Цветовая температура ламп накаливания

Устройство лампы накаливания.

Такая лампа состоит из следующих деталей: цоколь, колба, электроды, крючки для держания нити накаливания, нить накаливания, штенгель, изолирующий материал, контактная поверхность.

Для того, чтобы вам было более понятно, я сейчас напишу про каждую деталь отдельно. Так же смотрите рисунок и видео.

Колба – изготавливается из обычного стекла и нужна для защиты нити накаливания от внешней среды. В неё вставляется штенгель с электродами и крючками, которые держат саму нить. В колбе специально создаётся вакуум, или она заполняется специальным газом. Обычно это аргон, так как он не поддается нагреванию.

Цветовая температура ламп накаливания

С той стороны, где находятся вывода электродов, колба заплавляется стеклом и приклеивается к цоколю.

Цоколь нужен для того, чтобы лампочку можно было вкрутить в патрон. Обычно он изготовляется из алюминия.

Нить накаливания – деталь, которая излучает свет. Изготавливается в основном из вольфрама.

https://youtube.com/watch?v=ywXX-DggaAM

А теперь для закрепления своих знаний, предлагаю вам посмотреть очень интересное видео, в котором рассказывается, и показывается, как делаются лампы накаливания.

Принцип работы лампы накаливания

Принцип действия лампы накаливания основан на использовании электроэнергии для нагрева металлической нити (или спирали) до высокой температуры, при которой она начинает светиться. Если бы это происходило на открытом воздухе или в присутствии кислорода, металл бы просто сгорел, не успев достаточно нагреться, чтобы давать свет. В лампе накаливания спираль не сгорает моментально, потому что изолирована от внешней среды стеклянной колбой. В ней либо создан вакуум, либо же она заполнена инертным газом.

Проволока не может гореть в вакууме, так же как и в инертном газе — он потому и назван инертным, что ни с чем и никогда не вступает в реакцию.

Конструкция

Конструкция современной лампы. На схеме: 1 — колба; 2 — полость колбы (вакуумированная или наполненная газом); 3 — тело накала; 4, 5 — электроды (токовые вводы); 6 — крючки-держатели ТН; 7 — ножка лампы; 8 — внешнее звено токоввода, предохранитель; 9 — корпус цоколя; 10 — изолятор цоколя (стекло); 11 — контакт донышка цоколя.

Конструкции ЛН весьма разнообразны и зависят от назначения конкретного вида ламп. Однако общими для всех ЛН являются следующие элементы: ТН, колба, токовводы. В зависимости от особенностей конкретного типа лампы могут применяться держатели ТН различной конструкции; лампы могут изготавливаться бесцокольными или с цоколями различных типов, иметь дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные конструктивные элементы.

Колба

Стеклянная колба защищает нить от сгорания в окружающем воздухе. Размеры колбы определяются скоростью осаждения материала нити. Для ламп большей мощности требуются колбы большего размера, для того чтобы осаждаемый материал нити распределялся на большую площадь и не оказывал сильного влияния на прозрачность.

Буферный газ

Колбы первых ламп были вакуумированы. Современные лампы заполняются буферным газом (кроме ламп малой мощности, которые по-прежнему делают вакуумными). Это уменьшает скорость испарения материала нити. Потери тепла, возникающие при этом за счёт теплопроводности, уменьшают путём выбора газа, по возможности, с наиболее тяжёлыми молекулами. Смеси азота с аргоном являются принятым компромиссом в смысле уменьшения себестоимости. Более дорогие лампы содержат криптон или ксенон (молярные массы: азот: 28,0134 г/моль; аргон: 39,948 г/моль; криптон: 83,798 г/моль; ксенон: 131,293 г/моль)

Нить накала

Двойная спираль лампы накаливания (Osram 200 Вт) с контактными проводниками и держателями нити

Нить накала в первых лампах делалась из угля (точка сублимации 3559 °C). В современных лампах применяются почти исключительно спирали из осмиево-вольфрамового сплава. Провод часто имеет вид двойной спирали, с целью уменьшения конвекции за счёт уменьшения ленгмюровского слоя.

Лампы изготавливают для различных рабочих напряжений. Сила тока определяется по закону Ома () и мощность по формуле , или . При мощности 60 Вт и рабочем напряжении 230 В через лампу должен протекать ток 0,26 А, т. е. сопротивление нити накала должно составлять 882 Ома. Т. к. металлы имеют малое удельное сопротивление, для достижения такого сопротивления необходим длинный и тонкий провод. Толщина провода в обычных лампах составляет 40-50 микрон.

Т. к. при включении нить накала находится при комнатной температуре, её сопротивление много меньше рабочего сопротивления. Поэтому при включении протекает очень большой ток (в два-три раза больше рабочего тока). По мере нагревания нити её сопротивление увеличивается и ток уменьшается. В отличие от современных ламп, ранние лампы накаливания с угольными нитями при включении работали по обратному принципу — при нагревании их сопротивление уменьшалось, и свечение медленно нарастало.

В мигающих лампах последовательно с нитью накала встраивается биметаллический переключатель. За счёт этого такие лампы самостоятельно работают в мигающем режиме.

Цоколь

Форма цоколя с резьбой обычной лампы накаливания была предложена Томасом Альвой Эдисоном. Размеры цоколей стандартизированы. У ламп бытового применения наиболее распространены цоколи Эдисона E14 (миньон), E27 и E40. Также встречаются цоколи без резьбы.

Предохранитель

Перегорание лампы происходит во время её работы, то есть в то время, когда одновременно нить накала нагрета и через нить протекает электрический ток. Если в это время происходит разрыв нити, то между разведёнными концами нити обычно загорается электрическая дуга. В быту это можно заметить по яркой синевато-белой вспышке в момент перегорания лампы.

Популярные статьи  Какое сечение кабеля нужно проложить от щитка к распределительной коробке?

Для того, чтобы разомкнуть цепь при возгорании дуги и не допустить перегрузки питающей цепи, в конструкции лампы предусмотрен плавкий предохранитель. Он представляет собой отрезок тонкой проволоки и расположен в цоколе лампы накаливания. Для бытовых ламп с номинальным напряжением 220 В такие предохранители обычно рассчитаны на ток 7 А.

Что означает это понятие?

До недавнего времени автомобильное освещение организовывалось за счет галогенных ламп. Сегодня же на их смену пришли более мощные и лучшие по светотехническим характеристикам световые источники – диодные лампы. Они используются повсеместно:

  • освещение дома и предприятий;
  • устройство подсветки на различных транспортных средствах (машины, мотоциклы, квадроциклы и т.п.);
  • оформление стендов наружной рекламы;
  • использование в прожекторах уличных и офисных осветительных приборов.

Что такое цветовая температура светодиодных ламп? Это понятие даже не подразумевает количество выделяемого ими тепла, а имеет несколько иное значение. Если говорить понятным языком, то это визуальный эффект восприятия светового источника человеческим глазом. «Теплота» каждого источника определяется по мере приближения оттеночного спектра к солнечному (желтому).

Спектр свечения с указанием каждого источника

Чтоб больше вникнуть в это понятие, можно провести ассоциацию с пламенем свечи. Если же речь идет о холодных оттенках, то тут больше ассоциация с цветом неба в различное время суток. Или вот еще, во время нагрева металла, он излучает характерное свечение. Сначала этот процесс сопровождается красными тонами. При повышении температурного режима цветовой спектр постепенно начинает смещаться к желтому, белому, ярко-синему и фиолетовому.

В чем измеряется эта характеристика? Само понимание температура подразумевает то, что она явно измеряется в градусах. В этом случае речь идет о Кельвинах., которые сокращенно прописываются заглавное буквой «К».

Для большего восприятия рассмотрим цветовую температуру светодиодных ламп в таблице, где каждому значению соответствует определенный цвет, наблюдаемый нами в быту и в жизни.

t°, Кельвины Светоизлучатель
800 Первый этап видимого темно-красного свечения раскаленных металлических тел
1500-2000 Свечение пламени свечи
2200 Лампа накала мощностью в 40W
2800 ЛН мощностью в 100W
3000 ЛН мощность в 200W, галогенки
3400 Свечение солнца на горизонте
3500-4200 Лампы дневного света (ЛДС)
4300-4500 Свечение солнца утром и в обед
4500-5000 Дуговая лампочка на ксеноне, электродуга
5000 Свечение солнца в полдень
5100-5600 Световое излучение при фотовспышке
5700-7000 ЛДС
6200 Приближенный к ДС
6500 Приближенный к полуденному солнечному
6500-7500 Облачная погода
7500 ДС, с преобладанием рассеянного от чистого голубого неба
7500-8500 Сумеречное свечение
8600-9900 Синее небо без облаков на северной стороне непосредственно перед восходом солнца
10000 Световой источник с «бесконечной t°»
15000 Ясное небо в зимнее время года
20000 Синее небо в регионах, приближенных к полярному кругу

Свет цветовой температуры светодиодных излучателей немного другой. В отличие от спектра свечения металла при его нагреве, он имеет несколько иной вид излучаемого светового потока, что обусловлено другой методикой происхождения. Но при этом общая суть остается такой же: с целью получения необходимого оттенка требуется определенная t° светоизлучения. Также стоит отметить и тот факт, что эта характеристика никоим образом не связана с количество выделяемой светоэлементом тепловой энергии.

В очередной раз стоит напомнить, цветовая температура и физическая понятия не тождественные. В первом случае речь идет о яркости светового потока, во втором – о количестве выделяемого тепла.

ВИДЕО: Наука световой температуры

Цветовая температура и наши эмоции

Цветовая температура ламп накаливания

Температура света способна напрямую влиять на психологическое состояние человека.Так, теплые оранжевые и желтоватые оттенки лучше всего использовать для утра, так как они способствуют мягкому пробуждению, настраивают на положительный лад и стимулируют деятельность. Также эти оттенки хороши для применения в вечернее время из-за их успокаивающего эффекта.

Источники света с нейтральным белым идеальны для помещений, в которых проводят большое количество времени, работают в течение длительного срока. Такие оттенки наиболее соответствуют полуденному солнечному свету, поэтому организм воспринимает такое освещение как сигнал к активной деятельности.

Лампы с высокой цветовой температурой нельзя использовать долгое время, так как они обладают чрезвычайно активизирующим воздействием на психику человека. При краткосрочном использовании такой свет стимулирует организм. А при долгосрочном возможен обратный эффект — торможения, депрессии.

При низком уровне освещенности (мало света), то есть при «теплом свете» (Тцв=3000 К), человек лучше чувствует себя, это наиболее комфортная температура для человека. Если освещенность будет высокая (>700 лк), то появится дискомфорт и боль в глазах. И наоборот: Тцв=5000 К — комфортно от 700 лк до 2500 лк, но при освещенности менее 150 лк свет будет восприниматься тревожно (лунный свет).

Человеческий глаз устроен таким образом, что способен улавливать малейшие отклонения цветовой температуры. Причем их диапазон чрезвычайно широк — от 2500 до 10000 К. Изменения данного показателя влияют на наше эмоциональное и психологическое состояние, работоспособность. Именно поэтому при создании гармоничного и комфортного освещения нельзя пренебрегать фактами, приведёнными в этой статье.

В дальнейших публикациях мы познакомим вас с не менее важными особенностями светодизайна, которые позволят вам создавать комфортные и эстетичные интерьеры. на обновления нашего блога и черпайте идеи для своих работ!

2.4. Ударопрочные и взрывобезопасные лампы производства Германии

Цветовая температура ламп накаливания

Рис. 8. Ударопрочные и взрывобезопасные лампы

Таблица 2.4.1. Взрывобезопасные прозрачные и матовые лампы с биспиралью и двумя предохранителями

Тип

Рисунок

Мощность, Вт

Цоколь

Световой поток, лм

Длина l, мм

Диаметр, мм

HR T IM 100

1

100

E27

1380

105

60

HR T IM 200

2

200

E27

3150

160

80

HR T KL 300

3

300

E40

5000

189

90

Таблица 2.4.2. Взрывобезопасные прозрачные лампы с моноспиралью

Тип

Рисунок

Мощность, Вт

Цоколь

Световой поток, лм

Длина l, мм

Диаметр, мм

HR T KL 500

3

500

E40

8400

240

110

Таблица 2.4.3. Ударопрочные лампы CENTRA

Тип

Рисунок

Мощность, Вт

Цоколь

Световой поток, лм

Длина l, мм

Диаметр, мм

CENTRA T IM 25

1

25

E27

185

105

60

CENTRA T IM 40

1

40

E27

320

105

60

CENTRA T IM 60

1

60

E27

505

105

60

CENTRA IM 100

1

100

E27

1000

112

65

CENTRA KL 200

3

200

E27

2500

160

80

Практическое использование

Вычисление цветовой температуры нужно во всех сферах, где вообще используется освещение. Каждый из спектров имеет свои особенности, преимущества и недостатки, которые используются для того, чтобы определённый источник света лучше всего выполнил свою функцию. Некоторые примеры использования источников света с разным значением параметра выглядят так:

Яркое тёплое освещение температурой 3000—4000 K позволяет хорошо рассматривать не только объекты, но и пространство вокруг них, из-за чего их удобно использовать в условиях ограниченной или плохой видимости. Примеры тому — противотуманные фары и фонарики для подводных исследований.
Лампы с холодной цветовой температурой используются в рабочих помещениях

Они помогают сконцентрировать внимание и не дают расслабиться. Особенно эффективно такое освещение в больницах, лабораториях, помещениях для осмотра, фабриках и промышленных объектах

Однако их длительное воздействие приводит к преломляемости, поэтому для офисов рекомендуется использовать скорее нейтральные белые лампы.
Холодное освещение также популярно при оформлении складов, витрин магазинов, на выставках, в музеях и прочих местах, где необходимо обратить внимание человека на что-либо. Оно помогает подчеркнуть цвета и контрасты, привлечь взгляд к деталям. Из-за этого его также применяют в рекламных щитах и аварийном освещении. Кроме того, цвета холодного спектра придают освещаемым объектам свежести, что делает выгодным их использование на витринах продуктовых магазинов, например, с рыбой.
Нейтральная цветовая температура в пределах 4500—5000 K универсальна и подходит для любого вида задач. Она не оказывает нагрузки на глаза, наиболее незначительно влияет на цветопередачу и подходит для оформления любых видов рабочих помещений, а также многих жилых комнат.
Строго определённое значение цветовой температуры также необходимо поддерживать в некоторых других случаях, не связанных с комфортом человека, например, при создании фотоплёнки и в полиграфии.

Отдельное внимание стоит уделить использованию ламп с разным уровнем цветовой температуры при оформлении жилых помещений. Источники цвета разных оттенков используются для таких целей:

  • Тёплый красно-оранжевый свет температуры до 2700 K помогает создать тёплую уютную атмосферу. Они настраивают на отдых за счёт схожести с естественным вечерним освещением. Такой свет также меньше всего раздражает глаза. Незаменим при оформлении спален и комнат отдыха.

  • Оранжевый свет с температурой 3000—3500 K настраивает на общение, создаёт дружелюбную и живую атмосферу. Часто используется в дизайне внутреннего убранства общественных мест: ресторанов, магазинов, бутиков, библиотек, а также жилых помещений вроде прихожих и гостиных.
  • Нейтральный белый свет, соответствующий значением температуры цвета в 3500—4000 K, усиливает чувство безопасности и создаёт некоторый уют, но не позволяет слишком расслабиться. Можно использовать в оформлении кухни, ванной и почти любых других жилых помещений.
  • Холодный свет с температурой до 5000 K настраивает на рабочий лад, повышает продуктивность, проясняет мысли и помогает лучше концентрироваться, а также придаёт помещению чистоты. Его используют для оформления рабочих мест, например, в настольных лампах для рабочего стола или в кабинете.

Согласно нормативам, источники света с колориметрической температурой более 5300 K не должны использоваться в жилых помещениях. Это связано с их вредным влиянием на глаза при слишком длительном нахождении в помещении. Так, лампа с температурой в 6500 кельвинов (свет, какой бывает на улице ясным летним днём) будет полезна при проведении недолгих процедур, требующих высокой концентрации внимания, но навредит, если будет установлена в спальню.

Kvant. Закон Джоуля-Ленца

А так ли хорошо знаком вам закон Джоуля-Ленца? // Квант. — 1991. — № 12. — C. 40-41.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «Квант»

1. Нагревание проволоки гальваническим током пропорционально сопротивлению проволоки. 2. Нагревание проволоки гальваническим током пропорционально квадрату служащего для нагревания тока. Э. X. Ленц

. во всех случаях, когда электрический ток получался с помощью магнитоэлектрической машины, количество теплоты, развиваемой током, находилось в постоянном отношении к силе, необходимой для вращения этой машины. Дж. Джоуль

Цветовая температура ламп накаливания

Сферы применения ГРЛ

Газоразрядные лампы востребованы в самых разных областях. Наиболее часто их можно встретить на городских улицах, в производственных цехах, магазинах, офисах, вокзалах, больших торговых центрах. Применяют их и для подсвечивания щитов с рекламой, фасадов зданий.

ГРЛ используют и в фарах автомобилей. Наиболее часто это лампы, отличающиеся высокой светоотдачей — неоновые модели. Некоторые автомобильные фары наполняют металлогалоидными солями, ксеноном.

Первые газоразрядные осветительные приборы для транспортных средств имели обозначение D1R, D1S. Следующие — D2R и D2S, где S указывает на прожекторную оптическую схему, а R — рефлекторную. Применяют лампочки ГР и при фотосъемках.

Цветовая температура ламп накаливания

На фото импульсные ГРЛ, применяемые при фотосъемках: ИФК120 (а), ИКС10 (б), ИФК2000 (в), ИФК500 (г), ИСШ15 (д), ИФП4000 (г)

В процессе фотографирования эти лампы позволяют держать под контролем световой поток. Они компактные, яркие и экономичные. Отрицательным моментом является неумение визуально управлять светотенями, которые образует сам источник света.

В сельскохозяйственной сфере ГРЛ используют для облучения животных, растений, для стерилизации и обеззараживания продуктов. Для этой цели лампы должны иметь длину волн соответствующего диапазона.

Популярные статьи  Испытания ограничителей перенапряжения нелинейных

Концентрация мощности излучения в этом случае также имеет большое значение. По этой причине наиболее подходящими являются изделия мощные.

Параметры

Согласно международным стандартам и ГОСТ все характеристики ламп со спиралью накаливания делятся на три группы:

  • электрические;
  • технические;
  • эксплуатационные.

Электрические

Основными электрическими параметрами являются номинальное напряжение и потребляемая мощность. Номинальное напряжение для большинства ламп равно напряжению в электрической сети. По действующему на сегодняшний день ГОСТ 2239-79 имеются несколько интервалов переменного напряжения питания ламп:

  • от 125 до 135 В;
  • от 215 до 225 В;
  • от 220 до 230 В;
  • от 230 до 240 В;
  • от 235 до 245 В.

Технические

К параметрам этого вида относится спектральный тип и состав светового потока, цветовая температура, интенсивность света от лампы. При этом следует учитывать нелинейную зависимость светового потока от потребляемой мощности. Рост света наблюдается примерно до 75 Вт, а затем начинает снижаться. Важным техническим параметром является равномерность освещения по окружности колбы, поэтому лампу можно устанавливать в любом положении.

Эксплуатационные

Данные параметры указывают на возможность и целесообразность применения изделия в установке для освещения с экономической точки зрения. Под всем этим понимают ресурс изделия, стабильность и распределение светового потока от спирали.

Недостатки

Однако и довольно существенные недостатки содержит характеристика ламп накаливания. Люминесцентных ламп, а также диодных разновидностей осветительных приборов сегодня применяется гораздо больше по нескольким причинам.

В первую очередь существенным минусом устройств с вольфрамовой нитью является низкий уровень световой отдачи. В спектре излучения преобладают желтые, красные оттенки. Это придает неестественности освещению.

В сравнении с новыми лампами, принцип накаливания характеризуется низким ресурсом работы. При отклонениях в номинальном напряжении сети он сокращается еще больше.

Колба лампы накаливания довольно хрупкая. Ее по этой причине применяют чаще всего с плафоном. А это дополнительно снижает степень интенсивности освещения внутри помещения.

Также лампы накаливания потребляют значительно больше электроэнергии. По сравнению с люминесцентными, светодиодными разновидностями это отклонение действительно впечатляет. Поэтому в целях экономии энергоресурсов следует выбирать новые разновидности устройств. Это способствует постепенному прекращению выпуска ламп накаливания.

Диапазоны цветовой температуры для ламп. Маркировка цвета свечения.

Для разных типов ламп диапазон цветовой температуры будет различаться.

Типы ламп

Диапазон ЦТ,К

Лампы накаливания и галогеновые

2700-3500

Дуговые ртутные

3800-5000

Натриевая лампа высокого давления

Не более 2200

2500-20000

2700-6500

2700-6500

2200-7000

Точный цвет света зависит от вида и мощности лампы. Например, двухсотваттная лампа накаливания имеет цветность равную 3000 К, хотя в целом разброс цветности невелик.

Наибольший диапазон ЦТ у светодиодных источников света. Разнообразие связано с их конструкцией: для изготовления светодиодов используются разные материалы. Свет даже одинаковых led различается в зависимости от производителя. Для точной индексации температуры свечения разработан стандарт ANSI C78.377A. Цветовое свечение светодиодных ламп разбивается на 8 классов:

  • 2725±145 (К);
  • 3045±175 (К);
  • 3465±245 (К);
  • 3985±275 (К);
  • 4503±243 (К);
  • 5028±283 (К);
  • 5665±355 (К);
  • 6530±510 (К).

Даже в рамках одного класса свечение у разных лампочек различается. Производители придумали разбивать классы на подклассы (бины). Унификации пока не достигнуто: каждый изготовитель предлагает свою линейку цветовых температур. Поэтому лучше в один светильник вставлять лампочки одной фирмы. Иначе будут  расхождения в цвете свечения.

На упаковке led-ламп кроме значения цветовой температуры указывается подгруппа цветности.

Маркировка

Расшифровка

Примерный свет

WW (warm write)

Теплый белый, 2700-3300 К.

NW (neutral write)

Нейтральный белый, 3300 – 5000 К.

CW (cool write)

Холодный белый, свыше 5000 К

Маркировка люминесцентных ламп по цветовой температуре.

Российский ГОСТ выделяет пять разновидностей цвета. Они обозначаются буквами.

  • ТБ – тепло-белый (2700-3000 К);
  • Б – белый (3500 К);
  • Е – естественный (5000 К);
  • ХБ – холодно-белый (4200 К);
  • Д – дневной (6000-6500 К).

Например, лампа ЛБ65 белого цвета. В последнее время российские производители наносят маркировку по международным правилам.

Зарубежные производители не маркируют по единому стандарту. Каждый изготовитель наносит свой шифр. ЦТ указывается цифровым кодом. Код у каждого производителя свой. Их расшифровку стоит спросить у продавца или посмотреть в технической документации.

Чаще всего ЦТ маркируют последними двумя цифрами кода. Их умножают на 100 для получения значения в Кельвинах.

Пример маркировки ЛЛ.

На лампе написано: L18W/840. Последние две цифры: 40. Значит, цветовая температура источника света: 40*100 = 4000 (К).

Часто европейские производители перед цифрами, обозначающими цветовую температуру, указывают слово Color/EW. (Например, Т8 w8 FS G13 RS 220 В. G Color/742. Цветовая температура составит: 42*100 = 4200 (К)).

Первая цифра трехзначного кода указывает на индекс цветопередачи (Ra/CRL). Это характеристика показывает, насколько реалистично передаются цвета при данном освещении. Индекс цветопередачи измеряется в процентах. Чем выше, тем лучше. Шифруется первая цифра: например, 7 означает, что Ra = 70-79%. В зависимости от индекса цветопередачи свечение воспринимается по-разному.

Иногда в маркировке ЦТ указывается полностью: SPM-15-27-3500-55. В данном случае температура свечения составит 3500 К.

Свечение люминесцентных ламп.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: