Световой поток - одна из ключевых характеристик любого источника света. А как обстоят дела с этим показателем у привычных нам ламп накаливания? Давайте разберемся!
Устройство лампы накаливания и принцип ее работы
Лампа накаливания представляет собой стеклянную колбу, внутри которой в вакууме или инертном газе расположена тонкая вольфрамовая нить. При подаче на цоколь лампы электрического напряжения по проводникам ток протекает по спирали накала, нагревая ее до высокой температуры. Раскаленная до 2500-3000°С нить накала начинает испускать видимый световой поток.
Существуют разные конструктивные вариации ламп накаливания:
- С прозрачной или матовой колбой
- С отражающим зеркальным покрытием внутри для усиления светового потока
- Для местного освещения с рефлектором или линзой
- Миниатюрные с цоколем под напряжение 12В
К достоинствам таких ламп относят универсальность, простоту устройства и низкую стоимость. Основные недостатки - невысокая энергоэффективность и малый ресурс работы.
Световой поток ламп накаливания
Световой поток - это полное количество видимого излучения, испускаемое источником света. Единица измерения светового потока - люмен (лм). Чем больше люмен, тем ярче свет.
Величина светового потока лампы накаливания напрямую зависит от ее потребляемой мощности. Чем больше ватт, тем выше температура нагрева нити накала и, соответственно, интенсивность испускаемого видимого излучения.
На величину светового потока влияют:
- Тип наполнения колбы (воздух, инертный газ)
- Материал и конструкция нити накала
- Наличие отражающего или рассеивающего покрытия
- Форма и материал стеклянной колбы
При выборе лампы накаливания нужного светового потока ориентируйтесь на маркировку мощности и световой отдачи на упаковке.
Сравнение с другими источниками света по светоотдаче
Светоотдача - это эффективность преобразования электроэнергии в видимый световой поток, измеряется в люменах на ватт. У ламп накаливания светоотдача невысокая - около 15 лм/Вт. Для сравнения, у современных светодиодных ламп этот показатель может достигать 100-150 лм/Вт.
Поэтому при замене ламп накаливания на светодиодные можно получить тот же уровень освещенности, но существенно снизить потребление электроэнергии. Светодиодные лампы также служат значительно дольше - до 25000 часов против 1000 у ламп накаливания.
Таким образом, несмотря на более высокую стоимость, использование светодиодных источников света является оправданным решением. В будущем по мере совершенствования технологий они полностью вытеснят лампы накаливания.
Факторы, влияющие на световой поток
На величину светового потока, который способна излучать лампа накаливания при заданной мощности, влияет ряд факторов.
Материал и конструкция нити накала
В качестве материала для нити накала в подавляющем большинстве ламп используется вольфрам. Этот металл обладает самой высокой температурой плавления среди всех чистых металлов - более 3400°C. Благодаря этому нить может раскаляться до необходимой температуры, не оплавляясь.
Оптимальная конструкция нити - спираль или двойная спираль, что увеличивает ее длину и площадь излучения. Чем тоньше нить и больше ее длина, тем эффективнее lampa испускает свет при заданной мощности.
Наполнение колбы
Наличие воздуха или кислорода внутри стеклянной колбы приводит к интенсивному окислению и испарению нити накала, существенно сокращая срок службы лампы. Поэтому в большинстве моделей используется вакуум или инертные газы - аргон, азот, криптон. Они не вступают в реакцию с раскаленной нитью.
Покрытие колбы
Нанесение на внутреннюю поверхность колбы специального отражающего или рассеивающего свет покрытия позволяет направить часть излучения непосредственно наружу, увеличив общий световой поток лампы накаливания.
Форма колбы
Колбы сферической формы концентрируют свет в узком направлении, с грушевидным расширением - обеспечивают более широкий угол излучения. Выбор оптимальной формы зависит от целей использования конкретной модели лампы.
Применение ламп накаливания
Несмотря на активное вытеснение более энергоэффективными источниками света, лампы накаливания до сих пор находят применение в быту и промышленности.
Простые и дешевые лампы накаливания широко используются для освещения жилых помещений, подсобных и технических помещений, где не требуется высокая яркость или экономия электроэнергии.
Благодаря высокой механической прочности такие лампы применяются на производстве, особенно в условиях вибрации, ударов, экстремальных температур. Их используют для аварийного и эвакуационного освещения.
