Лампы накаливания. 
Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства

Принцип действия ламп накаливания основан на преобразовании электрической энергии в тепловую.

В зависимости от назначения лампы накаливания выпускают различных конструкций. Лампа состоит из стеклянного баллона (колбы), который изолирует нить накала от внешней среды. Колбы изготавливают из прозрачного, матированного, опалового или «молочного» стекла, которое уменьшает слепящее действие света лампы. Если требуется получить направленный световой поток, то часть внутренней поверхности колбы покрывают зеркальным слоем из серебра или алюминия. Внутри колбы на специальных подвесках расположена нить накала из вольфрамовой проволоки. Для подвода электрического тока к нити накала служит цоколь, который может быть резьбовым, штифтовым и фокусирующим.

Лампы накаливания, из внутреннего объема (колбы) которых удален воздух, называют вакуумными, а с колбами, заполненными энертными газами, — газополными. Выпускают вакуумные (тип В), газонаполненные моноспиральные (тип Г), газополные, биспиральные — нить накала свита в двойную спираль (тип Б) и биспиральные криптоновые (тип БК), с колбой молочного стекла (тип МЛ), с матированной колбой (тип 41) и другие лампы накаливания. Скорость распыления вольфрама в газе меньше, чем в вакууме. В газонаполненных лампах нить накала нагревается до 2700 °C, световая отдача составляет 6,7… 19,1 лм/Вт и срок службы— 1000ч.

Выпускаемые промышленностью лампы накаливания имеют различные значения номинального напряжения в зависимости от типа и назначения. Например, автомобильные и тракторные лампы имеют номинальное напряжение 6 и 12 В; для местного освещения выпускают осветительные лампы общего назначения на следующие диапазоны напряжений: 127… 135; 215…225;

220…235; 230…240; 235…245 В. Указанные диапазоны обусловлены изменениями напряжения сети.

Рис. 9.2. Зависимость светового потока Ф и срока службы Т источников света от уровня напряжения:

Световая отдача ламп накаливания растет с увеличением их мощности. При одинаковых мощностях световая отдача ламп, рассчитанных на напряжение 127 В, выше, чем у ламп на 220 В.

для ламп накаливания — / (Ф) и 4 (7); для газоразрядных ламп — 2 (Ф) и 3(1)

При изменениях напряжения в сети световой поток и срок службы лампы изменяются. Зависимость светового потока Ф и срока службы Т от уровня напряжения на зажимах лампы представлена на рисунке 9.2. Из анализа рисунка следует, что при повышении напряжения на 5% срок службы сокращается вдвое, а световой поток увеличивается на 20%. При увеличении напряжений на 10% световой поток возрастает на 40%, но от нормативного срока службы остается 1/3. Поэтому для увеличения срока службы ламп следует как можно меньше подвергать их воздействию повышен;

Рис. 9.3. Устройство галогенной лампы накаливания:

1— плоская ножка лампы; 2— молибденовые электроды; 3— кварцевая колба; 4— нить накаливания; 5—вольфрамовые держатели; б —контактная пластинка

ного напряжения, которое бывает в электрических сетях в ночное время.

Получили распространение галогенные лампы накаливания (рис. 9.3). В обычной лампе накаливания вольфрамовая нить накала постепенно распыляется, и ее частицы оседают на внутренней поверхности колбы, уменьшая ее прозрачность. В лампах с галогенным циклом в кварцевую колбу вводят дозированное количество йода. В этих лампах нить накала, выполненная из особо чистого вольфрама, установлена по оси кварцевой трубки на вольфрамовых поддержках. Ввод в лампу выполнен молибденовыми электродами 2, впаянными в кварцевые ножки и соединенными с контактными поверхностями.

Регенеративный йодный цикл состоит в следующем. Частицы вольфрама, отрываясь от раскаленной нити накала, оседают на стенках колбы, где соединяются с йодом. При этом образуется газообразное соединение — йодистый вольфрам, который, попадая в зону высоких температур вблизи нити накала, вновь распадается на вольфрам и йод. Вольфрам выпадает на нить накала, а частицы йода возвращаются к колбе и вновь принимают участие в цикле.

Срок службы галогенных ламп вдвое больше (у отдельных типов — в 10 раз), чем у обычных ламп накаливания, спектральный состав излучения более близок к естественному, световая отдача на 18…20% больше. Габариты этих ламп значительно меньше, что позволяет существенно уменьшить размеры и массу осветительных приборов. Галогенные лампы обладают высокой механической прочностью и нагревостойкостью. Они выдерживают большое внутреннее давление и без последствий переносят в рабочем состоянии обливание холодной водой. Особенность эксплуатации трубчатых галогенных ламп в том, что их монтируют только в горизонтальном положении. В маркировке лампы первая буква К обозначает кварц. У автомобильных ламп первая буква А. Вторая буква обозначает вид галогенный добавки И — чистый йод, Г — галогенные смеси. Первая группа цифр — напряжение, В, вторая группа цифр — мощность, Вт.

Рис. 9.4. Схема включения лампы накаливания для продления срока ее службы:

VD1…VD4-диоды типа КД202К; R1 — 10 кОм; /?2 = «1 кОм; С7» ЮмкФ; VT1 — транзистор типа КТ848А; HL1 — сигнальная лампа; SA1 — выключатель Сопротивление нити лампы накаливания в холодном состоянии значительно меньше, чем в нагретом. Именно поэтому лампы накаливания чаще всего выходят из строя в момент включения. Если при включении лампы накаливания ток через нить увеличивать плавно, то долговечность лампы значительно возрастает. На рисунке 9.4 приведена схема устройства с помощью которого плавно разогревается нить лампы накаливания. При указанных на схеме типах и номинала деталей продолжительность задержки включения лампы HL1 равна примерно 100 мс, которая практически незаметна для зрения.