Technische Eigenschaften von Glühlampen

Aufgrund ihrer geringen Kosten und Benutzerfreundlichkeit sind Glühlampen weiterhin übliche Lichtquellen. Aber sie haben einen geringen Wirkungsgrad und eine geringe Zuverlässigkeit, weshalb sie zunehmend durch effizientere Leuchtstoff- oder LED-Modelle ersetzt werden. Um einen korrekten Austausch vorzunehmen, ohne die Beleuchtungsqualität zu beeinträchtigen, ist es wichtig, die technischen Eigenschaften von Glühlampen zu analysieren.

Optionen für Glühbirnen:

• Lichtfluss;
• Energieverbrauch;
• Lichtleistung;
• Farbwiedergabeindex und Farbtemperatur;
• Lebensdauer;
• Welligkeitsfaktor;
• Betriebstemperaturbereich.

Darüber hinaus sind weitere konstruktive Merkmale der Lampen wichtig, wie z. B. Sockelart, Schutzart, Abmessungen.

Betrachten Sie alle diese Indikatoren in Bezug auf Glühlampen.

Effizienz

Eine Glühlampe nutzt das Phänomen der Lichtemission durch ein erhitztes Material (Wolframfaden). Wird der Körper auf 570 °C (rote Farbe) erhitzt, so tritt Licht im sichtbaren Bereich elektromagnetischer Wellen aus. Damit das Emissionsspektrum den gesamten Bereich des sichtbaren Lichts (von Rot bis Violett) ausfüllt, muss die Temperatur des Emitters viel höher sein. Die Wahl von Wolfram ist nur darauf zurückzuführen, dass es unter den Metallen den höchsten Schmelzpunkt (3410 ° C) hat. Es kann 2000-2800 °C standhalten, ohne zu zerfallen.

Unter Berücksichtigung der relativen spektralen Empfindlichkeitskurve des menschlichen Sehens eignet sich zur Beleuchtung am besten das Sonnenlicht, das durch eine Temperatur der oberen Sonnenschicht von 5770 K gekennzeichnet ist.

Da die Temperatur des Glühfadens in der Glühlampe niedriger ist, verschiebt sich das Strahlungsmaximum in Richtung Violett. Daher liegt der größte Teil des Lichtstroms einer solchen Lampe im UV-Strahlungsbereich und nicht mehr als 5 % werden im sichtbaren Teil des Bereichs emittiert. Daher ist der Wert der Lichtleistung, der die Effizienz der Umwandlung der der Lampe zugeführten Leistung in Licht charakterisiert, gering und beträgt 10-15 lm / W.

leichte Qualität

Die Lichtqualität einer Glühbirne wird durch die Farbtemperatur und den Farbübertragungskoeffizienten bestimmt.

Die Farbtemperatur gibt die Temperatur eines schwarzen Körpers an, der die gleiche Farbe wie die Strahlung eines bestimmten erhitzten Objekts hat. Dieser Indikator charakterisiert die Lichtschattierungen. Bei einer Glühlampe beträgt die Farbtemperatur normalerweise 2200-2900K. Eine solche Glühbirne strahlt ein gelbliches Licht aus, das sich vom Tageslicht unterscheidet. Es ist erwiesen, dass ein solches Licht am Abend beim Menschen die Ausschüttung von Melatonin, einem Regulator des circadianen Biorhythmus, unterdrückt, was ein solches Licht angenehmer macht.

Der Farbwiedergabeindex charakterisiert die Nähe der von einer bestimmten Glühbirne eines Objekts beleuchteten Farbe zu seiner wahren Farbe, wenn es von einer Standardquelle beleuchtet wird. Bei einer Glühlampe entspricht der Wert dieses Koeffizienten dem Höchstwert von 100, da dies der Standard für den Vergleich dieses Indikators ist.

Lebensdauer

Glühlampen haben im Vergleich zu Analoga eine kurze Lebensdauer. Diese. sie brennen immer schneller aus. Dies liegt an der Verdunstung der Wolframschicht während des Betriebs (Heizung) der Glühbirne. Der Faden wird dünner und reißt.

Außerdem ist beim Einschalten der Lampe der Widerstand des Wolframfadens geringer als der Widerstand einer funktionierenden Glühbirne, was zur Bildung eines Stromstoßes führt. Und dies verschlechtert die Qualität des Fadens.

Die Lampenlebensdauer beträgt 1000 Stunden. Nach 750 Betriebsstunden reduziert sich die Lichtleistung um 15 %. Bereits eine kleine Erhöhung der Versorgungsspannung kann die Lebensdauer stark reduzieren.

Um diesen Effekt abzuschätzen, können Sie die empirische Formel verwenden:

(T 0 /T) = (U 0 /U) 13

wo: U 0  – Betriebsspannung, V;

U ist die Netzspannung, V;

T 0  – Passlebensdauer, Stunde;

T ist die Lebensdauer bei Netzspannung U.

Wenn U 0  \u003d 220 V und U \u003d 230 V beträgt, wird die Lampenlebensdauer fast halbiert und beträgt nur 0,56 des Nennwerts.

Dies wird durch das häufige Ausbrennen von Glühbirnen in den Eingängen und auf den Treppen bestätigt. Dies liegt daran, dass solche Lampen nachts eingeschaltet sind, wenn die Belastung des Netzwerks abnimmt und die Spannung im Netzwerk ansteigt.

Um die Zuverlässigkeit solcher Lampen in Nichtwohngebäuden oder auf Treppen zu erhöhen, können sie mit reduzierter Spannung oder mit einer in Reihe geschalteten Diode verwendet werden. Eine teurere Option ist das Einschalten des Sanftanlaufgeräts. Ein solches Gerät erhöht allmählich die Spannung und beseitigt das Auftreten von Stromstößen.

Welligkeitsfaktor und Betriebstemperatur

Glühlampen werden von einem Netz mit einer Frequenz von 50 Hz gespeist. Wenn die Lampe in Betrieb ist, erwärmt sich ihr Glühfaden entweder oder kühlt ab. Dementsprechend nimmt die Helligkeit entweder zu oder ab. Da diese Schwingungen mit hoher Frequenz auftreten, nimmt das menschliche Auge diese Schwingungen nicht wahr. Diese Pulsationen wirken sich jedoch auf die menschliche Ermüdung aus. Daher enthalten Normen zur Beleuchtung von Arbeitsplätzen Anforderungen an Lichtpulsationen. Bei kleinen Arbeiten sollten diese Wellen 10 % und bei Arbeiten mit geringer Verantwortung -25 % nicht überschreiten.

Studien haben gezeigt, dass die Pulsation von Lampen von ihrer Leistung abhängt und zwischen 1 und 4 % liegt. Die größte Welligkeit wurde bei Lampen mit einer Leistung von 40 Watt festgestellt.

Da der Wirkungsgrad von Glühlampen gering ist, geben sie viel Wärme ab. Versuche haben gezeigt, dass nach 15 Minuten Dauerbetrieb die Kolben der Glühbirne sehr heiß werden. Die Temperatur einer Lampe mit einer Leistung von 40 W erreicht +120 ° C und 95 W – bis zu + 210 ° C.

Volt-Ampere-Charakteristik

Die Strom-Spannungs-Kennlinie einer Glühlampe ist nichtlinear. Dies ist auf eine Erhöhung des Widerstands des Wolframfadens mit einer Erhöhung des durch ihn fließenden Stroms und der Temperatur zurückzuführen. Dadurch wird der Arbeitspunkt der Lampe automatisch stabilisiert. Daher benötigt es keine zusätzlichen Vorschaltgeräte.

Design

Die Glühlampe besteht aus 11 Bauelementen.

Für den Anschluss an die Stromversorgung werden verschiedene Arten von Sockeln verwendet . Für die Sockeltypen gibt es mehrere Normen, in unserer Region werden europäische verwendet. Die gebräuchlichsten Sockel mit Edison-Gewinde sind E14 (Minion), E27, E40. Es gibt auch 2-Pin-Sockel und Bajonettsockel.

Der Kolben einer Glühlampe kann unterschiedlich groß sein, was von der Leistung der Glühbirne beeinflusst wird. Nach Farbe kann es transparent, matt, spiegelnd, bemalt sein.

Einige Eigenschaften von Glühlampen sind in ihren Bezeichnungen enthalten:

• B – Vakuum;
• B – zweispiralig;
• ZK – Spiegel;
• Ø – Kugel;
• C – Kerze.

Neue Generation

Die Hauptaufgaben beim Design von Glühlampen der neuen Generation:

• Effizienzsteigerung;
• verbesserte Zuverlässigkeit;
• Sicherheitsverbesserung.

Um die Verdampfung von Wolfram zu reduzieren, ist die Lampe mit Gas gefüllt. Beispielsweise wird Joddampf in einer Halogenlampe verwendet. Dadurch können Sie die Zuverlässigkeit und Lichtausbeute erhöhen. Es wird auch eine Mischung aus Argon mit Stickstoff, Krypton, Xenon verwendet. Diese Modelle sind teurer, da ihr Gas eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat und dadurch die Helligkeit erhöht.

Auch konstruktiv wird die Lichtqualität gesteigert. Der Kolben besteht aus Glas mit Zusatz von Neodym.

Minuspunkte

• Geringe Effizienz. Die Lichtleistung beträgt nur 10 lm/W. Bei Leuchtstofflampen beträgt dieser Parameter 50 lm / W und bei LED – 80 lm / W.
• Geringe Zuverlässigkeit. Die Lebensdauer beträgt 1000 Stunden. Bei Leuchtstofflampen beträgt dieser Parameter 8.000 Stunden und bei LED 50.000 Stunden.
• Hohe Betriebstemperatur. Bei leistungsstarken Lampen kann die Temperatur + 210 ° C erreichen. Für Leuchtstoff- und LED-Lampen beträgt dieser Wert +60°С…+70°С.
• Im Vergleich zu LED-Lampen sind Glühlampen zerbrechlich und vertragen Vibrationen nicht gut.

Vorteile

• Relativ günstig. Die Kosten für eine Glühlampe betragen 30-40 Rubel. Die Kosten für Lumineszenz – 150 Rubel. Die Kosten für LED – 500 Rubel.
• Hohe Farbwiedergabe. Der Farbwiedergabekoeffizient beträgt 100. Bei Leuchtstofflampen und konventionellen LED-Lampen ist dieser Koeffizient deutlich geringer. Die Lampe gibt ein angenehmes Licht ab, das den menschlichen Biorhythmus nicht stört.
• Es müssen keine Betriebsgeräte angeschlossen werden. Zum Starten einer Leuchtstofflampe werden eine Drossel und ein Starter benötigt, und für den stabilen Betrieb einer LED-Lampe wird eine Stromversorgung benötigt.