Характеристики светодиодных ламп: что это такое

СодержаниеПоказать

LED-лампы стремительно набирают популярность в последние годы. Это обусловлено их экономичностью и усовершенствованным способом изготовления. Статистика показывает, что этот источник света работает в 20 раз дольше других аналогов. Чтобы приобрести качественные светодиодные изделия, стоит знать параметры LED-ламп: мощность, размер, цветовую температуру, угол рассеивания и срок службы.

Мощность

Мощность потребления осветительного элемента — один из главных факторов, влияющих на затраты энергии устройством в течение 1 часа. Оптимальные показатели 6-13 Вт соответствуют мощности 50-100 Вт у ламп накаливания. Общее энергопотребление учитывает и мощность драйверов, которые работают совместно со светодиодами. Они потребляют около 10-15 % энергии от общей мощности устройства.

Энергопотребление разных видов лампочек.

Тип цоколя

Размеры цоколя требуется знать перед покупкой для того, чтобы лампочка подошла к патрону в светильнике.

Чаще всего выпускают LED-лампы с резьбовым цоколем E14 и E27. Они считаются стандартными и используются в настенно-потолочных элементах освещения. В продаже встречаются лампы и с другой цокольной резьбой:

• Е40. Устанавливается в осветительных элементах с большой мощностью. Например, в лампах для освещения улиц.
• G4, GU10. Цоколи в светодиодном оборудовании, полностью замещающем галогенные лампы.
• GX53. Цокольная резьба этого вида встречается во встраиваемых светильниках, которые устанавливаются на потолочном/настенном покрытии.

Типы цоколей.

В продаже имеются светодиодные элементы освещения с цоколем G13, который используется в трубчатых светильниках.

Размеры светодиодных ламп

Размер LED-ламп зависит от их формы.

1. Форма А. В эту категорию входит бытовое осветительное оборудование. Стандартный диаметр изделий — 60 мм. Лампы могут иметь диаметр от 50 до 65 мм.
2. Форма В. Светильники с более вытянутым корпусом. Чаще используются для создания декоративного освещения. Стандартный размер — 55-60 мм.
3. Форма С. Вставляются в настенные светильники и люстры. Имеют вытянутую форму с заостренным концом. В лампах используется цокольная резьба Е14. Стандартный диаметр — 37 мм.
4. Форма СА. Устройства с теплым светом, который напоминает освещение от свечи. Стандартный размер — 35-37 мм.
5. Форма G. Декоративные светодиодные элементы освещения шарообразной формы. Имеют цоколь Е14 или Е27. Размеры разные: лампы с диаметром 30 мм для декоративного освещения,  с диаметром 100 м повышенной мощностb. Стандартный диаметр — 45 мм.
6. Форма Т. Светодиодные трубки, применяются для освещения коммерческих объектов. Стандартный диаметр — 28 мм. Длина — 60-120 мм.

Формы корпуса.

В магазинах встречаются LED-лампы разного диаметра: от 30 мм до 120 мм. Выбор зависит от назначения и места установки.

Вес светодиодной лампы

В отличие от стандартных ламп, светодиодная имеет дополнительные элементы — драйвера и другие дополнения, которые увеличивают вес. Поэтому при выборе источника освещения нужно учитывать массу светодиодной конструкции, чтобы не утяжелять корпус светильников и люстр, в которые она будет устанавливаться. Большой вес имеет преимущества — надежность, повышенная прочность, длительный срок эксплуатации.

Световой поток

Световым потоком называют количество энергии, которую отдает элемент освещения. Зная параметр, можно быстро найти замену перегоревшей лампочке в светильном оборудовании. Световой поток измеряется в люменах. Второй параметр — эффективность. Он определяет отношение мощности светового потока к мощности потребляемой электроэнергии. Эти показатели говорят об экономичности светодиодных устройств. Например, стандартная лампа накаливания имеет мощность 20 Вт. Ее световой поток приравнивается к 250 люменам. Такие же показатели потока света наблюдаются у LED-лампочек с мощностью 2-3 Вт.

Показатели светового потока.

Угол рассеивания

Углом рассеянности светодиодных приборов называют угол, под которым поток света расходится от светового источника.

Показатели измеряются в градусах. Значения варьируются в пределах 15-360 градусов.  Обычные лампы накаливания имеют стандартный угол рассеивания 360 градусов, LED-приборы — более расширенные возможности. По углу рассеивания их можно разделить на три группы:

• Узкий угол (до 60 градусов). Элементы света с такими показателями дают концентрированное освещение объектов и применяются для локального подсвечивания. Например, для освещения конкретной зоны в доме (зеркала, полки, телевизоры).
• Широкий угол (90-360 градусов). LED-приборы с такими показателями создают равномерное освещение по всей площади помещения.

Существует промежуточный вариант — осветительное оборудование с углом рассеивания 60-90 градусов. Это стандартные лампы, которые могут использоваться как для локального освещения, так и для общего.

Угол рассеивания.

При покупке светильников с промежуточным углом рассеивания лучше выбирать модели с поворотной опцией. Она позволяет менять цветовое направление. Стандартным считается показатель 210 градусов. Его достаточно для полноценного освещения жилых объектов. В коммерческих и дизайнерских целях используются лампы с углом рассеивания 110-120 градусов для подсветки мелких деталей.

Цветовая температура

Цветовая температура — показатель, который говорит об оттенке излучаемого светового потока. Условно все лампы делят на три вида:

• С теплой цветовой температурой.
• С нейтральными показателями цветопередачи.
• С холодным светом.

Виды цветопередачи.

При выборе осветительных приборов учитывают место, в котором они будут использоваться. Если это спальня, предпочтение лучше отдавать теплому или белому освещению (до 3000 К). На кухне и в ванной комнате лучше применять светильники с нейтральным освещением (3500 К). Если освещаются коммерческие объекты, то целесообразно делать выбор в пользу холодного освещения. Оборудование, которое создает эффект дневного света (более 5300 К) в жилых пространствах не используется, только для специфических работ.

Также лампы с холодным светом применяются в качестве элементов для аварийного освещения. Сравнительная таблица:

Параметры LED-ламп, тип освещения, создаваемая атмосфера в помещении
Температура	Теплый свет (2700 К)	Белое освещение (3000 К)	Нейтральное освещение (3500 К)	Холодный свет (4100 К)	Дневное освещение (6000 К)
Атмосфера	Теплая и уютная атмосфера	Более яркий свет, который создает приятную атмосферу с хорошей видимостью	Приятная атмосфера с отличной видимостью	Яркая и чистая атмосфера	Подчеркивающая цвета и слишком яркая атмосфера
Где применяется	Жилые помещения, кафе и рестораны, бутики	Магазины, офисные помещения, библиотеки	Офисные помещения, выставочные залы, супермаркеты, магазины	Офисы, больницы и госпитали, большие супермаркеты, торговые центры, классные комнаты в школах	Галереи, выставки, ювелирные торговые точки, медицинские кабинеты, которые используются для проведения осмотров

Срок службы

При выборе LED-ламп стоит также учитывать их срок службы, который производители указывают на упаковке.

Однако эти показатели весьма относительны. Даже если производитель указывает на коробке работу в 30 тысяч часов, светодиодная лампа может выйти из строя намного раньше. Общий срок службы зависит от других деталей оборудования. Также на этот показатель влияет качество сборки светильника, пайка радиоэлементов. Так как светодиодные элементы имеют длительный срок эксплуатации, ни один производитель не может провести тестирование времени работы. Поэтому все указатели на упаковках можно считать условными.

Срок службы разных типов лампочек.

Регулируемые LED-лампы

Светодиодные приборы позволяют корректировать яркость освещения. Происходит это при помощи регулирующего устройства — диммера. Регулятор помогает получить наиболее подходящий свет, который не будет напрягать зрение. Диммер работает за счет формирования импульсов. Их частота оказывает влияние на яркость освещения. Не все светодиодные системы поддаются регулировке при помощи диммера. Его функции может выполнять драйвер, который встраивается в лампы.

В этом случае функционал будет несколько ограничен.

Если покупателю нужно диммируемое оборудование, стоит внимательно изучить упаковку изделий. О возможности регулировки освещения все производители пишут на коробках.

Достоинства и недостатки светодиодных ламп

К достоинствам светодиодных ламп относят:

• Срок эксплуатации. Источники света работают от 50 000 до 100 000 часов без перерывов.
• Экономное потребление энергии. Светодиоды относят к источникам освещения с эффективностью в 10 раз выше аналогов.
• Термоустойчивость. LED-лампы устойчивы к атмосферным перепадам, не портятся при резкой смене температур.
• Экологичность. Изготавливаются на основе безопасных материалов, которые не вредят здоровью.

Минусы LED-ламп:

• Стоимость. Элементы освещения стоят дороже своих главных аналогов.
• Размер. Лампы высокой мощности имеют большие габариты. Это не всегда удобно для помещений с маленькой площадью.
• LED-драйвер. Для стабильной работы светодиодной системы нужен специальный блок питания, который также имеет высокую стоимость.

Еще один минус — сложности в замене диодов в случае их перегорания. Иногда это сделать невозможно.

Самый очевидный плюс это экономия электроэнергии.

Отличие LED-ламп от других световых источников заключается в преобразовании света в любой оттенок.

Заключение

LED-лампы — достойная альтернатива стандартным лампам накаливания. Устройства работают более экономно, отличаются увеличенным сроком службы, многофункциональностью. Используя светодиодные приборы можно регулировать яркость освещения, подсвечивать определенные объекты, создавать наиболее благоприятную атмосферу для глаз в помещении. В продаже представлены разные LED-лампы, которые отличаются по своей форме, характеристикам, размеру, уровню мощности, цветопередаче, углу рассеивания. Выбор оборудования зависит от места, в котором оно будет использоваться, а также от дополнительных функций, которые нужно выполнять.

Как сравнить светодиодную лампу и лампу накаливания / Хабр

Какую светодиодную лампу мы имеем правом назвать лампой прямой замены лампы накаливания мощностью 60 Вт, 75 Вт, 100 Вт…?

Минимальное значение светового потока ламп накаливания бытового и аналогичного общего освещения типовых мощностей устанавливает «ГОСТ Р 52706-2007 Лампы накаливания вольфрамовые…». Ориентироваться в этом солидном документе помогут следующие ориентиры:

1) Тип цоколя: Е27. Или подробнее – Е27/27, что означает резьбовой цоколь Эдисона с максимальным диаметром резьбы 27 мм и полной длиной 27 мм.

2) Напряжение питания 230 В. В России с 2003 года номинальное напряжение в сети переменного тока в соответствии с ГОСТ 29322-92 составляет общеевропейские 230 В. В седьмом издании ПУЭ, издание которого завершилось в том же 2003-м году, исправление внести не успели, и многие до сих пор уверены, что «в розетках 220 В».

Лампы накаливания предназначены для работы в сети переменного тока 230В.

3) Световой поток – «H», то есть соответствующий биспиральным лампам. Иные не производятся. (Но так как моноспиральные лампы никто не отменял, если дело дойдет до суда, производитель будет защищаться, указывая на световые потоки моноспиральных ламп «N».)

Развитая поверхности биспирали: конвективный тепловой поток к стенкам колбы в пересчете на единицу светоизлучающей поверхности нити меньше – КПД больше.

4) Типовой световой поток определяется для лампы с прозрачной колбой. Молочное покрытие колбы, оправдывающее снижение светового потока на 20% от номинала в расчет не принимается. При нормальной эксплуатации попадание в поле зрения человека такого яркого объекта как нить накаливания или молочная колба должно быть исключено. Лампа накаливания с молочной колбой – некий компромисс при использовании в декоративных светильниках без светорассеивателя и защитного угла, и ее световой поток не может быть ориентиром.

Для ламп накаливания с молочной колбой допускается снижение светового потока на 20% от номинала, но это значение не может быть ориентиром для энергосберегающей лампы вне зависимости от типа колбы.

5) Снижение светового потока ламп накаливания во время эксплуатации при сравнении не учитывается, так как характерно для любых источников, в том числе светодиодных. В этом отношении непродолжительность времени жизни лампы накаливания является ее достоинством, так как вынуждает регулярно заменять источник света на новый с номинальным световым потоком.

Испаряющийся вольфрам оседает на стенках колбы и со временем снижает световой поток лампы, но короткий срок жизни лампы накаливания определяет частое обновление источника света, и восстановление светового потока осветительного прибора до номинального.

Итак: минимальные значения светового потока для ламп, соответствующих перечисленным требованиям из ГОСТ Р 52706-2007:

Из таблицы следует, что светодиодная лампа со световым потоком 600 лм не является эквивалентом лампы накаливания 60 Вт, а 1000 лм – не является эквивалентом лампы накаливания 100 Вт. Даже если производитель проводит сравнение с существующими только на бумаге моноспиральными лампами.

График заивисимости для всего диапазона 25…200 Вт:

И крупнее актуальный участок 60…100 Вт.

Если задаться вопросом – какой же лампе соответствует произвольный световой поток, либо воспользуемся приведенным выше графиком, либо посчитаем отношение светового потока к потребляемой мощности для ламп накаливания.

Видно, что с ростом мощности эффективность ламп накаливания растет, но в диапазоне 60-100 Вт, в котором находится большинство эксплуатируемых сегодня ламп накаливания и их аналогов, световая отдача незначительно отличается от среднего значения 12,5 лм/Вт. И для грубой оценки лампы с световым потоком, например, 860 лм можно провести несложные расчеты 860 лм / 12,5 лм/Вт=68,8 Вт и сказать что данная лампа является эквивалентом лампы накаливания мощностью ориентировочно 70 Вт. Но поскольку бытовой лампы такой мощности не существует, а до эквивалента 75 Вт лампа не дотягивает, корректно называть данную лампу эквивалентом лампы накаливания мощностью 60 Вт.

_______________

Лампа на заглавной иллюстрации с номинальным световым потоком 710 лм и мощностью 6 Вт куплена мной десять дней назад в киоске около проходной завода «Лисма» за 190р. А затем обсуждена на метрологической сессии III Светотехнического форума, где саранские специалисты подтвердили корректность заявленных характеристик ламп этой серии.
Лампа куплена после экскурсии по заводу, где нам показали производство ламп накаливания, объемы продаж которых в последнее время растут в связи с отказом населения от энергосберегающих (но не деньгосберегающих) КЛЛ. Очевидно, что в связи с быстрым падением цен на светодиодные лампы при их высокой надежности (я окончательно отказался от КЛЛ в пользу светодиодных около трех лет назад, и с тех пор в моем доме из полутора десятков светодиодных ламп не вышла из строя ни одна), спрос на лампы накаливания вскоре снова упадет. И поэтому Лисма в традиционный стеклянный корпус (себестоимостью 4р. 50 коп.) ставит миниатюрный драйвер и светодиодные «нити». Получается светодиодная лампа идентичная по внешнему виду, габаритам и массе лампе накаливания, на замену которой предназначена. И она действительно эквивалентна световому потоку лампы накаливания 60 Вт.

Пост написан, чтобы ответить на ваши вопросы, собрать комментарии и пожелания, и с учетом замечаний рецензентов быть опубликованным в №4 за 2015г журнала «Светотехника». До этого момента публикация данной информации в любом другом светотехническом издании «не является подлинной» ). После публикации вместо этих строчек появиться ссылка.

пробуем разобраться с эквивалентом / Блог компании LampTest / Хабр

Большинство покупателей светодиодных ламп ориентируется по эквиваленту лампы накаливания. Они приблизительно представляют, как светит 40- 60- или 95-ваттная лампа и подбирают светодиодные лампы исходя из этого. И тут начинаются чудеса. Все производители указывают совершенно разные значения эквивалента. На lamptest.ru собраны данные уже более, чем по 500 светодиодным лампам и картина выглядит весьма забавно.

Для обычных ламп-груш производители указывают эквивалент 60 Вт при значениях светового потока: 450, 500, 510, 525, 530, 540, 560, 570, 580, 600, 620, 630, 650, 680, 700, 720, 807 Лм. Неплохой такой разбег почти в два раза!

Для «свечек» всё ещё веселее. Производители указывают эквивалент 40 Вт для светового потока от 250 до 480 Лм.

Если взять, к примеру, световой поток 470 Лм, можно увидеть, что разные производители указывают для него эквивалент 40, 45, 60 и даже 75 Вт.

Замечу, что всё это не измеренные значения, а данные, которые производители приводят на упаковках ламп.

Так где же правда? И какое соответствие светового потока и эквивалента является истинным?

Казалось бы простая задачка оказывается совсем не проста. Я измерил параметры нескольких десятков ламп накаливания и пришёл к следующим выводам:

1. Световой поток ламп накаливания очень сильно зависит от напряжения в сети. К примеру, лампа OSRAM 60 Вт даёт 710 Лм, указанные на её упаковке, при напряжении 230 В, а при напряжении 220 В она даёт только 616 Лм.

2. Подавляющее большинство ламп накаливания любых брендов даже при номинальном напряжении 230 В дают существенно меньший световой поток, чем указано производителем. К примеру, лампа GE Classic A50/60W-230V-F-E27 при 230 В даёт всего 556 Лм, а Philips A55 frosted 230V E27 ES 60W — 614 Лм, хотя у обеих ламп указан световой поток 710 Лм.

3. Зависимость светового потока от потребляемой мощности сильно отличается у разных типов ламп. У груш, свечек и шариков действует соотношение 9-14 Лм/Вт, у зеркальных ламп R39, R50, R63 6.4-7.7 Лм/Вт, у спотов GU10 и GU5.3 — 6-9 Лм/Вт, у микроламп G4 и G9 — 9.2-10.3 Лм/Вт.

4. Попадаются лампы накаливания, работающие с перекалом. Такие лампы дают больше света, чем заявлено, но долго не протянут. Их легко можно распознать по цветовой температуре, значительно превышающей заявленную.

Есть несколько стандартов определения эквивалента, но все они далеки от реальности. Например, в одном из европейских стандартов считается, что 60 Вт это 806 Лм, вот только ни одна 60-ваттная лампа никогда не даст столько света в реальных условиях.

Я считаю, что эквивалент должен определятся исходя из условий, максимально приближенных к реальным. По стандарту у нас в сети 230 вольт, однако в большинстве домов напряжение ближе к 220 В. Покупая светодиодные лампы, мы хотим заменить ими обычные лампы накаливания, которые продаются в магазинах, а не идеальные лампы, дающие именно столько света, сколько написано на упаковке, которые купить вряд ли получится. Поэтому для определения эквивалентов я беру средние лампы накаливания (не худшие и не лучшие по значениям светового потока), работающие на напряжении 220 вольт.

У меня получились следующие значения эквивалентов:

Груши, шарики, свечки:
15 Вт — 80 Лм
25 Вт — 180 Лм
40 Вт — 330 Лм
60 Вт — 550 Лм
75 Вт — 750 Лм
95 Вт — 1100 Лм

Зеркальные лампы R39, R50:
30 Вт — 160 Лм
40 Вт — 230 Лм
60 Вт — 360 Лм

Зеркальные лампы R63:
40 Вт — 250 Лм
60 Вт — 400 Лм

Софиты GU10, GU5. 3:
35 Вт — 280 Лм
50 Вт — 360 Лм

Галогенные микролампы G4, G9:
10 Вт — 100 Лм
48 Вт — 500 Лм

Конечно данных маловато, но что есть, то есть.

Так как эквивалент по описанным выше причинам не может быть точным, считаю что на сайте его нужно округлять до 5 Вт. Возможно, проще всего будет составить таблицу с диапазонами значений светового потока для каждого эквивалента и каждого типа ламп.

Данные на lamptest.ru загружаются из CSV-файла, получаемого из исходного файла Excel. Было бы очень здорово написать в Excel грандиозную формулу, которая бы в зависимости от типа лампы и измеренного светового потока подсчитывала значение в поле эквивалента.

Если вы хорошо знаете Excel и готовы написать такую формулу, буду очень благодарен. Исходный файл данных лежит тут: lamptest.ru/led.xls

Очень важный параметр светодиодных ламп, о котором мало кто знает

На упаковках светодиодных ламп можно найти множество параметров: мощность, световой поток, эквивалент мощности, индекс цветопередачи. Но один очень важный параметр производители указывают крайне редко. Это тип драйвера.
По ГОСТ 29322-92 в сети должно быть напряжение 230 вольт, однако тот же ГОСТ допускает отклонение сетевого напряжения ±10%, то есть допустимо напряжение от 207 до 253 вольт. Впрочем, во многих районах (особенно, сельских) напряжение иногда падает до 180 вольт и ниже.

При пониженном напряжении обычные «лампочки Ильича» светят гораздо тусклее. На нижнем пороге допустимого напряжения 207 вольт, 60-ваттная лампа накаливания, рассчитанная на 230 В, светит, как 40-ваттная на номинальном напряжении (habr.com/ru/company/lamptest/blog/386513/).

Работа светодиодных ламп на пониженном напряжении зависит от типа используемой электронной схемы (драйвера).

Если в лампе используется простейший RC-драйвер или линейный драйвер на микросхеме, лампа ведёт себя почти так же, как лампа накаливания (светит тусклее при понижении напряжения, а при скачках напряжения в сети её свет «дёргается»).

Если же используется IC-драйвер, яркость лампы не меняется при изменении напряжения питания в очень широких пределах. Фактически, у таких ламп есть встроенный стабилизатор.

Если посмотреть на все светодиодные лампы, которые я протестировал в проекте Lamptest.ru, определяя тип драйвера, окажется, что у 3/4 всех ламп IC-драйвер и только у четверти линейный или RC-драйвер. Если же посмотреть только на филаментные лампы, картина резко меняется: из 321 протестированных ламп только у 131 (40%) IC-драйверы.

У большинства ламп с линейным драйвером яркость падает на 5% от номинальной при снижении напряжения до 210-220 В и на 10% при напряжении 200-210В.

Некоторые лампы с IC-драйвером не снижают яркость при падении напряжения даже до 50 вольт, но большинство стабильно работает при напряжении от 150 вольт.

Вот так ведут себя две филаментные лампы (левая с IC-драйвером, правая — с линейным) при изменении напряжения от 230 до 160 вольт.

Я измеряю минимальное напряжение, при котором световой поток лампы падает не более, чем на 5% от номинального. В таблице результатов Lamptest это напряжение указано в столбце «Вмин». Если при снижении напряжения световой поток начинает падать сразу, я указываю линейный (LIN) тип драйвера (столбец «drv»), если световой поток при снижении напряжения стабилен, а потом начинает снижаться, — тип драйвера IC1, если при снижении напряжения лампа выключается, — IC2, если начинает вспыхивать — IC3.

К сожалению, тип драйвера по упаковке лампы и параметрам, приводимым производителями на сайтах, узнать почти невозможно. Отдельные производители пишут на упаковке «IC драйвер». Чаще пишут широкий диапазон напряжения, например «170-260В», но не всегда это соответствует действительности. На Lamptest много ламп, у которых указаны широкие диапазоны напряжений, а фактически в них установлен линейный драйвер и на нижней границе указанного диапазона они горят «вполнакала». Указание узкого диапазона «220-240 В» или просто «230 В» тоже ни о чём не говорит: множество таких ламп построены на IC-драйвере и фактически работают при значительно более низких напряжениях без снижения яркости.

Всё, что я могу посоветовать для определения типа драйвера — смотреть результаты на Lamptest по лампе или её аналогам (тот же производитель, тот же тип, тот же цоколь), если конкретная модель лампы ещё не протестирована.

Конечно, лампы с IC-драйвером лучше. Они не меняют яркость при уменьшении напряжения в сети и их свет не «дёргается» при перепадах напряжения. Кроме того, такой драйвер заведомо лучше защищён от любых перепадов напряжения и в целом более надёжен.

Рекомендую учитывать при выборе светодиодных ламп тип драйвера и по возможности покупать лампы с IC-драйвером.

© 2019, Алексей Надёжин

Сравнение светодиодных ламп и ламп накаливания: таблица соотношения мощности

С развитием технологий и с появлением в продаже энергосберегающих ламп все больше людей задумывается о том, стоит ли переплачивать за энергосберегающую лампу и насколько она лучше обычной лампочки накаливания. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо понять, какие характеристики важны для источников освещения и как они отличаются у разных типов ламп.

Различия в конструкции и принципе работы

Впервые на источник света с вольфрамовой нитью был получен патент российским ученым А.Н. Лодыгиным в 90-х годах XIX века. Такие лампы освещения работают по принципу накаливания нити из специального вольфрамового сплава до очень высоких температур, что неизбежно приводит к свечению. Конструктивно такой прибор состоит из стеклянной колбы с химически инертным газом внутри (например, смеси азота с аргоном), вольфрамовой спирали (нить накаливания), молибденовых держателей нити накала с другими элементами для удержания нити и электрических проводников с цоколем в нижней части лампы.

Такие лампы широко применяются во всех сферах жизнедеятельности человека, но постепенно их заменяют на современные и эффективные светодиодные осветительные приборы.

Светодиодные лампы были открыты еще в начале XX века, но впервые практическое применение получили лишь в 1962 году, когда американский ученый из университета Иллинойса Ник Холоньяк получил кристаллы с красным свечением. Принцип свечения светодиода заключается в электро-дырочном переходе, свойственном полупроводниковым элементам. При прохождении электрического тока в прямом направлении через светодиод происходит излучение фотонов и появляется свечение.

С развитием и усовершенствованием технологических процессов, производство светодиодов перестало быть дорогим и светодиодные лампы получили широкое распространение, стремительно вытесняя с рынка лампы накаливания. Все это происходит потому, что такие устройства имеют высокий коэффициент полезного действия и при малой мощности имеют большой световой поток.

Чтобы разобраться что такое мощность, светоотдача, КПД и как все это связано с выбором и популярностью светодиодных ламп, разберем каждое свойство подробнее.

Мощность и светоотдача

Одним из важных параметров осветительных приборов является их светоотдача. Именно по этой характеристике можно понять, насколько эффективен осветительный прибор и сколько при этом он потребляет энергии. Светоотдача напрямую зависит от двух величин: светового потока и мощности прибора.

Что такое световой поток?

Световой поток – это величина, которая показывает количество вырабатываемой световой энергии в единицу времени. Он измеряется в люменах (обозначается лм или lm). Мощность прибора – это количество электрической энергии, которую потребляет и преобразовывает устройство.

Светоотдача осветительных приборов показывает отношение светового потока к мощности лампы. Лампы накаливания по этой характеристике являются аутсайдерами и имеют очень низкую светоотдачу (это связано с тем, что мощность тратится не только на световое излучение, но и на тепловое, а это, естественно, снижает КПД устройства). Совершенные и качественные светодиодные изделия имеют большой световой поток, при малой мощности, что повышает показатель светоотдачи во много раз.

Таблица 1. Сравнительная таблица соотношения светового потока (люмен) к потребляемой мощности лампы (Вт) для светодиодных ламп и ламп накаливания

Мощность, Вт		Световой поток, лм
Накаливания	Светодиодные
25	3	255
40	5	430
60	9	720
75	11	955
100	14	1350
150	19	1850
200	27	2650

Теплоотдача

Теплоотдача осветительного прибора – это негативная и вредная характеристика для ламп освещения. Чем выше температура прибора при его работе, тем больше энергии он тратит впустую на никому ненужный нагрев. Более того, чрезмерная температура лампы может привести к ожогам (при случайном прикосновении к лампе) или к пожару и порче отделочных материалов (например, может расплавится пластиковый или натяжной потолок). По этому параметру лампы накаливания заметно уступают светодиодным, они очень сильно нагреваются и тратят большое количество энергии на нагрев. Это, безусловно, связано с принципом работы данного осветительного прибора.

Нельзя, конечно, сказать, что светодиодные лампы не нагреваются. Но в сравнении с классическими лампами накаливания, имеют малую теплоотдачу и высокий коэффициент полезного действия. Их можно использовать в бумажных и пластиковых светильниках, не опасаясь, что те загорятся.

Срок службы

Всем знакома ситуация, когда лампа накаливания «перегорела». Любой скачок напряжения при работающем приборе или резкое включение при износе вольфрамовой нити приводит к порче лампы накаливания. Именно из-за высокой чувствительности нити накала обычные лампы имеют маленький срок службы, а некачественные лампы накаливания и вовсе служат считанные дни.

Энергосберегающие светодиодные лампы имеют принципиально другую конструкцию и прогнозируемый срок службы. Такие устройства служат в десятки раз дольше ламп накаливания и могут проработать до 50000 часов (для сравнения, средний срок службы ламп накаливания не превышает 1000 часов).

КПД ламп

Коэффициент полезного действия (КПД) тесно связаны со всеми предыдущими параметрами ламп освещения. У каждого устройства есть «полезное действие» — это работа, для которой, собственно, и создан прибор. У ламп основное полезное действие – это излучение света. Все остальное является лишней и ненужной работой и снижает КПД. Лампы накаливания имеют очень низкий КПД, потому что основная часть её работы связана не с полезным действием, а с побочным — излучением тепла. Это значение (КПД) у таких ламп едва достигает 5%. Это означает, что только 5% потребляемой электрической энергии тратится на излучение света. И это очень низкий показатель. Он говорит о неэффективности и неэкономичности устройства.

Светодиодные лампы имеют высокий КПД, который составляет около 90 %. То есть светодиодные устройства не тратят энергию на бесполезную работу и экономят электрическую энергию, а, следовательно, сохраняют бюджет пользователя.

Экологичность

К сожалению, только в XXI веке люди осознанно стали задумываться над сохранением природы и экологичностью приборов, которыми пользуются. Ключевую роль в сохранении природы в будущем, является разумное потребление и экономия энергии сейчас. Современные способы получения электрической энергии наносят большой вред природным богатствам нашей планеты.

Постепенно загрязняются водные ресурсы, атмосфера и почва при использовании не возобновляемых источников энергии. Это приводит ко всемирному потеплению и повышению уровня океана, а, следовательно, к экологической катастрофе. Энергосбережение – это один из способов уменьшить негативное влияние человечества на экологию. Не просто так, в мире, стала популярной акция «Час Земли», когда на один час все неравнодушные к природе люди выключают все электрические приборы в своих домах.

В этом смысле, энергосберегающие светодиодные лампы и переход на них во всем мире сделали большой шаг к снижению потребления электрической энергии. Ведь светодиодные светильники являются маломощными, но эффективными устройствами. Светодиодные лампы позволяют расходовать электрическую энергию разумно.

Исходя из вышесказанного, нет причин не использовать светодиодные лампы. Конечно, они несколько дороже ламп накаливания, но по всем параметрам опережают их. Использование современных светодиодных источников освещения помогает сохранить бюджет и экологию в мире и, безусловно, окупается при долговременном использовании как для конкретного человека, так и для всего человечества в целом.

Таблица светодиодных аналогов ламп накаливания 40, 60, 100 ватт

Мы все хорошо знаем как светят лампы накаливания  мощностью  40, 60 или 100 ватт. 40 ватт мы можем использовать в коридоре, 60 ватт на кухне, а 100 ватт в большой комнате. Но как светят светодиодные лампы?

Значения  мощности в ваттах относятся к объему потребляемой  электроэнергии, а не к количеству света. Светодиодные лампы могут светить так же ярко при  очень низком потреблении электроэнергии.

Для Led ламп  световой поток указывается в люменах и мощность в данном случае является лишь показателем потребления электроэнергии, но не является  мерой  яркости лампы.  Тем не менее,  соотношение мощности ламп накаливания и светодиодных ламп — это один из самых частых вопросов, который задают покупатели.

Несмотря на вышесказанное, учитывая, что технология производства LED ламп развивается, параметры ламп, в том числе и зависимость яркости от мощности у известных производителей, примерно одинаковые. На сегодняшний день таблица соответствия  мощности выглядит примерно так:

Светодиодная лампа	Лампа накаливания
3 ватта	15 ватт
4. 5 ватта	25 ватт
6.5 ватт	40 ватт
10 ватт	50 ватт
12 ватт	60 ватт
20 ватт	100 ватт

Для информации приведем также таблицу соотношений, которую в 2013 году составил Институт технических исследований Швеции:

Лампа накаливания 2700 К • CRI 100		Светодиодная лампа с колбой типа А CRI: 80-92
потребляемая мощность в ваттах	Lumen	потребляемая мощность в ваттах	торговая марка	действительная яркость в люменах
25	215	4	GE	230
25	215	4	Panasonic	210
25	215	4	Philips	347
40	430	6	Philips	364
40	430	6	Panasonic	491
40	430	7	V-light	369
40	430	8	Airam	617
40	430	8	GE	488
40	430	9	Verbatim	443
60	730	10	V-light	679
60	730	10	Megaman	680
60	730	10	Verbatim	906
75	960	II	Megaman	858

Как видно из приведенной таблицы, необходимо оценивать не потребляемую электрическую мощность, а световой поток в люменах. Подробней о том, как определить яркость светодиодной лампы, читайте здесь.

 

 

Canon: Технология Canon | Canon Science Lab

Для этого сайта требуется браузер с поддержкой JavaScript.

Лампы накаливания и люминесцентные лампы

Мы не можем производить солнечный свет, но мы можем создать подобное освещение. Примеры включают лампы накаливания и люминесцентное освещение.

То, что излучает свет, известно как источник света.
Источники света можно разделить на источники естественного света, такие как солнце, звезды, молния и биолюминесценция, и источники искусственного света, включая лампы накаливания, люминесцентные лампы и натриевые лампы.Их также можно разделить на категории по характеристикам интенсивности света, то есть постоянным источникам света, которые излучают одинаковое количество света в течение фиксированного периода времени (например, солнце и лампы накаливания), и источникам света, которые меняются во времени. Люминесцентное освещение может казаться постоянным, но на самом деле оно изменяется в соответствии с частотой источника питания. Человеческий глаз просто не способен обнаруживать такие быстрые изменения.

Лампа накаливания светит от тепла

Лампа накаливания кажется желтоватой по сравнению с флуоресцентным светом.Это потому, что лампы накаливания производят свет от тепла. В лампе накаливания нагревается нить. Нити накаливания сделаны из двойных спиралей вольфрама, одного из видов металла. Вольфрам имеет высокое электрическое сопротивление, заставляя его светиться (накаливаться) при прохождении электрического тока. Электрический ток из-за высокого электрического сопротивления приводит к нагреву из-за трения между материалом и электронами, которые проходят через материал. Вольфрам используется для изготовления нитей лампы накаливания, поскольку он чрезвычайно устойчив к плавлению при высоких температурах.Он также не горит, потому что в лампы накаливания впрыскивается газ, чтобы удалить весь кислород.

Лампа накаливания была изобретена Томасом Эдисоном в 1879 году. В то время нити представляли собой карбонизированные волокна, изготовленные путем удушения определенного вида бамбука, выращенного в Киото, Япония, но в наши дни для производства ламп используются различные материалы и методы. Есть много типов лампочек, каждая из которых имеет свое предназначение. Например, есть кремнеземные лампы с частицами кремнезема, электростатически нанесенными на их внутреннюю поверхность для значительного улучшения светопропускания и рассеивания, криптоновые лампы, в которые впрыскивается криптон (более высокий атомный вес, чем обычно используемый газ аргон) для увеличения яркости, и рефлекторные лампы, в которых используется высокоэффективный газ. отражающий алюминий на их внутренней поверхности.

Флуоресцентный свет сложнее, чем кажется

Флуоресцентный свет, распространенный вид освещения в офисах, имеет более сложный механизм излучения света, чем лампа накаливания. Ультрафиолетовые лучи, создаваемые люминесцентными лампами, преобразуются в видимый свет, который мы можем видеть. Здесь важную роль играют явления электрического разряда, а также «возбужденное состояние» и «основное состояние» электронов. Начнем с рассмотрения основной конструкции люминесцентной лампы.Люминесцентные лампы представляют собой тонкие стеклянные трубки, покрытые люминесцентным материалом на своей внутренней поверхности.

Пары ртути впрыскиваются внутрь, а электроды прикреплены к обоим концам. Когда подается напряжение, электрический ток течет по электродам, заставляя нити на обоих концах нагреваться и начать испускать электроны. Затем небольшая газоразрядная лампа внутри люминесцентной лампы выключается; Электроны испускаются из электрода и начинают течь к положительному электроду.Именно эти электроны производят ультрафиолетовый свет.

Столкновение электронов и атомов внутри люминесцентных ламп

Давайте подробнее рассмотрим механизм излучения ультрафиолетовых лучей флуоресцентным светом. Электроны, испускаемые электродом, сталкиваются с атомами ртути, составляющими пар внутри стеклянной трубки. Это заставляет атомы ртути переходить в возбужденное состояние, в котором электроны на внешней орбите атомов и молекул получают энергию, заставляя их прыгать на более высокую орбиту.

Возбужденные атомы ртути постоянно пытаются вернуться в свое прежнее низкоэнергетическое состояние (основное состояние), потому что они очень нестабильны. Когда это происходит, разница в энергии между двумя орбитальными уровнями высвобождается в виде света в форме ультрафиолетовых волн. Однако, поскольку ультрафиолетовые лучи не видны человеческому глазу, внутренняя часть стеклянной трубки покрыта флуоресцентным материалом, который преобразует ультрафиолетовые лучи в видимый свет. Именно это покрытие заставляет люминесцентные лампы светиться белым.Люминесцентные лампы не всегда прямые. Они бывают и в других формах, таких как кольца и луковицы. Некоторые типы люминесцентных ламп претерпели гениальные модификации, например, лампы, использующие металлическую линию на внешней поверхности трубки (тип быстрого запуска), устраняющую необходимость в газоразрядной лампе внутри.

Белые светодиоды, используемые в освещении

Светодиоды, используемые в освещении, излучают белый свет, похожий на солнечный. Белый свет создается, когда присутствуют три основных цвета света — RGB (красный, зеленый и синий).Сначала были только красные и зеленые светодиоды, но развитие синих светодиодов привело к разработке белых светодиодов для использования в освещении.
Есть два способа создать белые светодиоды. Первый — это «многокристальный метод», в котором комбинируются все три светодиода основного цвета, а второй — «однокристальный метод», в котором сочетаются люминофор и синий светодиод. Многокомпонентный метод с использованием трех цветов требует баланса между яркостью и цветом для обеспечения равномерного освещения и требует, чтобы каждый из трех цветных чипов был оснащен цепью питания.

Это стало причиной разработки однокристального метода, который излучает почти белый (квази-белый) цвет с использованием одного синего светодиода и желтого люминофора. Это потому, что смешанные синий и желтый свет кажутся человеческому глазу почти белыми.
Используя однокристальный метод, были разработаны белые светодиоды, в которых используется синий светодиод в сочетании с желтым + красным люминофором или зеленым + красным люминофором для достижения более естественного белого света на основе светодиодов. Кроме того, недавно были разработаны светодиоды, которые излучают ближний ультрафиолетовый свет (светодиод ближнего ультрафиолетового света: длина волны 380–420 нм), и их использование в качестве источника возбуждающего света привело к появлению белых светодиодов, способных излучать весь видимый световой диапазон.

Источники света имеют «цветовую температуру»

В нашей повседневной жизни мы часто замечаем, что цвет одежды, видимый при флуоресцентном освещении в помещении, выглядит по-другому при солнечном свете на открытом воздухе и что одна и та же еда кажется более аппетитной при освещении лампами накаливания, чем при флуоресцентном освещении. Вы когда-нибудь задумывались, что вызывает такие различия? Мы видим цвет объекта, когда свет падает на него и отражается обратно в наши глаза. Короче говоря, цвета, которые мы воспринимаем, изменяются в соответствии с составляющей длины волны источника света, освещающего объекты, которые мы видим.Это приводит к вышеупомянутым различиям, которые мы воспринимаем в освещении одежды и пищи.

Различия в цвете обозначаются «цветовой температурой». Цветовая температура — это числовое значение, представляющее цветность, а не температуру источника света. Все предметы излучают свет при нагревании до чрезвычайно высокой температуры. Цветовая температура указывает, какой цвет мы увидим, если нагреем до определенной температуры объект, который вообще не отражает света, то есть «черное тело».Единица измерения, используемая в этом случае, — градусы Кельвина. Низкотемпературные объекты кажутся красными, а когда они нагреваются, они становятся синими.

Как видно из таблицы ниже, цветовая температура красноватых цветов низкая, а синеватых — высокая. Цветовая температура используется для таких целей, как настройка цвета на мониторе компьютера.

Цветовая температура и источники света

Цветовая температура	Источник света
10 000	Ясное небо
9 000	Мутное небо
8 000
7 000	Облачное небо
6 000	Лампа-вспышка
4,500	Белая люминесцентная лампа
4 000
3,500	Вольфрамовая лампа, 500 Вт
3 000	Восход, закат
2,500	Лампочка 100 Вт
2 000
1 000	При свечах

Лампа накаливания

Лампа накаливания , лампа накаливания или шар накаливания — это источник электрического света, который работает от накаливания (общий термин для теплового излучения света, который включает простой случай излучение черного тела). Электрический ток проходит через тонкую нить накала, нагревая ее до тех пор, пока она не станет светиться. Закрытая стеклянная колба предотвращает попадание кислорода в воздухе на горячую нить накала, которая в противном случае быстро разрушилась бы в результате окисления. Лампы накаливания также иногда называют электрическими лампами, этот термин также применяется к оригинальным дуговым лампам.

Лампы накаливания производятся в широком диапазоне размеров и напряжений, от 1,5 вольт до примерно 300 вольт. Они не требуют внешнего регулирующего оборудования, имеют низкую стоимость производства и хорошо работают как на переменном, так и на постоянном токе.В результате лампа накаливания широко используется в домашнем и коммерческом освещении, для переносного освещения, например, настольных ламп, некоторых автомобильных фар и электрических фонарей, а также для декоративного и рекламного освещения.

В некоторых областях применения лампы накаливания используется выделяемое тепло, например, в инкубаторах (для инкубации яиц), инкубаторе для молодняка птицы, тепловом освещении для резервуаров для рептилий, инфракрасном обогреве для промышленных процессов нагрева и сушки, а также в Easy-Bake Духовка игрушка. В холодную погоду тепло от ламп накаливания способствует обогреву здания, но в жарком климате потери в лампах увеличивают энергию, используемую системами кондиционирования воздуха.

Лампы накаливания постепенно заменяются во многих приложениях (компактными) люминесцентными лампами, газоразрядными лампами высокой интенсивности, светоизлучающими диодами (СИД) и другими устройствами, которые дают больше видимого света при том же количестве потребляемой электроэнергии. . Некоторые юрисдикции пытаются запретить использование ламп накаливания в пользу более энергоэффективного освещения.

История лампочки

При ответе на вопрос «Кто изобрел лампу накаливания?» историки Роберт Фридель и Пол Исраэль [ Friedel, Robert, and Paul Israel. 1987. «Электрический свет Эдисона: биография изобретения». Нью-Брансуик, Нью-Джерси: Rutgers University Press. страницы 115-117 ] перечисляют 22 изобретателя ламп накаливания до Джозефа Уилсона Свона и Томаса Эдисона. Они пришли к выводу, что версия Эдисона смогла превзойти другие из-за сочетания факторов: эффективного материала накаливания, более высокого вакуума, чем могли достичь другие, и лампы с высоким сопротивлением, которая делала распределение энергии от централизованного источника экономически целесообразным.

Другой историк, Томас Хьюз, объяснил успех Эдисона тем, что он изобрел целостную интегрированную систему электрического освещения. «Лампа была маленьким компонентом в его системе электрического освещения, и для ее эффективного функционирования она была не более критичной, чем генератор Эдисона Джамбо, магистраль Эдисона и фидер, а также система параллельного распределения. Другие изобретатели с генераторами и лампами накаливания, и со сравнимой изобретательностью и мастерством, давно забыты, потому что их создатели не руководили их внедрением в систему освещения.»[ Hughes, Thomas P. 1977. Метод Эдисона. В» Technology at the Turning Point «, отредактированный WB Pickett. Сан-Франциско: San Francisco Press Inc. , 5-22. ] [ Hughes, Thomas P. 2004 . «American Genesis: век изобретений и технологического энтузиазма». 2-е изд. Чикаго: Чикагский университет, ]

Лампы накаливания обычно продаются в соответствии с потребляемой электрической мощностью. Она измеряется в ваттах и ​​в основном зависит от сопротивление нити, которое, в свою очередь, зависит главным образом от длины, толщины и материала нити.Для двух ламп одинакового напряжения, типа, цвета и яркости более мощная лампа дает больше света.

В таблице показана приблизительная типичная мощность в люменах стандартных ламп накаливания при различной мощности. Обратите внимание, что значения светового потока для «мягких белых» ламп обычно немного ниже, чем для стандартных ламп той же мощности, в то время как прозрачные лампы обычно излучают немного более яркий свет, чем стандартные лампы с соответствующим питанием.

Сравнение стоимости электроэнергии

Киловатт-час — это обычная единица покупки электроэнергии. Стоимость электроэнергии в США обычно колеблется от 0,06 до 0,18 доллара за киловатт-час (кВтч), но может достигать 0,23 доллара за киловатт-час в некоторых регионах, например на Гавайях.

Как и для любого другого электрического прибора, почасовая стоимость эксплуатации может быть рассчитана путем умножения потребляемой мощности в ваттах на стоимость киловатт-часа и деления на 1000; например, 100-ваттная лампа, работающая на электричестве, которая стоит 10 центов за киловатт-час, будет стоить 100 * 10/1000 = 1 цент в час.

Желаемый продукт любой системы электрического освещения — это освещение (люмены), а не мощность. Чтобы сравнить стоимость эксплуатации лампы накаливания с другими источниками света, при расчете также необходимо учитывать световой поток каждой лампы. Для коммерческих и промышленных систем освещения сравнение должно также включать требуемый уровень освещенности, эффективность осветительных приборов, капитальные затраты на лампу, трудозатраты на замену ламп, различные коэффициенты амортизации для светоотдачи по мере старения лампы, влияние работа лампы в системах отопления и кондиционирования, а также потребление энергии.

Общая стоимость освещения должна также учитывать потери света в держателе лампы; внутренние отражатели и обновленный дизайн осветительных приборов могут улучшить количество используемого света. Поскольку человеческое зрение адаптируется к широкому диапазону уровней освещенности, уменьшение люменов на 10% или 20% может по-прежнему обеспечивать приемлемое освещение, особенно если переключение сопровождается очисткой осветительного оборудования или улучшением светильников.

Физические характеристики

Формы, размеры и условия использования ламп

Лампочки накаливания бывают разных форм и размеров.Названия фигур могут немного отличаться в некоторых регионах. Многие из этих фигур имеют обозначение, состоящее из одной или нескольких букв, за которыми следуют одна или несколько цифр, например A55 или PAR38. Буквы обозначают форму лампочки. Цифры представляют собой максимальный диаметр в восьмых дюймах или миллиметрах, в зависимости от формы и региона. Например, в Европе, Австралии и других странах 63-миллиметровые отражатели известны как R63, тогда как в США они известны как R20 (2,5 дюйма).Однако в обоих регионах отражатель PAR38 известен как PAR38.

Эти обозначения могут также относиться к лампам без накаливания, таким как компактные люминесцентные лампы или светодиоды.

Обычные формы:

; Общие услуги: свет излучается (почти) во всех направлениях. Доступны прозрачные или матовые. Типы: General (A), Mushroom

; High Power General Service: лампы мощностью более 200 Вт .: Типы: Pear-образные (PS)

; декоративные: лампы, используемые в люстрах и т. Д. .: Типы: Свеча (B), Скрученная свеча, Свеча с загнутым концом (CA и BA), Пламя (F), Необычная круглая (P), Глобус (G)

; Отражатель (R): Отражающее покрытие внутри лампы направляет свет вперед. Типы наводнений (FL) распространяют свет. Типы пятен (SP) концентрируют свет. Рефлекторные (R) лампы дают примерно вдвое больше света (фут-свечей) на переднюю центральную область, чем лампы общего назначения (A) при той же мощности. Типы: Стандартный рефлектор (R), эллиптический рефлектор (ER), Crown Silver

; Параболический алюминированный отражатель (PAR): Лампы с параболическим алюминированным отражателем (PAR) более точно контролируют свет.Они излучают примерно в четыре раза большую концентрацию света, чем светильник категории общего обслуживания (A), и используются в встраиваемом и направляющем освещении. Доступны всепогодные кожухи для наружных точечных светильников и светильников для наводнения.: 120 В Размеры: PAR 16, 20, 30 и 38: Размеры 230 В: Par 38 и 56: Доступны многочисленные варианты точечного и наводящего луча. Как и у всех лампочек, число представляет собой диаметр лампочки в 1/8 дюйма. Следовательно, PAR 16 имеет диаметр 2 дюйма, PAR 20 — 2,5 дюйма, PAR 30 — 3,75 дюйма, а PAR 38 — 4.75 дюймов в диаметре.

; Многогранный отражатель (MR)

; HIR: «HIR» означает, что колба имеет специальное покрытие, которое отражает инфракрасное излучение обратно на нить. Таким образом, меньше тепла уходит, поэтому нить горит сильнее и сильнее. [ [ http://www.gelighting.com/na/business_lighting/education_resources/glossary.htm Глоссарий по освещению ] ]

Основания ламп

Большинство бытовых и промышленных лампочек имеют металлические светильник (или цоколь лампы) совместим со стандартными розетками.Цоколь лампы должен проводить ток к лампе, обеспечивать физическую опору и выдерживать тепло. Цоколь ламп может быть прикреплен к колбе с помощью цемента или механическим опрессованием к углублениям в стеклянной колбе. Некоторые миниатюрные лампы вообще не имеют металлических оснований, а в колбу встроены только провода. General Electric представила стандартные размеры цоколя для вольфрамовых ламп накаливания под торговой маркой Mazda в 1909 году. Этот стандарт вскоре был принят в Соединенных Штатах, и название Mazda использовалось многими производителями по лицензии до 1945 года.

цилиндрическая резьба

В каждом обозначении буква E означает Эдисон, который создал лампу с винтовым цоколем, а число — это диаметр винтового цоколя в миллиметрах. (Это справедливо даже для Северной Америки, где диаметр стекла колбы обозначается в восьмых долях дюйма). Существует четыре распространенных размера ввинчиваемых патронов, используемых для ламп сетевого напряжения:
* канделябры: E12 Северная Америка, E10 & E11 в Европе
* промежуточный: E17 в Северной Америке, E14 (SmallES) в Европе
* средний или стандартный: E26 (MES) в Северной Америке, E27 (ES) в Европе
* могул: E39 в Северной Америке, E40 (GoliathES) в Европе.Другие размеры резьбы включают:
* «средний» размер (E29), больше, чем обычные патроны для ламп, предназначенные для защиты от воров ламп, используемых в общественных местах;
* миниатюрный размер (E5) обычно используется только для низковольтных устройств, например, с аккумулятором.

Самый большой размер E39 используется в больших уличных фонарях, мощных лампах (например, трехходовых лампах мощностью 100/200/300 Вт) и многих разрядных лампах высокой интенсивности без накаливания. Лампы Medium Edison Screw (MES) на 12 В также производятся для транспортных средств для отдыха. В больших уличных рождественских огнях используется промежуточное основание, как и в некоторых настольных лампах и многих микроволновых печах. Раньше в знаках аварийного выхода также использовалось промежуточное основание (но теперь правила США и Канады требуют более энергоэффективных ламп). Винтовая база среднего размера не должна пропускать ток более 25 ампер; это может ограничить практические характеристики низковольтных ламп. [ General Electric TP 110 стр. 12 ]

Винтовые основания имеют тот недостаток, что, поскольку они имеют только один центральный контакт, сам металлический винт образует один из контактов цепи.Если система освещения неправильно спроектирована или подключена неправильно, металлический винт может оказаться под напряжением, представляя опасность для любого, кто попытается заменить лампочку.

Байонет

Лампы с байонетным (нажимно-поворотным) основанием для использования с патронами, имеющими подпружиненные опорные пластины, производятся аналогичных размеров и имеют обозначения B, BA или BY. Они распространены в автомобильном освещении на 12 В по всему миру.

BC, или B22, или B22d, или двухконтактные лампы накаливания с байонетным цоколем используются для большинства сетевых ламп 220–240 В в Великобритании, Ирландии, Кипре, Австралии, Индии, Новой Зеландии и других частях Британского Содружества (но не Канада).Меньшая версия, B15 или SBC, иногда используется для свечей для люстр. Миниатюрный байонет используется в Северной Америке для швейных машин и пылесосов.

Эти размеры доступны в Великобритании: [ см. Http://technical.greenstock.co.uk/KYBLampBases.htm ] Из них только BC (Ba22d) обычно продается в супермаркетах.

Основание штыря

Основание штыря имеет два контактных штифта на нижней стороне лампы. Им присвоено обозначение G или GY, где число представляет собой межцентровое расстояние в миллиметрах.Например, основание для штифта 4 мм будет обозначено как G4 (или GY4). Некоторые распространенные размеры включают G4 (4 мм), G6. 35 (6,35 мм), G8 (8 мм), GY8.6 (8,6 мм), G9 (9 мм) и GY9,5 (9,5 мм). Вторая буква (или ее отсутствие) обозначает диаметр штифта. У некоторых прожекторов или прожекторов есть более широкие штифты на концах, чтобы можно было зафиксировать их в розетке с поворотом. Другие лампы поставляются в виде трубки с лезвиями или ямками на обоих концах.

специальные цоколи для ламп

Миниатюрные лампы, используемые для некоторых автомобильных ламп или декоративных ламп, имеют клиновидные цоколи с частично пластиковым или даже полностью стеклянным цоколем.В этом случае провода наматываются на внешнюю сторону лампы, где они прижимаются к контактам в патроне. Миниатюрные новогодние лампочки также имеют пластиковую клиновидную основу.

Есть также специальные основания для проекторов и сценических осветительных приборов. Лампы для проектора [ http://www.partstore.com/MiniSites/ProjectorLamps/DefaultInfo.aspx Основные сведения о лампах для проектора ]. Опубликовано PartStore, по состоянию на 29 июня 2007 г.], в частности, может работать при необычном напряжении (например, 82), что, возможно, предназначено для привязки к поставщику или для оптимизации светоотдачи для конкретной оптической системы Fact | date = Август 2008 г. .

Лампы, предназначенные для использования в оптических системах (таких как кинопроекторы, осветители микроскопов или театральные осветительные приборы), имеют основания с функциями выравнивания, так что нить накала точно располагается внутри оптической системы. Лампа с винтовым цоколем может иметь произвольную ориентацию нити накала, когда лампа установлена ​​в патрон.

Трубчатые лампы, такие как R7S-75 для галогенных ламп, в данном случае патрон диаметром 7 мм и длиной трубки 75 мм. [ цитировать в Интернете | title = butiken.su.se Stockholms university | url = http: //www.butiken.su.se/katalog.php? kat = 6 «MT0414 Лампа, галогенная, 300 Вт, R7s-15 Haloline» / см. рисунок ]

Напряжение , светоотдача и срок службы

Лампы накаливания очень чувствительны к изменениям напряжения питания. Эти характеристики имеют большое практическое и экономическое значение.

Для напряжения питания «V»,
* «Легкий» выход приблизительно пропорционален «V» ^3,4
* «Потребляемая мощность» приблизительно пропорционален «V» ^1.6
* «Срок службы» приблизительно пропорционален «V» ⁻¹⁶
* «Цветовая температура» приблизительно пропорционален «V» ^0,42 [ Дональд Г. Финк и Х. Уэйн Бити, «Стандартное руководство для Инженеры-электрики, одиннадцатое издание », МакГроу-Хилл, Нью-Йорк, 1978, ISBN 0-07020974-X, стр. 22-8 ]. Это означает, что снижение рабочего напряжения на 5% увеличит срок службы лампы более чем вдвое при за счет снижения светоотдачи примерно на 20%. Это может быть очень приемлемым компромиссом для лампочки, которая находится в труднодоступном месте (например, светофоры или светильники, подвешенные к высоким потолкам).Так называемые «долговечные» лампы — это просто лампы, в которых используется этот компромисс. Поскольку стоимость потребляемой ими электроэнергии намного больше, чем стоимость лампы, лампы общего назначения для освещения обычно подчеркивают эффективность в течение длительного срока службы; цель состоит в том, чтобы минимизировать стоимость света, а не ламп. [ General Electric TP-110, стр. 20 ]

Приведенные выше соотношения действительны только для изменения напряжения на несколько процентов относительно номинальных условий, но они указывают на то, что лампа, работающая при напряжении намного ниже номинального, может прослужить сотни раз дольше, чем при номинальных условиях, хотя и со значительно меньшей светоотдачей.»Centennial Light» — это лампочка, которая включена в «Книгу рекордов Гиннеса» как горящая почти непрерывно на пожарной станции в Ливерморе, Калифорния, с 1901 года. Однако мощность лампы составляет всего 4 Вт. Похожую историю можно рассказать о 40-ваттной лампочке в Техасе, которая освещается с 21 сентября 1908 года. Когда-то она находилась в оперном театре, где известные знаменитости останавливались, чтобы полюбоваться ее светом, но теперь находится в местном музее. [ [ http: // www.homelighting.com/article.cfm?intarticleID=880 Magazine Online ] ]

В прожекторах, используемых для фотографического освещения, компромисс идет в другом направлении. По сравнению с лампами общего назначения при той же мощности эти лампы излучают гораздо больше света и (что более важно) света при более высокой цветовой температуре за счет значительного сокращения срока службы (который может составлять всего 2 часа для одного типа. Лампа P1). Верхний предел температуры, при которой могут работать металлические лампы накаливания, — это температура плавления металла.Вольфрам — это металл с самой высокой температурой плавления, 3695 К (6192 ° F). Например, проекционная лампа со сроком службы 50 часов рассчитана на работу только на 50 ° C (90 ° F) ниже этой точки плавления. Такая лампа может достигать 22 люмен / ватт по сравнению с 17,5 у лампы общего пользования на 750 часов. [ General Electric TP-110, стр. 19 ]

Лампы, рассчитанные на разные напряжения, имеют разную светоотдачу. Например, 100-ваттная 120-вольтовая лампа дает около 17,1 люмен на ватт.Лампа с таким же номинальным сроком службы, но рассчитанная на 230 В, будет производить только около 12,8 люмен / ватт, а аналогичная лампа, рассчитанная на 30 вольт (освещение поездов), будет производить около 19,8 люмен / ватт. [ General Elecric TP 110 стр. 19 ] Это происходит потому, что лампы с более низким напряжением имеют соответственно более толстую нить накала, которая имеет меньшую площадь поверхности, чем ее более тонкий аналог с более высоким напряжением. Меньшая площадь поверхности снижает скорость испарения нити, что позволяет нити нагреваться в течение того же срока. Факт | дата = сентябрь 2008 г.

Лампы также различаются по количеству опорных проводов, используемых для вольфрамовой нити накала. Каждая дополнительная опорная проволока делает нить механически прочнее, но отводит тепло от нити, создавая еще один компромисс между эффективностью и долгим сроком службы. Многие современные 120-вольтовые лампы общего назначения не используют дополнительных опорных проводов, но лампы, предназначенные для «грубого обслуживания», часто имеют несколько опорных проводов, а лампы, предназначенные для «вибрационного обслуживания», могут иметь до пяти.Лампы, рассчитанные на низкое напряжение (например, 12 вольт), обычно имеют нити из гораздо более тяжелой проволоки и не требуют дополнительных опорных проводов.

Очень низкие напряжения неэффективны, поскольку подводящие провода будут отводить слишком много тепла от нити накала, поэтому практический нижний предел для ламп накаливания составляет 1,5 вольт. Очень длинные нити накаливания для высоких напряжений хрупки, а цоколи ламп труднее изолировать, поэтому лампы для освещения не производятся с номинальным напряжением более 300 В.[ General Electric TP 110 ] Некоторые инфракрасные нагревательные элементы рассчитаны на более высокие напряжения, но в них используются трубчатые лампы с широко разнесенными контактами.

Световая отдача и эффективность

Примерно 90% энергии, потребляемой лампой накаливания, излучается в виде тепла, а не в виде видимого света. [ General Electric ТП-110, стр. 23, табл. ]

Световая отдача — это отношение излучаемой энергии видимого света («световой поток») к общей мощности, потребляемой лампой.Он измеряется в люменах на ватт (лм / Вт). Максимально возможная эффективность составляет 683 лм / Вт для монохроматического зеленого света на длине волны 555 нм, пиковая чувствительность человеческого глаза. Для белого света максимальная световая отдача составляет около 240 люмен / ватт. Световая «эффективность» — это отношение световой «эффективности» к этому максимально возможному значению. Выражается в виде числа от 0 до 1 или в процентах. [ http://www.iupac.org/publications/analytical_compendium/Cha10sec21.pdf ] Однако термин «световая отдача» часто используется для обеих величин.Двумя связанными мерами являются «общая световая отдача» и «общая световая отдача», которые делятся на общую потребляемую мощность, а не на общий лучистый поток. При этом учитывается больше способов потери энергии, поэтому они никогда не превышают стандартную световую отдачу и эффективность. Термин «световая отдача» часто используется неправильно и на практике может относиться к любому из этих четырех показателей.

В таблице ниже приведены значения общей световой отдачи и эффективности для нескольких типов общего обслуживания, 120 вольт, лампы накаливания с сроком службы 1000 часов и нескольких идеализированных источников света.В аналогичной таблице в статье о световой эффективности сравнивается более широкий спектр источников света друг с другом.

100-ваттная 120-вольтовая лампа дает 17,5 лм / Вт по сравнению с теоретическим «идеалом» 242,5 лм / Вт для белого света. К сожалению, вольфрамовые нити излучают в основном инфракрасное излучение при температурах, при которых они остаются твердыми (ниже 3683 кельвина). Дональд Л. Клипштейн объясняет это следующим образом: «Идеальный тепловой излучатель излучает видимый свет наиболее эффективно при температуре около 6300 ° C (6600 K или 11 & thinsp; 500 ° F).Даже при такой высокой температуре большая часть излучения является инфракрасным или ультрафиолетовым, а теоретическая световая отдача составляет 95 люмен на ватт ». Ни один известный материал не может использоваться в качестве нити накала при этой идеальной температуре, которая выше, чем поверхность Солнца. Спектр, излучаемый излучателем черного тела, не соответствует характеристикам чувствительности человеческого глаза. Верхний предел световой отдачи лампы накаливания составляет около 52 люмен на ватт, что является теоретическим значением, излучаемым вольфрамом при его температуре плавления.[ General Electric TP-110 стр. 19 ]

При заданном количестве света лампа накаливания выделяет больше тепла (и потребляет больше энергии), чем люминесцентная лампа. Тепловая мощность ламп накаливания увеличивает нагрузку на кондиционирование воздуха летом, но тепло от освещения может способствовать обогреву здания в холодную погоду. [ Проф. Питер Лунд, Хельсинкский технологический университет, [ http://www.tkk.fi/Units/AES/staff/lund.htm ] на стр. C5 в Helsingin Sanomat Oct.23, 2007. ]

Качественные галогенные лампы накаливания имеют более высокий КПД, что позволяет лампе мощностью 60 Вт обеспечивать почти столько же света, сколько негалогенная лампа мощностью 100 Вт. Кроме того, можно разработать галогенную лампу меньшей мощности для такое же количество света, как у негалогенной лампы мощностью 60 Вт, но с гораздо более длительным сроком службы.

Альтернативы стандартным лампам накаливания для общего освещения включают:
* Люминесцентные лампы и компактные люминесцентные лампы
* Газоразрядные лампы высокой интенсивности
* Светодиодные лампы Ни одно из этих устройств не использует лампы накаливания для получения света.Вместо этого все эти устройства производят свет за счет перехода электронов с одного энергетического уровня на другой. Эти механизмы создают дискретные спектральные линии и поэтому не связаны с широким «хвостом» невидимого инфракрасного излучения, создаваемого излучателями накаливания, которое не является энергией, которая не используется для освещения. Путем тщательного выбора того, какие переходы уровней энергии электронов используются, излучаемый спектр может быть настроен либо для имитации внешнего вида источников накаливания, либо для получения различных цветовых температур белого для видимого света.

Законы и постановления о прекращении использования

Из-за более высокого потребления энергии лампами накаливания по сравнению с более энергоэффективными альтернативами, такими как компактные люминесцентные лампы и светодиодные лампы, некоторые правительства приняли законы и постановления, которые начали прекратить их использование. Бразилия и Венесуэла начали отказываться от них в 2005 году, а другие страны планируют поэтапный отказ от них: Ирландия в 2009 году, Австралия в 2010 году, Италия в 2011 году, Канада в 2012 году и США.S. в период с 2012 по 2014 годы. Большинство этих законов и нормативных актов не запрещают использование ламп накаливания, а скорее запрещают их продажу (за небольшими исключениями).

Усилия по повышению эффективности

В последнее время были предприняты различные усилия по повышению эффективности ламп накаливания из-за законодательства и других движений, запрещающих лампы накаливания. Подразделение потребительского освещения General Electric объявило, что они работают над тем, что они назвали «высокоэффективными лампами накаливания» (HEI), которые, как ожидается, будут в четыре раза эффективнее нынешних ламп накаливания, хотя их первоначальная производственная цель состоит в том, чтобы быть 30 люмен на ватт, что вдвое эффективнее.[ Цитирование | последний = Дейли | первый = Дэн | title = Не такое уж туманное будущее лампы накаливания | газета = Проекционные огни и постановочные новости (PLSN) | volume = 09 | issue = 1 | pages = 46 | издатель = Timeless Communications Corp. | год = 2008 | дата = февраль 2008 ] [ [ http://www.businesswire.com/portal/site/ge/index.jsp?ndmViewId=news_view&newsId=20070223005120 GE объявляет о достижениях в области технологий ламп накаливания; Новые высокоэффективные лампы, предназначенные для выпуска на рынок к 2010 году. ] ]

В 2006 году Дэвид Каннингем, который разработал множество инноваций в области развлекательного освещения, подал в США патент на лампу с инфракрасным отражателем.[ Цитирование | последний = Каннингем | первый = Дэвид | title = Лампа накаливания с расширенным ИК-покрытием с высокой отражательной способностью и осветительная арматура с такой лампой накаливания (Патент США 20060226777) | год = 2006 ]

Министерство энергетики США в настоящее время также разрабатывает лампу накаливания в Sandia National Laboratories с повышенным КПД с 5% до 60%. [ Цитирование | title = Предлагаемый запрет ламп вызывает цепную реакцию | газета = Проекционные огни и постановочные новости (PLSN) в Интернете | год = 2008 | дата = январь 2008 г. | url = http: // www.plsn.com/index.php?option=com_content&task=view&id=1606&Itemid=41 ] [ Цитирование | последний = Дейли | первый = Дэн | title = Не такое уж туманное будущее лампы накаливания | газета = Проекционные огни и постановочные новости (PLSN) | volume = 09 | issue = 1 | pages = 46 | издатель = Timeless Communications Corp. | year = 2008 | date = февраль 2008 ]

ee также

* Centennial Light
* Вспышка (фотография) и обсуждение вспышек
* Люминесцентная лампа
* Шутки о лампочках
* Долговечные лампы
* Свет -излучающий диод (LED)
* Светильник
* Светодиодная лампа
* Список источников света
* Световая отдача
* MR16 (популярный стиль галогенных ламп)
* Переосвещение
* Фотометрия (оптика) Главная Фотометрия / Радиометрия статья — поясняет технические термины
* Спектрометр
* Томас Эдисон

Ссылки

Внешние ссылки

* [ http: // science.howstuffworks.com/light-bulb2.htm Howstuffworks — «Как работают лампочки» ]
* [ http://www.graphics.cornell.edu/online/measurements/source-spectra/index.html Источник света Spectra ] 60W-100W Лампа накаливания Spectra
* [ http://bulbster.com/lightbulbs/singleended-halogen-c-783_43230.html Идентификация цоколя лампы ]
* [ http: / /www.thelightbulb.co.uk/faq_bases.php Лампочки — Лампы и трубки — Описание оснований ламп ]
* [ http: // www.juliantrubin.com/bigten/bulbexperiment.html Совершенство электрической лампочки ] — предпосылки и эксперимент
* [ http://www.servicelighting.com/home_color_temperature_selector.cfm Селектор цветовой температуры лампы ]
* [ http://www.servicelighting.com/catalog_bulb_finder_bbt_incandescent.cfm Объяснение типов лампы накаливания и цоколя ]

Фонд Викимедиа.2010.

Лампа накаливания — Infogalactic: ядро ​​планетарных знаний

Лампа накаливания на 230 В с резьбовым цоколем «среднего» размера E27 (Эдисон, 27 мм). Нить накала видна как горизонтальная линия между вертикальными проводами питания. СЭМ-изображение вольфрамовой нити накаливания лампы накаливания.

Лампа накаливания , лампа накаливания или шар накаливания — это электрический свет с проволочной нитью накаливания, нагретой до такой высокой температуры, что она светится видимым светом (накаливание).Нить накала, нагретая за счет пропускания через нее электрического тока, защищается от окисления стеклянной или кварцевой колбой, наполненной инертным газом или откачанной. В галогенной лампе испарение нити накала предотвращается химическим процессом, при котором пары металла повторно осаждаются на нити, что продлевает срок ее службы. Электрический ток в лампочку подается через проходные клеммы или провода, встроенные в стекло. Большинство ламп используются в розетке, которая обеспечивает механическую опору и электрические соединения.

Лампы накаливания производятся в широком диапазоне размеров, светоотдачи и номинального напряжения — от 1,5 вольт до примерно 300 вольт. Они не требуют внешнего регулирующего оборудования, имеют низкие производственные затраты и одинаково хорошо работают как на переменном, так и на постоянном токе. В результате лампа накаливания широко используется в домашнем и коммерческом освещении, для портативного освещения, такого как настольные лампы, автомобильные фары и фонари, а также для декоративного и рекламного освещения.

Лампы накаливания намного менее эффективны, чем большинство других видов электрического освещения; лампы накаливания преобразуют менее 5% энергии, которую они используют, в видимый свет, ^[1] со стандартными лампами в среднем составляет около 2,2%. ^[2] Оставшаяся энергия преобразуется в тепло. Световая отдача типичной лампы накаливания составляет 16 люмен на ватт, по сравнению с 60 лм / Вт для компактной люминесцентной лампы или 150 лм / Вт для некоторых белых светодиодных ламп. ^[3] В некоторых случаях использования лампы накаливания (например, в нагревательных лампах) намеренно используется тепло, выделяемое нитью накала.К таким приложениям относятся инкубаторы, инкубаторы для птицы, обогреватели ^[4] для резервуаров для рептилий, инфракрасный обогреватель ^[5] для промышленных процессов нагрева и сушки, лавовые лампы и игрушка Easy-Bake Oven. Лампы накаливания обычно имеют короткий срок службы по сравнению с другими типами освещения; около 1000 часов для домашних лампочек против обычно 10 000 часов для компактных люминесцентных ламп и 30 000 часов для светодиодов.

Лампы накаливания были заменены во многих приложениях другими типами электрического света, такими как люминесцентные лампы, компактные люминесцентные лампы (CFL), люминесцентные лампы с холодным катодом (CCFL), разрядные лампы высокой интенсивности и светодиодные лампы (LED). ).Некоторые юрисдикции, такие как Европейский Союз, Китай, Канада и Соединенные Штаты, находятся в процессе постепенного отказа от использования ламп накаливания, в то время как другие, включая Колумбию, ^[6] Мексика, Куба, Аргентина, Бразилия и Австралия, ^[7] уже запретили их.

История

В ответ на вопрос о том, кто изобрел лампу накаливания, историки Роберт Фридель и Пол Исраэль ^[8] перечисляют 22 изобретателя ламп накаливания до Джозефа Свона и Томаса Эдисона.Они приходят к выводу, что версия Эдисона смогла превзойти другие из-за комбинации трех факторов: эффективного материала накаливания, более высокого вакуума, чем могли достичь другие (с помощью насоса Шпренгеля), и высокого сопротивления, которое обеспечивало распределение мощности от централизованный источник экономически выгоден.

Историк Томас Хьюз объяснил успех Эдисона его разработкой целостной интегрированной системы электрического освещения.

Лампа была маленьким компонентом в его системе электрического освещения и не более критична для ее эффективного функционирования, чем генератор Эдисона Джамбо, магистраль Эдисона и фидер, а также система параллельного распределения.Другие изобретатели с генераторами и лампами накаливания, обладающие сопоставимой изобретательностью и мастерством, давно забыты, потому что их создатели не руководили их внедрением в систему освещения.

— Томас П. Хьюз, В книге Technology at the Turning Point , под редакцией У. Б. Пикетта ^{[9] [10]}

Хронология ранней эволюции лампочки [11]

Раннее предкоммерческое исследование

Оригинальная лампа с углеродной нитью из магазина Томаса Эдисона в Менло-Парке

В 1761 году Эбенезер Киннерсли продемонстрировал нагрев провода до накала. ^[12]

В 1802 году Хамфри Дэви использовал то, что он описал как « батарею огромных размеров », ^[13] , состоящую из 2000 ячеек, размещенных в подвале Королевского института Великобритании, ^[14] , чтобы создать лампа накаливания, пропуская ток через тонкую полоску платины, выбранную потому, что металл имеет чрезвычайно высокую температуру плавления. Он не был достаточно ярким и не просуществовал достаточно долго, чтобы быть практичным, но это был прецедент усилий множества экспериментаторов в течение следующих 75 лет. ^[15]

В течение первых трех четвертей XIX века многие экспериментаторы работали с различными комбинациями платиновой или иридиевой проволоки, углеродных стержней и вакуумированных или полуавакуумированных корпусов. Многие из этих устройств были продемонстрированы, а некоторые были запатентованы. ^[16]

В 1835 году Джеймс Боумен Линдси продемонстрировал постоянный электрический свет на публичном собрании в Данди, Шотландия. Он заявил, что может «читать книгу на расстоянии полутора футов».Однако, усовершенствовав устройство к своему собственному удовлетворению, он обратился к проблеме беспроводного телеграфирования и больше не занимался разработкой электрического света. Его утверждения недостаточно документированы, хотя он упоминается в Challoner et al. , будучи изобретателем «Лампы накаливания». ^[17]

В 1838 году бельгийский литограф Марселлен Джобар изобрел лампу накаливания с вакуумной атмосферой с использованием углеродной нити. ^[18]

В 1840 году британский ученый Уоррен де ла Рю поместил свернутую в спираль платиновую нить в вакуумную трубку и пропустил через нее электрический ток.Конструкция была основана на концепции, согласно которой высокая температура плавления платины позволит ей работать при высоких температурах и что откачанная камера будет содержать меньше молекул газа, вступающих в реакцию с платиной, что увеличивает ее долговечность. Несмотря на работоспособность конструкции, стоимость платины делала ее непрактичной для коммерческого использования.

В 1841 году Фредерик де Молейнс из Англии получил первый патент на лампу накаливания, в конструкции которой использовались платиновые провода внутри вакуумной лампы.Он также использовал углерод. ^{[19] [20]}

В 1845 году американец Джон В. Старр приобрел патент на свою лампу накаливания, в которой использовались углеродные нити. ^{[21] [22]} Он умер вскоре после получения патента, и его изобретение никогда не производилось в коммерческих целях. Больше о нем мало что известно. ^[23]

В 1851 году Жан Эжен Робер-Уден публично продемонстрировал лампы накаливания в своем поместье в Блуа, Франция.Его лампочки выставлены в музее Шато-де-Блуа. ^[24]

В 1872 году русский Александр Лодыгин изобрел лампу накаливания и получил российский патент в 1874 году. Он использовал в качестве горелки два угольных стержня уменьшенного сечения в стеклянном приемнике, герметично закрытом и заполненном азотом, электрически устроенным так, чтобы ток может быть передан второму углероду, когда первый будет израсходован. ^[25] Позже он жил в США, сменил имя на Александр де Лодигин и подал заявку и получил патенты на лампы накаливания, содержащие хромовые, иридиевые, родиевые, рутениевые, осмиевые, молибденовые и вольфрамовые нити, ^[26] и a Лампа с использованием молибденовой нити была продемонстрирована на всемирной выставке 1900 года в Париже. ^[27]

Генрих Гёбель в 1893 году утверждал, что он разработал первую лампу накаливания в 1854 году с тонкой карбонизированной бамбуковой нитью высокого сопротивления, платиновыми подводящими проводами в цельностеклянной оболочке и высоким вакуумом. Судьи четырех судов выразили сомнение в предполагаемом ожидании Гёбеля, но окончательного слушания так и не было вынесено из-за истечения срока действия патента Эдисона. В исследовании, опубликованном в 2007 году, сделан вывод, что история ламп Гёбеля в 1850-х годах является легендой. ^[28]

24 июля 1874 года Генри Вудворд и Мэтью Эванс подали канадский патент на лампу, состоящую из углеродных стержней, установленных в заполненном азотом стеклянном цилиндре. Им не удалось коммерциализировать свою лампу, и они продали права на свой патент (патент США 0,181,613) Томасу Эдисону в 1879 году. ^{[29] [30]}

Коммерциализация

Преобладание угольной нити и вакуума

Углеродные лампы накаливания, показывающие потемнение колбы

Джозеф Суон (1828–1914) был британским физиком и химиком.В 1850 году он начал работать с нитями карбонизированной бумаги в вакуумированной стеклянной колбе. К 1860 году он смог продемонстрировать работающее устройство, но отсутствие хорошего вакуума и достаточного количества электричества привело к короткому сроку службы лампы и неэффективному источнику света.