Лампа накаливания —

электрический источник света, в

котором тело накала (тугоплавкий

проводник), помещѐнное в прозрачный

вакуумированный или заполненный

инертным газом сосуд, нагревается до

высокой температуры за счѐт

протекания через него электрического

тока, в результате чего излучает в

широком спектральном диапазоне, в

том числе видимый свет. В качестве

тела накала в настоящее время

используется в основном спираль из

сплавов на основе вольфрама.

В лампе используется эффект нагревания

проводника (тела накаливания) при протекании через

него электрического тока (тепловое действие

тока). Температура тела накала резко возрастает

после включения тока. Тело накала

излучает электромагнитное тепловое излучение в

соответствии с законом Планка. Функция Планка

имеет максимум, положение которого на шкале длин

волн зависит от температуры. Этот максимум

сдвигается с повышением температуры в сторону

меньших длин волн (закон смещения Вина). Для

получения видимого излучения необходимо, чтобы

температура была порядка нескольких тысяч

градусов. При температуре 5770 K(температура

поверхности Солнца) свет соответствует спектру

Солнца. Чем меньше температура, тем меньше доля

видимого света, и тем более «красным» кажется

излучение.

Для оценки данного качества света

используется т. н. цветовая

температура. При достижимых

практически температурах 2300—

2900 °K излучается далеко не белый и

не дневной свет. По этой причине лампы

накаливания испускают свет, который

кажется более «жѐлто-красным», чем

дневной свет. Однако лампа —

точечный источник, поэтому человеку

свойственнее сопоставлять еѐ свет со

светом, к примеру, костра или свечи, чем

с масштабным солнечным. Поэтому свет

такой температуры не вызывает

раздражения при длительном

использовании.

В обычном воздухе при таких

температурах вольфрам мгновенно

превратился бы в оксид. По этой

причине тело накала помещено в колбу,

из которой в процессе изготовления

лампы откачивается воздух. Первые

изготавливали вакуумными; в

настоящее время только лампы малой

мощности (для ламп общего

назначения — до 25 Вт) изготавливают в

вакуумированной колбе. Колбы более

мощных ламп наполняют инертным

газом (азотом, аргоном или криптоном).

Повышенное давление в колбе

газонаполненных ламп резко уменьшает

скорость испарения вольфрама,

благодаря чему не только

увеличивается срок службы лампы, но и

есть возможность повысить температуру

тела накаливания, что позволяет

повысить КПД и приблизить спектр

излучения к белому. Колба

газонаполненной лампы не так быстро

темнеет за счѐт осаждения материала

11 июля 1874 года российский

инженер Александр Николаевич

Лодыгин получил патент за номером

1619 на нитевую лампу. В качестве нити

накала он использовал угольный

стержень, помещѐнный в

вакуумированный сосуд.В 1890-х годах А. Н. Лодыгин изобретает

несколько типов ламп с нитями накала

из тугоплавких металлов. Лодыгин

предложил применять в лампах нити

из вольфрама(именно такие

применяются во всех современных

лампах) и молибдена и закручивать нить

накаливания в форме спирали. Он

предпринял первые попытки откачивать

из ламп воздух, что сохраняло нить от

окисления и увеличивало их срок

службы во много раз. Первая

американская коммерческая лампа с

вольфрамовой спиралью впоследствии

производилась по патенту Лодыгина.

Также им были изготовлены и

газонаполненные лампы (с угольной

нитью и заполнением азотом)

В 1906 году Лодыгин продаѐт патент

на вольфрамовую нить

компании General Electric. В том же 1906

году в США он построил и пустил в ход

завод по электрохимическому

получению вольфрама, хрома, титана.

Из-за высокой стоимости вольфрама

патент находит только ограниченное

применение.

Во второй половине 1870-х годов

американский изобретатель Томас

Эдисон проводит исследовательскую

работу, в которой он пробует в качестве

нити различные металлы. В 1879 году он

патентует лампу с платиновой нитью.

В 1880 году он возвращается к

угольному волокну и создаѐт лампу с

временем жизни 40 часов.

Одновременно Эдисон изобрѐл бытовой

поворотный выключатель. Несмотря на

столь непродолжительное время жизни

его лампы вытесняют

использовавшееся до тех пор газовое

освещение.

Основная часть всякого нагревательного

электрического прибора —

нагревательный элемент.

Нагревательный элемент представляет

собой проводник с большим удельным

сопротивлением, способный, кроме того,

выдерживать, не разрушаясь,

нагревание до высокой температуры (до

1000—1200 °С). Чаще всего для

изготовления нагревательного элемента

применяют сплав никеля, железа, хрома

и марганца, известный под названием

«нихром». Удельное сопротивление

нихрома р = 1,1 Ом*мм²/м что примерно

в 70 раз больше удельного

сопротивления меди. Большое удельное

сопротивление нихрома дает

возможность изготовлять из него весьма

удобные — малые по размерам —

нагревательные элементы.

Промышленность выпускает лампы

накаливания на напряжение 220 В (для

осветительной сети), 50 В (для

железнодорожных вагонов), 12 (для

автомобилей), 3,5 и 2,5 В (для карманных

фонарей).