Конструкция современных ламп накаливания

Электрические лампы накаливания нашли применение в самых различных областях техники освещения. Лампы накаливания являются одним из наиболее массовых промышленных изделий, которые различают по напряжению, мощности и исполнению.

Наибольшее распространение имеют в настоящее время электрические лампы накаливания общего назначения, предназначенные для освещения помещений и наружного освещения (ГОСТ 2230-70).

Внешний вид такой лампы представлен на рис. 3-5. Стеклянная колба лампы 1 диаметр которой определяется мощностью лампы, укрепляется специальной мастикой

а цоколе 9, предназначенном для включения лампы в электрическую сеть. Внутри колбы расположена ножка лампы, состоящая из стеклянного штабика 5, который посредством утолщения 7 в нижней части крепится к колбе.

В верхней части штабика впаяны крючки 3, на которых укреплено тело накала лампы 2 в виде спиральной нити. От тела накала к цоколю идут электроды 6, предназначенные для подведения тока к телу накала. Цоколь осветительной лампы накаливания снабжен винтовой нарезкой для крепления в патроне.

Для изготовления тела накала лампы применяется вольфрам в виде проволоки. С целью получения более концентрированного тела накала, концентрированного тела накала, уменьшения относительных потерь тепла в газе и скорости испарения вольфрама проволока спирализуется и располагается в виде незамкнутого кольца в плоскости, перпендикулярной оси лампы. Стремление к дальнейшему повышению эффективности ламп накаливания привело к применению двойных спиралей (биспиральные лампы). С целью уменьшения распыления вольфрама и повышения рабочей температуры тела накала лампа наполняется инертными газами и их смесями при возможно больших давлениях. На рис. 3-6 приведена зависимость относительного распыления вольфрама от давления газа в лампе при наполнении смесью аргона с азотом при Т —2 870 К и диаметре проволоки 0,1 мм, демонстрирующая

Рис. 3-5. Конструкция нормальной осветительной лампы накаливания. 1 — колба, 2 — спираль; з — крючки; 4 — линза; 5 — штабик; б — электроды; 7 — лопатка; 8 — штепгель; 9— цоколь; 10 — изолятор; 11 — нижний контакт. Материалы: а— вольфрам; б — стекло; в — молибден; г — никель; д — медь, сталь, никель; е — медь; ж — цокольная мастика; з — латунь или сталь; и — свинец, олово.

значительное уменьшение распыления вольфрама при увеличении давления газа в лампе. Нормально давление газа в лампах не превышает 0,1 МПа (600 мм рт. ст.), так как дальнейшее повышение давления вызывает технологические трудности.

Наличие газовой среды приводит к дополнительным тепловым потерям на теплопроводность и конвекцию, поэтому для наполнения ламп необходимо использовать тяжелые инертные газы или их смеси, например аргон с добавкой азота (14—16%). Увеличение процента содержания азота в наполняющей смеси ведет к увеличению потерь на конвекцию.

В последние годы для наполнения колб ламп накаливания стали все шире применять смесь криптона с азотом, снижающую тепловые потери. Однако низкое процентное содержание криптона в воздухе и трудность его получения в больших количествах позволяют применять криптоновое наполнение лишь в лампах малой

Рис. 3-6. Зависимость интенсивности распыления вольфрама от давления газа.

мощности, в которых такое наполнение дает наибольший эффект. Во время работы лампы накаливания температура ее колбы достигает значительной величины, что заставляет выбирать размеры колбы с тем расчетом, чтобы не возникало размягчение стекла. Как было указано выше, доля энергии, превращаемой источником теплового излучения в световую, исчисляется всего несколькими процентами. Для иллюстрации расхода электрической энергии, подводимой к лампе накаливания, рассмотрим баланс энергии в лампе накаливания мощностью 100 Вт, приведенный в табл. 3-1. Из приведенной таблицы следует, что наибольший световой эффект получается при наполнении колбы лампы с биспиральной нитью

криптоновой смесью, что обеспечивает наименьшие тепловые потери.

Лампы мощностью до 150 Вт выпускаются вакуумными (в условном обозначении

содержится буква В); исключение составляют биспиральньте лампы мощностью 40, 60 и 100 Вт (на напряжения 127 и 220 В), выпускаемые также и с криптоновым наполнением (К). Лампы газополпие в условном обозначении содержат букву Г. лампыс биспиральной нитью — букву Б.

Наряду с лампами в прозрачной колбе промышленностью выпускаются лампы в матированных и молочных колбах, а также лампы с зеркальным или диффузным отражающим слоем, заполняющим часть колбы лампы у цоколя.

Снижение светового потока ламп с матированной колбой не должно превышать 3%, с молочной колбой- 20%.

Таблица 3-1

Энергетический баланс нормальной осветительной лампы накаливания мощностью 100 Вт, %