Обзор цен
Каждый вид, модель ЭСЛ стоит по-разному. Некоторые примеры:
- ASD Е27 11Вт 3000К. Цоколь диаметром 27 мм, температура 3000К, почти как лампочка накаливания. Форма грушевидная ибо обычной лампочки. Работает до 30000 часов. Мощность – 100 Вт. Цена 50 рублей.
- Gauss Е27 15Вт 4100К. Форма стандартная. Оттенок белый, дневной. Соответствует 120Вт лампы накаливания. Цена 150 рублей.
- Xiaomi Е27 9Вт 6500К. Холодный белый оттенок. Наработанные часы – 96360. Доступно управление со смартфона. Цена 1400 рублей.
- Экономка Е27 20Вт 4000К. Форма спираль. Оттенок света белый, дневной. Цена 114 рублей.
- Camelion Е27 26Вт. Форма спираль. Время работы 5000 часов. Цена 400 рублей.
- Светозар Е27 15Вт 2700К. Срок службы 8000 часов. Цена 100 рублей.
Газоразрядные
В газоразрядных лампах свет образуется в следствии электрического разряда в газовой среде. Независимо от вида все эти лампы отличаются высокой производительностью при низком потреблении электроэнергии.
Ртутные
Ртутные лампы отличаются компактными размерами, низкой цветностью и мощным потоком света. Это качество определяет основную сферу применения – промышленные объекты, парковки, улицы, пешеходные зоны. Технически эти осветительные приборы устарели, поэтому в современных системах практически не используются.
Преимущества ртутных ламп:
- высокая надежность;
- низкие затраты на установку и обслуживание;
- не требуется пускорегулирующее оборудование;
- низкое потребление электроэнергии;
- длительный срок эксплуатации.
Принцип работы ЛН
Устройство лампочки накаливания мало изменилось за время ее развития. Основным элементом, работающим на принципе свечения раскаленного вещества, является нить или тело накаливания. Это тонкая вольфрамовая проволочка диаметром 30-40, максимум 50 микрон или микрометров (миллионных частей метра).
Цвета каления начинаются с красного и при увеличении температуры проходят через оранжевый, желтый до белого. При дальнейшем увеличении температуры металл тела накаливания сначала плавится, а потом, при наличии кислорода, горит.
Видео-урок: Как Работают Современные Лампочки
Холодная вольфрамовая нить имеет малое удельное сопротивление. У вольфрама, как и большинства металлов, положительный температурный коэффициент сопротивления ТКС. Это значит, что в процессе разогрева нити электрическим током ее сопротивление увеличивается.
До включения лампы нить холодная и имеет небольшое сопротивление. Поэтому в момент включения подается ток в 10-15 раз больше номинального. Этот скачок называется пусковым. И часто он является причиной перегорания тела накаливания.
- супер-теплый белый – 2200-2400 K, обозначается S-Warm или S-W, он же очень теплый белый или Warm 2400;
- теплый – 2600-2800 K или Warm 2700;
- белый теплый – 2700-3500 K или Warm White (WW);
- еще один теплый – 2900-3100 K или Warm 3000 (W).
Температура отдельных элементов лампы
Наружная поверхность колбы ЛОН зависит от мощности лампы и может нагреваться до 250-300℃ и более. Нить раскаляется до 2000-2800℃, при температуре плавления вольфрама 3410°C. В некоторых конструкциях нить изготавливают из осмия с температурой плавления 3045℃ или горения – 2174. Так спектр свечения ЛН смещается в красную зону видимого спектра.
Какой газ в колбе лампы
В первых лампах воздух из колбы выкачивали. Сейчас вакуумируют (выкачивают воздух) только лампочки малой мощности, не более 25 Вт.
При работе вольфрамовой проволочки, раскаленной до 2-3 тысяч градусов, с ее поверхности интенсивно испаряется металл. Его пары оседают на внутренней части колбы и уменьшают ее светопропускание.
Исследования, проведенные в начале прошлого века, показали, что если заполнить колбу инертным газом, то испарение уменьшится и повысится выход света. Поэтому колбы стали заполнять одним из инертных газов или их смесью. Чаще всего это аргон, азот, ксенон, криптон, гелий и пр. Гелий используют для эффективного пассивного охлаждения внутренних элементов светодиодных ламп-ретрофитов нового вида.
Их основной светоизлучающий элемент – тонкий стержень из искусственного сапфира или стекла, на котором расположены кристаллы светодиодов. Такой излучатель назван филаментом. Некоторые «эксперты» перепутали суть филаментных ламп и назвали их «лампами с сапфировыми излучателями света». Хотя искусственный сапфир в этих лампах используется только как монтажное основание и пассивный теплоотвод для светодиодных кристаллов.
Выход ЛН из строя в большинстве случаев связан не с испарением металла с поверхности тела накаливания, а с ускорением этого процесса в зонах нарушения толщины нити. Это происходит в зоне резкого перегиба проволочки или ее перелома. В этом месте ее сопротивление локально увеличивается, растут напряжение, рассеиваемая мощность и температура металла. Испарение ускоряется, становится лавинообразным, нить быстро уменьшает толщину и сгорает.
Эту проблему решили в конце 1950 – начале 1960-х, начав массовый выпуск галогенных ламп накаливания.
Этот процесс интенсифицируют повышением давления. При этом увеличивается температура нити, срок службы, светоотдача, КПД и другие характеристики. Спектр излучения сдвигается в белую сторону. В газонаполненных лампах замедляется потемнение поверхности колбы изнутри от паров вольфрама. Такие источники света назвали галогенными.
Экономия электричества – меняем лампы накаливания!
Тема эта, пожалуй, банальна, наверняка все в курсе, что можно уменьшить потребление электроэнергии в 5-10 раз, заменив старые добрые лампы накаливания на энергосберегающие или светодиодные. Однако на практике частенько видишь, что люди по-прежнему используют лампы накаливания, не спеша переходить на новые, хотя преимущества их вроде бы и очевидны. Так что давайте ещё раз поговорим о том, чем хороши новые лампы, как и сколько они позволят нам сэкономить.
Итак, у нас есть три варианта ламп: лампы накаливания – это всем известная прозрачная колба и раскалённая вольфрамовая спираль внутри, энергосберегающие ламы (официальное название – компактные люминесцентные лампы, КЛЛ) – такой небольшой вариант лампы дневного цвета с белыми трубками, светится люминофорное покрытие внутри трубок, светодиодные лампы – как понятно из названия, свет излучают светодиоды (о четвёртом виде ламп – галогенных, в отдельной статье). У этих видов ламп при примерно одинаковой яркости будут отличаться потребляемая мощность, срок службы и цена. Я предлагаю вашему вниманию сравнительную таблицу, за основу которой возьмём популярную шестидесятиваттную лампу накаливания и посмотрим на её экономные аналоги:
| Тип лампы | Потр. мощность, Вт | Срок службы, часов | Цена, руб. |
| Накаливания | 60 | 1.000 | 15 |
| Энергосберегающая (КЛЛ) | 12 | 6.000 | 120 |
| Светодиодная (LED) | 8 | 30.000 | 250 |
И что мы можем увидеть из этой таблицы? Мы можем увидеть, что каждая следующая лампа выгоднее предыдущего вида хотя бы потому, что у неё больше срок службы! Если взять за основу срок службы светодиодной лампы (разные производители указывают от 25 до 50 тыс. часов), то получается, что за это время надо сменить 5 энергосберегающих – что будет стоить 5*120=600 рублей, или 30 штук ламп накаливания на 15*30=450 рублей. Получается, что переход на светодиодные лампы себя уже оправдывает!
Теперь посмотрим, что мы сможем сэкономить на электричестве. Предположим, лампочка работает у нас в среднем по 2 часа в день (понятно, что зимой – больше, летом – меньше, но в целом за год возьмём цифру в два часа). Итого за год она будет работать 700 часов (будем считать, что две недели в году вы уезжаете на отдых, округлим до 350 дней). Лампа накаливания за это время сожжёт 700*60=42 кВт*час, что при округлённой цене электричества в 5 руб. за 1 кВт*час «скушает» у вас 210 рублей. В то же время энергосберегающая лампа заберёт из бюджета лишь 700*12/1000*5=42 рубля, а светодиодная ещё в полтора раза меньше – 28 рублей. Как видите, энергосберегающая лампа оправдает себя меньше чем за год, а светодиодная – меньше чем за пару лет. Если у вас в квартире 20 ламп накаливания, то заменив их, через год-два вы будете получать чистую экономию около 3500 рублей в год!
Какую лампу выбрать на замену: светодиодную или энергосберегающую? По соображениям экономии электроэнергии не так принципиально, если она не горит по пол дня (тогда точно светодиодную). С другой стороны, срок эксплуатации светодиодной лампы выше, так что она выгоднее. И по эксплуатационным параметрам светодиодная, пожалуй, лучше: хорошо работает при низких температурах, не критична к частым включениям/выключениям, экологичнее (в КЛЛ используется ртуть, которая загрязнит землю при нашей «утилизации» в помойку), прочнее. Светодиодные также имеют более привычную форму колбы или свечи, в отличие от трубочек энергосберегающих ламп.
Из расчёта также видно, что менять лампу энергосберегающую на светодиодную смысла нет: экономия лишь 14 рублей в год, что при стоимости новой лампы в 250 рублей оправдается лишь через 18 лет. Причём энергосберегающая лампа прослужит вам до 10 лет, после чего перегорит и тогда уже вы купите изрядно подешевевшую и, возможно, ещё более экономичную светодиодную лампу :).
В общем, я призываю всех произвести замену старых ламп! Оставляйте лампу накаливания, только если она работает совсем мало (десятки часов за год), или если вы пользуетесь диммером. К сожалению, ни энергосберегающие, ни светодиодные лампы с диммерами не очень дружны (варианты есть, но как показывает практика, они либо дорогие, либо недостаточно яркие). Кстати, если у вас стоит диммер, но вы им не пользуетесь, может, проще вынуть, поставить обычный выключатель и таки заменить лампы?
Ну а если вы используете галогенные лампы, то в следующей статье посмотрим, можно и стоит ли заменить их на что-то более экономное.
Преимущества и недостатки.
Достоинств у лампы накаливания больше, чем недостатков.
Плюсы
- Низкая цена осветительного прибора. Дешевле пока не производят.
- Небольшой размер, эргономичная форма.
- Низкая чувствительность к перепадам напряжения.
- Моментальное свечение при включении в сеть.
- Не вредно для глаз: мерцание человеческим глазом не фиксируется.
- Возможность использования димеров – регуляторов яркости.
- Спектр света максимально близок к естественному солнечному освещению.
- Свечение не искажает цвета предметов.
- Постоянный спектр излучения.
- Надежность при работе в условиях, отличающихся от нормальных: низкие или высокие температуры, конденсат в атмосфере.
- Широкий диапазон рабочих напряжений.
- Легкая и безопасная утилизация.
- Простота электрической схемы. Лампа подключается напрямую к сети без дополнительных регулирующих приборов.
- Устойчивость к ионизирующей радиации и электромагнитным импульсам.
- Не создает помех для радиочастот.
- Не гудит при работе.
- Может работать и от переменного, и от постоянного тока; не зависит от полярности.
- Невысокий уровень ультрафиолетового излучения.
Минусы
- Маленький срок службы.
- Невысокая световая отдача, которая зависит от напряжения.
- Низкий коэффициент полезного действия: не более 5%.
- Пожароопасность из-за сильного теплового нагрева колбы.
- Хрупкость стеклянной колбы.
- Возможность взрыва колбы.
- Высокое потребление электроэнергии по сравнению с другими типами ламп.
Разновидности
Прежде чем ознакомиться с видами ЛН, нужно изучить их характеристики:
- Мощность бытовых ламп колеблется от 25 до 150 Вт, а других – до 1000 Вт.
- Температура разогрева тела накала – до 2900 – 3000° С.
- Светоотдача – от 9 до 19 Лм/1 Вт. Эта характеристика имеет свой диапазон, например, лампочка на 40 Вт может излучать световой поток 415 – 460 Лм.
- Напряжение 220 – 230 В и 127 В.
- Диаметр цоколя – 14 мм для Е14, 27 мм для Е27, 40 мм для Е40.
- Тип цоколя – винтовой, штырьковый (с одним или двумя контактами).
- Срок эксплуатации – 1000 часов (если напряжение 220В) или 2500 часов (при 127В).
Основные параметры разных видов ламп накаливания отличаются.
В продаже имеются устройства разного виды, которые различают по форме, наполнению или покрытию колбы, назначению и т. д.
С учетом наполнителя и покрытия внутренней поверхности колбы выделяют такие разновидности лампочек:
- Вакуумные – это самые простые устройства с низкой мощностью.
- Аргоновые – наполненные аргоном.
- Криптоновые – закачан одноименный газ.
- Ксенон-галогенная с инфракрасным отражателем.
- Лампы с покрытием из люминофора, который преобразует инфракрасные лучи в видимый свет.
В зависимости от функционального излучения различают такие типы ламп:
общего назначения. Это самая большая группа устройств, которые применяются для общего, местного и декоративного освещения. Прибор местного назначения имеет такую же конструкцию, как общего. Отличается он тем, что рассчитан на меньше напряжение. Устанавливают местные лампочки в переносные светильники, станки и т. д.;
- декоративные лампочки отличаются от обычных формой колб и размещением тела накаливания. Часто применяются для украшения дизайна в стиле ретро;
- иллюминационные. Колбы этих устройств окрашены в разные цвета с помощью неорганического пигмента или цветных лаков. Обычно их мощность низкая – до 25 Вт;
- зеркальные. Колба лампы накаливания имеет особую форму, изнутри она частично покрыта тонким слоем распыленного алюминия. Эти устройства излучают более направленный световой поток;
- сигнальные. Это маломощные лампочки, которые устанавливают в светосигнальные приборы. Сейчас их заменяют светодиодами;
- транспортные. Это большая группа ламп, которые используются для установки в автомобили, мотоциклы, самолеты, морские судна и т. д. Они прочные, имеют специальный цоколь и рассчитаны на электрическую сеть от 6 до 220 В;
- двухспиральные. Их применяют в автомобилях (одна нить отвечает за ближний свет, а вторая за дальний), самолетах, железнодорожных светофорах.
Современные применения
| Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его. |
Металлокерамический генераторный триод ГС-9Б с воздушным охлаждением (СССР)
Высокочастотная и высоковольтная мощная техника
- В мощных радиовещательных передатчиках (от 100 Вт до единиц мегаватт) в выходных каскадах применяются мощные и сверхмощные лампы с воздушным или водяным охлаждением анода и высоким (более 100 А) током накала. Магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны (ЛБВ) обеспечивают сочетание высоких частот, мощностей и приемлемой стоимости (а зачастую другая элементная база в принципе неосуществима).
- Магнетрон можно встретить не только в радаре, но и в микроволновой печи.
- При необходимости выпрямления или быстрой коммутации нескольких десятков киловольт, которую невозможно осуществлять механическими ключами, необходимо использовать радиолампы. Так, кенотрон обеспечивает приемлемую динамику на напряжениях до миллиона вольт.
Военная промышленность
Из-за принципа действия электронные лампы являются устройствами, значительно более устойчивыми к таким поражающим факторам, как электромагнитный импульс. В единственном устройстве может быть несколько сотен ламп. В СССР для применения в бортовой военной аппаратуре в 1950-е годы были разработаны стержневые лампы, отличавшиеся малыми размерами и большой механической прочностью.
Миниатюрная лампа типа «жёлудь» (пентод 6Ж1Ж, СССР, 1955 г.).
Космическая техника
Радиационная деградация полупроводниковых материалов и наличие естественного вакуума межпланетной среды делает применение некоторых типов ламп средством повышения надёжности и долговечности космических аппаратов. Применение в АМС Луна-3 транзисторов было связано с большим риском.
Повышенная температура среды и радиация
Ламповое оборудование может быть рассчитано на больший температурный и радиационный диапазон условий, нежели полупроводниковое.
Звукотехническая аппаратура
Основная статья: Ламповый звук
Электронные лампы до сих пор находят применение в звукотехнике, как любительской, так и профессиональной. Конструирование ламповых звукотехнических устройств является одним из направлений современного радиолюбительского движения.
Формула мощности и напряжения
Обновление статьи от января 2021. У меня на блоге появилась статья автора Станислава Матросова, который развил тему сопротивления спирали лампочки с теоретической стороны. Он вывел формулу, согласно которой:
Я решил на основе данных, полученных в статье, посчитать эту величину в Экселе. Вот что у меня получилось:
| U | P | U^3 | P^2 | Const |
| 2 | 1,1 | 8 | 1,21 | 6,61157 |
| 4 | 2,8 | 64 | 7,84 | 8,163265 |
| 6 | 5,04 | 216 | 25,4016 | 8,503401 |
| 8 | 7,76 | 512 | 60,2176 | 8,502498 |
| 10 | 10,8 | 1000 | 116,64 | 8,573388 |
| 12 | 14,28 | 1728 | 203,9184 | 8,473978 |
| 14 | 18,06 | 2744 | 326,1636 | 8,412956 |
| 16 | 22,08 | 4096 | 487,5264 | 8,401596 |
| 18 | 26,46 | 5832 | 700,1316 | 8,329863 |
| 20 | 31 | 8000 | 961 | 8,324662 |
| 22 | 35,86 | 10648 | 1285,94 | 8,280327 |
| 24 | 40,8 | 13824 | 1664,64 | 8,304498 |
| 26 | 46,02 | 17576 | 2117,84 | 8,29902 |
| 28 | 51,52 | 21952 | 2654,31 | 8,270321 |
| 30 | 57,6 | 27000 | 3317,76 | 8,138021 |
| 32 | 64 | 32768 | 4096 | 8 |
Действительно, константа, которая с некоторой погрешностью во всём диапазоне равна 8,2±0,2. Её размерность – “Вольт в кубе на Ватт в квадрате”.
Константа для расчета лампы накаливания = 8,2
Теперь, зная значение этой константы (8,2), можем записать формулу зависимости мощности от напряжения лампочки накаливания 40Вт 24В:
Зависимость мощности лампочки накаливания от напряжения
История изобретения
Многих людей интересует, кто конкретно создал это устройство. Считается, что лампу накаливания придумал Томас Эдисон. Однако вклад в разработку внесли многие ученые.
Что использовали до ламп
До появления электричества люди применяли самые простые источники света – от обыкновенной лучины до ламп, которые зажигались посредством газа, растительного масла или топленого воска. В лампу часто добавляли также животный жир, чтобы она дольше горела. К тому же в нее нередко клали тканевый фитиль и затем его поджигали. Конструкция была похожа на свечу, накрытую прозрачным куполом.
Когда люди стали заниматься добычей и переработкой нефти, началась эпоха керосиновых ламп. Они быстро превратились в народный способ освещения и заменили слабый свет лучины и дорогостоящие восковые свечи.
Первые попытки ученых
Сложно сказать, кто первым придумал это устройство. Вклад в его появление внесли разные исследователи:
- В 1809 году английский ученый Деларю сделал первую лампу, которая имела платиновую спираль.
- Спустя 30 лет изобретатель из Бельгии Жобар придумал угольную лампу накаливания.
- Затем немецкий ученый Генрих Гебель представил первую версию рабочего источника света. Это произошло в 1854 году.
Лампочка немецкого образца обладала обугленной бамбуковой нитью, помещенной в вакуумированную емкость. В течение 5 следующих лет Генрих Гебель проводил исследования. В итоге он придумал первый опытный вариант рабочей лампочки накаливания.
В 1860 году английский исследователь Джозеф Суон предложил свои первые разработки в сфере источников освещения, а затем и запатентовал. Однако разработчик столкнулся со сложностями с созданием вакуума. В результате его лампы работали не слишком эффективно и не очень долго.
Изобретение Лодыгина
История лампы накаливания началась в 1872 году. Именно тогда русский исследователь Лодыгин решил пропускать электрический ток через угольный стержень. Он поместил изделие в пространство без воздуха. Для этого исследователь использовал прозрачную стеклянную колбу.
По мере повышения силы тока нарастала и интенсивность светоотдачи, пока не была достигнута температура плавления. После чего лампа гасла. Таким путем ученый установил идеальные режимы работы первых устройств. В результате в 1873 году в Петербурге было установлено несколько фонарей, оснащенных такими лампочками.
Вклад Томаса Эдисона
Одновременно с Лодыгиным работу над созданием лампы накаливания вел американский исследователь Томас Эдисон. В 1879 году ученый получил патент на модель с угольной нитью. Именно поэтому исследователя называют «отцом лампы накаливания». Однако работы над созданием такого устройства вели в различных странах почти в одинаковое время. Потому нельзя точно сказать, кто конкретно изобрел прибор.
Последующее развитие
После создания лампы с угольной нитью Лодыгин продолжил работать над ее совершенствованием. В 1890 году исследователь решил заменить нить накаливания металлической. Она изготавливалась из тугоплавкого металла – вольфрама. Его отличительной особенностью была довольно высокая температура плавления – около 3410 градусов.
Эдисон в этот период тоже занимался усовершенствованием устройства. Он предложил заменить в конструкции ламп придуманную им резьбовую систему патрон-цоколь. Такая модель применяется и сейчас почти в таком же виде.
По мере развития технологий и новых открытий в колбы герметичных ламп начали закачивать азот, а после этого их стали заполнять инертным газом. Благодаря этому удалось сделать свечение ярким и продолжительным. Это стало настоящим прорывом первой половины двадцатого века.
В 1910 году физик из США Ленгмюр сделал еще одно важное открытие. Он решил использовать вместо ровной вольфрамовой нити материал, скрученный в спираль
Это помогло уменьшить размеры стеклянной колбы, увеличить срок эксплуатации и повысить параметры светоотдачи. Впоследствии технологический потенциал развивался, и спираль была усовершенствована. Таким образом, вначале появилась биспираль, а затем – и триспираль.
Виды
Сегодня существует большое количество разнообразных ламп, которые делятся по форме и покрытию колбы, назначению и наполнителю. Бывает шарообразной, цилиндрической, трубчатой и шароконической; прозрачной, зеркальной и матовой. Также есть световые источники общего, местного и кварцевогалогенного назначения. Кроме того, имеются вакуумные, аргоновые, ксеноновые, криптоновые и галогенные модели.
Прозрачные являются распространенными вариантами. Такие элементы считаются самыми дешевыми и эффективными, имеют неравномерный светопоток. Зеркальные модели являются наиболее результативными в плане освещения, поскольку покрытие формирует направленные светопоток. Матовые способны создавать мягкое и рассеивающее освещение для благоприятных условий работы и отдыха. Изделия, имеющие местное освещения, функционируют при двенадцати вольтном напряжении, что нужно, чтобы создать безопасные условия труда.
Обратите внимание! Подобные светильники нужны, чтобы освещать смотровые ямы в момент монтажа электрической гаражной проводки. Таблица типов ламп накаливания
Таблица типов ламп накаливания
Лампы общего назначения
Источники, имеющие общее назначения, самые массовые светоисточники, которые применяются, для того чтобы осветить квартиру или завод в сети с переменным током в 220 вольт и частотой до 50 герц. Бывают вакуумными, аргоновыми и криптоновыми. Эта же группа бывает неодимовой и криптоновой. По существу это обычные осветительные лампы. Стоит указать, что в момент изготовления неодимовых источников применяется неодимовая окись, поглощающая спектр света. Это улучшает световое качество.
Вам это будет интересно Особенности патрона е14
Повсеместное использование светильников общего назначения
Прожекторные лампы
Прожекторные источники ставятся на судовом, железнодорожном, театральном и другом прожекторе. Отличаются тем, что имеют увеличенный светопоток, могут быть дополнены светоотражателями, чтобы улучшать концентрацию светопучка.
Прожекторные светильники как один из видов
Зеркальные лампы
Зеркальные светоисточники отличаются тем, что имеют обычную форму колбы и специальное внутреннее покрытие балонной части. Это помогает собрать весь светопоток, который направлен в нужное русло. Они используются в промышленности, видеосъемке, фермерском хозяйстве и потолочном освещении ванной комнаты.
Галогенные лампы
Галогенные лампы работают от инертного газа, в который добавляется бром с йодом, чтобы защитить нить накаливания и повысить срок работы. Такие светоисточники обладают небольшим размером для применения их как наполнитель дорогостоящего инертного газа. Отличаются яркостью свечения, естественной цветопередачей, хорошим сроком службы и значительной световой отдачей, имеющей меньшие размеры.
Обратите внимание! Единственный минус в чувствительности и значительных перепадах сетевого напряжения. Галогенные светильники как один из видов
Галогенные светильники как один из видов
