Эти осветительные приборы можно разделить на три основные группы: лампы накаливания, газоразрядные лампы и светодиодные.

 

Основные характеристики ламп:

- номинальное напряжение (вольты - В)

- электрическая мощность (ватты - Вт)

- световой поток (люмены - лм)

- световая отдача (отношение светового потока, излучаемого лампой, к электрической мощности, потребляемой лампой - лм/Вт)

- цветовая температура (кельвины - К) 

- средний срок службы (часы)

 

 

                                                        ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ


В этих лампах есть нить накала. Она изготавливается из вольфрама и помещается в герметичную стеклянную вакуумную колбу или в колбу с инертным газом. Без этих условий нить накала сгорит моментально.                                                                                   При подаче нужного напряжения, указанного на цоколе лампы или на колбе, нить накала начинает светиться. В процессе работы лампы, нить выгорает и становится тоньше. И когда нить накала становится совсем тонкой, она обрывается (перегорает) и лампа выходит из строя. Лампы накаливания малой мощности (до 60 Вт) изготовляются вакуумными, лампы большей мощности - газонаполненными. Колба газонаполненных ламп после откачки воздуха заполняется инертным газом, обычно смесью аргона и азота, наличие которого препятствует распылению спирали, от чего срок службы лампы увеличивается. При заполнении лампы криптоно-ксеноновой смесью, которая обладает меньшей теплопроводностью, чем смесь аргона и азота, уменьшаются потери тепла через конвекцию, в результате представляется возможность повысить температуру спирали, от чего возрастает световая отдача лампы. Нормальным сроком службы лампы накаливания считается 1000 часов. Срок службы лампы зависит от величины приложенного напряжения и при повышении напряжения от номинального на 1% уменьшается в среднем на 12%.

 

Характеристики некоторых ламп накаливания с номинальным напряжением 220В 

   мощность (Вт)    напряжение 220 В
    световой поток (лм)         световая отдача (лм/Вт)   
25 191 7,65
40 336 8,4
60 540 9
75 671 9,19
100 1000 10,42
150 1710 11,87
200 2510 13,07
300 4100 14,24
500 7560 15,59

 

Лампы накаливания имеют очень малый КПД, что следует из энергетического баланса лампы, приведенного в таблице ниже:

вид расходуемой энергии (%) типы ламп

 вакуумная 

 газонаполненна  наполненная криптоном люминесцентная
видимые излучения 7 10 13 22,5
невидимые излучения 68 68 76 44,5
тепловые потери 7 22 11 33
итого 100 100 100 100

 

 

 

                                  ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ (ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ) ЛАМПЫ

 

Разделяются на лампы высокого и низкого давления. Лампы высого давления применяются на производствах, для освещения улиц, для специальной техники. Лампы низкого давления, называемые лампами дневного света (люминесцентные), применяются в быту, офисах и т.д.

рисунок "схема"
Схематическое устройство люминесцентной лампы показано на рисунке. Она представляет собой стеклянную трубку 1, из которой откачан воздух и введено некоторое колличество ртути и аргон под небольшим давлением. Изнутри трубка покрыта слоем люминесцирующего вещества - сернистыми соединениями калькия, магния, кадмия, цинка и др., излучающего свет при возникновении в трубке газового разряда. По обеим концам трубки укреплены биспиральные вольфрамовые электроды 2, покрытые тонким слоем окиси бария для облегчения эмиссии электронов.                   Для возникновения в лампе газового разряда, т.е. для ее зажигания, необходим предварительный разогрев электродов, который осуществляется при помощи стартера. Стартер 3 представляет собой тепловое реле с биметаллической пластинкой, помещенное в стеклянный баллон, наполненный неоном. При подключении лампы к питающей эл.сети в стартере возникает тлеющий разряд. За счет выделяемого разрядом тапла биметаллическая пластинка нагревается, изгибается и замыкает цепь электродов лампы, которые под действием протекающего тока разогреваются. В результате начинается эмиссия электронов, наличие которых необходимо для возникновения в лампе газового разряда.                                                                                    При замыкании биметаллической пластинки стартера тлеющий разряд в нем прекращается, биметаллическая пластинка, охлаждаясь, выпрямляется, и цепь стартера размыкается. В момент размыкания цепи стартера на разогретые электроды лампы подается импульс напряжения, складывающийся из напряжения сети и э.д.с. самоиндукции, возникающей при изменении тока в дросселе 5. Импульс напряжения вызывает в лампе газовый разряд сначала в аргоне, а затем в парах ртути.                        Возникающая при разряде лучистая энергия, воздействуя на люминесцирующее вещество, вызывает его свечение.                                                                                    Дросссель 5 не только создает э.д.с. самоиндукции, но и ограничивает величину тока в лампе и обеспечивает стабильность ее свечения.                                                              Конденсатор 4 служит для устранения радиопомех, а конденсатор 6 - для повышения коеффициента мощности лампы.   
 Широко применяются люминесцентные лампы высокого давления (ДРЛ - дуговая ртутная люминесцентная), обладающие высокой экономичностью и создающие значительные световые потоки. Ртутная лампа состоит из стеклянной колбы, внутри которой находится ртутная лампа высокого давления. Внутренняя поверхность наружной колбы покрыта люминесцирующим веществом. Для запуска ДРЛ требуется дроссель, создающий импульс напряжения и в ней, под действием подведенного электрического напряжения, происходит газовый разряд в парах ртути, лучистая энергия которого вызывает свечение люминесцирующего вещества. Спектральный состав света ртутной лампы близок к спектру дневного света. Световая отдача ДРЛ достигает 60 лм/Вт и больше.  Также сущесвуют ДРЛ прямого включения (без применения дросселя), металлогалогенные, натриевые лампы, для запуска которых требуется дроссель и импульсное запускающее устройство - ИЗУ 

Существует несколько видов белого люминофора, и в зависимости от этого люминесцентные лампы имеют разную цветовую температуру: теплого, нейтрального и холодного свечений. Также бывают лампы с покрытием колбы цветным люминофором (разноцветные лампы).  

Такой вид ламп требует дополнительных компонентов их для запуска и работы (дроссель со стартером; электронный баласт; дроссель; дроссель с ИЗУ). Содержание ртути опасно (если колба разобъется), а при выходе лампы из строя требуется специальная ее утилизация. Лампам для включения необходимо некоторое время для нагрева электродов. Лампы с электронным баластом засвечиваются сразу. У такого вида ламп срок службы до 3000 часов, световая отдача достигает 50 лм/Вт - для низкого давления и 60 лм/Вт и выше - для ламп высокого давления.

 

                                                       СВЕТОДИОДНЫЕ ЛАМПЫ

 

Такой вид ламп является новым поколением в светотехнике. Их делают различных цветов и цветовой температуры, на различное напряжение и род тока.                                 При прохождении тока через сплав двух полупроводников, между ними происходит свечение (электролюминесценция полупроводникового  p-n перехода). Светодиоды очень экономичны и экологически чисты.                                                                                      В быту 6-тиватная светодиодная лампа приравнивается к 60-ватной лампе накаливания. Реальное решение для уменьшения нагрузки на электросеть. Такие лампы значительно дороже, но окупают себя сроком службы (до 50000 часов работы).