Лампа розжарювання

Лампа розжарювання (від грецького λαμπάς – світоч, світильник), штучне джерело світла з випромінювачем з тугоплавкого дроту (зазвичай у вигляді нитки або спіралі), що розжарюється електричним струмом. Винайдено А. н. Лодигіним 1872 р. (патент - 1874); як нитка розжарення використовувався вугільний стрижень, поміщений у скляний балон (колбу), з якого рахунок згоряння частини вугілля при пропусканні струму видалявся кисень . Надалі конструкція лампи розжарювання постійно вдосконалювалася. У 1879 р. Т. А. Едісон створив придатну для промислового виготовлення конструкцію лампи розжарювання з вугільною ниткою підвищеної довговічності (близько 40 год), розробив для електроламп патрон та цоколь з гвинтовою нарізкою, а також застосував відкачування повітря з балона. У 1898–1908 роках. як тіло напруження випробовувалися метали (Os, Ta, W), і з 1909 р. стали застосовуватися лампи розжарювання із вольфрамовою ниткою. Для зниження швидкості випаровування нитки напруження І. Ленгмюр запропонував наповнювати лампи розжарювання інертним газом (1909). У 1912–1913 pp. з'явилися перші лампи розжарювання, наповнені азотом та інертними газами (Ar, Kr); вольфрамову нитку стали виготовляти у вигляді спіралі. Заповнення лампи розжарювання інертними газами з добавками галогенів дозволило зменшити забруднення колби лампи частинками розпиленого металу та суттєво збільшити час життя таких ламп. Використання тіла розжарення у формі біспіралі (спіралі, навитої зі спіралі) скоротило втрати теплоти через газ.

Випромінювання лампи розжарювання обумовлено законами теплового випромінювання, у тому числі законом Кірхгофа, що пов'язує випромінювальну і поглинальну здатність реального випромінювача з випромінювальною здатністю абсолютно чорного тіла, і законом Планка, що дає спектральний розподіл випромінювання. Для отримання видимого випромінювання необхідно, щоб температура сягала кількох тисяч градусів. Чим менша температура, тим менша частка видимого світла і тим «червонішим» видається випромінювання. Для отримання максимально «білого» світла необхідно підвищувати температуру нитки розжарення, яка, своєю чергою, обмежена температурою плавлення нитки. У сучасній лампі розжарювання застосовуються матеріали з максимальними температурами плавлення – W (3420 °C) та (рідше) Os (3027 °C). При практично досяжних температурах 2300-3300 ° C лампи розжарювання випромінюють світло, яке здається більш "жовто-червоним", ніж денне світло. Для оцінки якості світла є колірна температура.

Конструктивно численні різновиди лампи розжарювання складаються з однотипних частин, що відрізняються розмірами та формою. Типова лампа розжарювання є скляною колбою, в якій на скляному або металевому штенгелі за допомогою тримачів з молібденового дроту закріплено тіло розжарення (моно- або біспіраль з вольфраму). Кінці спіралі з'єднані з електричними вводами, середня частина яких для створення вакуумно-щільного з'єднання зі скляною лопаткою виконується з платініту або молібдену. Для кріплення до патрона лампа забезпечується цоколем, що прикріплюється до колби спеціальною мастикою.Більшість сучасних ламп розжарювання є газонаповненими; наповнення - в основній суміші інертних газів (Ar, Kr, Xe та ін) з невеликою кількістю N, іноді з добавками галогенів (зазвичай I або Br). Азот вводиться з метою унеможливлення виникнення газового розряду в лампі. Лампи малої потужності (до 25 Вт) з економічних міркувань зазвичай виконують вакуумними (залишковий тиск повітря 10-1 мПа).

Лампи розжарювання класифікують: по сферах застосування (освітлювальні загального призначення – для внутрішнього та зовнішнього освітлення; спеціального призначення – транспортні, метрологічні, для сигналізації та індикації, для оптичних систем, місцевого освітлення та ін.); за основною конструктивною формою та світлотехнічними властивостями колби (прозорі та матові, з дзеркальним куполом, кульові, краплеподібні, декоративні – у формі свічки, полум'я тощо, з розсіювальним покриттям та ін.); за формою тіла розжарення (лампи із суцільною моно- або біспіраллю – прямолінійною, дуговою, у вигляді зигзагу; з тілом розжарення, сформованим з окремих секцій або у вигляді плоскої пластини, та ін.). За габаритними розмірами розрізняють надмініатюрні, мініатюрні, малогабаритні, нормальні та великогабаритні лампи розжарювання (наприклад, до надмініатюрних відносяться лампи довжиною менше 10 мм і діаметром менше 6 мм; у великогабаритних ламп довжина перевищує 175 мм), а діаметр – 80 мм.

Лампи розжарювання виготовляються на напруги від часток до сотень вольт, потужністю від часток вата до десятків кіловат. Термін служби (середня тривалість горіння) коливається від 5 годин (наприклад, літакові фарні лампи) до 2000 годин і більше. Світлова віддача залежить від конструкції, напруги, потужності та тривалості горіння лампи та становить 10–35 лм/Вт.По світловій віддачі лампи розжарювання поступаються розрядним джерелам світла, проте вони простіше в експлуатації (не вимагають пускових пристроїв та складної арматури) і практично не мають обмежень щодо напруги та потужності. Лампи розжарювання широко застосовуються у світильниках загального освітлення, прожекторах, проекційних апаратах, автомобільних та літакових фарах, а також для кіно-, фотознімального та телевізійного освітлення та ін. З 1990-х років. лампи розжарювання загального призначення поступово витісняються більш економічними (т. зв. енергозберігаючими) компактними люмінесцентними лампами з вбудованим електронним пускорегулюючим апаратом та різьбовим цоколем.

Редакція технологій та техніки

Опубліковано 13 березня 2023 р. об 11:22 (GMT+3). Останнє оновлення 13 березня 2023 р. об 11:22 (GMT+3). Зв'язатися з редакцією