Каков максимальный кпд лампы накаливания

Лампы накаливания: виды, технические характеристики, как правильно выбрать — Электромонтаж

Среди искусственных источников освещения самыми массовыми являются лампы накаливания. Везде, где есть электрический ток, можно обнаружить трансформацию его энергии в световую, и почти всегда для этого используются лампы накаливания. Разберемся, как и что в них накаливается, и какими они бывают.

Принцип действия и особенности конструкции

1. Тело накала

Общий принцип действия лампы накаливания состоит в сильном нагревании тела накала потоком заряженных частиц. Для излучения видимого человеческим глазом спектра температура светящегося объекта должна достигать 570 ⁰С, т.н. красное излучение, а для комфортного освещения окружающего пространства превышать это значение в 4-5 раз.

Наибольшая температура плавления среди металлов принадлежит вольфраму (3410 ⁰С), именно поэтому в качестве тела накала используют вольфрамовую проволоку, свернутую в спираль для уменьшения занимаемого объема при сохранении площади поверхности излучения.

Температура спирали в лампе накаливания во включенном режиме 2000-2800 ⁰С, что соответствует цветовой температуре в 2200-3000К или теплому желтоватому спектру. Хотя он и более тусклый, чем дневной, цветовая температура которого около 5700К, но в темное время суток, а это основной период эксплуатации ламп накаливания, желтый свет предпочтительнее для человека.

Причина в том, что его спектр не влияет на естественный синтез мелатонина – важнейшего гормона, вырабатываемого шишковидной железой и ответственного за биоритмы и согласованную работу всех остальных желез организма.

2. Колба, держатель и токовые вводы

Для предотвращения окисления вольфрама, тело накала размещают в герметичном стеклянном сосуде, заполненном инертным газом. Как правило, это аргон, иногда азот или криптон. При постоянном нагреве вольфрам со временем испаряется, а инертные газы создают давление, препятствующее этому, и увеличивают срок службы лампы.

В стеклянной колбе установлен держатель тела накала, к которому через герметичный цоколь подведены электроды. Крючки держателя, непосредственно контактирующие с вольфрамовой спиралью, изготавливают из молибдена.

3. Цоколь лампы накаливания

Цоколь также является конструктивным элементом, присущим всем лампам накаливания, за исключением специализированных автомобильных ламп.

В России, также как и в Европе, бытовые лампы имеют резьбовой цоколь Эдисона трех стандартных размеров: Е14, Е27 и Е40.

В Британии используют цоколи без резьбы на защелкивающемся байонете, а в США и Канаде иной диаметр резьбового соединения: Е12, Е17, Е26, Е39.

Особенности конкретной лампы можно узнать, изучив индекс, выбитый на ее металлическом цоколе.

В индексе используются следующие цифро-буквенные обозначения:

• Б — Биспиральная, аргоновое наполнение
• БК — Биспиральная, криптоновое наполнение
• В — Вакуумная
• Г — Газополная, аргоновое наполнение
• ДС, ДШ – Декоративные лампы
• РН – различные назначения
• А — Абажур
• В — Витая форма
• Д — Декоративная форма
• Е — С винтовым цоколем
• Е27 — Вариант исполнения цоколя
• З — Зеркальная
• ЗК — Концентрированное светораспределение зеркальной лампы
• ЗШ — Широкое светораспределение
• 215-230В — Шкала рекомендуемых напряжений
• 75 Вт — Потребляемая мощность электроэнергии

Виды ламп накаливания и их функциональное назначение

1. Лампы накаливания общего назначения

По своему функциональному назначению наиболее распространенными являются лампы накаливания общего назначения (ЛОН). Все ЛОН, производимые в России должны соответствовать требованиям ГОСТ 2239-79.

Их применяют для наружного и внутреннего, а также для декоративного освещения, в бытовых и промышленных сетях с напряжением 127 и 220 В и частотой 50 Гц.

ЛОН имеют относительно недолгий срок, в среднем около 1000 часов, и невысокий КПД – они преобразуют в свет только 5% электроэнергии, а остальное выделяется в виде тепла.

Особенностью маломощных (до 25 Вт) ЛОН является используемая в них, в качестве тела накала, угольная нить. Эта устаревшая технология использовалась еще в первых «лампочках Ильича» и сохранилась только здесь.

Сейсмостойкие лампы, тоже входящие в группу ЛОН, конструктивно способны выдерживать сейсмический удар длительностью до 50 мс.

2. Лампы накаливания прожекторные

Прожекторные лампы накаливания отличаются значительно большей, по сравнению с остальными видами, мощностью и предназначены для направленного освещения или подачи световых сигналов на дальние расстояния. Согласно ГОСТу их разделяют на три группы: лампы кинопроекционные (ГОСТ 4019-74), для прожекторов общего назначения (ГОСТ 7874-76) и маячные лампы (ГОСТ 16301-80).

Тело накала в прожекторных лампах длиннее и при этом расположено более компактно, для усиления габаритной яркости и последующей фокусировки светового потока. Задачу фокусировки решают специальные фокусирующие цоколи, предусмотренные в некоторых моделях, либо оптические линзы в конструкциях прожекторов и маяков.

Максимальная мощность выпускаемых сегодня в России прожекторных ламп составляет 10 кВт.

3. Лампы накаливания зеркальные

Зеркальные лампы накаливания отличают особая конструкция колбы и светоотражающий алюминиевый слой.

Светопроводящая часть колбы выполнена из матового стекла, что придает свету мягкость и сглаживает контрастные тени от предметов.

Такие лампы маркируются индексами обозначающими тип светового потока: ЗК (концентрированное светораспределение), ЗС (среднее светораспределение) или ЗШ (широкое светораспределение).

К этой же группе относят неодимовые лампы, отличие которых состоит в добавлении окиси неодима в формулу состава, из которого выдувается стеклянная колба.

Благодаря этому часть желтого спектра поглощается, и цветовая температура сдвигается в область более яркого белого излучения.

Это позволяет использовать неодимовые лампы в интерьерном освещении для большей яркости и сохранения оттенков в интерьере. В индекс неодимовых ламп добавлена буква «Н».

Сфера применения зеркальных ламп огромна: витрины магазинов, сценическое освещение, оранжереи, теплицы, животноводческие хозяйства, освещение медицинских кабинетов и многое другое.

4. Лампы накаливания галогенные

Характеристики галогенных ламп накаливания предусматривают обязательное наличие в газовой колбе бром- или иод-галогеновых соединений. Этот нюанс среды, в которой находится тело накала, позволяет испарившимся молекулам вольфрама реагировать с буферным газом и осаждаться обратно на поверхность спирали после температурного распада неустойчивого соединения.

За счет этого амортизирующего цикла галогенные лампы могут выдерживать больший нагрев спирали, а значит излучать более белый свет, уже около 3000 К, а также имеют увеличенный срок эксплуатации, среднее значение которого 2000 часов.

Но надо знать и о минусах галогенных ламп. Это низкое электрическое сопротивление лампы в остывшем состоянии и невозможность ее применения в системах «Умный дом», где яркость освещения регулируется диммером.

Перед тем, как определить, какая именно лампа накаливания вам нужна, стоит изучить особенности и маркировку существующих типов.

Несоответствие характеристик лампы задачам, под которые она приобретается, может повлечь не только ненужные расходы, но и привести к аварийным ситуациям, вплоть до повреждения электросети и пожара.

Занимательное видео, характеризирующее работу трех видов лампочек

Источник: https://elektroservis-rostov.ru/tehnologiya/lampy-nakalivaniya-vidy-tehnicheskie-harakteristiki-kak-pravilno-vybrat.html

Как устроена лампа накаливания: принцип работы и потребление электрики

Для создания искусственного освещения часто используют обычную лампу накаливания. Этот элемент знаком всем еще со времен СССР. Стеклянная колба, патрон и спираль — основные видимые части продукта. Как устроена лампа накаливания изнутри, интересно и мастеру-новичку, и профессионалу.

История изобретения лампочки

Внешний вид лампы накаливания

Изделие проектировалось и дорабатывалось многими учеными в разные периоды. Первая электрическая дуга была зажжена ученым Петровым В.В. в 1802 году. Изобретение состояло из двух угольных стержней, которые подключались к полюсам гальванической батареи.

В момент их сближения возникал электрический разряд, и над элементами формировалась светящаяся дуга. Применение такой лампы в быту было невозможным по ряду причин – неудобство конструкции, быстрое перегорание угольных стержней. Зато мировые ученые начали понимать, из чего сделать лампу.

Спустя 70 лет в 1872 году Лодыгин А.Н. получил патент на лампу накаливания. В качестве спирали в ней был использован стержень ретортного угля, который находился под стеклянным колпаком.

Уже в 1880 году 10 мая лампочкой Лодыгина было обустроено уличное освещение в Санкт-Петербурге на Литейном мосту. Срок службы источника света составлял всего 2 месяца (пока не перегорал угольный стержень).

В 1880 году в США Томас Эдисон представил усовершенствованную лампу накаливания Лодыгина. Он сумел добиться устранения воздуха из стеклянной колбы, что обеспечило более длительное горение спирали и более яркое её свечение. Эдисон также разработал цоколь с резьбой для ввинчивания лампы в патрон.

В 1910 году было принято решение скручивать вольфрамовую нить в спираль для увеличения ресурса её службы. Таким образом, изделие теперь работает вместо первоначальных 50-100 часов целых 1000 ч.

Принцип теплового получения излучения используют и при производстве галогеновых ламп дневного света.

Из чего состоит лампа

Строение лампы накаливания

Строение и схема лампы накаливания выглядят так:

• стеклянная колба грушевидной или округлой формы;
• тело накала (вольфрамовая или угольная нить), расположенное в ней на двух держателях-крючках;
• два электрода;
• предохранитель;
• ножка;
• цоколь (корпус) с изолятором;
• его контакт (донышко).

Окисление вольфрамовой нити (спирали, тела накала) исключается за счет её помещения в вакуум или газообразную среду. Ими наполняют стеклянную колбу.

Электротехнические параметры

Все лампочки производятся для разных напряжений. Поскольку тугоплавкий металл вольфрам имеет малое удельное сопротивление, для устройства светового элемента нужен длинный провод. Таким образом, нить накаливания в электрической лампочке часто достигает 50 микрометров. При включении света через тело накала проходит ток, превышающий рабочий в 10-14 раз. Чем больше прогревается нить, тем сильнее увеличивается сопротивление нити и снижается сила тока.

Принцип работы электрической лампы накаливания

Рассмотрев, из чего состоит лампочка, важно понять и принцип её работы:

• При включении света через донышко цоколя к телу накала проходит ток.
• Вольфрамовая нить сильно разогревается после замыкания электрической цепи, что приводит к её свечению.
• На этот момент температура нити достигает 570 градусов.
• Таким образом спектр свечения лампочек сдвинут в сторону теплых температур.

Для справки: чем ниже градус вольфрамовой/угольной нити, тем ниже будет доля энергии, которая подходит к телу накала и провоцирует его видимое излучение. Ретро-лампы тем и отличаются, что медленнее и слабее прогревают спираль.

Разновидности световых элементов

Классифицируют все изделия по разным параметрам. По типу наполнения колбы различают такие лампы:

• самые простые вакуумные (при их изготовлении из колбы отсасывается весь воздух);
• наполненные газом аргоном;
• ксенон-галогенные;
• наполненные криптоном.

По типу предназначения лампочки делят на такие виды:

• Декоративные. Работают по привычному принципу. Колба выполнена в виде свечи или шара.Декоративные лампы накаливания
• Общего назначения. Это знакомые всем обычные элементы, которые вкручиваются в люстру или бра. Часто мастера волнует вопрос, сколько ватт потребляет лампочка. Можно купить изделие на 40, 60, 90, 100, 120, 150, 200 и более Вт. Чем больше показатель, тем ярче будет свечение.
• Лампы для локального освещения. Конструктивно они ничем не отличаются от обычных элементов. Но рабочее напряжение для них находится в диапазоне 12-42 В.
• Лампочки для иллюминации. Имеют окрашенную в яркие цвета колбу. Рабочая мощность в диапазоне 10-25 Вт.
• Сигнальные. Имеют предельно низкую мощность и используются для светосигнальных устройств. На сегодняшний день такие изделия уверенно вытесняются современными светодиодными лампами.
• Прожекторные. Тело накала здесь укладывается особым образом за счет удобной её подвески в колбе. В результате удается достичь лучшей фокусировки свечения. Мощность таких ламп достигает 10-50 киловатт.
• Зеркальные. Имеют особое покрытие колбы. Она частично обтянута пленкой распыленного термическим способом алюминия. Таким образом удается добиться узкой направленности светового луча. Зеркалки применяются для устройства локального освещения.
• Транспортные. Эти изделия отличаются повышенной прочностью, устойчивостью к вибрациям. Для транспортных ламп используют специальные цоколи, благодаря которым можно быстро заменить осветительный элемент в стесненных условиях машины. Работают такие элементы от электросети авто 6-220 В.
• Изделия для оптических приборов. Сегодня почти не выпускаются. Ранее использовались для кинопроекторов, медтехники. Лампы такого типа имеют колбу особой формы.
• Коммутаторная лампочка. Относятся к классу сигнальных. Имеют малый размер колбы, что позволяет размещать их под кнопками панелей различных установок.Двухнитевая сигнальная лампа 

По количеству нитей накаливания все элементы бывают:

• Двухнитевые. Имеют одно тело накала для дальнего (сильного) света и одно – для ближнего (слабого) освещения. Используются в авто, авиации, ж/д светофорах, в звездах Московского Кремля.
• Однонитевые. Привычные лампочки с вольфрамовым телом накала.

Тело накала малоинерционных изделий имеет крайне тонкую спираль. Ранее они применялись для систем оптической записи звука. Существуют также нагревательные лампы, которые используют для устройства сушильных камер, электроплит, оргтехники и др.

Преимущества и недостатки

Лампы накаливания имеют ряд своих достоинств:

• приемлемую стоимость;
• компактные габариты;
• мгновенную реакцию на включение/выключение;
• отсутствие мерцания, неблагоприятно воздействующего на глаза;
• инертность к скачкам напряжения;
• мягкая гамма свечения, способствующая расслаблению, созданию атмосферы уюта;
• хороший индекс цветопередачи, равный Ra 90;
• работа в любых условиях (в том числе при высокой влажности);
• постоянная доступность для потребителя;
• экологичность;
• отсутствие шума при работе;
• инертность к ионизирующей радиации.

К недостаткам ламп накаливания относят такие моменты:

• хрупкость, чувствительность к механическим повреждениям;
• сравнительно малый срок эксплуатации;
• низкий КПД, не превышающий 5-7% (отношение расходуемой мощности к видимому излучению);
• пожарная опасность при прямом контакте лампы с горючими веществами (текстиль, солома и др.);
• вероятность взрыва при термическом ударе или разрыве спирали под напряжением.

Несмотря на все перечисленные недостатки, привычные лампочки уверенно сохраняют за собой занятые позиции. Более 70% населения СНГ все еще пользуются ими.

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.

Как увеличить срок службы лампы накаливания

Схема устройства для увеличении срока службы лампы накаливания

В среднем обычная бытовая лампочка накаливания служит 700-1000 часов. Но на деле элемент перегорает гораздо быстрее. Чтобы продлить срок службы лампочки, нужно предотвратить провоцирующие перегорание спирали факторы.

• Учитывать диапазон напряжений. Его указывают на колбе изделия. Как правило, он равен 125-135 Вт, 220-230 Вт, 2,3-2,4 кВт. При превышенном напряжении в доме изделие будет перегорать скорее. К примеру, в квартире максимальное напряжение 220 В, а лампа куплена с диапазоном 125-135 В. Здесь нить накала перегорит однозначно быстрее, поскольку увеличивается КПД изделия.
• Устранить неисправность патрона. Если лампы перегорают часто, стоит осмотреть его, перепроверить контакты. При необходимости патрон меняют.
• Исключить вибрации. Они приводят к быстрому перегоранию вольфрамовой нити. Поэтому перенос мобильных светильников лучше выполнять с выключенной лампочкой.

Для продления срока службы лампы накаливания можно снизить напряжение в сети всего на 7-8%. В этом случае изделие проработает дольше в 3-3,5 раза при экономном расходе электроэнергии.

Источник: https://strojdvor.ru/elektrosnabzhenie/iz-chego-sostoit-lampochka-nakalivaniya-sxema-i-ustrojstvo/

Как светят лампочки

Иллюстрация: Максим Чатский

Все современные лампы можно поделить на три типа в зависимости от того, каким светом они светят: излучение нагретым телом, свечение ионизированного газа под током и светодиоды.

Лампа накаливания

Свет от лампочки накаливания желтоватый. Чтобы получить белый свет, близкий к дневному, необходимо разогреть нить до температуры солнца 5500 °С, а это сделать невозможно — нить просто расплавится.

Лампа накаливания устроена просто: по вольфрамовой нити идет ток и нагревает ее до большой температуры, в результате чего она начинает светиться.

Из-за простоты устройства это до сих пор самый распространенный способ освещения. Но у лампы накаливания есть один очень серьезный недостаток: высокое энергопотребление. КПД лампы около 2%, то есть 98% энергии уходит в тепло. Хороший обогреватель, но плохой источник света.

Чтобы увеличить КПД лампы накаливания, в колбу под давлением закачивают пары брома или йода, который позволяет увеличить температуру нити. Такие лампы называются галогенными. Они меньше по размеру и имеют большую яркость и срок работы, меньшее энергопотребление.

Но у галогенной лампы тоже есть большой недостаток: она пожароопасна из за того, что очень сильно греется. Поэтому, например, ее нельзя трогать руками: отпечатки пальцев начинают сгорать из-за очень высокой температуры, а это портит поверхность колбы и она может треснуть. Галогенные лампы чаще всего используются в фарах автомобилей.

Лампа дневного света

Цвет получаемого света зависит от газа, которым заполнена трубка. Это позволяет делать разноцветные вывески из неоновых трубок.

• — Гелий: синий
• — Неон: красно-оранжевый
• — Аргон: сиреневый
• — Криптон: сине-белый
• — Пары ртути: голубовато-зелёный

Стеклянная трубка заполнена инертным газом и парами ртути. На концах электроды, на которые подается электрический ток. Ток проходит через газ. Электроны бегут по газу и сталкиваются с атомами ртути, выбивают электроны в атомах ртути с их привычной орбиты на более высокую. Сразу после столкновения электроны прыгают обратно на свою привычную орбиту, при этом возвращают полученную от тока энергию в виде света.

В лампах дневного света газ вырабатывает ультрафиолетовый свет, невидимый глазу. Но внутренние стенки колбы у таких ламп покрыты люминофором, веществом, испускающий видимый свет, когда на него попадает ультрафиолетовый.

Запустить такую лампу непросто, для этого есть специальное устройство — стартер. Чтобы ток пошел по газу, его надо ионизировать, то есть отделить электроны от атомов.

Для этого оба электрода нагревают, с них испаряются электроны, сталкиваются с атомами газа и выбивают из них электроны. После этого резким скачком напряжения между катодами запускается электрическая дуга, по которой по газу идет ток.

Лампа не всегда с первого раза загорается, именно поэтому она иногда несколько раз моргает, прежде чем загореться.

Лампы дневного света гораздо экономнее ламп накаливания и качество света у них лучше. Но из-за сложности их устройства они гораздо меньше распространены. Сейчас научились делать лампы дневного света, совместимые со стандартными цоколями, и существенно удешевили производство. Учитывая большой срок службы и низкое энергопотребление, причин не пользоваться такими лампами не осталось.

Светодиоды

Светодиод состоит из двух полупроводников. У одного из них избыток электронов, а у другого наоборот — недостаток. Когда ток идет по такому диоду, избыточные электроны с первого полупроводника падают в «дырки» от недостающих электронов во втором. Во время этого перехода высвобождается энергия в виде света.

Долгое время светодиоды использовались только как индикаторы в электрических устройствах, поскольку светили они очень тускло. Но с появлением сверхъярких светодиодов ситуация изменилась. Теперь они стоят в светофорах, автомобильных фарах, фонариках, рекламных экранах и в подсветке мониторов.

Светодиоды потребляют немыслимо мало энергии, при этом они очень яркие и долговечные. Единственный недостаток — сравнительно высокая цена, но и она падает за счет широкого распространения.

Невидимая война

Многие страны ведут войну с лампами накаливания, законодательно ограничивая их производство и продажу. Это стремление можно понять: если заменить лампы накаливания, на более экономичные лампы дневного света и светодиоды, то человечество сэкономит огромное количество энергии.

С 1 января и в России вступает запрет на продажу ламп накаливания мощностью 100 и более ватт, в 2013 и 2014 лимит опустится до 75 и 25 ватт. Так что запомните их, пока они еще живы: будете внукам рассказывать, как вы читали журналы под лампочкой Ильича.

Источник: https://theoryandpractice.ru/posts/514-kak-svetyat-lampochki

Сравниваем лампы накаливания и светодиодные – какие лучше?

С появлением на рынке энергосберегающих источников света люди стали задумываться, какие лучше и стоит ли осуществлять замену старых лампочек Ильича. Далее мы постараемся наиболее подробно осуществить сравнение ламп накаливания и светодиодных, предоставив таблицы, немного теории и видео обзоров! Для этого по порядку будут рассмотрены различные критерии, начиная от характеристик производительности и заканчивая показателями экономии.

Немного истории

Чтобы Вы поняли разницу появления обеих вариантов, а соответственно и разницу в том, какой был научно-технический прогресс, представим следующие факты сравнения ламп накаливания и светодиодных по дате изобретения:

• Первый источник света (с вольфрамовой нитью) был запатентован в 1890-х годах российским инженером Александром Николаевичем Лодыгиным. В то же время первой попыткой можно считать изобретение 11 июля 1874 года – нитевая лампа.
• Что касается светодиода, первый, свечение которого было видимым, изобрели в 1962 году. Человек, который придумал LED освещение – Ник Холоньяк, американский ученый.

Как Вы видите, даже если сравнить дату изобретения альтернативных вариантов, можно увидеть огромнейшую разницу практически в столетие. Тем не менее, старейшая лампочка до сих пор «бьется за место под Солнцем», что является ее огромным плюсом.

Мощность и светоотдача

При монтаже освещения в квартире первым делом производятся расчетные работы. Одним из важнейших показателей расчета является светоотдача устройств. У более устаревшей лампочки светоотдача колеблется в пределах 8-10 Лм/Вт. Что касается светодиодов, их эффективность светоотдачи обычно находиться в пределах 90-110 Лм/ Вт, хотя бывают и модели с показателем 120-140 Лм/Вт. Из выше предоставленных значений видно, что по люменам светодиоды лучше, чем альтернативный вариант в 7-12 раз.

Чтобы Вы поняли, как это повлияет на сравнение ламп накаливания и светодиодных источников света по мощности, предоставим соответствующую таблицу:

Видно, что мощность диодов меньше в 5 раз и при этом эффективность свечения и яркость будут примерно одинаковыми.

Если Вы решили проектировать освещение в доме, рекомендуем опираться на следующую таблицу сравнения ламп накаливания и светодиодных по мощности:

Необходимая мощность (Вт)
Размер помещения (м.кв.)	Накаливания	Светодиодная

Источник: https://samelectrik.ru/sravnivaem-lampy-nakalivaniya-i-svetodiodnye-kakie-luchshe.html

Что такое светоотдача? Сравнение светильников и ламп

Большинство из вас слышали о таком параметре как световая отдача. Что он означает и как его правильно понимать?

В первую очередь он показывает, насколько эффективно электроэнергия в светильнике, преобразуется в видимый поток света. Не на тепло или другие потери, а именно на реальное освещение.

В чем измеряется световой поток

Грубо говоря, это своеобразный КПД. Единица измерения светоотдачи – Люмен/Ватт.

Простые лампочки накаливания, люминесцентные, ДРЛ, НЛ и светодиодные одной и той же мощности, имеют различную световую отдачу.

Больше всего этот параметр у светодиодных элементов. А у простой 100 ваттной лампочки самый низкий КПД. У нее всего 2% из всей затрачиваемой энергии идет на освещение.

Однако здесь многое зависит и от самого светильника, его формы, конструкции, производителя и т.д.

Если большинство параметров у различных светильников одинаковые, то главный фактор выбора того или иного источника света – это его световая отдача.

Многие из вас наверняка задумывались, а что лучше и экономичнее – повесить в комнате просто лампочку или лампочку в светильнике? Как раз на помощь здесь и приходит такой параметр, как светоотдача.

Чтобы его узнать, необходимо световой поток источника света разделить на мощность светильника. В итоге и получим данные, измеряемые в Лм/Вт.

Теоретически считается, что эти данные должны затрагивать только сам источник света и никоим образом не касаться всего светильника.

Однако практика показывает, что огромный вклад в конечный итог величины светоотдачи оказывают:

Поэтому более корректно будет называть данный термин именно ”световая отдача светильника”. При покупке всегда спрашивайте именно этот параметр, т.е. какова отдача светильника в сборе, а не его светодиодов внутри.

Какова может быть максимально возможная светоотдача в идеальных условиях? В теории она достигает 683 Люмен/ватт.

Но это возможно только при длине волны 555нм (зеленый цвет).

В нашей сетчатке находится около семи миллионов рецепторов – красных, синих и зеленых. Более половины из них, именно зеленые. Поэтому зеленый цвет мы воспринимаем как самый яркий.

Многие заблуждаются, считая, что достаточно пропустить через кристалл светодиода max ток, и тем самым будет достигнуто максимальное значение светоотдачи. Это не так.

Для этого достаточно тока, в пределах от тридцати до шестидесяти процентов от его максимальных значений.

Поэтому светодиоды в идеале должны быть именно недогружены.

При реальных замерах дешевых светодиодов с мелкими кристаллами хорошо видно, что использовать их больше 30% не рационально.

В итоге, при меньшей загрузке вы получаете:

• меньшую температуру нагрева

Правда есть один негативный момент – понадобится их большее количество. А это увеличит стоимость изделия.

Выбор качественного светильника

Поэтому большинство производителей в конкурентной борьбе выбирают экономию. Монтируют меньше светодиодов, и в итоге мы имеем в светильнике максимально от 80 до 90 Лм/Вт.

Показатели от 100 Лм/Вт и выше являются очень хорошими данными и свидетельствуют о качественном светильнике.

Как показывает практика, в конечном итоге дешевле применять дорогие светодиоды, как бы это абсурдно и не звучало.

Величина «денежной отдачи»: Люмен (световой поток )/ рубль (цена светодиода) это хорошо подтверждает.

Чем заканчивается экономия на количестве светодиодов? Ничем хорошим:

• из-за нагрева нужно увеличивать площадь радиаторов охлаждения

• ну и само собой – меньший световой поток

И это все при одинаковой мощности у качественного и дешевого изделия.

Не все производители указывают данные светоотдачи в параметрах своих светильников. Чтобы сделать расчет самостоятельно, просто возьмите из паспорта или посмотрите на упаковке 2 величины:

• световой поток (в люменах)

и разделите эти параметры.

После чего достаточно сравнить ту или иную покупку и делать соответствующий выбор.

Вот данные световой отдачи разных источников освещения:

• лампочка накаливания – от 10 до 12 Люмен/Ватт

• люминесцентные лампы (но только у качественных производителей) – от 50 до 80 Люмен/Ватт

• НЛ натриевая газоразрядная лампа, имеет очень хороший показатель – около 200Люмен/Вт

• светодиоды – рекордсмены эффективности – до 300 Люмен/Ватт

Правда 300Лм/Вт это всего лишь пока лабораторное достижение, а не массовый продукт.

Световая отдача в энергосбережении является самым существенным параметром. И вся эволюция развития светильников — это по факту достижение его предельных теоретических значений в 683 Лм/Вт.

Хотя если быть реалистом, даже значения в 500 Лм/Вт на сегодняшний день просто физически не достижимы.

Источник: https://svetosmotr.ru/chto-takoe-svetootdacha/

Кпд тепловых источников излучения (ламп накаливания)

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОУ ВПО НГПУ ИФМИЭО

Кафедра общей физики

Курсовая работа

на тему: Кпд тепловых источников излучения (ламп накаливания)

Выполнила: студентка 3 курса Махарынец Е.А.

Руководитель: кандидат физико-математических наук доцент Погожих С.А.

Лампа накаливания электрическая — источник света, в котором преобразование электрической энергии в световую происходит в результате накаливания электрическим током тугоплавкого проводника.

В 1898—1908 в качестве тела накала испытывались металлы (Os, Та, W), и с 1909 стали применяться лампы накаливания с зигзагообразно расположенной вольфрамовой нитью. В 1912—13 появились лампы накаливания, наполненные азотом и инертными газами (Ar, Kr); вольфрамовую нить стали изготовлять в виде спирали.

Дальнейшее совершенствование велось в направлении улучшения световой отдачи путём повышения температуры тела накала при сохранении срока службы лампы. Заполнение лампы накаливания высокомолекулярными инертными газами с добавками галогенов позволило уменьшить загрязнение колбы лампы частицами распылившегося вольфрама и снизило скорость его испарения.

Использование тела накала в форме биспирали (спирали, навитой из спирали) и триспирали сократило потери тепла через газ. Все многочисленные разновидности ламп накаливания состоят из однотипных частей, различающихся размерами и формой.

Конструкция

Колба

Колба защищает тело накаливания от воздействия атмосферных газов. Размеры колбы определяются скоростью осаждения материала нити. Для ламп большей мощности требуются колбы большего размера, для того чтобы осаждаемый материал тела накала распределялся на большую площадь и не оказывал сильного влияния на прозрачность.

Газовая среда

Колбы первых ламп были вакуумированы. Большинство современных ламп наполняются химически инертными газами (кроме ламп малой мощности, которые по-прежнему делают вакуумными).

Потери тепла, возникающие при этом за счёт теплопроводности, уменьшают путём выбора газа с большой молекулярной массой.

Смеси азота N2 с аргоном Ar являются наиболее распространёнными в силу малой себестоимости, также применяют чистый осушенный аргон, реже — криптон Kr или ксенон Xe (молекулярные массы: N2 — 28,0134 г/моль; Ar: 39,948 г/моль; Kr — 83,798 г/моль; Xe — 131,293 г/моль).

Тело накала

Двойная спираль

Двойная спираль (биспираль) ЛН (Osram 200 Вт) с токовводами и держателями

Формы ТН весьма разнообразны и зависят от функционального назначения ЛН. Наиболее распространённым является ТН из проволоки круглого поперечного сечения, однако находят применение и ленточные ТН (из металлических ленточек). Поэтому использование выражения «нить накала» нежелательно — более правильным является термин «тело накала», включенный в состав Международного светотехнического словаря.

ТН первых лампах изготавливалось из угля (температура возгонки 3559 °C). В современных лампах применяются почти исключительно спирали из вольфрама, иногда осмиево-вольфрамового сплава. Для уменьшения размеров ТН ему обычно придаётся форма спирали, иногда спираль подвергают повторной или даже третичной спирализации, получая соответственно биспираль или триспираль. КПД таких ЛН выше за счёт уменьшения теплопотерь ТН из-за конвекции (уменьшается толщина ленгмюровского слоя).

Лампы изготавливают для различных рабочих напряжений. Сила тока определяется по закону Ома и мощность по формуле

P=U·I , или P=U?/R.

Т. к. металлы имеют малое удельное сопротивление, для достижения такого сопротивления необходим длинный и тонкий провод. Толщина провода в обычных лампах составляет 40—50 микрон.

Так как при включении нить накала находится при комнатной температуре, её сопротивление на порядок меньше рабочего сопротивления. Поэтому при включении протекает очень большой ток (в десять — четырнадцать раз больше рабочего тока).

По мере нагревания нити её сопротивление увеличивается и ток уменьшается.

В отличие от современных ламп, ранние лампы накаливания с угольными нитями при включении работали по обратному принципу — при нагревании их сопротивление уменьшалось, и свечение медленно нарастало.

В мигающих лампах последовательно с нитью накала встраивается биметаллический переключатель. За счёт этого такие лампы самостоятельно работают в мерцающем режиме.

Цоколь

Форма цоколя с резьбой обычной лампы накаливания была предложена Томасом Альвой Эдисоном. Размеры цоколей стандартизированы. У ламп бытового применения наиболее распространены цоколи Эдисона E14 (миньон), E27 и E40. Также встречаются цоколи без резьбы (удержание лампы в патроне происходит за счёт трения или нерезьбовыми сопряжениями — например, байонетным), а также бесцокольные лампы, часто применяемые в автомобилях.

Номенклатура

· Коммутаторные ЛН служили индикаторами на коммутаторных панелях. Представляют собой узкие длинные миниатюрные лампы с гладкими параллельными контактами, что позволяет легко их заменять. Выпускались варианты: КМ 6-50, КМ 12-90, КМ 24-35, КМ 24-90, КМ 48-50, КМ 60-50, где первая цифра означает рабочее напряжение в вольтах, вторая — силу тока в миллиамперах. В настоящее время в качестве индикаторов чаще применяют светодиоды.

Особой группой ЛН являются галогенные лампы накаливания. Принципиальной их особенностью является введение в полость колбы галогенов или их соединений, за счёт чего удаётся существенно повысить рабочую температуру ТН, избегая, в то же время, его быстрого распыления.

История изобретения

Тип лампы	Световая отдача, лм/вт	Примечание
Керосиновая лампа Лампа накаливания: с угольной нитью с танталовой нитью с вольфрамовой нитью (вакуумная) с вольфрамовой биспиралью (газополная, технический криптон) с вольфрамовой биспиралью (галогенная)

Источник: https://knowledge.allbest.ru/physics/3c0a65635a3bc78b5c53b89521306d27_0.html

Сравнение лампы накаливания, компактной люминесцентной и светодиодной ламп по температуре нагрева и потребляемой мощности

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 познакомиться здесь.

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 у основания лампы накаливания значительно ниже и составила 81,6°С. Это вполне объяснимо, ведь нить накаливания находится в верхней части лампы — читайте статью про устройство лампы накаливания.

Температура нагрева патрона — 50,9°С.

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

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).

3. Светодиодная лампа (LED) мощностью 9 (Вт) EKF серии FLL-A

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 светильниках, установленных на натяжном потолке, 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).

Для информации! Читайте о том, как пользоваться мультиметром при измерении переменного тока.

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)

Полученное значение занесу в сводную таблицу.

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. Светодиодная лампа (LED) мощностью 9 (Вт) EKF серии FLL-A

Измеренный ток потребления светодиодной лампы мощностью 9 (Вт) EKF равен 31,0 (мА) или 0,031 (А).

Измеренный ток не является активным из-за того, что в светодиодной лампе установлен драйвер, который имеет реактивную составляющую. И это нужно учесть аналогичным образом, как в предыдущем случае с лампой КЛЛ. Коэффициент мощности для светодиодной лампы в паспорте не указан, поэтому я опять же возьму усредненное значение 0,95.

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

Pрасч. = Uсети·Iизм.·cosφ = 220·0,031·0,95 = 6,47 (Вт)

Полученное значение занесу в сводную таблицу.

Таблица полученных результатов по энергопотреблению ламп.

Из данного эксперимента можно сделать следующие выводы.

У всех рассмотренных ламп заявленная мощность превышает фактическую, правда значения отклонения у ламп значительно отличаются. Ближе всех к заявленной мощности имеет лампа накаливания 75 (Вт). Ее отклонение от заявленной мощности составило всего 14,93%. На втором месте светодиодная лампа 9 (Вт) EKF — ее отклонение составило уже 28,11%. И на третьем месте КЛЛ 15 (Вт) «Navigator» — отклонение составило 33,4%.

Но все ничего, если бы лампа имела меньшее энергопотребление, чем заявленное, но при этом выдавала заявленный по паспорту световой поток (освещенность). Чего нельзя сказать про компактную люминесцентную лампу «Navigator» мощностью 15 (Вт). Напомню, что ее освещенность уступала эквивалентной 75-Ваттной лампе накаливания на целых 30%. Почему бы производителю не сделать лампу мощней и, соответственно, выдавать заявленный по паспорту световой поток? Это, пожалуй, останется загадкой.

Со светодиодной лампой EKF серии FLL-A мощностью 9 (Вт) все понятно. Заявленная мощность завышена, но и освещенность при этом на 8% больше, нежели у эквивалентной 75-Ваттной лампы накаливания. Получается, что энергопотребление светодиодной лампы EKF практически в 10 раз меньше, чем у лампы накаливания, но при этом освещенность на 8% больше. Экономия на лицо, считаю, что это самый оптимальный вариант.

Если сравнить светодиодную лампу с КЛЛ, то она и здесь выигрывает. Во-первых, освещенность светодиодной лампы на 36% больше, чем у КЛЛ, а во-вторых, энергопотребление почти на 35% меньше.

ролик к статье:

Источник: http://zametkielectrika.ru/sravnenie-lampy-nakalivaniya-kompaktnoj-lyuminescentnoj-i-svetodiodnoj-lamp-po-temperature-nagreva-i-potreblyaemoj-moshhnosti/

§ 41. Лампа накаливания

Современная лампа накаливания имеет стеклянный баллон, к которому крепится металлический цоколь с винтовой нарезкой. Концы нити накала приварены к электродам и дополнительно поддерживаются двумя крючками. Выводы электродов соединены с цоколем.

К одному из них с помощью сварки подключается предохранитель, а затем этот вывод приваривается к корпусу цоколя. Вывод второго электрода через изолятор из стекломассы (рис. 83) припаивается к центральному электроду, закреплённому к нижней части цоколя.

Для увеличения срока службы лампы воздух из стеклянной колбы удаляют (вакуумные лампы) или заполняют колбу инертным газом (газонаполненные лампы).

Рис. 83. Лампа накаливания: 1 — цоколь, 2 — контакт, 3 — стеклянная колба, 4 — нить накала, 5 — газ (аргон, криптон), 6 — предохранитель

Лампы накаливания мощностью до 40 Вт — вакуумные, рабочая температура нити накала в них достигает 2400 °С. Лампы мощностью 60 Вт и выше — газонаполненные, температура нити накала в этих лампах выше 3000 °С. Газ уменьшает распыление вольфрамовой нити, увеличивая тем самым срок службы лампы, позволяет повысить температуру нагрева и соответственно яркость свечения.

Промышленность выпускает лампы накаливания разных форм и размеров (см. рис. 82).

Мощность ламп накаливания в бытовых осветительных устройствах в пределах 15-300 Вт. Чем больше мощность лампы, тем больше электроэнергии необходимо для её работы. На колбе и цоколе электрической лампы есть надписи, информирующие о величине рабочего напряжения лампы и её мощности:

• лампочка карманного фонарика — 3,5 В;
• лампочка мотоцикла — 6 В;
• автомобильные лампы — 12 В;
• в бытовой осветительной сети — 127, 220 и 230 В.

Лампы накаливания очень чувствительны к колебаниям напряжения. Например, увеличение напряжения на 10% повышает световую отдачу лампы на 40 %, но при этом сокращает срок её службы на 65 %. Уменьшение напряжения на 10% снижает светоотдачу лампы на 37%, но увеличивает срок службы лампы на 50%.

Срок службы лампы накаливания составляет в среднем 1000 часов непрерывной работы, т. е. около года домашней эксплуатации, но при условии, что напряжение электрической сети не превышает 220 В. Если напряжение сети время от времени повышается, то срок службы лампы накаливания резко сокращается. На этот случай выпускаются лампы на повышенное напряжение — 235-245 В. Такие лампы следует использовать в местах, где их часто приходится включать-выключать, и при затрудненном доступе к ним.

Если лампы служат более двух лет, то это показатель того, что они горят с недостаточным накалом и их световой поток значительно уменьшен. При снижении напряжения на 1 % от номинального световой поток лампы накаливания уменьшается на 3-4%. Для таких случаев выпускаются лампы, рассчитанные на пониженное напряжение — 215-225 В.

Большая часть электрической энергии (до 95%) в лампе накаливания превращается в невидимое инфракрасное излучение, т. е. в тепло. В некоторых случаях это позволяет использовать лампу накаливания в качестве источника тепла.

Известно, что при нагревании металлов до 530 °С они начинают излучать особый розоватый свет. При 700 °С свет становится тёмно-красным, а при 1500 °С — ослепительно белым, что и используют в электрической лампе накаливания.

При длительном сроке эксплуатации лампы её нить накала утончается за счёт распыления вольфрама, сопротивление нити увеличивается, снижается её температура, интенсивность светового потока уменьшается на 15-20%. Процесс разрушения нити накала заканчивается её разрывом. В этом случае мы говорим, что лампочка перегорела.

Каждый из нас бывал свидетелем этого финала. Перед тем как окончательно потухнуть, свет сначала меркнет, потом ярко вспыхивает, а иногда стеклянный баллон даже взрывается. Почему это происходит?

В разрыве изношенной вольфрамовой нити, между её разошедшимися концами, возникает электрическая дуга, видимая нами, как яркая вспышка света. Температура этого электрического разряда превышает температуру плавления вольфрама, и это приводит к очередному разрыву нити на другом её участке. Раскалённый обрывок спирали падает на стекло, баллон разрывается.

Для защиты от этого пожаро- и травмоопасного явления в отечественных лампах мощностью 60 Вт и выше в одном из медных выводов лампочки (см. рис. 83) устанавливается плавкий предохранитель.

Он представляет собой участок вывода, выполненный из легкоплавкого металла, который при повышении температуры от разряда электрической дуги успевает расплавиться раньше, чем вольфрамовая нить, окончательно разрывает цепь и в конечном счёте предотвращает взрыв стеклянного баллона.

Импортные лампы, лишённые этой защиты, имеют дополнительную маркировку, указывающую, в каком положении должна использоваться лампа: баллоном вверх или вбок, но не вниз (в последнем случае стекло баллона наиболее уязвимо).

Лампа накаливания во время работы греется, что приводит к нагреванию плафона светильника и к повышенной циркуляции воздуха и частиц пыли вокруг него. При выключении лампы циркуляция воздуха уменьшается, частицы пыли и копоти оседают на лампе и плафоне.

С течением времени слой пыли и копоти на поверхности светильника накапливается и начинает сильно поглощать свет, снижая освещённость в помещении. Особенно быстро скапливается пыль и копоть там, где лампы устанавливают колбой вверх. В таких светильниках лампы, плафоны и арматуру рекомендуется протирать не реже двух раз в месяц.

Вторым правилом эксплуатации осветительных приборов является своевременная замена перегоревших ламп.

Все работы, связанные с уходом за светильниками, в целях безопасности следует проводить при выключенном напряжении и охлаждении ламп накаливания до комнатной температуры.

Новые слова и понятия

Нить накала, стеклянный баллон, инфракрасное излучение, газонаполненные лампы, вакуумные лампы.

Проверяем свои знания

1. На какие мощности рассчитаны стандартные газонаполненные и вакуумные лампы накаливания?
2. Какой максимальный КПД имеют лампы накаливания? Каков средний срок их службы?
3. Что является причиной разрыва спирали в лампах накаливания?
4. Как расходуется электроэнергия в лампе накаливания?
5. Для каких целей помимо освещения можно использовать лампы накаливания?

Источник: http://www.tepka.ru/tehnologiya_8/41.html

Срок службы электрических ламп

Сегодня широкое распространение имеют четыре вида освещения: традиционные лампы накаливания, люминесцентные, галогенные и светодиодные. Срок службы лампочек напрямую зависит от технологии осветительного прибора. Но в рамках технологи ресурс лампочек будет напрямую зависеть от условий эксплуатации.

Принцип работы ламп накаливания при нагрузках

Наибольшую нагрузку спираль лампы накаливания испытывает в момент включения. Это происходит из-за того, что спираль лампочки в холодном состоянии имеет сопротивление в десятки раз меньше, чем когда она раскалена.

Экспериментальная проверка наиболее распространенных электрических ламп накаливания мощностью 25, 40, 60, 75, 100 Вт показывает, что их сопротивление в холодном состоянии составляет 155,5; 103,5; 61,5; 51,5; 40 Ом, а в рабочем — 1936; 1210; 815; 650; 490 Ом, соответственно. Тогда отношение «горячего» сопротивления к «холодному» равняется 12,45; 11,7; 13,25; 12,62; 12,4, а в среднем оно составляет 12,5. Эти показатели взяты из справочника. Но ради любопытства наши электрики в Королеве провели такие опытные замеры и вышли на те же цифры.

В результате лампа накаливания при включении работает в экстремальных условиях при токах, которые превышают номинальный. Это приводит к сокращению ресурса лампочек накаливания, к ускоренному износу нити накала и преждевременному выходу из строя, особенно при превышениях напряжения в питающей сети.

Последнее обстоятельство при длительных превышениях напряжения относительно номинального приводит к резкому сокращению срока службы лампы. В результате при очередном нажатии на выключатель лампочка перегорит, и даже может отключиться автомат в щитке.

А вы зададитесь вопросом, что делать, если погас свет и обесточилась квартира?

Срок службы лампы накаливания сильно зависит от условий эксплуатации

Эксплуатационный ресурс обычной лампочки накаливания зависит:

• от качества коммутации проводов;
• от качества монтажа и подключения люстры;
• от качества сборки светильника;
• от стабильности номинального напряжения;
• от наличия или отсутствия механических воздействий на светильник, толчков, сотрясений, вибраций;
• от температуры и влажности окружающей среды;
• от типа примененного выключателя и скорости нарастания величины тока при подаче питания.

Средний ресурс лампы накаливания составляет 1000 часов

Средняя продолжительность горения лампы накаливания при расчетном напряжении не превышает 1000 часов. После 750 часов горения световой поток снижается в среднем на 15%.

Лампы накаливания очень чувствительны даже к относительно небольшим повышениям напряжения: при повышении напряжения всего на 6% срок службы снижается вдвое. По этой причине лампы накаливания, освещающие лестничные клетки, довольно часто перегорают, так как ночью электросеть мало нагружена и напряжение повышено.

Эксплуатационный срок службы энергосберегающих светодиодных (led) ламп

Светодиодные лампы не имеют нить накаливания и устроены совсем по-другому, нежели обычные лампочки Ильича. В связи с принципиально новой технологией изготовления можно отметить, что основным их преимуществом является наибольший срок службы.

Производители заявляют о номинальном ресурсе до 50 000 часов! Если сравнивать с лампочками накаливания, то это в 50 раз больше. Если пересчитать эти показатели исходя из режима использования в обычных домашних условиях, то можно утверждать, что светодиодная (led) лампочка прослужить 15 лет. А это, согласитесь, значительный срок.

За это время можно забыть простейшую процедуру замены лампочки в домашних светильниках.

К сожалению, на практике срок службы светодиодных ламп колеблется в зависимости от производителя вокруг цифры 5 лет, что, конечно, все равно превышает срок службы обычных лампочек накаливания.

Гарантийный срок службы энергосберегающих люминесцентных ламп составляет до 20 000 часов

По технологии производства люминесцентные лампы также значительно отличаются от ламп накаливания. Внутри светильников находится инертный газ и пары ртути. В лампе проходит электрический ток, в результате чего появляется ультрафиолетовое (УФ) излучение). Внутренние поверхности лампы покрыты специальным веществом — люминофором. Оно поглощает ультрафиолетовое излучение и преобразует его в видимый свет. Происходит так называемое явление люминесценции.

Длительность срока службы люминесцентных ламп дневного света колеблется от 2 000 до 20 000 часов.

Производители при этом оговаривают идеальные условия эксплуатации, при соблюдении которых можно будет максимально долго использовать люминесцентные светильники. Прежде всего должно быть не больше 5 включений/выключений.

Поэтому эти лампы дневного света не подходят для использования в местах, где часто щелкают выключателем, или в паре с датчиками движения. Кроме того, не должно быть скачков напряжения.

К сожалению, реальный срок службы люминесцентных ламп не всегда дотягивает до заявленных в связи с тем, что в продаже очень много низкокачественных лампочек в основном китайского производства.

Срок службы галогенных ламп

Галогенные лампы по своему строению схожи с лампами накаливания. В них также есть спираль. Но их колба наполнена специальным, так называемым буферным газом: парами галогенов (брома или йода). Пары галогенов увеличивают срок службы лампочки до 2 000 — 4 000 часов. Причем чем меньше колба галогенки, тем дольше она прослужит.

При применении устройств плавного пуска срок работы галогенных лампочек можно повысить до 8 000 — 12 000 часов. Если сравнивать галогенные светильники со светодиодными, то первые, конечно, значительно уступают вторым. Но при этом они свободно могут использоваться в паре с диммером или диодным выключателем, как и лампочки накаливания.

Если материал этой статьи был для вас интересен и полезен, поделитесь им со своими знакомыми в социальных сетях. Возможно, кому-то эта информация очень пригодится. C уважением, Королевский электрик в Щелково.

Источник: http://elektrik-korolev.ru/srok-lamps.html

Сравнение энергосберегающих ламп и ламп накаливания

Компания «Импульс Света» предлагает своим покупателям широкий выбор источников освещения – дешевых и подороже, с различными эксплуатационными характеристиками. При этом чаще всего современный человек задает себе вопрос о том, какой источник лучше – лампа накаливания или энергосберегающая? Предлагаем вам сравнить оба варианта, рассмотреть их сильные и слабые стороны, чтобы сделать правильный выбор.

Что такое лампа накаливания

Лампа накаливания представляет собой источник света, излучающий световой поток в результате нагрева металлической нити (тела накала). Тело накала помещается в сосуд из стекла, заполненный инертным газом, маломощные лампочки имеют вакуумную колбу. Когда источник света подключается к электросети, нить начинает накаляться и излучать свет.

Преимущества ламп накаливания:

• мгновенное зажигание;
• дешевизна;
• небольшие габариты;
• широкий диапазон мощностейж
• естественный свет

Недостатки:

• сильный нагрев;
• высокое электропотребления.

Что такое энергосберегающая лампа

Энергосберегающие лампы представляют собой офисные «трубки дневного света» в миниатюре – то есть свернутую змейкой либо спиралью трубку, заполненную парами ртути. На стенки колбы наносится люминофор. Под воздействием электрического разряда пары ртути излучают ультрафиолетовые лучи, а они уже запускают процессы излучения света люминофором. В цоколе энергосберегающей лампы находится специальная пускорегулирующая аппаратура ЭПРА.

Преимущества энергосберегающих ламп:

• долговечность (срок службы составляет до 10-12 тысяч часов);
• наличие заводской гарантии;
• отсутствие стробоскопического эффекта;
• колбы таких ламп не нагреваются.

Недостатки:

• дороговизна;
• содержание паров ртути;
• крупная цокольная часть, которая не всегда красиво смотрится и вообще не везде помещаетсяж
• электропотреление в 5 раз ниже, чем у ламп накаливания.

Основные отличия энергосберегающей лампы от лампочки накаливания

Сравним рассматриваемые источники цвета по основным параметрам – излучение света, стоимость, срок службы, светоотдача:

• Принципы работы. Лампа накаливания представляет собой источник света, преобразующий электрическую энергию в световую путем накаливания. Для нагрева используется металлический проводник с высокой температурой плавления (вольфрам, специальные сплавы). Энергосберегающая лампа – это заполненная аргоном и парами ртути колба. На внутренние стенки наносится порошок, который излучает свет (люминофор). При включении энергосберегающей лампы пары ртути создают ультрафиолетовое излучение, которое преобразуется в свет в результате прохождения через люминофор.
• Срок службы и стоимость. Лампа накаливания стоит дешево, быстро перегорает (максимальный срок службы составляет 1000 часов). Причина – перегорание тела накала (нити или спирали). Энергосберегающие источники света имеют высокую цену и такую же высокую долговечность. Производители обещают 6-15 тысяч часов непрерывного горения и дают гарантию на свои источники освещения.
• Коэффициент полезного действия (световая отдача). Маленький КПД (+/- 15 %) имеет обычная лампа накаливания, поскольку вся остальная энергия, потребляемая из электросети, уходит на нагрев нити, создание спектра света, который не виден человеческому глазу. Температура разогретого тела накала составляет 2600-3000 ºС. Свет дает вольфрамовая нить. Высокая светоотдача отличает энергосберегающие лампочки, мощность источника превышает мощность лампы накаливания в 5 раз. Свет распределятся равномерно и мягко, его насыщенность и оттенок зависят от люминофора и количества его нанесения. Световой спектр указывается на упаковке: 2700 К — белый теплый, 4200 К — дневной, 6400 К — белый холодный.

Что выбрать? Принимая окончательное решение, ориентируйтесь на безопасность и эффективность применения того или иного источника света, оптимальный срок службы, желаемые показатели КПД, стоимость.

Источник: http://www.impulse-light.com/statyi/lampa_nakalivaniya_i_v_chyom_eyo_otlichie_ot_energosberegayusheiy_lampy/