Андрей Смирнов
Время чтения: ~14 мин.
Просмотров: 0

Устройство и принцип работы лампы накаливания

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.

Устройство

Лампы Эдисона могут быть нескольких видов:

  1. Обычные осветительные приборы, которые имеют общее назначение. В большинстве случаев применяются для создания дизайна интерьера в стиле «ретро».
  2. Лампы Эдисона нашли широкое применение при использовании в прожекторах для обеспечения мощного освещения, действующего набольших расстояниях. Их подразделяют на маячные, общего назначения и кинопроекционные.
  3. В зеркальных вариантов часть внутренней стороны колбы покрыта светоотражающим материалом, а другая — матовым. Это позволяет усилить свет в нужном направлении. Такой слой делают с использованием алюминия.
  4. В галогенных лампах имеется газ из соединений йода или брома. Он увеличивает время существования вольфрамовой нити за счет того, что в небольшой степени препятствует испарению молекул вещества. Такие осветительные устройства имеют более длительный срок службы по сравнению с обычными лампами накаливания.

Настольная лампа

Важно! Светодиодные не являются лампами накаливания. В них вместо вольфрамовой нити используются светящиеся полупроводники

Такие устройства обладают многими преимуществами: длительным сроком службы, высоким качеством освещения. Однако они оформлены в стиле лампочек Эдисона.

Может использоваться более одной нити накаливания. Существуют модели, в которых применяется 20 штук.

Спиралевидная нить накаливания

Колба

Выпускаются колбы различных форм и размеров. Часто используются в виде груши, шара или трубки. Диаметр колбы может соответствовать обычным лампочкам накаливания или достигать 24-28 сантиметров.

Оформление бара с помощью ламп Эдисона

Применяются не только прозрачные, но и окрашенные стекла. Может использоваться желтый янтарный оттенок, существуют экземпляры с золотистыми или серебристыми нотками окраса. Выбор колбы существенно влияет на декоративные качества устройства. Некоторые используют такие лампы без абажуров потому что они сохраняют свои декоративные свойства и в таком случае.

Винтажное стекло является очень хрупким. Не разрешается выкручивать лампочку в то время, когда она включена. В этом случае имеется высокий риск того, что тонкое стекло колбы лопнет.

Газовая среда

Для наполнения колбы используется один из инертных газов. Чаще всего для этой цели применяется аргон. При работе вольфрамовой нити инертный газ способствует торможению химических реакций, продлевая срок службы светильника.

Лампы с необычными колбами

Тело накала

Одной из важных особенностей ламп edison является использование нитей накала различных форм. Наиболее известными являются следующие:

  • елочка;
  • беличья клетка;
  • в виде шпильки;
  • листообразная;
  • в виде петли;
  • спиралеобразная.

Иногда применяются также другие формы нитей. Тело накала также характеризуется классом и количеством входящих в состав нитей.

Люстра с цилиндрическими лампами

Электротехнические параметры

Лампа Эдисона имеет следующие эксплуатационные характеристики

  1. Работает от обычной сети переменного тока, вкоторой имеется напряжение 220 В.
  2. Срок эксплуатации, всреднем, составляет 3000-3500 часов работы.
  3. Характеризуется цветовой температурой 2700К. Она соответствует теплым оттенкам белого или желтого цвета.
  4. Существуют лампочки различной мощности в диапазоне от25 до 100 Ватт.
  5. Лампочки используют популярный цоколь E27, а также E14 иB22.
  6. Выпускается с колбами, имеющими различные формы: в виде груши, шарика или трубки.

В лампочках могут применяться различные формы, в которых сделана вольфрамовая нить.

Цоколь

Для того, чтобы использовать такую лампочку, должен иметься цоколь, в который ее можно вставить. Наиболее распространенным вариантом является E27 — стандартный патрон. Однако эта лампа выпускается также в других вариантах: для E14 или B22.

Оригинальная настольная лампа

Устройство LED-лампы

Пользователям, желающим ознакомиться с тем, что это такое, придется разобраться с конструкцией и принципом работы светодиодной лампочки. Прежде всего, классический LED светильник представляет собой сборное устройство, состоящее из следующих основных узлов (фото ниже):

  • Нескольких светодиодных излучателей, размещенных на теплоотводящей алюминиевой подложке (радиаторе).
  • Матового куполообразного рассеивателя, конструкция которого обеспечивает равномерность распределения светового потока.
  • Электронного преобразователя (драйвера), снабжающего LED светодиоды питанием нужного качества.
  • Стандартного цоколя (E14, E 27, E 40 и других типов).

Важно! В простейших моделях лампочек от китайского производителя может устанавливаться один мощный светодиод. При рассмотрении различных вариантов исполнения светодиодных лампочек важно научиться различать их по величине питающего напряжения

При рассмотрении различных вариантов исполнения светодиодных лампочек важно научиться различать их по величине питающего напряжения

Схема на специализированной микросхеме

Микросхема кр1182пм1 специально разработана для построения всевозможных фазовых регуляторов.

В данном случае, силами самой микросхемы регулируется напряжение на лампочке накаливания мощностью до 150 ватт. Если нужно управление более мощной нагрузкой, большим количеством осветителей одновременно, в цепь управления добавляется силовой симистор. Как это выполнить смотрите на следующем рисунке:

Использование данных устройств плавного включения не ограничиваются только лампами накаливания, их так же рекомендуется устанавливать совместно с галогеновыми на 220 в. Аналогичные по принципу действия устройства устанавливаются в электроинструменты, запускающие плавно якорь двигателя, также продлевая срок службы прибора в несколько раз.

Важно! С люминесцентными и светодиодными источниками устанавливать данное устройство категорически не рекомендуется. Это связано с разной схемотехникой, принципом действия, и наличием у каждого устройства собственного источника плавного разогрева для компактных люминесцентных ламп или отсутствии потребности в данном регулировании для LED

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно рассматривается еще одна популярная схема сборки прибора — на полевых транзисторах:

Самоделка на транзисторах

Теперь вы знаете, как сделать устройство плавного включения ламп накаливания на 220 В своими руками. Надеемся, схемы и видео в статье были для вас полезными!

Рекомендуем также прочитать:

  • Как выпаять радиодетали из платы
  • Как сделать паяльник своими руками
  • Причины перегорания ламп накаливания

Температура света

При покупке светодиодной лампы не забываем от типе света. В продаже есть два типа светодиодных ламп по температуре света.

  • Холодный свет это свет светодиодной с видимой синевой.
  • Теплый свет это свет светодиодной лампы с видимой желтизной.

Строение изделия

Обычные виды ламп накала состоят из стандартных элементов. Их размеры могут отличаться (самыми большими являются промышленные типы), но в целом они абсолютно одинаковые. Основные составные части конструкции:

  • Колба.
  • Цоколь. Он состоит из корпуса, на котором установлен изолятор и контакт.
  • Вакуум или смесь газов.
  • Нить накала.
  • Предохранитель.
  • Ножка.
  • Электроды. Через них подаётся электричество на нить.
  • Крючки. Предназначены для поддержания элемента накаливания.

Чаще всего предохранитель делают из феррита и никеля. Он располагается в разрыве на каком-либо из выводов тока. Обычно его размещают в ножке. Делается это из-за того, что во время обрыва сети возникает электрическая дуга. Она расплавляет проводник, который попадает на стекло. В этом случае лампа может взорваться.

Колба и цоколь

Стеклянный сосуд необходим, чтобы защитить нить накаливания от воздействия кислорода, что приведёт к её разрушению. Размеры колбы выбираются исходя из скорости оседания вещества, из которого выполнен проводник.

Наиболее распространённым цоколем является модель Томаса Эдисона. Е10 — это самый маленький резьбовой контакт, который сейчас применяется. Например, он может использоваться в ёлочных гирляндах, а также в небольших фонариках.

Цоколь Е14 называют миньоном. Зачастую его используют в небольших осветительных приборах по типу бра. Также эта модель применяется в современных люстрах. Даже светодиодные лампы используют этот тип контакта.

Под этот патрон изготавливается множество видов ламп:

  • грушевидная;
  • каплевидная;
  • зеркальная;
  • шарообразная;
  • свечеобразная.

Газовая среда и нить накала

Раньше все осветительные изделия были вакуумными. Сейчас это решение используют только для маломощных ламп. Более мощные источники света наполняют инертным газом. Он напрямую влияет на количество излучаемого тепла.

В галогеновые изделия закачивают галогены. Вещество, покрывающие всю спираль накала, при нагреве постепенно испаряется. Оно вступает в реакцию с галогенами, расположенными внутри колбы. После этого начинают появляться соединения, которые снова разлагаются, что влечёт за собой возвращение вещества на нить. Это позволяет значительно увеличить температуру спирали, чтобы повысить КПД и длительность эксплуатации. Также газы позволяют сделать стеклянные ёмкости не такими большими.

Нить накала выполняется в разной форме. Предпочтение отдают исходя из специфики лампочки. Чаще всего используют проводник с круглым сечением или спираль. Очень редко применяют ленточные нити.

Современные лампы функционирует благодаря вольфраму или сплаву из осмия и вольфрама. Иногда используют биспирали и триспирали. Это возможно только благодаря повторному закручиванию. Наибольший коэффициент полезного действия наблюдается у последнего типа, потому что триспираль позволяет снизить количество теплового излучения.

Варианты схем

В магазинах предлагается широкий выбор устройств плавного пуска для ламп от российских и зарубежных производителей. Монтаж не требует особой квалификации. Нужно сделать разрыв провода фазы, ведущего к лампе накаливания, и подключить прибор при помощи клеммников.

При отсутствии клеммников провода спаиваются.

Чаще всего на производствах используется одна из трех схем:

  • туристорная;
  • симисторная;
  • специализированная (обычно микросхема КР1182ПМ1или DIP8).

В сети 220 В

Самая простая схема плавного включения ламп туристорная.

Для самостоятельного изготовления требуются:

  • лампа накаливания;
  • 4 диода (для создания выпрямительного моста);
  • туристор;
  • конденсатор (10 мкФ);
  • 2 резистора (один из них переменной емкости).

Время включение определяет переменное сопротивление.

В момент включения ток проходит через лампочку, выпрямляется мостом, проходит через резистор и начинает скапливаться в конденсаторе. После достижения определенного порога зарядки ток подается на туристор, он немного открывается. По мере наполнения конденсатора туристор открывается все больше, лампочка постепенно загорается. Максимальная мощность света достигается при полной зарядке конденсатора.

Лампочки накаливания рассчитаны на 220 В (на практике может быть до 240 В). Диоды и туристор выбираются, базируясь на этот показатель. При самостоятельном изготовлении необходимо учесть, что можно использовать любые диоды с напряжением от 300 В и туристор, способный выдерживать мощность от 2 кВт. Емкость накопителя тоже большого значения не имеет

Важно знать, что при ее уменьшении лампочка будет зажигаться быстрее

Использование симистора (попупроводникового ключа) позволяет уменьшить количество элементов в туристорной схеме.

Используется:

  • дроссель;
  • 2 резистора;
  • конденсатор;
  • диод;
  • симистор.

По принципу действия эта схема мало отличается от предыдущей. Время включения определяет цепочка из резистора и конденсатора, которые подключены через диод. По мере наполнения емкости конденсатора постепенно открывается симистор, через который подпитана лампочка накаливания. Она загорается не мгновенно, а плавно. Такой прибор более удобен в использовании благодаря небольшим размерам.

Плавный пуск ламп при помощи приборов, созданных на основе микросхемы КР1182ПМ1(DIP8), можно использовать с источниками освещения, обладающими мощностью до 150 Ватт.

Основа этого прибора – 2 туристора и 2 системы управления. Время регулируется резистором и конденсатором. Силовую часть от управляющей отделяет симистор, подключенный через задающий ток резистор. Работу внутренних туристоров регулируют 2 наружных конденсатора, от помех, создаваемых сетью, защищает дополнительный конденсатор и резистор.

При использовании этой схемы свет не только плавно включается, но и плавно выключается. Длительность загорания и затухания регулируется подбором емкости конденсаторов.

Плавное включение обладает существенным недостатком – снижением яркости светового потока. Для достижения оптимального уровня освещения требуются лампы с максимальной мощностью.

Для одноклавишных выключателей существует схема на основе транзистора. Когда лампочка накаливания выключена, он закрыт. После включения напряжение через резистор и диод поступает на конденсатор, он начинает заряжаться. Максимальный уровень (9,1 В) ограничивает стабилитрон.

После достижении оптимального напряжения транзистор начинает открываться, нить накаливания лампочки, подключенной последовательно, постепенно нагревается. Обязателен второй резистор у конденсатора, обеспечивающий его разрядку после выключения. Основное преимущество использования транзистора – отсутствие мерцания лампочки накаливания.

При напряжении 12 В

Если светильник точечный, то используется трансформатор, преобразующий 220 вольт в 12 вольт. Для подключения к 12 В устройства плавного пуска он устанавливается перед преобразователем напряжения.

Если такой прибор необходим для автомобиля, требуются специальные схемы – импульсные или линейные (ШИМ-регуляторы).

Линейные подключаются к источникам света параллельно. После включения ток проходит через резистор, лампы тусклые. После подключения реле они загораются на всю мощность.

Резистор должен быть керамический, мощность примерно 5 Вт, сопротивление 0,1-0,5 Ом.

Импульсные схемы создаются на основе полевого транзистора, подающего ток короткими импульсами. За счет этого нити накаливания не нагреваются до уровня, при котором возможен разрыв. В перерывах между импульсами ток успевает равномерно распределиться по нити, выравнивая сопротивление.

Схема сборки конструкции

То, как будет работать светодиодная лампа напрямую зависит от производителя и цены изделия. Отличия можно заметить, если снять рассеиватель

В первую очередь стоит обратить внимание на качество пайки чипов, а также соединительных проводов. Дешевые лампочки служат меньше, чем качественные и дорогие

Низкокачественные китайские лампочки

Приобретая лампочку не более чем за 3 доллара, не стоит рассчитывать на симметрическое расположение светодиодов на плате. Это говорит о том, что пайка выполнялась вручную и на скорую руку. Говоря о проводах, они подбираются с минимальным сечением. Надёжного драйвера здесь также не будет. Вместо реализована бестрансформаторная схема с выпрямителем и конденсатором.

Схема китайской лампочки.

Если приходится проводить диагностику и после ремонтировать лампы подобного типа, следует обязательно придерживаться особой техники безопасности. Каждый элемент, который является составляющей одной цепи, может находиться под напряжением, опасным для здоровья человека. Если случайно дотронутся до одной из токоведущих частей, можно получить электрический удар. То же самое может произойти, если щуп мультиметра случайно соскользнёт и спровоцирует короткое замыкание.

Фирменные светодиодные лампы

Дорогие и качественные лампочки имеют приятный внешний вид, но это далеко не все преимущества. Качество элементной базы будет значительно выше, чем у китайского аналога, приобретённого по низкой цене. Установленный драйвер отличается сложным устройством. Один из способов его сборки подразумевает установку импульсного трансформатора, а также преобразователя тока, который в дальнейшем стабилизирует полученную нагрузку.

Качественная лампа LED.

Также может применятся другой способ, при котором трансформатор не устанавливается. Основная нагрузка будет направлена на микросхему. Другими словами, её называют «сердцем драйвера». Её преимущество состоит в том, что она способна стабилизировать входящее напряжение, а также:

  1. Имеет систему отрицательной обратно связи.
  2. Есть возможность диммирования.
  3. Может поддерживать ток с заданной шириной импульса.

Схема без трансформатора.

Выбирая качественную светодиодную лампочку на 220В с токовым драйвером, покупатель получает защищенное от помех и скачков в сети устройство, которое также будет соответствовать характеристикам, указанным в паспорте. Установленный здесь радиатор обеспечит быстрый теплоотвод. Эта лампочка будет служить более чем в 5 раз дольше дешевой китайской.

Достоинства и недостатки

Любой источник света обладает как достоинствами, так недостатками.

К преимуществам трубчатых ЛЛ можно отнести небольшое потребление энергии, высокую светоотдачу, длительный срок службы (средний показатель 12 тыс. часов)

Недостатков не мало:

  • большие размеры;
  • длительный запуск (до 3-х сек.);
  • высокое потребление энергии дросселем;
  • шумность во время работы;
  • мерцание, вредящее зрению;
  • отказ работать при минусовой температуре.

Многих недостатков трубчатых ЛЛ лишены компактные.

КЛЛ с традиционным цоколем обладают:

  • повышенной светоотдачей;
  • длительным сроком эксплуатации (до 15-и тыс. часов);
  • разнообразием цветности света;
  • выделением небольшого объема тепла;
  • равномерным распределением светового потока;
  • возможностью сэкономить до 75% электроэнергии.

К недостаткам компактных люминесцентных ламп относят:

  • невозможность эксплуатации при наличии члена семьи с кожными заболеваниями из-за присутствия в излучении ультрафиолета;
  • выключение, если напряжение снизилось на 10%;
  • невозможность подключения диммера;
  • периодическое мерцание;
  • наличие в составе фосфора и ртути;
  • необходимость в специальной утилизации;
  • сравнительно высокие цены.

В холодном помещение для того, чтобы образовался максимальный объем светопотока, требуются 2-3 секунды.

Достоинства светодиодных энергосберегающих источников:

  • стопроцентная экологическая безопасность;
  • выделение небольшого объема тепла;
  • низкое потребление электроэнергии;
  • простая установка;
  • высокая устойчивость к механическим повреждениям;
  • небольшие размеры.

Если изделие качественное, недостатков не много:

  • высокая стоимость;
  • направление луча в одном направлении (в некоторых ситуациях этот недостаток превращается в преимущество);
  • падение яркости в процессе эксплуатации;
  • невозможность установки в помещения с повышенной температурой (сауны, бани);
  • несовместимость с выключателями, оснащенными подсветкой.

Виды светодиодных ламп

Питание 4 В

Отдельные светодиоды могут использоваться для шопмоддинга, или любителями самодельных альтернативных источников энергии, например для запитывания от маломощных ветряных установок, для ремонта при замене вышедших из строя элементов в лампах и т. д. Выпускаются светодиоды рассчитанные на напряжение от 1 до 4,5 В и дающие разный цвет, от инфракрасного до ультрафиолетового.

Световая температура ламп

Питание 12 В

Лампы, с напряжением 12 Вольт относятся к категории безопасного оборудования, не способного причинить серьёзного вреда человеку, поэтому их можно применять в помещениях с повышенной влажностью. А также в спальнях, детских, погребах и кухнях.

Такие лампы выпускают в основном в безцокольном штырьковом исполнении.

Усложняет процесс монтажа лампочек то, что требуется специальное устройство, блок питания, который будет понижать напряжение сети с 220 до 12 В. Кроме того, такое устройство в цепи берёт на себя часть энергии, а КПД падает. А любое дополнительное устройство – это потенциально слабое звено, которое может выйти из строя.

Лампочка 12W

Обратить внимание на 12-вольтовые лампы стоит потребителям автономных и альтернативных источников энергии (солнечных батарей, ветряков и т. д.), а также автолюбителям и путешественникам, тем, кто организовывает освещение любого помещения от аккумуляторов.

Питание 220 В

Светодиоды, рассчитанные на 220 В уже снабжены всем необходимым для стабилизации напряжения (сложностью внутренних деталей и технологии их производства, объясняется высокая цена ламп). Такие осветители – самые распространённые среди обычных потребителей электроэнергии.

Также существует деление по назначению светодиодов:

  1. Осветительные.
  2. Индикаторные.

Последние, – маломощные источники света, пригодные только для подсветки дисплеев электроприборов и индикаторов в технике.

По способу сборки выделяются следующие типы:

  • DIP – состоит из кристалла и линзы над ним. Выводов у DIP-светодиода, два.
  • «Пиранья» – кристалл, линза, но выхода – четыре. Надёжнее монтируется, лучше отводит тепло.
  • SMD – поверхностный светодиод. Малые размеры, хороший теплоотвод, большое разнообразие вариантов исполнения. На сегодняшний день – это самые востребованные приборы.
  • СОВ – чип, встроенный в плату. Высокая интенсивность света. Контакты защищены от чрезмерного нагрева и окислительных процессов.
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации