Лампа накаливания — это электрическое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии в световую.
Первую электрическую лампу накаливания (или лампа Лодыгина) для освещения изобрел русский электротехник Лодыгин Александр Николаевич (1847-1923 гг.) в 1872 году. Он также в 1890 году изобрел первую электрическую лампу накаливания с вольфрамовой нитью, по сути прототип современной лампочки. Американский изобретатель Томас Эдисон (1847-1931 гг.) в 1879 году усовершенствовал лампу накаливания Лодыгина — угольный стержень заменил нитью бамбука и также усовершенствовал способ откачки воздуха из колбы лампы. В 1913 году американский физико-химик Ленгмюр Ирвинг (1881-1957 гг.) предложил наполнять лампы накаливания инертным газом, что повысило температуру и яркость свечения накала лампы (температура накала более 3000 0C).
Почему спираль лампы накаливания изготавливают из вольфрама?
Потому что температура нити лампы накала достигает высоких температур более 2400 0C, такую температуру может выдержать только тугоплавкий металл, то есть вольфрам (температура плавления вольфрама 3387 0C)
Устройство лампы накаливания
Стеклянная колба (защищает внутренние элементы лампы и предотвращает окисление нити накаливания), нить накаливания (вольфрамовая реже осмиевая однородная в виде спирали тонкая нить обладает высокой температурой плавления и хорошими электрическими свойствами. Нить накаливания является основным источником света в лампе), вакуум (или инертный газ), держатели нити накаливания (изготавливаются из молибдена), электроды (подводят электрический ток к нити накаливания. Обычно это металлические контакты, которые соединяются с внешними проводами.), штенгель, цоколь (часть лампы, которая соединяет лампу с патроном и обеспечивает электрическое соединение), изолятор цоколя, токовводы, плавкий предохранитель, отверстие (трубка) для выкачивания воздуха.
Принцип действия современной лампы накаливания
При пропускании тока через вольфрамовую нить лампы накаливания, нить раскаляется до высокой температуры и излучает свет в виде видимого спектра, а также инфракрасного излучения (тепла). Цвет света зависит от температуры нити: при более высоких температурах свет становится ярче и «холоднее» (белый), а при более низких — «теплее» (желтоватый).
Воздух из стеклянной колбы откачивается, создается вакуум или наполняется инертным газом (аргон, криптон, азот, ксенон). Это предотвращает окисление вольфрамовой нити, что позволяет лампе служить дольше.
Коэффициент расширения стекла и внутренней проволоки, находящийся внутри стекла должен быть одинаков, в целях предупреждения растрескивания стекла. Температура накала лампы составляет около 2400 0C.
Недостатки лампы накаливания:
— низкая энергетическая эффективность (большая часть потребляемой энергии превращается в тепло, а не в свет);
— короткий срок службы по сравнению с другими типами освещения (например, светодиодами или люминесцентными лампами).
Таблица температура лампочки накаливания после получаса работы в зависимости от мощности.
| Мощность, Вт | Температура лампочки после получаса работы, 0С |
| 25 | 100 |
| 40 | 145 |
| 75 | 250 |
| 100 | 290 |
| 200 | 330 |
1344