Реклама
Лампы накаливания
Самые известные и распространенные – так называемые лампы накаливания. В них источником света является некое волокно (в основном вольфрамовая нить), которое под воздействием проходящего через него электрического тока нагревается и начинает испускать свет. Форма колбы может быть различной для получения нужной яркости и рассеивания.
Пара слов о вольфраме. Если железо плавится при 1535 ОС, то вольфрам – при 3410 ОС. Если учесть, что температура нити накаливания порядка 2500 ОС и выше, заслуга вольфрама просто неоценима. Но и предел развития таких ламп явно очевиден и понятен. Самый большой недостаток ламп накаливания – их неэффективность. Эти лампы слишком затратные. Они производят меньше света, чем потребляют энергии. Более 90 процентов всей энергии уходит в тепло и менее 10% непосредственно в свет.
Их эффективность возрастает пропорционально затрачиваемой мощности. Так, например, одна лампочка на 100 Вт будет светить значительно ярче, чем две по 50 Вт. Со временем, поскольку вольфрам постепенно испаряется, его сконденсированные пары покрывают стенки колбы изнутри, и свет лампы со временем тускнеет. Многие автомобилисты встречались с такими случаями, когда, меняя старую лампу, отмечали ее потемневшее стекло.
Наполнение колбы азотом и инертным газом (чаще аргоном) несколько снижает эту проблему. Галогенные лампы также являются лампами накаливания, но в них используется еще один наполнитель – галогенид (йод или бром), который и связывает испарившийся вольфрам, не давая ему осесть на стенки колбы. Но самое интересное то, что далее это соединение при попадании на горячую спираль разделяется.
Таким образом вольфрам возвращается на нить накаливания, а галогенид – в атмосферу колбы. То есть происходит своеобразное восстановление нити лампы, называемое галогенным циклом. Этот процесс требует температуры порядка 200 ОС. Вот почему эти лампы столь горячи и не любят влажность и отпечатки пальцев на стекле. Обычно они имеют двойной корпус, что несколько снижает внешнюю температуру лампы и одновременно повышает эффективность галогенного цикла.
Простые лампы имеют цветовую температуру (характеристика излучаемого светового спектра, измеряемая в кельвинах) порядка 2700К, а галогенные – 3000К. Галогенные лампы хотя и более сложны и дороги (раз эдак в 5–10), но и более эффективны. Начать с того, что они на 25–30% более яркие, чем обычные лампы накаливания. Даже в конце своей «жизни» галогенная лампа выдает до 95% своей изначальной яркости (простые лампы – около 75%).
Простые лампы «живут» приблизительно 1000 часов, тогда как галогенные примерно в 2 раза дольше. Правда, Книга рекордов Гиннесса рассказывает о лампе накаливания, которая горела более 70 лет. Но стоит сразу сказать, что за это время ее ни разу не выключали, а это важно. Именно процесс включения (как и во многих электрических устройствах) – самая изнашивающая и тяжелая для лампы процедура.
Лучше, если это происходит постепенно. Галогенные же лампы живут ровно столько, сколько им отмерено, без чудес. Очень важно для срока службы ламп накаливания постоянство напряжения. Превышение напряжения на 4% может снизить срок ее службы на 40%. Эта зависимость работает и обратно. На 4% более низкое напряжение способно также существенно увеличить жизнь лампы. Правда, и яркость ее при этом будет ниже.
У ламп накаливания есть и еще один недостаток, куда более значительный в свете их автомобильного применения. Речь идет о тонкой спирали, состоящей из довольно хрупкого вольфрама. Тряска и вибрации в автомобиле отнюдь не способствуют комфортной работе лампы. Хотя особые конструктивные решения позволили в значительной степени исключить риск подобных поломок.
Несмотря на появление новых, более качественных и надежных источников света, лампы накаливания, будучи более дешевыми, не сдают своих позиций так просто. Появляются и новые их типы. Основная работа инженеров направлена на снижение скорости испарения вольфрама с нити накаливания.
В дешевых лампах колбу наполняют смесью азота и аргона. В более дорогих вместо аргона используют криптон, имеющий более низкую теплопроводность. Также может использоваться ксенон, у которого этот показатель еще ниже. Использование этих газов позволяет повысить яркость лампы на 10% (криптон) или почти в 2 раза (ксенон).