Самий уразливий елемент ламп розжарювання - тіло розжарення (нитка). Її обрив в результаті випаровування металу - момент завершення експлуатації.
Теплові джерела світла включають в себе всі типи ламп розжарювання, а також дзеркальні і галогенні лампи.
З моменту виникнення, близько 130 років тому, електричного джерела освітлення, що має розжарюються тіло у формі вугільного стрижня, минуло вже кілька етапів розвитку ламп:
- обладнання ламп гвинтовим цоколем (1879 г.);
- застосування вольфраму для виготовлення розжарюваного тіла (1909 г.);
- нагнітання в колбу лампи інертних газів і виконання розжарюваного тіла спіралевидної форми (1913 р);
- виробництво ламп з біспіральні розжарюються тілом із застосуванням криптону (1936 г.);
- виготовлення ламп з використанням вольфрамово-галогенного циклу (1959 рік). Таким чином, до сьогоднішнього дня технічні характеристики ламп розжарювання максимально наближені до своїх теоретичним кордонів, і чекати якихось докорінних змін або поліпшень не доводиться.
Чому лампи розжарювання все ще досить затребувані
Сьогодні в світі щороку виготовляється більше чотирьох мільярдів ламп розжарювання, приблизно 5 000 різновидів, що у великій мірі перевищує кількість виготовлених газорозрядних ламп разом узятих.
Виникає справедливе запитання: а чим же зумовлена така популярність ламп розжарювання, технічні показники яких набагато гірше, ніж у, припустимо, газорозрядних джерел світла? Светоотдача звичайних ламп розжарювання не піднімається вище 15 лм / Вт при тривалості служби 1 000 годин, тоді як світловіддача новітніх люмінесцентних ламп перевищує 100 лм / Вт при тривалості служби 18 000 годин.
Основними обставинами цього є:
- низька вартість ламп розжарювання
- і легкість їх установки в світильники.
- Для цих ламп немає необхідності в застосуванні додаткових пускорегулирующих приладів, використання яких з газорозрядними лампами є обов'язковим.
До іншим характерним властивостям ламп розжарювання відносяться:
- невеликий розмір, який забезпечує простоту регулювання потоку світла;
- моментальний запуск ламп, який формує номінальний потік світла миттєво після подачі напруги на лампи;
- незалежність характеристик ламп від температури повітря;
- досить висока надійність роботи ламп;
- удароустойчивость;
- широкий спектр випромінюваного лампами світлового потоку, який забезпечує найвищий індекс передачі кольору серед всіх інших типів ламп, що дорівнює 100.
Головні недоліки ламп розжарювання:
- знижена світловіддача;
- порівняно короткий термін служби;
- нестійкість до впливів перепадів напруги в мережі;
- високий ступінь тепловіддачі ламп;
- відчутні перепади струму в момент запуску.
Принцип роботи ламп розжарювання
Світло, що випромінюється лампами розжарювання, формується за рахунок нагрівання під впливом струму розжарюваного тіла до високої температури. Закони випромінювання тепла досить складні і вивчалися фізиками різних поколінь на прикладі умовного «абсолютно чорного тіла» як найпростішого випромінювача. Ось основні нюанси, знання яких потрібно для правильного розуміння принципів роботи ламп розжарювання:
- Насиченість випромінювання нагрітого тіла прямо пропорційна четвертого ступеня температури, до якої воно нагрівається.
- Теплове випромінювання має суцільний спектр.
- Максимальна насиченість випромінювання нагрітого тіла визначається його температурою.
З цих трьох пунктів випливає, що чим більше температура тіла розжарювання, тим більш насиченим, тобто яскравіше формований їм світловий потік.
Для максимальної ефективності формованого випромінювання його максимум повинен знаходитися в межах видимої людиною частини спектра, що досягається при температурах від 3 800 до 7 600 До Але на Землі не існує металів, здатних залишатися твердими при впливі таких температур, так, температура плавлення вольфраму, що є найбільш тугоплавким металом, становить близько 3 600 До Доведено, що світловіддача формованого вольфрамом випромінювання при температурі його плавлення становить 53,5 лм / Вт, що є теоретичним межею светоотда чи, якій могли б досягти лампи розжарювання при відсутності втрат.
Розжарюються тіла всіх ламп розжарювання (найчастіше це нитки розжарювання) виготовляються з вольфраму. При цьому чим сильніше нагрівається вольфрам, тим ефективніше буде лампа, і тим вище буде її світловіддача. Однак при збільшенні температури вольфрам буде швидше випаровуватися навіть в твердому стані, скорочуючи при цьому тривалість служби лампи. З цієї причини технічні характеристики ламп розжарювання, а також довжина і товщина розжарюваного тіла підбираються у вигляді компромісу між ефективністю і бажаним терміном служби лампи, внаслідок чого лампи розжарювання працюють майже на межі можливостей.
Збільшуючи світловіддачу шляхом підвищення напруги, термін служби ламп помітно скорочується. Навіть при збільшенні напруги на п'ять відсотків, а такі стрибки напруги в наших електромережах не рідкість, тривалість служби ламп розжарювання скорочується в три рази.
Важливо мати на увазі, що опір вольфраму, як і інших чистих металів, підвищується при нагріванні і при досягненні температури 2500-3200 К відрізняється від опору в охолодженому стані в 12-20 разів. Це обумовлює сильні скачки струму при запуску ламп, так як в момент запуску струм може в 20 разів перевищувати номінальне значення. Тривалість такого стрибка становить всього 0,1-0,2 сек., Проте формує високі навантаження на електромережу. Унаслідок таких стрибків струму лампи розжарювання виходять з ладу найчастіше в момент запуску.
Теплові лампи є першим електричним джерелом світла. Вони заслужили довіру, їх переваги оцінені не одним поколінням користувачів. Але наявні очевидні недоліки, перекриті іншими джерелами світла, призводять до поступового виведення їх з експлуатації.
Виникає справедливе запитання: а чим же зумовлена така популярність ламп розжарювання, технічні показники яких набагато гірше, ніж у, припустимо, газорозрядних джерел світла?