Лампы накаливания с момента их изобретения традиционно применяют не только для освещения жилищ, но и в автомобилях, киноаппаратуре, различного типа карманных фонариках и других устройствах. Обычная бытовая лампа накаливания состоит из дутого стеклянного баллона, внутри которого помещена нить из тугоплавкого металла, обычно из вольфрама.
Для того чтобы нить лампы работала длительное время, ее баллон заполнен инертным газом. В баллоне нить укреплена на специальных проволочках-держателях. Конец одной из проволочек выведен через нижнюю утолщенную часть баллона и припаян к контакту в центре нижней части цоколя, а конец другой проволочки припаян к винтовой нарезке на цоколе. Концы проволочек изолированы друг от друга стекловидной изоляционной массой. Баллон приклеен к цоколю специальным огнеупорным клеем. Лампа при помощи винтовой нарезки на цоколе ввертывается в электропатрон, соединенный проводами с квартирной электросетью. При включении выключателя, находящегося в цепи лампы, электрический ток проходит через нить и разогревает ее до температуры 2600–2700 °C, в результате чего происходит излучение света. В бытовых осветительных приборах используются лампы накаливания мощностью от 15 до 300 Вт.
Любые лампы накаливания состоят из одинаковых основных элементов. Но их размеры, форма и размещение могут сильно отличаться, поэтому различные конструкции не похожи друг на друга и имеют разные характеристики.
Существуют лампы, колбы которых наполнены криптоном или аргоном. Криптоновые обычно имеют форму "грибка". Они меньше по размеру, но обеспечивают больший (примерно на 10 %) световой поток по сравнению с аргоновыми. Лампы с шаровой колбой предназначены для светильников, служащих декоративными элементами, с колбой в форме трубки – для подсветки зеркал в стенных шкафах, ванных комнатах и т. д.
Винтовой цоколь для ламп накаливания был предложен Эдисоном (Edison), и поэтому в обозначении такого цоколя присутствует латинская буква "Е", а цифры обозначают диаметр резьбы в миллиметрах. Чаще всего применяются цоколи Е27 (мощность лампы 25-200 Вт), Е14 (под патроны "миньон", мощность 25-100 Вт), Е40 (для ламп мощностью 200–750 Вт), а также мини-цоколи E12.
Лампы накаливания имеют световую отдачу от 7 до 17 лм/Вт и срок службы около 1000 часов. Они относятся к источникам света с теплой тональностью, поэтому создают погрешности при передаче сине-голубых, желтых и красных тонов. В интерьере, где требования к цветоразличению достаточно высоки, лучше использовать другие типы ламп. Также не рекомендуется применять лампы накаливания для освещения больших площадей и для создания освещенности, превышающей уровень 3000 лк, так как при этом выделяется много тепла и помещение "перегревается".
Несмотря на эти ограничения, такие приборы все еще остаются классическим и излюбленным источником света.
Маркировка ламп и их характеристики
Маркировка лампы накаливания состоит из одной или нескольких букв и двух или трех чисел. Впереди стоящие в маркировке буквы расшифровываются следующим образом: Б – лампа с биспиральной нитью накала, В – лампа вакуумная, Г – колба лампы заполнена смесью аргона (36 %) и азота (14 %), БК – биспиральная лампа, колба заполнена смесью криптона (36 %) и азота (14 %), МТ – лампа с матированной колбой, МЛ – колба молочного цвета, О – колба овальной формы. Цифры, стоящие после букв, обозначают диапазон напряжения питания лампы в вольтах и ее номинальную мощность в ваттах. Например, лампа Б 220-15 расшифровывается так: биспиральная лампа для сети 220 В и мощностью 15 Вт.
Лампы накаливания характеризуются питаемым напряжением, мощностью, величиной светового потока, световой отдачей, конструктивным исполнением, габаритами, газовой средой, находящейся в ее колбе, характером светоотражающей и светопропускающей способности.
Срок службы электрической лампы составляет около 1000 часов при условии, что напряжение в сети находится в допустимых пределах. На долговечность электрических ламп влияют различного рода вибрации, толчки и удары, а также, как долго они находятся в включенном состоянии. Исходя из гарантированного срока службы лампы накаливания, можно сделать такой вывод: если лампа накаливания в помещении меняется чаще 1 раза в год, значит, напряжение в сети повышенное или нестабильное и вместо сгоревших ламп нужно покупать лампы, рассчитанные на 230–240 В.
Электропатроны
Электрические лампы подключаются к электрической сети с помощью соответствующих типов электропатронов. Электропатрон состоит из корпуса, внутри которого находится фарфоровый вкладыш с контактами. Корпус патрона состоит из двух свинчивающихся частей: корпуса и крышки. Корпус имеет резьбу под цоколь лампы. Вставленный в корпус вкладыш содержит прикрученные к нему винтами контакты. С одной стороны к контактам прикручиваются подводящие провода, а с другой стороны с ними соприкасаются выводы вставленной в патрон лампы.
Патроны бывают нескольких основных типов: подвесные, потолочные и настенные. Подвесной патрон подвешивается на электрическом шнуре и при помощи втулки с резьбой может быть прикреплен к люстре или к специальной подставке. Потолочный и стенной патроны укрепляют двумя шурупами на деревянной розетке, которая предварительно закреплена на потолке или стене. Встречаются комбинированные патроны для переносных ламп, в корпусе которых установлен поворотный выключатель.
При подключении шнура к электропатрону концы проводов заделывают петелькой и обязательно изолируют изоляционной лентой, чтобы предотвратить возможность контакта.
Для подключения электрошнура к патрону вначале продевают шнур сквозь крышку корпуса, зачищают его концы и заделывают их петелькой. Концы-петельки прикручивают к контактам вкладыша и изолируют лентой места присоединения петелек. Затем осторожно тянут за шнур, чтобы вкладыш вошел плотно в крышку, после чего на нее накручивают корпус патрона.
При монтаже освещения на улице, в гараже, погребе часто требуются закрытые светильники. При необходимости закрытый светильник можно сделать из доступных деталей. Для этого понадобится патрон любого типа, стеклянная банка 850 г с завинчивающейся металлической крышкой. В крышке вырезается отверстие под резьбу верхней части патрона. В отверстие крышки вставляется крышка патрона со смонтированным вкладышем и накручивается корпус патрона. После этого крышка накручивается на банку и светильник готов.
Способы увеличения срока службы электрических ламп
В дневное и особенно в ночное время напряжение в сети иногда превышает 220 В и часто достигает 230–240 В. Превышение напряжения способствует быстрому выгоранию нитей накала электроламп. Расчеты показывают, что превышение напряжения всего лишь на 4 % по сравнению с номинальным (то есть с 220 до 228 В) сокращает срок службы электроламп на 40 %, а при повышении на 6 % этот срок снижается более чем в два раза.
Практика показывает, что если уменьшить напряжение накала всего на 8 %, то есть до 200–202 В, то удается продлить время работы лампы почти в 3,5 раза, а при напряжении 195 В время эксплуатации возрастает почти в 5 раз. Эксплуатация электрических ламп при пониженном напряжении целесообразна там, где не имеет особого значения снижение яркости свечения нити накаливания, например, в служебных помещениях и местах общего пользования. Так, яркость свечения ламп, освещающих лестничные площадки, обычно не играет большой роли: важнее обеспечить длительную их работу, так как здесь лампы очень часто перегорают из-за значительного скачка тока в момент включения группы ламп.
Существует несколько способов снижения напряжения на электролампе. Отметим наиболее простые, которые можно использовать в домашних условиях. Можно, например, включить последовательно две электролампы разной мощности. В этом случае берут две лампы, мощности которых отличаются в 1,5–2 раза, например, 40 и 75 Вт или 60 и 100 Вт. Лампа меньшей мощности будет светиться достаточно ярко, а лампа большей мощности выполняет роль своеобразного балласта, гасящего избыточное напряжение. Заметим, что если взять лампы одинаковой мощности, то обе они будут светиться слабо (см. рис. 3).