Таблица соответствия мощностей по освещенности светодиодных, люминесцентных, галогенных и ламп накаливания

Что такое лампа накаливания? Электрическая лампа накаливания это источник света, являющийся очень важным предметом в жизни человека. С помощью нее миллионы людей могут заниматься делами независимо от времени суток. В то же время прибор очень прост в исполнении: свет испускается специальной нитью накала внутри стеклянного сосуда, из которого откачан воздух, а в ряде случаев заменен на специальный газ. Нить накала выполнена из проводника с высокой температурой плавления, что делает возможным нагрев с помощью тока до видимого свечения.

Лампа накаливания общего назначения (230 В, 60 Вт, 720 лм, цоколь E27, габаритная высота ок. 110 мм

от чего зависит мощность тока в лампе

Сопротивление лампы не зависит от приложенного напряжения! . ну если пренебречь мизерным изменением сопротивления от нагрева спирали
при нагреве спирали её сопротивление сильно увеличивается! очень зависит от металла! т. е. — сопротивление лампы накаливания нелинейно- при маленьком напр- маленькое. а при увеличении- увеличивается из-за нагрева. .

Есть такая величина — температурный коэффициент сопротивления (ТКС) . Для большинства металлов (в том числе для вольфрама, из которого изготовлена нить накаливания лампы) температурный коэффициент сопротивления положителен: их сопротивление растет с ростом температуры. Конкретно для вольфрама — при удельном сопротивлении 5,5·10^-6 Ом·см, ТКС=51·10^4. Таким образом, у холодной нити накаливания сопротивление минимально, а при нагревании — увеличивается линейно пропорционально увеличению температуры.. . Но не увеличеню напряжения на нити! Почему? Далее:

Ес-сно, чем выше приложенное к лампе напряжение, тем выше проходящий через неё ток, и тем выше сопротивление нити. Увеличивающееся сопротивление нити, в свою очередь, ведёт к уменьшению тока.. . и в результате зависимость тока через лампу (а соответственно — и температуры нити, и её сопротивления) получается нелинейной (логарифмической).. .

Ну, и добавить остаётся только то, что номинальная мощность лампы (а соответственно — ток через нить накала и расчётное её сопротивление) указываются только для номинального напряжения лампы (указано на баллоне) . Сопротивление холодной нити (напряжение равно 0) — в десятки раз меньше.

Для интереса — попробуйте измерить омметром сопротивление холодной лампы (Rх) , и по известной формуле (без учёта вышенаписанного) расчитать её предположительную мощность при напряжении 220 В. А теперь сравните результат расчёта и заявленную мощность лампы (а также расчётное из этой мощности сопротивление в нагретом состоянии (Rн)) . Не правда ли, офигитительная разница?

Если нет омметра — вот результат расчёта на примере лампы 40Вт 220В: Rх=109 Ом.. . Таким образом, при U=220В мощность лампы должна составить P=(U^2)/R=48400/109=444,03Вт (. ) А в реале имеем в нагретом состоянии Rн=(U^2)/P=48400/40=1210Ом, или 1,21кОм (!), т. е сопротивление холодной и горячей (при номинальном напряжении) нити отличается более чем в 10 раз.

Ну, а если хотите убедиться в логарифмичности зависимости — ЛАТР и амперметр Вам в руки, Бог в помощь (и барабан на шею.. . ;-))

Источник

Принцип работы лампочки

Работающая лампа накаливания

Нагрев ЛН во время работы происходит из-за конструкционных особенностей источника света. Именно из-за сильного нагрева во время работы время эксплуатации ламп значительно уменьшается, что делает их сегодня не такими выгодными. При этом из-за нагрева нити происходит повышение t0 самой колбы.

Принцип работы ЛН основывается на преобразовании электрической энергии, которая проходит через нити спирали, в световое излучение. При этом температура разогретой нити может достигать 2600- 3000 оС.

Обратите внимание! Температура плавления для вольфрама, из которого изготовлены нити спирали, составляет 3200-3400 °С. Как видим, в норме температура нагрева нити не может привести к началу процесса плавления.

Спектр ламп при таком строении заметно отличается от спектра дневного света. Для такой лампы спектр излучаемого света будет характеризоваться преобладанием красных и желтых лучей.

Стоит отметить, что колбы у более современных моделей ЛН (галогеновых) не вакуумируются, а также не содержат в своем составе спиральной нити. Вместо нее внутрь колбы закачивают инертные газы (аргон, азот, криптон, ксенон и аргон). Такие конструкционные усовершенствования привели к тому, что температура нагрева колбы во время работы несколько уменьшилась.

Лампа накаливания. Характеристики ламп накаливания.

Лампа накаливания — это электрический источник света, который излучает световой поток в результате накала проводника из тугоплавкого металла (вольфрама). Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех чистых металлов (3693 К). Нить накала находится в стеклянной колбе, заполненной инертным газом (аргоном, криптоном, азотом). Инертный газ предохраняет нити накаливания, от окисления. Для ламп накаливания небольшой мощности (25 Вт) изготавливают вакуумные колбы, которые не заполняются инертным газом. Стеклянная колба препятствует негативному воздействию атмосферного воздуха на вольфрамовую нить.

Для расчёта освещенности помещения вы можете воспользоваться калькулятором расчета освещенности помещения.

Таблица светодиодных ламп и ламп накаливания

Выбирать световой поток светодиодных ламп по мощности ламп накаливания не настолько точный вариант как первый, но он намного проще, и многие привыкли выбирать лампочки таким способом. Давайте рассмотрим таблицу соответствия светодиодных ламп и ламп накаливания по мощности и люменах:

Не забывайте, что эти значения приблизительны и не очень точны, но все таки по ним можно ориентироваться. В предыдущем примере для нашей комнаты на 30 квадратных метров нужна была лампа 1600 Лм, раньше мы могли бы взять для такой комнаты две лампы накаливания по 60 Ватт. Освещение будет немного меньше, но все сходится.

Еще менее точный способ установить выбрать световой поток светодиодной лампы, это сравнивать ее потребляемую мощность с мощностью лампы накаливания. Менее точный, потому что здесь на излучаемый световой поток влияет больше качество диода, чем потребление энергии, но связь все такие есть поэтому можно сравнивать:

Разновидности ламп накаливания.

Лампы накаливания делятся на:

• Вакуумные;
• Аргоновые (азот-аргоновые);
• Криптоновые (+10 % яркости от аргоновых);
• Ксеноновые (в 2 раза ярче аргоновых);
• Галогенные (состав I или Br, в 2,5 раза ярче аргоновых, высокий срок службы);
• Галогенные с двумя колбами (улучшенный галогенный цикл за счёт лучшего нагрева внутренней колбы);
• Ксенон-галогенные (состав Xe + I или Br, до 3х раз ярче аргоновых);
• Ксенон-галогенные с отражателем ИК-излучения;
• Накаливания с покрытием, преобразующим ИК-излучение в видимый диапазон. (новинка)

Лампа накаливания – светоотдача люминесцентных лампочек в ватта

Самое привычное для нас световое устройство это обычная лампочка накаливания. Она представляет собой источник освещения, состоящий из стеклянной колбы, тела накаливания, электродов, цоколя и изолятора.

В наше время стали популярны галогенные лампы накаливания. Они просты, надежны, и приобрести их можно по очень невысокой цене. Несмотря на популярность ламп накаливания, они обладают рядом недостатков. КПД такого прибора около 2%, низкая светоотдача в пределах 20 Лм/Вт и короткий, около 1000 часов, срок службы.

Мощность светодиодных ламп для оснащения дома

Для расчёта потребуется такой показатель как освещённость — необходимый поток света на 1м², измеряемая в люксах. Таким образом: 1лк = 1лм х 1м².

Рассчитанные нормы собраны в документации СНиП, из которых можно сделать выписку и узнать необходимые параметры освещённости для помещений различного назначения.

Кроме того, алгоритм расчёта освещённости позволяет разделить объём помещения на условные зоны, где нужен более интенсивный или умеренный свет и поместить в них соответствующие осветительные приборы.

Следовательно, для оснащения комнат потребуется определённое количество осветительных приборов, с источниками определённой мощности. Соотношение экономичных светодиодных ламп с мощностью традиционных источников света даны в таблице:

Результат расчёта площади умноженный на необходимую освещённость в соответствии с нормативами СНиП позволяет определить мощность параметр необходимых источников света в люменах и приобрести нужное количество приборов.

Промышленность выпускаются светодиодные элементы, которые не потребуют много усилий при установке, разработке и расчётах новой схемы но позволят обеспечить оптимальное освещение как внутри дома, так и на приусадебном участке, сэкономив на оплате за коммунальные услуги.

Принцип работы

При подключении к электрической сети лампа накаливания преобразует электрическую энергию в световую, посредством нагревания проводника (нити) накала. Изготовленная из тугоплавкого вольфрама или его сплавов, нить находится в стеклянной колбе, заполненной инертным газом или вакуумом (для маломощных ламп до 25 Вт).

Колба служит для защиты от воздействия внешних факторов, а инертный газ (криптон, азот, ксенон, аргон и их смеси) не позволяет вольфрамовому проводнику окислиться и уменьшает теплопотери. Нить раскаляется под действием проходящего через нее тока до температуры порядка 3000ºС (такая высокая температура со временем приводит к истончению и перегоранию проводника).

В результате нагрева происходит электромагнитное излучение, небольшая доля которого находится в видимом спектре, основная часть представляет собой инфракрасное излучение. Световой поток возникает, когда очень высокая температура нити накала преобразует электромагнитное излучение в видимый свет лампы.

Потребляемая лампой энергия частично преобразуется в видимое глазом излучение. Основная часть под действием конвекции внутри колбы рассеивается в процессе теплопроводности.

Возникающий в лампах накаливания свет находится в части желтого и красного спектра лучей, поэтому близок к дневному свету.

Цвет свечения лампочек

Цветовая температура (t0) также является важным показателем.

Цветовая t0 представляет собой характеристику хода интенсивности светового излучения лампочки и является функцией длины волны, определенной для оптического диапазона. Данный параметр измеряется в кельвинах (К).

Цветовая температура для лампы накаливания

Стоит отметить, что цветовая температура для ЛН находится примерно на уровне 2700 К (для источников света с мощностью от 5 до 60 Вт и выше). Цветовая t0 ЛН находится в красной и тепловой оттеночной области видимого спектра.

Цветовая t0 полностью соответствует степени нагревания вольфрамовой нити, что не дает возможность ЛН быстро выйти из строя.

Обратите внимание! Для других источников света (например, светодиодные лампочки) цветовая температура не отображает степень их прогрева. При параметре нагрева ЛН в 2700 К светодиод прогреется всего лишь на 80ºС.

Таким образом, чем больше будет мощность ЛН (от 5 до 60 Вт и выше), тем больше будет происходить нагревание вольфрамовой нити и самой колбы. Соответственно, тем больше будет цветовая t0. Ниже приведена таблица, по которой можно сравнить эффективность и потребление мощности разных видов лампочек. В качестве группы контроля, с которой ведется сравнение, здесь взяты ЛН мощностью от 20 до 60 и до 200 Вт.

Световой поток

Прямое назначение любого светового прибора – освещение. В лампе накаливания оно создается путем преобразования тепловой энергии в световой поток.

Определение и правила измерения

Световой поток — величина, которая характеризует световую мощность (световая энергия, которая переносится через некоторую поверхность за единицу времени излучением) видимого излучения в потоке этого излучения, то есть по производимому на глаз человека световому ощущению.

Чувствительность этого ощущения можно определить по кривой спектральной эффективности, которая утверждена МКО. Единицей измерения светового потока в Международной системе единиц является люмен (лм или lm), который рассчитывается по формуле:

1 лм = 1 кд*ср (1 лк × м2), где:

• кд – кандела;
• телесный угол, 1 стерадиан.

Энергия в пучке света имеет временное и пространственное распределение. Источники, излучающие световой поток, различают по распределению цветов спектра:

• линейчатый спектр (отдельные линии);
• полосатый спектр (рядом расположенные разграниченные линии);
• сплошной спектр.

Спектральная плотность светового пучка характеризуется распределением лучистого потока по спектру. Измеряется в Вт/нм.

Соотношение с мощностью элемента

Возрастание светового потока напрямую зависит от мощности лампы. На графике (см. рисунок ниже) прослеживается четкая зависимость возрастания яркости пропорционально возрастанию мощности.

Таблица – Зависимость уровня светового потока и мощности лампочки накаливания

Лампы накаливания одинаковой мощности могут излучать разный световой поток. Чем выше напряжение, тем выше значение светового потока.

Сравнение с другими типами ламп

Сравнительный анализ светового потока ламп накаливания с более совершенными люминесцентными и светодиодными лампочками позволяет оценить его эффективность.

Таблица соответствий

Светодиодные лампы превосходят другие типы ламп по следующим основным показателям:

• энергопотреблению;
• светоотдаче;
• тепловыделению;
• ударопрочности;
• экологичности;
• пожарной безопасности;
• сроку эксплуатации.

Сравнительные характеристики ламп по мощности

Из таблицы видно, что потребление электроэнергии у светодиодных изделий самое небольшое, поэтому осветительные приборы этого типа наиболее экономичны. Сколько люмен в лампе? Зависит этот показатель от мощности лампочки. Поток света в люменах указан в таблице.

Цвет светового потока у светодиодных изделий может быть самым разным. Он определяется химическим составом светодиода. Иногда для этого в конструкцию лампы устанавливают разные светодиоды и светофильтры, что позволяет получить свечение в широком диапазоне спектра.

Лампочки еще принято сравнивать по следующим показателям:

• степени нагреву;
• антивандальности;
• сроку эксплуатации.

В процессе работы сильно нагреваются лампы накаливания и галогенные. Известно, что на освещение лампочки накаливания тратится чуть больше 20% мощности, остальное идет на ее нагрев. У галогенных лампочек эти показатели соответственно составляют 35 и 65%, у люминесцентных – 75 и 25%, а у светодиодных в среднем – 97 и 3%.

По прочности конструкции самыми хрупкими являются лампы накаливания и галогенные. Колбы светодиодных лампочек сделаны из ударопрочного материала и могут выдерживать падение с небольшой высоты. Хуже обстоит дело с люминесцентными лампами, хоть корпус их намного прочнее корпуса ламп накаливания, однако с экологической точки зрения его разрушение губительно сказывается на здоровье. Поэтому они должны проходить специальную утилизацию.

И, наконец, срок службы, который принято указывать в часах. Пальма первенства принадлежит опять светодиодным осветительным приборам. Практически их срок службы лежит в пределах от 25 до 100 тыс. часов и зависит это от технологии производства, применяемых материалов и производителя. Остальные типы лампочек служат гораздо меньше, например, лампы накаливания – 1 тыс. часов, галогеновые – 4 тыс. часов, люминесцентные – не более 10 тыс. часов.

Что такое мощность электрического тока

Любые физические действия совершаются под влиянием силы. С ее помощью проделывается определенный путь, то есть выполняется работа. В свою очередь, работа А, проделанная в течение определенного времени t, составит значение мощности, выраженное формулой: N = A/t (Вт = Дж/с). Другое понятие мощности связано со скоростью преобразования энергии той или иной системы. Одним из таких преобразований является мощность электрического тока, с помощью которой также выполняется множество различных работ. В первую очередь она связана с электродвигателями и другими устройствами, выполняющими полезные действия.

Мощность тока связана сразу с несколькими физическими величинами. Напряжение (U) представляет собой работу, затрачиваемую на перемещение 1 кулона. Сила тока (I) соответствует количеству кулонов, проходящих за 1 секунду. Таким образом, ток, умноженный на напряжение (I x U), соответствует полной работе, выполненной за 1 секунду. Полученное значение и будет мощностью электрического тока.

Приведенная формула мощности тока показывает, что мощность находится в одинаковой зависимости от силы тока и напряжения. Отсюда следует, что одно и то же значение этого параметра можно получить за счет большого тока и малого напряжения и, наоборот, при высоком напряжении и малом токе. Это свойство позволяет передавать электроэнергию на дальние расстояния от источника к потребителям. В процессе передачи ток преобразуется с помощью трансформаторов, установленных на повышающих и понижающих подстанциях.

Существует два основных вида электрической мощности – активная и реактивная. В первом случае происходит безвозвратное превращение мощности электрического тока в механическую, световую, тепловую и другие виды энергии. Для нее применяется единица измерения – ватт. 1Вт = 1В х 1А. На производстве и в быту используются более крупные значения – киловатты и мегаватты.

К реактивной мощности относится такая электрическая нагрузка, которая создается в устройствах за счет индуктивных и емкостных колебаний энергии электромагнитного поля. В переменном токе эта величина представляет собой произведение, выраженное следующей формулой: Q = U х I х sin(угла). Синус угла означает сдвиг фаз между рабочим током и падением напряжения. Q является реактивной мощностью, измеряемой в Вар – вольт-ампер реактивный. Данные расчеты помогают эффективно решить вопрос, как найти мощность электрического тока, а формула, существующая для этого, позволяет быстро выполнить вычисления.

Обе мощности можно наглядно рассмотреть на простом примере. Какое-либо электротехническое устройство оборудовано нагревательными элементами – ТЭНами и электродвигателем. Для изготовления ТЭНов используется материал, обладающий высоким сопротивлением, поэтому при прохождении по нему тока, вся электрическая энергия преобразуется в тепловую. Данный пример очень точно характеризует активную электрическую мощность.

Что касается электродвигателя, то внутри него расположена медная обмотка, обладающая индуктивностью, которая, в свою очередь, обладает эффектом самоиндукции. Благодаря этому эффекту, происходит частичный возврат электричества обратно в сеть. Возвращаемая энергия характеризуется небольшим смещением в параметрах напряжения и тока, оказывая негативное влияние на электрическую сеть в виде дополнительных перегрузок.

Нюансы при выборе светильника

Яркость света

зависит не только от мощности светильника, но и от материала изготовления рассеивателя. Например, если поставить 100-ваттную лампу в одинаковые приборы с полупрозрачным и «глухим» абажурами, эффект будет совершенно разным. В первом случае света будет достаточно, а во втором, возможно, придется покупать два светильника или один, но совершенно другой конструкции.

На фото: модель BELL 95 от фабрики Gervasoni, дизайн Startup Jasper.

Тусклый или яркий? Заранее решите, насколько ярким должен быть свет в той или иной зоне дома. Для этого надо провести примерный подсчет. Например, если вам приглянулся подвесной светильник с одним патроном для лампы накаливания с цоколем Е14 («миньон»), вы должны понимать: мощность лампочки такого типа минимальна, свет будет тусклым. Для общего освещения подобной модели недостаточно, даже если речь идет о санузле. И наоборот, если выбрать для этого помещения панельный светильник 60×60 см, он даст слишком много света, и находиться в санузле будет просто невозможно: слишком ярко! В обоих описанных случаях заменить лампу более или менее мощной невозможно из-за конструкции светильника.

По какой формуле вычисляется мощность электрического тока

Правильное и точное решение вопроса чему равна мощность электрического тока, играет решающую роль в деле обеспечения безопасной эксплуатации электропроводки, предупреждения возгораний из-за неправильно выбранного сечения проводов и кабелей. Мощность тока в активной цепи зависит от силы тока и напряжения. Для измерения силы тока существует прибор – амперметр. Однако не всегда возможно воспользоваться этим прибором, особенно когда проект здания еще только составляется, а электрической цепи просто не существует. Для таких случаев предусмотрена специальная методика проведения расчетов. Силу тока можно определить по формуле при наличии значений мощности, напряжения сети и характера нагрузки.

Существует формула мощности тока, применительно к постоянным значениям силы тока и напряжения: P = U x I. При наличии сдвига фаз между силой тока и напряжением, для расчетов используется уже другая формула: P = U x I х cos φ. Кроме того, мощность можно определить заранее путем суммирования мощности всех приборов, которые запланированы к вводу в эксплуатацию и подключению к сети. Эти данные имеются в технических паспортах и руководствах по эксплуатации устройств и оборудования.

Таким образом, формула определения мощности электрического тока позволяет вычислить силу тока для однофазной сети: I = P/(U x cos φ), где cos φ представляет собой коэффициент мощности. При наличии трехфазной электрической сети сила тока вычисляется по такой же формуле, только к ней добавляется фазный коэффициент 1,73: I = P/(1,73 х U x cos φ). Коэффициент мощности полностью зависит от характера планируемой нагрузки. Если предполагается использовать лишь лампы освещения или нагревательные приборы, то он будет составлять единицу.

При наличии реактивных составляющих в активных нагрузках, коэффициент мощности уже считается как 0,95. Данный фактор обязательно учитывается в зависимости от того, какой тип электропроводки используется. Если приборы и оборудование обладают достаточно высокой мощностью, то коэффициент составит 0,8. Это касается сварочных аппаратов, электродвигателей и других аналогичных устройств.

Для расчетов при наличии однофазного тока значение напряжения принимается 220 вольт. Если присутствует трехфазный ток, расчетное напряжение составит 380 вольт. Однако с целью получения максимально точных результатов, необходимо использовать в расчетах фактическое значение напряжения, измеренное специальными приборами.