Sanitaryhygiene.ru

Санитары Гигиены
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Постоянный ток питание ламп накаливания

Постоянный ток питание ламп накаливания

Известно, что со временем электрические лампочки перегорают. Это свойство они приобрели в 20-30 годах. Изготовлены по «допотопным» технологиям лампочки фирмы Т.Эдисона работают и поныне. Частично, дело в глубине вакуума. Если электрическую лапочку включить так, чтобы она еле светилась, то сверху колбы можно нащупать теплое пятнышко. Как мог воздух подняться в колбе, если его там (якобы) нет? Если разбить электрическую лампочку в воде — поднимется пузырек воздуха (только не подумайте, что увидели инертный газ).

Но для программирования старения лампочки этого недостаточно. Нужны примеси в спирали. Испаряясь, они и приводят к перегоранию. После многочисленных экономических депреcсий, спадов, кризисов держава уже давно махнула рукой на эту разновидность мошенничества. Так, в мусор летят миллионы «рожденных, чтобы умереть» лампочек.

Наши изобретатели также готовят много сюрпризов для коммерции. Уже научились светить лампами дневного света с перегоревшими спиралями. Постоянно изобретают все новые и новые способы удлинения сроков службы ламп накаливания. На этой страничке я предлагаю вам рассмотреть несколько наиболее распространенных и простых способов продления жизни лампы накаливания.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ДИОДА

Это самый простой, но и самый надежный способ! Суть данного способа заключается в включении полупроводникового диода в разрыв цепи питания лампы накаливания. Диод можно «врезать» в выключатель, плафон лампы, напаять второй цоколя с диодом на цоколь лампы и т.д. Недостаток данного способа является «мерцание» лампы накаливания.

Однако такой свет можно использовать на лестничных площадках домов, тамбурах, подвалах и т.д., так как качество освещения в этом случае не имеет существенного значения, а лампы, как показывает опыт эксплуатации, служат при этом годами.

Детали: диоды типа КД105, Д226.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БАЛЛАСТНОГО КОНДЕНСАТОРА

В этом случае можно использовать лампу мощностью до 100 Вт, если включить ее в сеть через балластный конденсатор. Подбирая емкость конденсатора, можно регулировать яркость свечения. Резистор R1 необходим для снятия остаточного заряда с конденсатора. Так как лампа светится вполнакала, срок ее службы значительно продлевается.
Условие: номинал по напряжению для конденсатора должен быть не менее 250 вольт.

Тоже один из не сложных вариантов продления жизни лампы накаливания — использование трансформаторов от ламповых радиол. У них есть отвод «110 В». Если на него подключить лампу в 100 Вт (спираль у нее довольно толстая) — «светящая в полнакала» станет вечной!
Недостатком данного метода является громоздкость конструкции.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТИРИСТОРНОЙ СХЕМЫ

Один из наиболее сложных вариантов продления жизни лампы накаливания, предложенный отцом и сыном Чумаковыми, г. Дзержинск (журнал Радио №7, 1988 г., стр. 51). Для его необходимы элементаные знания схемотехники.
Преимущество данного варианта от других является то, что данная схема уменьшает броски тока при включении лампы, и обеспечивает свечение лампы полным накалом без мерцания.

Как упоминалось выше этот автомат уменьшает броски тока через осветительную лампу в момент ее включения. При замыкании контактов выключателя Q1 ламла EL1 начинает светиться вполнакала, поскольку ток через нее протекает только во время положительных полупериодов сетевого напряжения на нижнем, по схеме, проводе питания.

Во время же отрицательных полупериодов заряжается конденсатор С1. Как только напряжение на конденсаторе достигнет напряжения стабилизации стабилитрона VD2, откроется тринистор VS1 и лампа вспыхнет почти в полный накал. Показанные на схеме детали рассчитаны на работу автомата с лампой (или лампами) мощностью до 150 Вт.

Для более мощной нагрузки (500. 700 Вт) нужно установить диод VD3 с допустимым выпрямленным током 2. 3 А (например, КД202Л). Тринистор при этом можно не устанавливать на радиатор.

Налаживают автомат при отключенном диоде VD3. Вместо резистора R3 желательно временно впаять переменный, сопротивлением 15 кОм или 22 кОм. Через несколько секунд после включения устройства в сеть должна загореться мерцающим светом лампа EL1. Если свечения ее нет, подбирают переменным резистором ток управляющего электрода тринистора.

Затем измеряют напряжение на конденсаторе. Если оно превышает 50 В, заменяют конденсатор другим, с большим номинальным напряжением или устанавливают стабилитрон с меньшим напряжением стабилизации. После этого подключают диод VD3 и измеряют переменное напряжение на лампе. Изменить его в ту или иную сторону можно подборомрезистора R1, но значительно уменьшать сопротивление резистора по сравнению с указанным на схеме нежелательно, иначе уменьшится продолжительность предварительногоразогрева нити лампы (оно не должно быть менее 2 с) — до включения тринистора.

(Источник: журнал Радио №7, 1988 г., стр. 51, Отец и сын Чумаковы, г. Дзержинск.)

Читайте так же:
Направление тока в цепи с лампочкой

ЛЮМИНИСЦЕНТНАЯ ЛАМПА (ЛАМПА ДНЕВНОГО СВЕТА)

Данная схема позволяет продлить жизнь лампе дневного света с перегоревшими нитями накаливания.

ВНИМАНИЕ: В связи с тем, что схема собрана по принципу умножения напряжения следующие детали должны быть с нижним пределом напряжения не менее: С1,С4 — 300 вольт, С2,С3 — 600 вольт. Резистор R1 большой мощности.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ЖМИ НА КНОПКИ И ДЕЛИСЬ ИНФОРМАЦИЕЙ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦ.СЕТЯХ:

Как сделать блок питания из энергосберегающих ламп

Энергосберегающие лампы широко применяются в быту и на производстве, со временем они приходят в негодность, а между тем многие из них после несложного ремонта можно восстановить. Если вышел из строя сам светильник, то из электронной «начинки» можно сделать довольно мощный блок питания на любое нужное напряжение.

Блок питания

Как выглядит блок питания из энергосберегающей лампы

В быту часто требуется компактный, но в то же время мощный низковольтный блок питания, сделать такой можно, используя вышедшую из строя энергосберегающую лампу. В лампах чаще всего выходят из строя светильники, а блок питания остается в рабочем состоянии.

Для того чтобы сделать блок питания, необходимо разобраться в принципе работы электроники, содержащейся в энергосберегающей лампе.

Достоинства импульсных блоков питания

В последние годы наметилась явная тенденция к уходу от классических трансформаторных блоков питания к импульсным. Это связано, в первую очередь, с большими недостатками трансформаторных блоков питания, таких как большая масса, малая перегрузочная способность, малый КПД.

Устранение этих недостатков в импульсных блоках питания, а также развитие элементной базы позволило широко использовать эти узлы питания для устройств с мощностью от единиц ватт до многих киловатт.

Схема блока питания

Принцип работы импульсного блока питания в энергосберегающей лампе точно такой же, как в любом другом устройстве, например, в компьютере или телевизоре.

В общих чертах работу импульсного блока питания можно описать следующим образом:

  • Переменный сетевой ток преобразуется в постоянный без изменения его напряжения, т.е. 220 В.
  • Широтно-импульсный преобразователь на транзисторах превращает постоянное напряжение в прямоугольные импульсы, с частотой от 20 до 40 кГц (в зависимости от модели лампы).
  • Это напряжение через дроссель подается на светильник.

Рассмотрим схему и порядок работы импульсного блока питания лампы (рисунок ниже) более подробно.

Схема

Схема электронного балласта энергосберегающей лампы

Сетевое напряжение поступает на мостовой выпрямитель(VD1-VD4) через ограничительный резистор R небольшого сопротивления, далее выпрямленное напряжение сглаживается на фильтрующем высоковольтном конденсаторе (С), и через сглаживающий фильтр (L0) подается на транзисторный преобразователь.

Запуск транзисторного преобразователя происходит в тот момент, когда напряжение на конденсаторе С1 превысит порог открытия динистора VD2. Это запустит в работу генератор на транзисторах VT1 и VT2, благодаря чему возникает автогенерация на частоте около 20 кГц.

Другие элементы схемы, такие как R2, C8 и C11, играют вспомогательную роль, облегчая запуск генератора. Резисторы R7 и R8 увеличивают скорость закрытия транзисторов.

А резисторы R5 и R6 служат как ограничительные в цепях баз транзисторов, R3 и R4 предохраняют их от насыщения, а в случае пробоя играют роль предохранителей.

Диоды VD7, VD6 – защитные, хотя во многих транзисторах, предназначенных для работы в подобных устройствах, такие диоды встроены.

TV1 – трансформатор, с его обмоток TV1-1 и TV1-2, напряжение обратной связи с выхода генератора подается в базовые цепи транзисторов, создавая тем самым условия для работы генератора.

На рисунке выше красным цветом выделены детали, подлежащие удалению при переделке блока, точки А–А` нужно соединить перемычкой.

Переделка блока

Перед тем как приступить к переделке блока питания, следует определиться с тем, какую мощность тока необходимо иметь на выходе, от этого будет зависеть глубина модернизации. Так, если требуется мощность 20-30 Вт, то переделка будет минимальной и не потребует большого вмешательства в существующую схему. Если необходимо получить мощность 50 и более ватт, то модернизация потребуется более основательная.

Следует иметь в виду, что на выходе блока питания будет постоянное напряжение, а не переменное. Получить от такого блока питания переменное напряжение частотой 50 Гц невозможно.

Определяем мощность

Мощность можно вычислить по формуле:

U – напряжение, В.

Например, возьмем блок питания со следующими параметрами: напряжение – 12 В, сила тока – 2 А, тогда мощность будет:

С учетом перегрузки можно принять 24-26 Вт, так что для изготовления такого блока потребуется минимальное вмешательство в схему энергосберегающей лампы мощностью 25 Вт.

Читайте так же:
Светодиодные лампы мерцание при выключенном выключателе

Новые детали

Схема

Добавление новых деталей в схему

Добавляемые детали выделены красным цветом, это:

  • диодный мост VD14-VD17;
  • два конденсатора С9, С10;
  • дополнительная обмотка, размещенная на балластном дросселе L5, количество витков подбирается опытным путем.

Добавляемая обмотка на дроссель играет еще одну немаловажную роль разделительного трансформатора, предохраняя от попадания сетевого напряжения на выход блока питания.

Чтобы определить необходимое количество витков в добавляемой обмотке, следует проделать следующие действия:

  1. на дроссель наматывают временную обмотку, примерно 10 витков любого провода;
  2. соединяют с нагрузочным сопротивлением, мощностью не менее 30 Вт и сопротивлением примерно 5-6 Ом;
  3. включают в сеть, замеряют напряжение на нагрузочном сопротивлении;
  4. полученное значение делят на количество витков, узнают, сколько вольт приходится на 1 виток;
  5. вычисляют необходимое число витков для постоянной обмотки.

Более детальный расчет приведен ниже.

При испытательных включениях рекомендуется применять схему, которая предохранит от выхода из строя блока питания, ее схематичное изображение приведено на рисунке ниже.

Включение

Испытательное включение переделанного блока питания

После этого легко вычислить необходимое число витков. Для этого напряжение, которое планируется получить от этого блока, делят на напряжение одного витка, получается количество витков, к полученному результату добавляют про запас примерно 5-10%.

W – количество витков;

Uвых – требуемое выходное напряжение блока питания;

Uвит – напряжение на один виток.

Обмотка

Намотка дополнительной обмотки на штатный дроссель

Оригинальная обмотка дросселя находится под напряжением сети! При намотке поверх нее дополнительной обмотки необходимо предусмотреть межобмоточную изоляцию, особенно если наматывается провод типа ПЭЛ, в эмалевой изоляции. Для межобмоточной изоляции можно применить ленту из политетрафторэтилена для уплотнения резьбовых соединений, которой пользуются сантехники, ее толщина всего 0,2 мм.

Мощность в таком блоке ограничена габаритной мощностью используемого трансформатора и допустимым током транзисторов.

Блок питания повышенной мощности

Для этого потребуется более сложная модернизация:

  • дополнительный трансформатор на ферритовом кольце;
  • замена транзисторов;
  • установка транзисторов на радиаторы;
  • увеличение емкости некоторых конденсаторов.

В результате такой модернизации получают блок питания мощностью до 100 Вт, при выходном напряжении 12 В. Он способен обеспечить ток 8-9 ампер. Этого достаточно для питания, например, шуруповерта средней мощности.

Схема модернизированного блока питания приведена на рисунке ниже.

Блок питания

Блок питания мощностью 100 Вт

Как видно на схеме, резистор R заменен на более мощный (3-ваттный), его сопротивление уменьшено до 5 Ом. Его можно заменить на два 2-ваттных по 10 Ом, соединив их параллельно. Далее, С – его емкость увеличена до 100 мкф, с рабочим напряжением 350 В. Если нежелательно увеличивать габариты блока питания, то можно подыскать миниатюрный конденсатор такой емкости, в частности, его можно взять из фотоаппарата-мыльницы.

Для обеспечения надежной работы блока полезно несколько уменьшить номиналы резисторов R5 и R6, до 18–15 Ом, а также увеличить мощность резисторов R7, R8 и R3, R4. Если частота генерации окажется невысокой, то следует увеличить номиналы конденсаторов C­3 и C4 – 68n.

Импульсный трансформатор

Самым сложным может оказаться изготовление трансформатора. Для этой цели в импульсных блоках чаще всего используют ферритовые кольца соответствующих размеров и магнитной проницаемости.

Расчет таких трансформаторов довольно сложен, но в интернете есть много программ, с помощью которых это очень легко сделать, например, «Программа расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT».

Трансформатор

Как выглядит импульсный трансформатор

Расчет, проведенный с помощью этой программы, дал следующие результаты:

Для сердечника используется ферритовое кольцо, его внешний диаметр – 40, внутренний – 22, а толщина – 20 мм. Первичная обмотка проводом ПЭЛ – 0,85 мм 2 имеет 63 витка, а две вторичных тем же проводом – 12.

Вторичную обмотку необходимо наматывать сразу в два провода, при этом их желательно предварительно слегка скрутить между собой по всей длине, так как эти трансформаторы очень чувствительны к несимметричности обмоток. Если не соблюдать это условие, то диоды VD14 и VD15 будут нагреваться неравномерно, а это еще больше увеличит несимметричность что, в конце концов, выведет их из строя.

Зато такие трансформаторы легко прощают значительные ошибки при расчете количества витков, до 30%.

Транзисторы

Так как эта схема изначально рассчитывалась для работы с лампой мощностью 20 Вт, то установлены транзисторы 13003. На рисунке ниже позиция (1) – транзисторы средней мощности, их следует заменить на более мощные, например, 13007, как на позиции (2). Возможно, их придется установить на металлическую пластину (радиатор), площадью около 30 см 2 .

Транзисторы

Испытание

Пробное включение стоит проводить с соблюдением некоторых мер предосторожности, чтобы не вывести из строя блок питания:

  1. Первое пробное включение производить через лампу накаливания 100 Вт, чтобы ограничить ток на блок питания.
  2. К выходу обязательно подключить нагрузочный резистор 3-4 Ома, мощностью 50-60 Вт.
  3. Если все прошло штатно, дать поработать 5-10 мин., отключить и проверить степень нагрева трансформатора, транзисторов и диодов выпрямителя.
Читайте так же:
Подключение лампы в сеть переменного тока

Если в процессе замены деталей не были допущены ошибки, блок питания должен заработать без проблем.

Если пробное включение показало работоспособность блока, остается испытать его в режиме полной нагрузки. Для этого сопротивление нагрузочного резистора уменьшить до 1,2-2 Ом и включить его в сеть напрямую без лампочки на 1-2 минуты. После чего отключить и проверить температуру транзисторов: если она превышает 60 0 С, то их придется установить на радиаторы.

В качестве радиатора можно использовать как заводской радиатор, что будет наиболее верным решением, так и алюминиевую пластину, толщиной не менее 4 мм и площадью 30 кв.см. Под транзисторы необходимо подложить слюдяную прокладку, крепить их к радиатору нужно с помощью винтов с изолирующими втулками и шайбами.

Блок из лампы. Видео

О том, как сделать импульсный блок питания из эконом лампы, видео ниже.

Импульсный блок питания из балласта энергосберегающей лампы можно сделать своими руками, имея минимальные навыки работы с паяльником.

Постоянный ток питание ламп накаливания

Казалось бы, бред. Сопротивление лампы измеряется в целых омах, а сопротивление АКБ составляет десятые и сотые доли ома. Последовательное подключение должно привести к перераспределению напряжения: лампе вольт 12, АКБ вольта 2 — и АКБ не будет заряжаться. Но многие из людей недостаточно умны, чтобы предсказать реальный результат.

Лампа накаливания (и галогенная) работает как бареттер, имея изменяемое собственное сопротивление, в зависимости от нагрева (протекающего тока и падающего на ней напряжения), что в свою очередь меняет падение напряжения на лампе. В итоге лампа поддерживает относительно постоянный ток в цепи, ограничивает этот ток, защищает цепь от КЗ — и имея малое сопротивление очень слабо обворовывает напряжение у нагрузки, позволяя даже проводить заряд АКБ (возможно, более медленный).

Чем больше мощность лампы — тем большую силу тока она позволит пропускать. Если добавить к этому возможность установки нескольких ламп параллельно — можно регулировать и силу тока всей цепи, и сопротивления связки ламп. И чем больше ламп — тем более экономична цепь, т.к. общее сопротивление ламп меньше, и светят они меньше. Аналогично при сравнении свечения ламп 21Вт и 55Вт: 55Вт светится гораздо тусклее, несмотря на больший протекающий ток. И со степенью заряда АКБ свет все тусклее, а далее и вовсе пропадет — своеобразный индикатор заряда АКБ: «осталось немного». Ни одна из ламп не вызвала ослепления при взгляде на нее.

(добавлено 21.03.2016) Зарядка АКБ происходит не до конца. Когда ток дошел до минимального значения 1.1А, АКБ перестала заряжаться (при этом ток 1.1А продолжает течь, чудеса). Итого на АКБ стало 11.8В. Значит, нужно в схему добавить еще транзистор, который при напряжении на АКБ 12В отключал лампу и подавал ток напрямую.

Есть зависимость от сопротивления лампы: чем мощнее лампа, тем меньше сопротивление и тем меньше падение напряжения на ней. Надо будет потом с лампой 100Вт попробовать. И больше времени заряжать: вдруг процесс просто увеличился в 1.5 раза по времени.

(добавлено 25.03.2016) Зарядка АКБ происходит до конца (теоретический эмпирический расчет), но: время заряда настолько велико (несколько суток/недель), что можно считать добавление от 21 числа истиной.

(добавлено 26.03.2016) Ждите проверки на АКБ ИБП. Окончательно добил АКБ автомобильную: жила она с дохлой банкой — а теперь еще и пластины посыпались. Возможно, в этом виноват тестовый ток 15А, пущенный на протяжение 1 минуты. Может, из-за осыпавшихся пластин и не кончалась «зарядка» длительное время: закороченные пластины успешно проводили ток 1.1А — опять никаких чудес: просто недостаток знаний.

(добавлено 27.03.2016) Все, кто пробовал способ заряда АКБ через лампочку, в 1 голос говорят, что с АКБ просто совпало в плане кончины: лампа не вредит АКБ. Это логично: не повышает силу тока, а ограничивает; не повышает напряжение, а понижает. Причем понижение напряжения дает возможность зарядки нестандартными источниками питания, напряжение которых выбирается в зависимости от мощности лампы (чем меньше мощность — тем больше превышение вольтажа можно позволить). Правильный расчет позволяет даже заряжать АКБ при помощи ЗУ от ноутбука на 19В. В моем случае, когда АКБ перестала принимать заряд (и расходовала энергию на замкнутые пластины и бурление электролита), на клеммах АКБ было 12.7В при 14.4В на источнике питания — значит, лампа 21Вт отбирала 1.7В.

Читайте так же:
Патрон с проводом под 2х конт лампу ваз 2170

В итоге при помощи обычного адаптера питания и лампочки можно создать полноценное ЗУ для АКБ. Но это — повод проверить на практике: адаптеров дома море, ламп море. Главное: во время теста не проворонить повышение напряжения на клеммах АКБ выше 14.4В, если лампа подобрана неверно.

(добавлено 29.03.2016) Оказывается, галогенные лампы достаточно хрупкие. Не знаю как, но лампа 55Вт при надавливании на металлический кожух оказалась повреждена. Причем визуальных следов повреждения нет — а ток в лампе потек в обход спирали. Знаю, что кварцевое стекло руками трогать нельзя — однако лампы не перегорали и не выходили из строя другими путями: либо напряжение ниже номинального, либо ток, либо время горения.

(добавлено 30.03.2016) Успешная зарядка АКБ ИБП через лампу накаливания 21Вт. На автомобильной АКБ проверить не могу, т.к. нет исправной — но и АКБ ИБП тоже кислотная.

Таблица мощности ламп и ограничения ими тока:
— 100Вт, галогенная. Для АКБ авто: ток <3.6А, для АКБ ИБП: <3.2А — для ИБП не годится,
— 55Вт, галогенная. Для АКБ авто: <3А, для АКБ ИБП <2.9А — для ИБП не годится;
— 21Вт, накаливания. Для АКБ авто: <1.2-1.7А, АКБ ИБП: <1А — для авто не годится;
— 10Вт, накаливания. Для АКБ ИБП <0.3А — годится для маленьких аккумуляторов?
— 5Вт, накаливания. Для АКБ ИБП <0.2А — годится для маленьких аккумуляторов?

Данные указаны для 5-годовалых АКБ Bosch S4 019 и АКБ ИБП APC 7А·ч, разряженных до 6.6В. Был сделан выбор в пользу 100Вт для АКБ авто и 21Вт для АКБ ИБП.

Светодиодные лампы для данной цели непригодны.

(добавлено 12.04.2016) Лампа дает гигантские возможности. Переделанный из БП лабораторный источник питания + лампа = ЗУ для любых аккумуляторов. Единственное условие: правильный подбор лампы, чтобы не было сверхтока. Полагаю, что для сотовых это будет лампа 5Вт.

(добавлено 12.04.2017) Добавляю ссылки о сопротивлениях ламп накаливания 12В, 24В и 220В. Например, сейчас буду использовать лампу 220В/25Вт для того, чтобы не использовать трансформатор при подключении двигателя от микроволновки в роли мешалки для реактивов.

Как устроена обычная лампа накаливания?

Электрическая лампочка накаливания представляет собой источник света искусственного происхождения, оснащенный тонкой нитью из сплава на основе вольфрама или другого металла с повышенной температурой плавления. Рабочее тело расположено внутри стеклянной колбы, для увеличения ресурса воздух из емкости откачан (возможно заполнение резервуара инертным газом). Лампочка подсоединяется к бытовой сети при помощи металлического резьбового цоколя.

Лампочки накаливания

Конструкция лампы накаливания

Изделия выпускаются с различными типоразмерами цоколя и конфигурацией колбы. Независимо от внешних характеристик, в устройство лампы накаливания входят стеклянная защитная оболочка, элемент для установки и подключения к сети и рабочее тело с подводящими напряжение электродами. Коммутационные элементы имеют специальную прорезь, уменьшающую сечение. Элемент снижает риск взрыва стеклянной колбы источника света.

Для изготовления колбы применяется силикатное стекло с добавками минералов, содержащих натрий и кальций. Специальные источники света изготовляются из стекла с примесью бора, допускающего повышенный нагрев при работе. Воздух откачивается из полости колбы вакуумным насосом через специальную трубку (штенгель), которая затем запаивается. Вакуумированные колбы используются для малогабаритных изделий мощностью до 20-25 Вт.

Резервуар ламп мощностью 25 Вт и выше заполняется смесью азота и инертного газа, снижающего испарение металла с поверхности тела накала. Для повышения яркости свечения в композицию вводится криптон. Для дорогостоящих изделий используется заполнение ксеноном, яркость таких источников света превышает в 2 раза аналогичные конструкции, заполненные смесью аргона с азотом. Внутренняя поверхность колбы покрывается белым или цветным матовым составом, снижающим яркость свечения.

Для изготовления нити или пластины применяется вольфрам или сплавы на его основе (с добавкой осмия). Для производства нити предлагался карбид тантала, обеспечивающий пониженное испарение при нагреве. В промышленное производство детали не пошли из-за хрупкости материала. Нить изготовлена из проволоки круглого сечения, завитой в спираль для снижения размеров и улучшения теплообмена. Концы элемента зажимаются в контактных пластинах из молибденовой проволоки. Выводы контактов изготовлены из меди, концы привариваются к цоколю.

Конструкция лампы накаливания

Для поддержки нити использованы специальные зажимы, выполненные из тугоплавких металлов (например, молибдена). Фиксаторы монтируются на специальной площадке (штабике), изготовленной из стекла и установленной на лопатке. Стеклянные компоненты соединяются оплавлением материала.

Читайте так же:
Одним проводом подключит несколько лампочек

Спираль устанавливается на точках крепления в виде половины шестигранника, обеспечивая равномерное распределение светового потока. Источники света, устанавливаемые в прожекторах, оснащаются двойной спиралью, позволяющей повысить яркость без роста нагрева тела накала. Допускается изготовление нитей в виде ажурных элементов (используется для ламп декоративных светильников).

Для фиксации лампы в патроне и подачи напряжения применяется стандартизированный цоколь с винтовой или зажимной внешней поверхностью. Для изготовления элемента идет сталь со специальным защитным покрытием. С целью снижения веса и стоимости для цоколей используется алюминиевый сплав. Цоколь соединяется с колбой термостойким клеем.

Для ламп с винтовым типом цоколя применяется обозначение Е (от имени автора конструкции – Эдисона). В коде используется двузначное число, обозначающее диаметр установочного элемента в миллиметрах. На нижней части коммутационного узла имеется второй контакт, изолированный от внешнего стакана кольцом из специального компаунда. Цоколи штифтовой (или байонетной) схемы маркируются буковой В, используются в промышленном оборудовании и автомобилях. Для подвода напряжения применяются штифты и нижний элемент, изолированный от металлического направляющего стакана.

Принцип работы электрической лампы накаливания

Принцип работы лампы накаливания основан на разогреве тела накала проходящим электрическим током. На ранних образцах использовались элементы из угольного порошка. Использование вольфрамовых сплавов, выдерживающих нагрев до 3000°С, позволило повысить световой поток при увеличении ресурса изделия. При нагреве с поверхности спирали начинается испарение частиц металла, приводящее к постепенному выгоранию элемента и выходу лампы из строя.

Работающая лампочка

При заполнении колбы смесью азота с инертным газом принцип действия искусственного источника света немного меняется. Давление газовой среды противодействует улетучиванию атомов металла с поверхности спирали, позволяя увеличить рабочую температуру тела накала. Дополнительно улучшается коэффициент полезного действия, а спектр свечения сдвигается к белому цвету. Инертный газ дополнительно противодействует осаждению продуктов разрушения спирали на внутренней поверхности колбы.

Достоинства ламп накаливания

Основные преимущества ламп накаливания:

  • компактные габариты и стабильный цветовой спектр излучения;
  • не требуется дополнительный блок для розжига и поддержки работы изделия;
  • простая конструкция и отработанная технология изготовления, положительно влияющие на стоимость;
  • свечение не чувствительно к воздействию ионизирующей радиации и электромагнитных импульсов;
  • конструкция спирали допускает скачки напряжения;
  • при подаче напряжения лампа включается мгновенно;
  • в конструкции изделия не применяются токсичные вещества, требующие особых условий утилизации или переработки;
  • допускается использование в сетях постоянного и переменного тока;
  • при коммутации не имеет значения полярность;
  • конструктивная схема позволяет выпускать оборудование, рассчитанное на разное напряжение питания;
  • возможна корректировка яркости свечения при помощи дополнительного сопротивления (диммера);
  • при коммутации к сети переменного тока отсутствует пульсация света;
  • нет гудения и иных посторонних шумов при работе;
  • допускается эксплуатация при отрицательной температуре;
  • при работе не создаются помехи, препятствующие приему радиоволн;
  • устойчивость конструкции к образованию конденсата.

Недостатки ламп накаливания

Помимо перечисленных достоинств, есть недостатки, послужившие причиной разработки новых источников искусственного освещения:

  • низкий электрический и световой КПД;
  • скачок тока в момент розжига лампы;
  • преобладание в световом потоке желтой и красной частей спектра;
  • небольшой срок службы ламп накаливания (не более 1 тыс. часов);
  • хрупкий материал колбы чувствителен к вибрациям;
  • при разрушении нити возможен разрыв внешней стеклянной оболочки;
  • зависимость ресурса и светового потока от напряжения питания;
  • нагрев внешней оболочки до +290. +330°С;
  • для установки ламп мощностью выше 150 Вт требуется применение светильников и коммутационных элементов из термостойких материалов;
  • падение яркости излучения по мере выгорания нити;
  • световой поток негативно влияет на зрение человека (из-за слепящей яркости), что требует использования абажуров или матового покрытия на колбу.

Лампа с абажуром

Коэффициент полезного действия

Потребляемый лампой электрический ток только частично преобразуется в видимое человеческим глазом световое излучение. Часть энергии уходит на тепловые потери и рассеивается в окружающую среду колбой и цоколем, а часть – затрачивается на формирование инфракрасного потока, который не фиксируется пользователями. КПД лампы зависит от потребляемой мощности, материала нити накала и температуры нагрева.

Коэффициент полезного действия для бытовых источников света составляет до 2,6%, высокотемпературные промышленные изделия имеют КПД до 5,1%.

Рост КПД ограничивается температурой 3400°С, дальнейший разогрев нити невозможен из-за начала плавления вольфрамового сплава. Проведенные исследования показали, что приближение температуры рабочего тела до максимально возможного значения позволяет увеличить яркость в 2 раза, при этом срок эксплуатации уменьшается на 90-95%. Понижение напряжения положительно сказывается на ресурсе изделия, методика применяется при формировании цепей дежурного освещения (при отсутствии требований по яркости).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector