Alma38.ru

Электро Свет
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как рассчитать температуру нити лампы накаливания в номинальном режиме

Как рассчитать температуру нити лампы накаливания в номинальном режиме

Как известно, с увеличением температуры металла, его электрическое сопротивление растет. Для различных металлов, в связи с данным явлением, характерен свой температурный коэффициент сопротивления α, который можно без особого труда найти в справочнике.

Причина этого явления заключается в том, что тепловые колебания ионов кристаллической решетки металла с ростом температуры становится более интенсивными, и образующие ток электроны проводимости сталкиваются с ними чаще, расходуя больше энергии на эти соударения. А поскольку сам ток (по закону Джоуля-Ленца) приводит к нагреву проводника, то как только через проводник начинает течь ток — сразу начинает возрастать и сопротивление этого проводника.

Подобным образом возрастает сопротивление нити накаливания лампы, когда ее подключают к источнику питания. Давайте найдем температуру нити накаливания лампы в номинальном режиме ее работы.

Как рассчитать температуру нити лампы накаливания в номинальном режиме

Температурный коэффициент сопротивления вольфрама (из которого и изготовлена нить лампы накаливания) равен α = 0.0045/К, причем он связан с изменением сопротивления (вместе с изменением температуры) следующим соотношением:

R0-сопротивление нити накаливания при 0°С;

R-сопротивление нити накаливания при текущей температуре t.

Сопротивление R0 нити накаливания при 0°С нам не известно, его сейчас нужно косвенным путем определить. Для этого сначала при помощи мультиметра измерим сопротивление лампы при комнатной температуре.

Далее взглянем на комнатный термометр, и узнаем таким образом температуру воздуха в комнате.

Если принять, что холодная нить накаливания лампы имеет точно такую же температуру, что и воздух в комнате, то сопротивление лампы при 0°С легко определить по формуле:

Сюда необходимо подставить:

t-температура в комнате (по термометру);

Rk-сопротивление нити накаливания лампы при текущей температуре в комнате (измерим мультиметром).

Итак, теперь нам известно сопротивление R0 нити накаливания нашей лампы при 0°С. Теперь, зная номинальную мощность лампы и ее номинальное напряжение, определим чисто математическим путем ее номинальное сопротивление Rn по следующей известной формуле:

Подставим сюда данные, указанные прямо на лампе:

U-номинальное напряжение лампы;

P-номинальная мощность лампы.

Теперь приведем самую первую формулу к следующему виду, и подставим только что найденное номинальное сопротивление Rn, и сопротивление R0 при 0°С, которое было найдено выше, а также температурный коэффициент сопротивления α = 0.0045/К для вольфрама (взятый из справочника):

Вот мы и нашли реальную температуру нити накаливания лампы в рабочем состоянии, не измеряя ее прямо, а лишь зная номинальную мощность P, номинальное напряжение сети U, сопротивление в холодном состоянии Rk, комнатную температуру t и температурный коэффициент сопротивления вольфрама α.

Исследование вольтамперной характеристики лампы накаливания.

1) Собрать цепь по схеме на рис. 8.1. В качестве нелинейно­го элемента использовать лампу накаливания. Электроизмерительные при­боры – миллиамперметр с пределом 300 мА и вольтметр о пределом 450 В должны быть магнитоэлектрической системы. Схему подключить к зажимам +0÷250 В.

2) Регулируя напряжения от 0 до 250 В, снять и записать в табл. 8.1 данные в.а.х. лампы.

Рисунок 8.1 – Электрическая схема снятия в.а.х. элементов

Таблица 8.1 – Результаты измерений и вычислений для лампы накаливания

U(В)10305075100150200250
I(А)
Rcm(Ом)
Rд(Ом)

3) Вычислить и записать в табл. 8.1 значения статического и дифференциального сопротивлений по формулам из /1, § 13.10/, заменив в них dU и dI конечными приращениями ∆U и ∆I. Приращения напряжения и тока определять как разность между данным значением U или I и предыдущим.

4) Построить в общей системе координат зависимость I(U) Rcm(U) и Rд(U). Сформировать и записать выводи о характере этих зависимостей.

Исследование в.а.х. стабилитрона.

1) Собрать цепь по схеме на рис. 8.2. В качестве PV1 и PV2 использовать один прибор, присоединив к нему проводники со штырьковыми наконечниками.

Примечание. Нагрузочный резистор Rн используется при исследова­нии стабилизатора напряжения (п. 8.2.3). При снятии в.а.х. стабилитрона ключ SA должен быть разомкнут.

2) Регулируя напряжение источника в таких пределах, чтобы ток менялся от 0 до 150 мА, опять зависимость тока от напряжения на зажимах стабилитрона (показание PV2 ). Результаты измерений записать в табл. 8.2.

Рисунок 8.2 – Схема исследования стабилизатора напряжения

3) Поменять полярность на зажимах стабилитрона и повторить измерения по п. 2.

Примечание. Для снятия начальных участков в.а.х. следует исполь­зовать более чувствительные приборы по указанию руководителя занятий.

4) Вычислить и записать в табл. 8.2 Rст и Rд с учетом рекомендаций к п. 8.2.1.3

5) Построить в.а.х. и зависимости Rст(U) и Rд(U) стабилитро­на. Сформулировать и записать выводы о характере этих зависимостей.

Исследование стабилизатора напряжения

1) Восстановить полярность напряжения на стабилитроне, ука­занную на рис. 8.2, подключить нагрузку Rн (замкнуть SA ).

Таблица 8.2 – Результаты измерений и вычислений для стабилитрона

U(В)
I(А)
Rcm(Ом)
Rд(Ом)
–U(В)
–I(А)
Rcm(Ом)
Rд(Ом)

2) Регулируя напряжение источника, снять зависимость выход­ного напряжения U2 от входного U1 при изменении последнего от 0 до 30 – 35 В. Результаты записать в табл. 8.3.

Таблица 8.3 – Исследование стабилизатора напряжения

U1(В)5101520253035
U2(В)
kст

3) Вычислить и записать в табл. 8.3 значения коэффициента стабилизации, пользуясь формулой

где ΔU1 и ΔU2 – разность между данными и предыдущими значениями U1 и U2.

4) Построить зависимости U2(U1) и kст(U1) в общих осях координат.

Контрольные вопросы и задачи

1) Что понимают под нелинейными элементами и цепями? Их отли­чие от линейных?

2) Изобразить и объяснить в.а.х. наиболее распространенных нелинейных элементов.

3) Графический метод расчета цепей при последовательном, пара­ллельном и смешанном соединении нелинейных элементов.

4) Что такое статическое и дифференциальное сопротивления НЭ? Как они зависят от U или от I для исследуемых в работе НЭ?

5) Каким образом сопротивление лампы накаливания зависит от напряжения? Чем обусловлена эта зависимость?

6) Объясните принцип работы стабилизатора напряжения по схеме на рис. 8.2, пользуясь в.а.х. стабилитрона, Rб и Rн.

7) Как оцениваются стабилизирующие свойства цепи на рис. 8.2?

8) Определить графическим методом токи во всех ветвях цепи на рис. 8.2 при заданном напряжении, например, при U1 = 25 B.

9) Задача. ВАХ двух ламп накаливания заданы табл. 8.4.

Таблица 8.3 – Вольтамперные характеристики ламп

UВ5152535456080100120
I1А0,120,230,310,380,440,520,610,70,8
I2А0,020,060,110,160,210,310,450,630,8

Определить ток и напряжение на каждой лампе при их последователь­ной соединении и общем напряжении 150 В.

10) Задача. При каком напряжении общий ток при параллельном соединении ламп, в.а.х. которых приведены в табл. 8.4, будет состав­лять 1 А? Каким будет ток каждой лампы?

11) Задача. Определить ток и напряжение всех участков цепи на рис. 8.3, где НЭ1 и НЭ2 – лампы из задачи 9.

12)Определить параметры эквивалентного активного двухполюсника по в.а.х. лампы, снятой экспериментально, а также для ламп, в.а.х. которых приведены в табл. 8.4.

Рисунок 8.3 – Электрическая схема задачи

Лабораторная работа № 16

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

Цель работы – опытное изучение распределения магнитного потока в неразветвленной и разветвленной магнитных цепях.

Дата добавления: 2019-02-12 ; просмотров: 781 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Температурные показатели ламп накаливания

Современный рынок осветительных приборов сегодня представлен не только разнообразными светильниками, но и источниками света. Одними из самых старых лампочек современности являются лампы накаливания (ЛН).

Даже беря во внимание то, что сегодня существуют более совершенные источники света, лампы накаливания все еще широко используются людьми для освещения различного рода помещений. Здесь мы рассмотрим такой важный параметр данных ламп, как температура нагрева при работе, а также цветовая температура.

Особенности источника света

Лампы накаливания представляют собой самый первый источник электрического света, который был изобретен человеком. Данная продукция может иметь разную мощность (от 5 до 200 Вт). Но наиболее часто используются модели на 60 Вт.

Обратите внимание! Самый большой минус ламп накаливания – высокое потребление электроэнергии. Из-за этого с каждым годом уменьшается число ЛН, которые активно используются в качестве источника света.

Перед тем, как приступать к рассмотрению таких параметров, как температура нагрева и цветовая температура, необходимо разобраться в конструкционных особенностях подобных ламп, а также в принципе ее работы.
Лампы накаливания в ходе своей работы преобразует электрическую энергию, проходящую по вольфрамовой нити (спирали) в световую и тепловую.
На сегодняшний день излучение, по своей физической характеристике, делится на два типа:

Устройство лампочки

Устройство лампы накаливания

  • тепловое;
  • люминесцентное.

Под тепловым, которое характерно для ламп накаливания, подразумевается световое излучение. Именно на тепловом излучении основано свечение электрической лампочки накаливания.
Лампы накаливания состоят из:

  • стеклянной колбы;
  • тугоплавкой вольфрамовой нити (часть спирали). Важный элемент всей лампы, так как при повреждении нити лампочка перестает светиться;
  • цоколя.

В процессе работы таких ламп происходит повышение t0 нити из-за прохождения через нее электрической энергии в виде тока. Чтобы избежать быстрого перегорания нити в спирали, из колбы выкачивают воздух.
Обратите внимание! В более продвинутых моделях ламп накаливания, коими является галогеновые лампочки, вместо вакуума в колбе закачан инертный газ.
Установка вольфрамовой нити происходит в спираль, которая закреплена на электродах. В спирали нить находится посередине. Электроды, к которым происходит установка спирали и вольфрамовой нити, соответственно, припаиваются к разным элементам: один к металлической гильзе цоколя, а второй – к металлической контактной пластине.
В результате такой конструкции электрической лампочки, ток, проходя через спираль, вызывает нагрев (повышение t0 внутри колбы) нити, так как он преодолевает ее сопротивление.

Принцип работы лампочки

Свет от лампочки

Работающая лампа накаливания

Нагрев ЛН во время работы происходит из-за конструкционных особенностей источника света. Именно из-за сильного нагрева во время работы время эксплуатации ламп значительно уменьшается, что делает их сегодня не такими выгодными. При этом из-за нагрева нити происходит повышение t0 самой колбы.

Принцип работы ЛН основывается на преобразовании электрической энергии, которая проходит через нити спирали, в световое излучение. При этом температура разогретой нити может достигать 2600- 3000 оС.

Обратите внимание! Температура плавления для вольфрама, из которого изготовлены нити спирали, составляет 3200-3400 °С. Как видим, в норме температура нагрева нити не может привести к началу процесса плавления.

Спектр ламп при таком строении заметно отличается от спектра дневного света. Для такой лампы спектр излучаемого света будет характеризоваться преобладанием красных и желтых лучей.
Стоит отметить, что колбы у более современных моделей ЛН (галогеновых) не вакуумируются, а также не содержат в своем составе спиральной нити. Вместо нее внутрь колбы закачивают инертные газы (аргон, азот, криптон, ксенон и аргон). Такие конструкционные усовершенствования привели к тому, что температура нагрева колбы во время работы несколько уменьшилась.

Преимущества и недостатки источника света

Несмотря на то, что сегодня рынок источников света изобилует самыми разнообразными моделями, лампы накаливания на нем встречаются еще достаточно часто. Здесь можно найти изделия на различное количество Вт (от 5 до 200 Вт и выше). Самыми востребованными лампочками являются от 20 до 60 Вт, а также 100 Вт.

Ассортимент лампочек

ЛН продолжают достаточно широко использоваться потому, что у них имеются свои преимущества:

  • при включении зажигание света происходит практически мгновенно;
  • небольшие габариты;
  • низкая стоимость;
  • модели, внутри колбы которых имеется только вакуум, являются экологически чистой продукцией.

Именно такие достоинства и обусловили то, что ЛН еще являются достаточно востребованными в современном мире. В домах и на производстве сегодня легко можно встретить представителей данной осветительной продукции на 60 Вт и выше.
Обратите внимание! Большой процент использования ЛН относится к промышленности. Зачастую здесь используются мощные модели (200 Вт).
Но лампы накаливания имеют и достаточно внушительный перечень недостатков, к которым можно отнести:

  • наличие слепящей яркости света, исходящего от ламп в процессе работы. В результате этого требуется использование специальных защитных экранов;
  • во время работы наблюдается нагревание нити, а также самой колбы. Из-за сильного нагрева колбы при попадании на ее поверхность даже незначительного количества воды, возможен взрыв. Причем нагревание колбы происходит у всех лампочек (хоть на 60 Вт, хоть ниже или выше);

Обратите внимание! Увеличение нагрева колбы еще несет в себе определенную степень опасности травмироваться. Повышенная температура стеклянной колбы, при прикосновении к ней незащищенными участками кожи, может вызвать ожог. Поэтому такие лампы не стоит ставить в те светильники, к которым может легко дотянуться ребенок. Кроме этого повреждение стеклянной колбы может вызвать порезы или спровоцировать другие травмы.

Накал нити

Накал вольфрамовой нити

  • высокое потребление электроэнергии;
  • при выходе из строя не поддаются ремонту;
  • низкий срок эксплуатации. Лампы накаливания быстро выходят из строя по причине того, что в момент включения или выключения света нить спирали может повредиться из-за частого нагрева.

Как видим, использование ЛН несет в себя гораздо больше минусов, чем плюсов. Самыми главными недостатками лап накаливания считается нагрев из-за повышения температуры внутри колбы, а также высокое потребление электроэнергии. Причем это касается всех вариантов ламп с мощностью от 5 до 60 Вт и выше.

Важные параметры оценки

Одним из наиболее важных параметров работы ЛН является световой коэффициент. Этот параметр имеет вид отношения мощности излучения видимого спектра и мощности потребленной электроэнергии. Для данной продукции это достаточно малая величина, которая не превышает 4%. То есть, для ЛН характерна низкая светоотдача.
К другим важным параметрам работы можно отнести:

  • световой поток;
  • цветовая t0 или цвет свечения;
  • мощность;
  • срок службы.

Рассмотрим первые два параметра, так как со сроком службы мы разобрались в предыдущем пункте.

Световой поток

Световой поток представляет собой физическую величину, которая определяет количество световой мощности в конкретном потоке излучения света. Кроме этого здесь имеется еще один важный аспект, как световая отдача. Она определяет для лампы отношение излучаемого лампочкой светового потока к мощности, которую она потребляет. Световая отдача измеряется в лм/Вт.

Обратите внимание! Световая отдача служит показателем экономичности и эффективности источников света.

Световой поток и отдача ламп накаливания

Таблица светового потока и световой отдачи ламп накаливания

Как видим, для нашего источника света вышеперечисленные величины находятся на низком уровне, что свидетельствует об их небольшой эффективности.

Цвет свечения лампочек

Цветовая температура (t0) также является важным показателем.
Цветовая t0 представляет собой характеристику хода интенсивности светового излучения лампочки и является функцией длины волны, определенной для оптического диапазона. Данный параметр измеряется в кельвинах (К).

Цветовые температуры

Цветовая температура для лампы накаливания

Стоит отметить, что цветовая температура для ЛН находится примерно на уровне 2700 К (для источников света с мощностью от 5 до 60 Вт и выше). Цветовая t0 ЛН находится в красной и тепловой оттеночной области видимого спектра.
Цветовая t0 полностью соответствует степени нагревания вольфрамовой нити, что не дает возможность ЛН быстро выйти из строя.

Обратите внимание! Для других источников света (например, светодиодные лампочки) цветовая температура не отображает степень их прогрева. При параметре нагрева ЛН в 2700 К светодиод прогреется всего лишь на 80ºС.

Таким образом, чем больше будет мощность ЛН (от 5 до 60 Вт и выше), тем больше будет происходить нагревание вольфрамовой нити и самой колбы. Соответственно, тем больше будет цветовая t0. Ниже приведена таблица, по которой можно сравнить эффективность и потребление мощности разных видов лампочек. В качестве группы контроля, с которой ведется сравнение, здесь взяты ЛН мощностью от 20 до 60 и до 200 Вт.

Сравнение разных источников света

Сравнительная таблица мощностей разных источников света

Как видим, лампы накаливания по данному параметру значительно проигрывают в плане потребления мощности другим источникам света.

Светотехника и цвет свечения

В светотехнике важнейшим параметром для источника света является его цветовая t0. Благодаря ей можно определить цветовую тональность и цветность источников света.

Цветовая температура

Варианты цветовой температуры

Цветовая t0 лампочек определяется цветовой тональностью и бывает трех видов:

  • холодной (от 5000 до 120000К);
  • нейтральной (от 4000 до 50000К);
  • теплой (от 1850 до 20000К). Его дает стеариновая свеча.

Обратите внимание! Рассматривая цветовую температуру ЛН, следует помнить, что она не совпадает с реальной тепловой температурой изделия, которая ощущается при прикосновении к ней рукой.

Для ЛН цветовая температура располагается в диапазоне от 2200 до 30000К. Поэтому они могут иметь излучение, близкое к ультрафиолетовому.

Заключение

Для любых типов источников света важным параметром оценки является цветовая температура. При этом для ЛН она служит отражением степени нагрева изделия в процессе его работы. Такие лампочки характеризуются повышением температуры нагрева в ходе функционирования, что служит явным недостатком, которого лишены современные источники света, такие как светодиодные лампочки. Поэтому сегодня многие отдают свое предпочтение люминесцентным и светодиодным лампочкам, а лампы накаливания постепенно уходят в прошлое.

Некоторые вопросы применения ламп накаливания в качестве нагрузки электрических контактов

Издание: Техника средств связи, серия ТПС, 1976, вып.5.

В. В. Мицун, Л. Н. Ленская, В. И. Голуб

Рассматриваются вопросы включения контактами реле ламп накаливания. Описываются особенности ламп накаливания как нагрузки электрических контактов. Приводятся экспериментальные данные и метод расчета импульсов тока при включении ламп накаливания.

В различных устройствах и приборах автоматики и сигнализации применяются в качестве индикаторов лампы накаливания.

Лампы накаливания являются специфической нагрузкой контактов и относятся к классу нелинейных активных сопротивлений, так как сопротивление лампы накаливания обуславливается протекающим через нее током и материалом нити. Лампа накаливания относится к инерционным сопротивлениям, так как тепловые процессы (процессы нагревания и остывания) являются процессами инерционными. Поэтому лампа накаливания занимает промежуточное положение между линейными и нелинейными сопротивлениями. При подключении лампы накаливания к источнику питания падение напряжения на лампе накаливания, после осуществления контактирования, становится равным напряжению источника питания, а величина тока по мере увеличения сопротивления нити убывает до установившегося значения.

При прохождении через контакты импульса тока большой величины падение напряжения на замкнутых контактах может привести к тому [1], что температура па площадке касания станет равной температуре плавления и произойдет сваривание контактов.

Контакты реле замыкаются, как правило, не при первом соприкосновении, а несколько раз замкнутся и разомкнутся, прежде чем произойдет окончательное контактирование.

Если нагрузкой контактов является лампа накаливания, iu при каждом отскоке контактов разрывается ток большой величины и в меж-контактном растворе (рис. 1) зажигается дуга. Дуга может гореть в течение нескольких десятков микросекунд и привести при большом числе коммутаций к значительной эрозии контактов.

Рис. 1. Напряжение и ток через контакты реле РЭС49 (а) и РЭС47 (б) при подключении лампы накаливания СМ-28-2,8 к источнику питания:

U=28 B; Iуст=0,1 A Таблица 1

В технической документации на лампы накаливания приводятся значения напряжения, установившегося тока или мощности, а сопротивление лампы накаливания в холодном состоянии или величина импульса тока при ее включении не приводятся. Для правильной эксплуатации реле необходимо, чтобы величина импульса тока через контакты при включении лампы накаливания не превышала максимально допустимый ток. В таблице приведены значения экспериментально определенных максимальных величин тока при включении некоторых часто применяемых в качестве нагрузок контактов ламп накаливания. Максимальную величину тока при включении лампы накаливания с холодной нитью можно определить и расчетным путем, но для этого необходимо дополнительно знать материал нити, температурный коэффициент сопротивления а и рабочую температуру нити.

Отсюда находим сопротивление нити лампы накаливания в горячем состоянии

Сопротивление холодной нити (при 20° С) определим из формулы

где ?— температурный коэффициент сопротивления материала нити;

?t— разность температур.

Тогда ток через контакты реле при включении лампы накаливания с холодной нитью

Однако на практике материал, из которого изготовлена нить лампы, ее рабочая температура и температурный коэффициент часто неизвестны.

В этом случае не представляет затруднений воспользоваться методом, при помощи которого получены данные о токах включения для некоторых ламп накаливания, помещенные в таблице. Последовательно с лампой накаливания (рис. 2) включалось эталонное добавочное сопротивление Rд, величина которого не превышала 0,1 Ом, для того, чтобы добавочное сопротивление незначительно изменяло величину импульса тока при включении лампы накаливания. При замыкании контактов вспомогательного реле с помощью осциллографа определяется падение напряжения на известном эталонном сопротивлении, а затем вычисляется ток включения, проходящий через контакты при включении лампы накаливания.

Сравнение токов включения и в установившемся режиме показывает, что для некоторых ламп накаливания ток при включении может в 15 раз превышать установившееся значение.

Поэтому перед коммутацией ламп накаливания контактами реле необходимо предварительно определить экспериментальным или расчетным путем величину тока включения лампы накаливания с целью определения возможности применения для этой цели конкретного типа реле.

Рис. 2. Схема для измерения импульса тока при включении лампы накаливания.

Литература

  1. Gruszozyuski W., Hrynzuk J. Wiеrzbаh. On the thermol stability of electric Contacts. Conference on Electric Contact Phenomena yune 5 — 9, 1972. Illinois Institute of Technology.

Статья поступила 20 декабря 1975 г.

©2021 АО НПК «Северная заря».
Россия, Санкт-Петербург, Кантемировская ул. 7.
Телефон: +7 (812) 677-35-00.

Параметры ламп накаливания

Автор: Евгений Живоглядов.
Дата публикации: 27 июля 2014 .
Категория: Статьи.

Электрические и световые параметры

Параметры ламп накаливания или характеристики ламп накаливания, принято делить на три группы – электрические, световые и эксплуатационные. Электрические параметры характеризуют лампу как потребителя электрической энергии и определяют возможность ее подключения к источникам питания (электрической сети). К электрическим параметрам относят номинальное напряжение и номинальную мощность лампы, ток является величиной производной и определяется расчетом.

Световые параметры более разнообразны. Нормирование тех или иных определяет назначение лампы. У ламп накаливания, предназначенных для общего освещения, основными техническими характеристиками являются световой поток и световая отдача. Для сигнальных ламп важным параметром является яркость, для ламп-светильников – кривые силы света и тому подобное.

Эксплуатационные параметры определяют возможность и технико-экономическую целесообразность применения ламп данного типа в той или иной осветительной установке. В этом смысле к эксплуатационным параметрам следует относить и электрические, и световые параметры. Поэтому, говоря об эксплуатационных параметрах ламп, обычно имеют ввиду срок службы ламп, стабильность светового потока, параметры внешней среды и ряд дополнительных требований.

Основным электрическим параметром лампы накаливания является номинальное напряжение лампы Uл.ном. Для большинства ламп накаливания это напряжение соответствует напряжению источника питания.

Основная масса ламп накаливания общего применения работает от электрических сетей энергосистем, которые для осветительных установок можно считать источниками неограниченной мощности. Поэтому в течение длительного времени для ламп накаливания общего назначения напряжение питающей сети являлось и номинальным напряжением ламп накаливания. Все остальные электрические параметры ламп накаливания относили именно к этому номинальному напряжению. Вместе с тем, напряжение в осветительных сетях часто отличается от номинального. Поэтому в целях улучшения эксплуатационных характеристик ламп согласно ГОСТ 2239-79 введено пять интервалов напряжения питания: 125 – 135, 215 – 225, 220 – 230, 230 – 240 и 235 – 245 В, причем за номинальное напряжение ламп в соответствии с международной классификацией приняты напряжения 130, 220, 225, 235 и 240 В.

Источники питания ограниченной мощности (аккумуляторные батареи, автомобильные генераторы, сухие элементы и так далее) отличаются тем, что средние значения их фактического напряжения не соответствуют номинальному. Поэтому для ламп накаливания, предназначенных для работы от таких источников питания, помимо номинального напряжения применяют так называемое расчетное напряжение Uл.р, то есть среднее напряжение, при котором будет работать лампа накаливания. Соответственно все ее остальные параметры относят к расчетному напряжению.

Вторым важным электрическим параметром ламп накаливания является мощность. Под номинальной мощностью лампы накаливания данного типа Pл.ном понимают расчетную электрическую мощность, которая выделяется в лампе накаливания данного типа при ее включении на номинальное (или расчетное) напряжение. Практически для партии ламп – это среднее значение мощности для достаточно большой группы ламп этого типа. Возможный разброс значений мощности отдельных ламп ограничивается верхним пределом допустимой мощности для ламп данного типа.

Для отдельных типов ламп, в частности предназначенных для работы от химических источников тока, вместо номинальной мощности иногда нормируется номинальный ток Iл.ном, для которого устанавливается ограничение его верхнего значения.

Основная светотехническая характеристика ламп накаливания определяется назначением лампы. Для осветительных ламп это световой поток Фл. Практически номинальным световым потоком лампы является среднее значение светового потока большой партии ламп данного типа. Применительно к каждой лампе накаливания можно говорить о нижнем допустимом пределе светового потока. Ограничение верхнего предела не имеет смысла, так как повышение светового потока может быть достигнуто увеличением мощности лампы, верхний предел которой, ограничивается, а так же повышением температуры тела накала, что неизбежно приведет к снижению срока службы лампы и разбраковке партии по этому параметру.

Изменяя конструкцию и конфигурацию тела накала или применяя колбы специальной формы, можно получить лампы накаливания с заданной кривой силой света. Для таких ламп помимо нормирования светового потока нормируют одно или несколько значений силы света Iv в заданных направлениях. Число точек нормирования силы света определяется возможностью контроля кривой с заданной точностью.

Лампы накаливания имеют различную яркость свечения L, что связано с многообразием областей их применения. Например, прожекторные лампы, лампы для сигнальных приборов, кинопроекционной аппаратуры имеют высокую яркость, значение которой в ряде случаев нормируют. И, наоборот, для освещения жилых помещений требуется пониженная яркость, поэтому такие лампы накаливания часто выпускают в матированных колбах.

Для ламп, применяемых в оптических приборах, эффективность действия которых определяется яркостью тела накала, желательно нормирование габаритной яркости тела накала. Сложность определения такой яркости путем измерения силы света и деления результата на площадь проекции тела накала на плоскость, перпендикулярную направлению силы света, привела к тому, что от этого нормирования отказались, сведя контроль ламп к измерениям силы света в заданных направлениях и основных геометрических размеров тела накала.

Световая отдача η, являющаяся важной свето технической характеристикой качества ламп и их основным эксплуатационным показателем, в настоящее время исключена из числа нормируемых величин, так как она определяется расчетным путем как отношение светового потока к мощности лампы, измеренных при номинальном напряжении лампы. Световая отдача вместе с тем является важнейшим параметром ламп накаливания, определяющим экономичность генерирования светового потока. Световая отдача ламп накаливания растет с увеличением их мощности, для ламп одинаковой мощности она больше у ламп, рассчитанных на меньшее номинальное напряжение. Для ламп накаливания данной мощности и конструкции световой поток, определяющий световую отдачу, зависит от температуры нити накала и ее излучательных свойств. Препятствием к повышению температуры вольфрама, является увеличение скорости его испарения, что было в значительной мере преодолено при использовании галогенных циклов.

Эксплуатационные параметры

К основным геометрическим параметрам ламп накаливания относят те размеры, которые влияют на возможность их применения в тех или иных светильниках или установках. Основными из этих параметров для всех без исключения ламп накаливания являются их габаритные размеры (рисунок 1): наибольший диаметр колбы dк, измеряемый в плоскости, перпендикулярной оси лампы, полная длина лампы l, измеряемая, как правило, в направлении оси лампы, и тип цоколя. Важным геометрическим размером лампы накаливания является высота светового центра h, относительно которого дается кривая силы света лампы. Эта точка совпадает с центром тяжести тела накала, полученным геометрическим построением. Высота светового центра измеряется параллельно оси лампы и отсчитывается от той детали цоколя, которая определяет его положение в патроне. Эту деталь называют фиксирующим элементом цоколя.

Основные размеры лампы накаливания

Рисунок 1. Основные размеры лампы накаливания

Для ламп с фокусирующим цоколем дополнительными геометрическим параметрами являются размеры и допуски, определяющие положение светового центра относительно цоколя и его фокусирующих элементов.

Для ламп, применяемых в оптических приборах, в которых большое значение имеет габаритная яркость тела накала, дополнительно задают размеры тела накала, в том числе длину светящейся нити, диаметр моноспирали (или биспирали), площадь, заполненную светящейся частью тела накала, и тому подобные.

Важными эксплуатационными параметрами ламп накаливания, так же как и других источников света, являются их средний срок службы τ, полный срок службы τполн, определяемый временем горения лампы до ее отказа, и полезный срок τп, определяемый временем горения до уменьшения светового потока в заданном пределе. Практическое равенство τполн = τп = τ означает оптимальное конструирование отдельных частей лампы, исключающее лишний запас по надежности отдельных частей и деталей, в основном тела накала, и стабильную технологию производства. Проверка совпадения значений τп и τполн достигается тем, что при испытании ламп на средний срок службы производят измерение конечного светового потока ламп, оставшихся целыми к моменту достижения срока, равного нормированной средней продолжительности горения.

К эксплуатационным параметрам ламп относится и минимальный допустимый световой поток, ниже которого эксплуатация ламп накаливания становится неэкономичной. Для современных ламп накаливания конечный световой поток составляет 85 – 90% начального.

В качестве примера нормирования параметров ламп накаливания в таблице 1 приведены регламентированные ГОСТ 2239-79 параметры ламп накаливания общего назначения с криптоновым наполнением.

Параметры некоторых осветительных ламп накаливания общего назначения с криптоновым наполнением по ГОСТ 2239-79.

Типы лампНоминальное значение
напряжения, Вмощности, Втсветового потока, лм
БК125-135-40
БК125-135-60
БК125-135-100
БК125-225-40
БК125-225-60
БК125-225-100
130
130
130
220
220
220
40
60
100
40
60
100
520
875
1630
415
790
1450

Для ламп накаливания, применяемых для освещения транспортных средств, нормируемым эксплуатационным параметром является также динамический срок службы.

К эксплуатационным параметрам любых ламп накаливания относят характеристику климатических условий, в пределах которых обеспечиваются все перечисленные параметры. Климатические условия эксплуатации характеризуются: интервалом температур внешней среды, в пределах которого должна сохраняться работоспособность лампы; интервалом влажности, точнее, верхним пределом влажности среды; интервалом изменения давления окружающей среды.

Для изделий нормального исполнения, предназначенных для эксплуатации на всей территории страны, обычно принимают следующие значения перечисленных выше параметров: интервал температур от – 60 до + 50 °С; относительная влажность не выше 98% при 20 °С и давление не ниже 0,75 × 10 5 Па (верхний предел не оговаривается с учетом того, что давление выше максимально возможного атмосферного быть не может).

Источник: Афанасьева Е. И., Скобелев В. М., «Источники света и пускорегулирующая аппаратура: Учебник для техникумов», 2-е издание переработанное – Москва: Энергоатомиздат, 1986 – 272 с.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Ограничения тока для светодиодных ламп
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector