Как горит лампочка?
Первоначально понятие «лампочка Ильича» было связано с электрификацией СССР, в частности в деревнях и сёлах. Существовала даже фраза: «Была коптилка да свеча — теперь лампа Ильича». Устойчивое выражение характеризовало перемены «электрического плана», а также пропагандировало советскую власть.
Первые «лампочки Ильича» представляли собой свободно свисающие лампы накаливания, подвешенные за патрон проводом к потолку. В наше время понятие продолжает относиться к лампе накаливания, но уже вне зависимости от наличия плафона при ней.
Почему «накаливания»?
Своё название лампочка получила в честь принципа действия. Сама лампа — это соединение колбы из стекла, металлического патрона и «пестика». Если внимательно взглянуть на саму лампу, то можно заметить некие рожки, соединённые между собой мостиком. Это и есть проводная нить. Она представляет собой либо металлическую спираль, чаще всего вольфрамовую, либо угольную нить. Электрический ток следует по проводнику, тем самым осуществляя физическую реакцию — тепловое действие тока.
Почему электричество даёт свет?
Вы когда-нибудь наблюдали за тем, как горит дерево? Сначала оно становится красным и даже ослепительно белым, от горящих поленьев исходит жар и свет. Подобная ситуация происходит и с проводником лампочки. Вольфрам, намного прочнее дерева, быстро не сгорает, а способен при накаливании нагреваться и долгое время выделять свет (разный по степени яркости в зависимости от мощности) и небольшое количество тепла.
Сила тока влияет на температуру накаливания. Чем ток сильнее, тем выше температура. В зависимости от этого нить может менять свой цвет от жёлтого до ярко-белого.
В целом, вольфрамовый»мостик» является проводником мощнейшей энергии. Как известно, энергия не появляется внезапно и также не исчезает в никуда. Она меняет своё состояние, преобразовывается, переходит в другой вид. Энергия, проходящая через вольфрамовую «пружинку», также преобразовывается. Одна её часть переходит в тепловые волны (и мы чувствуем тепло, исходящее от лампочки), другая часть — в электроволны (лампочка даёт свет).
А можем ли мы влиять на степень освещения? Из вышесказанного следует, что если мы повысим температуру накаливания, то и света будет больше. Однако нельзя не принимать во внимание материал, из которого изготовлен проводник. Если вольфрам начать слишком сильно нагревать, то проводник может «перегореть». Слишком сильный нагрев и является одной из причин «лопнувших» лампочек. Если посмотреть на перегоревшую лампочку, то можно увидеть и повреждённый проводник. В сгоревшем состоянии он представляет собой нить из двух частей с повиснувшими концами.
Почему лампочка такая хрупкая?
Когда мы несём лампочки из магазина домой, то двигаемся всегда аккуратно, следим за своей покупкой. Лампочки — это эквивалент яиц по хрупкости. Зачем же лампочки изготавливают такими «нежными» и бьющимися?
Первый ответ — самый очевидный — прозрачность. Стекло с лёгкостью пропускает свет сквозь себя, поэтому мы получаем максимальное количество освещенности, которое может подарить нам лампочка. Второй ответ скрывается в улучшенных условиях для проводника. Для того чтобы вольфрамовой пружинке сильнее раскалиться, нужно сократить количество воздуха вокруг неё. Именно поэтому проводник помещают в стеклянную «грушу», заранее откачав оттуда воздух.
Вот так обычная лампочка, по сути являясь проводником мощной энергии, несёт в наши дома свет. И теперь мы знаем о лампочках чуть больше, нежели, например, говорится в детской загадке: «Провели под потолок удивительный шнурок. Привинтили пузырёк — загорелся огонёк».
Как работает лампочка?
Лампы накаливания существуют уже довольно давно, но вы можете не знать, что они работают на сложных принципах электродинамики и термодинамики.
До эпохи электрического освещения было довольно проблематично добиться яркого и долговечного освещения. Единственными доступными вариантами были свечи и масляные лампы, которые не очень эффективно справлялись со своей задачей.
Придуманные и запатентованные Томасом Альва Эдисоном в 1800-х годах, лампы накаливания продолжают освещать наш мир на протяжении многих поколений.
Фотография лаборатории лампочек Томаса Алвы Эдисона, Детройт, сделанная в 1979 году
Лампы накаливания стали настолько популярны, что оригинальная технология не претерпела никаких радикальных изменений. Интересно отметить, что такая незначительная (но в то же время критически важная!) часть нашего существования основана на важных аспектах физики.
В этой статье мы найдем ответы на некоторые общие вопросы, касающиеся ламп накаливания.
Как образуется свет в лампах накаливания?
Лампа накаливания в основном состоит из двух частей — колбы и нити накаливания.
Колба, как правило, изготовлена из стекла, внутри которого находится вакуум. Вакуум помогает продлить срок службы лампочки; если внутри лампы присутствуют частицы воздуха, она быстро нагреется, и стекло может легко лопнуть.
Нить накаливания внутри лампочки — это место, где собственно и производится свет. Она сделана из длинного и намотанного материала, который является хорошим проводником электричества, например, вольфрама. Иногда внутренняя часть лампочки также заполняется инертным газом, например, аргоном. Инертные газы помогают замедлить процесс изнашивания вольфрамовой нити.
Конструкция лампы накаливания. На схеме: 1 — колба; 2 — полость колбы (вакуумированная или наполненная газом); 3 — тело накала; 4, 5 — электроды; 6 — крючки-держатели тела накала; 7 — ножка лампы; 8 — внешнее звено токоввода, предохранитель; 9 — корпус цоколя; 10 — изолятор цоколя (стекло); 11 — контакт донышка цоколя.
Нить накала прикреплена к металлическим контактам, которые подключены к источнику питания, чтобы через них мог проходить электрический ток.
Когда электрический ток проходит через нить накала, атомы возбуждаются, и электроны в них переходят на более высокие энергетические уровни, как только они поглощают энергию от протекающего тока. Время, в течение которого электроны остаются в этом возбужденном состоянии, очень мало, и когда они возвращаются к своим исходным уровням энергии, дополнительная энергия высвобождается в виде фотонов (небольших пакетов световой энергии).
Таким образом, лампочка светится!
Почему лампочки нагреваются?
Здесь следует учитывать один важный момент: нить накаливания лампочек сгорает, чтобы произвести свет. Это означает, что электрический ток, проходящий через нить, нагревает ее до такого уровня, что она начинает излучать фотоны. При перемешивании и вибрации атомов в материале нити накаливания выделяется тепловая энергия.
Большая часть электрического тока, проходящего через лампочку, используется для возбуждения атомов. При этом выделяется тепловая энергия, но лишь небольшая часть этой электрической энергии преобразуется в свет.
Кроме того, внутренняя часть лампочки не полностью герметична, и частицы воздуха передают тепловую энергию стеклу. Инертный газ внутри лампочки также проводит тепловую энергию к стеклу. Поэтому, когда вы прикасаетесь к лампочке, которая светится долгое время, то оказывается, что она горячая.
По этой причине нить накаливания рано или поздно разрушается, поэтому лампы накаливания служат недолго.
Следовательно, можно сказать, что лампа накаливания не особенно эффективно преобразует электрическую энергию в световую, растрачивая энергию в виде тепла.
Благодаря вечной жажде человечества к лучшим вариантам, у лампы накаливания появились лучшие конкуренты — галогенная лампа, люминесцентная лампа и светодиодная лампа (LED).
Эти разные виды ламп работают по разным механизмам, при которых потери энергии в виде тепловой энергии меньше, а значительная часть электрической энергии преобразуется в световую. Они экономичны, долговечны и более энергоэффективны.
Галогенные лампы — это усовершенствованная версия ламп накаливания, в которых вольфрамовая нить заключена в кварцевую капсулу в форме колбы, заполненную смесью инертного газа и небольшого количества галогенов, таких как йод или бром. «Галогенный цикл» повторно помещает частицы вольфрама в нить накаливания, позволяя использовать их повторно и эффективно продлевая срок службы лампы.
В люминесцентных лампах используется принцип флуоресценции, когда пары ртути заряжаются электрическим током, проходящим через лампу. Находящиеся под напряжением пары ртути испускают ультрафиолетовое излучение на люминофорное покрытие на внутренних стенках колбы, заставляя ее излучать световую энергию. Они примерно в четыре раза эффективнее и в десять раз долговечнее ламп накаливания.
Светодиодные лампы излучают световую энергию при пропускании через них электрического тока в прямом направлении . Они сделаны из светодиодов, которые состоят из полупроводникового материала. Это самый энергоэффективный вариант на рынке.
На пути к энергоэффективному будущему
С истощением энергетических ресурсов мир изо всех сил старается сохранить их и перейти к более устойчивым решениям. Лучшим вариантом искусственного освещения, который можно выбрать, является светодиодное освещение, благодаря многочисленным преимуществам, которые оно имеет по сравнению с другими традиционными методами освещения. Светодиодные лампы излучают незначительное количество тепловой энергии, служат до 25 000 часов и доступны в различных цветах.
Будущее бытового и коммерческого освещения очень яркое, благодаря гениальным изобретателям человечества, которые всегда находятся в поиске новых технологий!
5 причин почему перегорают лампочки (и как с этим бороться)
К сожалению большинство светодиодных ламп перегорают раньше отведенного производителем срока службы. Почему такое происходит и как с этим бороться – ответ в нашей статье.
К сожалению, большинство светодиодных ламп перегорают раньше, чем пройдет заявленный производителем срок. В случае с обычными лампочками накаливания мы бы просто выкинули и купили новую. Однако стоимость светодиодных ламп достаточно велика, поэтому лучше найти причину и устранить ее, чем постоянно покупать новую лампу. Мы уже писали о том, какие проблемы скрываются внутри лампы, которые могут привести к перегоранию. Здесь же рассмотрим 5 внешних, независящих от устройства причин, по которым перегорают светодиодные лампы.
1 Плохой контакт в скрутках или клеммах
Со временем контакт скрутки (не сварной или опрессованой) ослабевает, в ней увеличивается сопротивление, и она начинает греться. Когда увеличивается зазор между скрученными проводами, контакт начинает подгорать. Вы же можете просто наблюдать, как время от времени мерцает лампочка. В скрутке также возникают так называемые «вихревые токи», которые приводят к сбою светильника.
Старайтесь использовать моножилу, так как многопроволочная жила при закручивании винтом расползается. Если нужно закрепить многопроволочную жилу, предварительно облудите ее припоем и только потом зажимайте.
2 Плохой контакт в патроне
Одна из наиболее популярных причин «горения» любых лампочек, в том числе и светодиодных. Плохой контакт в патроне может быть по трем причинам:
- Сильно прижата контактная пластина к патрону. Чаще всего такое может быть именно в новых люстрах. Однако в некоторых случаях наблюдается в патроне, проработавшем пару лет. Здесь достаточно отверткой немного отогнуть пластину от патрона, чтобы она соприкасалось с контактной частью лампочки при вкручивании ее в патрон.
- Нагар или окисление на контактной пластине. Если нагар совсем небольшой, то можно аккуратно убрать его наждачной бумагой, и протереть ватным диском с бензином. При окислении же лучше поменять патрон. Сегодня нормальная светодиодная лампочка стоит примерно в два раза дороже патрона, поэтому лучше заменить последний.
- Плохой контакт фазного или нулевого провода на входе в патрон. Тут достаточно подтянуть винты, а если окислились провода, то откусить немного, зачистить и вновь прикрутить.
3 Неисправный выключатель
Иногда вы можете наблюдать мерцание лампочки, но сама она исправна и люстра тоже. Проблема может быть в выключателе, точнее в контактах на приход и выход фазного провода. Из нашего опыта скажем, что нам чаще всего попадался плохой контакт на приход фазного провода в выключатель (хотя у кого-то чаще может гореть и выходной провод).
4 Скачки напряжения в сети
Резкое повышение напряжения в сети может привести к перегоранию всех светодиодных лампочек, которые работали на момент скачка. Чтобы защитить оборудование, включая лампочки, от скачков напряжения в домашней сети, устанавливайте стабилизатор напряжения или реле контроля напряжения.
В среднем нормальный стабилизатор напряжения для домашнего оборудования, включая котел, можно приобрести до 5000 рублей. Если перепады напряжения случаются нечасто (или вообще никогда), тогда без стабилизатора можно и обойтись. Но если у вас уже горели лампочки из-за скачков, тогда лучше купить такой прибор.
5 Перегрев лампы в закрытом плафоне
Зачастую светодиодные и другие типы ламп ставят под закрытый плафон в помещениях с повышенной влажностью, например, в ванную комнату, ремонтный бокс открытого типа или баню. Хотя светодиодные модели имеют довольно неплохой отвод тепла, и зачастую температура их корпуса не превышает 40 — 50 С°, в закрытых плафонах мощные модели могут греться очень даже сильно. Так, в лампочках мощностью 12 Вт в закрытом плафоне от высокой температуры могут выходить из строя отдельные светодиоды. Их конечно можно отремонтировать (посмотрите, как это можно сделать), но чаще всего просто приходится выбрасывать лампу.
Рекомендуем под закрытый плафон ставить лампы мощностью до 10 Вт. Если необходимо использовать во влажном помещении, то лучше покупать специальные влагозащищенные фонари.
Читайте также:
По своему опыту могу сказать, что у меня в доме лампы накаливания служат обычно в 2-3 раза дольше, чем светодиоды. Что делает совершенно бессмысленной их дальнейшую покупку. Потому и отказался от ЛЕДок и, когда они перегорают просто вкручиваю лампу накаливания взамен. Дешевые и не очень китайские ЛЕДки хуже обычных ламп накаливания по всем параметрам, в них экономят просто на всём. В итоге они работают на предельных или даже запредельных режимах и хорошо, если гарантийный срок отходят. Про вред от таких ламп: мерцание и выгорание люминофора вообще умолчу. Когда посчитал, что по цене 15 ледок филипс я могу купить три ящика ламп накаливания разной мощности, что и сделал. В итоге обеспечил лет на 15 вперед лампами накаливания себя, своих родителей и родителей жены. А хомячки и дальше будут верить в «экономию» от ЛЕДок.
PS у родителей в доме уже 4 года светит дорогущая ЛЕДка от Евроламп. Так вот люминофор у неё уже выгорел, мерцание просто жесть и от её света просто начинает дико болеть голова и слезятся глаза, прикрутили её в подьезд, дома такое освещение держать нельзя.
Мы не можем опубликовать ваш комментарий, так как он нарушает правила публикаций на сайте.