Конструкция лампы накаливания принципиально не изменяется уже более сотни лет. Она включает в себя:
- Герметичную колбу, ограничивающую рабочее пространство и наполненную инертным газом.
- Цоколь, который имеет спиральную форму. Он служит для удержания лампы в патроне и электрического соединения ее с токоведущими частями.
- Проводники, ведущие ток от цоколя к спирали и удерживающие ее.
- Спираль накаливания, нагревание которой и создает излучение световой энергии.
Когда электрический ток проходит через спираль, она мгновенно нагревается до высочайших температур вплоть до 2700 градусов. Это обусловлено тем, что спираль имеет большое сопротивление току и на преодоление этого сопротивления расходуется много энергии, которая выделяется как тепло. Тепло раскаляет металл (вольфрам), и он начинает излучать фотоны света. Благодаря тому что колба не содержит кислород, в процессе нагрева не происходит окисление вольфрама, и он не перегорает. Инертный газ удерживает частички раскаленного металла от испарения.
Осветительные устройства накального типа имеют свои особенности. К положительным можно отнести:
- мгновенный розжиг спирали;
- экологическую безопасность;
- небольшие размеры;
- приемлемую цену;
- возможность создавать устройства разной мощности и величины рабочего напряжения как переменного, так и постоянного тока;
- универсальность применения.
К отрицательным: низкий КПД лампы накаливания;
- чувствительность к скачкам напряжения, снижающим срок эксплуатации;
- малое время рабочих часов, не превышающих 1000;
- пожароопасность ламп из-за сильного нагрева колбы;
- хрупкость конструкции.
Срок службы обычной лампы накаливания будет сокращен, если:
- Напряжение в сети постоянно завышено от номинального, на которое рассчитан осветительный прибор. Это связано с увеличением рабочей температуры тела накала и, как следствие, повышенное испарение сплава металла, приводящего к выходу его из строя. Хотя КПД лампы накаливания при этом будет больше.
- Резко тряхнуть лампу во время работы. Когда металл раскален до состояния близкого к плавлению, а расстояние между витками спирали уменьшено вследствие расширения вещества, любое механическое, резкое движение может привести к незаметному глазу межвитковому замыканию. Это уменьшает общее сопротивление спирали току, способствует ее большему разогреву и быстрому перегоранию.
- Произойдет попадание влаги на разогретую колбу. В месте попадания возникает перепад температур, который производит разрушение стекла.
