«Сердцем» всех ламп служит тело накала 1. Тело накала – это тонкая проволока из вольфрама. При прохождении по такой проволоке электрического тока расчетной величины она нагревается до температуры 2000–3200 К (примерно 1700–2900 °С) и начинает светиться. При таких высоких температурах на воздухе вольфрам соединяется с кислородом (как известно, в составе воздуха содержится 21% кислорода) и, если бы нить работала на воздухе, она мгновенно бы окислилась и разрушилась. Поэтому тело накала помещается в герметично запаянную стеклянную или кварцевую колбу 2, из которой воздух удален полностью. Пространство без воздуха называется вакуум (в переводе на русский – пустота). Однако вольфрам при высоких температурах в вакууме начинает испаряться, а испаряющиеся с нити атомы вольфрама оседают на стенках колбы, вызывая ее потемнение. Поэтому вакуумными делают лампы только небольшой мощности – до 25 Вт, у которых тело накала работает при температурах не выше 2500 К.
Для уменьшения испарения вольфрама колбы более мощных ламп после тщательной откачки наполняют инертным газом 3. Такое наполнение значительно снижает скорость испарения вольфрама, причем этот эффект проявляется тем сильнее, чем тяжелее наполняющий газ. Лампы с колбой, наполненной инертным газом, называются газополными.
Из шести существующих на Земле инертных газов (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон) для наполнения колб ламп накаливания используются три – аргон, криптон и ксенон, которые добываются из воздуха. Более 95% всех газополных ламп наполняется аргоном, а точнее –техническим аргоном (86% аргона и 14% азота), до давления 600–650 мм ртутного столба. Менее 5% ламп делается с криптоновым наполнением, и только кварцевые галогенные лампы наполняют ксеноном.
Наполнение колб инертным газом уменьшает скорость испарения вольфрама, но увеличивает тепловые потери от тела накала, и поэтому требует подвода к лампе дополнительной мощности для того, чтобы нагреть тело накала до такой же температуры, которая была бы при отсутствии таких потерь. Количество тепла, отводимого через газ, прямо пропорционально длине тела накала. Для сокращения длины тела накала вольфрамовую нить свивают в спираль, а в некоторых типах ламп (особенно с криптоновым наполнением) делают еще «спираль из спирали», то есть двойную спираль или биспираль.
Естественно, что тело накала в колбе должно быть закреплено, и к нему необходимо подвести электрический ток. Для подвода тока в лампе имеются электроды (4), которые чаще всего делаются из никеля. Электроды выполняют функцию и основных крепящих элементов, поддерживающих тело накала. Дополнительно тело накала поддерживается еще специальными крючками или держателями 5, которые делаются из молибдена. Электроды и держатели вмонтированы в стеклянную трубочку, называемую тарелкой. На месте спая горловины колбы с тарелкой с помощью специальной мастики крепится цоколь 6. У обычных осветительных ламп цоколь делается резьбовым с наружным диаметром 14, 27 или 40 мм и специальной резьбой с крупным шагом. Такие цоколи называются соответственно Е14, Е27 и Е40. К резьбовой части цоколя припаян один из электродов лампы, другой электрод припаян к центральному контакту цоколя.
Для обеспечения герметичности ламп электроды обычно делаются из трех звеньев – внутреннего (никель), наружного (медь) и промежуточного, герметично впаянного в расплющенную часть тарелки – лопатку 11. Наиболее ответственное – промежуточное – звено электродов чаще всего изготавливается из специально обработанной стальной проволоки с медным покрытием, называемой платинитом. Сложность структуры промежуточных звеньев электродов обусловлена необходимостью обеспечения герметичности в широком диапазоне температур и несовпадением тепловых коэффициентов расширения стекла и металлов.
В последнее время очень большое распространение получили малогабаритные зеркальные лампы. От обычных осветительных ламп они отличаются только формой колбы, на часть которой нанесено отражающее (алюминиевое) покрытие. Особенно широко такие лампы используются в так называемых точечных поворотных и неповоротных светильниках, встраиваемых в подвесные потолки.
Несколько иначе устроены галогенные лампы накаливания, хотя все основные элементы обычных ламп присутствуют и здесь. В этих лампах, появившихся в сентябре 1959 года в США и почти одновременно в СССР, для уменьшения испарения вольфрама и осветления стенок колбы используется вольфрамово-галогенный цикл. В состав наполняющего газа вводится небольшое количество галогенов – элементов седьмой группы таблицы Менделеева. К этим элементам относятся фтор, хлор, бром и йод. В первые годы после изобретения использовались только соединения йода, поэтому все галогенные лампы накаливания в популярной литературе до сих пор часто называют йодными. В настоящее время чаще используют более технологичные соединения брома – бромистый метан СН2Вr2 и бромистый метилен СН3Вr. При температурах от 300 до 1200 °С, но наиболее активно при 500–600 °С, эти вещества образуют с вольфрамом летучие соединения, которые при температуре выше 1600 °С разлагаются на вольфрам и галоген. Получается замкнутый цикл: на стенках колбы, куда оседают атомы вольфрама, происходит их взаимодействие с галогенами с образованием летучих соединений, при попадании которых на горячую спираль с температурой выше 1600 °С они разлагаются на вольфрам и галоген. Вольфрам остается на теле накала, а галоген снова входит в состав наполняющего газа, чтобы на стенках вновь соединиться с осевшими там атомами вольфрама. Благодаря такому циклу, происходит очищение стенок колбы от вольфрама и частичное возвращение вольфрама со стенок на тело накала.©
Это сообщение отредактировал andronishe - 13.01.2026 - 12:50
yaplakal.com