Описание и принцип работы лампочки

Анализ причины перегорания филаментной лампы

Чтобы не отставать от технического прогресса при появлении на рынке филаментных ламп приобрел двенадцать таких лампочек с цоколем Е14 мощностью 6 Вт для двух люстр.

Лампы красиво смотрелись в люстре и хорошо освещали помещение, но через год эксплуатации одна из них ярко вспыхнула и перестала светить. Решил выяснить, в чем причина отказа.

Попытка отделить цоколь от колбы лампы не увенчалась успехом. Клей-компаунд скрепил цоколь с колбой намертво. Пришлось применить разрушающий метод разборки с помощью тисков.

Для извлечения драйвера из цоколя пришлось, вращая его сжимать по немного тоже в тисках. Компаунд и остатки стекла колбы при этом крошились.

В результате удалось извлечь из лампы филаменты и драйвер без их повреждения. На фотографии показано как выглядит филаментная лампа без колбы и цоколя.

При осмотре драйвера сразу бросилось в глаза, что рядом с токоограничивающим конденсатором резистор был покрыт слоем копоти, что свидетельствовало о сгорании одной из деталей. Проверка резистора показала его исправность. Следовательно, вышел из строя конденсатор.

На противоположной стороне печатной платы драйвера был распаян только мостовой выпрямитель и нанесена маркировка для подключения. показала, что все диоды исправны.

Электрическая схема филаментной лампы

Для дальнейшего анализа причины отказа с печатной платы драйвера срисовал электрическую принципиальную схему филаментной лампы. Как видно из схемы, она практически не отличается от , собранной на обыкновенных светодиодах с токоограничивающим конденсатором.

Ток стабилизируется с помощью конденсатора С1, выпрямляется диодным мостом VD1-VD4 и далее поступает на филаменты HL1-HL6, соединенные последовательно двумя параллельными группами по три. Резисторы служат для разряда конденсаторов после выключения лампы. С2 сглаживает пульсации.

Достоинством этой схемы драйвера является простота, позволяющая поместить его даже в цоколь Е14, высокий КПД и практически отсутствие выделения тепла. Недостатком является большой светового потока, что исключает использование ламп с таким драйвером для освещения рабочих мест с напряженным трудом.

Если необходима филаментная лампа с малым коэффициентом пульсаций, то нужно приобретать с драйвером на микросхеме. На фото классическая схема такого драйвера, но он больше по размерам, поэтому устанавливается только в филаментные лампы с цоколь Е27.

Проверка филаментов лампы

Для проверки филаментов необходимо на их выводы подать напряжение постоянного тока не менее 60 В. Поэтому мультиметром, который выдает в режиме измерения сопротивления напряжение не более 9 В прозвонить филамент невозможно.

Поэтому для проверки филаментов был использован драйвер, извлеченный из лампы. Конденсатор С1 был в обрыве, поэтому был выпаян и вместо него запаян исправный навесной такой же емкости.

При подаче напряжения на драйвер, засветился только один из шести филаментов, и то участками, что указывало на возможную неисправность всех филаментов лампы.

Для проверки филаментов они были разъединены и проверены по отдельности. Подключались к родному драйверу, последовательно с которым по цепи подачи питающего напряжения был запаян дополнительных конденсатор такой же емкости.

Как и ожидалось, все филаменты оказались неисправными. Один из них засветился, как и ранее, участками, что не позволяло его дальнейшее использование.

Причина перегорания филаментной лампы

Филаментная лампа перегорела из-за электрического пробоя токоограничивающего конденсатора С1. В результате все напряжение питающей сети (220 В) было приложено к выводам светодиодных филаментов и через них потек ток, превышающий допустимый.

Светодиоды от перегрева перегорели, как и сам конденсатор. От него и покрылась копотью печатная плата.

Светодиоды

Светодиоды (английская аббревиатура LED – light emitting diodes) не относятся ни к тепловым, ни к разрядным лампам. Их принцип действия основан на электролюминесценции кристалла полупроводника при протекании через него тока:

• Ток проходит через полупроводниковый диод, вызывая движение электронов и дырок.
• Встреча электрона и дырки вызывает испускание фотона определенного цвета зависящего от рода полупроводника.
• Сочетая в одном корпусе красные, синие и зеленые светодиоды, или покрыв синий светодиод желтоватым люминофором, можно получить в итоге белый свет.

Преимущества использования светодиодных ламп в быту:

• Светодиоды работают от низкого напряжения
• Они экономичны и практически всю энергию превращают в свет. Это позволяет снизить потребление энергии на 75%.
• Срок службы может доходить до 100 000 часов горения.
• Светодиоды прочнее и менее подвержены механическому воздействию. Этому способствует отсутствие спиралей, электродов и иных частей, которые могут быть повреждены.
• Установка в одном корпусе нескольких групп светодиодов позволяет получить практически любой цвет светового потока.
• Светодиоды идеальны при карнизном освещении.
• Точная направленность света, возможность управления цветом и интенсивностью излучения — все эти достоинства незаменимы при реализации дизайнерских идей освещения интерьеров.

Единственным недостатком светодиодов является их более высокая стоимость. Но, учитывая вышеуказанные достоинства, использование данного источника освещения полностью оправдывает вложенные затраты.

Какой бы вид электрических ламп вы не выбрали для освещения помещений, помните, механические воздействия в процессе эксплуатации и частые включения сокращают срок их службы.

Люминесцентные лампы

В люминесцентных лампах образование света происходит с помощью ртути и нанесенного на внутреннюю сторону колбы люминесцентного слоя.

Принцип работы люминесцентного источника освещения:

• Пускорегулирующий аппарат (балласт) создает высокое напряжение, которое вызывает разряд между вольфрамовыми электродами.
• Разряд возбуждает атомы ртути, которые испускают фотоны ультрафиолета.
• Фотоны попадают на люминофор, покрывающий стенки лампы, вызывая испускание видимых фотонов (люминесценцию). Люминофоры могут иметь различные свойства цветопередачи и светоотдачи.
• После зажигания разряда балласт поддерживает меньшие уровни напряжения и тока, не давая разряду погаснуть.
• Аргон в лампе ускоряет ее запуск и повышает интенсивность света.

Люминесцентные лампы рекомендованы к использованию в зонах с длительным временем работы, в лабораториях, мастерских. Возможно использование в качестве освещения для кухни и ванной комнаты. Их светоотдача приблизительно в 8 раз больше, чем у обычных ламп накаливания, а срок службы в зависимости от модели составляет 8 000–15 000 часов.

Компактные люминесцентные лампы работают по такому же принципу как трубчатые лампы. Однако трубка у них изогнута, и оба ее конца вставлены в цоколь, который можно ввинтить в стандартный патрон. По сравнению с лампами накаливания они имеют в 5-6 раз большую светоотдачу и в 10 раз больший срок службы.

Вид цоколя

Перед покупкой лампочки в первую очередь важно определить необходимый тип цоколя. В большинстве бытовых осветительных приборах используется резьбовой цоколь двух видов:

• цоколь Е-14 или миньон

• цоколь Е-27

Отличаются он соответственно диаметром. Цифры в обозначении и указывают его размер в миллиметрах. То есть Е-14=14мм, Е-27=27мм. Есть и переходники для светильников с одних ламп на другие.

Если плафоны у люстры маленькие, либо у светильника есть какая-то специфика, то используется штырьковый цоколь.

Он обозначается буквой G и цифрой, которая указывает на расстояние в миллиметрах между штырьками.
Самые распространенные это:

• G5.3 – которые просто вставляются в разъем светильника
• GU10 – сначала вставляются и затем проворачиваются на четверть оборота

В прожекторах используется цоколь R7S. Он может быть как для галогенных, так и для светодиодных ламп.

Мощность лампы подбирается исходя из ограничения осветительного прибора, в который он будет устанавливаться. Информация о виде цоколя и ограничении мощности применяемой лампы можно увидеть:

• на коробке купленного светильника
• на плафоне уже установленного
• или на самой лампочке

Путь создания

История этих ламп длинная и тернистая, не один создатель принял участие в ее творении. Разделить процесс создания можно на такие этапы:

1. Изобретение Лодыгина. Русский ученый придумал, как засветить угольный стержень в стеклянном сосуде без доступа воздуха. Проблема была в том, что нить стала быстро перегорать. Чуть позже именно он предложил заменить угольный стержень вольфрамовым.
2. Вклад Томаса Эдисона. Ему удалось создать недорогую и относительно долговечную модель подобной лампы. Он наладил потоковое производство, изготовить лампу можно было в нужных объемах. Почти всю жизнь он совершенствовал лампу, применяя разные материалы для достижения лучшего эффекта.

Со временем лампы начали наполнять инертными газами, что в разы увеличивало срок эксплуатации.

Пoчeмy быcтpo пepeгopaют энepгocбepeгaющиe лaмпы?

Нa cpoк cлyжбы люминecцeнтных лaмп влияют факторы экcплyaтaции, а так же пepeпaды элeктpoэнepгии в ceти. Их нeльзя чacтo включaть и выключaть. Если это знать и не допускать неправильных услових эксплуататции , тогда такие лампочки прослужат дольше.

Taкжe энepгocбepeгaющиe лaмпы нeльзя тpoгaть pyкaми, пoтoмy чтo вы пpocтo ocтaвитe нa их пoвepхнocти жиp. А это, в cвoю oчepeдь, пpивeдeт к пepeгopaнию. Ecли вдруг cлyчaйнo пoтpoгaли пoвepхнocть тaкoй лaмпы, её поверхность необходимо протереть таканью, нe ocтaвляющeй вoлoкoн, пpoпитaннoй cпиpтoм.

Почему лучше использовать энергосберегающие лампы и какие лучше выбрать, читайте об этом тут.

Основной вред энергосберегающих ламп — это coдepжaниe pтyти. Ecли cлyчaйнo paзoбьeтe лaмпy – вce aккypaтнo coбepитe, cдeлaйтe влaжнyю yбopкy c pacтвopoм мapгaнцoвки и хopoшo пpoвeтpитe пoмeщeниe. Пepeгopeвшиe cвeтильники нeльзя пpocтo так выбpocить в мycop, oни пoдлeжaт oбязaтeльнoй yтилизaции cпeциaлизиpoвaнными пpeдпpиятиями.

История открытия

В создание лампы накаливания в том виде, в котором она известна на сегодняшний день, сделали свой вклад исследователи, как из России, так и из других стран мира.

Александр Лодыгин

До момента, когда изобретатель Александр Лодыгин из России начал трудиться над разработкой ламп накаливания, в ее истории нужно отметить некоторые важные события:

• в 1809 году известный изобретатель Деларю из Англии создал свою первую лампу накаливания, оснащенную платиновой спиралью;
• через почти 30 лет в 1938 году уже бельгийский изобретатель Жобар разработал угольную модель лампы накаливания;
• изобретатель Генрих Гёбель из Германии в 1854 году уже представил первый вариант рабочего источника света.

Лампочка немецкого образца имела обугленную нить из бамбука, которая помещалась в вакуумированный сосуд. В течение пяти последующих лет Генрих Гёбель продолжал свои наработки и в конечном счете пришел к первому опытному варианту рабочей лампочки накаливания.

Первая практичная лампочка

Джозеф Уилсон Суон, знаменитый физик и химик из Англии, в 1860 году явил миру свои первые успехи в области разработки источника света и за свои результаты был вознагражден патентом. Но некоторые трудности, которые возникли с созданием вакуума, показали неэффективную и не долгосрочную работу лампы Суона. В России, как уже отмечалось выше, исследованиями в области эффективных источников света занимался Александр Лодыгин. В России он смог добиться свечения в стеклянном сосуде угольного стержня, из которого предварительно был откачен воздух. В России история открытия лампочки накаливания началась в 1872 году. Именно в этом году Александру Лодыгины удались его эксперименты с угольным стержнем. Через два года он в России получает патент под номером 1619, который был выдан ему на нитевой вид лампы. Нить он заменил на стержень из угля, находившийся в вакуумной колбе. Ровно через год В. Ф. Дидрихсон значительно улучшил вид лампы накаливания, созданную в России Лодыгином. Усовершенствование заключалось в замене угольного стержня на несколько волосков.

Джозеф Уилсон Суон, который продолжал свои попытки усовершенствовать уже имеющеюся модель источника света, получает патент на лампочки. Здесь в качестве нагревательного элемента выступало угольное волокно. Но здесь оно располагалось уже в разреженной атмосфере из кислорода. Такая атмосфера позволила получить очень яркий свет.

Кто первым в мире и когда придумал и изобрел?

С древних времен люди искали способы освещения в ночное время. Например, в Древнем Египте и Средиземноморье использовались аналоги керосиновой лампы. Для этого в особые глиняные сосуды вставлялся фитиль из хлопчатобумажной ткани и наливалось оливковое масло.

Жители побережья Каспийского моря использовали похожее устройство, только вместо масла в сосуд наливали нефть. В Средние века глиняные светильники сменили свечи из пчелиного воска и сала.

Но во все времена ученые и изобретатели искали возможность создать долговечный и безопасный осветительный прибор.

После того как человечество узнало об электричестве, исследования вышли на качественно новый уровень.

За изобретение первых электрических ламп, подходящих для коммерческого использования, мы должны благодарить трех ученых из разных стран. Независимо друг от друга они проводили свои эксперименты и в итоге добились результата, перевернувшего мир.

В 1874 г. выдающийся ученый Александр Николаевич Лодыгин запатентовал свою лампу накаливания в России.

В 1878 г. Джозеф Уилсон Суон подал заявку на британский патент.

В 1879 г. американский патент получил изобретатель Томас Эдисон.

Именно Эдисон создал первую промышленную компанию по производству ламп накаливания. Большой заслугой стало то, что он сумел добиться длительной продолжительности работы – более 1200 часов – благодаря использованию карбонизированного бамбукового волокна.

В начале 80-х годов XIX века Эдисон и Суон организовали в Британии совместную компанию. Она так и называлась «Эдисон и Суон». В то время она стала самым крупным производителем электрических ламп.

В 90-е годы Александр Лодыгин переехал в Америку, где и предложил использовать вольфрамовую или молибденовую спираль. Это был очередной технологический прорыв. Лодыгин продал свой патент компании General Electric, которая начала производить электрические лампы с вольфрамовой нитью.

А уже в 1920 году один из работников компании Уильям Дэвид Кулидж рассказал миру, как можно производить вольфрамовую нить в промышленных масштабах. В том же году другой ученый из General Electric по имени Ирвинг Ленгмюр предложил наполнять колбу лампочки инертным газом.

Именно это значительно повысило период работы лампы накаливания, а также увеличило светоотдачу.

Этими устройствами человечество пользуется по сей день.

Это интересно: 1659,История Ижевского завода — освещаем подробно

Сфера использования

Не так давно лампы накаливания присутствовали в различных сферах жизни, в быту и на предприятиях. Это обуславливается простой их монтажа, эксплуатации и обслуживания. Используются в таких сферах:

• Общего предназначения для внутреннего и наружного освещения в частных домах, квартирах, офисах.
• Местного применения – для подсветки рабочих мест.
• Также есть специальные автомобильные лампы накаливания.
• Устанавливаются в поездах, на судах, и в самолетах.
• Миниатюрные ЛН применяются в фонариках, шкалах приборов.
• Сверхминиатюрные в отдельных медприборах, пультах управления.
• Также есть коммутационные, маячные, кинопроекционные.

Томас Эдисон и Ильич

Если принять во внимание хронологии порядок протекающих событий, то электрическую лампу создал Лодыгин. А вот Яблочков являлся основоположником серии идей, которые стали причиной появления популярного сегодня источника освещения

Именно эти русские изобретатели и последующие разработки исследователей из Великобритании и Америки первую электрическую лампочку смогли так массово использовать и он оказался обыкновенным прибором, который производил свет. Но при развитии задумок имеется тот, кто ее породил, и тот, кому достался патент. А вот изобретение дуговой лампы не так известно.

Томас Эдисон

В 1879 году впервые продемонстрировали лампочку Эдисона с платиновой нитью. Через год ему дали еще один патент на модель с угольной нитью, работавшая в течении 40 часов. К тому же он внес определенный вклад в изготовлении лампочки накаливания, создав цоколь, патроне и выключатель.

То есть Томас Эдисон получил патент на электрическую лампу накалывания как собственного изобретения спустя год, как использовали модель Максима и практически позже на 6 лет всеобщего показа лампы Лодыгина. У патентной работы Т. Эдисона были собственные результаты: при объединении с Джозефом Сваном, он основал фирму по изготовлению самой первой модели электрических лам накаливая. Т. Эдисон вместе с Х. Максимом, когда конкурировали друг против друга, были в бюрократических разбирательствах между собой.

Т. Эдисон был более доступный. Х. Максим в данной борьбе не удостоился ни единого патента, а также у него были огромные финансовые потери, по этой причине он оставил страну и отправился в Европу. С лампочкой Эдисона все понятно.

А вот кто основатель лампочки Ильича? Для нынешнего поколения ответ неоднозначный. Подобное наименование знали лишь на территории Советского Союза, этот термин оказался в лексиконе россиян. Лампочки Ильича является наименованием не просто осветительного прибора, а целого ряда явлений. В 1921 году, на территории России царил глубокий экономический кризис, разразившийся тут в результате известной всем гражданской войны. И в это время Государственная комиссия по электрификации РФ приняла план ГОЭЛРО. Он был планом по развитию хозяйства, который бал основан на создании энергетической базы. В это время стали электрифицировать страну огромными масштабами. В скором времени в поселках, в которых использовались главным образом лучные либо керосиновые лампочки стали появляться электрические лампочки.

Ленин

Идею этого плана озвучил Ленин. По этой причине лампы для накала стали именовать в его честь. Такие модели стали накаливаться очень быстро. Лампочки Эдисона известно сегодня по той причине, что он смог вовремя запатентовать свое изобретение. На территории нашей страны лампочки с накаливаемыми стержнями начали ассоциировать с именем Ленина, потому что он первый снабдил Россию экономичной электроэнергией.

Энepгocбepeгaющиe лaмпoчки (какие лампочки лучше)

Весьма бoльшим cпpocoм y пoтpeбитeлeй нa pынкe пoльзyютcя энepгocбepeгaющиe – люминecцeнтныe лaмпы. В oтличиe oт лaмпы нaкaливaния, гдe cвeт пpeoбpaзyeтcя пyтeм пpoхoждeния элeктpичecкoй энepгии пo вoльфpaмoвoй нити, cвeт в энepгocбepeгaющeй пpeoбpaзyeтcя oт yльтpaфиoлeтoвoгo cвeчeния гaзoвoгo paзpядa, кoтopый oбpaзyeтcя пyтeм пpoхoждeния элeктpичecкoгo paзpядa чepeз гaз зaпoлняющий кoлбy. К их преимуществу oтнocитcя cвeтooтдaчa, экoнoмнoe пoтpeблeниe элeктpoэнepгии, oни мeньшe нaгpeвaютcя и имeют дoлгий cpoк cлyжбы. Довольно часто пoтpeбитeли жaлyютcя, чтo лaмпы пepeгopaют знaчитeльнo быcтpee cpoкa cлyжбы, зaявлeннoгo пpoизвoдитeлeм.

Энергосберегающие лампы

Особенности и разница

Выяснить, какие лампы лучше выбрать для дома, поможет сравнение их по общим структурным элементам, принципу работы и различиям в эксплуатационных характеристиках (по функционированию, сроку службы, яркости света, потребляемой мощности, безопасности, удобству, экономической выгоде).

По функционированию

Светодиодные лампочки различаются от энергосберегающих их принципом работы. Освещение первых совершается благодаря свечению ярких светодиодов. Под воздействием тока полупроводниковым диодным переходом осуществляется излучение синего света. Для формирования окраски свечения на излучающие кристаллы наносят слой люминофора.

Энергосберегающие лампочки наполнены парами ртути, благодаря которым колба начинает сверкать в незаметном для зрения диапазоне, под действием электрического разряда между электродами. Воздействующие на люминофор ультрафиолетовые лучи, формируют светящийся эффект разнообразных цветов.

Энергосберегающая лампочка. Фото OZON

По сроку службы

Разработчики гарантируют срок службы ЭСЛ — 10000 — 15000 часов (приблизительно на 3-4 года непрерывной работы по 8-10 часов в день).

Справка!
Светодиодная (LED) не подвержена выходу из строя из-за частых включений. Срок службы 45000-60000 часов (примерно 7 лет работы).

По экономичности

Энергосберегающие лампы электричества потребляют меньше в 5 раз ламп накаливания. Например, лампа накаливания в 100 Вт полностью соответствует ЭСЛ-лампе на 20 Вт. Т.е. горят они с одинаковой мощностью, а энергию потребляют по-разному.

Светодиодная лампа экономична более чем в 2 раза по сравнению с энергосберегающей. При сравнении с обыкновенной лампой накаливания, энергопотребление уменьшается в 12 раз. Эти лампы считаются самыми высокотехничными и экономичными в плане энергопотребления.

Соотношение по мощности КПД

Различие энергосберегающей лампы заключается в том, что в светодиодной никаких дополнительных трансформаций энергии не совершается, благодаря этому КПД таких ламп больше.

Отличия в значении КПД:

• для ламп накаливания — 5-6 %;
• для LED — 20-25%;
• для ЭСЛ — до 99%, (полного комплекта светильника — до 90-95%).

Важно!
Чем КПД источника выше, тем меньше потребляемой энергии расходуется в виде тепла.

Сравнительная таблица лампочек накаливания, ЭСЛ и LED

По размеру и внешнему виду

Многие используют популярные по внешнему виду и размерам лампы накаливания: грушевидную форму колбы, цоколь 14 или 27 мм. В связи с этим разработчики вынужденно подстраиваются под стремления потребителей и нынешний стандарт цоколей.

LED лампочка. Фото OZON

У LED основная проблема — размеры. Для эффективного отвода тепла от платы этой лампе необходимо свободное пространство, поэтому для замены обычной лампочки светодиодной той же яркости, ее габариты будут больше.

Мощность ЭСЛ, которая влечет на разрабатываемую длину трубки, определяет размеры с формой: нужную длину приходится завертеть в спираль, либо придать U-образную форму. Эти лампы используют для светильников с закрытыми плафонами.

По стоимости

Цены на энергосберегающие лампы:

Средняя стоимость светодиодных ламп:

• 6 Вт. — 75-150 руб.
• 8 Вт. — 80-200 руб.
• 15 Вт. — 100-200 руб.
• 20 Вт. — 150-450 руб.

По безопасности и удобству

Энергосберегающие лампы могут разогреться до 81,7° C из-за теплоты нити накала. Светодиодные накаливаются не больше 30° C. Следовательно, у последних пожароопасность намного меньше. По причине отсутствия нити накала и тонкого стекла колбы, механическая прочность, ударопрочность, вибростойкость у LED-лампы намного выше.

Колба LED (если она есть), произведена из ударопрочного пластика, ЭСЛ — из стекла. При случайном повреждении трубки, лампочка перестает гореть. Многие лампы низкой стоимости содержат пары ртути, поэтому сломанная стеклянная трубка с люминофором может причинить существенный вред здоровью.

Внимание!
Светодиодные осветительные устройства не содержат ядовитых для окружающей среды веществ.

По особенностям использования

Многие пользователи ЭСЛ знают, что для достижения максимальной яркости им необходимо время — около 1 минуты (люминоформ светится при определенных условиях, на создание которых уходит время). LED-лампы «загораются» мгновенно после включения, поэтому они удобнее.

 Загрузка …

Похожие записи:

Электромагнитные волны Самодельная цифровая приставка осциллограф к компьютеру своими руками Гост 3914-89 целлюлоза сульфитная беленая из хвойной древесины. технические условия Ремонт гнезда зарядки телефона своими руками Кабели силовые гибкие Современные способы дистанционного управления уличным освещением