Какие лампы накаливания лучше

Самые мощные лампы

История освещения

Современное освещение появилось на свет благодаря бельгийцу Жобару, который в 1838 году изобрёл самую первую в мире угольную лампу. С тех пор свет делает победное шествие по планете, заставляя сиять города сильнее и ярче.

История освещения мощными лампами началась ещё в конце 19 – го века. Первых посетила мысль французов, что неплохо бы при ночном ведении войны ослеплять противника. И они сделали 12 – ти дюймовый прожектор с паровым генератором на конной тяге. О мощности источника излучения история умалчивает, но доподлинно известно, что свет от такой лампы бил на расстояние больше 2,5 километров. А в 1906 году впервые были применены подобные прожекторы англичанами в Южной Африке против зулусов. Как следствие, восстание было подавлено. Во время первой мировой войны светоизлучатели поставлялись для полевых частей. Мощность такой прожекторной установки достигала 56 тысяч свечей. Правда эффекта они не имели.

Свет на вооружении

На берегах туманного Альбиона в 1932 году был опробован прожектор, который рисовал на облаках сетку артиллеристам для стрельбы по самолётам. Поговаривали, что мощность источника света была порядка 3 – х миллиардов ватт. Но такая цифра так и осталась на уровне разговоров и никем не была подтверждена. А вот мощность прожектора Б – 200, применявшегося войсками ПВО СССР во второй мировой войне, составляла 30000 ватт.

Его электродуговая лампа горела всего лишь 18 – 20 минут, но дальность светового луча достигала 35 километров. Во время работы прожектора отдельные металлические части разогревались до 1000°C. А заменив 3 – 4 раза светоизлучающий элемент, 2 – х метровое зеркало отмывали от копоти спиртом. Такие установки существуют по сей день, и используются как военными, так и во время массовых шоу. А в 50 – х годах была сделана прожекторная установка АПМ – 90 меньшей мощность. Но в ней электродуговое горение могла заменить лампа накаливания мощностью более 10 кВт.

Источники света большой мощности

Современные источники света большой мощности, как правило, это галогеновые лампы. Благодаря заполнению колбы инертным газам служат такие лампы по несколько тысяч часов. Дискотеки и рок концерты, стадионы и площади – везде для освещения применяются мощные лампы. При создании светового шоу часто используют следящие прожекторы, так называемые световые пушки. Фокусирующие линзы, цветные светофильтры и мощные лампы (до 2500 ватт) дают им сильный луч с точной направленностью.

На таких мероприятиях общее освещение обеспечивается большим количеством прожекторов с лампами по 2 – 2,5 кВт. Также для наружного освещения некоторых зданий используют сильное освещение. Так для освещения небоскреба Майами-Тауэр (в недалёком прошлом) применялось 382 галогеновых лампы мощностью по 1000 ватт каждая. На сегодняшний день они заменены светодиодными. А для поиска рыбных косяков используют специальные всепогодные судовые прожекторы. Мощность ламп в них достигает 3000 ватт. Но существуют объекты, для освещения которых применяются ещё более мощные приборы.

На сегодняшний день разработано довольно большое количество прожекторов оснащёнными одной или несколькими лампами. Их мощность может достигать 5000 ватт. Они применяются для внешней подсветки зданий старинной и новой архитектуры, соборов. Но основное их предназначение это освещение больших открытых пространств.

Дуговые трубчатые лампы

Самые мощные лампы – это дуговые трубчатые. Они сделаны из кварцевой трубки длиной около 2 – х метров, в которую закачан под давлением инертный газ ксенон. Мощность ламп ДКсТ – 10000 и ДКсТ – 20000 соответственно 10 и 20 кВт. Основное их предназначение это освещение карьеров, морских портов и везде, где нужно хороший свет в очень больших масштабах. Спектр излучения у них естественный, солнечный, поэтому они ещё используются как имитаторы солнечного света.

При высокой температуре нагрева рентабельно их использование в промышленности. Но лидером этой серии ламп является ДКсТ – 50000 мощностью 50 кВт. Такие лампы не способны загореться просто от розетки. Для их запуска необходим дополнительный высоковольтный источник импульсного напряжения на 30 киловольт. Но благодаря высоким технологиям, способность возвращать испарившийся вольфрам обратно на спираль увеличивает работу ламп до 2000 часов.

При открытии самого высокого небоскрёба в мире в городе Дубай ( ОАЭ) на 10 – ти километровую высоту светили 320 мощных прожектора. А само здание подсвечивал самый мощный в мире источник света на 72 кВт. Но всё более грандиозное ещё впереди.

Конструкция лампы накаливания

В нынешнее время лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет такую конструкцию:

1. Герметичная стеклянная колба грушевидной формы. Из неё частично выкачан воздух или заменён инертным газом. Это сделано для того, чтобы вольфрамовая нить накала не сгорала.
2. Внутри колбы находится ножка, к которой прикреплены два электрода и несколько держателей из металла (молибдена), которые подпирают вольфрамовую нить, не давая ей провисать и разрываться под собственным весом во время нагрева.
3. Узкая часть грушевидной колбы закреплена в металлическом корпусе цоколя, имеющего спиральную резьбу для вкручивания в штепсельный патрон. Резьбовая часть является одним контактом, к нему припаян один электрод.
4. Второй электрод припаян к контакту на донышке цоколя. Он имеет вокруг себя кольцевую изоляцию от резьбового корпуса.

В зависимости от особенных условий эксплуатации некоторые конструктивные элементы могут отсутствовать (например, цоколь или держатели), быть видоизменёнными (например, цоколь), дополнены другими деталями (дополнительная колба). Но такие части, как нить, колба и электроды являются основными частями.

Некоторые особенности и предназначение конструктивных элементов вольфрамовой лампы

Каждая деталь в электролампе имеет своё предназначение и выполняет свои функции:

1. Колба. Изготавливается из стекла, достаточно дешёвого материала, отвечающего основным требованиям:
   – высокая прозрачность позволяет пропускать световую энергию и по минимуму поглощать её, избегая дополнительного нагревания (этот фактор имеет первостепенное значение для осветительных приборов);
   – жаропрочность даёт возможность выдерживать высокие температуры вследствие нагревания от раскалённой нити (например, в лампе 100 вт колба нагревается до 290°С, 60 Вт — 200°С; 200 Вт — 330°С; 25 Вт — 100°C, 40 Вт — 145°C);
   – твёрдость позволяет выдерживать внешнее давление при откачке воздуха, и не разрушаться при вкручивании.
2. Наполнение колбы. Сильно разрежённая среда позволяет минимизировать теплопередачу от раскалённой нити к деталям лампы, но усиливает испарение частиц раскалённого тела. Наполнение инертным газом (аргон, ксенон, азот, криптон) исключает сильное испарение вольфрама из спирали, не даёт возгораться нити и минимизирует теплопередачу. Использование галогенов позволяет испарившемуся вольфраму возвращаться обратно в спиральную нить.
3. Спираль. Изготавливается из вольфрама, выдерживающего 3400°С, рения – 3400°С, осмия — 3000°С. Иногда вместо спиральной нити, в лампе используется лента или тело другой формы. Используемая проволока имеет круглое сечение, для уменьшения габаритов и потерь энергии на теплоотдачу закручивается в двойную или тройную спираль.
4. Крючки-держатели изготавливаются из молибдена. Они не позволяют сильно провисать увеличившейся от нагрева во время работы спирали. Их количество зависит от длины проволоки, то есть от мощности лампы. Например, у лампы 100 Вт держателей будет 2 – 3 шт. У ламп накаливания мощностью поменьше держатели могут отсутствовать.
5. Цоколь изготавливается из металла с внешней резьбой. Он выполняет несколько функций:
   — соединяет несколько деталей (колбу, электроды и центральный контакт);
   — служит для крепления в штепсельном патроне с помощью резьбы;
   — является одним контактом.

Существует несколько видов и форм цоколей в зависимости от предназначения осветительного прибора. Есть конструкции, не имеющие цоколя, но с неизменным принципом работы лампы накаливания. Самыми распространенными видами цоколя являются Е27, Е14 и Е40.

Вот некоторые виды цоколей, применяемые для различных типов ламп:

Кроме различных видов цоколя есть и различные виды колб.

Кроме перечисленных конструктивных деталей, лампы накаливания могут иметь и некоторые дополнительные элементы: биметаллические переключатели, отражатели, цоколи без резьбы, различные напыления и др.

История создания и усовершенствования конструкции лампы накаливания

За свою более чем 100 – летнюю историю существования лампы накаливания с вольфрамовой спиралью, принцип работы и основные конструкторские элементы почти не претерпели изменений.
А началось всё в 1840 году, когда была создана лампа, использующая для освещения принцип накаливания платиновой спирали.
1854 год – первая практичная лампа. Применялся сосуд с откачанным воздухом и бамбуковая обугленная нить.
1874 год – используется в качестве тела накала угольный стержень, помещённый в вакуумный сосуд.
1875 год – лампа с несколькими стержнями, которые раскаляются один за другим в случае сгорания предыдущего.
1876 год – использование каолиновой нити накала, которая не требовала откачки воздуха из сосуда.
1878 год – использование угольного волокна в разрежённой кислородной атмосфере. Это позволяло получать яркое освещение.
1880 год – создана лампа с угольным волокном, имеющая время свечения до 40 часов.
1890 год – использование спиральных нитей из тугоплавких металлов (окиси магния, тория, циркония, иттрия, металлического осмия, тантала) и наполнение колб азотом.
1904 год – выпуск ламп с вольфрамовой спиралью.
1909 год – наполнение колб аргоном.
С тех пор прошло более 100 лет. Принцип работы, материалы деталей, наполнение колбы практически не изменились. Эволюции подверглось лишь качество используемых материалов при производстве ламп, технические характеристики и небольшие дополнения.

Преимущества и недостатки ламп накаливания перед другими искусственными источниками света

Для освещения создана масса различных осветительных приборов. Многие из них изобретены в последние 20 – 30 лет с применением высоких технологий, но обычная лампа накаливания всё равно имеет ряд преимуществ или совокупность характеристик, которые являются более оптимальными при практичном использовании:

1. Дешевизна при производстве.
2. Нечувствительность к перепадам напряжения.
3. Быстрое зажигание.
4. Отсутствие мерцания. Этот фактор очень актуален при использовании переменного тока частотой 50 гц.
5. Наличие возможности регулировки яркости источника света.
6. Постоянный спектр светового излучения, близкий к естественному.
7. Резкость теней, как при солнечном освещении. Что тоже является привычным для человека.
8. Возможность эксплуатации в условиях высоких и низких температур.
9. Возможность производства ламп различной мощности (от нескольких Вт до нескольких кВт) и рассчитанных на различное напряжение (от нескольких Вольт до нескольких кВ).
10. Несложная утилизация в виду отсутствия токсичных веществ.
11. Возможность использования любого вида тока с любой полярностью.
12. Эксплуатация без дополнительных пусковых устройств.
13. Бесшумность работы.
14. Не создаёт радиопомех.

Наряду с таким большим перечнем положительных факторов, лампы накаливания обладают и рядом существенных недостатков:

1. Главный отрицательный фактор – это очень низкий КПД. Он достигает у лампы мощностью 100 Вт лишь 15 %, у прибора 60 Вт этот показатель составляет только 5 %. Одним из способов повышения КПД является повышение температуры накала, но при этом резко уменьшается срок службы вольфрамовой спирали.
2. Короткий срок службы.
3. Высокая температура поверхности колбы, которая может достигать у 100-Ваттной лампы 300°С. Это представляет угрозу для жизни и здоровья живых существ, и представляет пожарную опасность.
4. Чувствительность к встряске и вибрации.
5. Использование термостойкой арматуры и изоляции токоподводящих проводов.
6. Высокое энергопотребление (в 5 -10 раз больше номинального) во время запуска.

Несмотря на наличие существенных недостатков, электрическая лампа накаливания является безальтернативным прибором освещения. Низкий КПД компенсируется дешевизной производства. Поэтому в ближайшие 10 – 20 лет она будет вполне востребованным товаром.