Характеристики ламп накаливания

Основными характеристиками осветительных ламп накаливания являются электрические, светотехнические, и эксплуатационные.

Электрические: номинальная мощность, напряжение.

Светотехнические: световой поток, спектральный состав излучения.

Эксплуатационные: световая отдача, срок службы, геометрические размеры.

Мощность ламп зависит от напряжения и геометрических размеров вольфрамовой спирали

, (2.4)

где – сопротивление спирали при рабочей температуре, Ом;

– удельное сопротивление вольфрама при рабочей температуре;

– площадь сечения вольфрамовой проволоки, мм²;

l – длина вольфрамовой проволоки, м.

Световой поток лампы при заданной мощности зависит только от температуры тела накала. Это следует из закона Стефана-Больцмана, согласно которому

, (2.5)

где Ф – световой поток тела накала лампы, лм;

S – площадь излучающей поверхности тела накала, м²,

С – коэффициент перехода от энергетического к световому потоку, лм Вт^–1.

Из выражения 2.5 следует, что при одной и той же электрической мощности вакуумные лампы создают меньший световой поток, чем газонаполненные, спиральные – меньше чем биспиральные, так как температура накала у них различная.

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

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 зависит от геометрических размеров и конструкции тела накала.

Для заданного типа ламп световая отдача определяется выражением

. (2.6)

Световая отдача характеризует экономичность источника света. Для ламп накаливания световая отдача равна 7…20 лм·Вт^–1. Увеличение световой отдачи за счет роста температуры ограничено резким снижением срока службы тела накала.

Срок службы ламп зависит от стойкости тела накала.

Основным фактором, влияющим на характеристики ламп накаливания при их эксплуатации, является напряжение. Отклонение питающего напряжения от номинального значения существенно влияет на характеристики ламп накаливания.

Изменение светового потока Ф, электрической мощности Р, световой отдачи η, тока I и средней продолжительности горения при отклонениях питающего напряжения могут быть приближенно определены из уравнений:

(2.7)

Как видно из уравнений 2.7, с ростом напряжения на лампе резко увеличивается сила тока, мощность, световой поток и световая отдача, но уменьшается средний срок службы. При небольших отклонениях напряжения в сети (до 7,5 %) можно приближенно считать, что отклонение напряжения ±1 % изменяет световой поток лампы на 2,7 %, а среднюю продолжительность горения на ±14 %.