Загальні відомості про лампи розжарювання

В якості джерел штучного світла на даний час використовуються два типи ламп – лампи розжарювання та газорозрядні лампи.

Лампи розжарювання –відносяться до джерел світла теплового випромінювання, де провідник розжарюється під дією струму до високої температури та починає світитися у видимому діапазоні. Частина споживаної енергії перетворюється у випромінювання, все інше втрачається в результаті теплопровідності і конвекції, причому лише мала частка випромінювання лежить в області видимого світла, основна доля припадає на інфрачервоне випромінювання.

Лампи розжарювання випромінюють жовто-червоний спектр, який за складом наближений до денного світла. Для ідентичного випромінювання слід розігріти тіло розжарювання до 5500°C (температура поверхні Сонця), адже чим менша температура, тим менша доля видимого світла. Проте температура у 5500°C недосяжна, оскільки при такій температурі будь-який відомий матеріал плавиться, руйнується і перестає проводити електричний струм. У сучасних лампах застосовують матеріали з максимальними температурами плавлення – вольфрам (3410°C) і значно рідше осмій (3045°C).

Лампи розжарювання мають наступні конструктивні різновиди:

1. Вакуумні – лампи малої потужності, де з колби для запобігання окисленню вольфраму відкачане повітря.

2. Газонаповнені – більш потужні лампи, в яких для зменшення випаровування спіралі в колбі створено надлишковий тиск інертних газів (азоту, аргону чи криптону).

3. Безспіральні з криптоно-ксеноновим заповненням – тіло розжарювання має вигляд стрічки, а в колбі створено надлишковий тиск інертних газів.

4. Дзеркальні лампи-світильники – призначені для створення потоку розсіяного світла.

5. З йодним циклом – лампи великої потужності, в колби яких вводяться пари йоду для збільшення температури спіралі та запобігання розпиленню вольфраму.

Конструкції ламп розжарювання дуже різноманітні та залежать від призначення, проте всі вони мають спільні елементи. На рис. 3.1 показана конструкція лампи розжарювання.

Рис. 3.1. Конструкція лампи розжарювання: 1 – колба; 2 – порожнина колби; 3 – тіло розжарювання; 4, 5 – електроди; 6 – тримачі тіла розжарювання; 7 – ніжка лампи; 8 – запобіжник; 9 – корпус цоколя; 10 – ізолятор цоколя (стекло); 11 — контакт цоколя.

Залежно від типу лампи можуть виготовлятися без цоколя або з цоколем різних типів, мати додаткову зовнішню колбу, інші конструктивні елементи.

У конструкції ламп загального призначення передбачається запобіжник з феронікелевого сплаву в ланцюзі одного з електродів у ніжці лампи. Його призначення – запобігти руйнуванню колби при розриві нитки розжарювання, адже в зоні розриву виникає електрична дуга, яка розплавляє залишки нитки і може зруйнувати скло колби, призвівши до пожежі. Запобіжник при запаленні дуги руйнується, а дуга гасне.

Більшість сучасних ламп наповнюються хімічно інертними газами. Втрати потужності через теплопровідність зменшують підбором газу з великою молярною масою. Суміші азоту N ₂ (μ = 28 г/моль) з аргоном Ar (μ = 40 г/моль) є найбільш поширеними через малу собівартість, також застосовують чистий осушений аргон, рідше – криптон Kr (μ = 84 г/моль) і ксенон Xe (μ = 131,3 г/моль).

До переваг ламп розжарювання відносяться налагоджене масове виробництво, мала вартість, невеликі розміри та можливість вмикання у мережу освітлення без додаткових пристроїв. Вони нечутливі до дії іонізуючого випромінювання, мають лише активний опір, швидкий вихід на робочий режим, нечутливі до зміни напруги в мережі, нешкідливі (відсутність потреб в утилізації). Працюють на будь-якому роді струму, нечутливі до полярності напруги, мають незначні пульсації яскравості та шуми при роботі на змінному струмі та безперервний спектр випромінювання.

До недоліків ламп розжарювання слід віднести низьку світлову віддачу (7…20 лм/Вт), невеликий термін служби (від 5 годин для фар літаків до 1500 годин звичайних ламп), крихкість, чутливість до ударів і вібрацій, стрибок струму у 10 разів при включенні або вимкненні, можливість вибуху балону при розриві нитки, пожежну небезпеку. До того ж лампи розжарювання мають дуже низький ККД, який не перевищує 4 %.

У зв'язку з необхідністю економії електроенергії і скорочення викидів вуглекислого газу в атмосферу в багатьох країнах введена або планується до введення заборона на виробництво, закупівлю та імпорт ламп розжарювання з метою примушення споживачів до їх заміни на енергозберігаючі лампи.

Дата добавления: 2015-07-13