На долю ламп накаливания приходится более 30 % светового потока всех ламп. В некоторых особых случаях, например в медицине, такие лампы незаменимы. Использование ламп накаливания во многих сферах деятельности человека объясняется простотой их устройства, надежностью эксплуатации, возможностью непосредственного включения в сеть, отработанностью технологии производства и дешевизной .
Устройство ламп накаливания. Несмотря на все многообразие ламп накаливания, конструктивно они имеют почти одни и те же элементы. Главный элемент для получения видимого излучения (света) - вольфрамовая нить (тело накала), выполненная из проволоки круглого сечения. Для уменьшения распыления вольфрама при высокой температуре свечения (2300...2800 °С) тело накала делают спиральным или биспиральным (спираль из спирали). Биспиральные лампы имеют меньшие габариты и больший КПД, чем спиральные, что позволяет использовать их в малогабаритной осветительной арматуре. Используют также лампы с зигзагообразной спиралью, работающие в условиях сотрясений.
Наиболее распространенная конструкция лампы накаливания показана на рисунке 1.12. Тело накала 9 подвешивают на крючках 7и при помощи двух электродов 10 электрически соединяют с цоколем 11 и контактом 12. Сами электроды 10 также состоят из двух частей, что позволяет при нагревании электродов и стекла исключить разрушение лампы.
Для защиты тела накала от окислительного действия кислорода воздуха его помещают в стеклянную колбу 8. Форма колбы у лампы накаливания может быть различной. Чаще всего используют грушевидную и грибообразную формы, реже свечеобразную, пальцеобразную (для люстр и настенных светильников - бра), шаровую, специальной конструкции (лампа-люстра и т. п.), цилиндрическую для линейных галогенных ламп и т. д.
Кроме прозрачных колб используют матированные (мт), «молочные» (м), опаловые (о) и различные цветные колбы (д, бл, ж, з, к и др.), назначение которых - уменьшить слепящую яркость тела накала. Однако в таких колбах может теряться до 20 % светового потока.
В лампах некоторых типов предусматривают дополнительный отражатель света, выполненный в виде зеркального или диффузного напыления на внутренней поверхности колбы, а также отражатель теплоты из слюды или других материалов, устанавливаемый в узкой части колбы со стороны цоколя.
Для включения лампы в электрическую сеть (с помощью резьбовых и штифтовых патронов, контактных колодок, зажимов, и устройств) на колбе лампы установлен цоколь, который в зависимости от условий эксплуатации может быть резьбовым (р), штифтовым (ш), цилиндрическим (ц), фиксирующим (ф), софитным (сф) и др. Наиболее распространены нормальные резьбовые цоколи Е27 (диаметр 27 мм) и увеличенные (при мощности более 300 Вт) - Е40 (40 мм). Для декоративных колб распространен цоколь Е14 (14 мм). Лампы накаливания в вакуумном и газополном исполнении предназначены для освещения. У вакуумных ламп из колбы откачан воздух до разрежения 1,33 10~ 3 Па. Такие лампы выпускают мощностью до 40 Вт. В обозначение лампы включена буква В (вакуумная).
У газополных ламп колбу после откачки воздуха наполняют инертным газом - смесью аргона, ксенона или криптона (86 %) с азотом (14 %) до давления, близкого к атмосферному. Такое решение позволяет при уменьшении распыления вольфрама повысить температуру тела накала до 2600...2700 °С и увеличить в сравнении с вакуумными лампами в полтора раза световую отдачу. Газополные лампы изготовляют мощностью от 40 до 1500 Вт, причем в зависимости от типа наполнителя и конструкции спирали их подразделяют на три группы: газополные моноспиральные Г (150...1500 Вт), газополные биспиральные Б (40...200 Вт) и газополные биспиральные с криптоновым наполнителем БК (40...100 Вт).
Галогенные лампы КГ появились в результате работы ученых и конструкторов по снижению распыления вольфрама. Внутрь колбы галогенной лампы вводят определенное количество йода. При температуре 300... 1200 °С пары йода соединяются у стенки колбы с оторвавшимися от спирали частицами вольфрама и образуют йод-вольфрам. Перемешаясь затем к телу накала при температуре 1400... 1600 "С, молекулы йодвольфрама распадаются, и атомы вольфрама оседают на теле накала. В результате галогенные лампы накаливания в сравнении с лампами общего назначения имеют большую световую отдачу. Йодовольфрамовый цикл, препятствуя осаждению вольфрама на колбе, значительно повышает стабильность излучения лампы за период эксплуатации. Если у обычных ламп накаливания световой поток к концу службы снижается на 20 %, то у галогенных ламп за вдвое больший срок это снижение не превышает 2 %.
Галогенные лампы внешне отличаются от обычных ламп накаливания (рис. 1.13). Они имеют кварцевую цилиндрическую колбу малого объема, внутри которой вольфрамовая спираль закреплена на держателях. Длинное спиральное тело накала обусловливает работу галогенных ламп в горизонтальном положении.
Обычные линейные галогенные лампы накаливания обозначают буквами КГ (кварцевая галогенная), инфракрасные галогенные лампы - буквами КГТ (термическая).
В сельскохозяйственном производстве используют галогенные лампы мощностью 1; 1,5; 2 и 5 кВт и напряжением 220 В для освещения высоких производственных помещений и открытых пространств. Их можно использовать и для инфракрасного обогрева.
Инфракрасные негалогенные лампы имеют колбу, по внешнему виду напоминающую перевернутый гриб с внутренним зеркальным отражением. Колба может быть прозрачной или изготовленной из цветного стекла. Примеры обозначения: ИКЗК - инфракрасная (ИК), зеркальная (3), с колбой красного цвета (К); ИКЗ - то же, с колбой прозрачного стекла; ИКЗС - то же, с колбой синего цвета.
Инфракрасные лампы ИКЗ, зеркальные лампы 3 очень похожи на негалогенные. Как и галогенные лампы, они предназначены для освещения высоких помещений, декораций и открытых пространств. Выпускают лампы концентрированного светораспределения (ЗК), среднего (ЗС), широкого (ЗШ), зеркальные из ниодимового стекла концентрированного (ЗКН) или широкого светораспределения (ЗШН). Ниодимовые лампы используют там, где требуется высокое качество цветопередачи (телестудии, концертные залы).
Металлогалогенные зеркальные лампы-светильники МГ внешне похожи на лампы 3 и ИКЗ, но имеют металлический конус. Их используют для освещения пыльных сухих и влажных производственных помещений, а также в комплексных осветительных устройствах специального назначения. Мощность - от 250 до 700 Вт при напряжении 220 и 380 В, срок службы -до 7500 ч.
Обозначение ламп накаливания. Помимо наиболее распространенных, используют следующие обозначения ламп накаливания: МО - местного освещения, МОД - местного освещения диффузная, МОЗ - то же, с зеркальным слоем и т. д.
Выпускают целый ряд ламп специального назначения: железнодорожные (Ж, ЖТ, ЖСК, ЖМТ), судовые (С), автомобильные (А, АМН, АС, ТН), самолетные (СМ), сигнальные (СГ), лампы-фары (ЛФ), кинопроекционные (К) и кинопрожекторные (КПЖ), миниатюрные (МН) и сверхминиатюрные (СМН), рудничные (Р), медицинские синие (МДС), для швейных машин (ПШ) и др.
Общее обозначение ламп накаливания: вначале идет буква, определяющая тип лампы; затем номинальное напряжение лампы или допустимый интервал напряжения питания (В); далее электрическая мощность лампы (Вт); может быть указан номер разработки; последней непосредственно на изделии указана дата выпуска.
Например, БКМТ-215-225-60 расшифровывается так: лампа накаливания биспиральная криптоновая (БК) в матированной колбе (МТ), интервал допустимого напряжения питания-215...225 В, мощность 60 Вт. Интервал напряжения определяет и напряжение сети 220 В. Еще пример обозначения: ИКЗК-215-225-500-1 -инфракрасная (ИК), зеркальная (3), колба красная (К), интервал напряжения питания 215...225 В (напряжение сети 220 В), мощность 500 Вт, номер разработки 1.
Примеры обозначения галогенных ламп: КГ-220-1000 - кварцевая галогенная (КГ), напряжением 220 В, мощностью 1000 Вт; КГТ-220-2000 - галогенная инфракрасная лампа (КГТ), напряжением 220 В, мощностью 2000 Вт. Обозначение ламп накаливания местного освещения МО-12-60 и МОЗ-36-100 расшифровывается следующим образом: местного освещения (МО), с зеркальным слоем (3), напряжением 12 и 36 В, мощностью 60 и 100 Вт.
Основные параметры ламп накаливания. Это номинальное напряжение U н в вольтах (В); номинальная мощность Р н в ваттах (Вт), которую лампа потребляет из сети; световой поток Ф в люменах (лм); световая отдача ηv в люменах на ватт (лм/Вт) и средний срок службы τ в часах (ч).
Электрические параметры ламп - напряжение и мощность. Номинальное напряжение U н - это напряжение, на которое рассчитана лампа, когда она потребляет расчетную номинальную мощность Р н. Номинальное напряжение и мощность указывают на колбе или цоколе лампы. В зависимости от области применения лампы накаливания выпускают напряжением от 1 до 380 В и мощностью от долей ватта до 20 киловатт.
Лампы накаливания общего назначения, рассчитаны на включение в сеть напряжением 127 и 220 В. Их выпускают в соответствии с международной классификацией на номинальные напряжения 130, 220, 225, 235 и 240 В с интервалами напряжений питания 125...135, 215...225, 220...230, 230...240, 235...245 В.
Лампы накаливания местного освещения МО и другие уже выпускают для включения под напряжения 12, 24, 36 и 42 В с нормальным цоколем Е27 и другими типами цоколей.
Светотехнические параметры ламп накаливания - световой поток и световая отдача. Последнюю, поскольку она определяет и экономический показатель работы лампы, относят также к эксплуатационным показателям, к которым относят и срок службы пампы.
Обладая высоким энергетическим КПД (η э = 14 %), лампы накаливания имеют сравнительно низкий световой КПД, не превышающий 3,5%. У галогенных ламп этот показатель в последнее время доведен до 4 %. Теоретически световой КПД ламп накаливания может составить около 6 %, поскольку вольфрам при плавлении может обеспечить световой КПД только на 8,1 % .
Световой поток лампы накаливания Фv зависит от электрической мощности Р, питающего напряжения U и температуры тела накала Т. Отклонение нормируемого в первые часы работы светового потока у различных ламп не должно превышать 5... 10 %. В процессе эксплуатации из-за распыления тела накала, уменьшения его рабочей температуры и снижения прозрачности колбы для ламп, проработавших 75 % своего номинального срока, допускают уменьшение светового потока на 15...20 %. Значение светового потока ламп накаливания различных типов мощностью от 40 до 1000 Вт находится в пределах от 400 до 20 000 лм.
Световая отдача лампы ηv, лм/Вт, определяется отношением светового потока Фv, излучаемого лампой, к потребляемой ею мощности Р [см. выражение (1.14)].
Световая отдача различных ламп накаливания находится в пределах 7...28 лм/Вт. В таблице 1.6 приведены параметры ламп накаливания некоторых типов.
Широкое распространение ламп накаливания во всех областях промышленности и в быту требует обеспечения их взаимозаменяемости и одинаковости параметров одних и тех же ламп, выпускаемых различными заводами. Применение методов выборочного контроля основных параметров ламп также требует жесткой регламентации и не только номинальных параметров, но и возможных технологических отклонений. И, наконец, развивающаяся международная торговля ставит задачу унификации в пределах международных требований. В связи с указанным параметры ламп накаливания как массовой продукции определяются государственными стандартами.
Система ГОСТов на лампы накаливания включает стандарты на основные технические требования и методы испытания, а также стандарты на отдельные типы ламп накаливания, в основном по признаку области применения. Методы измерения электрических и светотехнических параметров ламп накаливания стандартизированы, что обеспечивает возможность сравнения параметров отдельных ламп и воспроизводимость результатов.
Электрические параметры ламп измеряют при стабилизированном напряжении, равном номинальному (или расчетному) напряжению лампы. Световой поток ламп накаливания оценивают сравнением его со световым потоком ламп эталонов. Для этого испытуемую и эталонную лампы накаливания поочередно помещают в светомерный шар. Силу света измеряют на фотометрической скамье также путем сравнения измеряемой и эталонной ламп. Кривую силы света определяют на распределительном фотометре. Подробно об измерениях световых и электрических параметров рассказано в курсе основ светотехники.
Множество областей применения, конструктивных и других особенностей ламп накаливания затрудняет проведение их четкой классификации на основе какого-либо одного из возможных признаков. Вместе с тем классификация имеет большое значение для создания удобной системы обозначения ламп, необходимой для правильного планирования производства, распределения ламп и учета потребностей рынка в лампах накаливания.
Исходя из сказанного в качестве одного из основных признаков классификации взята область накаливания, которая в значительной степени совпадает с областью промышленности и быта, в которых эти лампы используются. Так как от основного конструктивного признака лампы зависит технология ее изготовления, а следовательно, оборудование, применяемое для ее сборки, то конструктивный признак является вторым элементом классификации. Иногда по конструктивному признаку лампы накаливания выделяются в самостоятельный тип (например, галогенные лампы накаливания). Для ламп накаливания общего назначения особенно важны дополнительные признаки. Потребность в таких лампах настолько велика, что их производство имеется практически на всех ламповых заводах, что способствует также сокращению перевозок для поставки ламп потребителям.
Исходя из этих соображений установлена система маркировки ламп по их основным признакам, определяющим их классификацию. Группы ламп, объединяемые первым признаком классификации, принято объединять названием "ассортимент". Такая классификация ламп накаливания имеет преимущество, заключающееся в возможности объединять в общих технических условиях требования, которым должны удовлетворять лампы данного ассортимента, а следовательно, не создавать на каждый ассортимент технических условий. Перечень государственных стандартов на различные ассортименты ламп накаливания, выпускаемые ламповой промышленностью, приведен в таблице 1.
Таблица 1
Государственные стандарты на лампы накаливания
| Номер стандарта | Наименование стандарта |
| 1181-74 1182-77 1608-88 2023.1-88 2204-80 6940-74 | Лампы накаливания электрические железнодорожные Лампы накаливания электрические для Лампы накаливания судовые. Технические условия Лампы для дорожных транспортных средств. Требования к размерам, электрическим и световым параметрам Лампы накаливания электрические миниатюрные Лампы накаливания электрические общего назначения Лампы накаливания электрические для киноаппаратуры Лампы накаливания электрические малогабаритные на напряжение 127 и 220 В мощностью до 25 Вт Лампы накаливания электрические коммутаторные Лампы накаливания электрические прожекторные Лампы накаливания электрические для фотографии Лампы накаливания электрические для светоизмерительных приборов Лампы накаливания электрические для светофоров железнодорожного транспорта Лампы накаливания электрические рудничные Лампы накаливания инфракрасные зеркальные Лампы накаливания электрические маячные Лампы электрические. Методы измерения электрических и световых параметров Лампы электрические. Общие технические условия |
Маркировка ламп накаливания содержит:
- первые буквы (от одной до четырех), характеризующие лампы по важнейшим физическим и конструктивным особенностям (В - вакуумная моноспиральная, Г - газополная моноспиральная, Б - газополная биспиральная, К - криптоновая, МТ - с матированной колбой и тому подобные); ряд специальных ламп этих букв в обозначении не имеет;
- буквенное обозначение (из одной или двух букв) (А - автомобильная, Ж - железнодорожная, КМ - коммутаторная, ПЖ - прожекторная, СМ - самолетная и тому подобные);
- цифры, определяющие номинальное напряжение в вольтах и через дефис номинальную мощность в ваттах. Для специальных ламп вместо мощности указывают силу света в канделах, ток в амперах или световой поток в люменах. Для двухспиральных ламп через знак плюс указывают мощность первой и второй спиралей;
- цифру, указывающую порядковый номер разработки, если разработка осуществлена повторно.
Лампы общего назначения и местного освещения
Параметры ламп накаливания общего назначения нормируются ГОСТ 2239-79. Эти лампы предназначены для установки в бытовых и общественных помещений, а также открытых пространств. Лампы рассчитаны на включение в электрическую сеть с номинальным напряжением 127 и 220 В. Установившаяся шкала мощностей этих ламп, построенная на основе ряда предпочтительных чисел, приведена в таблице 2, в которой указаны значения световых потоков при напряжении 220 В.
Таблица 2
Номинальные световые потоки ламп накаливания общего назначения по ГОСТ 2239-79
| Мощность лампы, Вт | Номинальный световой поток лампы, лм | |||
| вакуумной | газополной биспиральной | газополной моноспиральной | криптоновой биспиральной | |
| 15 25 40 60 100 150 200 300 500 750 1000 | 105 220 - - - - - - - - - | - - 400 715 1350 2100 2920 - - - - | - - - - - 2000 2800 4600 8300 13100 18600 | - - 460 790 1450 - - - - - - |
Ассортимент ламп разбивается на группы в зависимости от видов тела накала (спираль или биспираль) и наполнения (вакуумные, газополные).
Форма колбы, способ монтажа, марка стекла и тип цоколя выбираются из соображений дешевизны, удобства технологи с учетом получения оптимальной световой отдачи при сроке службы 1000 часов. Отметим, что в последнее время эффективность конструкции ламп накаливания оценивается по большому числу факторов, в том числе эксплуатационных.
Никаких специальных требований к светораспределению или механической прочности этих ламп не предъявляется, кроме прочности крепления цоколя. Температурные и другие климатические требования выполняются благодаря правильному выбору материалов. Наибольшего внимания в этом отношении требует материал цоколя и цоколевочной мастики. Так как лампы не предназначены для длительного хранения, их цоколи изготовляют из ленточной стали с последующим цинкованием и пассивированием. Прочность крепления цоколя к колбе нормируется значением крутящего момента (в пределах 0,05 - 5 Н × м). После испытания ламп на срок службы допускается его снижение в 2 раза.
Лампы снабжаются, как правило, резьбовыми цоколями, но допускается их изготовление и со штифтовыми цоколями.
Лампа накаливания местного освещения, выпускается по ГОСТ 1182-77, отличаются напряжением питания, которое согласно технике безопасности не должно превышать 36 В, а для особо опасных помещений - 12 В. Мощности ламп местного освещения ограничены и составляют 15, 25, 40 и 60 Вт. Срок службы каждого экземпляра лампы должен составлять не менее 70% средней продолжительности горения.
Лампы для транспортных средств
Лампы этого ассортимента подразделяются на четыре группы: лампы накаливания железнодорожные (ГОСТ 1181-74), лампы накаливания судовые (ГОСТ 1608-88), лампы накаливания самолетные и лампы накаливания автомобильные (ГОСТ 2023.1-88). Развитие средств транспорта привело к тому, что этот ассортимент по массовости почти не уступает ассортименту ламп накаливания общего назначения. Лампы указанных групп различаются прежде всего напряжением сети, для которой они предназначены. Объединяет их наличие специальных требований по механической прочности.
Лампы накаливания для железнодорожного транспорта имеют сравнительно низкое номинальное напряжение (50 В), облегчающее изготовление ламп с повышенной механической прочностью. Электрические параметры и размеры железнодорожных ламп для подвижного состава приведены в таблице 3, а характерные конструкции - на рисунке 1.
Таблица 3
Параметры железнодорожных ламп накаливания по ГОСТ 1181-74
| Тип лампы | Номинальные значения | Предельные значения | Размеры, мм не более | ||||
| напряжение, В | мощность, Вт | световой поток, лм | мощность, Вт не более | световой поток, лм не более | Диаметр D | Длина L |
|
| Ж24-25 Ж54-10 Ж54-15 Ж54-25 Ж54-40 Ж54-60 Ж80-60 Ж220-100 | 24 54 54 54 54 54 80 220 | 25 10 15 25 40 60 60 100 | 250 75 115 270 480 810 740 1050 | 27,0 11,0 16,5 27,0 42,5 63,5 63,5 105,0 | 220 65 100 240 410 700 650 950 | 43 31 28 61 61 61 61 66 | 70 83 85 104 104 104 104 108 |
Проверка механической прочности ламп предусматривает их испытание на вибропрочность при частоте 25 Гц и амплитуде 1 мм в течение 6 часов, из которых 3 часа во включенном состоянии. Кроме того, лампы должны выдержать 1000 ударов с ускорением 3g частотой 40 - 100 ударов в минуту.
Судовые лампы накаливания сначала выполнялись только для сети постоянного тока напряжением 110 и 220 В. В настоящее время на судах применяется также переменное напряжение 127 В, что вызвало необходимость разработки новых ламп. В число судовых ламп помимо осветительных входят лампы для судовой сигнализации. Укажем, что лампы, применяемые на морском и речном транспорте, должны иметь конструкцию, обеспечивающую их большую механическую прочность, так как при эксплуатации на судах лампы подвергаются вибрации, вызванной работой судовых машин, и ударам, происходящим при швартовке и других маневрах. Это привело к необходимости увеличить число держателей тела накала. Механическая прочность ламп проверяется на вибропрочность при частоте 25 Гц амплитудой 1 мм и ударом на специальном копре, используемом для испытания и других видов судового оборудования. Судовые лампы выпускают на напряжение от 13 до 220 В мощностью от 25 до 220 Вт.
Большое число типов ламп имеется в ассортименте самолетных ламп. Общим для него является номинальное напряжение 27 В. Ассортимент самолетных ламп включает в себя самые разнообразные лампы - от миниатюрных с бусинковой ножкой до фарных с колбой, имеющей отражающее покрытие, и даже ламп-фар с колбой, сваренной из двух отдельно штампуемых частей. Конструкции самолетных ламп являются, как правило, малогабаритными, что связано с ограниченностью объемов, в которых они размещаются, а также необходимостью максимального уменьшения массы. Эти же требования привели к появлению в номенклатуре самолетных ламп накаливания с галогенным циклом. Механическая прочность самолетных ламп обусловлена главным образом вибрациями при их эксплуатации. Вибростойкость ламп испытывается на вибростендах при заданных частотах.
Ассортимент автомобильных ламп включает в себя также лампы для мотоциклов и тракторов. Ввиду экономической целесообразности применения однопроводной системы электрического питания на этих видах транспорта, а также использования аккумуляторных батарей напряжения ламп имеют малые значения. Они равняются 6, 12 и 24 В. Однако из-за особенностей электрического режима аккумуляторных батарей расчетные напряжения ламп приняты отличными от номинальных - соответственно 6,7; 13,5 и 28 В. Большинство автомобильных ламп работает в оптических системах и требует фиксированного положения тела накала относительно цоколя. Особые требования предъявляют к лампам, применяемым в автомобильных фарах. Лампа имеет два тела накала, к каждому из которых предъявляются специальные требования, главным из которых является точность монтажа по отношению к деталям цоколя. В таблице 4 приведены параметры автомобильных ламп для фар.
Таблица 4
Параметры ламп для фар автомобилей по ГОСТ 2023.1-88
| Типы ламп | Номинальное напряжение, В | Назначение нити | Параметры при испытательном напряжении | ||
| Ток, А | Минимальный начальный световой поток, лм | ||||
| А12=45+40 | 12 | Дальний свет Ближний свет | 4,2 3,7 | 650 450 | 100 200 |
| А24=55+50 | 24 | Дальний свет Ближний свет | 2,5 2,2 | 600 400 | 100 200 |
Кроме двухнитевых ламп для фар выпускаются специальные лампы-фары, представляющие собой лампы накаливания с заданным распределением светового потока, требующим высокой его концентрации, достигаемой большой точностью изготовления оптических элементов. Высокая точность обеспечивается применением сварной колбы, состоящей из штампованных стеклянных деталей. Преимущество такой системы по сравнению со световым прибором прожекторного типа, в котором устанавливается соответствующая прожекторная лампа или лампа фара, заключается в том, что точность взаимного расположения тела накала и оптических элементов светораспределения обеспечивается при сборке ламп-фар на заводе-изготовителе и не может быть нарушена в процессе эксплуатации. Кроме того, отражающее покрытие оказывается запаянным в оболочку, наполненную инертным газом, то есть защищено от каких-либо внешних воздействий, и сохраняет тем самым свои отражающие свойства в течение всего срока службы лампы. Лампы-фары нашли применение в тех областях, в которых вышеперечисленные преимущества окупают их большую стоимость по сравнению со стоимостью обычных ламп или прожекторных ламп. Надо помнить, что при перегорании лампа-фара подлежит замене целиком независимо от состояния отражающего покрытия и других оптических элементов. Даже при этих условиях применение ламп-фар получило распространение в тех странах, где созданы хорошо механизированные и автоматизированные их производства. На рисунке 2 приведена конструкция автомобильной лампы-фары, предназначенной для головных огней автомобиля.
У ламп-фар отсутствует цоколь в обычном представлении. Для присоединении к сети питания у ламп-фар на тыльной стороне рефлектора находятся контактные детали, представляющие собой ламели или винтовые контакты.
Прожекторные лампы
 |
| Рисунок 3. Лампы кинопроекционные: а - типа К6-30; б - типа К40-750 |
Ассортимент прожекторных ламп подразделяют на три группы: лампы для киноаппаратуры (ГОСТ 4019-74), лампы для прожекторов общего назначения (ГОСТ 7874-76) и лампы маячные (ГОСТ 16301-80). Все эти лампы имеют фиксировано расположенное концентрированное тело накала, которому стремятся придать максимальную габаритную яркость. Поэтому для большинства ламп нормируют габаритные размеры тела накала и используют фокусирующие цоколи. Для большинства ламп этого ассортимента, кроме того, оговаривают положение их горения.
Для ламп, работающих в кинопроекционной аппаратуре (рисунок 3), приняты, как правило, небольшие напряжения, позволяющие изготовлять тело накала из фольфрамовой проволоки большого диаметра, что обеспечивает соответствие срока службы каждой лампы установленной средней продолжительности горения. У ламп, предназначенных для горения цоколем вверх, тело накала конструктивно удалено от ножки для исключения перегрева цоколя.
Прожекторные лампы изготовляют на напряжения: 50 В (для железнодорожного транспорта), 110 В (для судов речного и морского флота) и 127 и 220 В (общего назначения). Типичные конструкции прожекторных ламп со слабо ограниченным положением при горении приведены на рисунке 4. На рисунке 5 показаны характерные конструкции прожекторных ламп в рабочем положении, имеющие ограничение по этому признаку. Некоторые лампы снабжены фокусирующими цоколями. На рисунках 4 - 6 дана принятая в стандартах на лампы накаливания система обозначения их основных размеров.
Рисунок 4. Лампы накаливания прожекторные общего назначения со слабо ограниченным положением при горении:
а
- для железнодорожных прожекторов на напряжение 50 В; б
и в
- для прожекторов общего назначения
Рисунок 5. Лампы прожекторные с вертикальным положением горения:
а
- типа ПЖ110-500-2 в цилиндрической колбе с фокусирующим цоколем; б
- типа ПЖ110-1000 с резьбовым цоколем; в
- то же типа ПЖ220-500
Маячные лампы (рисунок 6) отличаются от прожекторных тем, что они используются в линзовых оптических системах с большими углами охвата, что исключает необходимость располагать тело накала в одной плоскости. При этом требуется лишь его достаточная компактность. Маячные лампы рассчитаны на напряжение от 6 до 110 В и мощности от 3 до 1000 Вт. Контроль правильности расположения тела накала относительно фиксирующих элементов фокусирующих цоколей осуществляется проектированием изображения тела накала в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Для всех типов маячных ламп нормируется срок службы каждой лампы, что связано с труднодоступностью их замены в аппаратуре.
Рисунок 6. Лампы маячные с резьбовыми и штифтовыми цоколями:
а
- на напряжение 6 В; б
- на напряжение 110 В
Миниатюрные и сверхминиатюрные лампы
Совершенствование технологии производства тонких вольфрамовых проволок (менее 10 мкм) позволило создать широкий ассортимент миниатюрных и сверхминиатюрных ламп. Последние нашли большое применение в медицинских приборах, в качестве индикаторов в электронной аппаратуре, в вычислительной технике и летательных аппаратах. Все лампы рассчитаны на низкое напряжение, обеспечивающее возможность применения тела накала малой длины, и изготовляются на малые мощности. В требованиях к лампам часто вместо нормируемой мощности указывается ток. Требования к миниатюрным лампам накаливания объединены в ГОСТ 2207-74. Хотя лампы имеют различные области применения, объединение их в один стандарт оправдано тем, что их изготовление требует использования специального технологического оборудования. Для ламп используются самые маленькие резьбовые и штифтовые цоколи. Типичная конструкция миниатюрных ламп представлена на рисунке 7, сверхминиатюрных - на рисунке 8.
Некоторые специальные типы ламп
 |
| Рисунок 9. Инфракрасная зеркальная лампа накаливания: 1 - внутренний алюминированный отражатель; 2 - участок колбы, матированный снаружи |
 |
| Рисунок 10. Светофорная лампа |
 |
| Рисунок 11. Лампа коммутаторная: 1 - колба; 2 - тело накала; 3 - контакты; 4 - цоколь |
Кроме описанных выше выпускается большое число типоразмеров ламп накаливания. Остановимся только на тех, на которые имеются стандарты, что свидетельствует об их достаточно широком применении. К таким лампам относятся: лампы накаливания в цилиндрической колбе (ГОСТ 5011-77), лампы накаливания инфракрасные зеркальные (ГОСТ 13874-76), лампы для железнодорожных светофоров (ГОСТ 11085-79), лампы накаливания рудничные (ГОСТ 12123-76) и лампы накаливания коммутаторные (ГОСТ 6940-74).
Объединение в одном стандарте ламп накаливания в цилиндрических колбах, предназначенных для разных потребителей, позволило унифицировать большинство стеклянных деталей этих ламп. По конструкции лампы аналогичны судовым лампам в цилиндрических колбах и имеют невысокую световую отдачу вследствие применения большого числа держателей для крепления тела накала.
Инфракрасные зеркальные лампы имеют колбы, аналогичные по форме колбам, применяемым в осветительных зеркальных лампах. Конструкция лампы показана на рисунке 9.
Лампы для железнодорожных светофоров имеют простую конструкцию, снабжены фокусирующим цоколем и рассчитаны на напряжение 10 - 12 В, обеспечивающее их повышенную надежность, необходимую в условиях транспорта. Лампы выпускаются мощностью 15, 25, 35 Вт и отвечают повышенным требованиям к механической прочности. Конструкция лампы для железнодорожных светофоров представлена на рисунке 10. Специальный цоколь с фиксаторами позволяет устанавливать лампу с поворотом на требуемый угол 45°, что исключает ее случайное выпадывание из патрона.
Ассортимент рудничных ламп объединяет лампы, предназначенные для применения в рудничных аккумуляторных светильниках. Особенностью ламп является наличие запасного тела накала, используемого в случае перегорания основного. Запасное тело накала имеет самостоятельный вывод и для большей надежности меньший рабочий ток.
Коммутаторные лампы используются в качестве сигнальных источников света в телефонных коммутаторах. Их ассортимент состоит из ламп, рассчитанных на различные напряжения от 6 до 60 В, а параметры нормируются по току и силе света в направлении оси лампы. Дополнительным регламентируемым параметром является превышение температуры колбы, которое не должно быть более 120 °С после 5 минут горения. Лампы рассчитывают на минимальный диаметр (рисунок 11). В лампе применена бусинковая ножка, цоколь крепится без использования цоколевочной мастики.
Лампы-светильники
Кроме ламп-фар к типу ламп светильников относят и инфракрасные зеркальные лампы, предназначенные для направленного лучистого нагрева (смотрите рисунок 9). Для преимущественно инфракрасного излучения тело накала у таких ламп рассчитывают на более низкие температуры, чем у осветительных ламп. Одновременно это позволило в настоящее время повысить срок службы инфракрасных ламп до 5000 часов. Для направления потока излучения на нагреваемую поверхность тело накала размещают в фокусе зеркализуемой поверхности колбы. Зеркализация обычно осуществляется методом вакуумного алюминирования. Купол колбы матируется для исключения бликов, неизбежных при технологических допусках на взаимное расположение тела накала и отражающей поверхности и на отклонение формы самой поверхности. Зеркальные лампы выпускаются на стандартные напряжения 127 и 220 В, а также на напряжение 240 В мощностью от 40 до 1000 Вт в бесцветных и темно-красных колбах. Последние применяются при необходимости ограничения видимого излучения.
В таблице 5 приведены параметры некоторых типов инфракрасных зеркальных ламп накаливания, выпускаемых по ГОСТ 13874-76. Обозначение ламп содержит: первую букву З - зеркальные, вторую - тип кривой светораспределения (К - концентрированное, С - среднее, Ш - широкое), значение номинального напряжения и мощности лампы в ваттах. Для ламп концентрированного и среднего светораспределения сила света нормируется по оси лампы, для ламп широкого светораспределения - под углом (70±5)° к оси.
Таблица 5
Параметры инфракрасных зеркальных ламп по ГОСТ 13874-76
| Типы ламп | Номинальные значени | |||
| I, кд | τ, ч | D, мм | L, мм | |
| ЗК127-400 ЗК220-40 ЗК127-100 ЗК220-100-2 ЗК127-1000 ЗК220-1000 ЗС127-40 ЗС220-40 ЗС220-100 ЗШ220-300 ЗШ220-500 ЗШ220-1000 | 630 530 2000 2100 23980 22600 210 180 590 1100 1980 4980 | 1100 1000 1100 1100 1500 1500 1100 1100 1100 1250 1250 1250 | 91 91 97 111 201 210 73 73 87 134 134 162 | 136 136 144 140 267 267 122 122 127 250 250 300 |
Галогенные лампы
Открытие галогенового цикла в лампах накаливания, вызвало появление в производстве принципиально новых конструкций ламп. Основной эффект от применения галогенов состоит в возможности создания ламп накаливания значительно меньших габаритных размеров со значительно большей световой отдачей при тех же мощностях. Средняя световая отдача галогенных ламп, предназначенных для общего освещения, составляет 22 лм/Вт при сроке службы 2000 часов. Применение галогенного цикла привело к разработке ламп накаливания, позволяющих сконцентрировать на сравнительно небольшой площади излучение большой мощности и применить их в ряде специальных технологических процессов, например для нагрева различных материалов.
Устройство прямой галогенной лампы показано на рисунке 12. Колба лампы 1 представляет собой трубку из кварцевого стекла, по оси которой расположено тело накала в виде спирали или биспирали 2 . Вводы в кварц представляют собой полоски молибденовой фольги 4 , заштампованные в сплошные концы кварцевой трубки. Внутренняя часть электродов выполнена из вольфрама 3 , внешние выводы - из молибдена 5 . В лампах большой мощности, имеющих длинную спираль, для устранения ее провисания применяют держатели 7 из вольфрама. Для откачки, вакуумной обработки и наполнения лампы в средней части колбы припаивается штенгель из кварцевого стекла, после отпайки которого остается утолщение 6 . Для крепления и присоединения к сети на концы лампы надеты цоколи 8 .
Рисунок 12. Конструкция трубчатой галогенной лампы накаливания
В настоящее время технология изготовления галогенных ламп накаливания настолько отработана, что это позволило создать целую гамму ламп: для светильников общего, киносъемочного и телевизионного вещания, прожекторов, инфракрасных облучателей, автомобильных фар, аэродромных огней и тому подобных.
По конструктивным признакам галогенные лампы делятся на две группы: с длинным спиральным телом накала (аналогично конструкции на рисунке 12) и с концентрированным телом накала. Первая группа ламп имеет выводы с двух сторон, вторая - с одной стороны.
Обозначение типа галогенных ламп накаливания включает: первая буква - материал колбы (К - кварц); вторая буква - вид галогенной добавки (И - чистсый йод, Г - галогенные смеси); третья буква - область применения (О - облучательная), или конструктивная особенность (М - малогабаритная, К - концентрированное тело накала), либо то и другое вместе; первая группа цифр - мощность в ваттах (или сила света, ток или световой поток в зависимости от назначения лампы); последняя цифра - номер разработки, если эта разработка не произведена впервые. Для автомобильных ламп первой ставится буква А.
Номенклатура галогенных ламп накаливания насчитывает более 150 наименований. В таблице 6 приведены параметры различных галогенных ламп. Галогенные лампы общего применения имеют срок службы 2000 часов, то есть в 2 раза выше, чем обычные лампы накаливания; у других типов галогенных ламп срок службы колеблется в зависимости от назначения лампы. Лампы для инфракрасного облучения благодаря низкой температуре тела накала (2400 - 2700 К) обладают повышенным сроком службы (до 5000 часов). Облучательные лампы предназначены для эксплуатации, как правило, в горизонтальном положении.
Таблица 6
Параметры галогенных ламп накаливания
| Типы ламп | Световая отдача, лм/Вт | Цветовая температура, К | Средняя продолжительность горения, ч | Особенности конструкции |
| Для общего освещения | ||||
| КИ220-1000-5 КИ240-1000 КИ240-1500 КИ220-2000-4 КГ220-5000 | 22 22 22 22 22 | 3000 3000 3000 3000 3000 | 2000 2000 2000 2000 2000 | Линейная - - - - |
| Для студийного освещения | ||||
| КГ220-500 КГ220-1000-4 КГ110-1000 КГ110-2000 КГ220-10000 | 27 26 26 26 26 | 3200 3200 3200 3200 3200 | 150 420 400 600 1500 | Линейная - - - - |
| Для копировальных аппаратов | ||||
| КГ220-1300 КГ220-400 | 14 16 | 2800 3000 | 3000 500 | Линейная - |
| Для нагрева материалов | ||||
| КГ127-500 КГ220-1000 КГ220-2500-3 | 2,6 2,6 2,6 | 2600 2500 2650 | 5000 10000 2000 | Линейная - - |
| Автомобильные | ||||
| АКГ12-55 АКГ24-70 АКГ24-70-1 | 27 25 23 | - - - | 150 150 300 | Линейная малогабаритная
- - |
| Проекционные | ||||
| КГМ12-100 КГМ24-150 КГМ40-750 | 29 31 29 | 3250 3400 3300 | 85 50 100 | - - |
| Прожекторные | ||||
| КГК110-2000 КГК200-2000 КГК110-5000 | 28 28 28 | 3250 3250 3250 | 200 170 300 | С концентрированным телом накала
- - |
На долю ламп накаливания приходится более 30% светового потока всех ламп. В некоторых особых случаях, например, в медицине такие лампы незаменимы. Использование ламп накаливания во многих сферах деятельности человека объясняется простотой их устройства, надежностью эксплуатации, возможностью непосредственного включения в сеть, отработанностью технологии производства и дешевизной. Сказанным объясняется простота устройства и надежность эксплуатации систем освещения (облучения) и сигнализации с использованием простой и надежной аппаратуры управления.
Несмотря на всё многообразие ламп накаливания, конструктивно они имеют почти одни и те же элементы. Главным элементом для получения видимого излучения (света) является вольфрамовая нить (тело накала), выполненная из проволоки круглого сечения. Для уменьшения распыления вольфрама при высокой температуре свечения (2300...2800°С) тело накала делают спиральным или биспиральным (спираль из спирали). Биспиральные лампы имеют меньшие габариты и больший КПД, чем спиральные, что позволяет использовать их в мало-габаритной осветительной арматуре. Используют также лампы с зигзагообразной спиралью, работающие в условиях сотрясений.
Наиболее распространенная конструкция лампы накаливания представлена на рис. 1.12. Тело накала 9 подвешивают на крючках 7 и при помощи двух электродов 10 электрически соединяют с цоколем 11 и контактом 12. Сами электроды 10 также состоят из двух частей, что позволяет при нагревании электродов и стекла исключить разрушение лампы.
Для защиты тела накала от окислительного действия кислорода воздуха его помещают в стеклянную колбу 8. Форма колбы у лампы накаливания может быть различной. Чаще всего используют грушевидную и грибообразную формы, реже свечеобразную, пальцеобразную (для люстр и настенных светильников - "бра"), шаровую, специальной конструкции ("лампа-люстра" и т.п.), цилиндрическую для линейных галогенных ламп и т.д.
Кроме прозрачных колб используют матированные (мт), "молочные" (м), опаловые (о) и различные цветные колбы (д, бл, ж, з, к и др.), назначение которых уменьшить слепящую яркость тела накала. Однако, в таких колбах может теряться до 20% светового потока.
В лампах некоторых типов предусматривают дополнительный отражатель света, выполненный в виде зеркального или диффузного напыления на внутренней поверхности колбы, а также отражатель теплоты из слюды или других материалов, устанавливаемый в узкой части колбы со стороны цоколя.
Для включения лампы в электрическую сеть (с помощью резьбовых и штифтовых патронов, контактных колодок, зажимов и устройств) на колбе лампы установлен цоколь, который в зависимости от условий эксплуатации может быть резьбовым (р), штифтовым (ш), цилиндрическим (ц), фиксирующим (ф), софитным (сф) и др. Наиболее распространены "нормальные" резьбовые цоколи Е-27 (диам. 27 мм) и увеличенные (при мощности более 300 Вт) - Е-40 (40 мм). Для декоративных колб распространен цоколь E-14 (14 мм).
Для освещения изготавливают лампы накаливания в вакуумном и газополном исполнении. У вакуумных ламп из колбы откачан воздух до разрежения 1,33 10 -3 Па. Такие лампы выпускают мощностью до 40 Вт. В обозначение лампы включена буква В (вакуумная).
У газополных ламп колбу после откачки воздуха наполняют инертным газом - смесью аргона, ксенона или криптона (86%) с азотом (14%) до давления, близкого к атмосферному. Такое решение позволяет при уменьшении распыления вольфрама повысить температуру тела накала до 2600... 2700°С и увеличить в сравнении с вакуумными лампами в полтора раза световую отдачу. Газополные лампы изготовляют мощностью от 40 до 1500 Вт, причем в зависимости от типа наполнителя и конструкции спирали их подразделяют на три группы: газополные моноспиральные Г (150...1500 Вт), газополные биспиральные Б (40...200 Вт) и газополные биспиральные с криптоновым наполнителем БК (40...100 Вт).
Работы ученых и конструкторов по снижению распыления вольфрама привели к появлению галогенных ламп КГ, у которых внутрь колбы вводят определенное количество йода. При температуре 300...1200 °С пары йода соединяются у стенки колбы с оторвавшимися от спирали частицами вольфрама и образуют йод- вольфрам. Перемещаясь затем к телу накала при температуре 1400...1600°С, молекулы йод-вольфрама распадаются, и атомы вольфрама оседают на теле накала. В результате галогенные лампы накаливания в сравнении с лампами общего назначения имеют большую световую отдачу. "Йодно-вольфрамовый цикл", препятствуя осаждению вольфрама на колбе, значительно повышает стабильность излучения лампы за период эксплуатации. Если у обычных ламп накаливания световой поток к концу службы снижается на 20%, то у галогенных ламп за вдвое больший срок это снижение не превышает 2%.
Галогенные лампы внешне отличаются от обычных ламп накаливания (см. рис. 1.13). Они имеют кварцевую цилиндрическую колбу малого объема, внутри которой вольфрамовая спираль закреплена на держателях. Длинное спиральное тело накала обусловливает работу галогенных ламп в горизонтальном положении.
Обычные линейные галогенные лампы накаливания обозначаются буквами КГ (кварцевая галогенная), инфракрасные галогенные лампы - буквами КГТ (термическая).
В сельскохозяйственном производстве используются галогенные лампы на мощность 1;1,5;2 и 5 кВт и напряжение 220 В для освещения высоких производственных помещений и открытых пространств. Их можно использовать и для инфракрасного обогрева.
 |
Рис.1.13. Линейная галогенная лампа: 1-тело накала;
2-держатели; 3-колба; 4-контактный вывод
Инфракрасные негалогенные лампы имеют колбу, по внешнему виду напоминающую перевернутый гриб с внутренним зеркальным отражением. Колба может быть прозрачной или изготовленной из цветного стекла. Пример обозначения: ИКЗК – инфракрасная (ИК), зеркальная (З), с колбой красного цвета (К); ИКЗ – то же с колбой прозрачного стекла; ИКЗС - то же с колбой синего цвета.
Очень похожи на негалогенные инфракрасные лампы ИКЗ зеркальные лампы З. Как и галогенные лампы, они предназначены для освещения высоких помещений, декораций и открытых пространств. Выпускаются концентрированного светораспределения (ЗК), среднего (ЗС), широкого (ЗШ), зеркальные из ниодимового стекла концентрированного (ЗКН) или широкого светораспределения (ЗШН). Ниодимовые лампы используют там, где требуется высокое качество цветопередачи (телестудии, концертные залы).
Начат выпуск металлогалогенных зеркальных ламп-светильников МГ, внешне похожих на лампы З и ИКЗ, но имеющих металлический "конус". Они используются для освещения пыльных сухих и влажных производственных помещений, а также в комплексных осветительных устройствах специального назначения. Мощность - от 250 до 700 Вт при напряжении 220 и 380 В, срок службы - до 7500 ч.
Помимо наиболее распространенных обозначений, используются следующие обозначения ламп накаливания: МО - местного освещения, МОД - местного освещения диффузная, МОЗ - то же с зеркальным слоем и т.д.
Выпускается целый ряд ламп специального назначения: железнодорожные (Ж, ЖТ, ЖСК, ЖМТ); судовые (С), автомобильные (А, АМН, АС, ТН), самолетные (СМ), сигнальные (СГ), лампы-фары (ЛФ), кинопроекционные (К) и кинопрожекторные (КПЖ), миниатюрные (МН) и сверхминиатюрные (СМН), рудничные (Р), медицинские синие (МДС), для швейных машин (ПШ) и др.
Общее обозначение ламп накаливания: в начале обозначения идет буква, определяющая тип лампы; затем номинальное напряжение лампы или допустимый интервал напряжения питания (В); далее указывается электрическая мощность лампы (Вт); может быть указан номер разработки; последней непосредственно на изделии указывается дата выпуска.
Например, БКМТ 215-225-60 расшифровывается так: лампа накаливания биспиральная криптоновая (БК) в матированной колбе (МТ), интервал допустимого напряжения питания - 215…225 В, мощность 60 Вт. Интервал напряжения определяет и напряжение сети - 220 В. Еще пример обозначения: ИКЗК 215-225-500-1 - инфракрасная (ИК) зеркальная (З), колба красная (К), интервал напряжения питания 215...225 В (напряжение сети 220 В), мощность 500 Вт, номер разработки 1.
Примеры обозначения галогенных ламп: КГ 220-1000 - кварцевая галогенная (КГ), напряжением 220 В, мощностью 1000 Вт; КГТ 220-2000 - галогенная инфракрасная лампа (КГТ), напряжением 220 В, мощностью 2000 Вт. Обозначение ламп накаливания местного освещения МО 12-60 и МОЗ 36-100 расшифровывается следующим образом: местного освещения (МО), с зеркальным слоем (З), напряжением 12 и 36 В, мощностью 60 и 100 Вт.
Основными параметрами ламп накаливания принято считать номинальное напряжение в вольтах (В); номинальную мощность в ваттах (Вт), которую лампа потребляет из сети; световой поток Ф в люменах (лм); световую отдачу η v в люменах на ватт (лм/Вт) и средний срок службы t в часах (ч).
Электрическими параметрами ламп являются напряжение и мощность. Номинальное напряжение - это напряжение, на которое рассчитана лампа, когда она потребляет расчетную номинальную мощность . Номинальное напряжение и мощность указывают на колбе или цоколе лампы. В зависимости от области применения лампы накаливания выпускают на напряжение от 1 до 380 В и мощность от долей ватта до 20 киловатт.
Лампы накаливания общего назначения рассчитаны на включение в сеть напряжением 127 и 220 В и выпускаются в соответствии с международной классификацией на номинальные напряжения 130, 220, 225, 235 и 240 В с интервалами напряжений питания 125...135, 215...225, 220...230, 230...240, 235...245 В.
Лампы накаливания местного освещения МО и др. выпускаются для включения под напряжения 12, 24, 36 и 42 В с "нормальным" цоколем Е-27 и другими типами цоколей.
Светотехническими параметрами ламп накаливания являются световой поток и световая отдача. Последнюю, поскольку она определяет и экономический показатель работы лампы, относят также к эксплуатационным показателям. К эксплуатационным показателям относится и срок службы лампы.
Обладая высоким энергетическим КПД ( =14%), лампы накаливания имеют сравнительно низкий световой КПД, не превышающий 3,5%. У галогенных ламп этот показатель в последнее время доведен до 4%. Теоретически световой КПД ламп накаливания может составить около 6%, поскольку вольфрам при плавлении может обеспечить световой КПД только на 8,1% .
Световой поток лампы накаливания Ф v зависит от электрической мощности Р, питающего напряжения U и температуры тела накала Т. Отклонение нормируемого в первые часы работы светового потока у различных ламп не должно превышать 5...10%. В процессе эксплуатации из-за распыления тела накала, уменьшения его рабочей температуры и снижения прозрачности колбы для ламп, проработавших 75% своего номинального срока, допускают уменьшение светового потока на 15...20%. Величина светового потока ламп накаливания различных типов мощностью от 40 до 1000 Вт находится в пределах от 400 до 20000 лм.
Световая отдача лампы h v , лм/Вт, определяется отношением светового потока Ф v , излучаемого лампой, к потребляемой ею мощности Р (см. выражение 1.14).
Световая отдача различных ламп накаливания находится в пределах 7...28 лм/Вт. В табл. 1.4 приведены параметры ламп накаливания некоторых типов.
Таблица 1.4 - Лампы накаливания общего назначения
| Тип лампы и пределы напряжения питания, В | Мощность, Вт | Светоотдача, лм/Вт | ИК КПД лампы, % | Срок службы, ч | Назначение |
| В 125-135/215-225 | 9/7 | ОН | |||
| В 125-135/215-225 | 10,4/8,8 | ОН | |||
| Б 125-135/215-225 | 12,1/10,3 | ОН | |||
| БК 125-135/215-225 | 13/11,5 | ОН | |||
| Б 125-135/215-225 | 13,5/11,9 | ОН | |||
| БК 125-135/215-225 | 14,6/13,2 | ОН | |||
| Б 125-135/215-225 | 15,4/13,5 | ОН | |||
| БК 125-135/215-225 | 16,3/14,5 | ОН | |||
| Г 125-135/215-225 | 15,2/13,9 | - | ОН | ||
| Г 125-135/215-225 | 16,0/14,6 | - | ОН | ||
| ИКЗК 215-225 | - | ИКО | |||
| Г 125-135/215-225 | 16,3/15,4 | - | ОН | ||
| Г 125-135/215-225 | 17,4/16,6 | - | ОН | ||
| ИКЗ 215-225 | - | ИКО | |||
| Г 125-135/215-225 | 19,1/18,6 | ОН | |||
| КГТ 220-1000-1 | 8,8 | ИКО | |||
| КГ 220-1000-5 | 22,0 | ОН, ПО | |||
| КГ 220-1000 | 26,0 | ПО, ИКО |
Примечание: ОН - общего назначения; ПО - для прожекторного освещения; ИКО - для инфракрасного облучения.
Анализируя табл. 1.4, можно сказать, что световая отдача лампы Б 125-135-40 составляет 12,1 лм/Вт, а лампы такой же мощности Б 215-225-40 - 10,3 лм/Вт. У лампы Б 215-225-100 световая отдача 13,5 лм/Вт, т.е. больше, чем у лампы такого же типа, но мощностью 40 Вт. В обоих случаях большему диаметру тела накала соответствует более высокая световая отдача при равном сроке службы.
У инфракрасных ламп (ИКЗ, ИКЗК, КГТ) температура тела накала меньше, чем у обычных осветительных. Это позволяет в 6...10 раз увеличить срок их службы при инфракрасном КПД около 80%.
Исследования показывают, что световая отдача зависит не только от конструкции тела накала, но и от газового состава в колбе. При равной мощности и номинальном напряжении световая отдача криптоновых ламп выше, чем аргоновых.
Следует отметить, что в видимой части спектра у ламп накаливания преобладают оранжево-красные излучения с длинами волн = 600...780 нм. Синих излучений с длинами волн l = 380...450 нм в 10 раз меньше. Такой спектральный состав не обеспечивает правильной цветопередачи. В целом спектр излучения ламп накаливания считают неудовлетворительным для освещения, особенно при фотографировании и киносъемке.
Все показатели работы ламп накаливания зависят от отклонения напряжения сети , с которым связаны изменения температуры тела накала. Больше всего эти изменения температуры влияют на срок службы ламп.
Средняя продолжительность горения ламп накаливания установлена в 1000 ч (гарантированный срок службы каждой лампы - 700 ч). Полезный срок службы галогенных ламп - 2000 ч. Срок службы инфракрасных ламп составляет 6000...10000 ч.
При отклонениях напряжения сети на 5% от номинального продолжительность горения ламп накаливания общего назначения изменяется в 2 раза. Изменение напряжения лишь на 1% вызывает изменение светового потока в среднем на 3,2%, а световой отдачи - на 1,9%.
На рис. 1.14 приведена зависимость силы тока I, мощности Р, светового потока Ф, световой отдачи h и средней продолжительности горения t ламп накаливания от подводимого напряжения.
Рис. 1.14. Зависимость основных показателей работы ламп накаливания
от подводимомого напряжения
Лампы накаливания включают в электрическую сеть между фазным и нулевым проводами (рис.1.15). К центральному контакту патрона подключается фазный провод, а к боковой резьбе - нулевой. Выключатель S1 устанавливается в рассечку фазного провода (рис.1.15а). Для включения группы ламп, например, для освещения коридора, может быть использована схема управления из двух мест (рис. 1.15б) с переключателями S1 и S2. Схема включения люстры предполагает применение сдвоенного выключателя (рис. 1.15в), а при большой мощности ламп - двух отдельных выключателей S1 и S2.
 |
|||
На рис.1.16 показана схема соединений в ответвительной коробке К с присоединением электрического ввода, состоящего из фазного провода L1, рабочего N и защитного Pe нулевых проводов; электрического патрона лампы накаливания и розетки с заземляющим контактом ШР. Соединения концов должны быть выполнены скруткой с последующей пропайкой или сваркой. При наличии контактной колодки соединения выполняются с помощью винтов с шайбами.
 |
При монтаже выключателей следует обращать внимание на то, чтобы включение осветительных приборов производилось нажатием на верхнюю часть клавиши или верхнюю кнопку выключателя.
06.04.2015
Количество показов: 1962
В консультационный пункт по защите прав потребителей филиала ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Тюменской области» в городе Тобольске, Тобольском, Вагайском, Уватском, Ярковском районах обратился житель «А» (далее «Потребитель») г. Тобольска Тюменской области. Он приобрел энергосберегающую лампу и не разобрался в нанесенных на ней буквенных и цифровых обозначения. Потребителя интересует какие показатели должны быть на современных лампах накаливания?
В соответствие с ГОСТ 6825-91 люминесцентные лампы отечественного производства обозначаются:
ЛД -лампа дневной цветности (соответствует цветовой температуре 5400 – 6500 о К),
ЛХБ – холодно – белая (цветовая температура лампы 4300 – 5000 о К),
ЛБ – белая (цветовая температура лампы 3300 – 4000 о К),
ЛТБ – тепло – белая (цветовая температура лампы 2700 – 3000 о К).
Компактные люминесцентные лампы маркируют либо цифровым кодом, либо указанием оттенка белого цвета.
Маркировка энергоэффективности ламп и светильников должна отвечать различным критериям. Маркировка энергоэффективности ламп указывает, к какому классу энергоэффективности данная лампа относится и какое потребление энергии имеет на 1000 часов работы. Маркировка энергоэффективности лампы расположена на упаковке лампы.
В маркировке указываются семь классов энергоэффективности ламп. Буквой A обозначается самый эффективный класс, а буквой G — наименее эффективный.
Примеры принадлежности ламп к определенному классу:
- люминесцентные и энергосберегающие лампы - классы A и B;
- галогенные лампы - преимущественно классы C и D;
- лампы накаливания - преимущественно классы E и F.
Так же на коробках с лампочками имеются другие символы и указания:
Люмен (lm) и ватт (W). Показателем яркости для потребителя в классической лампе накаливания был ватт, теперь она измеряется в люменах (lm). Чем больше значение, тем светлее будет в комнате.Сколько тока потребляет лампа, измеряется в ваттах (W).
Кельвин (K). Цветовая температура светильника, измеряемая в кельвинах., лампы с показателем ниже 3300 К (тёпло-белый) имеют тёплый свет, с показателем выше 5300 К (дневное освещение) - более холодный свет.
Срок службы (h). Срок службы лампы, или ресурс, указывается маленькой «h»- сокращение от английского слова hour – час. Хорошие лампы имеют показатель минимум 10 000 часов.
Циклы переключения. Срок службы лампы зависит не только от того, как долго она светит, но и от того, как часто её включают и выключают. Этот показатель обозначается разными производителями по-разному, часто по-английски: «on/off».
Цоколь. Также на упаковке может стоять обозначение E27. Оно показывает, что данная лампа имеет цоколь с резьбовым соединением диаметром 27 мм.
E14 – это обозначение самых распространённых маленьких цоколей, например, миньонов в форме свеч.
Габариты лампы. На упаковке указываются длина и диаметр лампы, так как не каждая лампа подойдёт к светильнику. Это касается, прежде всего, светодиодных и энергосберегающих ламп.
Время разгорания (s). Компактным люминесцентным или энергосберегающим лампам требуется определённое время, пока они не станут гореть в полную яркость. Этот показатель измеряется в секундах (s) и указывает, когда лампа достигает 60% своей мощности.
Индекс цветопередачи. Естественность воспроизведения света, показывает значение общего индекса цветопередачи – Ra или CRI (от английского Colour Rendering Index). Высокое значение Ra свидетельствует о хорошей цветопередаче. Самая естественная цветопередача – 100 Ra.
Утилизация перегоревших ламп. Светодиодные и экономичные лампы надо отправлять в контейнер для сбора ценных материалов или отвозить на городской пункт сбора. Соответствующие указания и символы должны стоять на упаковке.
Температура. На некоторых упаковках отмечают, при какой температуре лампа лучше всего работает. Светодиодные лампы, например, хорошо горят при холоде. Чем выше температура, тем меньше их долговечность.
Hg. Такое сокращение указывает на наличие в лампе ртути в миллиграммах (мг). Ртуть содержится в компактных люминесцентных лампах. Её химический знак Hg.
Регулятор света. Это обозначение показывает, можно ли в лампе регулировать свет. Например, во многих энергосберегающих лампах такое невозможно. Тогда данный символ на упаковке перечёркнут.
Информацию подготовил юрисконсульт филиала ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Тюменской области» в городе Тобольске, Тобольском, Вагайском, Уватском, Ярковском районах Яковлева Наталья Сергеевна
Одним из самых первых электрических источников света стала легендарная лампа накаливания. Ее патент был принят в 1879 году. С тех пор долгое время этот прибор применялся человечеством во многих сферах деятельности. Однако сегодня лампа накаливания постепенно отходит в прошлое. На смену ее пришли более экономичные источники освещения.
Существуют определенные преимущества и недостатки, которыми характеризуются этих устройств, а также способы их применения и разновидности заслуживают подробного рассмотрения. Также сравнительная характеристика их с другими, применяемыми сегодня осветительными приборами, позволит сделать выводы о целесообразности применения ламп накаливания.
Устройство лампы
Светильники с характеристики которых будут рассмотрены подробно далее, раньше встречались практически в каждом доме. Применение этих приборов было очень простым и удобным. Устройство лампы накаливания понять легко. Она состоит из стеклянной колбы, внутри которой находится нить из вольфрама. Эта емкость может быть наполнена газом или вакуумом.
Вольфрамовая нить располагается на особых электродах, через которые к ней подводится электричество. Эти проводники скрыты цоколем. Он имеет резьбу, благодаря чему лампу легко вкручивать в патрон. При подаче электричества по сети через цоколь ток подводится к вольфрамовой нити. Она накаляется. При этом в окружающую среду посылается свет. По такому принципу работают все лампы накаливания. Существует огромное количество их разновидностей.
Основные характеристики
Определенные свойства имеют лампы накаливания. Характеристики этих приборов измеряются по разным показателям. Диапазон мощности этих приборов, предназначенных для бытовых целей, составляет от Для уличного освещения и промышленного назначения могут применяться лампы до 1000 Вт.
В процессе работы вольфрамовая нить накаливается до 3000 °С. Отдача светового потока при этом может варьироваться от 9 до 19 Лм/Вт. При этом прибор может работать при номинальном напряжении 220-230 В. Некоторые устройства рассчитаны на 127 В сети. Частота составляет 50 Гц.
Размер цоколя у подобных приборов может быть 3 типов. Это указывается в маркировке. Если он составляет 14 мм, это цоколь Е14. Соответственно 27 мм - это Е27, а 40 мм - Е40. Чем больше цоколь, тем большая мощность характерна для прибора освещения. Он может быть резьбовым, штифтовым, одно- или двуконтакным.
В обычных условиях лампы накаливания работают около 1 тыс. часов.
Разновидности
Лампы накаливания, технические характеристики
которых были рассмотрены выше, бывают нескольких видов. Существует несколько принципов, по которым классифицируют представленные устройства.
Прежде всего, лампы накаливания различают по форме колбы. Она может быть шарообразная (самая распространенная), трубчатая, цилиндрическая, шароконическая. Существуют и другие, более редкие разновидности. Их применяют для создания определенного декоративного эффекта (например, в елочных гирляндах).
Покрытие колбы может быть прозрачным или матовым. Существуют также зеркальные разновидности. Назначение лампы также довольно разнообразно. Она может применяться для общего или местного освещения, а также в специальных нуждах (например, кварцевогалогенные виды).
Вольт-амперная характеристика
Является нелинейной. Это объясняется тем, что сопротивление нити накала зависит от температуры и тока. Нелинейность при этом носит восходящий характер. Чем ток больше, тем сильнее сопротивление вольфрамового проводника.
Кривая имеет восходящий вид, потому что динамическая величина сопротивления положительна. В любой ее точке чем выше прирост тока, тем больше падает напряжение. Это способствует автоматическому образованию устойчивого режима. При постоянной величине напряжения ток не может быть изменен из-за внутренних причин.
Вольт-амперные характеристики показывают, что благодаря всем перечисленным закономерностям лампа накаливания может включаться прямо на сетевое напряжение.
Постоянный источник питания
Которых позволяют их использовать в бытовых целях, чаще всего питаются от постоянного источника электричества. Его еще принято считать ресурсом неограниченной мощности. Поэтому зачастую напряжение сети считается номинальным напряжением лампы накаливания.
Но стоит отметить, что довольно часто напряжение в сети и его номинальное значение несколько отличается. Поэтому чтобы улучшить эксплуатационные характеристики осветителей был разработан ГОСТ 2239-79. Он вводит 5 интервалов напряжения питания. Ему должны соответствовать применяемые в бытовых целях лампы накаливания.
Ограниченные источники питания
Лампы накаливания, характеристики
которых рассчитаны для применения в специальных устройствах, могут питаться от ограниченных источников (батарея, аккумулятор, генератор и т. д.).
Их среднее фактическое напряжение не соответствует номинальному значению. Поэтому для ламп накаливания, питающихся от ограниченных источников тока, применяется такой показатель, как расчетное напряжение. Оно равняется среднему значению, при котором допускается эксплуатировать лампу накаливания.
Маркировка
Чтобы понимать, какой тип лампы представлен в продаже, была разработана специальная маркировка этих изделий. Чтобы правильно выбрать соответствующий тип устройства, следует ознакомиться с общепринятыми условными обозначениями.
Например, аргоновая биспиральная лампа накаливания 60 Вт, характеристики которой позволяют применять ее в бытовых целях, будет маркироваться, как Б235-245-60. Первая буква означает физические качества или особенности конструкции изделия. Если в маркировке есть вторая буква - это назначение лампы. Она может быть железнодорожной (Ж), самолетной (СМ), коммутаторной (КМ), автомобильной (А), прожекторной (ПЖ).
Первая цифра в маркировке обозначает напряжение и мощность. Второе числовое значение - доработка. Это позволяет правильно подобрать лампу для того или иного осветительного прибора.
Преимущества
Лампы накаливания и светодиодные, сравнительные характеристики
которых сравнивают при покупке того или иного устройства, довольно различны. Преимуществом приборов с вольфрамовой нитью является их дешевая стоимость. Существует еще ряд особенностей, которыми лампы накаливания выгодно отличаются от светодиодных, люминесцентных источников света.
Представленные устройства, применяемые ранее, стабильно работают при низких температурах. Также они не боятся небольших скачков электричества в сети. Это позволяет эксплуатировать их довольно длительное время.
Если напряжение по каким-то причинам снижается, лампа накаливания все равно будет работать, хоть и с меньшей интенсивностью. Также такие приборы не боятся высокой влажности. Их легко подключать к сети, для этого не требуется никакого дополнительного оборудования.
Если лампа накаливания разобьется, в воздух не попадут опасные вещества (как это случается с энергосберегающими разновидностями осветителей). Поэтому они считаются более безопасными.
Недостатки
Однако и довольно существенные недостатки содержит характеристика ламп накаливания. Люминесцентных ламп , а также диодных разновидностей осветительных приборов сегодня применяется гораздо больше по нескольким причинам.
В первую очередь существенным минусом устройств с вольфрамовой нитью является низкий уровень световой отдачи. В спектре излучения преобладают желтые, красные оттенки. Это придает неестественности освещению.
В сравнении с новыми лампами, принцип накаливания характеризуется низким ресурсом работы. При отклонениях в номинальном напряжении сети он сокращается еще больше.
Колба лампы накаливания довольно хрупкая. Ее по этой причине применяют чаще всего с плафоном. А это дополнительно снижает степень интенсивности освещения внутри помещения.
Также лампы накаливания потребляют значительно больше электроэнергии. По сравнению с люминесцентными, светодиодными разновидностями это отклонение действительно впечатляет. Поэтому в целях экономии энергоресурсов следует выбирать новые разновидности устройств. Это способствует постепенному прекращению выпуска ламп накаливания.
