Что такое лампочка, конструкция и принцип действия
Задумывались ли вы когда-либо о том, что из себя представляет обычная лампочка? Большинство из нас знает, что простейшее устройство освещения состоит из цоколя, колбы и вольфрамовой нити, но как оно функционирует, почему перегорает со временем и зачем колбы ламп заполняют инертными газами?
Обо всех характеристиках простых «лампочек Ильича» и современных люминесцентных и светодиодных устройств мы и расскажем в этой статье.
Содержание статьи
Что представляет собой лампочка накаливания
Обычная лампа накаливания – это работающий от электросети источник света, основная часть которого состоит из тугоплавкого материала, выступающего в качестве тела накала. В большинстве случаев такой материал (проводник) помещается в вакуумную либо заполненную инертными газами колбу. При прохождении тока через проводник он нагревается и начинает испускать яркое свечение.
Интересно! Для того чтобы вольфрамовая нить лампочки засветилась, её необходимо нагреть до температуры около 2000 °C. Пределом температуры накаливания можно считать значение в 3410 °C.
История создания
Фактически ни один учёный никогда не изобретал что-либо полностью самостоятельно: так произошло и с «классической» лампочкой. Ещё в 1840 году британский изобретатель по имени Уоррен Де ла Рю сконструировал первую лампу накаливания, работающую на платиновом проводнике. Двумя годами ранее, в 1838, бельгийский учёный по фамилии Жобар изобрёл первый в мире источник света с угольным сердечником. Ну а ровно за сотню лет до окончания Второй мировой Генрих Гёбель создаёт первые прототипы современных лампочек.
Примечательно, что первая лампа Гёбеля имела бамбуковую обугленную нить, помещённую в вакуум. Учёный продолжал работать над своим детищем ещё около 5 лет, после чего представил его широкой публике.
Внесли свой весомый вклад в изобретение, которым сейчас пользуется весь мир, и русские учёные. Так, в 1874 году на имя Александра Николаевича Лодыгина была зарегистрирована первая лампочка с угольным сердечником, помещённым в безвоздушную среду. Большой проблемой такого источника света было то, что уголь как проводник не мог послужить достаточно долго и вскоре после начала использования перегорал. Со временем светлые умы планеты придумали заменить уголь на вольфрам.
Интересно! Когда мы говорим об электричестве и приборах освещения, нельзя не упомянуть и великого Томаса Эдисона. Именно он впервые создал и запатентовал дешёвую в производстве и долговечную (относительно большинства устройств того времени) лампу накаливания.
С момента своего изобретения знакомый каждому источник света изменился не сильно, но технические перемены в нём всё же происходили: проводник заменили на более совершенный, а пространство внутри колбы стали заполнять специальным газом.
Конструкционные особенности и принцип действия
Стандартная ЛН состоит из:
- колбы, наполненной инертным газом (либо лишённой воздуха вовсе);
- цоколя, служащего одновременно и «крышкой» колбы, и элементом подключения лампы к сети;
- электродов;
- спирали накаливания, расположенной на специальных опорах;
- контакта цоколя.
В качестве материала проводника выбран вольфрам для того, чтобы минимизировать расход тока на нагрев и уменьшить сечение нити до минимально возможного.
Интересно! Параметр удельного сопротивления вольфрама втрое больше, чем у меди.
Спираль питается током от электродов, а в качестве основного материала «рожек», на которых устанавливается спираль, используется молибден: он тугоплавок и фактически не расширяется при нагреве. Использование инертного газа увеличивает потенциальный срок службы спирали: в газовой среде ей «труднее» перегореть. Что касается цоколя, то его размер и резьба на нём могут быть различными.
Характеристики и виды
Помимо привычных нам ЛН бытового предназначения, эксперты выделяют ещё несколько их разновидностей, среди которых:
- Декоративные. Отличаются нестандартными формами колбы, увеличенной спиралью и слабым освещением. Такие устройства чаще всего используются дизайнерами для реализации проектов в стиле «винтаж».
- Иллюминационные. Обладают выкрашенной изнутри колбой, имеют небольшую мощность (до 25 Вт). Быстро меняют оттенок свечения, поэтому требуют частой замены.
- Сигнальные. Ранее широко применялись в различных светосигнальных устройствах, но сегодня в этой сфере их активно вытесняют светодиодные варианты.
- Зеркальные. Частично колба такой ЛН покрыта слоем хорошо отражающего свет алюминия, что позволяет ей сконцентрировать освещение на определённой точке пространства помещения.
- Транспортные. Используются в оснащении оптики автомобилей, тракторов, самолётов, различных морских судов и т. д. Обладают повышенной прочностью и устойчивы к воздействию вибраций.
- Двухнитевые. Специальный подтип, используемый в железнодорожных светофорах, самолётах и автомобилях.
Справка. Существуют и другие типы ЛН, но сегодня большинство из них вытеснено более современными устройствами, речь о которых пойдёт чуть дальше.
Плюсы и минусы
К положительным качествам классической ЛН можно отнести низкую себестоимость, небольшие габариты, невосприимчивость к мелким перепадам напряжения в сети, приятный для человеческих органов зрения спектр освещения, широкий ассортимент выбора по мощности, отсутствие токсичных или других вредных компонентов в составе и шумов в работе. Если же говорить о недостатках, то среди них стоит упомянуть относительно небольшой срок службы, достаточно высокий расход тока и пожароопасность.
Важно! Поверхность вокруг мощных ламп накаливания может нагреваться до +330 градусов Цельсия. Будьте осторожны!
Сфера применения
Классические ЛН используются для бытового освещения помещений и придомовых территорий, коммерческой недвижимости, применяются в автомобильном, железнодорожном и авиатранспорте, устанавливаются в портативные осветительные приборы (карманные фонарики и т. д.), используются в киноискусстве, дизайне, медицине и многих других отраслях жизнедеятельности.
Конструкция и принцип действия современных типов ламп
К современным устройствам освещения можно отнести галогенные, люминесцентные, энергосберегающие и светодиодные устройства. Рассмотрим каждый тип индивидуально.
Галогенные
Такие устройства представляют собой модернизированную версию классических ЛН. Колба такого устройства заполнена галогеном, который реагирует с испаряющимся по мере нагревания вольфрамом. Это позволяет продлить срок службы устройства. Кроме того, в галогенных лампах используется кварц. Галогенные осветительные приборы обычно обладают более высокими эксплуатационными характеристиками, нежели обычные ЛН.
Люминесцентные
Эти устройства именуют также лампами дневного света. Они имеют высокое качество цветопередачи, что позволяет использовать их в освещении витрин магазинов и стеллажей. В сравнении с ЛН люминесцентное устройство потребляет в 4–5 раз меньше энергии и имеет более высокий срок службы. Есть у них и свои недостатки — плохая работа при низких температурах и содержание вредных веществ (в т. ч. ртути) в некоторых моделях.
Энергосберегающие
Главная особенность энергосберегающих осветительных приборов – электронный блок, обеспечивающий как загорание, так и работу лампы. Такое устройство отличается более стабильной работой, пониженным энергопотреблением, огромным сроком службы и широким ассортиментом доступной цветовой гаммы.
Важно! При производстве энергосберегающих ламп используются опасные для природы и человека вещества, поэтому утилизацию их необходимо осуществлять исключительно через специальные пункты приёма.
Светодиодные
В конструкции таких ламп используются полупроводниковые кристаллы: именно они создают свечение при пропускании через себя электрического тока. В сравнении с теми же галогенными устройствами, светодиодные примерно в 4–7 раз более эффективны, а по сроку службы такое устройство может «дотянуть» до 50 000 часов. Единственным недостатком светодиодных ламп принято считать их высокую стоимость, однако, учитывая экономию на обслуживание и потребление, в долговременной перспективе их приобретать гораздо выгодней.
Вот мы и узнали, что такое лампочка, рассмотрели большинство типов современных и не очень вариантов. Надеемся, что теперь вы имеете общее представление об особенностях их эксплуатации.
Загрузка...
