Различные виды источников света

  Стремясь увеличить время горения, Лодыгин предложил устанавливать несколько угольных стерженьков, расположенных так, чтобы при сгорании одного автоматически включался следующий. Первая публичная демонстрация ламп Лодыгина состоялась а 1870 г., а в 1874 г. он получил русскую привилегию (авторское свидетельство) на свою лампу. Затем он запатентовал свое изобретение в нескольких странах Западной Европы.

  Постепенно он усовершенствовал лампы. Если первые лампы работал» 30 - 40 мин, то со временем, когда он применил вакуумные колбы, срок службы увеличился до нескольких сотен часов. За изобретение лампы накаливания А. Н. Лодыгин был удостоен Ломоносовской премии Петербургской Академии наук.

  Лодыгин, как и Яблочков, тоже был плохим предпринимателем, организовал товарищество дли эксплуатации своего изобретения, оно увлеклось коммерческими операциями и развалилось, Лодыгин уехал во Францию искать более удачного места для своей работы. Он возвращался потом в Россию, снова уезжал. Предложил в 90-х годах в качестве тела накала в лампах вольфрамовую нить, и новые лампы Лодыгина демонстрировались на Парижской выставке 1900 г. В 1916 г. он уехал в США, где и умер в 1923 г.(5)

  Больше всего известности, почестей и сланы в связи с электрической лампой выпало на долю Эдисона. Но Эдисон не изобрел лампу. Он сделал нечто большее: Эдисон разработал во всех деталях систему электрического освещения и систему централизованного электроснабжения.

  В 1879 г. Эдисон заинтересовался проблемой электрического освещения. Выходец из достаточно обеспеченной семьи голландских эмигрантов, будущий великий изобретатель не получил даже начального официального образования: через несколько месяцев занятий в школе он был признан ограниченным и неспособным учеником. Дальнейшим образованием он обязан своей матери, педагогу по профессии, и самостоятельным занятиям.

  С 12-летнего возраста он, как в свое время Фарадей, стал самостоятельно зарабатывать, продавая газеты и журналы. Некоторое время спустя он стал телеграфистом. К 1879 г. он был уже известен как изобретатель автоматического счетчика голосов, как автор усовершенствования в области многократной телеграфии и в конструкции телефонного аппарата Белла, как изобретатель фонографа.

  Есть достаточно убедительные сведения о том, что Эдисон хорошо знал изобретения своих предшественников в области электрического освещения накаливанием, в том числе и работы А. Н. Лодыгина. Он находился также под впечатлением успехов "электрической свечи" Яблочкова. Впрочем, сам Эдисон любил повторять, что всегда, когда он хотел сделать что-то новое, он тщательно изучал все, что было сделано по данному предмету до него, к этому времени Эдисон имел уже прекрасную лабораторию в Менло-Парке (США) и способных помощников.Его эмиссары разъехались по всему миру в поисках наиболее подходящего растительного волокнистого материала для изготовления угольных нитей. Эдисон сразу поставил перед собой две задачи: лампа должна создавать умеренную освещенность; каждая лампа должна гореть совершенно независимо от других. Так он пришел к выводу о необходимости иметь нить высокого сопротивления, что позволит включать лампы параллельно (а не последовательно, как до этого поступали с любыми электрическими лампами).

  12 апреля 1879 г. Эдисон получил первый патент на лампу с платиновой спиралью высокого сопротивления, а затем — на лампы с угольными нитями (27 января 1980 г.). Эдисон разработал систему откачки баллонов, технологию крепления вводов и угольной нити. 1 января 1880 г. Эдисон устроил публичную демонстрацию в Менло-Парке.

  Для того чтобы система освещения стала коммерческой, Эдисон должен был придумать множество устройств и элементов: цоколь и патрон, поворотный выключатель, плавкие предохранители, изолированные провода, крепящиеся на роликах, счетчик электрической энергии и, в заключение, построил в 1882 г в Нью-Йорке на Пирльстрит первую центральную электростанцию.

  Эдисон превратил электрическую энергию в товар, продаваемы» всем желающим, а электрическую установку — в систему централизованного электроснабжения.  В 1889 г. на Международной выставке в Париже чествовали двух самых знаменитых инженеров века — Эйфеля и Эдисона. В кафе на Эйфелевой башне был дан торжественный обед, на котором 71-летний композитор Шарль Гуно исполнил специально сочиненную торжественную кантату (собственноручно написанный экземпляр ее он преподнес жене и дочери Эдисона).

  Уже в 80-е годы начинается быстрое развитие электрического освещения, все более расширяющееся массовое производство ламп накаливания, вызвавшее дальнейшее развитие электромашиностроительной промышленности, электроприборостроения, электроизоляционной техники и совершенствование способов производства и распределения электрической энергии.(1)

Различные виды источников света

Лампы накаливания

  По особенностям устройства  и принципа действия лампы  накаливания, применяемые для  целей освещения можно разбить  на 2 большие группы: общего применения (обычные лампы в традиционном  исполнении) и галогенные лампы  накаливания, которым посвящён  следующий раздел.

  Устройство ламп, в  принципе осталось таким же, как  предложил Эдисон. Для повышения  температуры тела накала и  снижения его скорости распыления (это основные способы увеличения  световой отдачи и срока службы  ламп накаливания) вместо угольной  нити в современных лампах  используется спиральная или  биспиральная (спираль из спирали)  вольфрамовая проволока и в  подавляющем большинстве типов  ламп вместо вакуума применяется  инертный газ: аргон или криптон.  Появился также класс ламп  с зеркальным отражателем, т.е.  лампы светильники. Лампы очень  чувствительны к колебаниям напряжения  в сети: при перенапряжении резко  снижается срок службы, а недостаточное  напряжение ведёт к непропорционально  большой потере светового потока (хотя срок службы при этом  возрастает). Нормальная работа ламп  обеспечивается при колебаниях  напряжения не более чем на 5 %. Для сетей с постоянным перенапряжением  в России выпускаются лампы  с маркировкой 230-240В. Лампы  накаливания одинаково хорошо  работают на переменном и постоянном  токе.

  Почти для всех  типов ламп средний срок службы  составляет 1000 ч. В реальных условиях  он может быть меньшим в  зависимости от условий эксплуатации  и конструктивного исполнения  светильника. При работе в среднем  8 ч в день лампа живёт обычно 3-5 месяцев.

  Лампы имеют невысокую  световую отдачу от 7 до 17 лм/Вт. Этот  показатель растёт при увеличении  мощности лампы и снижении  напряжения, на которое она рассчитана. Например, лампа мощностью 40 Вт 220В  имеет световую отдачу около  10 лм/Вт, а 100-ваттная – до 14 лм/Вт. Лампы одинаковой мощности на 127 и 220 В отличаются по световому  потоку на 10-12%. Отличить лучшую по энергоэкономичности лампу можно по её белому излучению.(7)

  Лампы накаливания  – традиционный источник света  в помещениях жилых и общественных  зданий. Они создают неповторимую  обстановку праздничности или  уюта и применяются во всех  случаях, когда это необходимо  по условиям дизайна. В функциональном  отношении они очень эффективны  при освещении картин и других  нестойких к воздействию света  экспонатов. Их невысокий срок  службы и световая отдача бывают  не столь важны в помещениях  с кратковременным пребыванием  людей и при низких нормированных  значениях освещённости.(2)

Галогенные лампы

  По принципу действия  эти лампы устроены так же, как и другие лампы накаливания.  Главное отличие состоит в  том, что внутренний объём лампы  заполнен парами йода или брома  – т.е. галогенных элементов,  что и отражено в названии  ламп. Использована химическая способность  этих элементов непрерывно  «собирать»  осевшие на колбе испарившиеся  частицы вольфрама (реакция окисления)  и возвращать их  «домой» на  вольфрамовую спираль (реакция  восстановления). Этот «галогенно-вольфрамовый  цикл» позволяет увеличить температуру  и продолжительность жизни тела  накала и, в конечном счёте,  повысить в 1,5-2 раза световую  отдачу и срок службы ламп. Другое важное отличие состоит  в том, что колба выполнена  не из обычного, а из кварцевого  стекла, более устойчивого к высокой  температуре и химическим взаимодействиям.  Благодаря этому размеры галогенных  ламп можно уменьшить в несколько  раз по сравнению с обычными  лампами такой же мощности. Устройство  зеркальных галогенных ламп отличается  тем, что зеркальный отражатель  вместе с цоколем приклеен  к колбе лампы. Зеркальное покрытие  выполняется путём напыления  на стеклянный отражатель химически  чистого алюминия (непрозрачное  покрытие) или специального полупрозрачного  покрытия. Лампы с полупрозрачным  (интерференционным) покрытием почти не нагревают освещаемую поверхность, т.к. ИК излучение пропускается отражателем «назад». Некоторые типы ламп имеют также фильтры, не пропускающие УФ лучи.(4)

  Наряду с лампами,  рассчитанными для непосредственного  включения в сеть с напряжением  220,127 или 110 В, очень широкое  применение находят лампы низкого  напряжения обычно на 12 В. Как  и все лампы накаливания, галогенные  лампы резко реагируют на изменение  напряжения в сети. Увеличенное  на 5-6% напряжение может привести  к почти двукратному сокращению  срока службы. Энергоэкономичность  в 1,5-2 раза выше, чем у других  ламп накаливания.

  Большинство ламп  имеют срок службы 2000 ч, т.е.  в 2 раза больший, чем обычные  лампы накаливания. Некоторые  типы зеркальных ламп выпускаются  со сроком службы 3000 и 4000 ч.

  Энергоэкономичность  в 1,5-2 раза выше, чем у других  ламп накаливания. Световая отдача  трубчатых ламп находится в  пределах от 14 лм/Вт (при мощности 60 Вт) до 25 лм/Вт (при мощности 2000 Вт). У остальных ламп световая  отдача составляет от 14 до 17 лм/Вт  при сетевом напряжении и почти  до 20 лм/Вт для маломощных ламп  низкого напряжения.

  Лампы на сетевое  напряжение с цилиндрической  или свечеобразной колбой с  успехом заменяют обычные лампы  во всех сферах их применения  и особенно там, где требуются  небольшие габариты по условиям  размещения в стеснённых объёмах  или скрытого расположения. Зеркальные  лампы, особенно на низкое напряжение, практически незаменимы в технике  акцентированного освещения выставок, музеев, витрин, ресторанов, жилых помещений  и др.(6)

Люминесцентные  лампы

 Для потребителей её  удобнее провести по форме  ламп: прямые трубчатые, фигурные  и компактные люминесцентные  лампы (КЛЛ). Принцип действия  состоит в использовании электролюминесценции (свечения паров металлов и  газов при прохождении через  них электрического тока) и фотолюминесценции  (свечение вещества люминофора  при его облучении другим, например, невидимым УФ светом). В люминесцентной  лампе электрический разряд происходит  при низком давлении ртути  и некоторых инертных газов;  электролюминесценция характеризуется  очень слабым видимым и сильным  УФ излучением. Световой поток  лампы создаётся главным образом  за счёт фотолюминесценции –  преобразования УФ излучения  в видимый свет слоем люминофора, покрывающим изнутри стенки трубчатой  стеклянной колбы. Таким образом,  лампа является своеобразным  трансформатором невидимого света  в видимый. Энергоэкономичность  - это основное преимущество люминесцентных  ламп. Их световая отдача, в зависимости  от цветности, качества цветопередачи,  мощности и типа ПРА находится  в пределах от 50 до 90 лм/Вт. Наименее  экономичны лампы небольшой мощности  и высоким качеством цветопередачи. 

  Поскольку лампа не  предназначена для непосредственного  включения в сеть, значение напряжения  на лампе при её маркировке  не приводится. В комплекте с  ПРА лампы обычно рассчитаны  на питание от сети переменного  тока промышленной частоты. Для  питания от сети постоянного  тока требуются специальные ПРА.

  Лампы отличаются  высоким сроком службы, достигающим  15000 ч. Некоторые производители  приводят с учётом оптимизации  расходов на освещение рентабельный  срок службы, который может быть  в два раза меньше. Указанные  в техдокументации значения срока  службы значительно меньше продолжительности  жизни лампы до полного отказа. В режиме частых включений  срок службы лампы сокращается.(6)

  Люминесцентные лампы  – наиболее массовый источник  света для создания общего  освещения в помещениях общественных  зданий: офисах, школах, учебных и  проектных институтах, больницах,  магазинах, банках, предприятиях  текстильной и электронной промышленности  и др.. Весьма целесообразно их  применение в жилых помещениях: для освещения рабочих поверхностей  на кухне, общего или местного (около зеркала) освещения прихожей  и ванной комнаты. Нецелесообразно  применение ламп в высоких  помещениях, при температуре воздуха  ниже 5°C   и при затруднённых  условиях обслуживания.(2)

Компактные люминесцентные лампы

  Основная особенность  устройства компактных люминесцентных  ламп (КЛЛ) состоит в придании  различными способами разрядной  трубке таких форм, которые бы  обеспечили резкое снижение длины  лампы. Кроме того, большинство  маломощных ламп, предназначенных  для замены ламп накаливания,  устроены таким образом, что  могут непосредственно или через  адаптер ввёртываться в резьбовой  патрон. Выпускаются также лампы  - светильники: с внешней светорассеивающей  оболочкой или отражателем. Чувствительность  к колебаниям напряжения такая  же, как и у других люминесцентных  ламп. Кратковременные колебания  напряжения в сети допускается  в пределах ± 5-7%, хотя работоспособность  ламп сохраняется и при больших  колебаниях напряжения.

  Срок службы у большинства  ламп составляет 10000 ч, т.е. в  10 раз выше, чем у ламп накаливания.  При средней наработке 8 ч в  сутки замена ламп требуется  один раз в 3-4 года.

  Лампы со встроенным  ПРА не требуют других дополнительных  устройств для своей работы. Остальные  лампы могут работать с выносными  ПРА или ПРА, встроенными в  адаптер под стандартный резьбовый  патрон.(1)