Как делают лампочки — накаливания, энергосберегающие

Как сделать лампу своими руками

Лампу накаливания можно изготовить самостоятельно. Для этого необходимо подготовить некоторые материалы. Если каких-то вы не нашли дома, можете их приобрести в любом хозяйственном магазине. Для работы вам понадобятся:

четыре зажима;
стеклянная банка с прозрачными стенками;
медные провода длиной 60 см;
карандашный грифель (лучше взять выдвижной вариант);
несколько батареек.

Этапы сборки:

Соедините медные провода и электрические зажимы. На концах кабелей зафиксируйте зажимы. Если у вас под рукой не оказалось зажимов, можете из каждого конца медной проволоки сделать петлю. Её нужно сделать довольно большую, чтобы петлю можно было закрепить на контактах элементов питания.
Соедините батарейки. Их нужно собрать в последовательном порядке, соблюдая полярность. Для этого соедините их концы, после чего закрепите при помощи скотча или изоленты. Расположить их нужно так, чтобы на одном конце был положительный заряд, а на другом – отрицательный. Если вы боитесь, что конструкция распадётся, обмотайте батарейки несколькими слоями скотча.
К одному концу прикрепите медную жилу. Для удобства производители один конец обозначают красным цветом, а другой – чёрным. Красный следует соединить с плюсовым контактом. Чёрный подключать на этом этапе не следует. Так вы не только замкнёте цепь, но и можете обжечься. Поэтому следует быть осторожным.
Два свободных зажима расположите вертикально. Поместите между ними стержень из графита. Должна получиться конструкция в виде буквы «Н», где боковые части представлены зажимами, а центральная перемычка — это графитовый стержень. Стоит иметь в виду, что чем длиннее будет стержень, тем дольше и ярче будет светить лампочка. Чтобы конструкция получилась устойчивой, закрепите зажимы с помощью пластилина.
Возьмите стеклянную банку и накройте ею полученную конструкцию. Можно обойтись и без неё. Однако так графит будет быстро разрушаться, дымить, искрить.
Свободный конец соедините со «змейкой» из батареек. Так вы обеспечите подачу электричества к самодельному устройству. Оно начнёт поступать на стержень, который под воздействием тока будет нагреваться и излучать свет. Самодельная лампочка готова!

Как увеличить срок службы лампы

Способов увеличения срока службы много. Наиболее используемые:

ограничение пускового тока включением терморезистора последовательно с лампой, большое сопротивление которого уменьшается по мере прогрева его пусковым током;
плавный пуск с ручной регулировкой яркости тиристорным или симисторным диммером;
питание лампы через мощный выпрямительный диод, т.е. выпрямленным напряжением половинок синусоиды;
последовательное соединение ламп парами в многоламповых светильниках, например, в люстрах.

Современной промышленностью выпускается большое количество разных видов ламп накаливания с большим диапазоном рабочих напряжений и мощностей, с разными оттенками свечения, конфигурациями колб и цоколей. Такой ассортимент позволяет выбрать необходимую лампу для любого использования.

Технология производства ламп накаливания

Лампа накаления использует эффект нагревания проводника (тела накаливания) во время протекания через него электрического тока. Температура тела накала резко возрастает после включения тока. Во время работы, накаляемое тело излучает электромагнитное тепловое поле в соответствии с законом Планка. Формулировка Планка имеет максимум, положение которого на шкале длин волн зависит от температуры. Этот максимум сдвигается с повышением температуры в сторону меньших длин волн. Для того чтобы получить видимое излучение, необходимо, чтобы температура накаляемого была составляла несколько тысяч градусов. При температуре 5770 градусов световой эффект равен спектру Солнца. Чем меньше температура, тем меньше доля видимого света, и тем более “красным” кажется излучение.

В сегодняшнем производстве спиралей для ламп используется вольфрам, который впервые начал использовать наш ученный Лодыгин, о котором мы говорили несколько выше. В обычном воздухе при значительных температурах вольфрам мгновенно превратился бы в оксид. По этой причине тело накала помещено в колбу, из которой в процессе изготовления лампы откачивается воздух. Первые колбы изготавливали вакуумными; в настоящее время только лампочки малой мощности (для ламп общего назначения — до 25 Вт) изготавливают в вакуумированной колбе. Колба более мощной лампочки наполняется инертным газом (аргоном, криптоном или азотом). Повышенное давление в колбе газонаполненных ламп резко уменьшает скорость испарения вольфрама, благодаря чему не только увеличивается срок службы лампы, но и есть возможность повысить температуру тела накаливания, что позволяет повысить коэффициент полезного действия, а также приближает спектр излучения к белому. Газонаполненная лампочка не так быстро будет темнеть за счёт осаждения материала тела накала, в отличии от вакуумной лампы.

Видео как делают лампочки:

Для изготовления нити накаливания, необходимо использовать металл с положительным температурным коэффициентом сопротивления, который позволит только увеличивать сопротивление температуре с её ростом. Такая конструкция производит автоматическую стабилизацию мощности лампы на необходимом уровне при подключении к источнику напряжения (источнику с низким выходным сопротивлением). Это позволит проводить подключение ламп непосредственно к распределительной сети без использования балласта, что выгодно отличает их от газоразрядных лампочек.

Какая лампа лучше

Лучшая лампочка характеризуется следующими параметрами:

Повышенный срок службы – чтобы не пришлось раз в месяц карабкаться к люстре для замены. Параметр особо актуален для пенсионеров и людей с ограниченными возможностями.
Малое потребление и экономичность.
Высокая светоотдача – для задания оптимальной освещенности пространства.
Простота в уходе, замене и утилизации.
Монтаж, с которым справится человек без специальных навыков.
Совместимость с имеющимся типом поверхности – лампочка не должна оплавлять основу или оставлять следы в виде выгоревших ореолов на месте использования.
Стандартный цоколь и габариты.

Дополнительные функции: мощность, цвет и размер подбираются индивидуально в зависимости от потребностей. Для них не существует лучших параметров, так как в каждом случае они отличаются.

Энергосберегающие лампы для дома: основные важные параметры

Основным параметром является мощность. Здесь следует подумать, для каких целей будет служить лампа, ведь чем выше мощность, тем сильнее световой поток

Также следует уделить внимание цветовой температуре. Этот параметр каждый определяет сам. Одним комфортно при «холодном» освещении, другим нужен «тёплый», более приближенный к цвету ламп накаливания свет

Одним комфортно при «холодном» освещении, другим нужен «тёплый», более приближенный к цвету ламп накаливания свет.

Есть ещё один интересный параметр, на который мало кто обращает внимание. Сегодня на прилавках магазинов электротехники появились диммируемые ЭСЛ. Стоимость их значительно выше, но и вариантов использования больше

Оптимальны такие ЭСЛ в спальне или гостиной. Они позволяют приглушить свет, сделать его мягким и ненавязчивым или включить на полную мощность при необходимости. Для этого, вместо выключателя, монтируется специальное устройство – диммер

Стоимость их значительно выше, но и вариантов использования больше. Оптимальны такие ЭСЛ в спальне или гостиной. Они позволяют приглушить свет, сделать его мягким и ненавязчивым или включить на полную мощность при необходимости. Для этого, вместо выключателя, монтируется специальное устройство – диммер.

Попробуем сравнить мощности ЭСЛ с «лампочками Ильича» при одинаковой силе светового потока.

Производители ЭСЛ и срок службы подобных источников света

В России наиболее известные производители ЭСЛ это «OSRAM» (Германия), «General Electric» (США), «PHILIPS» (Нидерланды). Марки давно укрепились на российском рынке, зарекомендовав себя с наилучшей стороны, качество их изделий нареканий не вызывает. Что касается срока службы, то указанный производителем на упаковке не всегда корректен. И дело здесь не в недобросовестности производителя. Чаще виноват сам пользователь. КЛЛ не переносят частых включений – ЭПРУ выходит из строя. Также не стоит браться руками за колбу – это снижает срок службы ЭСЛ. Ни в коем случае не подключайте КЛЛ через датчик движения или звука. Это чревато частыми включениями-выключениями.

В основном же при правильной эксплуатации срок службы ЭСЛ составляет 6000-12000 часов.

Неисправности и ремонт

Лампы, как правило, не ремонтируются. Они просто заменяются при выходе из строя или поломках. Впрочем, народным умельцам это не мешает практиковать кустарные методы ремонта, заключающиеся в переборке конструкции.

Иные неисправности связаны с некорректным напряжением или работой вспомогательного оборудования:

Мерцание при выключенном свете – присуще светодиодным или энергосберегающим типам. Свидетельствует о том, что используется несовместимый вид выключателя. Ремонт требует замены арматуры или подбора иного типа ламп.
Перегорание – среди причин выделяются частые скачки напряжения в сети. Также проблема проявляется при несоответствии эксплуатационного типа напряжения. Для решения устанавливаются стабилизаторы напряжения или замена устройств на низковольтные.
Потухание при включении – свидетельствует о перегрузке трансформатора. Распространено в галогенных моделях. Ремонт требует замены или увеличения количества применяемых трансформаторов.

Виды и устройство

Вместо ртути колба КЛЛ заполняется альмагамой индия. По сравнению с обычной лампочкой здесь отсутствует нить накаливания. При воздействии напряжения приходят в движение электроны, сталкивающиеся с частицами вещества, находящегося в колбе. Внутри изделия расположена схема пуска и подачи питания — электронный балласт.

При бытовом применении люминесцентных ламп руководствуются двумя наиболее важными параметрами — цветовой температурой и мощностью.

К энергосберегающим изделиям относятся не только люминесцентные, но и светодиодные лампы. Последние выигрывают у КЛЛ за счет отсутствия ряда негативных факторов, включая мерцание и снижение светового потока в процессе эксплуатации. С одной стороны, такие источники дороже, с другой — экономичны в эксплуатации.

Люминесцентные

По сравнению с «лампочкой Ильича» такие изделия более долговечные и потребляют в 2 – 3 раза меньше электроэнергии при излучении одинакового светового потока.

Используется совершенно иная технология для преобразования света в видимый спектр. Проходя через капли ртути или инертный газ, электрический разряд формирует ультрафиолетовое свечение, воздействующее на люминофор, нанесенный на внутреннюю часть колбы — за счет этого человек воспринимает излучаемый лампой свет.

В быту используют КЛЛ. Для больших и просторных технологичных помещений, административных офисов применяются некомпактные люминесцентные лампы. В большинстве случаев изделия имеют спиралеобразную колбу и стандартный винтовой цоколь, поэтому легко заменяют лампы накаливания.

Светодиодные

Сегодня светодиодные электротехнические изделия — лучший источник света. У них отсутствуют недостатки, характерные для остальных лампочек, потребляют минимум электрической энергии и более долговечны в сравнении с КЛЛ. Внутри нет ни вольфрамовой нити, ни вредных веществ, которыми заполняется колба люминесцентных приборов. В качестве источника света выступает LED-диод, принцип свечения которого построен на электронной схеме.

В магазине можно найти полноценные светильники на светодиодах или отдельные лампочки, предназначенные для замены стандартных.

Галогеновые устройства

Нередко к энергосберегающим изделиям приписывают галогенки — это неверно. Несмотря на их долговечность по сравнению с лампами накаливания, по количеству потребляемой электроэнергии и сроку службы они уступают КЛЛ и светодиодным. По сути, галогенка — та же «лампочка Ильича», с колбой, заполненной парами йода или бора. Оба вещества галогенные, отсюда и название продукта.

При продолжительной подаче напряжения на обычную лампу атомы вольфрама, используемые для производства спирали, постепенно испаряются, по этой причине быстрее выходят из строя. Если добавить в колбу галогены, между ними и вольфрамом возникнет реакция с последующим формированием соединений. При распаде молекул вольфрам вернется на спираль, что приведет к повышению долговечности самого изделия.

При эксплуатации галогенок с диммером (устройством для изменения яркости) срок службы повышается с 3 – 5 до 8 – 12 тыс. часов. Приборы характеризуются высокой цветопередачей, компактностью, разнообразием форм и не нуждаются в специфической утилизации. Малый срок эксплуатации и отсутствие экономичности не позволяют отнести данные изделия к энергосберегающим.

Обзор цен

Каждый вид, модель ЭСЛ стоит по-разному. Некоторые примеры:

ASD Е27 11Вт 3000К. Цоколь диаметром 27 мм, температура 3000К, почти как лампочка накаливания. Форма грушевидная ибо обычной лампочки. Работает до 30000 часов. Мощность – 100 Вт. Цена 50 рублей.
Gauss Е27 15Вт 4100К. Форма стандартная. Оттенок белый, дневной. Соответствует 120Вт лампы накаливания. Цена 150 рублей.
Xiaomi Е27 9Вт 6500К. Холодный белый оттенок. Наработанные часы – 96360. Доступно управление со смартфона. Цена 1400 рублей.
Экономка Е27 20Вт 4000К. Форма спираль. Оттенок света белый, дневной. Цена 114 рублей.
Camelion Е27 26Вт. Форма спираль. Время работы 5000 часов. Цена 400 рублей.
Светозар Е27 15Вт 2700К. Срок службы 8000 часов. Цена 100 рублей.

Составляющие схемы

Помимо стандартных конструктивных элементов, таких как колба и цоколь, под корпусом спрятана электронная схема (ЭПРА — пускорегулирующий аппарат). Она есть далеко не в каждой «экономке» (к примеру, в КЛЛ отсутствует). Сегодня ПРА остается самым надежным изделием для работы люминесцентных ламп, от качества которого и зависит срок службы.

Электронная схема состоит из следующих компонентов:

пусковой конденсатор — формирует мощный импульс, необходимый для запуска лампы;
фильтры — нужны для устранения радиочастотных помех и электромагнитного излучения, которые попадают в схему вместе с током (снижают мерцание);
емкостный фильтр — дополнительный элемент, сглаживающий оставшиеся пульсации;
дроссель для ограничения тока — для защиты схемы от высокого тока (поддерживает силу тока на заданном уровне);
биполярные транзисторы;
драйвер — для ограничения тока;
предохранитель — препятствует выходу лампы из строя, исключает воспламенение схемы при скачках напряжения.

Почему мигают выключенные энергосберегающие лампы?

Мигание электроламп хорошо заметно в темное время суток или в темном помещении. Это такие заметные вспышки света с частотой примерно один раз в секунду. Здесь проблема может скрываться также в выключателе с подсветкой. Проблема отсутствует, на выключателях, в которых такая подсветка отсутствует.

Причина заключается в следующем. В каждой энергосберегающей лампе есть конденсатор, который запускает лампу. Когда отключен выключатель, то горит его светодиодная подсветка. Это означает, что через нее (от сети и через нашу энергосберегающую лампу) проходит небольшой электрический ток.

Именно этот небольшой протекающий ток и заряжает конденсатор, который в определенный момент времени запускает энергосберегающую лампу. Затем происходит небольшая вспышка и конденсатор снова разряжается и процесс повторяется. Вот поэтому и мерцают энергосберегающие лампочки.

Как работают лампы освещения

Принцип работы классических ламп базируется на оптическом излучении, которое возникает между запаянными в колбу электродами при электроразряде.

Электрод – базовый конструктивный узел лампы; катод обеспечивает непрерывное поступление электронов для поддержки разряда, а анод выступает в качестве их приемника.

Для облегчения процесса допустимо впаивание дополнительных электродов.
Путем нагревания под откачкой из лампы удаляются газы, а из колбы – воздух. Освободившееся пространство наполняется до предусмотренного давления инертным газом.
При повышенной упругости паров газ-наполнитель смешивают с металлами – натрием, ртутью и другими.

Тип получившегося излучения характеризует его функциональность и применяется в качестве базы при классификации ламп:

Рекомбинация ионов или возбуждение атомов – газо- и паросветные модели.
Активность люминофор, создаваемая разрядом, – фотолюминесцентные модели.
Раскаление электродов путем разряда – электродосветные вариации.

Энергосберегающие лампы: какие лучше

Потребляют меньше энергии, но дают ту же светоотдачу. То есть, КПД у данного устройства намного выше. В отличие от лампочки накаливания, выдающей КПД не более 18–20 %,такое изделие достигает предельной производительности не менее чем в 70–80 %. Говоря более простым языком, из каждых ста ватт обычная лампа,работая во всю мощь и нагревая спираль, выдаёт всего восемнадцать-двадцать процентов света.
Служат дольше и имеют больший гарантийный срок. В любом магазине,где продаютсяэнергосберегающие лампочки, вам предоставят гарантию на определенный срок службы. У некоторых разновидностей он может составлять около двадцати лет. Учитывая то, насколько часто сгорают обычные лампы, это очень выгодно, ведь сгоревший энергосберегающий прибор вы можете всегда поменять по гарантии.
Довольно безопасны. У всех энергосберегающих ламп (кроме галогенного типа) нет прямого соединения контактов, тогда как у лампочки Ильича все контакты соединяются спиралью. Поэтому в таком случае короткое замыкание практически невозможно.
Не несут такой нагрузки на общую квартирную сеть как обычные. Это тоже один из показателей безопасности, благодаря не перегруженности сети остальные бытовые приборыне пострадают.

Холодный спектр влияет на зрение сильнее, чем обычный и из-за этого разрушается сетчатка.
Яркость и более частое мерцание в лампах дневного цвета влияют на мозг и стабильность нервных узлов. Люди, работающие в офисе с таким освещением, в 30 раз чаще обращаются за помощью к психоаналитикам.
Оптимальной яркостью по последним данным офтальмологов считается показатель 2700–3100 К. Это хорошо, как для гостиной, так и для детской комнаты. Поэтому, выбирая лампочку, учитывайте это.
Если лампа находится напротив зеркала, она влияет на зрение на порядок выше. Возле зеркальных поверхностей и стеклянных дверей лучше всего устанавливать энергосберегающие лампочки

Уделяя внимание своей внешности, приводя себя в порядок перед выходом в магазин или на прогулку ваши глаза и мозг не будут так уставать.

Принцип работы лампы накаливания

Принцип действия источника света основывается на эффекте накаливания проводника в результате прохождения через него тока. Когда ток проходит через тело накаливания, температура тела резко возрастает, и начинает излучаться свет (чем больше температура, тем ярче световой поток).

В видимый свет преобразуется незначительная доля энергии, потребляемой лампой из сети, поскольку большая часть уходит на нагрев нити и излучение потока в невидимом человеческому глазу диапазоне. Срок эксплуатации лампы зависит от испарения материала телом накала, а оно происходит неравномерно. Если колба потемнела, это значит, что произошло осаждение металла в нити.

Как производится ремонт

Чтобы найти причину неисправности, следует разобрать лампу на составные части. Отсоедините верхнюю и нижнюю части и отключите колбу. Используя омметр, проверьте спирали накала на самой колбе. В случае перегорания одной из них выполните ремонт колбы. Для замыкания спирали воспользуйтесь резистором на 10 Ом с высокой мощностью. Кроме того, удалите шунтирующий данную спираль диод (если таковой имеется в схеме).

В случае перегорания резистора в лампах мощностью свыше 30 Вт (включительно) велика вероятность выхода из строя транзисторов, что связано с пробоем конденсатора. Для исправления ситуации монтируется новый резистор, выполняющий функцию предохранителя, а также заменяются транзисторы.

Также возможна модернизация. Просверлите в цоколе отверстия, необходимые для вентиляции. Некоторые модели энергосберегающих ламп выпускаются уже с ними, но попадаются недобросовестные производители, не думающие об охлаждении.

Основные части лампы накаливания

К основным элементам строения лампы накаливания относятся:

нить или тело накаливания;
арматура для крепления нити;
колба для защиты нити от быстрого сгорания и внешних воздействий;
цоколь для установки в патрон и подключения к электросети;
цокольные контакты – резьбовой корпус и центральный контакт в донышке цоколя.

Составляющие элементы

Арматура предназначена для крепления нити и создания требуемой конфигурации и направленности светового потока.

Цоколь

На галогенных лампах накаливания, в зависимости от напряжения питания, мощности и конструкции колбы устанавливают несколько видов цоколей – резьбовые, штыревые, байонетные, штифтовые и др.

Система контактов на цоколях нужна для подключения к электросети или блоку питания.

Разновидности цоколей.

Колба

Прозрачную колбу ЛН используют для:

защиты нити от наружной атмосферы, содержащей окислитель – кислород;
создания и удержания вакуума или газового состава;
размещения люминофора и/или покрытий, преобразующих разные виды электромагнитной энергии в видимое излучение, возвращения тепла на нить накаливания, преобразования невидимых УФ- и ИК-излучений в свет, коррекции оттенка свечения лампы – красные, зеленые, синие.

Тело накаливания

Тело накаливания – это нить, свернутая в спираль или би-спираль либо тонкая металлическая ленточка.

Структурный вид нити накала

Газовая среда

Инертные газы, которыми заполняют колбу лампы, например, азот, аргон, неон, гелий. В смеси инертных газов добавляют вещества-галогены.

Как добиться подобного цвета?

Вариантов покраски несколько:

1. Возьмите пасту из шариковой ручки, ее использовали еще 30 лет назад. Содержимое стержня нанесите на поверхность стекла, предварительно смешав пасту с ацетоном, этиловым спиртом или одеколоном. Помните, лампочка станет синей.2. Лак для ногтей тоже подойдет. Лучше брать стойкий полупрозрачный лак, так как при высокой температуре цвет выгорает. Наносить можно обычной кисточкой.3. Если вы не планируете нагревать лампочку, то клей ПВА также можно использовать, чтобы покрасить лампочку. В качестве красителя на белый клей легко ложится краска из принтера и водорастворимые пигменты.4. Автоэмаль, однако она тоже выдерживает температуру только до 200 градусов.5. Витражные краски — самый хороший, но дорогой вариант. Один маленький тюбик обойдется в 200 рублей, к тому же подходят только водорастворимые краски под обжиг.6. Кремнийорганические краски идеальны для окрашивания поверхностей, которые планируют использовать при высоких температурах.7. Еще один материал, предназначенный для покраски, — цапонлак. Обычно его применяют для защиты дорожек и пайки на платах от коротких замыканий.

Недостатки энергосберегающих ламп

У энергосберегающих ламп два самых серьезных недостатка:1. Цена. По сравнению с обычной лампой накаливания энергосберегающая лампочка в разы дороже. Но опять-же в нашем мире все относительно…Если учесть то что срок службы энергосберегающей лампы намного дольше а ток потребления меньше то в конечном счете энергосберегающая лампа оказывается выгоднее для бюджета.

2. Пары ртути, содержащиеся в лампе, очень опасны для здоровья. Поэтому очень опасно разбивать такие лампы в квартире и помещении. Следует быть очень осторожными при обращении с ними. По той же причине энергосберегающие лампы можно отнести к экологически вредным, и поэтому они требуют специальной утилизации, а выбрасывать такие лампы, по сути, запрещено. Но почему-то при продаже энергосберегающих ламп в магазине, продавцы не объясняют, куда их потом девать…

Чем вредна энергосберегающая лампочка?

Ввиду того, что газовая среда люминесцентной лампы содержит некоторое количество паров ртути, вследствие чего возникает опасность отравления. Длительный контакт человека с парами ртути и её химическими соединениями заканчивается летальным исходом, но и следует также понимать, что даже кратковременный контакт способен вызвать отравление и даже неврологическое заболевание — меркуриализм.

Сквозь стеклянную колбу люминесцентной лампы выходит ультрафиолетовое излучение, которое может представлять опасность людям, имеющих чувствительную кожу. Его опасность кроется в воздействии на глаза, повреждая сетчатку и роговицу.

Вред от энергосберегающих лампочек заключается в опасности отравления парами ртути и воздействии на роговицу и сетчатку глаза ультрафиолетового излучения.