Виды ламп освещения и их применения

Характеристики

При подробном описании будем учитывать следующие характеристики:

• цоколь (патрон) – место крепления колбы;
• цветопередача;
• светоотдача (световая эффективность);

Светоотдача

Показывает, сколько люмен отдаёт источник света при мощности 1 Вт. Например, стандартная лампа накаливания имеет светоотдачу 10 лм/Вт, люминесцентная – 70 лм/Вт, значит, при одной и той же мощности, последняя будет светиться в 7 раз ярче.

В разговоре о светоотдаче необходимо упомянуть так называемые энергосберегающие технологии.

По существу, энергосбережение обозначает: мало потребляем – много светим. В этом контексте наибольшей энергоэффективностью обладают натриевые источники света (см. сравнительную таблицу).

Однако, энергосберегающими принято называть либо светодиодные, либо люминесцентные лампы.

Коэффициент цветопередачи (Ra)

Показывает, насколько естественно выглядят цвета в испускаемом свете. Чем больше данное число, тем лучше характеристики источника, тем ближе его свет к естественному освещению.

Качественные градации коэффициента указаны в таблице:

Ra	качество цветопередачи
<39	недостаточно
40–59	достаточно
60–79	хорошо
>80	очень хорошо

Цветовая температура

Определяет цвет светящегося объекта, измеряется в градусах Кельвина (К). В зависимости от температуры света, окружающие предметы выглядят несколько по-разному.

Обычный белый лист бумаги может иметь оттенки от тёплых и желтоватых при 2500 К (свеча), до сияюще-голубых – при температуре от 6500 К.

Различают следующие оттенки света:

Цвет. температура, К	Оттенок
2700 – 3200	тёплый белый
3200 – 4500	нейтральный белый (дневной)
4700 – 6000	белый
больше 6000	холодный белый

Свет различной температуры по-разному воздействует на восприятие человека (вспомним хотя бы театральные постановки и различные инсталляции, где свет играет существенную роль в передаче эмоционального состояния).

Тёплый белый (2700 – 4200 К) свет помогает расслабиться, настраивает на спокойный лад. Подходит для освещения спальных, гостиных и столовых комнат.

Дневной свет (4200 – 5500 К) помогает сконцентрироваться на выполнении заданий, наиболее подходит для офисных помещений и для освещения рабочей зоны (в том числе на кухне), для гримёрных.

Холодный белый свет (5500 – 6000 К) является достаточно энергичным, подходит для ванных комнат, кухонь (рабочая поверхность, но не обеденный стол).

Классификация

В недавнем прошлом наиболее распространённый тип. Осветительные приборы данного вида могут использоваться как на стационарных, так и на портативных устройствах (например, ручные фонарики).

Свет испускает нагретая вольфрамовая нить, помещённая в колбу (баллон), из которого откачан воздух (отсюда термин «вакуумные»).

Лампы накаливания по составу газа в баллоне разделяют на собственно вакуумные, криптоновые, галогенные.

Вакуумные

Поверхность колбы может быть как прозрачной, так и матовой, что позволяет получить более мягкий свет без использования защитного колпака. Также, верхняя часть баллона может быть покрыта зеркальной краской, чтобы направить световой поток вниз (при потолочном освещении).

Лампы для переносных источников работают от напряжения 12, 24, 36 В.

Для стационарных – 220 В, 50 Гц (городская электрическая сеть).

Основной минус подобных источников света – низкий КПД: только 2-3% идёт на освещение. Остальная энергия рассеивается в виде тепла (отсюда и низкий показатель светоотдачи).

Тип используемого крепления – цоколь Эдисона (Е-цоколь); различается по своему диаметру (в мм), указываемому в маркировке:

• Е10 – используется для карманных фонариков;
• Е14, также называемый «миньён» (маленький);
• Е27 – стандартный;
• Е40 используется для наружного освещения;

Плюсы:

• широкое распространение оборудования;
• низкая цена;
• удобство монтажа;

Минусы:

• низкий КПД;
• малая длительность работы (500–1000 ч.);
• пожароопасность (нельзя использовать в пластиковых и деревянных конструкциях);

Характеристики:

Цоколь	Е
Мощность	5 – 500 Вт
Светоотдача	7–17 лм/Вт
Цветопередача Ra	более 90
Световая температура	2700 К
Стоимость	от 10 р.
Срок службы	500–1000 ч.

Криптоновые лампы

Лампа накаливания, в баллон которой добавлен криптон (инертный газ). Обладают меньшими габаритами и большим временем работы по сравнению с вакуумными (1000–2000 ч.), не чувствительны к перепадам напряжения.

Характеристики:

Цоколь	Е
Мощность	5 – 500 Вт
Светоотдача	8–19 лм/Вт
Цветопередача Ra	более 90
Световая температура	2700 К
Стоимость	от 40 р.
Срок службы	1000–2000 ч.

Галогенные лампы

Как следует из названия, колба содержит пары галогенов (элементов 17 группы таблицы Менделеева – брома или йода). Добавление этих газов позволяет значительно увеличить время работы и повысить светоотдачу, по сравнению с вакуумными аналогами.

Используется Е- или G-цоколь (см. люминесцентные лампы).

Плюсы:

• Срок службы до 2000-4000 ч..
• Малые размеры, возможность применения в гипсокартонных конструкциях (например, подвесной потолок).

Минусы:

1. Чувствительность к загрязнению (установку необходимо производить в перчатках, при попадании жира на поверхность колбы, прибор очень быстро выходит из строя).
2. Чувствительность к перепадам напряжения.

В настоящее время, разработан новый тип галогенных источников с инфракрасным покрытием, которое пропускает видимый свет и отражает тепловое излучение, они имеют сниженное энергопотребление и увеличенное время эксплуатации по сравнению с аналогами без покрытия.

Характеристики:

Цоколь	Е, G
Мощность	20 – 1500 Вт
Светоотдача	14–30 лм/Вт
Цветопередача Ra	более 90
Световая температура	3700 К
Стоимость	от 20
Срок службы	2000–4000 ч.

Газоразрядные лампы

Физические основы свечения – электрический разряд, проходящий через газ, герметично запаянный в трубку.

В зависимости от внутреннего содержимого трубки, выделяют следующие виды:

1. Ртутные:
   • ДРЛ;
   • ДРИ;
   • люминесцентные;
2. Натриевые.
3. Неоновые, ксеноновые, аргоновые и пр.

Процесс свечения необходимо запустить при помощи специального пускорегулирующего механизма (ПРМ). В настоящее время, выпускаются светильники, где ПРМ может быть как встроенным в патрон, так и монтироваться отдельно.

Ртутные

Все ртутьсодержащие приборы являются высокотоксичными, для них необходима утилизация через пункты приёма опасных отходов. В соответствие с Минаматской конвенции по ртути, производств, экспорт и импорт некоторых ртутьсодержащих ламп будут запрещены с 2020 года, наряду с аналогичным запретом для ртутьсодержащих батареек и градусников.

Лампа ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная)

Ртутная лампа высокого давления, не должна применяется в помещениях, где длительное время находятся люди (квартиры, офисы).

Данные осветительные приборы находят своё применение в уличном освещении, в автоматизированных промышленных цехах, в сельском хозяйстве.

Минусы:

• Низкий Ra: 40 – 59.
• Длительное время включения (до 15 мин), зависящее от температуры окружающего воздуха (чем холоднее, тем больше времени занимает процесс засветки).
• Сильный нагрев трубки.
• Чувствительность к перепадам напряжения: при частых кратковременных отключениях электроэнергии устройство будет гаснуть, а затем, после повторного включения, в течение длительного времени выходить на рабочий режим.

Классические ДРЛ постепенно выходят из употребления.

В настоящее время, для бытового использования выпускаются устройства комбинированного типа (например, компанией OSRAM).

Лампа ДРИ (дуговая ртутная с излучающими добавками)

Также называемая металлогалогенидной.

Лампы ДРЛ, в колбу которой добавляются галогениды определённых металлов (натрия, индия и пр.).

Цоколь Е27, Е40, R7S (цоколь с утопленным контактом, используется преимущественно в высокоинтенсивных осветительных установках, после маркировки цоколя указывается длина колбы в мм – 78 или 118):

Цоколь	Е27, Е40, R7S
Мощность	20 – 2000 Вт
Светоотдача	70–95 лм/Вт
Цветопередача Ra	более 90
Световая температура	3500 – 6000 К
Стоимость	от 500 р.
Срок службы	8 000 – 10 000 ч.

Ртутно-кварцевые лампы (ПРК, ДРТ)

Дуговые ГРВД типа ДРТ (дуговые ртутные трубчатые, устаревшее – прямые ртутно-кварцевые, ПРТ) используются в медицинской аппаратуре (то самое кварцевание кабинетов) для обеззараживания воздуха, продуктов. Также ДРТ используются в некоторых технологических процессах (таких, например, как фотополимеризация).

Или иначе лампы дневного света.

Маркировка отечественных приборов указывает на спектр свечения:

Маркировка	Оттенок
ЛБ	белый
ЛД	дневной
ЛЕ	естественный
ЛХБ	холодный
ЛТБ	тёплый

После буквенной маркировки следуют цифры: первая указывает на степень цветопередачи (чем она выше, тем более естественным выглядит свет, диапазон 6–9), две последующие – на цветовую температуру:

• 30 (3000 К) – тёплый белый;
• 35 (3500 К) – белый;
• 40 (4000 К) – холодный белый;
• 54 (5400 К) – дневной свет;
• 65 (6500 К) – холодный дневной;

Используется G-цоколь, который представляют собой гнездо, куда при помощи штырей крепится баллон. Применяется для галогенных и люминесцентных компактных ламп (для уменьшения габаритов). Существует большое число маркировок данного вида цоколей, так что каждый раз необходимо сравнивать тип крепления (он указывается на колбе), цоколи не являются взаимозаменяемыми.

Плюсы:

1. Низкая рабочая температура (можно без опасений прикасаться).
2. Мягкий свет.
3. Время работы до 30 000 ч.
4. Современные компактные модели можно подключать в обычный патрон (люминесцентные осветительные приборы прошлого поколения выполнялись в виде трубок и требовали для своего подключения использования специальных баллонов).

Минусы:

1. Работа источника не бесшумная (процесс свечения сопровождается гулом).
2. Плюсовые рабочие температуры окружающей среды.
3. Токсичность – необходима утилизация на специальные полигоны (для населения бесплатно через приёмные пункты опасных отходов).
4. Достаточно долгий период включения, в течение которого свет достигает максимума.
5. Чувствительность к частым включениям-выключениям.

Из перечисленных особенностей видно, что подобное оборудование целесообразно устанавливать в местах, где необходимо обеспечить освещённость в течение длительного времени при минимальном числе включений. Например, на первых этажах лестниц.

Если же режим использования подразумевает короткий период работы при частых включениях (например, в санузлах) – лучше выбрать другой источник.

Характеристики:

Цоколь	G
Мощность	4 – 140 Вт
Светоотдача	40–90 лм/Вт
Цветопередача Ra	от 60 до более 90 (для разл. типов)
Световая температура	3000 – 6000 К
Стоимость	от 100 р.
Срок службы	30 000 ч.

Натриевые лампы

Газоразрядные лампы на парах натрия

Данные лампы дают монохромный жёлтый свет. Применяются там, где не требуется высокий индекс цветопередачи: в уличном и дорожном освещении, при подсветке зданий и пр. Лампы высокого давления (НЛВД) используют в сельском хозяйстве для дополнительной подсветки растений в зимний период.

Существует несколько маркировок дуговых натриевых (ДН) источников света отечественного производства:

• ДНаТ – ДН трубчатые;
• ДНаС – ДН в светорассеивающей колбе, представляют собой замену ДРЛ;
• ДНаМТ – матированные;
• ДНаЗ – зеркальные;

Цоколь	Е27, Е40
Мощность	50 – 100 Вт
СветоотдачаНЛНД (низкого давления)НЛВД	200 лм/Вт150 лм/Вт
Цветопередача Ra	от менее 39 до 59
Световая температура	3000 – 6000 К
Стоимость	от 200 р.
Срок службы	30 000 ч.

Ксеноновые лампы

Позволяют получить очень хорошую цветопередачу.

Применяются в автомобильных фарах, а также в проекторах, фотовспышках и других осветительных приборах.

В зависимости от применения, цена на них варьируется от нескольких сотен до нескольких тысяч рублей. Имеют узкоспециальное назначение.

Характеристики:

Цоколь	Н (специальный цоколь для ксен.)
Светоотдача	50 – 90 лм/Вт
Цветопередача Ra	ок. 100
Световая температура	3000 – 12 000 К
Стоимость	от 200 р.
Срок службы	3000

Неоновые, аргоновые и др.

Газоразрядные лампы, колба которых наполнена инертным газом.

Имеют большое время эксплуатации (до 80 000 ч.), в зависимости от состава газовой смести позволяют получить источники света различных оттенков (от сине-зелёного до красно-оранжевого). Используются для рекламной подсветки, для индикации напряжения в сети.

Светодиодные лампы

Их также называют LED.

Этот тип источников имеет один существенный недостаток: высокая стоимость. Однако, они позволяют в дальнейшем значительно сократить энергетические затраты. В экономическом плане подобные осветительные приборы очень привлекательны, так как имеют большой период эксплуатации.

В данный момент светодиоды используются для освещения улиц, на общедомовых территориях (часто вместе с датчиками движения), для освещения музейных экспонатов.

Плюсы:

1. Экологичность.
2. Длительный срок службы (30 000–50 000 ч.).
3. Небольшие габариты.
4. Малый нагрев источника.
5. Устойчивость к механическому воздействию.

Минусы:

1. Стоимость.
2. Узконаправленность луча света.
3. К концу срока службы яркость таких источников уменьшается (так называемое выгорание светодиодов).

Характеристики:

Цоколь	Е, G
Мощность	2 – 2000 Вт
Светоотдача	40 – 120 лм/Вт
Цветопередача Ra	60 – 89
Световая температура	4000 – 6000 К
Стоимость	от 200 р.
Срок службы	30 000 – 50 000 ч.

Сравнительная таблица:

Тип	Цена,р	Мощность, Вт	Светоотдача, лм/Вт	ЦветопередачаRa	Световая температура,К	Срок службы, ч	Основные особенности
вакуумные	от 10	5 – 500	7 – 17	более 90	2 700	500 – 1000	пожароопасность
галогенные	от 20	20 – 1500	14 – 30	более 90	3 700	2000 – 4000	можно монтировать в гипсокартон, высокая чувствительность к загрязнению поверхности колбы
криптоновые	от 40	5 – 500	8 – 19	более 90	2 700	1000 – 2000	пожароопасность
ДРИ	от 500	20 – 2000	70 – 95	более 90	3500 – 6000	8000 – 10 000	длительное время включения, токсичность, колба не нагревается (люминесц.)
люминесцент	от 100	4 – 140	40 – 90	60 – 90	3000 – 6000	30 000
натриевые	от 200	50 – 100	150 – 200	от менее 39 до 59	3000 – 6000	30 000	подсветка растений
светодиодные	от 200	2 – 2000	40 – 120	60 – 89	3000 – 6000	30 000 – 50 000	энергоэффективные

При выборе источников освещения необходимо учитывать их эксплуатационные характеристики.

Правильный выбор поможет сэкономить Ваши средства и продлить срок службы осветительного прибора.

Краткий обзор разновидностей ламп освещения

Какие бывают лампы для освещения? В зависимости от условий предполагаемой эксплуатации, необходимо подобрать наиболее подходящий источник света.

Одной из наиболее важных характеристик осветительного прибора является мощность лампы, указываемая производителем на цокольной части или колбе источника света. Именно от этих показателей, исчисляемых в люменах, напрямую зависит уровень светового потока.

Немаловажное значение при выборе лампы имеет также такой параметр, как светоотдача, определяющая количество люмен света, приходящегося на каждый 1Вт мощности:

• в лампах с нитями накаливания – 7,0-17 лм/Bт;
• в криптоновых лампах – 8,0-19 лм/Bт;
• в галогенных источниках света – 14-30 лм/Bт;
• в ртутных лампах – 40-60 лм/Bт;
• в люминесцентных источниках света – 40-90 лм/Bт;
• в компактных люминесцентных осветительных приборах – 40-90 лм/Bт;
• в натриевых лампах – 90-150 лм/Bт.

Обыкновенные лампы накаливания являются самым первым или старейшим источником эклектического освещения. Несмотря на общий принцип работы с лампами накаливания, наиболее современные галогенные лампочки отличаются наличием газового состава внутри баллона, а в любых люминесцентных источниках света функционирование основано на воздействии электрического тока на ртутные пары.

Однако настоящим прорывом в области световой техники стало появление очень компактных энергосберегающих осветительных приборов, различающихся не только мощностью, но и формой разрядных трубок.

Принципом действия светодиодных ламп является наличие самого обычного полупроводника, а при прохождении определенного количества тока образуется излучение или свет.

Какие виды ламп используют для искусственного освещения?

По своему основному назначению всё искусственное освещение подразделяется на несколько видов:

• рабочее освещение;
• аварийное освещение;
• специальное освещение.

В соответствии с параметрами реализации всё искусственное освещение может быть также классифицировано следующими группами:

• общее освещение;
• локальное освещение;
• акцентное освещение;
• комбинированное освещение.

По направлению светового потока искусственное освещение может быть прямым и непрямым, а также смешанным и рассеянным. В жилых помещениях целесообразно использовать стандартные осветительные приборы, оснащаемые лампами накаливания или энергосберегающими лампами с повышенным коэффициентом преобразования энергии в свет.

Любые галогенные лампы очень чувствительны к перепадам напряжения и в домашних условиях часто выходят из строя, а для подключения люминесцентных ламп требуется применять пусковое устройство.

Категорически не рекомендуется использовать в жилых помещениях неоновые, ксеноновые и дуговые лампы, которые отличаются высоким давлением в колбе, ограниченным сроком эксплуатации, высокими пусковыми и рабочими токами, а также сильным разогревом и пожароопасностью.

При выборе источника освещения нужно ориентироваться в первую очередь на характер и условия эксплуатации, а также площадь помещения.

Наиболее распространенные в нашей стране лампы накаливания с тепловым излучением очень удобны и совершенно нетребовательны в эксплуатации, но именно люминесцентные лампы принято использовать в помещениях, где необходимо создать наиболее благоприятные осветительные условия.

Блок 2

Типы ламп освещения – экскурс в многообразие светового оборудования

Конкурс «Лампа мира»

Сегодня очень часто можно наткнуться в интернете на материалы, рассказывающие о многообразии ламп, но ни один из виденных вариантов автором статьи нельзя назвать полным, а зачастую и вовсе приведенная информация не соответствует действительности. Именно по этой причине мы решили выпустить статью про современные лампы освещения.

Мы рассмотрим их классификацию, назовем основные принципы функционирования, не забыв указать на отдельные преимущества и недостатки.

Начнем мы наш список со всем известных ламп накаливания, которые верой и правдой служат человечеству уже больше ста лет.

Лампа накаливания Томаса Эдисона

Представляет собой лампа накаливания искусственный источник света, который испускается за счет сильного нагрева тела накала, в качестве которого чаще всего выступает вольфрамовая нить. Первые модели таких лам имели угольные нити, которые служили значительно меньше.

Чтобы избежать окисления тела накала от воздействия воздуха, ее помещают в колбу, которая может быть:

• Вакууумированной;
• Заполненной парами галогенов (17-я группа периодической таблицы Менделеева);
• Наполненной инертными газами.

По этим признакам соответственно различают типы ламп: вакуумные, галогеновые, газовые (например, криптоновые). Все они имеют несколько отличные свойства, о чем вы узнаете дальше.

Принцип функционирования

Схематическое строение лампы накаливания

Нагревание тела накала происходит за счет протекания через него электрического тока.

Совет! Если вам интересно узнать о тепловом воздействии тока, то ознакомьтесь с физическим законом Джоуля-Ленца.

Как только происходит замыкание электрической цепи, происходит моментальное повышение температуры. Сильно вдаваться в физические процессы, протекающие в веществах в это время, не будем, скажем лишь, что для получения видимого человеческим глазом свечения, их температура должна превысить отметку в 570ºС, что соответствует температуре красного свечения видимого спектра.

Раскаленное Солнце

Как известно, самым удобным для физиологического восприятия человека является спектр свечения, который испускает абсолютно черное тело, температура которого будет равна нагреву поверхности фотосферы нашего Солнца – 5770К. К сожалению, науке не известны вещества, способные выдержать такой нагрев, не потеряв при этом первоначальную молекулярную структуру, другими словами – которое не расплавится.

Вольфрам – недорогой тугоплавкий металл

Диапазон температуры в которых работает вольфрамовая нить колеблется от 2000 до 2800ºС при температуре плавления этого металла в 3410 градусов. Реже в качестве тела накала могут использоваться рений и осмий.

Именно по этой причине спектр света, излучаемого лампой накаливания, смещен в сторону красного, то есть он нам кажется желтоватым – свет солнца становится таким при рассветах и закатах. При этом основная часть спектра находится в диапазоне инфракрасного излучения. Можно сразу отметить закономерность, что чем меньше температура нагрева излучающего вещества, тем более красным он нами видится.

Шкала цветовой температуры по Кельвину

• Для лучшей ориентации в видимом цвете света, придумали градацию по цветовой температуре, то есть каждому оттенку соответствует фиксированное значение в градусах. Лампы накаливания работают в цветовой температуре от 2200 до 2900К, что соответствует по шкале желтому цвету. Он отличается от естественного дневного, но очень приятен для восприятия нами вечерами, из-за того, что не нарушает выработку мелатонина – гормона, отвечающего за регуляцию суточных ритмов.
• При контакте с воздухом вольфрам начинает активно окисляться, образуя триоксид вольфрама – белесый налет на колбе лампы, когда она теряет свою герметичность. По этой простой причине вольфрамовое тело накала помещается в герметичную колбу, из которой откачивается воздух, а на замену закачивается инертный газ (криптон, аргон или азот) под определенным давлением. В таких условиях вольфрам испаряется намного медленнее, а это значит, что температура накаливания может быть увеличена, при этом также растет срок службы.

Разгерметизированная лампа

• В свою очередь, спектр свечения смещается в сторону белого. Увеличивается энергоэффективность лампы – большая часть излучения переходит в видимый спектр.
• На заре появления ламп накаливания внутреннее пространство колбы находилось под вакуумом, но такая конструкция не просуществовала долго, в силу своей несовершенности. Сегодня такие лампы бывают разве что маломощные (до 25 Вт).

Чистые металлы, к коим и относится вольфрам, а также их сплавы обладают положительным температурным коэффициентом сопротивления. Простыми словами это означает, что чем сильнее нагрет металл, тем больше он сопротивляется протекающему через него току.

Свечение ламп накаливания

Благодаря этой особенности лампа накаливания самостоятельно регулирует потребляемую мощность, то есть мы может подключать их в электрическую сеть напрямую без приборов ограничивающих ток. Это свойство выгодно отличает лампы накаливания от люминесцентных и светодиодных ламп, которым нужны драйверы и пускорегулирующие аппараты, именно эта особенность делает даже самые качественные лампы накаливания во много раз дешевле конкурентов.

Строение лампы

Полное строение лампы накаливания

Строение лампы полностью зависит от ее типа. Давайте кратко пробежимся по общим деталям ламп накаливания:

• Колба – основная защита тела накала от атмосферных газов. Попутно она может выполнять роль рассеивателя. Размер колбы подбирается согласно скорости осаждения материала, из которого изготовлено тело накала.
• Газовая среда – так сказать, это внутренняя атмосфера лампы, состоящая, как уже говорилось, из инертных газов – чаще всего из смеси аргона и азота, что обусловлено их низкой себестоимостью. Данная среда позволяет уменьшить теплопотери, особенно, если закачаны газы с высокой молярной массой. Отдельно стоит отметить галогенные лампы, в которые добавляются галогены и их соединения. Испарившийся металл с тела накала при контакте с ними возвращается обратно благодаря температурному разложению образующихся соединений. Данное свойство означает больший срок службы, который в среднем будет дольше в 2,5 раза.

Вольфрамовая нить

• Тело накала – этот элемент может быть разной формы и размера, в зависимости от типа и функционального назначения лампы. Чаще всего можно встретить круглую проволоку, для уменьшения размера закрученную в спираль, но существуют еще и ленточные варианты. По этой причине электротехники заменяют словосочетание «нить накала» на «тело накала» — именно этот термин входит в Международный светотехнический словарь. Стандартные лампы имеют расположение тела накала в виде половинки шестиугольника, что сделано для равномерного распределения потока света.

Стандартный патрон

• Цоколь – форма его всем знакома. Это резьбовое соединение. Идея принадлежит английскому физику и химику Джозефу Суону. Стандартизировал размеры цоколя всем известный Томас Эдисон, предложив дожившие и до сегодня варианты Е40, Е27 и Е14.

Джозеф Уилсон Суон – изобретатель резьбового цоколя

Мысли автора! В очередной раз убеждаемся, как эффективно работает маркетинг. Большинство изобретений, которые сегодня приписывают Эдисону, ему вовсе не принадлежат, а заслуга его в основном – это первое массовое производство и объединение купленных патентов.

Байонетный цоколь

• Существуют и другие типы цоколей, например, байонетные, которые очень распространены в Британии. Американские цоколи отличаются от стандартных, ввиду пониженного напряжения в общественных сетях (110В) – сделано это для предотвращения возможности ввинчивания европейских ламп.

Преимущества и недостатки

Лампы освещения бытовые: основные свойства

Итак, существуют следующие типы ламп накаливания:

• Вакуумные;
• Аргоновые или азот-аргоновые;

Лампа криптоновая

• Криптоновые;
• Ксенон-галогенные с наличием инфракрасного отражателя;
• С покрытием, преобразующим ИК излучение в видимое – сегодня в этом направлении ведутся серьезные разработки.

Человек не желает полностью расставаться с лампами накаливания ввиду их преимуществ перед прочими источниками света, но и использовать их, как и раньше, нет возможности в связи с современной тенденцией к энергосбережению.

Вот достоинства этих ламп:

• Цена готового изделия;
• Компактные размеры;
• Невосприимчивость к качеству электропитания – скачкам напряжения;
• Мгновенное зажигание и выключение, что без проблем позволяет задействовать их в светодинамических устройствах;
• Мерцание этих ламп незаметно для нашего зрения;
• Легкая регуляция яркости путем изменения напряжения;
• Приятный для восприятия световой спектр – он возникает по тому же принципу, что и солнечный свет; не зависит от сторонних материалов и достигается только температурой излучателя; имеет стабильность во времени и полностью предсказуем; свечение ровное и чистое.

Восприятие оттенков в зависимости от качества цветопередачи

• Очень высокая цветопередача (100 Ra), что незаменимо при освещении музеев, аквариумов и прочего.
• Резкие тени, что опять же соответствует солнечному свету;
• Лампы не боятся конденсата и не реагируют на температуру окружающей среды;
• Они могут рассчитываться на разное напряжение, вплоть до сотен вольт;
• Не имеют в составе токсичных веществ;
• Ненадобность пускорегулирующей аппаратуры;
• Возможность работать от переменного и постоянного тока;
• Нет разницы в подключаемой полярности тока;
• Лампы бесшумны и не создают радиопомех;
• Они нечувствительны к ионизирующей радиации и электромагнитным импульсам.

Как видите достоинств очень много, но большинство из них сугубо технические.

Давайте теперь поговорим о недостатках:

1. Маленький срок службы – 1000 часов, что по сегодняшним меркам крайне мало;

Заметка от автора! Складывается четкое убеждение, что данные по срокам службы разных источников света «притянуты за уши», или установлены по эталонным образцам, сделанным из качественного сырья. Например, обычная лампа накаливания в ванной комнате у вашего покорного слуги уже беспрерывно служит 5 лет, тогда как галогеновые лампочки в комнатах, с, казалось бы, большим сроком работы (ставим, как положено, через тряпочку) горят нещадно. То же самое касается и энергосберегающих ламп, которые по заверениям производителей должны беспрерывно работать минимум 2000 часов.

1. Низкий КПД;
2. Зависимость срока службы и светимости от напряжения;
3. Выделение большого количества тепла, и как следствие — высокая пожароопасность;
4. При перегорании тела накала возможен разрыв колбы;
5. Высокие требования к термостойкости материалов под светильники;
6. Стеклянные колбы очень хрупкие.

Как вы понимаете, основными минусами, которые заставляют отказываться от этих ламп, являются пункты 2 и 6.

Газовые лампы освещения

Классификация ламп освещения продолжается. Следующими в списке пойдут газоразрядные источники света, которые излучают энергию в видимом диапазоне.

Свечение в лампах возникает благодаря появлению между катодами электрической дуги, наподобие той, что мы видим при работе со сварочным аппаратом. Возникает она при достаточной ионизации вещества, находящегося в газообразном состоянии, и образовании плазмы.

Несмотря на то, что принцип работы таких ламп одинаков, их принято делить по источнику света.

Люминесцентные лампы

Лампы аварийного освещения аккумуляторные люминесцентные

Первые в этом списке – люминесцентные источники света, самым классическим вариантом которых является стандартная трубчатая модель, используемая на производствах и в подъездах. Довольно широкое распространение получили и компактные лампы, которые люди больше знают под названием «энергосберегающие».

Видимый свет от такого источника образуется при прохождении ультрафиолета через слой люминофора, которым покрыта внутренняя сторона колбы, излучение возбуждается газовым разрядом.

Внутреннее пространство в таких лампах заполнено инертными газами и парами ртути. На концах колбы располагаются вольфрамовые электроды, между которыми непрерывно горит дуговой разряд.

При прохождении электрического разряда через такую среду образуется ультрафиолетовое излучение, которое человеческий глаз не видит. Преобразуется оно в видимый свет только при прохождении через люминофор, от состава которого зависит как цвет свечения, так и его яркость.

В качестве люминофоров чаще всего используют ортофосфаты кальция-цинка или галофосфаты кальция.

Трубчатые люминесцентные лампы освещения для помещений

• Световая отдача у таких источников выше в среднем в 2,5 раза, чем у лампы накаливания. Служит она примерно около пяти лет при соблюдении максимального количества включений равного 2000, то есть не более 5 раз в сутки.
• Применяются они широко для освещения различных общественных зданий: больниц, школ, канцелярий и прочих – с их помощью организовывается основное и аварийное освещение.
• После появления ламп со стандартным винтовым цоколем и электронным пускорегулирующим аппаратом, они широко распространились и в быту. Помимо этого они часто используются при персональном освещении рабочих мест, световой рекламе и уличной декоративной подсветке строений.

Старинные часы на газоразрядных индикаторах

В отличие от своего предшественника, хотя так говорить, наверное, неправильно, ведь первые газоразрядные лампы появились еще в далеком 1856 году, то есть раньше современных ламп накаливания. Однако имелся в виду конкурент, который до этого полностью занимал бытовую нишу.

Итак, в отличие от ламп накаливания, люминесцентные источники света являются более энергоэффективными, что считается их главным преимуществом.

Вот остальные достоинства такого решения:

Бытовая люминесцентная лампа

• Большое разнообразие световых оттенков;
• Рассеянный свет, не дающий резких теней, что важно, например, при фотосъемке;
• Долгий срок службы от 2000 до 20000 часов – важно понимать, что данный показатель целиком зависит от качества применяемых радиодеталей в пускорегулирующих аппаратах и качества люминофора. При этом люминесцентные лампы нуждаются в хорошем электропитании. Поэтому, если хотите, чтобы ваша лампа служила долго, покупайте качественный продукт от производителей с именем.

Голландская фирма «Phillips» — один из лидеров по выпуску качественных люминесцентных ламп

Однако люминесцентные лампы, впрочем, как и все газоразрядные, в последнее время стали очень активно вытесняться светодиодными источниками света, и причин, по которым они сдают свои позиции предостаточно:

• Самая главная – это химическая опасность из-за использования в конструкции токсичной ртути;
• Спектр свечения ламп линейчатый, неравномерный. Он неприятен для зрения и способен искажать цвета. Существуют лампы с высоким индексом цветопередачи, но они, во-первых, дороги, а во-вторых, не могут излучать также активно, как стандартные.
• За время эксплуатации люминофор начинает деградировать, что приводит к снижению КПД, ухудшению цветопередачи и падению яркости свечения.

ЭПРА для люминесцентной лампы

• Лампа имеет неприятное мерцание, заметное глазу человека. Наличие достаточно емких конденсаторов в ЭПРА может решить проблему, но производители часто экономят, ставя детали недостаточной емкости.
• Все газоразрядные источники света не могут быть подключены к электрической сети напрямую, из-за чего используется пускорегулирующая аппаратура, что не может не сказаться на габаритах ламп и их стоимости.
• Люминесцентные лампы создают неудачную нагрузку для электрической цепи, что также исправимо при наличии дорогих ЭПРА.

Более подробно узнать о люминесцентных лампах, в том числе и истории их появления, вы можете в одной из недавно вышедших на нашем сайте статей.

Газосветные лампы

Газосветная неоновая лампа

Эти источники света отличает то, что светится в них не люминофор, а сам газ. Ярким примером являются неоновые лампы.

Запускаются он по технологии холодного катода, то есть он предварительно не разогревается за счет подаваемого тока, а используется эмиттер свободных электронов. Такой старт вреден для лампы, однако она может разгораться мгновенно, в отличие от горячего запуска, где лампа увеличивает яркость постепенно. В процессе работы лампы, катоды также достигают температуры, как и при горячем запуске, но не сразу.

Лампы, работающие по такому принципу, раньше использовали для подсветки жидкокристаллическиж экранов, сегодня им на смену пришли светодиоды. Газосветные лампы очень экономичны, но для полноценного освещения они не применяются.

Электродосветные лампы

Лампа электродосветная

Перед вами последний газоразрядный источник света. Светятся в них электроды, которые возбуждаются газовым разрядом. Сильно углубляться в тонкости этих приборов не станем, так как они очень близки к уже названным.

Общие свойства газоразрядных источников света

Натриевая лампа обладает самой высокой светоотдачей – 220 Лм/Вт

• Итак, по величине давления внутри колбы газоразрядные лампы делят на модели высокого (ГРЛВД) и низкого (ГРЛНД) давления.
• Все они обладают очень высокой светоотдачей, а значит, расходуют меньше электричества.

Ксеноновая лампа

• Внутри ламп применяются разные газы: пары металлов (натрия и ртути), неон, ксенон и прочие, включая разные смеси.
• Цветовая температура свечения ламп может разниться от 2200 до 20000К.
• Для работы разрядных источников света необходимы пусковые аппараты.

В остальном мы уже всего коснулись и уже пора переходить к последнему виду ламп в нашем списке.

Светодиодная лампа Filament

Внутри каждой такой лампы находится много светодиодов, которые представляют собой полупроводники определенного типа, при прохождении через которые электрического тока, создается световое излучение. Используются они как для промышленного, так и бытового освещения, являя собой самый современный, экономичный и экологически безопасный источник света.

Уже сегодня светодиодные лампы получают очень широкое распространение. Они активно используются в бытовой электронике для подсветки матриц жидкокристаллических дисплеев, что позволило сделать различные приборы более компактными – появились телефоны с цветными экранами, за ними смартфоны, планшеты, сверхтонкие телевизоры и многое другое.

Светодиодные лампы трубчатые

Их задействуют для уличного освещения и растениеводства, в общем, практически везде.

Для таких ламп характерны следующие преимущества:

• Очень низкое энергопотребление – они эффективнее большинства разрядных ламп;
• Большой срок службы, не зависящий от количества включений/выключений. Дошло до того, что производители не могут назвать точных цифр, ориентируясь только по прогнозам специальных методов, которые выдают значения от 30 до 70 тысяч часов.
• Низкое тепловыделение, что позволяет применять их вблизи легко воспламеняемых веществ.
• Значительная механическая прочность – лампа легко переживает даже падение с высоты в пару метров.
• Экологическая безопасность – отсутствие паров ртути, однако сразу заметим, что многие недобросовестные производители не брезгуют использовать токсичные пластики, свинец-содержащие припои и электролиты.
• Достаточно высокий цветовой спектр от 2700 до 6500 К, что позволяет создать нужное освещения практически для всех бытовых нужд.
• Светодиоды не инертны и запускаются сразу на максимальной яркости.
• Существуют модели ламп с разным углом свечения.
• Нечувствительность к очень низким температурам, тогда как люминесцентные лампы могут вовсе не стартовать.
• Беспроблемная утилизация.

Светодиодная лампа с большим углом свечения

Не обошлось и без недостатков, коих тоже не мало:

• Первый – это высокая цена, особенно, если речь идет о качественной фирменной продукции.
• Многие лампы светят в одном направлении и не в состоянии осветить нормально окружающее пространство, что в определенных моментах можно считать и достоинством.
• Многие производители, особенно китайские, в погоне за яркостью и высоким КПД не уделяют должного внимания ровности свечения – их лампы неприятно пульсируют.
• Светодиоды боятся перегрева. Все тепло, которое они выделяют, уходит в цоколь, и если производитель сэкономил на радиаторе, то не ждите, что лампа прослужит вам долго.
• Чаще в схемах используется последовательное подключение светодиодов, а значит, при выходе хотя бы одного из них из строя перестанут работать и остальные (как гирлянда).
• Знайте, что абсолютное большинство продаваемых сегодня в России светодиодных ламп не соответствует стандартам и нормам, которые установлены на ее территории. Ситуация не сильно меняется уже с 2011 года.
• Многие продаваемые лампы не имеют точной маркировки всех характеристик, что в значительной степени усложняет подбор правильного освещения.

На фото — светодиодная панель для встройки в потолки

• Большинство белых светодиодов имеют провал в излучаемом спектре в районе волны соответствующей по длине 480 нм. Именно на это излучение реагирует человеческий зрачок, сужаясь при попадании света. В результате сетчатка может получить дозу вредного синего излучения, и зрение может пострадать. Однако некоторые фирмы уже производят безвредные светодиоды.
• Вообще о вредности светодиодов для зрения в СМИ говорят достаточно часто. Однако стоит понимать, что речь идет о долгом взгляде, направленном непосредственно на источник света, что в бытовых условиях практически не случается.

Со временем светодиоды теряют свою яркость, постепенно выгорая – у всего на этом свете есть ресурс.

На этом закончим наше повествование. Мы рассмотрели все бытовые лампы освещения. Если тема показалась вам интересной, то вы можете почитать профильные статьи на нашем ресурсе.

Также советуем ознакомиться с видео в этой статье, где дана инструкция о том, как меняются своими руками лампы с разными цоколями на примере профессионально осветительного оборудования для фотосъемки.

Лампа накаливания.

Лампа накаливания — это электрический источник света, который излучает световой поток в результате накала проводника из тугоплавкого металла (вольфрама).

Достоинства:

• невысокая стоимость;
• мгновенное зажигание при включении;
• небольшие габаритные размеры;
• широкий диапазон мощностей.

Недостатки:

• большая яркость (негативно воздействует на зрение);
• небольшой срок службы — до 1000 часов;
• низкий КПД. (только десятая часть потребляемой лампой электрической энергии преобразуется в видимый световой поток) остальная энергия преобразуется в тепловую.

Технические характеристики	Лампы накаливания
Срок службы источника света	1 000 часов
Световая эффективность	10 Лм/Вт
Выделение тепла при горении	высокое
Виброустойчивость	низкая
Устойчивость к перепадам напряжения	низкая
Чувствительность к частым включениям	есть
Допустимая температура окружающей среды	— 60 C +100 C
Перезажигание лампы	мгновенное
Пульсации излучения	мало заметные
Цветовая температура, К	2700
Индекс цветопередачи	100
Специальная утилизация	не требуется
КПД светильника	50-80%
Средняя стоимость	низкая

Люминесцентная лампа.

Люминесцентные лампы, называемые еще, лампами дневного света, представляют собой запаянную с обоих концов стеклянную трубку, изнутри покрытую тонким слоем люминофора.

Достоинства:

• хорошая светоотдача и более высокий КПД (в сравнении с лампами накаливания);
• разнообразие оттенков света;
• рассеянный свет;
• длительный срок службы (2?000 -20?000 часов в отличие от 1?000 у ламп накаливания), при соблюдении определенных условий.

Недостатки:

• химическая опасность (ЛЛ содержат ртуть в количестве от 10 мг до 1 г);
• неравномерный, неприятный для глаз, иногда вызывающий искажения цвета, освещённых предметов (существуют лампы с люминофором спектра, близкого к сплошному, но имеющие меньшую светоотдачу);
• Со временем люминофор срабатывается, что приводит к изменению спектра, уменьшению светоотдачи и как следствие понижению КПД ЛЛ;
• мерцание лампы с удвоенной частотой питающей сети;
• наличие дополнительного приспособления для пуска лампы — пускорегулирующего аппарата (громоздкий дроссель с ненадёжным стартером);
• очень низкий коэффициент мощности ламп — такие лампы являются неудачной для электросети нагрузкой (проблема решается с применением вспомогательных устройств).

Технические характеристики	Люминесцентные лампы
Срок службы источника света	8-12 000 часов
Световая эффективность	80 Лм/Вт
Выделение тепла при горении	низкое
Виброустойчивость	средняя
Положение горения	горизонтальное
Электромагнитный шум	есть
Допустимая температура окружающей среды	+5 C +55 C
Перезажигание лампы	мгновенное
Пульсации излучения	нет
Цветовая температура, К	2000-6500
Индекс цветопередачи	80
Специальная утилизация	требуется
КПД светильника	45-75%
Средняя стоимость	средняя

Светодиодные лампы.

В светод­иодных лампах или светильниках (в обиходе — «ледовых», от аббревиатуры LED, Light Emitting Diode) в качестве источника света используются светодиоды, данный вид светильников применяются для промышленного, бытового и уличного освещения.

Достоинства:

• самый большой срок службы среди всех ламп (от 10 000 до 100 000 часов);
• низкое энергопотребление;
• устойчивость к вибрации и механическим ударам;
• безотказная работа при различных температурах от — 60 до +60?С;
• светодиодные лампы изготавливаются на любое напряжение, нет необходимости установки дополнительных балластных резисторов;
• обладает «чистым цветом», что важно в световом дизайне.

Недостатки:

• самый главный недостаток — высокая цена;
• ограничена сфера применения, в некоторых случаях лампы накаливания нельзя заменить светодиодными.

Технические характеристики	Светодиодные лампы
Срок службы источника света	50 000 часов
Световая эффективность	80 – 100 Лм/Вт
Выделение тепла при горении	низкое
Виброустойчивость	высокая
Устойчивость к перепадам напряжения	высокая
Чувствительность к частым включениям	нет
Допустимая температура окружающей среды	— 40 C +40 C
Перезажигание лампы	мгновенное
Пульсации излучения	нет
Цветовая температура, К	2000-6500
Индекс цветопередачи	80
Специальная утилизация	не требуется
КПД светильника	70-100%
Средняя стоимость	высокая

Металлогалогенные лампы.

Металлогалогенные лампы (МГЛ / HMI) являются одним из видов газоразрядных ламп (ГРЛ) высокого давления. От других ГРЛ отличаются тем, что для коррекции спектральной характеристики дугового разряда в парах ртути, в горелку МГЛ дозируются специальные излучающие добавки (ИД), представляющие собой галогениды некоторых металлов.

Достоинства:

• светоотдача в 10 раз больше, чем у ламп накаливания.
• компактный источник света
• надежная работа при низких температурах и различных условиях эксплуатации;
• возможность применять лампы разной цветности.

Недостатки:

• время разгорания 30-50 секунд, после отключения не включаются пока не остынут;
• высокая стоимость.

Технические характеристики	Металлогалогенные лампы
Срок службы источника света	10 000 часов
Световая эффективность	70 Лм/Вт
Звуковой шум	есть
Положение горения	определенное
Устойчивость к перепадам напряжения	низкая
Чувствительность к частым включениям	есть
Допустимая температура окружающей среды	— 40 C +40 C
Перезажигание лампы	5-7 минут
Пульсации излучения	мало заметные
Цветовая температура, К	2000-6500
Индекс цветопередачи	60-90
Специальная утилизация	требуется
КПД светильника	50-75%
Средняя стоимость	Высокая

Дуговые ртутные люминесцентные лампы.

Лампы ДРЛ (Дуговые Ртутно Люминесцентные) имеют очень высокую световую отдачу (до 60 лм/Вт) и относятся к ртутным разрядным лампам высокого давления с исправленной цветностью. ДРЛ лампа состоит из кварцевой трубки (горелки), находящейся в стеклянной колбе, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора, он в свою очередь преобразовывает ультрафиолетовое излучение, возникающее в следствии дугового разряда в трубке, в видимый свет, который может улавливать человеческий глаз.

Достоинства:

• хорошая световая отдача (до 55 лм/Вт);
• большой срок службы (10000 ч);
• компактность;
• неприхотливость к условиям окружающей среды (кроме сверхнизких температур).

Недостатки:

• преобладание в спектре лучей сине-зеленой части, ведущее к плохой цветопередаче, что исключает применение ламп, когда объектами которые необходимо осветить, являются лица людей или окрашенные поверхности;
• возможность работы только на переменном токе;
• необходимость включения через балластный дроссель;
• длительность разгорания при включении (около7 минут) и долгое начало повторного зажигания (около 10 мин).
• пульсации светового потока, большие чем у люминесцентных ламп;
• уменьшение светового потока к концу службы.

Технические характеристики	Дуговые ртутные люминесцентные лампы
Срок службы источника света	до 10 000 часов
Световая эффективность	40 Лм/Вт
Положение горения	есть
Звуковой шум	есть
Электромагнитный шум	нет
Чувствительность к частым включениям	средняя
Допустимая температура окружающей среды	низкая
Пульсации излучения	заметные
Цветовая температура, К	6000
Индекс цветопередачи	100
Специальная утилизация	требуется
КПД светильника	45-70%
Средняя стоимость	низкая