Технические характеристики ламп накаливания - Kololight

Благодаря своей дешевизне и простоте использования лампы накаливания пока продолжают оставаться распространенными источниками освещения. Но у них малое КПД, невысокая надежность, поэтому все чаще их стремятся заменить на более эффективные люминесцентные или светодиодные модели. Чтобы правильно сделать замену, не потеряв в качестве освещения, важно проанализировать технические характеристики ламп накаливания.

Параметры лампочек:

  • световой поток;
  • мощность потребления;
  • светоотдача;
  • коэффициент цветопередачи и цветовая температура;
  • срок службы;
  • коэффициент пульсации;
  • диапазон рабочих температур.

Кроме того, важны дополнительные конструктивные характеристики ламп, такие как тип цоколя, степень защиты, размеры.

Рассмотрим все эти показатели в отношении ламп накаливания.

Технические характеристики ламп накаливания

Эффективность

Лампа накаливания использует явление испускания света нагретым материалом (вольфрамовой спиралью). Если нагреть тело до 570 °С (красный цвет), то будет исходить свет в видимом диапазоне электромагнитных волн. Чтобы спектр излучения заполнял весь диапазон видимого света (от красного до фиолетового) температура излучателя должна быть много выше. Выбор вольфрама как раз связан с тем, что он имеет наибольшую температуру плавления (3410 °С) среди металлов. Он может выдержать 2000-2800 °С, не разрушаясь.

С учетом кривой относительной спектральной чувствительности зрения человека наиболее подходящим для освещения является солнечный свет, который характеризуется температурой верхнего слоя Солнца в 5770 К.

Поскольку температура нити в лампочке ниже, то максимум излучения сдвинут в сторону фиолетового цвета. Поэтому большая часть светового потока такой лампы лежит в области УФ излучения, а в видимой части диапазона излучается не более 5 %. Поэтому величина светоотдачи, которая характеризует эффективность преобразования подводимой к лампе мощности в свет, невелика и составляет 10-15 лм/Bт.

Качество света

Качество света лампочки определяется цветовой температурой и коэффициентом передачи цвета.

Цветовая температура показывает температуру черного тела, которое имеет одинаковый цвет с излучением данного нагретого предмета. Этот показатель характеризует оттенки света. Для лампы накаливания цветовая температура обычно равна 2200-2900К. Такая лампочка излучает желтоватый свет, отличающийся от дневного света. Как было доказано, такой свет вечером меньше подавляет выделение у человека регулятора суточных биоритмов мелатонина, что делает такой свет более комфортным.

Коэффициент цветопередачи характеризует близость цвета, освещаемого данной лампочкой предмета к истинному его цвету при освещении стандартным источником. Для лампы накаливания величина этого коэффициента равно максимальной величине 100, поскольку она является стандартом для сравнения этого показателя.

Срок службы

Если сравнивать с аналогами, то лампы накаливания имеют небольшой срок службы. Т.е. перегорают они чаще и быстрее. Это связано с испарением слоя вольфрама в процессе работы (нагрева) лампочки. Нить утончается и обрывается.

Помимо этого, при включении лампы сопротивление вольфрамовой нити оказывается меньше сопротивления работающей лампочки, что приводит к образованию скачка тока. А это ухудшает качество нити.

Срок службы такой лампы равен 1000 часов. После работы в течение 750 часов ее светоотдача уменьшается на 15 %. Даже небольшое увеличение питающего напряжения может сильно уменьшить срок службы.

Для оценки этого влияния можно использовать эмпирическую формулу:

(T0/T)=(U0/U)13

где: U0 — рабочее напряжение, В;

U — напряжение сети, В;

T0 — паспортный срок службы, час;

T — срок службы при напряжении сети U.

Если U0 = 220 В, а U= 230 В, то срок службы лампы уменьшится почти в два раза и будет равен всего 0,56 от номинального.

Подтверждением этого служит частое перегорание лампочек в подъездах и на лестницах. Это связано с тем, что такие лампочки горят ночью, когда нагрузка на сеть уменьшается, а напряжение в сети повышается.

Для увеличения надежности таких ламп в нежилых помещениях или на лестницах можно их использовать на пониженном напряжении или с последовательно включенным диодом. Более дорогой вариант – это включение устройства плавного включения. Такое устройство постепенно повышает напряжение и исключает возникновение скачков тока.

Технические характеристики ламп накаливания

Коэффициент пульсации и рабочая температура

Лампы накаливания питаются от сети с частотой в 50 Гц. При работе лампы ее нить то накаляется, то остывает. Соответственно яркость то увеличивается, то снижается. Поскольку эти колебания происходят с большой частотой, то глаз человека не замечает этих колебаний. Однако эти пульсации влияют на утомляемость человека. Поэтому в стандартах по освещению рабочих мест имеются требования по пульсациям света. Для мелкой работы эти пульсации не должны превышать 10 %, а для мало ответственных работ -25%.

Проведенные исследования показали, что пульсация ламп зависит от их мощности и лежит в пределах от 1 до 4 %. Наибольшая пульсация оказалась у ламп мощностью в 40 Вт.

Так как эффективность ламп накаливания небольшая, то они выделяют много тепла. Проведенные эксперименты показали, что через 15 минут непрерывной работы колбы лампочки сильно нагреваются. Температура лампы мощностью 40 Вт достигает +120 °С, а 95 Вт – до +210°С.

Вольтамперная характеристика

Вольтамперная характеристика лампы накаливания — нелинейна. Обусловлено это увеличением сопротивления вольфрамовой нити при увеличении протекающего через него тока и температуры. Благодаря этому происходит автоматическая стабилизация рабочей точки лампы. Поэтому же она не требует каких-либо дополнительных балластных устройств.

Конструкция

Лампа накаливания состоит из 11 конструктивных элементов.

Для подсоединения к сети питания используются цоколи различного вида. Существует несколько стандартов типов цоколей, в нашем регионе используются европейские. Наиболее распространены резьбовые цоколи Эдисона – Е14 (миньон), Е27, Е40. Имеются также цоколи, состоящие из 2 штырьков, и байонетные цоколи.

Колба лампы накаливания может быть разного размера, на что влияет мощности лампочки. По цвету она может быть прозрачной, матовой, зеркальной, окрашенной.

Некоторые характеристики ламп накаливания заложены в их обозначениях:

  • В — вакуумная;
  • Б — биспиральная;
  • ЗК — зеркальная;
  • Ш — шаровая;
  • С — свечевидная.

структура лампы накаливания

Новое поколение

Главные задачи при проектировании ламп накаливания нового поколения:

  • увеличение кпд;
  • улучшение надежности;
  • повышение безопасности.

Для уменьшения испарения вольфрама лампу наполняют газом. Например, в галогенной лампе используются пары йода. Это позволяет увеличить надежность и светоотдачу. Также применяют смесь аргона с азотом, криптон, ксенон. Эти модели более дорогие, так как их газ имеет низкую теплопроводность, за счет чего увеличивается яркость.

Качество света также увеличивают конструктивно. Колбу делают из стекла с добавлением неодима.

Минусы

  • Малая эффективность. Светоотдача составляет всего 10 лм/Вт. Для люминесцентных ламп этот параметр равен 50 лм/Вт, а для светодиодных — 80 лм/Вт.
  • Низкая надежность. Срок службы составляет 1000 часов. Для люминесцентных ламп этот параметр равен 8000 часов, а для светодиодных – 50000 часов.
  • Высокая рабочая температура. Для мощных ламп температура может достигать +210°С. Для люминесцентных и светодиодных эта величина равна +60°С…+70°С.
  • По сравнению со светодиодными лампами лампы накаливания имеют хрупкую конструкцию и плохо переносят вибрацию.

Плюсы

  • Относительная дешевизна. Стоимость лампы накаливания составляет 30-40 руб. Стоимость люминесцентной – 150 руб. Стоимость светодиодной – 500 руб.
  • Высокий уровень цветопередачи. Коэффициент цветопередачи составляет 100. Для люминесцентной и обычной светодиодной ламп этот коэффициент значительно меньше. Лампа излучает комфортный свет, который не нарушает биоритмы человека.
  • Нет необходимости подключать пускорегулирующую аппаратуру. Для пуска люминесцентной лампы необходимы дроссель и стартер, а для стабильной работы светодиодной лампы необходим блок питания

Технические характеристики ламп накаливания

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *