формы исследований и разработок, которые позже были разработаны General Electric, Westinghouse и другими компаниями.

Из чего состоит лампа, основные компоненты, этапы сборки

Как упоминалось ранее, для нити накала использовалось множество различных материалов, пока вольфрам не стал предпочтительным металлом в начале двадцатого века. Хотя и чрезвычайно хрупкая, вольфрамовые нити могут выдерживать температуру до 4500 градусов по Фаренгейту (2480 градусов Цельсия) и выше. Разработка вольфрамовых нитей считается величайшим достижением в технологии ламп накаливания, поскольку эти нити могут быть изготовлены дешево и прослужить дольше, чем любой из предыдущих материалов.

Соединительные или вводные провода обычно изготавливаются из никелево-железной проволоки (называемой дюме, потому что в ней используются два металла). Эту проволоку погружают в раствор буры, чтобы сделать проволоку более прилипающей к стеклу. Сама колба изготовлена из стекла и содержит смесь газов, обычно аргона и азота, которые увеличивают срок службы нити накала. Воздух откачивается из колбы и заменяется газами. Стандартизированная основа удерживает всю сборку на месте. Основание, известное как "винтовое основание Эдисона", первоначально было изготовлено из латуни и изолировано парижской штукатуркой, а позже фарфором. Сегодня алюминий используется снаружи, а стекло используется для изоляции внутренней части основания, создавая более прочную основу.

Использование лампочек варьируется от уличных фонарей до автомобильных фар и фонарей. Для каждого использования отдельная лампа отличается размером и мощностью, которые определяют количество света, излучаемого лампой (люмен). Однако все лампы накаливания состоят из трех основных частей—нити накала, лампы накаливания и основания. Первоначально изготовленная вручную, производство лампочек теперь почти полностью автоматизировано.

Нить накала изготавливается с помощью процесса, известного как волочение, при котором вольфрам смешивается со связующим материалом и вытягивается через матрицу—отверстие в форме—в тонкую проволоку. Затем проволоку наматывают на металлический стержень, называемый оправкой, чтобы придать ей правильную свернутую форму, а затем нагревают в процессе, известном как отжиг. Этот процесс размягчает проволоку и делает ее структуру более однородной. Затем оправку растворяют в кислоте. С пиральная нить накала прикреплена к вводным проводам. Вводные провода имеют крючки на концах, которые либо прижимаются к концу нити накала, либо, в более крупных лампах, свариваются точечно.

Стеклянная колба

Стеклянные колбы или корпуса изготавливаются с помощью ленточной машины. После нагрева в печь, непрерывная лента стекла движется по конвейерной ленте. Точно выровненные воздушные форсунки выдувают стекло через отверстия в конвейерной ленте в формы, создавая оболочки. Ленточная машина, движущаяся с максимальной скоростью, может производить более 50 000 лампочек в час. После того, как оболочки продуваются, они охлаждаются, а затем срезаются с ленточной машины. Затем внутренняя часть колбы покрывается кремнеземом, чтобы удалить блики, вызванные светящейся непокрытой нитью накаливания. Эмблема компании и мощность лампы затем наносятся на внешнюю верхнюю часть каждого корпуса.

Как только нить накала, основание и лампа накаливания изготовлены, они соединяются с помощью машин. Во-первых, нить накала крепится к стержню в сборе, а ее концы крепятся к двум вводным проводам. Затем воздух внутри колбы откачивается, а корпус заполняется смесью аргона и азота. Эти газы обеспечивают более длительный срок службы нити накала. Вольфрам в конечном итоге испарится и разрушится. По мере испарения он оставляет темный налет на лампочке, известный как почернение стенки лампы.

Наконец, основание и колба герметизированы. Основание надвигается на конец стеклянной колбы таким образом, что для их соединения не требуется никакого другого материала. Вместо этого их соответствующие формы позволяют плотно удерживать две детали вместе, при этом вводные провода касаются алюминиевого основания для обеспечения надлежащего электрического контакта. После тестирования лампочки помещаются в упаковки и отправляются потребителям.

Контроль качества

Лампочки проходят испытания как на срок службы, так и на прочность. Чтобы обеспечить быстрые результаты, выбранные лампочки ввинчиваются в стойки для испытаний на долговечность и зажигаются на уровнях, значительно превышающих их нормальную силу горения. Это обеспечивает точное представление о том, как долго лампа будет работать в нормальных условиях. Испытания проводятся на всех заводах-изготовителях, а также на некоторых независимых испытательных установках. Средний срок службы большинства бытовых лампочек составляет от 750 до 1000 часов, в зависимости от мощности.

Читайте также: