Лампы накаливания: виды, устройство, область применения

Технологический прогресс ежедневно представляет миру новые продукты с невообразимыми функциями. Но несмотря на появление современных устройств есть вещи, которые никогда не выходят из моды. Лампы накаливания – яркий пример удачного изобретения, способного выдерживать конкуренцию с высокотехнологичными моделями эры цифровых технологий. Сочетание простоты конструкции, универсальности использования и дешевизны производства обеспечило приборам накаливания стабильный спрос на рынке источников освещения.

Достоинства и недостатки ламп накаливания

Людям всегда нужен был свет. Сначала они брали его от свечей, затем от газовых и керосиновых ламп. И только с появлением электричества в конце XIX века на мировой арене устройств освещения широкое распространение получили лампы накаливания. Приборы, которые дают свет, выделяя тепло, считаются одним из величайших достижений науки.

Лампа накаливания – это вторая модель электрического осветительного устройства, разработанная для коммерческого использования. Она обладает рядом несравнимых преимуществ:

• Отменный уровень цветопередачи. По параметру, который определяет способность предметов изменять внешний вид при том или ином освещении. Индекс цветопередачи изделий составляет 98 из 100.
• Отсутствие токсичных материалов. Для работы изделий не нужно прибегать к использованию ртути или других вредных веществ. Абсолютная безопасность гарантирована!
• Доступность. Невысокая стоимость делает их фаворитами при организации бытового освещения. На начальном этапе покупка большого количества предметов пройдет финансово безболезненно.
• Универсальность дизайнерских решений. Прозрачные, матовые и зеркальные, грушевидные, шары и свечи – изделия легко справятся с любыми задачами.
• Прекрасное взаимодействие с диммерами. Лампы воплощают собой золотой стандарт для диммирования. Они не мерцают, не изменяют качество света при соединении с регулятором яркости.
• Эстетика. Даже гуру индустрии освещения соглашаются, что эстетическую привлекательность обычных ламп невозможно превзойти. Именитые производители светодиодных приборов потратили годы, но так и не смогли понять, как создать LED-лампу, похожую на классическую лампочку накаливания.

Из недостатков ламп накаливания на первый план выступает неэкономичность. Кроме того, изделия малоэффективны при использовании на улице и промышленных территориях – для этих целей гораздо лучше подходят газоразрядные лампы.

Не столь существенные минусы:

• короткий период эксплуатации;
• ограниченные варианты цветовой температуры;
• слабая эффективность при использовании на больших площадях.

Примечание: окончательный срок службы зависит от правильности выбора лампы с учетом рекомендуемых параметров светильника, частоты включения и выключения, качества используемого сырья.

Как это работает

Принцип действия ламп накаливания можно условно сравнить с контролируемым процессом горения. Электрический ток попадает внутрь стеклянной колбы, где в вакуумной среде нагревает вольфрамовую нить. Когда вольфрам накаляется до белого цвета, от лампочки исходит свет и тепло. По мере сгорания нити частицы металла улетучиваются, а когда их и вовсе не остается, лампа выходит из строя.

То, что горящие предметы дают свет, люди знали с древних времен. Но применять эти знания человечество научилось относительно недавно. Даже сейчас сложно понять, по какой схеме это работает. Но давайте подключим воображение. Если поджечь огромную кипу журналов, то получится приятное красноватое свечение и ощущение тепла.

Вообще, процесс горения – это не что иное, как химическая реакция, при которой топливо вступает в реакцию с кислородом и выделяет газообразный диоксид углерода, водяной пар, энергию. Основная часть этой энергии потребляется на образование тепла, но около 10% энергетических ресурсов уходит на создание светового потока.

Устройство лампочек

Конструкция ламп довольно проста. Нить накала крепится к двум электродам. Один провод соединен с контактом на дне цоколя, а другой припаян к металлическому резьбовому основанию изделия. Оба электрода проходят через стеклянную опору, установленную в нижней части лампы. Два опорных проводка из молибдена поддерживают нить накала посредине.

Контакт ножки отделен от металлического основания изоляционными материалами. Вся система спрятана под стеклянной оболочкой с вакуумом или инертными газами. Герметичная колба различной формы и размера служит для охраны нити от влияния воздуха и используется для предотвращения окисления. В случае с газонаполненными лампами используется 85% аргона, смешанного с 15% азота. Газ используется в лампах с номинальной мощностью более 40 Вт.

Вольфрамовая нить лампочек невероятно тонкая, длинная. Например, стандартная 60-ваттная модель умещает нить длиной 2 метра, толщиной примерно 40 микрометров! Добиться подобных результатов помогла технология двойной спирали.

Почему вольфрам?

Лампы накаливания работают, пропуская электрический ток через резистивный материал. Большинство веществ при достижении температуры нагрева около 500 °C начинает светиться тускло-красным цветом. Но, как правило, любое поджигаемое сырье плавится или сгорает очень быстро. Нити накала ламп накаливания изготавливались из различных элементов, но только вольфрам и его сплавы показали достойные результаты.

• Платина. Первое относительно успешное испытание проходило именно на платиновых лентах. Но экспериментаторы отказались от варианта из-за дороговизны и сомнительной эффективности.
• Карбон. Триумф Эдисона берет начало с попыток получить свет с помощью карбонизированной нити и углеродной бумаги.
• Бамбук и целлюлоза. Эдисон продолжал совершенствоваться, подключая к предыдущим достижениям бамбук, а его конкуренты применяли целлюлозное волокно.
• Тантал. Эра металлических нитей началась с тантала, который имел превосходную температуру плавления, славился низким потреблением энергии.
• Вольфрам. Успех танталовых нитей лишил сна Томаса Эдисона. После ряда опытов испытатель, чье имя неизменно ассоциируется с изобретением электрических ламп накаливания, инвестировал значительную сумму в проект по изучению и усовершенствованию свойств вольфрамовых нитей.

Характеристики и разновидности ламп накаливания

Причина массовости приборов заключается в удобстве использования, разнообразии мощностей, низкой стоимости. В зависимости от назначения выделяют такие лампы:

• общего назначения;
• зеркальные;
• транспортные;
• декоративные.

Изделия разного типа предназначены для установки в устройства освещения, автомобильные фары, холодильное оборудование и так далее.

Далеко не лучшая световая отдача (приблизительно 11 Лм/Вт) и небольшой срок службы не могут лишить лампочку накаливания отменного качества цветопередачи. В изделиях световая отдача напрямую связана с мощностью. Мощность прибора – это количество электроэнергии, которое оно потребляет. Максимально точно определить нужные параметры помогут ориентировочные данные из таблицы.

Лампа накаливания, Вт	Световой поток
25 Вт	240 Лм
40 Вт	460 Лм
60 Вт	830 Лм
100 Вт	1850 Лм
200 Вт	2500 Лм

При выборе лампы важно учитывать ее форму, размер, тип цоколя. Для примера:

• Для расстановки световых акцентов рекомендуется отдавать предпочтение компактным зеркальным вариантам.
• В декоративных светильниках отлично смотрятся модели шар, свеча.
• Стандартная грушевидная форма подходит для приборов с большим патроном.

Изделия выпускаются с популярными типами цоколей E14 и E27 в матовой или прозрачной колбе.

Область применения ламп накаливания

Хотя устройства занимают лидирующие позиции по потреблению энергии, на них по-прежнему есть огромный спрос. Лампы накаливания отлично зарекомендовали себя в домашнем освещении и некоторых других сферах.

• Жилые помещения. Это наиболее «чистый» источник искусственного освещения. Это фактически пламя, спрятанное за стенками колбы из стекла – качество света всегда превосходно. В зависимости от поставленных целей и задач удается подобрать подходящий вариант лампы.
• Декоративное освещение. Владельцы красивой люстры в винтажном стиле вряд ли станут портить впечатление от изящества старинного предмета ртутными лампами спиральной формы или ультрасовременными светодиодами. А вот лампочка накаливания добавит изделию характерный вид старины, благородства.
• Источник тепла. Разумеется, о замене отопительных приборов лампами накаливания речь не идет, но в маленьких масштабах изделия вполне справляются с ролью нагревателя. Например, в террариумах.

Лампы накаливания – прекрасный вариант недорогого освещения. Различные по дизайну приборы обеспечивают приятный теплый свет, создающий уютную атмосферу. Эксплуатационный период лампы накаливания зависит от многих факторов, но в среднем достигает 1000 часов.