УСТРОЙСТВО, ОБОЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 22Следующая ⇒

На долю ламп накаливания приходится более 30 % светового потока всех ламп. В некоторых особых случаях, например в медицине, такие лампы незаменимы. Использование ламп накаливания во многих сферах деятельности человека объясняется простотой их устройства, надежностью эксплуатации, возможностью непосредственного включения в сеть, отработанностью технологии производства и дешевизной [3, 6].

Устройство ламп накаливания. Несмотря на все многообразие ламп накаливания, конструктивно они имеют почти одни и те же элементы. Главный элемент для получения видимого излучения (света) — вольфрамовая нить (тело накала), выполненная из проволоки круглого сечения. Для уменьшения распыления вольфрама при высокой температуре свечения (2300...2800 °С) тело накала делают спиральным или биспиральным (спираль из спирали). Биспиральные лампы имеют меньшие габариты и больший КПД, чем спиральные, что позволяет использовать их в малогабаритной осветительной арматуре. Используют также лампы с зигзагообразной спиралью, работающие в условиях сотрясений.

Наиболее распространенная конструкция лампы накаливания показана на рисунке 1.12. Тело накала 9 подвешивают на крючках 7и при помощи двух электродов 10электрически соединяют с цоколем 11 и контактом 12. Сами электроды 10 также состоят из двух частей, что позволяет при нагревании электродов и стекла исключить разрушение лампы.

Для защиты тела накала от окислительного действия кислорода воздуха его помещают в стеклянную колбу 8. Форма колбы у лампы накаливания может быть различной. Чаще всего используют грушевидную и грибообразную формы, реже свечеобразную, пальцеобразную (для люстр и настенных светильников — бра), шаровую, специальной конструкции (лампа-люстра и т. п.), цилиндрическую для линейных галогенных ламп и т. д.

Кроме прозрачных колб используют матированные (мт), «молочные» (м), опаловые (о) и различные цветные колбы (д, бл, ж, з, к и др.), назначение которых — уменьшить слепящую яркость тела накала. Однако в таких колбах может теряться до 20 % светового потока.

Рис. 1.12. Конструкция лампы накаливания общего назначения:

В лампах некоторых типов предусматривают дополнительный отражатель света, выполненный в виде зеркального или диффузного напыления на внутренней поверхности колбы, а также отражатель теплоты из слюды или других материалов, устанавливаемый в узкой части колбы со стороны цоколя.

/ — изоляционная масса; 2 — мастика; 3 — тарелка; 4 — лопатка тарелки, 5—штабик; 6 — линза; 7— крючки; 8— колба; 9 — тело накала (спираль); 10— электроды; И — цоколь; 12 — контакт

Для включения лампы в электрическую сеть (с помощью резьбовых и штифтовых патронов, контактных колодок, зажимов, и устройств) на колбе лампы установлен цоколь, который в зависимости от условий эксплуатации может быть резьбовым (р), штифтовым (ш), цилиндрическим (ц), фиксирующим (ф), софитным (сф) и др. Наиболее распространены нормальные резьбовые цоколи Е27 (диаметр 27 мм) и увеличенные (при мощности более 300 Вт) — Е40 (40 мм). Для декоративных колб распространен цоколь Е14 (14 мм). Лампы накаливания в вакуумном и газополном исполнении предназначены для освещения. У вакуумных ламп из колбы откачан воздух до разрежения 1, 33 • 10~³ Па. Такие лампы выпускают мощностью до 40 Вт. В обозначение лампы включена буква В (вакуумная).

У газополных ламп колбу после откачки воздуха наполняют инертным газом — смесью аргона, ксенона или криптона (86 %) с азотом (14 %) до давления, близкого к атмосферному. Такое решение позволяет при уменьшении распыления вольфрама повысить температуру тела накала до 2600...2700 °С и увеличить в сравнении с вакуумными лампами в полтора раза световую отдачу. Газополные лампы изготовляют мощностью от 40 до 1500 Вт, причем в зависимости от типа наполнителя и конструкции спирали их подразделяют на три группы: газополные моноспиральные Г (150...1500 Вт), газополные биспиральные Б (40...200 Вт) и газополные биспиральные с криптоновым наполнителем БК (40...100 Вт).

Галогенные лампы КГ появились в результате работы ученых и конструкторов по снижению распыления вольфрама. Внутрь колбы галогенной лампы вводят определенное количество йода. При температуре 300... 1200 °С пары йода соединяются у стенки колбы с оторвавшимися от спирали частицами вольфрама и образуют йод-вольфрам. Перемешаясь затем к телу накала при температуре 1400... 1600 " С, молекулы йодвольфрама распадаются, и атомы вольфрама оседают на теле накала. В результате галогенные лампы накаливания в сравнении с лампами общего назначения имеют большую световую отдачу. Йодовольфрамовый цикл, препятствуя осаждению вольфрама на колбе, значительно повышает стабильность излучения лампы за период эксплуатации. Если у обычных ламп накаливания световой поток к концу службы снижается на 20 %, то у галогенных ламп за вдвое больший срок это снижение не превышает 2 %.

Галогенные лампы внешне отличаются от обычных ламп накаливания (рис. 1.13). Они имеют кварцевую цилиндрическую колбу малого объема, внутри которой вольфрамовая спираль закреплена на держателях. Длинное спиральное тело накала обусловливает работу галогенных ламп в горизонтальном положении.

Обычные линейные галогенные лампы накаливания обозначают буквами КГ (кварцевая галогенная), инфракрасные галогенные лампы — буквами КГТ (термическая).

В сельскохозяйственном производстве используют галогенные лампы мощностью 1; 1, 5; 2 и 5 кВт и напряжением 220 В для освещения высоких производственных помещений и открытых пространств. Их можно использовать и для инфракрасного обогрева.

Инфракрасные негалогенные лампы имеют колбу, по внешнему виду напоминающую перевернутый гриб с внутренним зеркальным отражением. Колба может быть прозрачной или изготовленной из цветного стекла. Примеры обозначения: ИКЗК — инфракрасная (ИК), зеркальная (3), с колбой красного цвета (К); ИКЗ — то же, с колбой прозрачного стекла; ИКЗС — то же, с колбой синего цвета.

Инфракрасные лампы ИКЗ, зеркальные лампы 3 очень похожи на негалогенные. Как и галогенные лампы, они предназначены для освещения высоких помещений, декораций и открытых пространств. Выпускают лампы концентрированного светораспределения (ЗК), среднего (ЗС), широкого (ЗШ), зеркальные из ниодимового стекла концентрированного (ЗКН) или широкого светораспределения (ЗШН). Ниодимовые лампы используют там, где требуется высокое качество цветопередачи (телестудии, концертные залы).

Металлогалогенные зеркальные лампы-светильники МГ внешне похожи на лампы 3 и ИКЗ, но имеют металлический конус. Их используют для освещения пыльных сухих и влажных производственных помещений, а также в комплексных осветительных устройствах специального назначения. Мощность — от 250 до 700 Вт при напряжении 220 и 380 В, срок службы —до 7500 ч.

Обозначение ламп накаливания. Помимо наиболее распространенных, используют следующие обозначения ламп накаливания: МО — местного освещения, МОД — местного освещения диффузная, МОЗ — то же, с зеркальным слоем и т. д.

Выпускают целый ряд ламп специального назначения: железнодорожные (Ж, ЖТ, ЖСК, ЖМТ), судовые (С), автомобильные (А, АМН, АС, ТН), самолетные (СМ), сигнальные (СГ), лампы-фары (ЛФ), кинопроекционные (К) и кинопрожекторные (КПЖ), миниатюрные (МН) и сверхминиатюрные (СМН), рудничные (Р), медицинские синие (МДС), для швейных машин (ПШ) и др.

Общее обозначение ламп накаливания: вначале идет буква, определяющая тип лампы; затем номинальное напряжение лампы или допустимый интервал напряжения питания (В); далее электрическая мощность лампы (Вт); может быть указан номер разработки; последней непосредственно на изделии указана дата выпуска.

Например, БКМТ-215-225-60 расшифровывается так: лампа накаливания биспиральная криптоновая (БК) в матированной колбе (МТ), интервал допустимого напряжения питания—215...225 В, мощность 60 Вт. Интервал напряжения определяет и напряжение сети 220 В. Еще пример обозначения: ИКЗК-215-225-500-1 —инфракрасная (ИК), зеркальная (3), колба красная (К), интервал напряжения питания 215...225 В (напряжение сети 220 В), мощность 500 Вт, номер разработки 1.

Примеры обозначения галогенных ламп: КГ-220-1000 — кварцевая галогенная (КГ), напряжением 220 В, мощностью 1000 Вт; КГТ-220-2000 — галогенная инфракрасная лампа (КГТ), напряжением 220 В, мощностью 2000 Вт. Обозначение ламп накаливания местного освещения МО-12-60 и МОЗ-36-100 расшифровывается следующим образом: местного освещения (МО), с зеркальным слоем (3), напряжением 12 и 36 В, мощностью 60 и 100 Вт.

Основные параметры ламп накаливания. Это номинальное напряжение U_н в вольтах (В); номинальная мощность Р_н в ваттах (Вт), которую лампа потребляет из сети; световой поток Ф в люменах (лм); световая отдача η v в люменах на ватт (лм/Вт) и средний срок службы τ в часах (ч).

Электрические параметры ламп — напряжение и мощность. Номинальное напряжение U_н — это напряжение, на которое рассчитана лампа, когда она потребляет расчетную номинальную мощность Р_н. Номинальное напряжение и мощность указывают на колбе или цоколе лампы. В зависимости от области применения лампы накаливания выпускают напряжением от 1 до 380 В и мощностью от долей ватта до 20 киловатт.

Лампы накаливания общего назначения, рассчитаны на включение в сеть напряжением 127 и 220 В. Их выпускают в соответствии с международной классификацией на номинальные напряжения 130, 220, 225, 235 и 240 В с интервалами напряжений питания 125...135, 215...225, 220...230, 230...240, 235...245 В.

Лампы накаливания местного освещения МО и другие уже выпускают для включения под напряжения 12, 24, 36 и 42 В с нормальным цоколем Е27 и другими типами цоколей.

Светотехнические параметры ламп накаливания — световой поток и световая отдача. Последнюю, поскольку она определяет и экономический показатель работы лампы, относят также к эксплуатационным показателям, к которым относят и срок службы пампы.

Обладая высоким энергетическим КПД (η _э = 14 %), лампы накаливания имеют сравнительно низкий световой КПД, не превышающий 3, 5%. У галогенных ламп этот показатель в последнее время доведен до 4 %. Теоретически световой КПД ламп накаливания может составить около 6 %, поскольку вольфрам при плавлении может обеспечить световой КПД только на 8, 1 % [3].

Световой поток лампы накаливания Фv зависит от электрической мощности Р, питающего напряжения U и температуры тела накала Т. Отклонение нормируемого в первые часы работы светового потока у различных ламп не должно превышать 5... 10 %. В процессе эксплуатации из-за распыления тела накала, уменьшения его рабочей температуры и снижения прозрачности колбы для ламп, проработавших 75 % своего номинального срока, допускают уменьшение светового потока на 15...20 %. Значение светового потока ламп накаливания различных типов мощностью от 40 до 1000 Вт находится в пределах от 400 до 20 000 лм.

Световая отдача лампы η v, лм/Вт, определяется отношением светового потока Фv, излучаемого лампой, к потребляемой ею мощности Р [см. выражение (1.14)].

Световая отдача различных ламп накаливания находится в пределах 7...28 лм/Вт. В таблице 1.6 приведены параметры ламп накаливания некоторых типов.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒