Способы продления срока службы ламп накаливания. Как продлить жизнь лампы накаливания
В статье приводится описание простого способа продления срока службы бытовой лампы накаливания с помощью малогабаритной диодной сборки типа КЦ407А.
Известно, что обычная бытовая лампа накаливания не является вечной - проходит какой-то определенный промежуток времени, определяемый многими разными факторами, как она отказывает в работе. Правда, ее работоспособность можно попытаться восстановить, какописано в , если только это возможно после проведения ревизии сгоревшей лампе.
Восстановление осуществляется свариванием концов оборванной (перегоревшей) нити накала. В результате лампа накаливания прослужит еще какой-то промежуток времени, хотя, следует заметить, что этот промежуток может превышать предыдущее время службы. Уже есть такой опыт.
Однако продлить срок службы лампы накаливания до "ремонтных" работ сваркой концов нити накала можно довольно просто с помощью обычного диода, который устанавливают на пятачке центрального электрода лампы пайкой паяльником.
Технические решения по реализации такого способа приведены, к примеру, в , а также в других периодических изданиях. При этом в качестве диодов использовались диоды типа Д226Б, которые подвергались существенной переделке , или диоды типа КД105 с любым буквенным индексом с минимальными затратами труда и времени на переделку .
В "Радіоаматоре" 7/1998 предлагается использовать дисковые диоды типа 2Д213А-6 с допустимым обратным напряжением всего 200 В, что, естественно, не может не сказаться на надежности работы такого устройства. К этому следует добавить дефицитность этих диодов.
Лампы накаливания с напаянным диодом выгодно использовать для освещения подъездов, лестничных площадок, где на первое место ставится продолжительность службы лампы накаливания, а не качество освещения.
Срок службы лампы в этом случае не менее двух лет, при их мощности до 100 Вт включительно, а в кладовках, ванной, коридорах и т.п. он выливается в двухразрядную цифру. Так, у автора данных строк лампы накаливания исправно несут свою службу с 1982 года, т.е. практически 22 года.
Продлить "жизнь" лампы накаливания можно также путем использования малогабаритной диодной сборки в пластмассовом корпусе типа КЦ407А (размеры корпуса всего 7,5х6х3 мм при диаметре пятачка центрального электрода лампы 9 мм) на ток 0,5 А и допустимое обратное напряжение 400 В, которую в обиходе называют "паучок". (рис.1,а).
Рис. 1. Диодная сборка КЦ407А.
Порядок реализации технического решения осуществляется следующим образом. Выводы переменного тока 2 и 5 диодной сборки полностью обламывают в местах выхода из пластмассового корпуса. Затем с помощью наждачной бумаги уменьшают ее толщину до 1,5...2 мм, обтачивая сборку равномерно и аккуратно с обеих сторон.
После чего выводы 1 и 6 изгибают и прижимают к плоскости диодной сборки, как показано на рис.1,6, и пропаивают их в месте пересечения друг с другом. Аналогично поступают с выводами 3 и 4, но с противоположной стороны. Далее диодную сборку устанавливают на центральный электрод лампы накаливания.
Для этого пятачок центрального электрода разогревают паяльником, залужи-вают и вдавливают в расплавленный припой диодную сборку, при этом ее нужно держать прижатой к пятачку лампы до остывания припоя (рис.2). Затем проверяют одностороннюю проводимость всей цепи лампа - диоды, вкручивают лампу в патрон и включают.
Отсутствие свечения указывает на то, что необходимо немного подогнуть боковые электроды патрона, чтобы они касались цоколя ввернутой лампы накаливания. На этом переделка лампы накаливания путем использования "паучка" заканчивается.
Рис. 2. Подключение и крепление диодной сборки к лампе накаливания.
Возможен и второй вариант крепления диодной сборки - путем пайки ее укороченных выводов 3 и 4 к противоположным боковинам центрального электрода лампы накаливания. Для переделки лучше использовать лампы накаливания с криптоновым наполнением (тип БК), которые имеют грибовидную колбу и повышенный световой поток.
Например, криптоновая лампа мощностью 60 Вт при напряжении 220 В дает световой поток 790 лм, в то время как обычные лампы типа Г (моноспиральные) и Б (биспиральные) той же мощности при том же напряжении - 650 лм. Разница составляет 140 лм, что превышает световой поток обычной 15-ваттной лампы (110 лм) на 30 лм.
Т.е. криптоновая лампа в 60 Вт по световому потоку эквивалента 75-ваттной обычной. Работая через диод, криптоновая ламп, естественно, будет светить ярче, чем обычная 60-ваттная с диодом.
Устанавливая диодную сборку на лампу накаливания, необходимо быть внимательным и аккуратным, соблюдая при этом правила техники безопасности, обернув предварительно колбу лампы плотной тканью. "Паучок" довольно легко можно установить и в резьбовые патроны для ламп накаливания с цоколями Е27 и Е14 ("миньон") путем пайки на центральном пружинящем контакте патрона с помощью выводов 3 и 4 "паучка", которые обхватывают центральный контакт и припаиваются к нему с противоположной стороны. Лампа накаливания при вкручивании в патрон своим центральным электродом прижимается к перекрещивающимися и спаянными вместе выводам 1 и 6 диодной сборки (рис.1,б).
К.В. Коломойцев, г. Ивано-Франковск, Украина. Электрик-2004-12.
Литература:
- Коломойцев К.В. Долгоживущая лампа на-каливания//Электрик. - 2002. - №2. - С9.
- Почарский В., Даниленко Л. Таблетки для лампочки//Изобретатель и рационализатор. - 1992. - №5-6. - С.23.
- Коломойцев К.В. Таблетка для лампы на-каливания//Ра-1996-3.
- Коломойцев К.В. Еще раз об "аспирине" для лампочки и его вариациях//Ра-1999-9.
- Коломойцев К.В. Цоколь - переходник для лампы накаливания//К-2002-4.
Итак, как же сберечь свои вложения в теплый ламповый ретро свет?
Вообще ретро лампочки работают дольше, чем обычные лампочки накаливания, и мы сейчас поясним почему. С другой стороны, они как правило дороже, так что для них важно увеличить время жизни максимально.
Бум! (c) неизвестен
Сначала общие соображения, которые относятся в основном к физическому состоянию самой лампочки.
1) Чем лучше, качественнее и дороже лампочки, тем дольше они работают. Датские работают дольше китайских, швейцарские дольше датских. У дорогих лампочек аккуратнее намотана нить, меньше натянута, сама нить более качественная, в ней меньше неоднородностей (смотри дальше). В общем, такие лампочки лучше. Соответственно и работают, даже по номинальному сроку, в 2-2,5 раза дольше.
2) Рисунок нити накаливания. Если для Вас рисунок, создаваемый нитью накаливания, принципиального значения не имеет, выбирайте не squirrel cage, а спираль или комок. Потому что в таких рисунках больше поддерживающих нить ножек, меньше провисаний и нить дольше живет.
3) Транспортировка. ретро лампочки Эдисона надо возить в вертикальном положении и как можно меньше трясти. Лучше проедут - дольше проработают.
4) Поменьше циклов включения-выключения. Пиковые напряжения бывают именно при включении, так что лучше не щелкать выключателем постоянно.
Теперь о технической стороне дела.
Сразу ответ: используйте диммер!
А теперь объяснения.
Время службы лампочки зависит, в основном, от двух факторов. Во-первых, от испарения материала нити накаливания во время работы - нить накаляется, металл испаряется. Во-вторых, и в большей степени, от возникающих в нити неоднородностей. Рассмотрим оба фактора.
По поводу температуры и испарения материала нити ламп накаливания.
В лампах накаливания почти вся подаваемая в лампу энергия превращается в излучение. Потери за счёт теплопроводности и конвекции малы. Человеческий глаз, однако, видит только узкий диапазон длин волн этого излучения — диапазон видимого излучения. Основная мощность потока излучения лежит в невидимом инфракрасном диапазоне и воспринимается в виде тепла. В обычной лампочке накаливания, при температуре нити в 2700 K (обычная лампа на 60 Вт ) световой КПД составляет около 5 %, и имеет срок службы примерно 1000 часов.
Долговечность и яркость в зависимости от рабочего напряжения.
С возрастанием температуры КПД лампы накаливания возрастает, но при этом существенно снижается её долговечность. При температуре нити 3400 K срок службы всего лишь несколько часов. Как показано на рисунке сверху, при увеличении напряжения на 20 %, яркость возрастает в два раза. Одновременно с этим срок службы уменьшается на 95 %. Соответственно, уменьшение напряжения питания хотя и понижает КПД , но зато увеличивает долговечность.
Именно этот эффект мы и наблюдаем в ретро лампочках, в которых температура нити накаливания значительно ниже. Стандартно называемое время наработки на отказ для таких лампочек составляет от 2000 часов, что в 2 раза больше.
По поводу неоднородностей в нити накаливания.
Неравномерное испарение материала нити приводит к возникновению истончённых участков с повышенным электрическим сопротивлением, что, в свою очередь, ведёт к ещё большему нагреву участка нити и интенсивному испарению материала в таких местах, таким образом, получается дополнительное утоньшение участков нити. Когда одно из этих сужений истончается настолько, что материал нити в этом месте плавится или полностью испаряется, лампа выходит из строя.
Наибольший износ нити накала происходит при резкой подаче напряжения на лампу, поэтому значительно увеличить срок её службы можно используя разного рода устройства плавного запуска. При включении лампы пусковой ток превышает номинальный в 10—15 раз, именно поэтому лампы перегорают обычно в момент включения. Для защиты питающей сети от бросков тока, возникающих в момент перегорания нити лампы при включении, многие лампы, например, бытовые, снабжаются встроенным плавким предохранителем — один из проводников, соединяющих цоколь лампы с выводом из стеклянного баллона делают тоньше другого, что легко увидеть, рассмотрев лампу, и именно он является плавким предохранителем. Так бытовая лампа мощностью 60 Вт в момент включения потребляет свыше 700 Вт , а 100-ваттная — более киловатта. По мере прогрева нити лампы её сопротивление возрастает, а мощность падает до номинальной.
Для снижения пускового тока широко используются автоматические или ручные диммеры. Это оказывает самый благотворный эффект на долговечность работы лампочек.
Может это и не ретро лампочка, но все равно красиво.
Резюмируем:
Долговечность лампы зависит от температуры нити накаливания в рабочем режиме и от ее (нити) равномерности. Для ретро лампочек проблемы с температурой значительно менее выражены, чем для обычных, по сути, проблемы нет; а проблемы с неравномерностью нити накаливания проще всего уменьшить с помощью использования диммера.
Кроме того, долговечность лампы зависит от общей аккуратности. Покупайте качественное; перевозите аккуратно; включайте нечасто.
Интересный лайфхак: Перегоревшую лампу, колба которой сохранила целостность, а нить разрушилась лишь в одном месте, можно починить путём встряхиваний и поворотов, таких, чтобы концы нити вновь соединились. При прохождении тока концы нити могут сплавиться и лампа продолжит работу. При этом однако может выйти из строя (расплавиться/обломиться) предохранитель, входящий в состав лампы. Не знаем, сработает ли это с ретро лампочками, т.к. как мы уже говорили, температура накала нити у них ниже.
В последнее время авторы все чаще выступают против использования диода в цепи питания ламп накаливания. Аргументы разные − от экономии электроэнергии до сохранения здоровья . Да, лампы с диодом мерцают, это видно. Но для освещения помещений можно предложить схему включения двух ламп в одном плафоне (рис.1).
По моим наблюдениям очки носят в основном те люди, которые любят яркий искусственный свет и на экранах своих телевизоров устанавливают неестественно большую яркость. Возможно, это не причина, а следствие, настаивать не буду, но остывание металла происходит нелинейно (рис.2), и выход температуры
спирали из видимой зоны происходит стремительней, чем из зоны инфракрасного излучения. Увеличение КПД лампы повышением температуры приводит к сокращению времени работы. Думаю, что если лампочки будут иметь КПД не 10%, а 9%, то это не так важно, как ставшие уже привычными регулярная замена ламп и нервотрепка по этому поводу.
Не спорю, когда говорят об экономии лампочек, электроэнергии и здоровья людей, важны комплексные подходы, которые просматриваются в . Но если пристальнее исследовать проблемы экономии, то становится ясной истинная причина наших бед. Во всем виноват не многострадальный диод, а наша тотальная неосведомленность в вопросах разумного использования электроэнергии. Добиться трехкратной экономии электроэнергии на освещении можно локализацией (применением местного освещения, например, настольных ламп), а также использованием ламп дневного света с большим послесвечением люминофора, как это давно уже делают за рубежом.
Дело еще в том, что тепло лампочки никуда не пропадает. А используется... для обогрева. Все верно, 90% энергии, потребляемой лампами накаливания, выделяется в виде инфракрасного излучения , тепла. В работе это тепло считают потерянным. Но искусственным светом мы пользуемся в основном в холодные времена года. В это время дома приходится обогревать, и лампочки просто вносят свою лепту. Мы этого не ощущаем, так как не имеем в домах теплосчетчиков (многие не знают даже, что это такое). Летом экономить на освещении еще проще, надо ложиться и просыпаться с солнцем, и все, и никаких энергосберегающих технологий.
Есть ли экономия при использовании диода ? Отвечу: "Есть, да еще и какая!" Американские специалисты утверждают, что применение диода продлевает жизнь лампочки в 100 раз, и многие в этом уже убедились. Кроме того, во многих случаях лампы в 60 или 100 Вт просто не нужны, поэтому стараются купить лампу на 15-25 Вт, а ее хлипкая спираль быстро перегорает или просто обрывается. Цена некоторых наших лампочек уже превышает стоимость электричества, которое они успевают израсходовать за свою короткую жизнь. Поэтому имеет смысл пользоваться более мощной лампочкой, питая ее через диод. Применение тиристорных регуляторов мощности также продлевает жизнь лампочек. Поэтому считаю целесообразным не тратить время и бумагу на борьбу с диодами и тиристорными регуляторами мощности.
Ю.Бородатый
Литература
1. Колесник Е.С. А есть ли экономия?//Радiоаматор -Электрик. -2000. - №12. -С.25.
2.Титаренко Ю.И. Что экономим.. .//Радioаматор-Электрик. -2000. -№3. -С.44.
Срок службы лампы накаливания колеблется в широких пределах, потому что зависит от очень многих факторов: от качества соединений в электропроводке и светильнике, от стабильности номинального напряжения, от наличия или отсутствия механических воздействий на лампу, толчков, сотрясений, вибраций, от температуры окружающей среды, от типа примененного выключателя и скорости нарастания величины тока при подаче питания на лампу.
При продолжительной работе лампы накаливания ее нить накала под воздействием высокой температуры нагрева постепенно испаряется, уменьшаясь в диаметре, рвется (перегорает). Чем выше температура нагрева нити накала, тем больше света излучает лампа. При этом интенсивнее протекает процесс испарения нити, и сокращается срок службы лампы. Поэтому для ламп накаливания устанавливается такая температура накала нити, при которой обеспечивается необходимая светоотдача лампы и определенная продолжительность ее службы.
Средняя продолжительность горения лампы накаливания при расчетном напряжении не превышает 1000 часов. После 750 часов горения световой поток снижается в среднем на 15%.
Лампы накаливания очень чувствительны даже к относительно небольшим повышениям напряжения: при повышении напряжения всего на 6% срок службы снижается вдвое. По этой причине лампы накаливания, освещающие лестничные клетки, довольно часто перегорают, так как ночью электросеть мало нагружена и напряжение повышено.
В одном из немецких городов есть фонарь, в который вкручена одна из первых ламп накаливания. Ей уже больше 100 лет. Но она сделана с огромным запасом надежности, поэтому горит до сих пор. В наше время лампочки накаливания выпускаются массово, но с очень малым запасом надежности. Бросок тока, возникающий при включении освещения, часто выводит лампочку из строя из-за малого сопротивления в холодном состоянии. Поэтому при включении освещения лампочку надо разогреть малым током, а затем включить на полную мощность. Лампа накаливания выходит из строя, как правило, при включении из-за малого сопротивления холодной нити накала.
Рассмотрим небольшие хитрости по продлению жизни лампам накаливания.
Учет номинального напряжения
В настоящее время промышленность производит лампы накаливания, на которых указано не одно напряжение (127 или 220 В), а диапазон напряжений (125...135, 215...225, 220...230, 230...240 В). В пределах каждого диапазона лампа накаливания дает хороший световой поток и достаточно долговечна.
Наличие нескольких диапазонов объясняется тем, что рабочее напряжение в сети отличается от номинального: у источника питания (подстанции) оно выше, а вдали от источника питания ниже. В связи с этим, чтобы лампы долго служили и хорошо светили, необходимо правильно выбрать необходимый диапазон. Очевидно, что если напряжение в вашей квартирной сети равно 230 В, то покупать и устанавливать лампы накаливания, на которых указан диапазон 215...225 В, не имеет смысла. Такие лампы работают с перекалом и долго служить не будут - они перегорают преждевременно.
Влияние вибрации на срок службы ламп
Лампы накаливания, которые работают в условиях вибрации и подвергаются толчкам, выходят из строя чаще, чем работающие в спокойном состоянии. Если возникает необходимость пользоваться переноской, то лучше осуществлять ее перемещение в выключенном состоянии.
Профилактика патрона, в котором часто перегорают лампы
Иногда бывает, что в люстре перегорает одна и та же лампа, причем при работе лампы патрон очень горячий. В этом случае необходимо почистить и подогнуть центральный и боковые контакты, подтянуть контактные соединения проводов, подходящих к патрону. Желательно, все лампы в люстру установить одинаковой мощности.
Использование диода для защиты лампы
Очень выгодно на лестничных площадках домов включать лампы накаливания через диод, так как качество освещения в этом случае не имеет существенного значения, а лампы, как показывает опыт эксплуатации, служат при этом годами. А если Вы сумеете последовательно с диодом «пристроить» резистор, то можно вообще забыть про лампу накаливании на лестничной площадке.
Совет. Для лампы накаливания мощностью 25 Вт достаточно использовать резистор сопротивлением 50 Ом типа МЛТ
Лампа накаливания
Лампы накаливания с момента их изобретения обычно используют не только лишь для освещения жилищ, да и в автомобилях, киноаппаратуре, разного типа карманных фонариках и других устройствах. Рядовая бытовая лампа накаливания состоит из дутого стеклянного баллона, снутри которого помещена нить из тугоплавкого металла, обычно из вольфрама. Для того, чтоб нить лампы работала долгое время, из ее баллона выкачан воздух, и она заполнена инертным газом. В баллоне нить укреплена на особых проволочках- держателях. Конец одной из проволочек выведен через нижнюю утолщенную часть баллона и припаян к контакту в центре нижней части цоколя, а конец другой проволочки припаян к винтообразной вырезке на цоколе. Эти припаянные концы проволочек изолированы друг от друга стекловидной изоляционной массой. Баллон приклеен к цоколю особым огнеупорным клеем. Лампа при помощи винтообразной вырезки на цоколе ввертывается в электропатрон, соединенный проводами с квартирной электросетью. При включении выключателя, находящегося в цепи лампы, электронный ток проходит через нить и разогревает ее до температуры 2600…2700° С, в итоге чего происходит излучение света. В бытовых осветительных устройствах употребляются лампы накаливания мощностью от 15 до 300. Срок службы лампы накаливания колеблется в широких границах, так как находится в зависимости от очень многих причин: от свойства соединений в проводке и осветительном приборе, от стабильности номинального напряжения, от наличия либо отсутствия механических воздействий на лампу, толчков, сотрясений, вибраций, от температуры среды, от типа примененного выключателя и скорости нарастания величины тока при подаче питания на лампу. При длительной работе лампы накаливания ее нить накала под воздействием высочайшей температуры нагрева равномерно испаряется, уменьшаясь в поперечнике, рвется (перегорает). Чем выше температура нагрева нити накала, тем больше света испускает лампа. При всем этом лучше протекает процесс испарения нити, и сокращается
срок службы лампы. Потому для ламп накаливания устанавливается такая температура накала нити, при которой обеспечивается нужная светоотдача лампы и определенная длительность ее службы. Средняя длительность горения лампы накаливания при расчетном напряжении не превосходит 1000 часов. После 750 часов горения световой поток понижается в среднем на 15%. Лампы накаливания очень чувствительны даже к относительно маленьким увеличениям напряжения: при повышении напряжения всего на 6% срок службы понижается в два раза. По этой причине лампы накаливания, освещающие лестничные клеточки, достаточно нередко перегорают, потому что ночкой электросеть не достаточно нагружена и напряжение повышено. В одном из германских городов есть фонарь, в который вкручена одна из первых ламп накаливания. Ей уже больше 100 лет. Но она изготовлена с большущим припасом надежности, потому пылает до сего времени. В наше время лампочки накаливания выпускаются массово, но с очень малым припасом надежности. Бросок тока, возникающий при включении освещения, нередко выводит лампочку из строя из-за малого сопротивления в прохладном состоянии. Потому при включении освещения лампочку нужно разогреть малым током, а потом включить на полную мощность. Лампа накаливания выходит из строя, обычно, при включении из-за малого сопротивления прохладной нити накала. Разглядим маленькие хитрости по продлению жизни лампам накаливания. Учет номинального напряжения.В текущее время индустрия производит лампы накаливания, на которых обозначено не одно напряжение (127 либо 220 В), а спектр напряжений (125…135, 215…225, 220…230, 230…240 В). В границах каждого спектра лампа накаливания дает неплохой световой поток и довольно долговечна. Наличие нескольких диапазонов разъясняется тем, что рабочее напряжение в сети отличается от номинального: у источника питания (подстанции) оно выше, а вдалеке от источника питания ниже. В связи с этим, чтоб лампы длительно служили и отлично светили, нужно верно избрать нужный спектр.
Разумеется, что если напряжение в вашей квартирной сети равно 230 В, то брать и устанавливать лампы накаливания, на которых указан спектр 215…225 В, не имеет смысла. Такие лампы работают с перекалом, и длительно служить не будут - они перегорают заблаговременно. Воздействие вибрации на срок службы ламп. Лампы накаливания, которые работают в критериях вибрации и подвергаются толчкам, выходят из строя почаще, чем работающие в умеренном состоянии. Если появляется необходимость воспользоваться переноской, то лучше производить ее перемещение в выключенном состоянии. Профилактика патрона, в каком нередко перегорают лампы. Время от времени бывает, что в люстре перегорает одна и та же лампа, при этом при работе лампы патрон очень жаркий. В данном случае нужно почистить и подогнуть центральный и боковые контакты, подтянуть контактные соединения проводов, подходящих к патрону. Лучше, все лампы в люстру установить схожей мощности. Внедрение диодика для защиты лампы. Очень прибыльно на лестничных площадках домов включать лампы накаливания через диодик, потому что качество освещения в данном случае не имеет существенного значения, а лампы, как указывает опыт эксплуатации, служат при всем этом годами. А если Вы сможете поочередно с диодиком «пристроить» резистор, то можно вообщем запамятовать про лампу накаливании на лестничной площадке.
Совет. Для лампы накаливания мощностью 25 Вт довольно использовать резистор сопротивлением 50 Ом типа МЛТ.
