Описание основных типов лампочек

Без яркого электрического света представить современную жизнь невозможно. Это комфорт для зрения и прекрасное самочувствие. Лампы используются в быту, на производстве, под землей, под водой и в космосе. За более 100 лет развития появились разные виды лампочек, работающих на многих физических эффектах.

Лампы накаливая

К достоинствам современных ламп накаливая (ЛОН)  следует отнести:

• простоту конструкции и небольшую цену использованных материалов, которые при массовом производстве обеспечивают их невысокую стоимость;
• возможность создать изделия на разное рабочее напряжение – от нескольких вольт до сотен вольт;
• сплошной спектр свечения, сходный со спектром Солнца – это спектр теплового и видимого излучения металла, раскаленного до свечения, с этим связано название ламп накаливания;
• газонаполненные, в т. ч. и галогенные лампы накаливания имеют срок службы от 2-3 тысяч до десятка тысяч часов;
• регулировка яркости, т. е. диммирование, осуществляется достаточно простыми средствами – реостатами, тиристорными и симисторными диммерами.

Простейшая классификация ламп накаливания:

• ЛОН – лампы общего назначения, применяют повсеместно в быту и на производстве;
• галогенные лампы накаливания – в инертный газ добавлены вещества-галогены;
• лампочки накаливания местного освещения, характерны безопасным невысоким рабочим напряжением 12, 24, 36 или 48 В, короткой нитью накаливания и стойкостью к механическому воздействию.

Более чем столетняя история развития ламп накаливания показала, что использоваться они могут в любой сфере деятельности человека – начиная от бытового и до специального освещения:

• на транспорте – в автомобилях, на поездах, морских судах, самолетах;
• в производстве – для освещения помещений, для получения абсолютно чистого тепла без загрязняющих веществ – в медицине, промышленности для производства полупроводниковых приборов, в животноводстве и птицеводстве – для обогрева молодняка и мн. др.

Галогенные устройства

К этим источникам искусственного света относятся газонаполненные лампы накаливания. В них в инертный газ, заполняющий колбу, добавлены вещества-галогены – йод, бром, хлор и пр. С раскаленной нити накаливания испаряется металл и оседает на стенках колбы. При этом:

• снижается толщина нити;
• металл на стекле колбы уменьшает ее прозрачность – падает световой поток.

Испарившиеся атомы металла вещества-галогены связывают в «окислы». Они, попадая на раскаленный металл тела накаливания, распадаются и металл оседает на поверхность нити. В результате срок жизни устройства увеличивается в 3-4 раза, «белеет» оттенок свечения.

Внутри грушевидной стеклянной колбы капсюльная галогенная малогабаритная лампа размещена на арматуре обычной лампы накаливания.

G – glass – перевод с английского языка – стекло, U – вариант конструктивного исполнения цоколя, 5.3 – расстояние между осями штырьков в миллиметрах.

Люминесцентные лампы

В тонкостенную стеклянную трубку с инертным газом и парами ртути помещают в торцах нагревающиеся электроды, которые после подогрева излучают электроны, возбуждающие атомы газа и ртути. Импульсы напряжения величиной несколько сотен вольт, поданные на электроды, создают в газе электрический разряд. Подпитываясь энергией источника напряжения, возбужденные атомы газа и паров металла начинают излучать ультрафиолет. УФ-излучение, имеющее высокую энергию, попадает на люминофор на внутренней поверхности колбы. Под действием излучения атомы люминофора получают дополнительную энергию и излучают свет. Так в люминесцентной лампе происходит преобразование невидимого УФ-излучения в видимый свет.

Для получения такого потока света требуется намного меньше энергии, чем на разогрев металла до температуры каления.

Трубчатые лампы маркируются буквой Т и числом, которое равно 1/8 дюйма. Т. е. трубка вида Т8 – это 8/8 дюйма или 25,4 мм, округленно 25 мм.

Светодиодные лампы

Основой современной светодиодной лампы являются сверхъяркие светодиоды. Источник света – процесс рекомбинации носителей электрических зарядов в полупроводниковых металлах p- и n- типа – электронов и «дырок».

Цвет свечения зависит от полупроводникового материала и его легирования. Белый оттенок получают преобразованием синего света светодиода в желтом люминофоре, которым покрывают кристалл. Меняя толщину люминофора и его состав получают любой оттенок белого свечения.

Газоразрядные источники света (ГРЛ)

Физическое явление, которое используют для получения света в газоразрядных источниках излучения – это электрический разряд при прохождении тока через газ определенного состава. Такой разряд назвали тлеющим.

Начало разряда возможно только при принудительной ионизации газа. Для этого к газу, находящемуся в промежутке между электродами, прикладывают высокое напряжение. Обычно это немного больше сотни вольт. При разряде происходит пробой межэлектродного промежутка и ток, протекающий через газ, резко увеличивается. Образуется светящееся плазменное облако. Его цвет зависит от состава газа, находящегося в колбе. Например, неон светится красным цветом, аргон – сиреневым, ксенон – голубоватым, гелий – красно-оранжевым.

Для интенсификации процесса свечения к воздуху или инертному газу в трубке добавляют металл – ртуть, пары которого и дают ультрафиолетовое излучение. Оно переизлучается люминофором.

Дуговая ртутная (ДРЛ)

На основе такого физического явления были созданы лампы типа ДРЛ, ДНаТ, МГЛ. Эти источники искусственного света относятся к большой категории газоразрядных ламп, подкатегории дугового разряда.

Аббревиатуры означают:

• ДРЛ – дуговая ртутная люминесцентная или дуговая ртутная лампа;
• ДНаТ – дуговая натриевая трубчатая;
• МГЛ – металлогалогенная лампа.

У ГРЛ внутри колб смонтирована разрядная трубка. Ее называют горелка. Свет в ГРЛ излучает плазменный шнур или облако, образующиеся при дуговом разряде в газе горелки.

Применяются для освещения больших пространств. Например, цеха предприятий, улицы, площади, автостоянки и др.

Лампы ДНаТ

Трубчатая колба с резьбовым цоколем Эдисона Е40, используемым в лампах большой мощности. В колбе видна разрядная трубка – горелка. На стекле колбы, возле цоколя, несмываемым текстом отпечатано минимум характеристик.

Основное применение – освещение улиц, дорог, автомагистралей, подземных переходов, автостоянок. Т. е. мест, где человек находится непродолжительное время. Причина – узколинейчатый спектральный состав излучения желто-оранжевого света. Горелка из кварцевого стекла или прозрачной керамики. Наружная колба из механически и термически стойкого боросиликатного стекла. Колба:

• стабилизирует температуру горелки, уменьшая потери тепла;
• фильтрует лишнее УФ-излучение, вредное окружающей среде и человеку.

Металлогалогенные (МГЛ)

Один из видов газоразрядных ламп. Их еще называют ДРИ – дуговые ртутные с излучающими добавками. По конструкции похожи на ДРЛ. Отличие – в полость горелки добавлены галогениды натрия, индия, талия.

МГЛ характерны высоким уровнем цветопередачи Ra, он же CRI, достигающим 90. Вместе с тем у этих ламп светоотдача (энергоэффективность) увеличена до 70-95 Лм/Вт. Срок службы не менее 8-10 тысяч часов. Разновидность – ДРИЗ, имеющая зеркальный слой, нанесенный изнутри на часть колбы. Это позволяет, поворачивая специальный патрон, направлять поток света в одну сторону.

Инфракрасные приборы

Эти типы ламп представляют из себя лампы накаливания, у которых их основной недостаток – высокий уровень теплового излучения, превращен в достоинство. Ток подбирают такой величины, чтобы световое излучение было поменьше. В ней нить накаливания нагревается до температуры близкой к красному калению. Основной поток ее энергии – инфракрасное излучение. Его справедливо называют тепловым. Внешне они выглядят так.

Керосиновые

Керосиновая лампа. Емкость для керосина (справа) имеет фитиль, погруженный в жидкое топливо. Защитное стекло создает замкнутый объем с повышенной температурой воздуха. Холодный – засасывается внизу, в зоне круглой емкости, горячий – выходит в зоне крючка-подвеса.

Ультрафиолетовые источники света

Основным физическим явлением в этих источниках «света» являются электрический разряд в газе. Образующееся при этом ультрафиолетовое излучение не расходуется на преобразование в свет в люминофоре, а пропускается через материал колбы, изготовленной из специального виолетового стекла. Внешне такая лампочка выглядит, как трубка черного цвета. В медицинских целях они используются для обеззараживания больничных помещений, инструмента, одежды, также квартир, офисов.

Характеристики ламп

Сравнения разных видов ламп обеспечивают сопоставлением их параметров. Характеристики делятся на такие большие группы:

Электрические параметры

К ним относятся рабочее напряжение и мощность. Рабочее напряжение, единица измерения В (вольт) – это номинальное напряжение, при котором работающая лампа потребляет от питающей сети или источника (блока) питания расчетную мощность, Вт (ватт). При этом лампа обеспечивает поток света, Лм (люмен) с расчетными характеристиками.

Обычно номинальные (рабочие) напряжение и мощность указываются надписями на верхней части колбы и на боковой поверхности цоколя.

Светотехнические параметры

Основные светотехнические параметры:

1. Световой поток. Эта характеристика измеряется в люменах, Лм (lm). Суть понятия – количество единиц света, попадающего на единицу освещаемой площади.
2. Световая отдача. Единица измерения Лм/Вт. Суть понятия – количество света или световой поток в Лм, который получают от лампы при потреблении ею от питающей сети мощности в 1 Вт (ватт), т. е. Лм/Вт.

Эксплуатационные параметры

Главный параметр этой группы – срок службы. Для ламп разного типа этот срок разный. У обыкновенных ламп накаливания – 1 000 часов. А у люминесцентных – от 3-5 до 12-15 тысяч часов. Срок зависит от производителя, вида лампы, ее ЭПРА – электронно-пускового регулирующего аппарата и количества включений/выключений. Для обычных люминесцентных ламп число включений примерно соответствует количеству номинальных часов ее работы.

Наибольший срок работы имеют светодиодные лампы. Производители декларируют их его от 15-20 до 100 тыс. часов. При 3-6 часах работы в сутки это несколько лет эксплуатации. За эти годы лампа морально устареет. Или деградирует с потерей 30-50% яркости, а часто, и с изменением оттенка свечения или спектра излучения.

Тип и размер цоколя

Назначение цоколя в лампе:

• обеспечить надежное подключение светоизлучающего элемента лампы к цепям первичного электропитания, обычно это первичная сеть переменного тока, проложенная в здании;
• удерживать конструкцию лампы в плафоне светильника в определенном положении и не допускать ее прикосновения к плафону, например, бра или люстры;
• гарантировать быструю смену перегоревшей лампы и замену ее новой и т. п.

Часто используемые:

• резьбовые цоколи Эдисона, обозначаются буквой Е и числом, показывающим наружный диаметр резьбы в миллиметрах, он меняется от Е5 – цоколи для микроминиатюрных лампочек до Е40 – для самых мощных ламп, в основном промышленного освещения;
• штыревые цоколи – обозначаются буквой G, от слова glass – стекло, т. к. штырьки «вварены» прямо в стекло колбы, цифры в маркировке цоколя – расстояние в миллиметрах между осями штырьков;
• байонетные или штифтовые – название произошло от французского слова «багинет» или штык, характеризуются не выпадением из патрона при вибрациях, применяются на транспортных средствах – автомобилях, самолетах, кораблях и судах, поездах и трамваях и пр. Одно из названий – цоколь Свана – по имени изобретателя.

Основные виды цоколей – Эдисона, штыревые, байонетные Свана, они же штифтовые.

Байонетные цоколи в маркировке имеют первым элементом латинскую букву B.

Форма колбы

Формы колб осветительных приборов определяются не только ее технической сутью, но иногда связана и с ее происхождением. Например, колбы А, С, СА и CF – произошли: от груши, от свечи для люстры или бра. И получили букву C в аббревиатуру, например, от латинского слова «candela», в переводе – «свеча». СА – «свеча на ветру», и CF – «витая свеча».

Для наглядности рекомендуем серию тематических видеороликов.

Современное электрические источники искусственного света поражают своим разнообразием. Для любого типа светильников можно подобрать несколько разновидностей лампочек по цене и энергоэффективности. Например, для бра или люстры подойдет светодиодная или ЛОН «свеча» или «свеча на ветру». Для ретро светильников выбирайте лампочку Эдисона или современную светодиодную «кукурузу».