Галогеновая лампа. Галогеновые лампы для дома Чем отличается лампа накаливания от галогенной

Галогенные лампы относятся к группе источников света с нитью накаливания. Однако такие источники света отличаются широким ассортиментом и более продолжительным сроком эксплуатации. Несмотря на наличие в продаже более продвинутых лампочек (светодиодные, люминесцентные), галогенные устройства по-прежнему пользуются популярностью.

Устройство и принцип действия

Начинка галогенных лампочек во многом напоминает нити накаливания: та же стеклянная колба, тело накала и цоколь. Однако эти источники света имеют в своем составе йод и бром.

Проходя через тело накала, ток разогревает вольфрамовую спираль, что приводит к свечению. Вследствие высокой температуры происходит высвобождение вольфрамовых атомов, вступающих во взаимодействие с галогенами (йодом и бромом). Реакция препятствует осаживанию металлических элементов на внутренних стенках осветительного устройства, что позволяет существенно увеличить срок эксплуатации лампочки.

Таким образом, принцип работы галогенной лампочки базируется на использовании вольфрамово-галогенного цикла:

1. Испарение вольфрама.
2. Перенос частиц посредством диффузии или конвекции на участки с меньшей температурой.
3. Появление устойчивых молекул соединений вольфрама и галогенов.
4. Транспортировка появившихся молекул на участки с высокими температурами - к нагретой вольфрамовой спирали.
5. Разложение молекул в результате воздействия повышенной температуры и выделение вольфрамовых атомов на поверхность тела свечения.

Описанные выше процессы уменьшают влияние двух ключевых недостатков стандартных лампочек накаливания:

1. Тело колбы не темнеет, так как испарившиеся вольфрамовые частицы снова уходят на нить накаливания.
2. Происходит регенерация тела свечения, что увеличивает эксплуатационный срок лампочки.

В то же время вольфрамово-галогенный цикл не лишен недостатков:

1. Реакции, где применяется йод, невыполнимы без кислородной среды. Так как в качестве наполнителей используются соединения водорода (йодистый метил и метилен), то в колбе осуществляется водяной цикл, ускоряющий разрушительные процессы в нити накала.
2. Йод не позволяет полностью регенерировать нить, поскольку возвращение вольфрамовых атомов происходит в хаотическом порядке. При этом самые перегретые участки тела свечения не восстанавливаются. Следствием является быстрое испарение вольфрама с участков, подвергшихся воздействию критических температур, и перегорание нити.
3. Минусы использования йода проявляются и в других вопросах: агрессивность при взаимодействии с металлами, вбирание в себя немалой части излучения на зелено-желтом участке спектра. Также имеет место недостаточно проработанная методика дозирования галогена.

Перечисленные минусы компенсируются использованием других типов галогенов. К примеру, в последнее время получили распространение бромовые соединения (этилы и этилены). Также возможно применение фтора или хлора. Особенно интересен фтор, так как он с наибольшей эффективностью позволяет усилить регенерацию нити. Существенным ограничивающим фактором для брома, фтора и хлора является их агрессивность.

Применение

Несмотря на то, что галогенные лампочки уступают в эффективности светодиодным и люминесцентным источникам света, они пользуются популярностью. В частности, лампы с диммерами 220 В легко заменяют стандартные лампочки накаливания.

Галогенные устройства применяют в качестве освещения для автомобилей. Такой источник света идеально подходит для этой сферы, поскольку обеспечивает высокую светоотдачу, длительность эксплуатации, стойкость к перепадам напряжения, имеет небольшую колбу. Галогенные светильники применяют также в прожекторах, рампах, для освещения при проведении фотосъемок и видеосъемок. Они используются в шелкографии и флексографической печати, при сушке материалов, отличающихся чувствительностью к ультрафиолету.

Галогенные источники света применяются как нагревательные элементы. Речь идет об использовании их в электрических плитах, микроволновых печах и паяльных лампах.

Разновидности галогенных лампочек

Лампочки с галогенами классифицируют по источникам питания:

• низковольтное исполнение с драйвером на 12 Вольт;
• лампы накаливания 220в.

Классификация ламп представлена на рисунке внизу.

Низковольтные лампочки также могут подключаться к выделенному источнику питания на 220 В, но только при наличии понижающего трансформатора. Данное устройство уменьшает напряжение до допустимого уровня (12 Вольт). Галогенные лампочки этого типа имеют штырьковый цоколь G4, G9, GU10, G12. Также в автопроме применяется цоколь типа H4.

Виды цоколей показаны на следующем рисунке.

Лампочки принято подразделять на несколько типов в зависимости от особенностей их конструктивного исполнения:

• линейные;
• капсульные;
• с отражателем;
• с вынесенной колбой;
• низковольтные;
• галогеновые люстры;
• IRC-галогенные источники света.

Линейные

С этого типа лампочек начиналось производство галогенных источников света. Выпускаются такие лампы и поныне. В конструкции линейных источников света имеется пара штырьковых держателей с обеих сторон вытянутой колбы. В бытовых целях такие устройства применяют редко из-за их высокой мощности (от 1 до 20 кВт).

Капсульные

Такие лампочки характерны своими небольшими габаритами. Капсульные источники света применяют для подсветки интерьеров. Обычно используют цоколи G4 и G9. Что касается G9, то этот цоколь предназначен для сети 220 В. За счет компактности и небольшой мощности капсульные устройства часто устанавливают в светильниках открытого типа.

С отражателем

Галогенные лампочки с отражателями также именуют устройствами с направленным излучением. Подобного эффекта добиваются за счет применения отражателя, который выполняется в одном из двух вариантов - интерференционном или алюминиевом. В случае с отражателем из алюминия тепло отводится вперед, а интерференционное исполнение предполагает отвод тепла назад. Также приборы с отражателем изготавливают с защитной крышки и без таковой. Светильники с отражателем оснащаются разными типами цоколей: для сети 220 В или низковольтные - на 12 Вольт.

С вынесенной колбой

Устройства с внешней колбой часто путают со стандартными лампами накаливания. Они имеют схожую конструкцию, в том числе резьбовой цоколь E14 или E27, такую же стеклянную колбу и тело накала. Но внутри лампочки с вынесенной колбой имеются галогены.

Галогеновые люстры

Источники света этого типа производятся с цоколем E17 или E27. Одна из главных характеристик люстр - малогабаритность лампочек, они практически незаметны. Люстры обычно рассчитаны на работу от сети 220 В, однако встречаются и низковольтные светильники. В последнем случае понадобится подключение через понижающий трансформатор.

Обратите внимание! Чтобы избежать перегрева, вместо стандартных патронов рекомендуется использовать керамические.

Низковольтные

К низковольтным источникам света относятся приборы, работающие от напряжения 6, 12 или 24 Вольт. Наиболее распространенный вариант - лампа на 12 Вольт. Чаще всего низковольтные галогенные лампочки используют в случае установки на легковоспламеняющиеся основания. Применяются для освещения интерьеров (точечная подсветка), небольших фрагментов садовых участков, для освещения экспонатов в музеях и т.д.

Благодаря своей безопасности низковольтные источники света разрешены к использованию в помещениях с повышенным уровнем влажности. Но в этом случае необходимо обеспечить надежную защиту цоколя от попадания на него воды.

Обратите внимание! Низковольтные устройства всегда подключают к электросети через трансформаторы.

IRC-галогенные лампы

Галогенные IRC-лампы имеют специальное покрытие, которое прозрачно для видимого света, но является преградой для инфракрасного излучения. Данное покрытие принимает инфракрасный свет и отражает его обратно - к спирали. Благодаря такой технологии сокращаются тепловые потери и повышается эффективность лампы. По данным ведущего производителя - компании Orasm - технология позволяет уменьшить потребление электричества на 45% в сравнении с другими галогенными лампочками. При этом срок службы устройства увеличивается в 2 раза. IRC-лампа позволяет получить мощный световой поток - 1700 лм, а также светоотдачу 26 лм/Вт, что вдвое выше возможной 35-ваттного люминесцентного источника света.

Технические характеристики

Чтобы правильно подобрать нужную галогенную лампочку, рекомендуется вникнуть в их ключевые технические характеристики. Это даст возможность выбора устройства с подходящей интенсивностью света, мощностью и входным напряжением.

Базовые характеристики:

1. Разновидность цоколя. Существует множество видов цоколей, в том числе G4, G9, GU10, G12 и другие. С учетом типа цоколя выбирают другие параметры (от этого в частности зависит, открытым или закрытым будет светильник).
2. Напряжение источника электропитания. Есть два варианта, один из которых рассчитан на питание от сети 220 В, второй - на 12 Вольт.
3. Мощность. Данный параметр зависит от типа лампочки. Для линейных лампочек используется параметр 100-1 500 W, для низковольтных капсульных источников света с держателем G4 применяют схемы 10 W, 20 W или 35 W. Для держателя G9 понадобится 40 W, а для лампочек с рефлектором - 20,35 или 50 W.
4. Форма колбы. Она изготавливается в виде свечи, бывает линейной или грушевидной.

1. Тип светового потока.
2. Цветовая температура. Галогенные лампочки обеспечивают комфортную для глаз температуру, находящуюся в пределах 2,7–3 тыс. К.
3. Индекс цветопередачи. Данный показатель находится в районе 100.
4. Срок службы лампочки. В среднем лампочка будет работать в течение 2 тыс. часов. Если же условия эксплуатации идеальны, галогенный источник света способен работать вдвое больше.
5. Коэффициент полезного действия. Обычно находится в пределах 50–80%. Низкий показатель связан с затратами энергии на нагрев поверхности изделия.

На следующем рисунке представлены основные типы цоколей.

Обратите внимание! Как только поступает напряжение, свет зажигается мгновенно. Чем выше мощность лампочки, тем более ярким будет освещение.

Маркировка ламп показана на рисунке ниже.

Преимущества и недостатки

Правильно организованная система освещения предполагает использование в наибольшей степени подходящих светильников. Чтобы разобраться, какой тип лампочек больше подходит для той или иной ситуации, рекомендуется ознакомиться с их характеристиками. Это позволит выделить плюсы и обозначить минусы разных осветительных приборов.

Достоинства галогенных лампочек:

• высокий уровень цветопередачи вне зависимости от модификации, благодаря чему достигаются максимально достоверные цвета - без серьезных искажений;
• достаточная интенсивность света;
• доступные цены;
• продолжительный срок эксплуатации;
• широкий выбор модификаций, отличающихся между собой по многим параметрам (напряжение, цоколь, мощность и т.д.).

На рисунке ниже приведено сравнение разных типов источников света.

Есть у галогенных устройств и минусы (особенно у лампочек бытового назначения):

• неустойчивость к перепадам напряжения в электросети;
• чувствительность к регулярно происходящим коммутациям;
• хрупкость конструкции.

Особенности эксплуатации

Чтобы максимально продлить срок службы галогенной лампочки, рекомендуется избегать касания колбы голыми руками. Даже на чистых руках присутствует жировой слой, который при попадании на поверхность источника света приводит к нарушению температурного баланса, почернению колбы и перегоранию лампочки. Поэтому любые манипуляции с галогенной лампой следует выполнять не голыми руками, а с помощью салфетки или неворсистой ткани.

Еще один способ увеличить продолжительность жизни лампы - избегать слишком частого включения и выключения света. Для лампы лучше, если она работает несколько часов без перерыва, чем если ее в этот период несколько раз включают и выключают. Также продлевает срок службы стабильное входное напряжение.

Производители

Самая известная фирма, специализирующаяся на производстве галогенных ламп, - компания Osram. В ее ассортименте есть лампочки любых разновидностей и мощности. В продаже имеются капсульные светильники, устройства с отражателем, с классическими колбами и много другое. Помимо источников света бытового назначения, Osram выпускает светильники для автомобилей.

Существуют и другие компании-производители, наиболее известные из которых - Navigator и Camelion. Цены на продукцию такого рода довольно сильно разнятся в зависимости от типа лампочки, ее технических возможностей и репутации производителя. Лампочки на 20 В стоят от 40 рублей за единицу, а светильники на 150 В не купить дешевле 400–500 рублей.

Чтобы правильно выбрать освещение для дома, необходимо принять в расчет ряд обстоятельств:

1. Мощность и светоотдача. Для галогенных лампочек характерно более высокое соотношение по сравнению с лампами накаливания. Если обычная лампочка создает поток света мощностью 12 лм, то галогенная - 25 лм. Соответственно, для той же самой интенсивности освещения нужна галогенная лампочка с вдвое меньшей мощностью.
2. Напряжение. Устройства низковольтного типа потребляют меньше электричества. К тому же, они невелики по размеру. Однако для их применения понадобится трансформатор, поскольку прямое подключение к сети не представляется технически возможным.
3. Мощность модуля. Показатель вычисляется с учетом суммарной мощности источников света. Для трех лампочек мощностью по 50 Вт каждая нужен трансформатор на 150 Вт. Допустим недогруз, но не более 15 Вт.

1. Провод. Понадобится провод сечением от 1,5 квадратных миллиметров. Оптимальный вариант - 2,5 квадратных миллиметра.
2. Регулятор света. Выбирается специальный прибор для низковольтных галогенных устройств.
3. Цоколь. Для каждой лампочки существует соответствующий тип цоколя.

Обратите внимание! Основание для установки источника света должно быть изготовлено из пожаробезопасных материалов. Для защиты гипсокартонного основания достаточно специального кольца, а вот в случае с натяжным потолком не обойтись без термоплатформы.

Самостоятельное подключение

Установить галогенный светильник своими руками несложно. Работу следует выполнять в перчатках или же держать прозрачную часть прибора салфеткой или куском ткани. Внешняя колба менее чувствительна, однако перчатки лучше все же использовать.

Светильники с отражателями монтируют к стойке с монтажным кольцом. В качестве крепежного элемента используют усики или пружинки (конкретный способ фиксации зависит от модели). Крепеж обеспечивает механическое закрепление устройства в монтажном кольце.

К лампочке подводят выделенный провод. Разрешается подключение шлейфовым способом. Однако такой способ нежелателен, так как приводит к потере мощности.

Кабели используют импульсные, поскольку они обеспечивают компактность. Фазный проводник из коробки стыкуют с выключателем, а провод от выключателя соединяют с трансформатором. Нуль направляют от распредкоробки к трансформатору. В цоколь устройство вкручивают так же, как и обычную лампу накаливания.

Галогенные лампы накаливания обладают высокой цветопередачей. В отличие от обычных ламп накаливания – галогенные лампы восстанавливают свою нить накала.

В обычной лампе накаливания нить накала раскаляется до очень высокой температуры. При такой температуре вольфрам, из которого состоит спираль, испаряется и осаждается на стенках колбы лампы. Со временем спираль становиться тоньше и перегорает. К тому же колба лампы со временем темнеет. Чтобы это решить колбу лампы делают большой, так металл осаждается на большую поверхность и лампа темнеет меньше.

В галогенных лампах внутрь колбы добавляют галогены – Йод, Бром. Галогены вступают в химическую реакцию с парами вольфрама и связывают его. Далее соприкасаясь с раскаленной спиралью, соединения галогена и вольфрама разрушаются, и вольфрам высвобождается, возвращаясь на спираль. Тем самым спираль восстанавливается.

Для того чтобы сами соединения галогенов с вольфрамом не осаждались на стенках колбы температура колбы должна быть выше 250С. На большой колбе поднять температуру выше 250 градусов сложно. Так как с галогенами лампа не будет темнеть эту колбу можно сделать очень компактной.
Компактная колба лампы легко нагревается выше 250 градусов.

В такой колбе легко увеличить давление, что также уменьшает испарение металла со спирали.
Обычное стекло для такой колбы не годиться, необходимо жаропрочное – кварцевое.

Кварцевое стекло пропускает ультрафиолетовое излучение по этому в спектре галогенных ламп присутствует небольшая доля ультрафиолета. Его конечно в десятки раз меньше чем от солнца. Ультрафиолетовое излучение с одной стороны вредно для глаз, а с другой стороны способствует выработки витамина D. Стекло дополнительной колбы лампы или плафона защищает от ультрафиолета.

То, что галогенная лампа восстанавливает свою спираль, позволяет увеличить температуру спирали. Это увеличивает КПД галогенной лампы, делая ее немного экономичнее обычной лампы накаливания.
И подводит нас к самому главному преимуществу – Высокой цветопередачи. Галогенные лампы имеют непрерывный спектр излучения, включающий все цвета радуги.
Обычные лампы накаливания уступают в этом галогенным лампам. Они излучают более теплые цвета: красный, желтый, зеленый и меньше холодные цвета: синий и особенно фиолетовый.
Из всех искусственных источников света галогенные лампы дают самое естественное освещение.
Свет галогенных ламп не утомляет зрение. Поэтому обязательно применяйте эти лампы. И совмещайте с другими лампами.
Галогенными лампами следует освещать рабочие места, например, над столами: письменными, кухонными, рабочими. А люминесцентные и светодиодные лампы можно применять как фоновый свет и совместно с галогенными лампами. Так галогенные лампы будут восполнять недостающие цвета, других ламп.

Есть у галогенных ламп один небольшой недостаток. Во время включения через спираль идет большой ток, этот ток больше чем у ламп накаливания. Под действием большого тока спираль лампы может разрушиться.
Вы замечали, что большинство ламп перегорают именно в момент включения. Бросок тока в момент включения галогенной лампы больше чем у обычной лампы накаливания, поэтому срок службы галогенных ламп меньше.

Для защиты галогенных ламп от бросков тока во время включения, применяют специальные блоки или узлы защиты (БЗ или УЗЛ). Эти устройства позволяют нити накала ламп плавно разогреваться. К ним можно подключать и обычные не электронные трансформаторы, через которые питать лампы на напряжение 12, 24, 36 Вольт.

Некоторые электронные трансформаторы также обеспечивают плавное включение ламп, именно такие трансформаторы и следует применять для питания обычных и галогенных ламп накаливания.

Есть еще одно устройство способное защитить галогенные лампы накаливания это диммер. Диммеры применяют для изменения яркости ламп. Применять диммеры лучше для плавного включения ламп, а не для регулирования яркости. Иначе при неполной яркости галогенной лампы температура колбы не нагреется до 250 градусов, и на ней будут осаждаться соединения галогенов и вольфрама, а спираль не будет восстанавливаться. Чтобы этого избежать периодически включайте лампу на полную мощность.
У ламп работающих не на полную мощность снижается КПД и спектр смещается в зону инфракрасного излучения. Лампа будет греть, а не светить.

Применение выше описанных устройств позволяет в 5-20 раз продлить срок службы обычных и галогенных ламп накаливания.

Галогенные лампы нельзя брать руками, чтобы не оставить следов. Под действием высокой температуры органические соединения на колбе сгорают. Это приводит к потемнению колбы и ее перегреву, от чего она может лопнуть. Если к лампе прикасались руками, то ее следует протереть «безворсовым материалом» пропитанным спиртом.

Есть еще одна разновидность галогенных ламп это IRC-галогенные лампы. Эти лампы изнутри покрываются напылением, которое пропускает видимое излучение, а инфракрасное отражает к спирали. Это повышает экономичность и долговечность ламп.

Многие считают, что галогенные лампы относятся к особенному типу, в них якобы применяется необыкновенный метод образования света. Но все гораздо проще. Это обычные лампы, они являются моделью модернизированной лампы накаливания. В них светит раскаленная вольфрамовая тонкая нить.

Однако, они имеют некоторые особенности. В колбе лампы содержится наполнитель – газ, в который добавлены так называемые галогены, состоящие из йода, хлора и брома. Эти добавки предотвращают при определенной температуре потемнение колбы, и как следствие, снижение светового потока. Поэтому размер колбы, намного меньше, чем у обычных ламп. Вследствие этого повысили давление в колбе с газом. Появилась возможность использования дорогостоящих инертных газов вместо наполнителя.

Некоторые преимущества галогенных ламп

• Яркий свет за все время работы.
• Компактные размеры.
• Повышенный срок работы, в сравнении с обычными лампами.
• Увеличенный поток света при равной мощности из-за повышенной светоотдачи.

Принцип работы

Атомы вольфрама вылетают с поверхности нагретой спирали, но не долетают до колбы, и с помощью химического процесса возвращаются обратно. Это называется галогенным циклом.

Казалось бы, что технология с применением галогенов отработана в совершенстве, вследствие чего лампа будет служить очень длительный срок. Но не все так просто. Атомы вольфрама в результате испарения удаляются с одного места спирали, а прилетают назад на совершенно другие места. В конце концов, в галогенке возникает такая же ситуация, как в обычной лампе, то есть, одни участки спирали утончаются, температура на этом участке повышается, так же как и испарение. Это приводит к тому, что лампа перегорает.

Галогенные лампы наиболее эффективны в своей работе при малом объеме колбы. Этим можно объяснить небольшие размеры изготовления галогенных ламп.

Параметры ламп

Номинальное значение напряжения галогенок разделяется двумя группами: высокое – 110-240 вольт и низкое – 6-24 вольт. Интервал мощностей полностью соответствует интервалу простых ламп накаливания.

Температура работы и объем теплоты, выделяемой лампами, являются основным свойством излучателей тепла, и представлены повышенными значениями. Вследствие этого галогенки имеют повышенную чувствительность к влаге, являются пожароопасными.

Горячая часть лампы находится очень близко с контактами клемм напряжения питания. Поэтому материал изготовления патрона и материал светильников, оснащенных галогенными лампами, должен быть изготовлен из термостойкого и несгораемого материала. Параметры работы ламп сохраняются при любой окружающей температуре.

Схемы работы

Подключение галогенных ламп не имеет отличия от простых ламп накаливания, их вкручивают в патрон светильника, и лампы светят до окончания срока службы. Больше нет никаких дополнительных подключений.

Низковольтные галогенные лампы работают от низковольтных трансформаторов. Ток в сети низкого напряжения достаточно велик, поэтому подключают несколько отдельных групп приборов освещения с раздельными трансформаторами питания. Галогенки могут функционировать как от постоянного тока, так и от переменного.

Время работы галогенок

Принято считать, что стандартный срок работы сетевых и низковольтных ламп равен 2000 часов. Некоторые модели ламп могут иметь повышенный срок службы, до 4000 часов. Механические повреждения ламп при работе и частые действия с выключателем освещения значительно уменьшают срок службы.

Цвет температурного спектра галогенных ламп больше, чем у обычных, и составляет 3200 К. Цветопередаточный индекс галогенок наибольший, он составляет 100 Rа.

Особенности работы

Кроме вышеперечисленных особенностей, имеются еще некоторые моменты:

• К лампам в кварцевых колбах одинарного исполнения нельзя прикасаться голыми руками. Это можно объяснить тем, что кварц имеет способность кристаллизоваться возле инородных частиц, которые заносятся во время прикосновения.
• Некоторые модели галогенных ламп специального назначения не могут работать в любом положении, и нуждаются в определенном размещении в светильнике.

Виды галогенных ламп

Галогенные лампы для напряжения 220 вольт

Такие галогенные лампы имеют резьбовой цоколь, предназначены в качестве замены обычных ламп со спиралью в светильнике.

Лампа накаливания – это искусственный источник света, в котором свет испускает раскаленная электрическим током спираль из тугоплавкого металла.

В 1874 году русский ученый Александр Лодыгин впервые представил несколько лампочек с телом накаливания из вольфрама. Его образцы стали прообразом всех современных ламп накаливания.

Все лампы накаливания, в том числе и галогеновые работают на принципе нагрева нити (тела) накаливания до температуры от 2700°К до 3000°К, в результате протекания через них электрического тока.

Конструкция ламп накаливания

Главным элементом любой лампы накаливания является нить, которая обычно изготавливается из тонкой, проволоки, реже ленточки, из вольфрама. Для того, чтобы нить была компактной, ее свивают в спираль, а свитую нить в спираль свивают еще раз, получается биспираль. Благодаря такой конструкции, при большой длине вольфрамовой проволочки, нить накала лампочки получается компактной.

Для долговечности спираль накала помещают в колбу, из которой откачан воздух. Иначе вольфрам быстро в воздухе окислится и перегорит. Для повышения коэффициента полезного действия (КПД) колбы ламп большой мощности заполняют смесью газов азота с инертным аргоном. Если требуется высокая надежность, то колбу заполняют чистым инертным газом - аргоном, криптоном или ксеноном под давлением, например галогенные лампочки и для автомобильных фар заполняют парами галогенов брома или йода. Но стоимость таких лампочек в несколько раз выше.

Для подвода электрического тока и фиксации нити накала в центре колбы служат токовводы, в которых с одной стороны обжата или приварена точечной сваркой нить накала, а другие их концы соединены пайкой или точечной сваркой с цоколем.

На резьбы цоколей для ламп распространяется ГОСТ Р МЭК 60238-99, согласно которого цоколи для сети 220 В выпускаются трех типов. Е27 – наиболее распространен. Е14 – в быту именуемый миньон (обычно такие лампочки устанавливают для подсветки в холодильниках, СВЧ печах). Е40 – для ламп уличных светильников. Число после буквы обозначает внешний диаметр резьбы цоколя. Автомобильные лампочки для фары Н4 производятся в основном с цоколем по британскому стандарту (цоколь лампочки для фары на фото по центру).

На капсульные галогенные лампы накаливания цоколь не устанавливается, питающее напряжение подается непосредственно на токовводы, выполненные в виде двух штырей. Иногда концы штырей имеют цилиндрическое утолщение, позволяющее более надежно фиксировать лампочку в светильнике и обеспечить лучший контакт с контактами патрона. Чтобы извлечь лампочку из патрона такой конструкции, нужно ее провернуть на несколько градусов против часовой стрелки. Цилиндры выйдут из зацепления и лампочка освободится.

Лампочка накаливания "Ильича"

Лампы накаливания быстро вытесняются энергосберегающими и светодиодными источники света, так как их стоимость стала сравнима со стоимостью лампочек "Ильича".

Принцип действия лампочки прост, через вольфрамовую нить проходит электрический ток. Так как удельное сопротивление нити накала в сотни раз больше, чем токоподводящих проводников, то она разогревается до температуры более 2000° и излучает тепловую и световую энергию. К сожалению, на долю светового излучения приходится в лучшем случае 4% от потребляемой мощности. Точнее было бы называть лампочку нагревательным элементом, чем источником света. Низкий КПД и является главным недостатком лампочек "Ильича". Средний срок службы лампочки составляет 1000 часов.

В России по закону от 23.11.2009 N261-ФЗ (ред. от 23.04.2018) «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», с 1 января 2014 года запрещено использование ламп накаливания мощностью двадцать пять ватт и более для освещения в цепях переменного тока.

Конечно лампочка "Ильича", благодаря появлению светодиодных источников света, доживает свой век и в недалеком будущем станет историей. К основным недостаткам ламп накаливания относятся низкий КПД, значительное выделение тепла, что предъявляет дополнительные требования к термостойкости арматуры светильников, большая зависимость светового потока и срока службы от величины питающего напряжения (при превышении напряжения на 10%, срок службы уменьшается на 95%), хрупкость. Хотя спектр излучения ламп накаливания и отличается от солнечного, но человеческий глаз к такому свету адаптировался, так как желто-красной спектр излучения имеет свеча, огонь костра с которыми человек прожил тысячи лет.

Галогенная лампа от лампы накаливания отличается тем, что имеет меньшие габаритные размеры, более высокий КПД и в несколько раз больший срок службы. Практически это та же лампочка "Ильича", но улучшена с учетом последних достижений науки и техники. Колба галогенной лампочки сделана из кварцевого стекла и заполнена под давлением парами галогенов брома или йода, благодаря чему срок службы галогенных лампочек доведен до 4000 часов, а температура накала спирали достигает 3000°К.

В галогенной лампочке вольфрамовая нить тоже при нагреве испаряется, но в отличие от простой лампочки накаливания, облачко из вольфрама благодаря вступлению в химическую реакцию с галогенами при высокой температуре, возвращается опять на нить накала. Благодаря такому процессу, появилась возможность изготавливать миниатюрные лампочки большой мощности, повысить КПД до 15% и увеличить срок эксплуатации до 4000 часов, а с применением ограничителей броска тока при включении галогенной лампочки (сопротивление нити накала в холодном состоянии в десять раз меньше, чем в нагретом) до 12000 часов.

Спектр излучения галогенных лампочек более естественный, чем простых лампочек накаливания и они являются идеальным искусственным источником света для выполнения работ, связанных с цветом, например для художников. Так как колба лампочки сделана из кварцевого стекла, то она при свечении излучает ультрафиолетовые лучи, что позволяет под ней даже загорать.

Галогенные лампы в автомобиле

Галогенным лампочкам для автомобильных фар Н4 в настоящее время нет альтернативы. Большая мощность, устойчивость к тряске и вибрации, естественность света, малые габариты, работа при любой температуре окружающей среды, большой срок службы, низкая цена – практически идеальная лампочка. Есть, конечно, и более совершенные лампочки для фары автомобиля – ксеноновые (в них нет нити накала, свет излучает разряд между двумя электродами в газе ксеноне), биксеноновые и светодиодные, но цена их довольно высокая.

Такие лампочки нельзя установить вместо штатных, а требуется замена всего блока фар. В дополнение оптику фар с ксеноновыми лампами требуется поддерживать в идеально чистом состоянии, при малейшем загрязнении свет начинает рассеиваться и ослеплять водителей встречного автотранспорта.

В одной колбе галогенной лампочки для фар автомобиля смонтировано сразу две нити накала. Такое решение позволило вместо двух отдельных ламп использовать одну.

Напряжение на нити накала подают по очереди, в зависимости необходимости включения ближнего или дальнего света фар. В такой лампочке один вывод для двух нитей накала общий и цоколь лампочки имеет только три вывода.

Галогенные лампочки, рассчитанные на напряжение 220 В, подключаются непосредственно к электрической сети, а так как в бытовой сети случаются броски напряжения, то лампочки быстро перегорают. Поэтому советую применять галогенные лампочки на напряжение 12 В с понижающим трансформатором или пускорегулирующим устройством.

Для исключения преждевременного выхода из строя галогенной лампочки, недопустимо загрязнение колбы, так как она разогревается до температуры 250°С, а грязь ухудшает отвод тепла и лампочка перегревается. При установке галогенной лампочки в светильник не допускается прикосновение к колбе руками, так как на ней остаются потожировые следы, которые обгорая, нарушают равномерность нагрева колбы, в результате происходит напряжение стекла и колба может разрушиться. Если случайно прикоснулись, то грязь с колбы необходимо удалить растворителем или моющим средством и обязательно просушить, прежде чем подключать лампочку к питающей сети.

Принцип действия

Электрический ток, проходя через тело накала (обычно - вольфрамовую спираль), нагревает его до высокой температуры. Нагреваясь, тело накала начинает светиться. Однако из-за высокой рабочей температуры атомы вольфрама испаряются с поверхности тела накала (вольфрамовой спирали) и осаждаются (конденсируются) на менее горячих поверхностях колбы, ограничивая срок службы лампы.

В галогенной лампе окружающий тело накала йод (совместно с остаточным кислородом) вступает в химическое соединение с испарившимися атомами вольфрама , препятствуя осаждению последних на колбе. Этот процесс является обратимым - при высоких температурах вблизи тела накала соединение распадается на составляющие вещества. Атомы вольфрама высвобождаются таким образом либо на самой спирали, либо вблизи неё. В результате атомы вольфрама возвращаются на тело накала, что позволяет повысить рабочую температуру спирали (для получения более яркого света), продлить срок службы лампы, а также уменьшить габариты по сравнению с обычными лампами накаливания той же мощности.

Галогенные лампы одинаково хорошо работают на переменном и постоянном токе. При применении плавного включения срок службы может быть повышен до 8000-12 000 часов.

Преимущества и недостатки

Добавление галогенов предотвращает осаждение вольфрама на стекле, при условии, что температура стекла выше 250 °C . По причине отсутствия почернения колбы, галогенные лампы можно изготавливать очень компактными. Малый объём колбы позволяет, с одной стороны, использовать большее рабочее давление (что опять же ведёт к уменьшению скорости испарения нити) и, с другой стороны, без существенного увеличения стоимости заполнять колбу тяжёлыми инертными газами, что ведёт к уменьшению потерь энергии за счёт теплопроводности. Всё это удлиняет время жизни галогенных ламп и повышает их эффективность.

Цветопередача

Галогенные лампы обладают очень хорошей цветопередачей (Ra 99-100), поскольку их непрерывный спектр близок к спектру абсолютно чёрного тела с температурой 2800-3000K. Их свет подчёркивает тёплые тона , но в меньшей степени, чем свет обычных ламп накаливания.

Применение

Хотя галогенные лампы не достигают эффективности люминесцентных и тем более светодиодных ламп, их преимущество состоит в том, что они могут быть без каких-либо доработок использованы как прямая замена обычных ламп накаливания , например, с диммерами и с выключателями с подсветкой («с огоньком»).

Галогенные лампы также активно используются в автомобильных фарах благодаря их повышенной светоотдаче, долговечности, устойчивости к колебаниям напряжения , малым размерам колбы.

Мощная осветительная галогенная лампа ~230В 150Вт L=118мм

Галогенные лампы с небольшой температурой тела накаливания являются источниками инфракрасного излучения и используются в качестве нагревательных элементов, к примеру в электроплитах , микроволновках (гриль), паяльниках (спайка ИК-излучением термопластов).

Исполнение

Лампа типоразмера MR16

Галогенные лампы могут быть изготовлены как в компактных типоразмерах MR16, MR11, с цоколем GU 5.3, G4, GY 6.35 (на 12 вольт) или G9, GU10 (на 220 или 110 вольт), так и с цоколем Эдисона Е14 или Е27 (на 220 или 110 вольт), линейные с цоколем R7 различной длины (L=78 мм, L=118 мм и др.). Колба ламп может быть прозрачной, матированной , а также иметь рефлектор и/или рассеиватель.

Лампы типоразмеров MR предназначены для установки в транспортных средствах (автомобилях , мотоциклах , велосипедах), а также, при подключении через трансформатор , могут быть использованы для стационарного освещения («точечное освещение», компактные светильники) от бытовой сети.

Лампы типоразмера GU используются для стационарного освещения аналогично лампам MR, в отличие от последних не требуя трансформатора. Определить, лампа какого типа (MR или GU) установлена в данном светильнике или световой «точке», не вынимая лампу, легко, проследив, как меняется яркость лампы при включении и выключении: лампа GU загорается и гаснет практически мгновенно, а лампа MR - плавнее, обладая определённой инерцией (порядка 1/2 секунды).

Лампы с цоколем Е14 (миньон) или Е27 (стандарт) предназначены для замещения обычных ламп накаливания. Они снабжены дополнительной внешней колбой (по форме и размерам напоминающей колбу обычных ламп накаливания), защищающей внутреннюю кварцевую колбу от загрязнений, случайных прикосновений и контакта с легкоплавкими материалами.

Особенности эксплуатации

Галогенные лампы очень чувствительны к жировым загрязнениям, поэтому их внутренних колб нельзя касаться даже чисто вымытыми руками. Ввиду высокой температуры колбы любые загрязнения поверхности (например, отпечатки пальцев) быстро сгорают в процессе работы, оставляя почернения. Это ведёт к локальным повышениям температуры колбы, которые могут послужить причиной её разрушения (поэтому, из-за высокой температуры, колбы изготавливаются из кварцевого стекла). При их установке следует держать колбу лампы через чистую салфетку (или в чистых перчатках), а при случайном касании тщательно протереть колбу тканью , не оставляющей волокон (например микрофиброй) со спиртом.

Поскольку колба галогенной лампы разогревается до пожароопасных температур, то её следует монтировать так, чтобы в дальнейшем полностью исключить всякую возможность её соприкосновения с любыми находящимися поблизости предметами и материалами, и тем более человеческим телом.

При использовании галогенной лампы с диммером необходимо время от времени включать лампу на полную мощность, чтобы испарить накопившийся на внутренней части колбы осадок йодида вольфрама.

IRC-галогенные лампы

Новым направлением развития ламп является т. н. IRC -галогенные лампы (сокращение IRC обозначает «инфракрасное покрытие»). На колбы таких ламп наносится специальное покрытие, которое пропускает видимый свет, но задерживает инфракрасное (тепловое) излучение и отражает его назад, к спирали. За счёт этого уменьшаются потери тепла и, как следствие, увеличивается эффективность лампы. По данным фирмы OSRAM , потребление энергии снижается на 45 %, а время жизни удваивается (по сравнению с обычной галогенной лампой).

Примечания