Характеристики и типы ламп освещения

Раз­но­об­ра­зие доступ­ных раз­но­вид­но­стей ламп созда­ет слож­но­сти при их выбо­ре. Рань­ше боль­шая часть отно­си­лась к лам­пам нака­ли­ва­ния. Что­бы выбрать такие виды лам­по­чек, кото­рые подой­дут наи­луч­шим обра­зом, нуж­но раз­би­рать­ся в осо­бен­но­стях, при­су­щих им. Более подроб­но с наи­бо­лее исполь­зу­е­мы­ми типа­ми ламп позна­ко­мит эта статья.

Характеристики лампочек

При выбо­ре лам­пы обыч­но обра­ща­ют вни­ма­ние на такие характеристики:

• Важ­но, что­бы свет был ком­форт­ным для глаз и спо­соб­ство­вал сохра­не­нию здо­ро­вья зрения.
• Жела­тель­но, что­бы потреб­ле­ние элек­три­че­ской энер­гии при посто­ян­ном исполь­зо­ва­нии было отно­си­тель­но небольшим.
• Нуж­ны лам­пы не име­ли свойств, кото­рые вред­ны для здо­ро­вья человека.
• При выбо­ре необ­хо­ди­мо учи­ты­вать тех­ни­че­ские харак­те­ри­сти­ки изделий:
• Могут исполь­зо­вать­ся раз­лич­ные типы цоко­ля. При покуп­ке нуж­но при­об­ре­тать толь­ко такую лам­пу, кото­рая подой­дет к патро­ну. Каж­дый вид име­ет услов­ное обо­зна­че­ние, состо­я­щее из бук­вы «E» и одной или двух цифр, кото­рые рав­ны диа­мет­ру, изме­рен­но­му в миллиметрах.
• Мощ­ность исполь­зу­е­мых ламп огра­ни­чи­ва­ет­ся вели­чи­ной, кото­рая ука­зы­ва­ет­ся в спе­ци­фи­ка­ции све­тиль­ни­ка. Если необ­хо­ди­мо уста­но­вить в нем несколь­ко экзем­пля­ров, огра­ни­че­ние отно­сит­ся к сум­мар­ной характеристике.
• В неко­то­рых све­тиль­ни­ках исполь­зу­ют­ся пере­ход­ни­ки, кото­рые поз­во­ля­ют при­ме­нять с дву­мя или четырь­мя штырьками.
• У ламп может быть раз­лич­ная фор­ма кол­бы. Они могут быть в фор­ме гру­ши, шари­ка, све­чи или в какой-нибудь другой.
• Важ­ной харак­те­ри­сти­кой явля­ет­ся яркость осве­ще­ния. При­ня­то счи­тать, что в поме­ще­нии высо­той 2,7 м на 10 кв. мет­ров нуж­но потра­тить мощ­ность 100 Вт. Изме­ре­ние осве­щен­но­сти квар­ти­ры или офи­са осу­ществ­ля­ют в люк­сах. Суще­ству­ют нор­ма­ти­вы, опре­де­ля­ю­щие осве­ще­ние, необ­хо­ди­мое для раз­лич­ных типов офи­сов или жилых помещений.

Боль­шое раз­но­об­ра­зие свойств поз­во­ля­ют выбрать наи­бо­лее под­хо­дя­щий вариант.

Традиционные лампы накаливания (ЛОН)

При­бор это­го типа состо­ит из цоко­ля, где рас­по­ла­га­ют­ся кон­так­ты, предо­хра­ни­те­ля, эле­мен­та нака­ли­ва­ния и стек­лян­но­го баллона.

Спи­раль обыч­но выпол­ня­ет­ся из спла­ва с воль­фра­мом, кото­рый спо­со­бен про­дол­жи­тель­ное вре­мя выдер­жи­вать высо­кую тем­пе­ра­ту­ру горе­ния +3200 °C. Что­бы про­длить вре­мя выго­ра­ния, бал­лон запол­ня­ют арго­ном либо дру­гим инерт­ным газом; в неко­то­рых устрой­ствах, наобо­рот, созда­ют вакуум.

Для функ­ци­о­ни­ро­ва­ния лам­пы элек­три­че­ский ток про­пус­ка­ют через про­вод­ник, име­ю­щий малое сече­ние и низ­кую сте­пень про­во­ди­мо­сти. Энер­гия разо­гре­ва­ет спи­раль, кото­рая излу­ча­ет све­то­вые волны.

Для осве­ще­ния поме­ще­ний при­ме­ня­ют­ся раз­лич­ные виды ламп, выбор кото­рых зави­сит от пред­на­зна­че­ния источ­ни­ка све­та, тре­бу­е­мой ярко­сти и про­чих критериев

Суще­ству­ет огром­ное раз­но­об­ра­зие лам­по­чек обще­го назна­че­ния или сокра­щен­но [link_webnavoz]ЛОН[/link_webnavoz]: обыч­но­го раз­ме­ра или мини­а­тюр­ные для мест­но­го освещения.

По типу испол­не­ния кол­ба может быть:

• окра­шен­ная;
• из мато­во­го стекла;
• зер­каль­ная.

Моди­фи­ка­ции ЛОН могут иметь кол­бы не толь­ко с бес­цвет­ным, но и с раз­но­цвет­ным про­зрач­ным стек­лом. Как пра­ви­ло, их при­ме­ня­ют в деко­ра­тив­ных целях.

Спро­сом поль­зу­ют­ся моде­ли с бал­ло­на­ми из мато­во­го стек­ла, даю­щие мяг­кий рав­но­мер­ный свет, кото­рый осо­бен­но уме­стен для осве­ще­ния спаль­ных и дет­ских комнат.

Наи­бо­лее про­дви­ну­ты­ми моде­ля­ми это­го типа явля­ют­ся крип­то­но­вые, бис­пи­раль­ные све­тиль­ни­ки, кото­рые обла­да­ют повы­шен­ны­ми харак­те­ри­сти­ка­ми. Тем не менее, они усту­па­ют по каче­ствам дру­гим кате­го­ри­ям осве­ти­тель­ных приборов

У зер­каль­ных устройств часть бал­ло­на покры­ва­ет­ся спе­ци­аль­ным соста­вом, кото­рый отра­жа­ет свет, направ­ляя его узким потоком.

Подоб­ные при­бо­ры часто встав­ля­ют в пото­лоч­ные све­тиль­ни­ки, посколь­ку они поз­во­ля­ют отбра­сы­вать свет толь­ко вниз, не осве­щая и не нагре­вая верх­нюю поверхность.

Лам­поч­ки, рабо­та­ю­щие от напря­же­ния 12, 24, 36 В, тре­бу­ют мини­маль­но­го рас­хо­да элек­три­че­ства, одна­ко дают очень туск­лый сла­бый свет. Их при­ме­ня­ют в элек­тро­фо­на­ри­ках или для ава­рий­но­го освещения.

Тех­ни­че­ские харак­те­ри­сти­ки ЛОН:

• све­то­от­да­ча — 9–19 Лм/вт;
• мощ­ность — 25–150 Ватт;
• пери­од экс­плу­а­та­ции в сред­нем тыся­ча часов при напря­же­нии 220 В;
• КПД – менее 30%.

К досто­ин­ствам отно­сит­ся низ­кая цена, про­стой и доступ­ный каж­до­му мон­таж, при­ят­ный жел­то­ва­тый свет освещения.

Недо­стат­ков у при­бо­ров нака­ли­ва­ния зна­чи­тель­но боль­ше: они отли­ча­ют­ся хруп­ко­стью, быст­ро пере­го­ра­ют при пере­па­дах напря­же­ния, кро­ме того, у них силь­но нагре­ва­ет­ся поверх­ность, что может стать при­чи­ной пожара.

Галогенные лампы

[link_webnavoz]Гало­ген­ные лам­пы[/link_webnavoz] – это усо­вер­шен­ство­ван­ные лам­пы нака­ли­ва­ния. Досто­ин­ством гало­ген­ных ламп явля­ет­ся неиз­мен­но яркий свет, пре­крас­ная пере­да­ча цве­та и воз­мож­ность созда­ния раз­но­об­раз­ных све­то­вых оттенков.

Они извест­ны уме­рен­но высо­кой эффек­тив­но­стью, каче­ством све­та и высо­кой номи­наль­ной мощ­но­стью по срав­не­нию с обыч­ны­ми лам­па­ми накаливания.

Как они работают?

Гало­ген­ная лам­па функ­ци­о­ни­ру­ет точ­но так же, как лам­па нака­ли­ва­ния, за одним замет­ным исклю­че­ни­ем: цикл гало­ге­нов. В обыч­ной лам­пе нака­ли­ва­ния воль­фрам мед­лен­но испа­ря­ет­ся из горя­щей нити. Это вызы­ва­ет почер­не­ние лам­пы, что сни­жа­ет све­то­от­да­чу и сни­жа­ет срок служ­бы лампы.

Гало­ген­ные лам­пы в зна­чи­тель­ной сте­пе­ни спо­соб­ны устра­нить эту про­бле­му, пото­му что гало­ген­ный газ хими­че­ски реа­ги­ру­ет с испа­ря­е­мым воль­фра­мом, что­бы предот­вра­тить его при­ли­па­ние к стек­лу. Остат­ки воль­фрам воз­вра­ща­ют­ся к нити нака­ла, что так­же уве­ли­чи­ва­ет срок служ­бы лам­пы. Посколь­ку тем­пе­ра­ту­ра, тре­бу­е­мая для этой реак­ции, выше, чем в обыч­ной лам­пе нака­ли­ва­ния, гало­ген­ные лам­пы изго­тав­ли­ва­ют­ся с исполь­зо­ва­ни­ем кварца.

Гало­ген­ные лам­пы исполь­зу­ют­ся в раз­лич­ных обла­стях при­ме­не­ния, как ком­мер­че­ских, так и жилых. Их при­ме­ня­ют в авто­мо­биль­ных фарах, осве­ще­нии для диван­ных угол­ков, в шка­фах, и настоль­ных лампах.

Люминесцентные

Широ­кое рас­про­стра­не­ние [link_webnavoz]люми­нес­цент­ных ламп[/link_webnavoz] вполне обос­но­ва­но. Такие источ­ни­ки све­та отли­ча­ют­ся спек­тром, диа­мет­ром и фор­мой кол­бы, мощ­но­стью, физи­че­ски­ми харак­те­ри­сти­ка­ми цоко­ля и их коли­че­ством, необ­хо­ди­мо­стью исполь­зо­вать стар­тер или воз­мож­но­стью под­клю­че­ния без при­ме­не­ния пус­ко­вой аппаратуры.

Прин­цип рабо­ты, а так­же осо­бен­но­сти экс­плу­а­та­ции люми­нес­цент­ных све­тиль­ни­ков одно­тип­ны для все­го клас­са этих ламп. Под воз­дей­стви­ем элек­три­че­ско­го раз­ря­да в ртут­ных парах обра­зу­ет­ся уль­тра­фи­о­ле­то­вое излу­че­ние, кото­рое погло­ща­ет­ся люми­но­фо­ром и фор­ми­ру­ет све­то­вое излучение.

К недо­стат­кам таких осве­ти­тель­ных при­бо­ров мож­но отне­сти ток­сич­ность напол­ни­те­ля кол­бы и, как след­ствие, необ­хо­ди­мость пра­виль­ной ути­ли­за­ции вышед­ших из строя ламп. Так­же сле­ду­ет учи­ты­вать отсут­ствие плав­но­го вклю­че­ния и невоз­мож­ность осу­ществ­лять регу­ли­ров­ку ярко­сти освещения.

Энергосберегающие типы ламп

Такие лам­пы помо­га­ют эко­но­мить элек­три­че­ство. Они исполь­зу­ют элек­тро­энер­гии намно­го мень­ше по срав­не­нию с лам­па­ми нака­ли­ва­ния, обес­пе­чи­ва­ю­щи­ми такую же осве­щен­ность. На упа­ков­ке ука­за­на не толь­ко потреб­ля­е­мая мощ­ность, но и то, с какой лам­пой нака­ли­ва­ния ее мож­но сравнить.

Дру­гой важ­ной осо­бен­но­стью таких осве­ти­тель­ных устройств явля­ет­ся спо­соб­ность давать раз­лич­ный цвет и тем­пе­ра­ту­ру све­то­во­го потока.

Дан­ные об этом мож­но про­честь на упаковке.

Инфор­ма­ция о цве­те и тем­пе­ра­ту­ре может быть ука­за­на непо­сред­ствен­но, а так­же мож­но руко­вод­ство­вать­ся пара­мет­ром цве­то­вой тем­пе­ра­ту­ры. Клас­си­фи­ка­ция соот­вет­ству­ет сле­ду­ю­щим ситуациям:

• Когда ука­за­но 2700–3500 Кель­ви­нов, речь идет о теп­лом жел­том све­те. Он наи­бо­лее при­вы­чен для боль­шин­ства людей и напо­ми­на­ет лам­поч­ку накаливания.
• Белый днев­ной свет име­ет место при пока­за­те­ле, рав­ном 3500–4500 Кель­ви­нов. Такое осве­ще­ние спо­соб­ству­ет пра­виль­ной цве­то­пе­ре­да­че. Оно прак­ти­че­ски не иска­жа­ет есте­ствен­ные цве­та. Это под­хо­дит, если нано­сят маки­яж, рису­ют кар­ти­ну или зани­ма­ют­ся дру­ги­ми веща­ми, при кото­рых необ­хо­ди­мо видеть цвет без искажений.
• Когда цве­то­вая тем­пе­ра­ту­ра пре­вос­хо­дит 6400 Кель­ви­нов, свет будет выгля­деть голу­бо­ва­то-холод­ным. Обыч­но такое осве­ще­ние исполь­зу­ют в поме­ще­ни­ях хозяй­ствен­но­го назначения.

Про­из­во­ди­те­ли отоб­ра­жа­ют этот пара­метр в виде рам­ки вокруг изоб­ра­же­ния лам­пы. Ее цвет одно­знач­но ука­зы­ва­ет на тип осве­ще­ния, кото­рый она созда­ет. В пере­чис­лен­ных ситу­а­ци­ях соот­вет­ствен­но исполь­зу­ют­ся жел­тый, белый и синий цве­та. Какие быва­ют лам­пы тако­го рода — рас­ска­за­но далее.

Светодиодные лампы

[link_webnavoz]Све­то­ди­од­ные лам­пы[/link_webnavoz] широ­ко исполь­зу­ют­ся для осве­ще­ния жилых и офис­ных поме­ще­ний. Их пре­иму­ще­ства­ми являются:

• Сла­бая чув­стви­тель­ность к рез­ким изме­не­ни­ям температуры.
• Хоро­шо пере­но­сят пере­па­ды напряжения.
• Высо­кая надеж­ность при использовании.

Такие осве­ти­тель­ные устрой­ства выпус­ка­ют­ся в пла­сти­ко­вом кор­пу­се. Это свя­за­но с незна­чи­тель­ным нагре­вом в про­цес­се рабо­ты. Эта осо­бен­ность поз­во­ля­ет их исполь­зо­вать, напри­мер, в натяж­ных потолках.

Осно­ву кон­струк­ции состав­ля­ют полу­про­вод­ни­ки, даю­щие на p‑n пере­хо­дах яркий свет.

Основ­ным недо­стат­ком явля­ет­ся отно­си­тель­но высо­кая стоимость.

В отли­чие от люми­нес­цент­ных свет у этих лам­по­чек заго­ра­ет­ся за мгно­ве­ние. Они под­да­ют­ся регу­ли­ров­ке интен­сив­но­сти, что поз­во­ля­ет уста­но­вить тре­бу­е­мый уро­вень освещения.

Филаментные лампы

Они явля­ют­ся раз­но­вид­но­стью све­то­ди­од­ных. Их отли­чие заклю­ча­ет­ся в том, что во вклю­чен­ном состо­я­нии они по излу­ча­е­мо­му све­ту напо­ми­на­ют лам­поч­ки накаливания.

Эта раз­ни­ца игра­ет важ­ную роль при исполь­зо­ва­нии в хру­сталь­ных люст­рах. В этом слу­чае обык­но­вен­ное све­то­ди­од­ное осве­ще­ние не заста­вит играть и пере­ли­вать­ся хру­сталь. А если исполь­зо­вать [link_webnavoz]фила­мент­ные лам­пы[/link_webnavoz], то в этом слу­чае хру­сталь пока­жет свои луч­шие стороны.

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.

Современная научная разработка: катодолюминесцентные лампы российских ученых

За осно­ву кон­струк­ции внеш­не­го вида взя­та все та же лам­поч­ка Ильи­ча, но со зна­чи­тель­ным изме­не­ни­ем внут­рен­них компонентов.

Она вышла свое­вре­мен­но и ста­ла акту­аль­ной пото­му, что реше­ни­ем меж­ду­на­род­ной Мина­мат­ской кон­вен­ции меж­ду госу­дар­ства­ми (более 140 участ­ни­ков) создан дого­вор, огра­ни­чи­ва­ю­щий антро­по­ген­ные выбро­сы в окру­жа­ю­щую сре­ду ртут­ных паров и их соеди­не­ний, при­во­дя­щих к отрав­ле­нию живых организмов.

С нача­ла 2020 года попа­да­ют под запре­ще­ние КЛЛ и люми­нес­цент­ные лам­пы, отдель­ные виды ртуть­со­дер­жа­щей про­дук­ции, вклю­чая элек­три­че­ские бата­реи, реле и переключатели.

А от это­го запре­та под вопро­сом ста­но­вит­ся при­ме­не­ние уль­тра­фи­о­ле­то­вых источ­ни­ков све­та, так необ­хо­ди­мых для меди­цин­ских учре­жде­ний, а так­же сель­ско­хо­зяй­ствен­ных пред­при­я­тий, зани­ма­ю­щих­ся выра­щи­ва­ни­ем рас­те­ний в теплицах.

Рос­сий­ски­ми уче­ны­ми, рабо­та­ю­щи­ми на кафед­ре ваку­ум­ной элек­тро­ни­ки Мос­ков­ско­го физи­ко-тех­ни­че­ско­го инсти­ту­та при сов­мест­ной рабо­те с кол­ле­га­ми из ФИАН, уда­лось создать, испы­тать и запу­стить в про­из­вод­ство като­до­лю­ми­нес­цент­ную лам­пу, не содер­жа­щую опас­ных ком­по­нен­тов ртути.

У нее доволь­но ори­ги­наль­ный прин­цип рабо­ты, повто­ря­ю­щий кон­струк­цию ста­ро­го кине­скоп­но­го телевизора.

Анод выпол­нен тон­ким алю­ми­ни­е­вым зер­ка­лом, кото­рое при рабо­те под­вер­га­ет­ся бом­бар­ди­ров­ке пото­ка элек­тро­нов, выле­та­ю­щих из като­да с модулятором.

Ваку­ум­ная сре­да внут­ри гер­ме­тич­но­го стек­лян­но­го кор­пу­са кол­бы обес­пе­чи­ва­ет надеж­ную рабо­ту, как и у всех обыч­ных радио­элек­трон­ных ламп.

Над ано­дом рас­по­ло­жен слой люми­но­фо­ра. Им мож­но при­дать прак­ти­че­ски любую цве­то­вую гам­му созда­ва­е­мо­му осве­ще­нию. Это осо­бен­но цен­но для уль­тра­фи­о­ле­то­во­го спек­тра, кото­ро­му рань­ше тре­бо­ва­лись пары ртути.

Осо­бая слож­ность при созда­нии этой кон­струк­ции воз­ник­ла с моду­лем катод­но­го излу­че­ния. Дело в том, что подоб­ные лам­поч­ки пыта­лись изго­тав­ли­вать во мно­гих стра­нах, вклю­чая США. Там даже было нала­же­но опыт­ное про­из­вод­ство и проб­ная продажа.

Но она не полу­чи­ла раз­ви­тия: их като­до­лю­ми­нес­цент­ные источ­ни­ки све­та дол­го разо­гре­ва­лись и зажи­га­ли осве­ще­ние с задерж­кой по вре­ме­ни, да и раз­ме­ры полу­ча­лись громоздкими.

Рос­сий­ские уче­ные удач­но реши­ли эти вопро­сы за счет исполь­зо­ва­ния тех­но­ло­гии тун­нель­но­го эффек­та и при­ме­не­ния угле­во­лок­на в каче­стве мате­ри­а­ла излу­ча­ю­ще­го катода.

Еще несколь­ко науч­ных раз­ра­бо­ток уче­ных из Физ­те­ха лег­ло в осно­ву авто­кад­ной кон­струк­ции като­до­лю­ми­нес­цент­ной лам­пы. Она обла­да­ет уни­каль­ны­ми элек­три­че­ски­ми харак­те­ри­сти­ка­ми и спо­соб­на кон­ку­ри­ро­вать с боль­шой мас­сой суще­ству­ю­щих све­то­ди­од­ных ламп.

При ее экс­плу­а­та­ции отсут­ству­ет необ­хо­ди­мость забо­тить­ся об охла­жде­нии и отво­де теп­ла, как у обыч­ных полу­про­вод­ни­ко­вых при­бо­ров. Она не боит­ся пере­гре­ва и не поте­ря­ет свою яркость.

Такая лам­поч­ка отлич­но будет рабо­тать в закры­тых пото­лоч­ных све­тиль­ни­ках без спе­ци­аль­но­го охлаждения.