Elektrotehnika_i_elektronika_2008

6.1.2.1. Электрические лампы накаливания

Конструкция осветительной: электрической лампы накаливания (ЛИ) общего назначения показана на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Конструкция осветительной лампы накаливания общего назначения:

1— колба; 2— спираль; 3— крючки; 4— линза; 5 — штабик; б — электроды;

7— лопатка; 8— штангель; 9 цоколь; 10— изолятор; 11— нижний контaкт. Материалы: a — вольфрам; б = стекло; в -- молибден; г — никель; д - медь,

сталь, ' никель; e — медь; ж --- цокольная мастика; з латунь, сталь; и --- сви-

нец, олОво.

• Основным элементом лампы является спираль (иначе нить накала, тело накала). При пропускании по ней электрического тока она накаляется до температуры 2500-2700°С и излучает свeт.

Лампы мощностью до 40 Вт изготавливают вакуумными. Отсут-

ствие воздуха предохраняет спираль от окисленйя и снижает тепло- вые потери, обусловленные конвекцией (передача тепла слоями

воздуха). .

Лампы большей мощности --= газонаполненные (аргон c добав-

кой -r 15 % азота, криптоноксеноновая смесь). Газовая среда умень-

шает скорость испарения спирали, улучшается ее охлаждение, что

дает . возможность повысить температуру спирали, т. e. увеличить

световой поток от лампы. .

По сравнению с вакуумными (той же мощности) газонаполненны е имеют больший световой поток, но выше тепловые потери.. Криптон и ксенон дают еще больше световой поток.

Большой интерес представляют биспиральны лампы , обеспечивающие повышенный световой поток (двойная с ираль) и сниженные потери. .

• Типы отечественных ламп: B - вакуумные, Г — газонаполненные,

Б.— биспиральные, ВК — биспиральные криптоi4овые. основные характеристики ЛИ общего назначения:

—номинальное напряжение ламп UH = 220 .Вт. Однако часть

электрических сетей России работает сет,одня или при несколько повышенном или пониженном от ^осительно UH на-

пряжении. Поэтому на колбах современн ix ламп накaливания можно пpoчитать o напряжении: «215- !25» (в), «220-230»

номинальная мощность Р: 15, 25, 40, б0, 75, 100, 150, 200, 300,

500, 750, 1000 вт; .

световой поток Ф. — приводится в справочн )й литературе (мо- жет уменьшаться и доходить до 85 % за счет испарения вольф=

—коэффициент пульсации благодаря больш ►й тепловой инерции нити накала К = 5-1:0 %;

—средняя продолжительность горения 4. 1 00 час (при неиз-

менном напряжении питающей сети). Достоинства ламп накаливания:

— простота конструкции и эксплуатации;

низкая стоимость большинства видов этих ламп;

- очень низкий коэффициент пульсации све. ового потока (ко-

1)жилых и бытовых (на стройках) помещенй 7

2)вспомогательных помещений промышлен ых и обществен- ных зданий;

3)наружного;

4) местного в основных цехах предпpиятий мест проведения работ внутри строящихся зданий.

К недостаткам ламп накаливания относятся:

- низкая экономичность (только 2-4 % потр бляемой электро- энергии преобразуется в видимое излучени . Остальное -- не- видимое излучение .й тепловые .потери);

—дают свет, в котором преобладают желтые т на, заглушающие остальные;

--искажают цветопередачу (Желтый предмет кажется белым, темно-синий — черным) особенно при маломощных лампах и

•сниженном напряжении_ сети. Поэтому для освещения рабо= чих поверхностей, требующих . определения различных цветов и оттенков, их использовать не рекомендуется;

--низкая световая отдача.

Лампы накаливания декоративные. Предназначены для общего, местного и декоративного освещения жилых и общественных поме-

щений. Применяется в люстрах и бра, где их декоративная форма (свеча, шар; витая свеча) могут выгодно дополнять конструкцию

светильника. .

Новое поколение таких ламп — ДАТ'; ДАЖ, ДАБЛ, ДАСР и ДАЗЛ

имеют внутреннее светорассеивающее покры тие, позволяющее эф-

фект^вно использовать их в ра^личных светйлыниках. (Буквы в обозначении: Д — декоративное, А — абажур, Г — голубая, Ж желтая, БЛ -- белая, СР — сиреневая, Зл — зеленая.)

Выпускают лампы мощностью от 25 до 100 Вт. Средняя продол-

жительность горения — 1000-1500 час.

. Лампы накaливания иллюминационные - используются для праз-

дничного освещения улиц и площaдeй, a также для декоративной

подсветки витрин (ИЛГ, ИЛЖ, ИЛО). Выпускаются мощностью 25 Вт, Uy = 220--230 В. Буквы к, Ж, Г, 3, O означают — красная, жептaя, голубая, зеленая, оранжевая. Срок службы - 1000 ч.

Лампы накаливания местного освещения. Используются для освещения рабочих мест, станочного парка и дрyгoгo технологического оборудования. Выпускают'.лаiипы типа МО на напряжение 12, 24,

3б B и мощности 25, 40, б0, 100 Вт. Срок службы = 1000 ч. .

Лампы сейсмостойкие — Б-220-235-б0 (150 ,200) мощностью б0,

150, 200 Вт. Средняя продолжительность горенйя — 1000 ч. .

ЛаНп ы накааивавия неодимовьге (БН 215-225-60 или 100 Вт). При изготовлении их колб используется стекло c добавками оки-

си неодима, что позволяет . yменьшить излучение в желтой области спектра. За счет этого часть излучения поглощается в максимальном диапазоне чувствительности глаза. Такой свет придает яркий вид

предметам, подчеркивал различные oттенки: цветов. Специальные лампы накаливания. Предназначаются для: сигналь-

ных огней .аэродромов (СГу СГА), маячных установках и другого морского навигационного оборудования (ММ), установки в электрических и газовых плитах (РНМТ) . .

Рудничные (РН). Применяются. в головных и ручных светильниках в шахтах и рудниках, a таюке в системах сигнального освещения. Обладают повышенной механической прочностью и выдерживaют многократные ударные нагрузки (U = 36, 45; 127 B: Р = 18, 22, 25., 60 Вт) . Срок службы — 1000 ч.

дорожные (Ж, ЖС) , самолетные (С)., тpамвайные (ЖГ).

Судовые. Используются для общего и местного освещения и сигнализации на судах. Выпускаются в прозрачны и матированных

колбах. Обладают высокой механической про ностью. C 13-25 (U = 13 B, Р.= 25 $т), Cl 10-25, С220--40). Сро службы — 4000 ч.

Мощность 'от 25 до 100 Вт.

Маткрованны е лампы накаливания используют я в случаях, когда

при освещении блестящих поверхностей могут во никнуть слепящие

блики. Поэтому колбы таких ламп матируются.

Лампы .накaливания c зеркальным отражающим лоем (зеркальные

лампы) имеют иную форму и конструкцию колб$ i. Внутренняя поверхность колбы около цоколя покрыта зеркаль ым слоем алюми-

ния. или серебра, a незеркaльная — матирована дф устранения бликов на освещаемую поверхность. B завиcим + сти от площади отражателя можно получить широкий или узкий направленный по

оси лампы световой поток. .

Они являются одновременно и источником c ета, и осветительной арматурой. Выпускают отечественные лампi4 типов: 3К 12--40, 3К 224--230--150, 3К 215--225-2500 мощностью т 40 до 2500 Вт.

Применяются для: , i

---наружного освещения открытых площад к, в том числе и строительных; , . .

—больших и парадных помещений (фойе, акте вые залы и т. п.) !- встраиваются в карнизы и создают достаточно равномерное освещение; , .

--высоких производственных помещений;

--подсветки отдельных архитектурных элеме тов;

---при необходимости создания большой осве енности в одном месте.

Ламгiы этого типа отличает высокая экономи ность, так как их .

можно :использовать и без арматуры. Средняя п одолжительность

Представляет они собой колбу диаметром 7----12 мм и длиной 189--

Эта температура колбы выбрана потому, что п и ней пары. йода

Это соединение подходит к спирали, температура которой до-

статочна для разложения. йодистого вольфрама на йод и вольфрам (оседает на спирали). Таким рбразом'создается непрерывный цикл.

Выпускают КГ и .КИ мощностью от 1 до 20 кВт, применяются в

наружных осветительных установках

Отметим) что при установке кварцевых ламп не следует их брать

голыми руками, так как жировые пятна, оставленные на кварце,

становятся при работе лампы непрозрачными. . Прожекторные лампы отличаются меньшим размером тела накала, что позволяет больше сконцентрировать световой поток. Неко= торьУе из них снабжены фокусирующими цоколями. Это значйтель-

но уменьшает допуск на ..положение тела накала и "позволяет заменять. лампы без дополнительной фокусировки прожектора.

Нормальное рабочее положение ламп при горении указывается на цоколе. Например: «цоколем вниз c отклонением «± 15-45°».

Типы ламп: ПЖ (300, 500, 1000, 1500, 2000, 3000 Вт), срок служ-

бы 150-400 часов. .

Известные зарубежные предприятия й фирмы GENERAL ELEC-"

TRIC, PHILIPS, SIEMENS, OSRAM, TUNGSRAM, СОМТЕСН и

многие другие выпускают сегодня также широкий спектр ламп на=

.каливания разных видов и назначения.

6.1.2.2. Люминесцентные лампы низкого давления

Работа таких ламп основана на использовании ультрафиолетово-

го излучения наполняюцдих колбу паров ртуги низкого давления, при прохождении электрического тока (электролюминесценция), с последyющим преобрaзовaнием посредством 'люминофоров невидймо-

. го ультрафиолетового излучения в видимое (фотолюминесценция).

B. создании люминесцентной лампы большая заслуга принадлежит русским ученым во главе c академиком С.И. Вавиловым.

Конструкция люминесцентной лампы низкого давления пред-

1

Рис. 6.2. Внешний вид и разрез люминесцентной лампы:

1-- цоколь; 2— колба; 3 - pтyтные пары; '4— слой люминофора;

5 -- контактные штырьки цоколя; 6— биспиральный .электpoд из вольфрaма

i-- световая отдача '1' = .44=70 лм ./Вт, что значительно больше, 'чем y ламп накаливания. Отсюда следyет,, что при равной ос-

вещенности затрачиваемая электpичeскaя мощность на осве- щение люминесцентными лампами будет меньше, чем при

лампах накаливания; .

-= коэффициент пульсаций светового потока 1' = 35- 55 % (зна-

чйтельно больше, чем в лампе 'накаливания,' что может при-

вести к стробоскопическому эффекту). Это значит, что 'при

определенных скоростяx вращения производственных механизмов можно получить : искаженное зрительное восприятие.

Вращающееся колесо может казаться неподвижным или вращающимся в другую сторон Такой обман зрения особенно

опасен в цехах с вращающимися деталями станков. Колеба-

ния освещенности вызывают утомление зрения. Уменьшается работоспособность; .

—срок службы 10---12 тысяч часов; .

—влияние температуры окружающей среды. ' Оптимальная температypа 20--25°С. При ее отклонении в обе стороны световой поток значительно снижается: A при t =- 0°C и ниже лампа

может вообще не включиться, Поэтому при' использовании люминесцентных ламп на улице в светильниsах используют

подогрев или' используют специальные схемы зажигания. '

Рассмотрим импульсное (стартерное) зая нгаине, очень широко , распространенное на практике. : .

Конструкция стартёра и ' простейшая схема включения люминесцентной лампы представлена на рис. б:.3 'и б.4.

реле, помещенное ,в баллон, нaполненный инер гньхм газом, чаще

всего неоном (рис. 6.3) . Реле имеет два электрод : один биметал- .

лический, другой — металлический. Между эле ^тродами имеется

. зазор 2-3 мм. Его величина устанавливается заво дом -^ изготовителем, зависит от напряжения сети и напряжения зaжигания люминесцентной лампы c холодными электpодaми:

Дроссель 1, представляющий собой обмотку, н ^мотанную на сер- дечник из листовой электротехнической' стали, об гiегчает зажигание

Для повышения коэффициента мощности в c .еме предусматривается конденсатор С I . Схема включения лампы; где предусматри-

вается этот конденсатор, называется компенсир ванной.

Конденсатор С2 служит для уничтожения рад опомех, вызывае-

мых работой лампы.

Рассмотрим, как протекает процесс зажигания лампы. При стартерном зажигании (рис. б.4) в момент включени I лампы ее элект-

ее включения электроды не могут быть нагреты, т к как цепь разомкнута. Но подведенного полного напряжения се и к зазору между электродами стартера достаточно, чтобы вызвать в нем разряд:

ния, вызывающий мощный дуговой разряд и зажи •ание лампы. При этом напряжение на лампе .становится меньше, чем напряжение

сети. Стартер, включенный параллельно лампе, ОК, iзывается под тем же уменьшенным напряжением,. которого недост точно, чтобы вы-

звать в нем новый разряд. Поэтому во время но ^мальной работы

лампы стартер бездействует.

Если лампа не зажглась, . стартер снова оказьгв ется под полным

Недостатками люминесцентных ламп являют ^я.

—значительные пульсации' светового потока что может приве-. сти к стробоскопическому эффекту и утом пяет зрение;

---необходимость использования пускорегулг рyющей аппарату-

ры (ПРА);

— зависимость работы от температуры окрух^ ающей среды. Сегодня на отечественном рынке в большом к+ )личестве находят-

ся люминесцентные лампы высокого качества у се yпоминавшихся выше известных зарубежных фирм: GENE] 'АL ELECTRIC, 0SRAM, PHILIP$, СОМТЕСН,'и др.

6.1.2.3. Дуговые ртутно-кварцевые. ла '(пы ВЫСОКОГО

давления с исправленной цветнос ью (ДРЛ) и c улучшенной цветопередачей (ДРи)

Для освещения высоких (более 5 м) производ твенныx помеще--

трафиолетовых лучей разряда излучает оранжев • -красный свет, и

пы.

в торцак трубки впаяны два основных вольф и амовых активных электрода 3 (двухэлектродная лампа (рис. 6.б, а) ибо к двум основным горелкам 7 дополнителвио подключаются д : a электрода 8, облегчающих возникновение разряда между основ ыми электродами (четырехэлектродная лампа, рис. 6.6, 6). Кварцев. • трубка помещается в колбе, которая изготовлена из тугоплавкого стекла. На внутреннюю поверхность колбы нанесен слой люмина фара 4. в качестве основного люминофора для лампы ДРЛ применяют фторогерманат магния, активизированый марганцем. Для обеспечения оxлaждения кварцевой горелки пространство между ней и сте иной колбой заполняетсв1 инертным газом, обычно азотом.

Принципиальная схема включения двухэле тродной лампы в электрическую сеть напряжением 220 B показан4 на рис. б.7.