Лампы накаливания: виды, технические характеристики, как правильно выбрать

Газоразрядные лампы

Яркость и потребляемая мощность – две важнейшие характеристики ламп освещения. Они определяют поиск технических решений, чтобы создать новые виды ламп освещения с лучшими параметрами. Принцип создания света в люминесцентной лампе требует большой поверхности люминофора для увеличения светового потока. Он достаточен для использования в бытовых и офисных помещениях. Но как мощный компактный источник света не пригоден. По этой причине была изобретена газоразрядная лампа высокого давления.

В ней тлеющий разряд возникает лишь сразу после включения. Затем давление внутри колбы возрастает одновременно с увеличением силы тока в лампе. Возникающая в газе дуга является источником мощного излучения. Это излучение используется по-разному в зависимости от состава газа. Разряд в парах ртути при высоком давлении порядка 100 кПа дает много как видимого света, так и ультрафиолетового излучения.

Но видимый свет имеет оттенок синего цвета. Люди и предметы при таком освещении неприятно выглядят. Для коррекции цветопередачи источник света – горелка из кварцевого стекла – окружается колбой с покрытием люминофором. Получается лампа, которая называется ДРЛ – дуговая ртутная люминесцентная. Эти лампы широко применялись для уличного освещения.

Лампы ДРЛ

Но колба с люминофором увеличивает себестоимость источника света. Преобразование ультрафиолета в видимый свет с применением люминофора имеет тенденции к ухудшению со временем. От осыпавшегося люминофора мутнеет кварцевое стекло. Цветопередача даже с люминофором оставляет желать лучшего. В силу перечисленных причин ДРЛ были вытеснены в уличном освещении натриевыми лампами. Они устроены функционально точно так же. Но вместо паров ртути используются пары натрия.

Колба прозрачна, а горелка изготовлена из специальных материалов, более тугоплавких, чем кварцевое стекло. Свет охватывает желтые цвета спектра, которые лучше всего воспринимает человеческое зрение. Поэтому натриевые лампы выглядят ярче, чем ДРЛ такой же мощности.

Их широко применяют как наиболее современные и выносливые источники света не только для уличного освещения, но и в сельском хозяйстве для теплиц и помещений птицеводческого и животноводческого комплексов. Но главным ограничителем применения натриевых ламп является их неправильная цветопередача из-за узкого спектра излучения.

Натриевая лампа высокого давления

Среди газоразрядных ламп наиболее правильная цветопередача у ртутных ламп сверхвысокого давления и ксеноновых ламп. Лампа ДРШ – дуговая ртутная шаровая – это горелка специальной формы из кварцевого стекла. Форма в виде шара придает колбе наибольшую прочность. Это необходимо из-за давления внутри колбы, которое может быть больше 1 МПа. Из-за большого давления и температуры пары ртути излучают более широкий спектр. Но при этом лампа взрывоопасна, а в ее спектре много ультрафиолета.

Лампа ДРШ

Существенным недостатком ДРЛ, ДРШ и натриевых ламп высокого давления является использование металла для получения паров. По этой причине лампы долго запускаются, а после погасания не могут сразу зажечься из-за большого давления в колбе. Чтобы лампу зажечь, необходим балласт специальной конструкции.

Из газоразрядных ламп, получивших распространение в связи с развитием полупроводниковых приборов, выделяются ксеноновые лампы как источники, наиболее близкие к естественному свету. Они применяются в фотовспышках, автомобильных фарах, проекторах кинотеатров и мощных осветителях. Среди них также есть модели высокого и сверхвысокого давления. Это самые мощные современные источники качественного света.

Мощная ксеноновая лампа сверхвысокого давленияАвтомобильные ксеноновые лампы

Настоящая революция на рынке светотехники произошла после появления синих и ультрафиолетовых светодиодов. Стало возможным использовать светодиодное освещение и изготавливать лампочки для этих целей. На сегодняшний день они являются наиболее эффективными источниками света для бытовых светильников. Их конструкция основана на использовании отдельных светящихся кристаллов. Причем сам кристалл излучает синий спектр, в том числе ультрафиолет. А видимый белый свет с тем или иным оттенком создает люминофор. Точно так же, как и в люминесцентной лампе.

Понятие и функция цоколя

Первые электрические источники света подсоединялись к проводке при помощи винтовых соединений. Такой способ фиксации был неудобен и усложнял замену вышедшего из строя элемента. Прорывом в области осветительных приборов стала разработка Томаса Эдисона. В 1880 г. он представил свое изобретение – лампу накаливания с резьбовым цоколем. Впоследствии появилось множество вариантов несовместимых между собой цоколей.

Основная задача патрона и цоколя – изолировать проводники и обеспечить надежную фиксацию источника света, а при наружном использовании герметизировать фару или плафон. Материалы, из которых они изготовлены, должны выдерживать нагревание от источника света и не деформироваться, а контакты соответствовать силе тока и обеспечивать надежное соединение.

Конструкция автомобиля подразумевает наличие различных источников света. К каждому из которых предъявляются специфические требования по яркости, мощности и направленности светового пучка. Из-за того что внешне одинаковые лампы могут иметь разные характеристики, были разработаны стандартизированные обозначения.

Технические параметры

База лампочки – нижний контакт цоколя

У разных по форме ламп накаливания нижний контакт цоколя будет разным. В принципе, данное обстоятельство не повлияет на работу прибора освещения, однако, различия по типам все же имеются:

  • Тип «А» (малый) — у подобного контакта площадь соприкосновения с центральным подпружиненным контактом, т.е. с медным язычком, находящимся в патроне, намного меньше, нежели в других моделях. При частой смене источников света язычок чуть-чуть смещается вбок, из-за чего некоторые контакты не будут иметь соприкосновения, а поэтому даже исправная лампочка светить не сможет.
  • Тип «В» (средний) – у таких моделей контактная площадь тоже является маленькой, но не настолько, как у вышеописанных, что является достаточно компромиссным решением.
  • Тип «С» (крупный) – у таких образцов медная площадка достаточно весома, с ней легко работают даже изношенные патроны. Однако, все будет зависеть от наличия патронного люфта.

Надежность пайки

Модели ламп накаливания также могут отличаться по способу соединения наружной части токопровода. Он может быть выполнен двумя способами: посредством классической пайки (типы «А» и «С») и точечной контактной сварки (тип «В»). Последний тип хоть и считается более технологичным, но подобное соединение подвержено более скорому разрушению. Сегодня самой надежной считается простая и качественная пропайка по типу «А». Также, пайка будет влиять и на нить накаливания, кои различаются у разных производителей. Традиционно, нити накаливания выполняются из вольфрама, но могут встречаться и сплавы осмия с вольфрамом. В последнем случае, благодаря припайке дополнительных крючков для поддержания, возможно уменьшить провисание нити.

Качество фиксации

Металлический цоколь присоединяется к стеклянной колбе посредством особой мастики. Ее слой можно без труда увидеть сквозь прозрачное стекло лампочки. Если же производитель решит сэкономить на данном компоненте, то устройство просто обречено на скорую поломку. Это произойдет потому, что от перманентного нагрева колба запросто отсоединится от цоколя, повиснет на проводах, а потом упадет и разобьется. Стоит помнить, что уважающий себя производитель никогда не будет экономить на таких частях.

Обжим нити накаливания

Зачастую лампочки перегорают из-за некачественного крепления нити электродами поддержки. А подобный недостаток очень легко скрыть в матовых лампочках. В прозрачных моделях его обнаружить напротив крайне просто.

Разновидности

Лампы накаливания, технические характеристики которых были рассмотрены выше, бывают нескольких видов. Существует несколько принципов, по которым классифицируют представленные устройства.

Прежде всего, лампы накаливания различают по форме колбы. Она может быть шарообразная (самая распространенная), трубчатая, цилиндрическая, шароконическая. Существуют и другие, более редкие разновидности. Их применяют для создания определенного декоративного эффекта (например, в елочных гирляндах).

Покрытие колбы может быть прозрачным или матовым. Существуют также зеркальные разновидности. Назначение лампы также довольно разнообразно. Она может применяться для общего или местного освещения, а также в специальных нуждах (например, кварцевогалогенные виды).

Колба может быть наполнена вакуумом, а также инертными газами, например, аргоном, ксеноном. Есть также галогенные лампы накаливания.

Светодиодные лампы

Достоинства:

1. Световая отдача светодиодных систем уличного освещения с резонансным источником питания достигает 110 люменов на ватт, что сравнимо с отдачей натриевых газоразрядных ламп — 160 люмен на ватт.

2. Средний срок службы светодиодных систем освещения может быть доведён до 50 тысяч часов, что в 50-200 раз больше по сравнению с массовыми лампами накаливания и в 4-16 раз больше, чем у большинства люминесцентных ламп.

3. Возможность получать различные спектральные характеристики без применения светофильтров (как в случае ламп накаливания).

4. Безопасность использования.

5. Малые размеры.

6. Высокая прочность.

7. Отсутствие ртутных паров (в отличие от газоразрядных люминесцентных ламп и других приборов), что исключает отравление ртутью при переработке и при эксплуатации.

8. Малое ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

9. Незначительное тепловыделение (для маломощных устройств).

10. Устойчивость к вандализму.

Недостатки:

1. Основной недостаток — высокая цена. Отношение цена/люмен у сверхъярких светодиодов в 50-100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания.

2. Напряжение питания светодиода значительно меньше напряжения питания обычных ламп накаливания. Поэтому светодиоды соединяют последовательно или используют преобразователи напряжения.

3. Для питания одиночного светодиода от питающей сети необходим низковольтный источник питания постоянного тока, тоже с радиатором, что дополнительно увеличивает объём светильника, а его наличие дополнительно снижает общую надёжность и требует дополнительной защиты. Поэтому многие разработчики ограничиваются выпрямителем, а светодиоды включают последовательно.

4. Высокий коэффициент пульсаций светового потока при питании напрямую от сети промышленной частоты без сглаживающего конденсатора, при его наличии пульсации малы.

5. Спектр отличается от солнечного. Вместе с тем, этот недостаток по сравнению с люминесцентными лампами менее значителен, так как благодаря особенностям человеческого восприятия и при правильно подобранных люминофорах это незаметно.

Светильники со светодиодными лампами.

Все типы светильников можно разделить на три группы:

1. Светодиодные светильники для улиц, парков, дорог, для архитектурного освещения. Выполняются в защищенном от влаги и пыли корпусе, кроме того, корпус обычно выполняет роль теплоотвода и изготавливается из хорошо проводящих тепло материалов.

2. Светильники для производственных целей, ЖКХ и офисов. К изделиям предъявляются повышенные требования к качеству освещения, в том числе к стабильности и цветопередаче, условиям эксплуатации.

3. Светильники для бытовых нужд обычно выпускаются невысокой мощности, но должны удовлетворять многочисленным требованиям к качеству освещения, электробезопасности, пожароопасности и, в немалой степени, — к внешнему виду. Зачастую бытовые светильники имеют сменные лампы.

Кроме указанных применений, светодиодные светильники хорошо подходят для освещения музеев и раритетов, поскольку спектр лампы не содержит ультрафиолетовой составляющей.

Прожекторные лампы

Рисунок 3. Лампы кинопроекционные: а – типа К6-30; б – типа К40-750

Ассортимент прожекторных ламп подразделяют на три группы: лампы для киноаппаратуры (ГОСТ 4019-74), лампы для прожекторов общего назначения (ГОСТ 7874-76) и лампы маячные (ГОСТ 16301-80). Все эти лампы имеют фиксировано расположенное концентрированное тело накала, которому стремятся придать максимальную габаритную яркость. Поэтому для большинства ламп нормируют габаритные размеры тела накала и используют фокусирующие цоколи. Для большинства ламп этого ассортимента, кроме того, оговаривают положение их горения.

Для ламп, работающих в кинопроекционной аппаратуре (рисунок 3), приняты, как правило, небольшие напряжения, позволяющие изготовлять тело накала из фольфрамовой проволоки большого диаметра, что обеспечивает соответствие срока службы каждой лампы установленной средней продолжительности горения. У ламп, предназначенных для горения цоколем вверх, тело накала конструктивно удалено от ножки для исключения перегрева цоколя.

Прожекторные лампы изготовляют на напряжения: 50 В (для железнодорожного транспорта), 110 В (для судов речного и морского флота) и 127 и 220 В (общего назначения). Типичные конструкции прожекторных ламп со слабо ограниченным положением при горении приведены на рисунке 4. На рисунке 5 показаны характерные конструкции прожекторных ламп в рабочем положении, имеющие ограничение по этому признаку. Некоторые лампы снабжены фокусирующими цоколями. На рисунках 4 – 6 дана принятая в стандартах на лампы накаливания система обозначения их основных размеров.

Рисунок 4. Лампы накаливания прожекторные общего назначения со слабо ограниченным положением при горении: а – для железнодорожных прожекторов на напряжение 50 В; б и в – для прожекторов общего назначения

Рисунок 5. Лампы прожекторные с вертикальным положением горения: а – типа ПЖ110-500-2 в цилиндрической колбе с фокусирующим цоколем; б – типа ПЖ110-1000 с резьбовым цоколем; в – то же типа ПЖ220-500

Маячные лампы (рисунок 6) отличаются от прожекторных тем, что они используются в линзовых оптических системах с большими углами охвата, что исключает необходимость располагать тело накала в одной плоскости. При этом требуется лишь его достаточная компактность. Маячные лампы рассчитаны на напряжение от 6 до 110 В и мощности от 3 до 1000 Вт. Контроль правильности расположения тела накала относительно фиксирующих элементов фокусирующих цоколей осуществляется проектированием изображения тела накала в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Для всех типов маячных ламп нормируется срок службы каждой лампы, что связано с труднодоступностью их замены в аппаратуре.

Рисунок 6. Лампы маячные с резьбовыми и штифтовыми цоколями: а – на напряжение 6 В; б – на напряжение 110 В

Срок службы лампочек

Подбирая лампочку для дома важно знать ресурс изделий. Наименее долговечны лампы накаливания, рассчитанные примерно на  1000 часов работы

Это связано с деградацией нити накаливания в процессе эксплуатации.

Более приемлемые показатели имеют энергосберегающие люминесцентные лампы. Качественные модели от известных производителей без проблем могут работать в среднем 10 000 часов. В них также присутствуют изнашивающиеся элементы (электроды), которые со временем теряют свойства.

Наиболее долговечны светодиодные аппараты, многие из которых способны стабильно функционировать на протяжении 50 000 часов. Однако и они постепенно деградируют, что выражается в снижении яркости.

Если выбор лампочки для дома обусловлен экономичностью, лучшим вариантом станет светодиодный прибор. Для конкретных целей может подойти лампа накаливания или люминесцентная.

Список цоколей и их описание

Кроме вида ламп чтобы подобрать правильный тип, необходимо разбираться и в том, какие бывают цоколи. Поэтому необходимо рассмотреть каждый вид подробнее. Ещё кроме ламп для домашнего использования существуют и те, что имеют узкую направленность назначения. Например, цоколи типа W, которые подходят для установки в личное авто. Они также будут описаны ниже.

Резьбовые цоколи ламп

Обозначаются буквой E и являются самыми распространёнными, среди остальных видов. С изобретением лампы как источника освещения встал вопрос о том как продлить срок службы осветительного прибора, ведь сама лампа перегорает. Так, был изготовлен первый цоколь класса Е, который открыл Томас Эдисон. На сегодняшний день этот тип цоколей не устарел и не потерял своей уникальности. Он часто применяется в самых разных типах ламп как стандартный.

Штифтовые

Этот тип обозначается буквой B, является логическим продолжением предыдущего класса, его модернизированной моделью. Их создатели ставили перед собой цель сделать устройство более компактным и удобным, с той же мощностью, но при уменьшенном энергопотреблении. Их характерной особенностью являются боковые контакты, расположенные не симметрично. Это сделано для более строгого закрепления в нужном положении. Такая технология очень часто применяется в автомобильных огнях дальнего или ближнего освещения.

Штырьковые

Обозначается этот тип цоколей буквой G и используется для галогеновых и люминесцентных ламп. Спектр их применения достаточно широк, но основное их достоинство — это то, что такой тип подключения позволяет экономить электроэнергию, за счёт особой конструкции. Однако у неё есть и недостатки. Это то что при работе данных источников света используется ртуть.​

Цоколи ламп с утопленным контактом

Особый вид цоколей применяется в лампах с очень высокой мощностью, например, галогенных. Обозначается он буквой R, рядом стоит цифра 118 или 78. Она обозначает длину лампы в миллиметрах. Такие лампы имеют продолговатый вид, трубчатые почти ничего не весят. Для их подключения используют сеть в 50 Гц, и 220 В.

Цоколь для ламп софитовый штырьковый

Этот цоколь обозначается буквой S и обычно используется для слабого освещения таких небольших помещений, как ванная комната, или же в качестве подсветки разных зеркальных поверхностей. Рядом с буквой обычно стоит цифра 6, 7, и другие. Они обозначают диаметр корпуса лампы. Такие цоколи могут быть установлены с двух сторон одновременно. Например, в случае с лампой трубчатого вида или галогенную.

Цоколь ламповый фокусирующий

Этот тип источников освещения вида накаливания имеет сходную конструкцию с предыдущим. Однако, отличается наличием дополнительной рассеивающей функцией. Этот тип обозначается буквой P и устанавливается в светильники где важна дальность рассеивания луча. Часто их применяют в прожекторах или навигационных огнях. Имеют высокое энергопотребление и высокую мощность.

Цоколь кабельный

Иногда используется нестандартный вид цоколей. Например, такое часто практикуют в проекционных лампах. Обозначается он буквой K.

Цоколь для ламп телефонный

Они обозначаются буквой Т. Этот вид цоколей отличается узкой специализацией. Применяют их обычно в салонах автомобиля для подсветки. Они имеют малую мощность и размер.

Цоколь для ламп формы W

Как и предыдущий вариант их зачастую используют владельцы личного автотранспорта, например, как осветители для указателей поворота. Обозначаются буквой W и имеют сходную внутреннюю конструкцию. Обладают невысокой мощностью и низким потреблением электроэнергии.

Мощность

За последние годы сложилось неправильное мнение, что по яркости светодиодные источники света, сравнимы с обычными лампами накаливания в пропорции 1 к 10.

То есть, если вам нужно заменить лампочку в 100Вт, достаточно найти светодиодную модель мощностью 10Вт. Тогда она даст столько же света и вы не потеряете в яркости.

На самом деле это далеко не так. Здесь очень многое зависит от:

формы – например рефлекторная дает направленный свет, а формы груша больше рассеивает его

колбы – матовая или прозрачная

угла рассеивания

цвета свечения

При этом не стоит забывать, что каждой форме лампы соответствует своя оптимальная мощность.

для шарика или свечи это 5-6 Вт

для груши или таблетки GX 53 от 8 до 10Вт

для рефлекторов MR16 это 4-5Вт

для капсульных с цоколем G9 2-2,5Вт

Превышение этих рекомендаций влечет за собой, либо увеличение размера, либо резкое сокращение срока службы.

Поэтому оптимальное соотношение равнозначности мощности между светодиодными видами и простыми —  это 1 к 8.

Если вам не хватает освещенности, то не стоит гнаться за более мощными лампами. Лучше всего будет добавить еще пару дополнительных светильников.

Сфера использования

Не так давно лампы накаливания присутствовали в различных сферах жизни, в быту и на предприятиях. Это обуславливается простой их монтажа, эксплуатации и обслуживания. Используются в таких сферах:

  • Общего предназначения для внутреннего и наружного освещения в частных домах, квартирах, офисах.
  • Местного применения – для подсветки рабочих мест.
  • Также есть специальные автомобильные лампы накаливания.
  • Устанавливаются в поездах, на судах, и в самолетах.
  • Миниатюрные ЛН применяются в фонариках, шкалах приборов.
  • Сверхминиатюрные в отдельных медприборах, пультах управления.
  • Также есть коммутационные, маячные, кинопроекционные.
Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий

Adblock
detector