Основные характеристики ламп накаливания

1. Электрические характеристики: напряжение U и ток I, протекающий через лампу, активная P и реактивная Q мощности, потребляемые лампой, коэффициент мощности cosφ.

Лампы накаливания имеет только активное сопротивление R, поэтому если ее подключить к переменному напряжению то в цепи будет протекать переменный ток Разность фаз между током и приложенным напряжением равно 0. Мгновенная мощность в цепи переменного тока:

Из (1) следует, что мгновенная мощность дважды за период Т изменяется от нуля до максимального значения (рис.3), а ее среднее значение равно

С учетом действующих (эффективных) значений силы тока и напряжения

( ) средняя мощность имеет вид

Совершенная электрическим током работа за период Т равна заштрихованной площади на графике P(t) (см. рис.3). Часть потребляемой лампой электрической энергии расходуется на излучение в инфракрасной области, а часть на излучение в видимом диапазоне электромаг-нитных волн.

Энергетический баланс газополной лампы. Мощность, потребляемая лампой из сети

где: Р_изл - мощность излучения, создаваемое лампой; Р_Д – мощность, затрачиваемая на нагревания электродов и держателей; Р_Г – потери мощности через газ.

2. Светотехнические характеристики: световой поток, коэффициент пульсации светового потока, спектральный состав излучения.

Световой поток Ф зависит от абсолютной температуры Т, от площади излучающей поверхности спирали лампы S и от коэффициент поглощения α материала спирали (вольфрама). Это следует из закона Стефана-Больцмана, согласно которому

где - постоянная Стефана-Больцмана.

Коэффициент пульсаций освещённости характеризует колебания во времени светового потока, падающего на единицу поверхности. Коэффициент пульсаций освещённости определяется отношением амплитуды колебаний освещённости к их среднему значению и вычисляются по формуле:

где E_max – максимальное значение освещённости за период её колебания,

E_min – минимальное значение освещённости за период её колебания, Еср – среднее значение освещённости за тот же период (берется среднеарифметическое значение).

Спектр излучения ламп накаливания сплошной, лежит в красно-желтой области спектра (360…780 нм). Максимум излучения приходится на инфракрасные длины волн.

Эксплуатационные характеристики: световая отдача, срок службы, геометрические размеры.

Почти вся потребляемая лампой энергия превращается в излучение, подавляющая величина которого приходится на инфракрасные лучи.

Световая отдача показывает, какой световой поток испускает лампа на единицу мощности, потребляемой из электрической сети (лм·Вт^–1):

В идеальном случае световая отдача зависит только от температуры тела накала. Например, при увеличении температуры вольфрама от 2400 до 3200 К его световая отдача возрастает с 9,4 до 34,7 лм·Вт^–1. В реальных условиях световая отдача ламп накаливания равна 7…20 лм·Вт^–1зависит от геометрических размеров и конструкции тела накала.

С возрастанием температуры световая отдача лампы накаливания возрастает, но при этом существенно снижается её долговечность. При температуре нити 2700 K время жизни лампы составляет примерно 1000 часов, при 3400 K всего лишь несколько часов. При увеличении напряжения на 20 %, яркость возрастает в два раза. Одновременно с этим уменьшается время жизни на 95 %.