Характеристика светового потока лампы накаливания

Свечение лампы накаливания

Самое привычное для нас световое устройство это обычная лампочка накаливания. Она представляет собой источник освещения, состоящий из стеклянной колбы, тела накаливания, электродов, цоколя и изолятора.

В наше время стали популярны галогенные лампы накаливания. Они просты, надежны, и приобрести их можно по очень невысокой цене. Несмотря на популярность ламп накаливания, они обладают рядом недостатков. КПД такого прибора около 2%, низкая светоотдача в пределах 20 Лм/Вт и короткий, около 1000 часов, срок службы.

Принцип работы

При подключении к электрической сети лампа накаливания преобразует электрическую энергию в световую, посредством нагревания проводника (нити) накала. Изготовленная из тугоплавкого вольфрама или его сплавов, нить находится в стеклянной колбе, заполненной инертным газом или вакуумом (для маломощных ламп до 25 Вт).

Принцип работы лампы накаливания
Устройство работы лампочки «Ильича»

Колба служит для защиты от воздействия внешних факторов, а инертный газ (криптон, азот, ксенон, аргон и их смеси) не позволяет вольфрамовому проводнику окислиться и уменьшает теплопотери. Нить раскаляется под действием проходящего через нее тока до температуры порядка 3000ºС (такая высокая температура со временем приводит к истончению и перегоранию проводника).

В результате нагрева происходит электромагнитное излучение, небольшая доля которого находится в видимом спектре, основная часть представляет собой инфракрасное излучение. Световой поток возникает, когда очень высокая температура нити накала преобразует электромагнитное излучение в видимый свет лампы.

Потребляемая лампой энергия частично преобразуется в видимое глазом излучение. Основная часть под действием конвекции внутри колбы рассеивается в процессе теплопроводности.

Возникающий в лампах накаливания свет находится в части желтого и красного спектра лучей, поэтому близок к дневному свету.

Световой поток

Прямое назначение любого светового прибора – освещение. В лампе накаливания оно создается путем преобразования тепловой энергии в световой поток.

Люксметр и пульсметр
Люксметр — прибор для измерения светоотдачи и пульсации лампочки

Определение и правила измерения

Световой поток — величина, которая характеризует световую мощность (световая энергия, которая переносится через некоторую поверхность за единицу времени излучением) видимого излучения в потоке этого излучения, то есть по производимому на глаз человека световому ощущению.

Чувствительность этого ощущения можно определить по кривой спектральной эффективности, которая утверждена МКО. Единицей измерения светового потока в Международной системе единиц является люмен (лм или lm), который рассчитывается по формуле:

1 лм = 1 кд*ср (1 лк × м2), где:

  • кд — кандела;
  • телесный угол, 1 стерадиан.

Энергия в пучке света имеет временное и пространственное распределение. Источники, излучающие световой поток, различают по распределению цветов спектра:

  • линейчатый спектр (отдельные линии);
  • полосатый спектр (рядом расположенные разграниченные линии);
  • сплошной спектр.

Спектральная плотность светового пучка характеризуется распределением лучистого потока по спектру. Измеряется в Вт/нм.

Соотношение с мощностью элемента

Возрастание светового потока напрямую зависит от мощности лампы. На графике (см. рисунок ниже) прослеживается четкая зависимость возрастания яркости пропорционально возрастанию мощности.

Зависимость светового потока от мощности потребления
График зависимости светового потока ламп различного типа от потребляемой мощности
Таблица — Зависимость уровня светового потока и мощности лампочки накаливания
Лампа накаливания, Вт Световой поток (лм) Напряжение на лампе, В
40 610 12
40 570 36
40 340 230
40 400 240
60 955 36
60 735 225
60 645 230
60 711 235
60 670 240
75 940 220
75 960 225
100 1581 36
100 1381 225
100 1201 230
100 1361 235
150 2151 230
150 2181 240
200 2951 225
200 3051 230
300 3361 225
300 4801 230
300 4851 235
500 8401 220
750 13100 220
1000 18700 220

Лампы накаливания одинаковой мощности могут излучать разный световой поток. Чем выше напряжение, тем выше значение светового потока.

Сравнение с другими типами ламп

Сравнительный анализ светового потока ламп накаливания с более совершенными люминесцентными и светодиодными лампочками позволяет оценить его эффективность.

Таблица — Сравнение лампочки накаливания со светодиодной и люминесцентной (энергосберегающей лампочкой)
Лампа накаливания,
мощность, Вт
Светодиодная лампа,
мощность, Вт
Люминесцентная лампа,
мощность, Вт
Световой поток, Лм (приблизительное значение)
20 2-3 4-7 251
40 3-5 10-14 399
60 7-11 14-16 701
75 11-13 19-21 899
100 13-16 25-35 1205
150 16-21 41-55 1805
200 21-30 59-80 2505
Уровень светоотдачи для лампочек разного типа
Уровень светоотдачи для различных типов осветительных элементов

Видео

Данное видео расскажет Вам о том, что такое световой поток.

Несмотря на преимущества лампочек накаливания, таких, как моментальное включение, низкая стоимость, большой выбор форм и мощности, отсутствие мерцания, эффективность светового потока по отношению к потребляемой мощности очень низкая, по сравнению с изделиями нового поколения. За рубежом доля вольфрамовых элементов в общем потоке составляет порядка 10 %.

Поделиться
Записи по теме
7 коммент.
  1. Олег

    Принято считать, что лампы накаливания- атрибут прошлого.Возможно и так, но с помощью заполнения колб смесями газов можно добиться естественного для глаза человека спектра излучения. Кроме того можно производить лампы накаливания на более низкие значения напряжения и питание от сети постоянного тока/ через трансформаторы и диодные мосты/. Это увеличит ресурс работы ламп и их безопасность в быту.Эффект же от применения экономок мало ощутим- при весьма большой стоимости их ресурс работы практически не отличается от ламп накаливания и при их изготовлении применяются токсичные соединения ртути.

    • Никита

      Сомневаюсь, что более естественное освещение для глаз человека может покрыть все минусы лампы накаливания. Сейчас, когда в квартирах огромное количество электроприборов, каждый Вт на счету. Не понимаю, как люди до сих пор не поймут, что купив лампочку на 90р дешевле, чем светодиодная, не будут платить меньше за электричество. Всё совсем наоборот. Скупой знаете, что в таких случаях делает

  2. Юрий Александрович

    C 2007 года начал заменять в квартире лампы накаливания на энергосберегающие. На сей момент поменял все. За 9 лет не сгорела ни одна. А вот в помещениях, где я работаю, не успеваю менять как энергосберегающие, так и накаливания. Все зависит от качества производства и от ряда других условий (температуры окружающей среды, величины напряжения и др.). В квартире сейчас перехожу постепенно на светодиодные. Экономия электроэнергии очень ощутимая!

  3. Виктор

    Не могли бы ответить на вопрос?
    У каждой лампы есть цветовая температура Т, напр., 3300К (или Д33), которая определяет спектр излучаемого света S. Пусть 2 лампы одной Т, а световой поток разный С1 и С2, пусть С1 = 2 * С2. Можно считать, что и спектры S1 и S2 также соотносятся, т.е., грубо говоря, S1 = 2 * S2 для каждой длины волны?

    • Прохожий

      Нельзя. Спектр от светового потока не зависит. У вас по условию цветовая температура Т1=Т2, а значит и спектры их одинаковы, т.е. S1=S2 (хотя такая запись не корректна).
      Станет понятней если «спектр» обозвать:) бытовым языком — цвет. У вас по условию имеются две лампы желтого света, но одна ярче второй в два раза. От того что она ярче, она не превратится в лампу голубого света.

  4. К700

    Лампы накаливания незаменимы в светильниках со светорегуляторами. Там, где нужно частое вкл/выкл, хороши светодиоды, но при большой мощности (более 3Вт) им нужен радиатор довольно крупного размера. В противном случае, они проживут недолго. «Кукурузины» (лампы из множества мелких диодов) в открытых светильниках неэстетичны. Перспективный вариант — филаментные лампы, но с реальными сроками службы пока ничего не ясно, цена и китайское производство тоже не радуют.
    Если у нас хрустальная люстра и нужно яркое освещение, то годятся только ГЛН и МГЛ. Последние в плане экономичности не хуже светодиодов, но не допускают частых включений и весьма дороги. К тому же требуют места для ПРА, который должен соединяться с лампой проводами не длиннее 2м.

  5. Александр

    Почему в таблице с ростом напряжения на лампе световой поток падает?

Оставьте комментарий