Зависимость основных характеристик ламп

Накаливания от напряжения электрической сети

Повышение напряжения значительно сокращает продолжительность горения лампы, что объясняется повышением температуры нити и ускоренным ее разрушением за счет распыления вольфрама.

Уменьшение напряжения в сети с номинальным значением, принятым за 100%, вызывает уменьшение светового потока излучаемого лампой, а также ее мощности. Уменьшение светового потока происходит быстрее, чем мощность, что определяет уменьшение световой отдачи лампы при уменьшении напряжения. При небольших отклонениях напряжения в сети от номинального можно приближенно считать, что при изменении напряжения на ±1% световой поток лампы изменяется на ±2,7%, а средняя продолжительность горения – на ±13%,что можно видеть на графике зависимости световых характеристик ламп накаливания от напряжения (рис. 1).

В процессе эксплуатации осветительных установок необходимо стремиться к тому, чтобы фактическое напряжение в сети незначительно отличалось от номинального, так как при увеличении напряжения сети уменьшается средняя продолжительность горения ламп, а при уменьшении напряжения снижается световая отдача, т.е. экономичность лампы.

Puc. 1. График зависимости световых

характеристик ламп накаливания от напряжения

Ф – световой поток; Н – световая отдача; Р – мощность; Т – количество отказов (продолжительность горения)

Конструкция современных ламп накаливания

Наибольшее распространение имеют в настоящее время электрические лампы накаливания общего назначения предназначенные для освещения помещений и наружного освещения. Стеклянная колба лампы, диаметр которой определяется мощностью лампы, укрепляется специальной мастикой в цоколе, предназначенном для включения лампы в электрическую сеть. Внутри колбы расположена ножка лампы, состоящая из стеклянного штабика, который посредством утолщения в нижней части крепится к колбе.

В верхнюю часть штабика впаяны крючки, на которых укреплено тело накала лампы в виде спиральной нити. От тела накала к цоколю идут электроды, предназначенные для подведения тока к телу накала. Цоколь осветительной лампы накаливания снабжен винтовой нарезкой для крепления в патроне.

Для изготовления тела накала лампы применяется вольфрам в виде проволоки. С целью получения более концентрированного тела накала, уменьшения относительных потерь тепла в газе и скорости испарения вольфрама проволока спирализуется и располагается в виде незамкнутого кольца в плоскости, перпендикулярной оси лампы. Стремление к дальнейшему повышению эффективности ламп привело к применению двойных спиралей (биспиральные лампы).

С целью уменьшения распыления вольфрама и повышения рабочей температуры тела накала лампы наполняются инертными газами и их смесями при возможно больших давлениях. Нормальное давление газа в лампах не превышает 0,1МПа (600 мм. рт. ст.), т.к. дальнейшее повышение давления вызывает технологические трудности.

Наличие газовой среды приводит к дополнительным тепловым потерям на теплопроводность и конвекцию, поэтому для наполнения ламп необходимо использовать тяжелые инертные газы или их смеси, например, аргон с добавкой азота (14-16%).

В последние годы для наполнения колб ламп накаливания стали все шире применять смесь криптона с азотом, снижающую тепловые потери.

Во время работы лампы накаливания температура ее колбы достигает значительной величины, что заставляет выбирать размеры колбы с таким расчетом, чтобы не возникло размягчения стекла.

Наибольший световой эффект получается при наполнении колбы лампы с биспиральной нитью криптоновой смесью, что обеспечивает наименьшие тепловые потери.

Наряду с лампами в прозрачной колбе промышленностью выпускаются лампы в матированных и молочных колбах, а также лампы с зеркальным или диффузным отражающим слоем, покрывающим часть колбы лампы у цоколя. Снижение светового потока ламп с матированной колбой не должно превышать 3%, с молочной колбой – 20%

Лампы накаливания с отражающим слоем

С целью перераспределения светового потока и увеличения силы света лампы накаливания в направлении ее оси (а = 0°) промышленностью выпускаются лампы с зеркальным и с диффузным отражающим слоем, который наносится изнутри на верхнюю часть колбы лампы (со стороны цоколя).

Наибольшее увеличение осевой силы света достигается в лампах с зеркальным отражающим слоем. На рис. 2 приведены кривые распределения силы света с зеркальных ламп концентрированного НЗК(1) и среднего НЗС(2) светораспределения. Для сравнения нанесена кривая 3 распределения силы света в нижней полусфере лампы накаливания общего назначения (без отражающего слоя).

Лампы накаливания с зеркальным отражающим слоем широко используются для освещения производственных помещений с тяжелыми условиями работы.