Сегодня представить жизнедеятельность человека без использования ламп накаливания. Непрерывное развитие области приборов освещения давно привело к разработке альтернативных источников света – люминесцентных и диодных ламп, но по некоторым параметрам им пока не удалось превзойти простую «лампочку Ильича».

Первые лампы накаливания

В начале, нужно разобраться в том, кто изобрел лампу накаливания? История лампы накаливания довольно запутана и ее появление связано с разными изобретениями сразу нескольких ученых.
Согласно традиционной версии, история лампы накаливания началась в далеком 1872 году в тот момент, когда русский ученый А. Н. Лодыгин придумал пропустить электрический ток через угольный стержень.
Он поместил стержень в безвоздушное пространство стеклянной прозрачной колбы. С увеличением силы тока увеличивалась и интенсивность светоотдачи, пока не произошло достижение температуры плавления, и лампа погасла. Таким образом, он установил оптимальные режимы работы для первых ламп накаливания и уже спустя год – в 1873 г. в Санкт-Петербурге было продемонстрировано несколько фонарей с такими лампами.
В то же самое время одновременно с Лодыгиным разработками лампы накаливания занимался американский ученый Томас Эдисон. Именно он в 1879 году получил патент на изобретение лампы накаливания с угольной нитью. По этой причине именно его называют «отцом лампы накаливания». Однако, как и в случае со многими другими открытиями, лампу изобрели в разных странах почти в одно время, по этой причине нельзя с полной уверенностью одного человека назвать автором.
В процессе работы над модернизацией лампы с угольной нитью, Лодыгин в 1890 году предлагает сменить нить накаливания на металлическую, созданную из тугоплавкого металла – вольфрама. В вольфрам выгодно отличается от остальных проводящих электрический ток материалов довольно высокой температурой плавления – примерно 3410°C.
Эдисон в этой время тоже не бездельничал. Он предложил применять в конструкции ламп придуманную им резьбовую систему патрон-цоколь. Данная конструкция используется и сегодня, практически в неизменном виде. Сегодня цоколь в лампах накаливания маркируют «Е-XX», где «Е» - цоколь Эдисона (Edison Screw), а «XX» - наружный диаметр в мм. Наибольшей популярностью пользуются цоколи Е27 и Е14.
В 1910 году американский физик Ленгмюр совершил еще одно открытие. Он предложил заменить ровную вольфрамовую нить на скрученную в тонкую спираль. Таким образом, удалось уменьшить размеры стеклянной колбы, продлить период эксплуатации, а также повысить уровень светоотдачи.

Устройство лампы накаливания

Современная лампа накаливания хоть и кажется простой, но соединяет в себе большое количество изобретений и открытий. Для создания спирали накаливания сегодня помимо довольно дорогого вольфрама применяют осмий или комбинацию этих металлов. Колбу перестали делать просто вакуумной. Довольно часто она заполнена одним из инертных газов (аргоном, криптоном, ксеноном).
Такое решение дало возможность ликвидировать давление атмосферы на вакуумированную колбу, и продлить общий срок эксплуатации лампы накаливания. Как известно, при прохождении электрического тока через вольфрамовую спираль, происходит ее нагрев и свечение. Когда нагрев достигает очень высоких температур (около 2900°С) в колбе без воздуха происходит интенсивное испарение вольфрама, он начинает оседать на стекле. Со временем стекло теряет прозрачность, и уровень интенсивности светоотдачи снижается, а период эксплуатации нити уменьшается.
Поскольку смотреть на яркий свет прозрачной лампы накаливания довольно сложно, промышленность выпускает не только прозрачные колбы, но и матовые. В матовых колбах свет несколько рассеянный и более мягкий, однако, имеет меньшую интенсивность.

Характеристики ламп накаливания

Самыми главными характеристиками ламп накаливания являются:

• световой поток – физический показатель, который характеризирует количество «световой» мощности в соответствующем потоке излучения
• световая отдача представляет собой отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности. Эта величина измеряется в люменах на ватт (лм/Вт). Фактически – это показатель эффективности и экономичности источников света
• люмен является единицей измерения светового потока, то есть световой величиной.

Кроме этого, важными характеристиками являются:

• диапазон мощностей. В быту достаточно мощности от 25 до 150 Вт. Для промышленных целей используют лампы мощностью до 1000 Вт
• температура накала вольфрамовой нити колеблется на уровне 3000 градусов
• уровень световой отдачи составляет от 9 до 19 Лм/ 1 Вт. Например, световой поток лампы накаливания мощностью 40 Вт колеблется от 415 до 460 Лм
• показатель номинального напряжения составляет 220-230 В и 127 В 
• частота – 50 Гц;
• габариты цоколя – 14 мм (E14), 27 мм (E27) и 40 мм (E40);
• период эксплуатации в условиях нормального напряжения составляет примерно 1000 часов (220В) и 2500 часов (127 В)
• цоколь может быть резьбовым, штифтовым одно- и двухконтактным.

Типы ламп накаливания

На сегодняшний день существует широкий ассортимент лампочек, которые разделяются по следующим признакам:

•  форма колбы (шарообразная, цилиндрическая, трубчатая, шароконическая и т.д.);
•  покрытие колбы (прозрачное, зеркальное, матовое);
•  назначение (общее, местное, кварцевогалогенные);
•  наполнитель колбы (вакуум, аргон, ксенон, криптон, галоген и т.д.).

По наполнителю колбы бывают:

• вакуумные – заполненные вакуумом
• аргоновые - заполненные азот-аргоновой смесью
• криптоновые. Такие лампы на 10% ярче аргоновых
• ксеноновые – в 2 раза ярче аргоновых
• галогенные – имеют в своем составе I или Br. Кроме этого, они отличаются длительным периодом службы, а их свет в 2,5 раза ярче аргоновых
• галогенные с двумя колбами. Это улучшенный вариант предыдущих ламп, вследствие более высокого нагрева внутренней колбы
• ксенон-галогенные в своем составе имеют Xe + I или Br и излучают в 3 раза более яркий свет, чем аргоновые
• ксенон-галогенные, имеющие отражатель ИК-излучения
• накаливания с покрытием, которое преобразует ИК-излучение в видимый диапазон. Это самая последняя разработка.

Достоинства

Электрические лампы накаливания имеют много преимуществ. Однако, самое главное заключается в их низкой стоимости. Сравнение ламп накаливания со светодиодными лампами наглядно это показывает. Кроме этого, можно выделить следующие достоинства:

• не теряют функциональности в условиях работы при низких температурах, поэтому активно используются для создания уличного освещения 
• незначительные скачки напряжения не являются причиной выхода из строя лампы
• работают даже при очень низком напряжении (но интенсивность освещения снижается)
• широкий выбор разновидности и мощности изделий, вследствие чего вы сможете выбрать необходимый вам вариант
• хорошо работают в условиях высокой влажности
• подключение к сети без дополнительного оборудования
• более безопасны, чем газозарядные. К примеру, в случае повреждения энергосберегающей лампы, нужно срочно провести комплекс мероприятий, включающих проветривание помещения и химическую обработку поверхности.

Главным недостатком можно назвать низкую световую отдачу и преобладание красных и желтых оттенков в спектре. Кроме этого выделим:

• продукт отличается маленьким ресурсом работы, который уменьшается при отклонении номинального напряжения в сети
• довольно хрупкая колба. По этой причине используют такие лампы исключительно вместе с плафоном
• работа лампы накаливания не является экономичной.