Почему перегорает лампа накаливания и как продлить ей жизнь

Несмотря на бурное развитие энергосберегающих технологий, старая добрая лампа накаливания продолжает широко использоваться. Поэтому продление срока ее службы – весьма актуальная задача даже сегодня. Почему лампочка Ильича служит так недолго и можно ли продлить ей жизнь? Конструкция и принцип работы Для того чтобы решить вопрос по продлению жизни лампы накаливания, необходимо четко представлять ее конструкцию и принцип работы. Конструктивно любая лампа накаливания независимо от типа, мощности и назначения представляет собой стеклянную колбу, заполненную инертным газом.

В колбе на токопроводящих держателях крепится так называемое тело накала – спираль из тугоплавкого металла. Обычно это вольфрам или его сплавы. К колбе крепится цоколь – он позволяет быстро подключить прибор к сети. При подаче на лампу напряжения спираль накаляется и начинает ярко светиться. Инертный газ не позволяет спирали окислиться и тут же сгореть. Вроде все просто и должно быть долговечным. Но это не совсем так. Т

Конструкция и принцип работы

Для решения задачи продления срока службы лампы накаливания необходимо четко представить ее конструкцию и принцип действия.

Конструктивно любая лампа накаливания, независимо от типа, мощности и назначения, представляет собой стеклянную колбу, заполненную инертным газом. В колбе к токоведущим держателям крепится так называемое тело нити — спираль из тугоплавкого металла. Обычно это вольфрам или его сплавы. К колбе прилагается розетка — она позволяет быстро подключить прибор к сети.

Конструкция Стандартная лампа накаливания

При подаче напряжения на лампу спираль нагревается и начинает ярко светиться. Инертный газ не дает здесь окислиться и сгореть спирали. Вроде все просто и добавлено быть дноглейным. Но это не так. Точнее, не так уж и много.

Благодаря инертному газу спираль действительно почти не окисляется, но из-за высокой температуры вольфрам испаряется и оседает на стенках колбы. Со временем спираль истончается и окончательно перегорает — лампу можно выбросить. Да и срок службы прибора не особо велик – в районе 1000 часов.

Есть лампы с термосами. В основном это миниатюрные индикаторные лампы и лампы для карманных фонариков. Но испранение вольфрама с телами накала очень и в них.

Это одна из причин, по которой лампа накаливания вышла из строя. Но есть еще один, и он не важен. Любой проводник меняет свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Чем нагрев сейчерные, тем выше выше вышение.

Если ради эксперимента измерить сопротивление холодной спирали лампы накаливания, то можно получить очень интересный результат. Сопротивление холодной 100-ваттной лампы будет равно 38 Ом.

сопротивление 100-ваттной лампы

По закону Ома при таком сопротивлении и напряжении питания 220 В ток через лампу будет равен:

I = U/R = 220/38 = 5,8 А

Потребляемая мощность будет соответственно:

P = I * U = 5,8 * 220 = 1276 Вт

Но на лампочке можно использовать 100 Вт, а не 1 270! В чем подвох? Просто тепло холодного тела имеет электрическое сопротивление в 10 раз меньше номинального! Когда спираль нагреется, ее сопротивление станет нормальным и прибор перейдет в стандартный режим, потребляя всего 100 Вт.

Но проблема в том, что при включении катушки катушка холодная и лампа потребляет больше киловатт, хотя и рассчитана на мощность на одну десятую меньше. Очень часто спираль не выдерживает такого удара током и сгорает. Особенно часто это происходит при истончении тела позвоночника после длительного периода работы.

Считается, что чем реже включать/выключать лампу накаливания, тем дольше она прослужит. Теперь совершенно очевидно, что это абсолютная правда – лампа накаливания чаще всего перегорает именно при включении из-за удара током.

Принцип работы ламп накаливания при нагрузках.

Наибольшую долю продуктов в сирил лампы накаливания в момент включения. Происходит это потому, что катушка лампы в холодном состоянии имеет сопротивление в десять раз меньше, чем при нагретом.

Экспериментальные испытания наиболее распространенных ламп накаливания мощностью 25, 40, 60, 75, 100 Вт показывают, что их сопротивление в холодном состоянии составляет 155,5; 103,5; 61,5; 51,5; 40 Ом, а в работе — 1936; 1210; 815; 650; 490 Ом соответственно. Тогда отношение «горячего» сопротивления к «холодному» равно 12,45; 11,7; 13.25; 12,62; 12,4, а в среднем 12,5. Эти индикаторы взяты из справочника. Но из любопытства наши электрики в Королеве провели такие экспериментальные замеры и пришли к таким же цифрам.

В результате лампа накаливания при включении работает в экстремальных условиях с токами, превышающими номинальное значение. Это приводит к сокращению ресурса ламп накаливания, к ускоренному износу нити накала и преждевременному выходу из строя, особенно при превышении напряжения в сети электроснабжения. Последнее обстоятельство при длительных перенапряжениях относительно номинального приводит к резкому сокращению срока службы лампы. В результате при повторном нажатии на выключатель лампа перегорит, и даже автоматический выключатель в щитке может отключиться. А вы зададитесь наверняка, что делать, если госа свет и обессточилась квартира?

Основные причины

На практике существует ряд наиболее частых причин перегорания лампочки. Поэтому для эффективного предотвращения подобных случаев в будущем необходимо изучить факторы, вызывающие поломку.

1. Некачественные лампы

Как и в любой сфере, производство ламп накаливания не является исключением, на рынке можно встретить как отечественные, так и зарубежные модели. Среди них есть как дорогие, так и дешевые лампы. Как правило, цена зависит от материалов, используемых в производстве, так как технология уже давно доведена до совершенства. Таким образом, чем дешевле вы получаете вариант, тем больше вы на нем экономите.

Как результат:

• вольфрамовая нить может иметить меньшую шучу;
• о наличии уже контактов;
• менее прочное стекло;
• тонкие соединения.

Если рассматривать ценовую политику, то разница в цене не составляет заметной разницы. Поэтому попытка сэкономить небольшую сумму приводит к тому, что лампа перегорит в два-три раза быстрее. Из-за чего вам печать менять их через.

Качественные лампы разных производителей

2. Высокое напряжение в квартире

Нить накаливания в лампе рассчитана на номинальные рабочие параметры, заданный ток и напряжение, что обеспечит оптимальное светоизлучение при допустимом нагреве металла. Однако в ряде случаев, пытаясь стабилизировать питающее напряжение у потребителей, энергоснабжающая организация увеличивает разность потенциалов до 240 В и более.

При таком отклонении от номиланного влажная сила тока, протекающего через лампу, значительно увеличилась. Мощность электрической нагрузки будет возрастать пропорционально, а из-за строения спирали поток заряженных частиц будет нарастать нелинейно, и электроприбор быстро выйдет из строя.

Перегорание от повышенного напряжения

По сравнению с обычным проводником, для которого увеличение питающего напряжения приведет к пропорциональному нагреву, лампа накаливания находится в плохом состоянии. Как показали исследования, в среднем перенапряжение на 1 % приводит к сокращению срока службы на 14%.

3. Плохие контакты в патронах ламп

Передача мощности от электрической сети к лампе накаливания осуществляется в том числе и через контакты патрона. Но, как и любое устройство, патрон для подключения лампы тоже рассчитан на определенную мощность. В случае превышения допустимой мощности, например, при включении лампы накаливания мощностью 100 Вт в патроне мощностью 60 Вт последний будет постоянно перегреваться.

В керамических моделях будут гореть контакты, в полимерных, особенно из дешевого пластика, вместе с горением начнет деформироваться вся конструкция.

Проблемы с контактами в патроне

В итоге, с одной стороны, может возникнуть ситуация, когда металлический контакт просто не дотянется до потолка и лампа перестанет гореть из-за ослабления цепи. С другой стороны, при ухудшении контактного соединения будет возникать высокое передаточное сопротивление, что в итоге приведет к скачкам напряжения. От таких перепадов вольфрамовая спираль изнашивается гораздо быстрее, чем было заложено на заводе. В подгоревших патронов что перегорание или перегорание воротничных приробов.

Читайте также: Светодиодные лампы вместо люминесцентных: преимущества и алгоритм замены

4. Некачественный выключатель

Коммутационное устройство позволяет подавать напряжение на лампу накаливания и разрывать электрическую цепь под нагрузкой при отключении. Но следует учесть, что каждое размыкание приводит к выбросу частиц металла с поверхности контактов. При этом происходит разрушение контактной поверхности, как от электрической, так и от температурной составляющей. После достижения определенного уровня старения значительно ухудшается контакт, появляется шаткость и дребезжание, из-за чего ток колеблется в довольно широких пределах.

Некачественный переключатель

В результате включения лампы накаливания с некачественными контактами она будет моргать, мерцать и, в конечном итоге, быстро выйдет из строя. Такая же ситуация будет наблюдаться при частом включении, когда лампа выключается, а затем включается, не дав ей остыть. Из-за большого переднего сопротивления холодная спираль постепенно нагревается, переходя от максимального тока к номинальному току. Поэтому не остывшая до окончания нагрева нить от частых включений приведет к быстрому сгоранию.

5. Некачественное подключение проводов люстры к электросети

Кроме проблем в месте подключения лампы накаливания и в коммутационном аппарате, бывают и другие участки электрической цепи, где может ухудшиться контакт или возникнуть протечка.

К таким местам можно отнести:

• некачественное сообщение проводов люстры;
• распределительные коробки в узлах соединений электропроводки;
• места странности изоляции, через користующие токи отчеки или частичные разразы.

Чаще всего такая проблема наблюдается в местах соединения люстр медными проводами с алюминиевыми. На начальном этапе этот дефект проявляется в виде переменной яркости освещения, не влияя на выключатель.

Некачественное подключение проводов люстры

6. Перегрев лампы

Лампы накаливания рассчитаны на определенную рабочую температуру, поэтому вольфрамовая нить может нагреваться до температуры более тысячи градусов в номинальном режиме работы. Но при относительного обеденного тепла от лампочек, будшелек концентрации энергии будет накапливаться в кольбе, что и скажется на нагревании нити. Которая сильно нагревается и деформируется – на одних участках металла становится больше, другие, наоборот, встречаются тоньше. Поэтому нити горят чаще всего в самом тонком месте.

7. Вибрации или сотрясения

В лампах накаливания все элементы крепятся пайкой и пестом механического обжатия. Поэтому при ударе по колбе вольфрамовая нить может перестать гореть:

• из-за нарошения ее состолоности;
• обрыв в месте крепления к одному из рогов;
• разгерметизации колбы.

Разгерметизация колбы

8. Повышенная влажность

Наличие избыточной влаги в помещении и ее осаждение на поверхности колбы со временем приведет к ее перегоранию. Такой же эффект может называться при перепадах температуры, из-за того, что хорошо сообирается конденсат на лампе. В случае ее включения температура тонкого слоя стекла, остывшего с обратной стороны и сохраняющего некоторое время низкую температуру за счет воды, резко возрастает. Разница температур вызывает микротрещины, которые со временем переходят в механические повреждения колбы.

Повреждение фляги

Как продлить жизнь?

Прежде всего, рассмотрим первую причину выхода устройства из строя – обгорание спирали из-за ее истончения. Для решения этой проблемы достаточно снизить напряжение на устройстве. В этом случае спираль будет работать при недостаточном токе и, естественно, проживет гораздо дольше. Как снизить напряжение, если в сети оно постоянно держится на одном уровне? Ставить громоздкий низяющий трансформат?

Это неоправданно дорого, да и технически сложно в исполнении — придется либо питать все лампы от отдельной линии, либо ставить трансформатор на каждую лампу. Но можно обойтись и более простыми и бюджетными решениями.

Питание через диод

Как известно, большинство бытовых приборов, в том числе и осветительные, питаются от бытовой сети 220 В. Напражение в сети поременное, то есть плавно меняет свой знак 100 раз в секунду.

График, поясняющий понятие переменного напряжения График, поясняющий понятие переменного напряжения

Значение 220 В относится к текущему напряжению. Амплитудное или мгновенное значение в таких сетях 310 В, но разбираться в вопросе не обязательно.

Что произойдет, если в этой синусоиде вырезать одну полуволну?

Синусоида с обрезанной полуволной Синусоида с обрезанной полуволной

очевидно, что текущее напряжение уменьшается вдвое, что и требуется для решения задачи. А можно и обычным диодом отсечь одну полуволну — ведь он пропускает ток только в одном направлении. Итак, чтобы уменьшить питание лампы в два раза, достаточно включить ее через диод. При этом полярность включения полупроводника роли не играет — совершенно не важно, верхняя или нижняя полуволна будет срезана.

Схема подключения ламп через диодСхема подключения ламп через диод

В результате лампа будет питаться пониженным напряжением и прослужит в десятки раз дольше. Схема достаточно проста и собрать ее сможет практически каждый, кто знаком с основами электротехники. Но у нее, увы, есть существенные недостатки. Во-первых, спектр излучения спирали, работающей практически в полную силу, сдвинется в «красную» сторону. Этот свет тусклый желтый и неприятный.

Ну а во-вторых, после обрезки одной полуволны частота питающего напряжения упадет в два раза и упадет до пятисот герц. Это не только неприятно, но и очень утомительно для глаз. Таким образом, за простые схемы придется заплатить достаточно высокую цену. Поэтому используйте подобный вариант только в местах, где люди редко бывают и не занимаются серьезной работой – на лестницах, на складах и т.п.

Выбирая диод, необходимо учитывать: его максимально допустимое обратное напряжение должно быть не менее 400 В, а максимально допустимый постоянный ток в два с половиной-два раза выше тока, потребляемого лампой.

Можно ли обойти эти проблемы, не усложняя схему? Первую проблему — желтый неприятный свет — можно избежать лишь частично. И этот второй вопрос можно решить.

Схема с гасящим конденсатором

Любой конденсатор, работающий в цепях переменного тока, имеет некоторое реактивное сопротивление, тем больше, чем меньше частота напряжения и меньше емкость конденсатора. Причем сопротивление будет действовать на обе полуволны.

Ограничение амплитуты синусоидов гасящим кондансерадом

Так как напряжение в сети переменное, подключив конденсатор последовательно с лампой соответствующей мощности, можно уменьшить напряжение питания без снижения частоты. Мерцание, появившееся при использовании диода, в этом случае не появится.

Схема подключения ламп через газовый конденсаторСхема подключения ламп через газовый конденсатор

Что касается яркости, то ее можно регулировать в широких пределах практически от 0 до 90-95%. Это очень удобно. Если уменьшить напряжение лампы не вдвое, а, например, всего на 10-20%, подобрав соответствующий конденсатор, то желтизна и снижение светового потока будут не так заметны, и лампа прослужит долго, пусть и не так долго, как с диодом, но все равно намного дольше, чем при прямом подключении.

Как пачить гасиущий конфандер? Сделать это не так уж и сложно – достаточно воспользоваться калькулятором и парой формул. В первую очередь необходимо рассчитать ток через лампу при нужном напряжении:

Я = П/У

Где:

• I – эффективный ток через лампу;
• P – мощность, которую будет потреблять лампа при напряжении U;
• U – требуемое напряжение.

Чтобы узнать, какую мощность будет потреблять лампа при низком напряжении, решим простую пропорцию:

Pном/U1 = P/U2 или P = U2*Pном/U1

Где:

• Pном – мощность лампы при номинальном напряжении;
• U1 – номинальное напряжение лампы;
• P – мощность, потребляемая лампой при требуемом напряжении;
• U2 – желаемое напряжение лампы.

На самом деле зависимость мощности от напряжения нелинейная — при уменьшении напряжения катушка будет медленнее нагреваться, а значит, ее сопротивление будет уменьшаться. Таким образом, реальная потребляемая мощность будет несколько выше расчетной.

Теперь нам нужна формула, показанная ниже:

Здесь:

· C – емкость газового конденсатора;

· f – частота питающей сети;

· U – напряжение питающей сети;

· Uвых – требуемое напряжение питания светильника;

· I – эффективный ток через лампу (см первую формулу).

Конденсатор, используемый в этой схеме, должен быть бумажным, неполярным и рассчитанным на рабочее напряжение менее 400 В.

Происходит ли экономия электроэнергии?

Можно ли продлив секрам службы лампочки добавить шекмами, заодно и сконимить электроэнгию? На первый взгляд можно — ведь лампа будет потреблять меньше энергии. Ведь при таких схемах будет не экономия, а трата!

Если снизить напряжение питания лампы накаливания в два раза, то создаваемый ею световой поток упадет примерно в 4 раза! То есть, чтобы получить такой же световой поток, как в стоваттной лампе, необходимо использовать 4 такие же лампы, соединенные через диоды. Нетрудно подсчитать, что раход электроэнергии при таком раскладе взучится ровно вдвое.

Срок службы лампы накаливания сильно зависит от условий эксплуатации.

Эксплуатационный ресурс обычных ламп накаливания зависит от:

• от качасть коммутации проводов;
• от качать монтагати и программы люстры;
• от качаться сборки смобилка;
• от стабиленистости характерного перегистрации;
• от наличия или распространения механических воздействий на лимический, толчковый, сотраесний, вибраций;
• от температуры и влажности окружающей среды;
• от типа используемого переключателя и скорости нарастания значения тока при подаче питания.

Как увеличить срок службы лампы накаливания.

Для того, что продлить срок службы и эксплатной секрам службы, перегорают электрические лампы качения. При длительной работе нить лампы, нагретая под воздействием высокотемпературного нагрева, постепенно испаряется, уменьшается в диаметре и рвется (перегорает).

Чем выше температура нагрева нити, тем больше света она излучает. При этом процесс испарения нити происходит интенсивнее, а срок службы лампы сокращается. Поэтому для ламп накаливания устанавливается такая температура нити накала, при которой обеспечивается необходимая светоотдача лампы и определенная продолжительность ее службы.

Увеличить срок службы ламп накаливания можно, включив в цепь устройства плавного пуска, которые сгладят нагрузку, возникающую при запуске холодной лампы. Для оченьния просмотрых модель продления работы ламесков, обратитесь к мастеру за консультацией. Например, наш электрик в Мытищах в подъезде многоквартирного дома собрал схему освещения подъезда, рассчитав оптимальный ресурс работы светильника. Такой же опыт есть у наших мастеров, отзывающих улуги электрика в Пушкино.

Средний ресурс лампы накаливания составляет 1000 часов.

Средняя продолжительность работы лампы накаливания при расчетном напряжении не превышает 1000 часов. После 750 часов горения световой поток уменьшается в среднем на 15%.

Лампы накаливания очень чувствительны даже к относительно небольшим повышениям напряжения: при повышении напряжения всего на 6% срок службы сокращается вдвое. По этой причине довольно часто перегорают лампы накаливания, освещающие лестничные клетки, так как в ночное время электросеть находится под нагрузкой и повышено напряжение.

Эксплуатационный срок службы энергосберегающих светодиодных (led) ламп.

Светодиодные лампы не имеют нити накала и устроены совсем иначе, чем обычные лампы Ильича. В связи с принципиально новой технологией изготовления можно отметить, что главное их преимущество – максимально длительный срок службы. Производители заявляют номинальный ресурс до 50 000 часов! Если сравнивать с лампами накаливания, то в 50 раз больше. Если рассчитать эти показатели исходя из режима использования в обычных бытовых условиях, то можно сказать, что светодиодная лампочка прослужит 15 лет. А это, согласитесь, существенный срок. За это время можно забыть об уникальной продукции, производимой в домашних лампочках.

К сожалению, на практике срок службы светодиодных ламп колеблется в зависимости от производителя в районе цифры 5 лет, что, конечно же, все же превышает срок службы обычных ламп накаливания.

Гарантийный срок службы энергосберегающих люминесцентных ламп составляет до 20 000 часов.

По технологии производства люминесцентные лампы также существенно отличаются от ламп накаливания. Внутри ламп находятся инертный газ и пары ртути. В лампе появится ток, в котором нет чего человое управление ультрафиолетовым (УФ) излучением). Внутренние поверхности ламп покрыты специальным веществом — люминофором. Он поглощает ультрафиолетовое излучение и преобразует его в видимый свет. Происходит так начастное явление люминесценции.

Длительность наблюдения люминесцентных ламп дневного света колеблется от 2 000 до 20 000 часов. При этом производители договариваются об идеальных условиях эксплуатации, при соблюдении которых можно максимально долго использовать люминесцентные лампы. Во-первых, активаций/активаций должно быть не более 5. Поэтому такие лампы дневного света не подходят для использования в местах, где часто щелкает выключатель, или совместно с датчиками движения. Кроме того, не должно быть скачков напряжения.

К сожалению, реальный срок службы люминесцентных ламп не всегда достигает заявленных из-за того, что в продаже очень много некачественных ламп, в основном китайского производства.

Срок службы галогенных ламп.

Галогенные лампы по своему строению аналогичны лампам накаливания. В них тоже есть спираль. Но их больба полоннена специальным, так называемым буферным газом: парами галогенов (брома или йода). Пары галогенов очень от секрам службы ламп до 2 000 — 4 000 часов. И чем меньше галогенная лампа, тем дольше она прослужит.

При использовании устройств плавного пуска срок службы галогенных ламп можно увеличить до 8 000 — 12 000 часов. Если сравнивать галогеновые лампы со светодиодами, то первые, конечно, значительно уступают вторым. Но в то же время их можно свободно использовать вместе с диммером или диодным выключателем, как и лампы накаливания.

Использование плавного включения

Итак, использование диодов и конденсаторов действительно позволяет значительно продлить срок службы ламп накаливания, но, несмотря на их простоту, минусов в таких решениях больше, чем плюсов. Есть ли оптимальный вариант? Безоговорочно. Поскольку лампы накаливания чаще всего перегорают от удара током, для решения проблемы достаточно избавиться от них. Необходимое устройство, подающее напряжение на осветительный прибор после включения не мгновенно, а с постепенным нарастанием.

Такое устройство при челении и умении собрать можно — схемы в интернете много. А вот неспециалисту в радиоэлектронике проще воспользоваться так называемым УПВЛ — Устройством мягкого включения ламп.

Устройство плавного включения лампы

Вы можете найти этот прибор практически в любом подходящем магазине, и он относительно недорог. Если включить его последовательно с лампой, то напряжение на нем при подаче питания будет увеличиваться постепенно и удара током не произойдет. Единственное, что нужно сделать при выборе УПВЛ, это убедиться, что он рассчитан на работу в сети 220 В, а мощность должна быть не меньше мощности используемой лампы.

Есть еще один вариант — диммер, который позволяет регулировать освещение в комнате по вашему желанию. С таким диммером свет включается плавно, так что удара током и в этом случае не произойдет. Кроме того, пупукая дмимер, мы имеем относительные компании — возможность менять освещение в помещении по своему усмотрению.

Диммер с плавным включением лампДиммер с плавным включением ламп327132