Лампа накаливания. 2
Содержание
Введение……………………………………………………
1.Принцип действия…………………………………………………………
2.Конструкции ламп
накаливания…………………………………………………
3.Электротехнические
параметры………………………………………………………
4.Преимущества
и недостатки……………………………………………………
5.Ограничения импорта,
закупок и производства………………………………………………
Список использованных
источников……………………………………………………
Введение.
Люди давно узнали, что при сильном нагреве предмет излучает свет. Этот принцип лёг в основу работы лампы накаливания. Электрический ток, проходя через тонкую нить сделал жизнь человека намного светлее.
Лампа накаливания самый распространённый в быту, на данный момент времени, источник света. Она отличается очень низкой ценой, приемлемым качеством цветопередачи и простотой установки.
Сейчас в быт стали внедряться современные компактные люминесцентные лампы, которые обладают лучшими светотехническими характеристиками и потребляют намного меньше энергии, чем лампы накаливания. Однако эти лампы обладают одним существенным недостатком – большой ценой. Поэтому они не получили пока ещё такого широкого распространения.
В этом курсовом проекте дано описание устройства и технологического процесса изготовления лампы накаливания общего назначения. В 220 -25. Данная лампа широко используется в быту для местного освещения.
В первой
части курсового проекта дано
краткое описание устройства лампы
накаливания. Во второй части приведены
расчёты основных операций производства
лампы: расчёт времени отжига колбы
и расчёт времени заварки лампы.
Третья часть посвящена
1.Принцип действия
Лампа накаливания — электрический источник света, в котором тело накала (тугоплавкийпроводник), помещённое в прозрачный вакуумированный или заполненный инертным газом сосуд, нагревается до высокой температуры за счёт протекания через него электрического тока, в результате чего излучает в широком спектральном диапазоне, в том числе видимый свет. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из сплавов на основе вольфрама.
Лампа накаливания общего назначения (230 В, 60 Вт, 720 лм, цокольE27, габаритная высота ок. 110 мм
В
лампе накаливания используется
эффект нагревания проводника (тела накаливания) при
протекании через него электрического тока (тепловое действие тока). Температура тела накала резко возрастает
после включения тока. Тело накала излучаетэлектромагнитное тепло
Лампа накаливания на 36 В во включенном состоянии
Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение, часть уходит в результате процессов теплопроводимости и конвекции. Только малая доля излучения лежит в области видимого света, основная доля приходится на инфракрасное излучение. Для повышения КПД лампы и получения максимально «белого» света необходимо повышать температуру нити накала, которая в свою очередь ограничена свойствами материала нити — температурой плавления. Температура в 5770 К недостижима, т. к. при такой температуре любой известный материал плавится, разрушается и перестаёт проводить электрический ток. В современных лампах накаливания применяют материалы с максимальными температурами плавления — вольфрам (3410 °C) и, очень редко, осмий (3045 °C).
Для оценки данного качества света используется т. н. цветовая температура. При достижимых практически температурах 2300—2900 °K излучается далеко не белый и не дневной свет. По этой причине лампы накаливания испускают свет, который кажется более «жёлто-красным», чем дневной свет. Однако лампа — точечный источник, поэтому человеку свойственнее сопоставлять её свет со светом, к примеру, костра или свечи, чем с масштабным солнечным. Поэтому свет такой температуры не вызывает раздражения при длительном использовании.
В
обычном воздухе при таких
температурах вольфрам мгновенно превратился
бы в оксид. По этой причине тело
накала помещено в колбу, из которой в
процессе изготовления лампы откачивается
воздух. Первые изготавливали вакуумными;
в настоящее время только лампы малой
мощности (для ламп общего назначения —
до 25 Вт) изготавливают в вакуумированной
колбе. Колбы более мощных ламп наполняют
инертным газом (азотом, аргоном или криптоном
2.Конструкции ламп накаливания
Конструкции ламп накаливания весьма разнообразны и зависят от назначения. Однако общими являются тело накала, колба и токовводы. В зависимости от особенностей конкретного типа лампы могут применяться держатели тела накала различной конструкции; лампы могут изготавливаться бесцокольными или с цоколями различных типов, иметь дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные конструктивные элементы.
В
конструкции ламп общего назначения
предусматривается
Конструкция современной лампы. На схеме: 1 — колба; 2 — полость колбы (вакуумированная или наполненная газом); 3 — тело накала; 4, 5 — электроды (токовые вводы); 6 — крючки-держатели тела накала; 7 — ножка лампы; 8 — внешнее звено токоввода, предохранитель; 9 — корпус цоколя; 10 — изолятор цоколя (стекло); 11 — контакт донышка цоколя.
Колба
Колба защищает тело накала от воздействия атмосферных газов. Размеры колбы определяются скоростью осаждения материала тела накала. Для ламп большей мощности требуются колбы большего размера для того, чтобы осаждаемый металл распределялся на большую площадь и не оказывал сильного влияния на прозрачность.
Газовая среда
Колбы первых ламп были вакуумированы. Большинство современных ламп наполняются химически инертными газами (кроме ламп малой мощности, которые по-прежнему делают вакуумными). Потери тепла, возникающие при этом за счёт теплопроводности, уменьшают путём выбора газа с большой молекулярной массой. Смеси азота N2 с аргоном Ar являются наиболее распространёнными в силу малой себестоимости, также применяют чистый осушенный аргон, реже — криптон Kr или ксенон Xe (молекулярные массы: N2 — 28,0134 г/моль; Ar: 39,948 г/моль; Kr — 83,798 г/моль; Xe — 131,293 г/моль).
Галогенная лампа
Особой группой являются галогенные лампы накаливания. Принципиальной их особенностью является введение в полость колбы галогенов или их соединений. В такой лампе испарившийся с поверхности тела накала металл вступает в соединение с галогенами, и затем возвращается на поверхность нити за счёт температурного разложения получившегося соединения. Такие лампы имеют большую температуру спирали, больший КПД, срок службы и меньший размер колбы.
Тело накала
Формы тел накала весьма разнообразны и зависят от функционального назначения ламп. Наиболее распространённым является из проволоки круглого поперечного сечения, однако находят применение и ленточные тела накала (из металлических ленточек). Поэтому использование выражения «нить накала» нежелательно — более правильным является термин «тело накала», включенный в состав Международного светотехнического словаря.
Тело
накала первых ламп изготавливалось из угля (температура возгонки
Двойная спираль
Двойная спираль (биспираль) лампы (Osram 200 Вт) с токовводами и держателями
3.Электротехнические параметры
Лампы изготавливают для различных рабочих напряжений. Сила тока определяется позакону Ома (I=U/R) и мощность по формуле P=U·I , или P=U²/R. Т. к. металлы имеют малоеудельное сопротивление, для достижения такого сопротивления необходим длинный и тонкий провод. Толщина провода в обычных лампах составляет 40—50 микрон.
Так
как при включении нить накала
находится при комнатной
В
мигающих лампах последовательно с
нитью накала встраивается биметаллический п
По функциональному назначению и особенностям конструкции лампы накаливания подразделяют на:
лампы общего назначения (до середины 1970-х годов применялся термин «нормально-осветительные лампы»). Самая массовая группа ламп накаливания, предназначенных для целей общего, местного и декоративного освещения. Начиная с 2008 года за счёт принятия рядом государств законодательных мер, направленных на сокращение производства и ограничение применения ламп накаливания с целью энергосбережения, их выпуск стал сокращаться;
декоративные лампы, выпускаемые в фигурных колбах. Наиболее массовыми являются свечеобразные колбы диаметром ок. 35 мм и сферические диаметром около 45 мм;
лампы местного освещения, конструктивно аналогичные лампам общего назначения, но рассчитанные на низкое (безопасное) рабочее напряжение — 12, 24 или 36 (42) В. Область применения — ручные (переносные) светильники, а также светильники местного освещения в производственных помещениях (на станках, верстаках и т. п., где возможен случайный бой лампы);
иллюминационные лампы, выпускаемые в окрашенных колбах. Назначение — иллюминационные установки различных типов. Как правило, лампы этого вида имеют малую мощность (10—25 Вт). Окрашивание колб обычно производится за счёт нанесения на их внутреннюю поверхность слоя неорганического пигмента. Реже используются лампы с колбами, окрашенными снаружи цветными лаками, их недостаток — быстрое выцветание пигмента и осыпание лаковой плёнки из-за механических воздействий;
зеркальные лампы накаливания имеют колбу специальной формы, часть которой покрыта отражающим слоем (тонкая плёнка термически распылённого алюминия). Назначение зеркализации — пространственное перераспределение светового потока лампы с целью наиболее эффективного его использования в пределах заданного телесного угла. Основное назначение зеркальных ЛН — локализованное местное освещение;
сигнальные лампы используются в различных светосигнальных приборах (средствах визуального отображения информации). Это лампы малой мощности, рассчитанные на длительный срок службы. Сегодня вытесняются светодиодами;
транспортные лампы — чрезвычайно широкая группа ламп, предназначенных для работы на различных транспортных средствах (автомобилях, мотоциклах и тракторах, самолётах и вертолётах, локомотивах и вагонах железных дорог и метрополитенов, речных и морских судах). Характерные особенности: высокая механическая прочность, вибростойкость, использование специальных цоколей, позволяющих быстро заменять лампы в стеснённых условия и, в то же время, предотвращающих самопроизвольное выпадение ламп из патронов. Рассчитаны на питание от бортовой электрической сети транспортных средств (6—220 В);
прожекторные лампы обычно имеют большую мощность (до 10 кВт, ранее выпускались лампы до 50 кВт) и высокую световую отдачу. Используются в световых приборах различного назначения (осветительных и светосигнальных). Спираль накала такой лампы обычно уложена за счет особой конструкции и подвески в колбе более компактно для лучшей фокусировки;
лампы
для оптических приборов, к числу
которых относятся и выпускавшиеся массово
до конца XX в. лампы для кинопроекционной
техники, имеют компактно уложенные спирали,
многие помещаются в колбы специальной
формы. Используются в различных приборах
(измерительные приборы, медицинская техника
и т. п.);
Специальные лампы
Коммутаторная лампа накаливания (24В 35мА)
коммутаторные лампы — разновидность сигнальных ламп. Они служили индикаторами на коммутаторных панелях. Представляют собой узкие длинные миниатюрные лампы с гладкими параллельными контактами, что позволяет легко их заменять. Выпускались варианты: КМ 6-50, КМ 12-90, КМ 24-35, КМ 24-90, КМ 48-50, КМ 60-50, где первая цифра означает рабочее напряжение в вольтах, вторая — силу тока в миллиамперах;
Фотолампа, перекальная лампа — разновидность лампы накаливания, предназначенная для работы в строго нормированном форсированном по напряжению режиме. По сравнению с обычными имеет повышенную световую отдачу (до 30 лм/Вт), малый срок службы (4-8 часов) и высокую цветовую температуру (3300-3400К, по сравнению с 2700К). В СССР выпускались фотолампы мощностью 300 и 500 Вт. Как правило, имеют матированную колбу. В настоящее время (XXI век) практически вышли из употребления, благодаря появлению более долговечных устройств сравнимой и более высокой эффективности. В фотолабораториях обычно осуществлялось питание таких ламп в двух режимах:
Пилотное освещение — напряжение снижено на 20-30 % с помощью ЛАТРа. При этом лампа работает с недокалом и имеет низкую цветовую температуру.
Проекционные лампы — для диа- и кинопроекторов. Имеют повышенную яркость (и соответственно, повышенную температуру нити и уменьшенный срок службы); обычно нить размещают так, чтобы светящаяся область образовала прямоугольник.
Двухнитевые лампы для автомобильных фар. Одна нить для дальнего света, другая для ближнего. Кроме того, такие лампы содержат экран, который в режиме ближнего света отсекает лучи, которые могли бы ослеплять встречных водителей.
Малоинерционная лампа накаливания, лампа накаливания с тонкой нитью — использовалась в системах оптической записи звукаметодом модуляции яркости источника и в некоторых экспериментальных моделях Фототелеграфа. Благодаря малой толщине и массе нити подача на такую лампу напряжения, модулированного сигналом звукового диапазона частот (до примерно 5 кГц), приводила к изменению яркости в соответствии с мгновенным напряжением сигнала.[3] К началу XXI века не находят применения благодаря наличию намного более долговечных твердотельных излучателей света и намного менее инерционных излучателей других типов.
Нагревательные
лампы — основной источник тепла в блоках
термозакрепления лазерных принтеров и копировальных аппаратов. Лампа цилиндрической
формы неподвижно устанавливается внутри
вращающегося металлического вала, к которому
прижимается бумага с нанесенным тонером.
За счет тепла, передающегося от вала,
тонер расплавляется и впрессовывается
в структуру бумаги.
4.Преимущества и недостатки
Преимущества: налаженность в массовом производстве, малая стоимость, небольшие размеры, отсутствие пускорегулирующей аппаратуры, чисто активное электрическое сопротивление (единичный коэффициент мощности), быстрый выход на рабочий режим, невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения, отсутствие токсичных компонентови как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации, возможность работы на любом роде тока, нечувствительность к полярности напряжения, возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт), отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе, непрерывный спектр излучения, приятный и привычный в быту спектр, устойчивость к электромагнитному импульсу, возможность использования регуляторов яркости, не боятся низкой и повышенной температуры окружающей среды, устойчивы к конденсату
Спектр излучения: непрерывный 60-ватной лампы накаливания (вверху) и линейчатый 11-ватной компактной люминесцентной лампы (внизу)
Недостатки: низкая световая отдача, относительно малый срок службы, хрупкость, чувствительность к удару и вибрации, бросок тока при включении (примерно десятикратный), при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона, резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения
лампы накаливания
представляют пожарную опасность. Через
30 минут после включения ламп
накаливания температура
5.Ограничения импорта, закупок и производства
В связи с необходимостью экономии электроэнергии и сокращения выброса углекислого газа в атмосферу, во многих странах введён или планируется ввод запрета на производство, закупку и импорт ламп накаливания, с целью стимулирования замены их на энергосберегающие лампы (компактные люминесцентные лампы, светодиодные лампы и др.)
С 1 сентября 2009 года в Евросоюзе
С 2005 года на Кубе ограничено использование ламп накаливания мощностью более 15 Вт.
С 2009 года
ограничения коснулись также Но
В России
2
июля 2009 года на заседании в Архангельске президиума Госсовета
по вопросам повышения энергоэффективности
23 ноября 2009 года Д. А.
