Температура лампы накаливания — возможные значения, определение
В настоящее время используется большое количество осветительных приборов. Широко внедряются энергосберегающие светильники. Несмотря на их широкий выбор, многие до сих пор применяют классические лампы накаливания различных мощностей. Простая конструкция лампы (колба, спираль, цоколь) определяет её небольшую стоимость.
Основные характеристики ЛН
В лампе накаливания преобразуется электрическая энергия, переходящая через вольфрамовую спираль в световую, тепловую. Большая часть мощности, которую имеет лампа, идет на выделение тепла. При работе происходит повышение температуры нити накаливания, вызванное её сопротивлением току. Высокая температура вольфрамовой нити (2600–3000 градусов Цельсия) приводит к уменьшению срока эксплуатации прибора. Для снижения времени перегрева вольфрамовую спираль размещают в стеклянной вакуумной колбе.
Емкость более совершенной галогенной лампы наполняется инертным газом. Для измерения, определения температуры нити берется температура прибора до включения в сеть, учитывается тепловой коэффициент сопротивления вольфрама, находится отношение тока включения к рабочему.
Полученная формула дает возможность определить уровень накаливания вольфрамовой нити во время работы. Спираль обладает высоким сопротивлением, поэтому быстро нагревается, передавая тепло колбе, цоколю.
Использование ЛН основано на их преимуществах перед другими типами светильников:
- свет появляется сразу после включения в сеть;
- небольшие размеры;
- низкая стоимость;
- экологически чистое изделие;
- стойкость к влажности окружающей среды.
Одновременно их использование сопровождается недостатками:
- яркий свет, требующий в ряде случаев применения защитных очков;
- нагретая колба, которая может взорваться при попадании на её поверхность воды. При контакте с обнаженным участком кожи возможен ожог;
- при эксплуатации происходит большое потребление энергии;
- не подлежат ремонту;
- быстро заканчивается срок службы лампы из-за повреждения спирали при частом включении-выключении.
Тепловое состояние различных видов осветительных приборов
Зависит от потребляемой мощности источника освещения, времени использования, точек замеров (колба, патрон, основание). Температура лампы накаливания в 25 ватт составляет 100, 75-ватной — 250, колбы фотолампы – 550 оС.
Основные показатели иных моделей светильников
Широкое распространение имеют люминесцентные, представляющие собой трубкообразную герметическую колбу, наполненную парами ртути, инертным газом. Электрический заряд создает в парах ртути ультрафиолетовое излучение, преобразующееся при помощи люминофора в видимый свет.
Энергосберегающая характеристика позволяет применять 5-В люминесцентную вместо 60-ватовой накаливания. Максимальный нагрев у основания колбы 15-ватных люминесцентных ламп составляет 139, по всей поверхности – чуть выше 70 оС. Недостатком является постоянное, чуть заметное мерцание, негативно влияющее на органы зрения человека.
Светодиодные лампы выпускаются в различных вариантах, имеют низкий нагрев из-за алюминиевого корпуса, теплорассеивающей пластмассы. Температура светодиодных ламп составляет около 65 оС, что выделяет их среди ламп накаливания и люминесцентных. Кроме того, энергопотребление такого источника освещения на порядок меньше лампы накаливания, на 35 % ниже люминесцентной. Работа светодиодных светильников при низких температурах не отражается на качестве освещения. Это позволяет в различных климатах использовать светодиодные лампы как оптимальные. Круглогодичный режим работы негативно влияет на интенсивность распределения световой энергии. Время жизни лампы зависит от качества сборки, условий её эксплуатации, неисправности электропроводки, светильника. Светодиодная лампа греется при работе – около 60 % электрического тока рассеивается в виде тепла, которое отводится радиатором из материала с высокой теплопроводностью. Отсутствие большого нагрева лампы Gx53 позволяет её устанавливать на подвесных потолках без опасения возгорания.
Преимущества эксплуатации
Особенностями применения светодиодных устройств являются:
- прочная конструкция. Внутренности пробора защищены прочным металлическим корпусом, противоударным термопластовым стеклом;
- экологическая чистота. Прибор не содержит ртути, иных вредных веществ. Полностью безопасен для человека;
- экономическая выгода. Применение позволяет экономить на электропотреблении, регулярном обслуживании, частой замене вышедших из строя светильников. Могут при непрерывной работе безаварийно прослужить около 100 000 часов;
- оптическая система обеспечивает равномерность освещения, не создает полос, пульсаций. Осветительный прибор не реагирует на частые перепады напряжения, возникающую вибрацию. Светодиодные с цоколем Е27 служат для замены ЛН. Чтобы узнать, какие светодиодные лампы обладают повышенной мощностью, необходимо использовать таблицу соответствия мощностей источников света (200 Вт в лампе накаливания соответствуют 25–30 Вт светодиодной).
Недостатком устройств является их высокая стоимость. При длительном использовании положительные качества приборов дают ощутимую финансовую экономию.
В настоящее время наиболее широкое распространение получили светодиоды – полупроводниковые приборы, преобразующие электрический ток в световой и создающие оптическое излучение. Температура светодиодов зависит от управляющего тока, качества теплоотвода, нагретости окружающей среды. Практически температура приборов не превышает 60 оС.
Энергосберегающие источники света
Широкую популярность при монтаже освещения приобретают гибкие ленты с размещенными печатными платами, светодиодами. Источником является электрический ток 12 вольт напряжения. Применение более высокого вольтажа (24 В) позволяет уменьшить температуру нагрева, увеличить длину запитки использованной ленты. Температура светодиодной ленты не превышает +45 градусов Цельсия. Рабочая температура -40…80 оС не отражается негативно на её работе. Низкое электропотребление позволяет считать ленту прекрасным заменителем люминесцентных ламп. Схема подключения простая: анод соединяется с плюсом источника тока, катод – с минусом. При неправильном подключении схема не работает, требует переключения. Электрическая энергия переходит на светодиоды и не должна превышать 80 % указанной мощности блока питания.
Эксплуатировать ленточное освещение можно как рекламную подсветку, для создания разноцветного освещения фасадов зданий, витрин магазинов. В кристалле светодиода появляются примеси, с которыми связана яркость свечения. Через некоторое время она снижается. Срок службы ленты заканчивается, когда свечение поверхности уменьшается на треть от первоначальной, и не зависит от времени, указанного в технической документации. Практика показывает, что выдерживает светодиодная лента около 10 000 часов эксплуатации. Её качество освещения изменяется только после четырех лет применения.
Преимущества лент, повышающие их популярность
Современный искусственный источник света имеет преимущества перед другими используемыми световыми светильниками:
- небольшое потребление электроэнергии;
- одномоментное с включением зажигание диодов;
- мизерная теплоотдача;
- широкий диапазон рабочих температур;
- высокая светоотдача;
- большой срок эксплуатации.
Используя характеристики применяемых в настоящее время световых светильников, можно сделать вывод, что наиболее высокая потеря мощности из-за нагрева присуща лампам накаливания. Их использование увеличивает расходы на оплату электроэнергии, на приобретение часто выходящих из строя источников света. Наиболее привлекательными, экономически обоснованными источниками освещения являются энергосберегающие светильники. Для освещения больших площадей перед жилыми корпусами, дорожными трассами, витринами супермаркетов наилучшими являются светодиодные ленты. Их применение дополнительно создает атмосферу праздника, хорошего настроения.
Лампа накаливания Википедия
Лампа накаливания общего назначения (230 В, 60 Вт, 720 лм, цоколь E27, габаритная высота ок. 110 мм) 
Ла́мпа нака́ливания — искусственный источник света, в котором свет испускает тело накала, нагреваемое электрическим током до высокой температуры. В качестве тела накала чаще всего используется спираль из тугоплавкого металла (чаще всего — вольфрама) либо угольная нить. Чтобы исключить окисление тела накала при контакте с воздухом, его помещают в вакуумированную колбу, либо колбу, заполненную инертными газами или парами.
Принцип действия[ | ]
В лампе накаливания используется эффект нагревания тела накаливания при протекании через него электрического тока (тепловое действие тока). Температура тела накаливания повышается после замыкания электрической цепи. Все тела, температура которых превышает температуру абсолютного нуля, излучают электромагнитное тепловое излучение в соответствии с законом Планка. Спектральная плотность мощности излучения (Функция Планка) имеет максимум, длина волны которого на шкале длин волн зависит от температуры. Положение максимума в спектре излучения сдвигается с повышением температуры в сторону меньших длин волн (закон смещения Вина). Для получения видимого излучения необходимо, чтобы температура излучающего тела превышала 570 °C (температура начала красного свечения, видимого человеческим глазом в темноте). Для зрения человека оптимальный, физиологически самый удобный спектральный состав видимого света отвечает излучению абсолютно чёрного тела с температурой поверхности фотосферы Солнца 5770 K. Однако неизвестны твердые вещества, способные без разрушения выдержать температуру фотосферы Солнца, поэтому рабочие температуры нитей ламп накаливания лежат в пределах 2000—2800 °C. В телах накаливания современных ламп накаливания применяется тугоплавкий и относительно недорогой вольфрам (температура плавления 3410
Да скольких градусов нагревается электрическая лампочка, в смысле стеклянная оболочка
до 80 градусов за чельсием
в зависимости от типа лампы, её мощности и покрытия стекла тепмпература может быть абсолютно разной. А также на нагрев будут влиять напряжение питания и температура окружающей среды.
Нагрев при горении лампы распределяется по ее поверхности неравномерно. Так, для газонаполненной лампы мощностью 200 Вт температура стенки колбы по ее высоте при вертикальной подвеске при проведении измерений составила: на цоколе – 82 оС, на середине высоты колбы – 165 оС, в нижней части колбы – 85 оС. Наличие воздушного промежутка между лампой и каким-либо предметом значительно ослабляет его нагрев. Если температура колбы на ее конце равна для лампы накаливания мощностью 100 Вт – 80 оС, то температура на расстоянии 2 см. от конца колбы составила уже 35 оС, на расстоянии 10 см – 22 оС, а на расстоянии 20 см – 20 оС. Если колба лампы накаливания соприкасается с телами, обладающими малой тепропроводностью (тканью, бумагой, деревом и др.) , в зоне касания в результате ухудшения теплоотвода возможен сильный перегрев. Так, например, у меня 100-ватная лампочка накаливания, обернутая хлопчатобумажной тканью, через 1 минуту после включения в горизонтальном положении нагрелась до 79 оС, через две минуты – до 103 оС, а через 5 минут – до 340 оС, после чего начала тлеть (а это вполне может стать причиной пожара) . Измерения температуры проводились с помощью термопары. Приведу еще несколько цифр, полученных в результате измерений. Может быть кому-нибудь они покажутся полезными. Так температура на колбе лампы накаливания мощностью 40 Вт (одна из самых распространенных мощностей ламп в домашних светильниках) составляет через 10 минут после включения лампы 113 градусов, через 30 мин. – 147 оС. Лампа мощностью 75 Вт через 15 минут нагрелась уже до 250 градусов. Правда в дальнейшем, температура на колбе лампы стабилизируется и практически не изменяется (через 30 минут она составляла примерно все те же 250 градусов) . Лампочка накаливания мощностью 25 Вт нагревается до 100 градусов. Самые серьезные температуры зафиксированы на колбе фото лампы мощностью 275 Вт. Уже через 2 минуты после включения температура достигла значения 485 градусов, а через 12 минут – 550 градусов.
А можно ли вскипятить чай на лампе?)) а то газ отрубили и электрочайника нет))))
Смысла нет на лампе кипятить чай
технические характеристики, виды и принцип их работы
Среди искусственных источников освещения самыми массовыми являются лампы накаливания. Везде, где есть электрический ток, можно обнаружить трансформацию его энергии в световую, и почти всегда для этого используются лампы накаливания. Разберемся, как и что в них накаливается, и какими они бывают.
Принцип действия и особенности конструкции
- Тело накала
- Колба, держатель и токовые вводы
- Цоколь лампы накаливания
Общий принцип действия лампы накаливания состоит в сильном нагревании тела накала потоком заряженных частиц. Для излучения видимого человеческим глазом спектра температура светящегося объекта должна достигать 570 ⁰С, т.н. красное излучение, а для комфортного освещения окружающего пространства превышать это значение в 4-5 раз.
Температура спирали в лампе накаливания во включенном режиме 2000-2800 ⁰С, что соответствует цветовой температуре в 2200-3000К или теплому желтоватому спектру. Хотя он и более тусклый, чем дневной, цветовая температура которого около 5700К, но в темное время суток, а это основной период эксплуатации ламп накаливания, желтый свет предпочтительнее для человека.
Причина в том, что его спектр не влияет на естественный синтез мелатонина – важнейшего гормона, вырабатываемого шишковидной железой и ответственного за биоритмы и согласованную работу всех остальных желез организма.Для предотвращения окисления вольфрама, тело накала размещают в герметичном стеклянном сосуде, заполненном инертным газом. Как правило, это аргон, иногда азот или криптон. При постоянном нагреве вольфрам со временем испаряется, а инертные газы создают давление, препятствующее этому, и увеличивают срок службы лампы.
Чтобы узнать, как выбрать светодиодные лампы для дома, желательно изучить и проанализировать характеристики различных источников LED освещения.В стеклянной колбе установлен держатель тела накала, к которому через герметичный цоколь подведены электроды. Крючки держателя, непосредственно контактирующие с вольфрамовой спиралью, изготавливают из молибдена.
Цоколь также является конструктивным элементом, присущим всем лампам накаливания, за исключением специализированных автомобильных ламп. В России, также как и в Европе, бытовые лампы имеют резьбовой цоколь Эдисона трех стандартных размеров: Е14, Е27 и Е40. В Британии используют цоколи без резьбы на защелкивающемся байонете, а в США и Канаде иной диаметр резьбового соединения: Е12, Е17, Е26, Е39.
В индексе используются следующие цифро-буквенные обозначения:
- Б — Биспиральная, аргоновое наполнение
- БК — Биспиральная, криптоновое наполнение
- В — Вакуумная
- Г — Газополная, аргоновое наполнение
- ДС, ДШ – Декоративные лампы
- РН – различные назначения
- А — Абажур
- В — Витая форма
- Д — Декоративная форма
- Е — С винтовым цоколем
- Е27 — Вариант исполнения цоколя
- З — Зеркальная
- ЗК — Концентрированное светораспределение зеркальной лампы
- ЗШ — Широкое светораспределение
- 215-230В — Шкала рекомендуемых напряжений
- 75 Вт — Потребляемая мощность электроэнергии
Виды ламп накаливания и их функциональное назначение
- Лампы накаливания общего назначения
- Лампы накаливания прожекторные
- Лампы накаливания зеркальные
- Лампы накаливания галогенные
По своему функциональному назначению наиболее распространенными являются лампы накаливания общего назначения (ЛОН). Все ЛОН, производимые в России должны соответствовать требованиям ГОСТ 2239-79. Их применяют для наружного и внутреннего, а также для декоративного освещения, в бытовых и промышленных сетях с напряжением 127 и 220 В и частотой 50 Гц.
ЛОН имеют относительно недолгий срок, в среднем около 1000 часов, и невысокий КПД – они преобразуют в свет только 5% электроэнергии, а остальное выделяется в виде тепла.
Особенностью маломощных (до 25 Вт) ЛОН является используемая в них, в качестве тела накала, угольная нить. Эта устаревшая технология использовалась еще в первых «лампочках Ильича» и сохранилась только здесь.
Сейсмостойкие лампы, тоже входящие в группу ЛОН, конструктивно способны выдерживать сейсмический удар длительностью до 50 мс.Прожекторные лампы накаливания отличаются значительно большей, по сравнению с остальными видами, мощностью и предназначены для направленного освещения или подачи световых сигналов на дальние расстояния. Согласно ГОСТу их разделяют на три группы: лампы кинопроекционные (ГОСТ 4019-74), для прожекторов общего назначения (ГОСТ 7874-76) и маячные лампы (ГОСТ 16301-80).
Использование трехжильной проводки в домашней сети обеспечивает высокий уровень пожаробезопасности и уменьшает риски для жизни человека. В решении вопроса — как подключить розетку с заземлением — достаточно следовать элементарным правилам и схеме установки.Для оборудования электрических сетей жилых помещений средствами безопасности необходимо сделать выбор между установкой УЗО или дифавтомата. Помочь в этом сможет полезная статья. Установить дифавтомат можно несколькими методами, о которых можно прочитать здесь.
Тело накала в прожекторных лампах длиннее и при этом расположено более компактно, для усиления габаритной яркости и последующей фокусировки светового потока. Задачу фокусировки решают специальные фокусирующие цоколи, предусмотренные в некоторых моделях, либо оптические линзы в конструкциях прожекторов и маяков.
Максимальная мощность выпускаемых сегодня в России прожекторных ламп составляет 10 кВт.
Зеркальные лампы накаливания отличают особая конструкция колбы и светоотражающий алюминиевый слой. Светопроводящая часть колбы выполнена из матового стекла, что придает свету мягкость и сглаживает контрастные тени от предметов. Такие лампы маркируются индексами обозначающими тип светового потока: ЗК (концентрированное светораспределение), ЗС (среднее светораспределение) или ЗШ (широкое светораспределение).
К этой же группе относят неодимовые лампы, отличие которых состоит в добавлении окиси неодима в формулу состава, из которого выдувается стеклянная колба. Благодаря этому часть желтого спектра поглощается, и цветовая температура сдвигается в область более яркого белого излучения. Это позволяет использовать неодимовые лампы в интерьерном освещении для большей яркости и сохранения оттенков в интерьере. В индекс неодимовых ламп добавлена буква «Н».
Сфера применения зеркальных ламп огромна: витрины магазинов, сценическое освещение, оранжереи, теплицы, животноводческие хозяйства, освещение медицинских кабинетов и многое другое.Характеристики галогенных ламп накаливания предусматривают обязательное наличие в газовой колбе бром- или иод-галогеновых соединений. Этот нюанс среды, в которой находится тело накала, позволяет испарившимся молекулам вольфрама реагировать с буферным газом и осаждаться обратно на поверхность спирали после температурного распада неустойчивого соединения.
За счет этого амортизирующего цикла галогенные лампы могут выдерживать больший нагрев спирали, а значит излучать более белый свет, уже около 3000 К, а также имеют увеличенный срок эксплуатации, среднее значение которого 2000 часов.
Перед тем, как определить, какая именно лампа накаливания вам нужна, стоит изучить особенности и маркировку существующих типов. При всем их разнообразии, нужно точно понимать назначение выбираемой лампы и то, как и где она будет использоваться. Несоответствие характеристик лампы задачам, под которые она приобретается, может повлечь не только ненужные расходы, но и привести к аварийным ситуациям, вплоть до повреждения электросети и пожара.
Занимательное видео, характеризирующее работу трех видов лампочек
характеристики, принцип работы, недостатки и преимущества
Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».
Продолжаю эксперимент по сравнению лампы накаливания мощностью 75 (Вт), компактной люминесцентной лампы «Navigator» мощностью 15 (Вт) и светодиодной лампы EKF серии FLL-A мощностью 9 (Вт).
И сегодня я проведу измерение температуры нагрева ламп в рабочем режиме и рассчитаю их фактическую потребляемую мощность. Напомню Вам, что с первой частью экспериментов про сравнение светового потока при разных уровнях напряжения перечисленных ламп Вы можете .
Температура нагрева ламп
С помощью тепловизора Fluke Ti9 Electrical произведу замер температуры нагрева ламп в разных точках (колба, основание лампы и патрон) через один час их работы.
1. Лампа накаливания 75 (Вт)
Температура нагрева лампы накаливания мощностью 75 (Вт) в верхней части колбы (в месте расположения нити накаливания) составила 268°С. На снимке ниже в указанной точке (квадратный курсив) температура равна 259,9°С.
Если прикоснуться к колбе, то можно получить ожог.
Температура нагрева патрона — 50,9°С.
Самую максимальную температуру нагрева люминесцентной лампы, которую мне удалось зафиксировать — это 139°С. Эта точка приходится на основание колбы, т.е. нагрев достаточно локальный (местный).
Температура по всей поверхности колбы примерно одинаковая и составила 74,5°С.
Если прикоснуться к колбе лампы, то нагрев достаточно ощутим.
Основание компактной люминесцентной лампы нагрелось в среднем до 58,5°С. В этом месте лампы находится схема (ЭПРА).
Максимальная температура нагрева светодиодной лампы мощностью 9 (Вт) EKF серии FLL-A составила всего 65°С. Этот нагрев зафиксирован в нижней части колбы, там где расположены драйвер и светодиоды. Низкий нагрев светодиодной лампы EKF обусловлен тем, что ее корпус сделан из алюминия и теплорассеивающего пластика, который обеспечивает хорошую теплоотдачу.
Об устройстве этой лампы я еще расскажу Вам более подробно в своих следующих статьях — подписывайтесь на рассылку.
Температура верхней части колбы составила всего 32,4°С. Ее без проблем можно держать в руках.
Температура патрона составила в среднем 36,9°С.
Результаты измеренных температур я занес в таблицу.
Какие выводы можно сделать из этого эксперимента?
Из-за высокой температуры нагрева ламп накаливания (в моем случае 268°С) условия их применения несколько ограничены в плане пожарной безопасности. Высокая температура может стать причиной возгорания (пожара). В связи с этим нужно соблюдать ряд определенных требований.
Например, в , мощность ламп накаливания не должна превышать 60 (Вт). Также не стоит забывать про термостойкую арматуру (патроны, плафоны, основание) светильника: керамика, карболит, стекло, и соблюдать расстояние от лампы до горючих материалов (пластиковые детали, деревянная поверхность, ткань).
Компактная люминесцентная лампа имеет максимальную температуру 139°С, но этот нагрев достаточно локальный (местный), поэтому можно считать, что бОльшая часть ее колбы имеет температуру нагрева 74,5°С.
Победителем данного испытания безусловно является светодиодная лампа EKF серии FLL-A. Ее максимальная температура составила всего 65°С. Это почти в 4 раза меньше, чем у лампы накаливания и в 2 раза меньше, чем у лампы КЛЛ.
КЛЛ и светодиодная лампа обладают низким уровнем пожарной опасности и минимальным риском возгорания, благодаря чему их применение более широкое по сравнению с лампами накаливания. Также эти лампы совершенно безопасно устанавливать в светильниках с пластиковыми патронами, плафонами и основанием, тканевыми абажурами, они идеально подходят для натяжных потолков и т.д.
Энергопотребление ламп
С помощью цифрового мультиметра, подключенного последовательно в цепь каждой лампы, произведем измерение потребляемого тока, а затем косвенным путем рассчитаем их мощность и сравним с заявленной (по паспорту).
1. Лампа накаливания 75 (Вт)
Измеренный ток потребления лампы накаливания мощностью 75 (Вт) равен 0,29 (А).
Зная напряжение в сети (220 В), рассчитаем энергопотребление лампы накаливания. Лампа накаливания не содержит в себе индуктивных и емкостных элементов — это чисто активная нагрузка, поэтому для расчета ее потребляемой активной мощности применим вот эту формулу:
Pрасч. = Uсети·Iизм. = 220·0,29 = 63,8 (Вт)
2. Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) мощностью 15 (Вт) «Navigator»
Измеренный ток потребления компактной люминесцентной лампы мощностью 15 (Вт) равен 47,8 (мА) или 0,0478 (А).
Измеренный ток не является активным, в отличие от измеренного тока лампы накаливания, т.к. лампа КЛЛ соде
Лампа накаливания
Лампа накаливания в наше время уверенно вытесняется другими, более современными и высокотехнологичными источниками света. Главная движущая сила этого процесса – экономика. Обычные лампы накаливания имеют очень низкий коэффициент полезного действия. Около 95 % потребляемой энергии они переводят в тепло, и только остаток используется для получения видимого света.
Однако каждый, кто имел возможность сравнить освещение разного типа: лампы накаливания, люминесцентное, светодиодное, мог заметить, что свет старых ламп приятнее и меньше утомляет глаза. Это обстоятельство заставляет усомниться в том, что вскоре лампы накаливания полностью уйдут в прошлое.
Маленькие сложности простой лампы
Как устроены лампы накаливания и что делает их свет таким комфортным? Работа такой лампы основана на излучении нагретого тела, в современном исполнении – вольфрамовой нити. Этот свет имеет ту же природу, что и свет Солнца, и потому наиболее приятен для глаз и комфортен.
Вольфрамовая нить, используемая как тело накала, разогревается до 2500 – 3000 К. Напомню, что шкала Кельвина сдвинута относительно шкалы Цельсия на 273 градуса, то есть 00С – это 273 К. для сравнения: температура фотосферы Солнца составляет около 5770 К. Разница температур приводит к разнице цвета излучения. Свет лампы накаливания имеет желтый цвет. Это прекрасно видно при сравнении двух фотографий, сделанных при разном освещении и одинаковых настройках фотоаппарата.
При увеличении температуры тела накала, его свечение становится ярче, поскольку увеличивается доля излучения, приходящаяся на видимый свет, а цвет излучения сдвигается в «синюю» область. В качестве материала для нити накала выбран именно вольфрам, потому, что, во-первых он проводит электрический ток, а во-вторых имеет самую высокую среди металлов температуру плавления – 3695 К.
Для защиты вольфрамовой нити от кислорода, который при высокой температуре способен моментально ее разрушить, она заключается в стеклянную колбу, из которой откачан воздух. Это позволяет достичь приемлемого срока службы лампы небольшой мощности, имеющей минимальную температуру накала. У ламп мощностью 25 ватт и более колба заполняется инертными газами, чаще всего – смесью азота и аргона при половинном давлении. Газовое наполнение препятствует испарению вольфрама, интенсивность которого растет с ростом температуры.
Галогенная лампа
Следующим шагом в совершенствовании лампы накаливания стала галогенная лампа. Ее колба наполнена парами галогенов, обычно йода или брома. Галогены и остаточный кислород перехватывают атомы вольфрама, отделяющиеся от спирали вследствие испарения и образуют с ним химическое соединение. Эта реакция при высокой температуре вблизи раскаленной спирали получает обратный ход и вольфрам возвращается в тело нити.
При работе галогенной лампы в ее колбе постоянно протекают противоположные химические реакции, которые предотвращают осаждение атомов вольфрама на стекле и возвращают их на спираль. Это позволяет поднять температуру накала, что в свою очередь, увеличивает энергоэффективность лампы и несколько приближает ее цвет к солнечному.
Для нормальной работы галогенной лампы температура ее колбы не должна быть ниже 2500С. Это условие, при котором на стекле не осаждаются атомы вольфрама. Поэтому галогенные лампы делают небольших размеров, что предотвращает их слишком сильное охлаждение. Высокая температура лампы диктует определенные правила обращения с ней. К колбе нельзя прикасаться пальцами. Остающийся при этом жир сгорает на стекле и ухудшает ее прозрачность в этом месте. Это вызывает перегрев стекла и разрушение колбы.
Перспективы лампы накаливания
Дальнейшее совершенствование ламп накаливания, кроме подбора состава буферного газа, включает сохранение и использование тепловой энергии, которая обычно просто теряется. Так, покрытие колбы, отражающее внутрь инфракрасное излучение нити, позволяет поднять температуру накала с соответствующим увеличением КПД лампы.
В настоящее время ведутся работы по разработке высокотемпературного люминофора, который способен преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет. Возможно, такое решение позволит полностью снять проблему энергоэффективности лампы накаливания, хотя использование люминофора может «испортить» спектр излучения, добавив в него пики интенсивности на разных частотах.
В некотором смысле лампа накаливания напоминает свечу: при всей неэффективности ее свет слишком приятен, чтобы отказываться от него полностью.
SPB — Сравнение лампы накаливания, компактной люминесцентной и светодиодной ламп по температуре нагрева и потребляемой мощности
Друзья, сравнениваем лампу накаливания мощностью 75 (Вт), компактную люминесцентную лампу мощностью 15 (Вт) и светодиодной лампы EKF серии FLL-A мощностью 9 (Вт).
Измеряем температуры нагрева ламп в рабочем режиме и рассчитаю их фактическую потребляемую мощность.
Температура нагрева ламп
С помощью тепловизора Fluke Ti9 Electrical произведу замер температуры нагрева ламп в разных точках (колба, основание лампы и патрон) через один час их работы.
1. Лампа накаливания 75 (Вт)
Температура нагрева лампы накаливания мощностью 75 (Вт) в верхней части колбы (в месте расположения нити накаливания) составила 268°С. На снимке ниже в указанной точке (квадратный курсив) температура равна 259,9°С.
Если прикоснуться к колбе, то можно получить ожог.
Температура нагрева у основания лампы накаливания значительно ниже и составила 81,6°С. Это вполне объяснимо, ведь нить накаливания находится в верхней части лампы — читайте статью про устройство лампы накаливания.
Температура нагрева патрона — 50,9°С.
2. Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) мощностью 15 (Вт) «Navigator»
Самую максимальную температуру нагрева люминесцентной лампы, которую мне удалось зафиксировать — это 139°С. Эта точка приходится на основание колбы, т.е. нагрев достаточно локальный (местный).
Температура по всей поверхности колбы примерно одинаковая и составила 74,5°С.
Если прикоснуться к колбе лампы, то нагрев достаточно ощутим.
Основание компактной люминесцентной лампы нагрелось в среднем до 58,5°С. В этом месте лампы находится схема (ЭПРА).
3. Светодиодная лампа (LED) мощностью 9 (Вт) EKF серии FLL-A
Максимальная температура нагрева светодиодной лампы мощностью 9 (Вт) EKF серии FLL-A составила всего 65°С. Этот нагрев зафиксирован в нижней части колбы, там где расположены драйвер и светодиоды. Низкий нагрев светодиодной лампы EKF обусловлен тем, что ее корпус сделан из алюминия и теплорассеивающего пластика, который обеспечивает хорошую теплоотдачу.
Об устройстве этой лампы я еще расскажу Вам более подробно в своих следующих статьях — подписывайтесь на рассылку.
Температура верхней части колбы составила всего 32,4°С. Ее без проблем можно держать в руках.
Температура патрона составила в среднем 36,9°С.
Результаты измеренных температур я занес в таблицу.
Какие выводы можно сделать из этого эксперимента?
Из-за высокой температуры нагрева ламп накаливания (в моем случае 268°С) условия их применения несколько ограничены в плане пожарной безопасности. Высокая температура может стать причиной возгорания (пожара). В связи с этим нужно соблюдать ряд определенных требований.
Например, в светильниках, установленных на натяжном потолке, мощность ламп накаливания не должна превышать 60 (Вт). Также не стоит забывать про термостойкую арматуру (патроны, плафоны, основание) светильника: керамика, карболит, стекло, и соблюдать расстояние от лампы до горючих материалов (пластиковые детали, деревянная поверхность, ткань).
Компактная люминесцентная лампа имеет максимальную температуру 139°С, но этот нагрев достаточно локальный (местный), поэтому можно считать, что бОльшая часть ее колбы имеет температуру нагрева 74,5°С.
Победителем данного испытания безусловно является светодиодная лампа EKF серии FLL-A. Ее максимальная температура составила всего 65°С. Это почти в 4 раза меньше, чем у лампы накаливания и в 2 раза меньше, чем у лампы КЛЛ.
КЛЛ и светодиодная лампа обладают низким уровнем пожарной опасности и минимальным риском возгорания, благодаря чему их применение более широкое по сравнению с лампами накаливания. Также эти лампы совершенно безопасно устанавливать в светильниках с пластиковыми патронами, плафонами и основанием, тканевыми абажурами, они идеально подходят для натяжных потолков и т.д.
Энергопотребление ламп
С помощью цифрового мультиметра, подключенного последовательно в цепь каждой лампы, произведем измерение потребляемого тока, а затем косвенным путем рассчитаем их мощность и сравним с заявленной (по паспорту).
Для информации! Читайте о том, как пользоваться мультиметром при измерении переменного тока.
1. Лампа накаливания 75 (Вт)
Измеренный ток потребления лампы накаливания мощностью 75 (Вт) равен 0,29 (А).
Зная напряжение в сети (220 В), рассчитаем энергопотребление лампы накаливания. Лампа накаливания не содержит в себе индуктивных и емкостных элементов — это чисто активная нагрузка, поэтому для расчета ее потребляемой активной мощности применим вот эту формулу:
Pрасч. = Uсети·Iизм. = 220·0,29 = 63,8 (Вт)
Полученное значение занесу в сводную таблицу.
2. Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) мощностью 15 (Вт) «Navigator»
Измеренный ток потребления компактной люминесцентной лампы мощностью 15 (Вт) равен 47,8 (мА) или 0,0478 (А).
Измеренный ток не является активным, в отличие от измеренного тока лампы накаливания, т.к. лампа КЛЛ содержит в себе электронный пуско-регулирующий аппарат (ЭПРА), который является источником реактивной мощности. А это значит, чтобы вычислить активный ток, нужно измеренное значение тока умножить на коэффициент мощности или, другими словами, косинус «фи» (cosφ). Коэффициент мощности мне не известен (в паспорте на лампу он не указан), поэтому я возьму усредненное значение для электронных ПРА, которое составляет 0,95.
Энергопотребление люминесцентной лампы рассчитаем путем умножения значения напряжения сети (220 В) на активный ток лампы:
Pрасч. = Uсети·Iизм.·cosφ = 220·0,0478·0,95 = 9,99 (Вт)
Полученное значение занесу в сводную таблицу.
3. Светодиодная лампа (LED) мощностью 9 (Вт) EKF серии FLL-A
Измеренный ток потребления светодиодной лампы мощностью 9 (Вт) EKF равен 31,0 (мА) или 0,031 (А).
Измеренный ток не является активным из-за того, что в светодиодной лампе установлен драйвер, который имеет реактивную составляющую. И это нужно учесть аналогичным образом, как в предыдущем случае с лампой КЛЛ. Коэффициент мощности для светодиодной лампы в паспорте не указан, поэтому я опять же возьму усредненное значение 0,95.
Энергопотребление светодиодной лампы рассчитаем путем умножения значения напряжения сети (220 В) на активный ток лампы:
Pрасч. = Uсети·Iизм.·cosφ = 220·0,031·0,95 = 6,47 (Вт)
Полученное значение занесу в сводную таблицу.
Таблица полученных результатов по энергопотреблению ламп.
Из данного эксперимента можно сделать следующие выводы.
У всех рассмотренных ламп заявленная мощность превышает фактическую, правда значения отклонения у ламп значительно отличаются. Ближе всех к заявленной мощности имеет лампа накаливания 75 (Вт). Ее отклонение от заявленной мощности составило всего 14,93%. На втором месте светодиодная лампа 9 (Вт) EKF — ее отклонение составило уже 28,11%. И на третьем месте КЛЛ 15 (Вт) «Navigator» — отклонение составило 33,4%.
Но все ничего, если бы лампа имела меньшее энергопотребление, чем заявленное, но при этом выдавала заявленный по паспорту световой поток (освещенность). Чего нельзя сказать про компактную люминесцентную лампу «Navigator» мощностью 15 (Вт). Напомню, что ее освещенность уступала эквивалентной 75-Ваттной лампе накаливания на целых 30%. Почему бы производителю не сделать лампу мощней и, соответственно, выдавать заявленный по паспорту световой поток? Это, пожалуй, останется загадкой.
Со светодиодной лампой EKF серии FLL-A мощностью 9 (Вт) все понятно. Заявленная мощность завышена, но и освещенность при этом на 8% больше, нежели у эквивалентной 75-Ваттной лампы накаливания. Получается, что энергопотребление светодиодной лампы EKF практически в 10 раз меньше, чем у лампы накаливания, но при этом освещенность на 8% больше. Экономия на лицо, считаю, что это самый оптимальный вариант.
Если сравнить светодиодную лампу с КЛЛ, то она и здесь выигрывает. Во-первых, освещенность светодиодной лампы на 36% больше, чем у КЛЛ, а во-вторых, энергопотребление почти на 35% меньше.