Осветительные лампы - виды и типы

Существует несколько видов ламп освещения: накаливания, люминесцентные, светодиодные и др. В данной статье пойдет речь о люминесцентных лампах и всем известных источниках света, работающих по принципу накала спирали. Любые лампы разделяются на группы по нескольким показателям. Прежде всего, это номинальные характеристики напряжения электросети и параметры мощности (номинальной и потребляемой в процессе эксплуатации). Светотехнические показатели в первую очередь определяются значением светоотдачи (или интенсивности излучаемого потока света).

 Лампы накаливания

 Это самые «древние» устройства для освещения, подключаемые к электросети. Корпус лампочек выполняется в виде монолитной стеклянной колбы различного размера – чем он больше, тем мощнее и ярче лампа. Колбы современных «накалок» изготавливаются из разных стеклянных материалов. Помимо простого, полностью прозрачного стекла, на рынке представлены варианты с колбами из опалового, бело-молочного и матированного стекла. Стеклянные элементы герметично фиксируются в жестяном цоколе штифтового либо обычного резьбового типа. Диаметр цоколя бывает разным. Наибольшим спросом пользуются традиционные изделия с цоколями Е 27.

Свет лампы накаливания производят очень просто: под стеклом располагается высокотемпературная спираль, встроенная в цоколь. Она сделана из вольфрама. Спираль представляет собой тонкую нить, прикрепленную к проводникам тока, изготовленным из молибдена. Бывают изделия с одиночной или двойной нитью. Как правило, бытовые лампы незначительной мощности (до 60 Вт) комплектуются вакуумными колбами. В рабочие корпуса моделей средней и высокой мощности заправляют инертный газ/смесь газов. Колбы дорогих моделей заполнены криптоном, а в бюджетной продукции в роли газового заполнителя часто выступает азотно-аргоновый состав. Газ необходим для того, чтобы увеличить температуру в зоне накала спирали.

Чем выше характеристики мощности лампы, тем больше световой энергии она производит. Интенсивность потока света увеличивается пропорционально повышению температуры нитяной спирали накаливания. Для дополнительного повышения яркости ламп на их колбы наносятся специальные составы (чаще всего – на алюминиевой основе, реже – на серебряной), обладающие высокими светоотражающими свойствами. Такое напыление работает по принципу зеркального отражения.

Вольфрам способен выдерживать высокотемпературное воздействие в течение длительного времени, но даже этот «супер металл» со временем «сгорает». Сопротивление спирали постепенно снижается, что становится причиной падения мощности и интенсивности генерирования светового потока. У отслуживших свой срок изделий нить перегорает. Лампы, заполненные криптоном, дольше сохраняют яркость. Их световая производительность падает примерно на 16% после 50%-ной выработки ресурса. Азотно-аргоновые лампочки теряют после такого же срока около 23% яркости.

Лампы накала изготавливаются пяти видов в зависимости от напряжения – 6/12/24/36/220 В. Первые три вида по большей части востребованы в автомобильной промышленности. Ассортимент по мощности довольно широкий. Для светильников чаще всего используются лампочки на 15/30/40 Вт. Для освещения жилых, подсобных и хозяйственных помещений – на 60/75/100 Вт. Объекты, к которым предъявляются особые требования по яркости системы освещения (цеха швейных фабрик, лаборатории и др.), оборудуются лампами 200/300/500 и даже 1000 Вт.

Галогенные лампы

Отдельно стоит сказать о галогенных лампах, которые также входят в число ламп накаливания. Принцип работы «галогенок» отличается от традиционного способа накала. Колбы данных лампочек заполняются галогенными составами. Наиболее часто для этих целей применяется йод. Когда на спираль поступает электричество, молекулы вольфрама начинают отделяться от нее. Они прилипают к колбе и вступают в химическую реакцию с йодными молекулами.

Образовавшийся таким образом йодид вольфрама под действием температуры снова разлагается на исходные составляющие: частицы металла «прилипают» обратно к спирали, а частицы йода – к стеклу кварцевой колбы. Из-за вышеописанного круговорота нить выгорает намного медленнее, чем при способе прямого накала. Рабочий ресурс «галогенок» примерно в два раза больше. Кроме этого, они обладают улучшенными светотехническими показателями.

Люминесцентные лампы

В данных осветительных лампах световой поток производится с помощью люминофора. Это белое порошкообразное вещество, которое начинает излучать свет под целенаправленным действием лучей ультрафиолета. Люминофор наносится методом напыления на внутреннюю поверхность колбы. По цветовой температуре люминесцентные модели изготавливаются в четырех вариантах: обыкновенный белый свет (изделия имеют маркировку «ЛБ»), дневной свет (маркировка «ЛД»), холодный белый свет (маркировка «ЛХБ») и теплый белый свет (ЛТБ). Мощность ламп люминесцентного типа может составлять от 15 до 200 Вт. Все модели производят свет в среде низкого давления. По соотношению яркости и светоотдачи такие лампы в 3-5 раз превосходят стандартные лампочки с вольфрамовыми спиралями.

Стеклянные ламповые корпусы могут иметь различную форму. Наибольшим спросом пользуются бытовые энергосберегающие модели со спиральными колбами ( цоколь Е 27) и длинные трубчатые лампы. Последние обычно применяются в лечебных, общественных и торговых учреждениях. В корпусах люминесцентных ламп установлены электроды из вольфрама, которые зафиксированы на стеклянных элементах. Электроды соединены с проводниками тока, выведенными из колбы.

При сборке ламп из них полностью удаляют воздух и закачивают ртуть и газ аргон. В среднем для каждого изделия необходимо 45 мг ртути. Закачивание производится в режиме низкого давления. Аргон выполняет сразу две важных функции. Во-первых, он существенно снижает износ электродов в результате распыления их оксидного слоя. Во-вторых, газ ускоряет и облегчает генерирование электроразряда внутри лампочки.

Данная разновидность ламп освещения имеет пусковой и регулировочный механизмы. Дроссель отвечает за быстрое зажигание, поддержание нужного тока и стабильность светоизлучения. Конденсатор устраняет помехи, возникающие из-за замыкания пусковых контактов. Конденсатор соединен с дросселем по параллельной схеме. Второй конденсатор применяется для того, чтобы сгладить реактивную мощность дроссельного элемента.

Стартер позволяет срабатывать зажиганию в автоматическом режиме – сразу при подаче электричества. Пускатель представляет собой тепловое реле на основе пары электродов. Они помещены в модуль, наполненный неоном. При включении лампочки между электродами генерируется тлеющий разряд, который нагревает специальный биметаллический проводник, последовательно соединенный со всеми ламповыми электродами. В результате они нагреваются до температуры более 800 °C. Начинается процесс испарения ртутных масс. Затем происходит так называемая термоэлектронная эмиссия, благодаря которой рядом со всеми электродными носителями появляются ртутно-электронные поля.

При замыкании электродов пускателя генерирование тлеющего разряда прекращается. Температура биметаллического проводника понижается, и общая цепь электродов вскоре размыкается. Но в дроссельном модуле остается определенный запас мощности. Благодаря автономной индукции дросселя и наличию напряжения в сети лампа снова загорается. При этом пары ртути ионизируются и начинают излучать ультрафиолет. Под его воздействием загорается люминофор. Это и есть тот свет, которым светят люминесцентные лампы.

Кроме обыкновенных моделей «люминесценток» существуют модификации для качественного освещения производственных помещений, где много пыли. Корпусы таких специальных ламп дополнительно обрабатываются металлическим светоотражающим составом. Он находится под слоем люминофора и наносится на стекло методом напыления. Данные лампы можно использовать даже без световых отражателей, так как их показатели интенсивности светоизлучения на 50-70% выше по сравнению с обыкновенными лампами.

Минус ««люминесценток» в том, что они способны генерировать световую энергию исключительно в режиме двойной частоты тока сети. Если данное условие не соблюдено, то при эксплуатации изделий возникает эффект стробоскопии. Поэтому современные лампы люминесцентного типа имеют электросхемы, которые «держат» потоки света в противофазе. Качественные лампы служат очень долго без существенной потери яркости – 11000/14000 часов.