Галоге́нная ла́мпа — лампа накаливания, в баллон которой добавлен буферный газ: пары галогенов (брома или иода). Буферный газ повышает срок службы лампы до 2000-4000 часов и позволяет повысить температуру спирали. При этом рабочая температура спирали составляет примерно 3000 К . Эффективная светоотдача большинства массово производимых галогенных ламп на 2012 год составляет от 15 до 22 лм/Вт .
Содержание
История [ править | править код ]
Галогенный цикл, лежащий в основе принципа действия ламп данного типа, был открыт в 1915 году Ирвингом Ленгмюром во время исследования адсорбции газов на твёрдых поверхностях. В своих исследованиях Лэнгмюр использовал источник света с двумя вольфрамовыми спиралями, находящимися в атмосфере, содержащей пары галогенов. Он обратил внимание, что если в такой конструкции включать только одну спираль, то вторая, холодная, постепенно истончается при работе прибора вплоть до полного исчезновения, а раскалённая, наоборот, становится толще [1] .
Коммерческие галогенные лампы, основанные на данном регенеративном действии, появились тем не менее, достаточно поздно, в 1959 году, что позволило повысить КПД, который для обычных ламп накаливания в то время составлял немногим более 2 % [1] .
Принцип действия [ править | править код ]
В лампе накаливания электрический ток, проходя через тело накала (обычно — вольфрамовую спираль), нагревает его до высокой температуры. Нагреваясь, тело накала начинает светиться. Из-за высокой 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 иод или бром (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 соединения вольфрама распадаются 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 [ править | править код ]
Достоинством галогенных ламп является минимально возможное мерцание при питании переменным током промышленной частоты и более высокая эффективность преобразования энергии в видимый свет в сравнении с другими лампами накаливания. Недостатком этой системы является то, что распад галогенидов вольфрама при обратном переносе на спираль осуществляется неравномерно и зависит от температуры участков спирали. В результате, на ней образуются со временем утолщения и утоньшения, приводящие к разрушению, хотя и, конечно, гораздо медленнее, чем у простых ламп накаливания при той же температуре. При использовании галогенных ламп в сети переменного тока совместно с диммером может возникать низкочастотный акустический шум, но его нельзя отнести к недостаткам самих ламп. Утилизация их не требует особой процедуры, поскольку эти источники света не содержат веществ и материалов, опасных для окружающей среды и живых организмов (не путать с металлогалогенными лампами!).
Компактность [ править | править код ]
Добавление галогенов предотвращает осаждение вольфрама на стекле, при условии, что температура стекла выше 250 градусов Цельсия . 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 увеличивает срок службы галогенных ламп и повышает их эффективность (КПД).
Цветопередача [ править | править код ]
Галогенные лампы обладают хорошей цветопередачей ( Ra 99-100 ), поскольку их непрерывный спектр близок к спектру абсолютно чёрного тела с температурой 2800-3000 K . Их свет подчёркивает тёплые тона, но в меньшей степени, чем свет обычных ламп накаливания.
Применение [ править | править код ]
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 для замены 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. Они обозначаются латинской буквой "H" (halogen). После буквы идёт цифровое обозначение цоколя, например, H1, H4, H11, H15, H27. Также встречаются обозначения HB1, HB3, HB4.
230 В , 150 Вт , L=118 мм )
Мощные галогенные лампы используются в прожекторах, рампах, а также для освещения при фото-, кино- и видеосъёмке, в кинопроекционной аппаратуре, в офсетной и флексографической печати и шелкографии, для экспонирования и сушки материалов, чувствительных к ультрафиолетовому излучению.
Галогенные лампы с небольшой температурой тела накала являются источниками инфракрасного излучения и используются в качестве нагревательных элементов, к примеру в электроплитах [2] , микроволновках (гриль), паяльниках (спайка ИК-излучением термопластов).
Исполнение [ править | править код ]
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 110 или 220 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 не предназначены для установки в транспортных средствах (автомобилях, мотоциклах, велосипедах), при подключении через трансформатор к бытовой сети могут использоваться для стационарного освещения («точечное освещение», компактные светильники).
Лампы типоразмера GU используются для стационарного освещения и в отличие от ламп MR подключаются к бытовой сети без трансформатора. Определить тип лампы (MR или GU), установленной в светильнике или световой «точке», не вынимая лампу, можно, проследив характер изменения яркости 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 [ править | править код ]
Из-за высокой рабочей температуры колбы изготавливаются из кварцевого стекла. Галогенные лампы очень чувствительны к жировым загрязнениям, поэтому их нельзя касаться даже чисто вымытыми руками. При быстром нагреве лампы после её включения эти загрязнения начинают испаряться, охлаждая ту часть колбы, на которой они находятся. Из-за неравномерности нагрева стекла в нём возникают сильные внутренние напряжения, которые могут разрушить колбу – лампа буквально взрывается с большим количеством осколков.
При установке ламп следует держать колбу лампы через чистую салфетку (или в чистых перчатках), а при случайном касании тщательно протереть колбу тканью, не оставляющей волокон (например, микрофиброй) с обезжиривателем. Обычный этиловый спирт для этих целей не очень подходит, т. к. слабо растворяет жиры и оставляет белёсые разводы.
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 примерно на 10 минут , чтобы испарить накопившийся на внутренней части колбы осадок иодида вольфрама [3] .
IRC-галогенные лампы [ править | править код ]
Новым направлением развития ламп является так называемые 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 (КПД) лампы. По данным фирмы OSRAM потребление энергии снижается на 45 %, а срок службы удваивается (по сравнению с обычной галогенной лампой). Такая галогенная лампа мощностью 65 Вт даёт световой поток 1700 лм , то есть имеет световую отдачу 26 лм/Вт [4] . Это примерно вдвое меньше световой отдачи компактной люминесцентной лампы мощностью 30 Вт ( 1900 лм ), требующейся для создания аналогичного светового потока, и вдвое больше световой отдачи простой лампы накаливания.
Галогенная лампа — это лампа накаливания, выполненная в виде кварцевой колбы, наполненной инертным газом с добавкой галогенов или их соединений, обеспечивающих замедленное испарение тела накаливания. Первые галогенные лампы появились в 1959 году в США и почти одновременно — в СССР.
Строение галогенных ламп идентично со строением обычных ламп накаливания. Однако, для уменьшения испарения вольфрама и осветления стенок колбы в галогенных лампах используется вольфрамово-галогенный цикл. В состав наполняющего галогенную лампу газа вводится небольшое количество галогенов (фтор, хлор, бром и йод).
Галогенные лампы, как и лампы накаливания, излучают тепло. Спираль, изготовленная из жаропрочного вольфрама, находится в колбе, заполненной инертным газом. При прохождении через спираль электрического тока она накаляется, вырабатывая тепловую и световую энергию. Накаливание приводит к испарению частичек вольфрама, которые оседают в виде черного осадка внутри колбы. При повышении давления газа этот процесс замедляется.
Размеры и низкая прочность колбы традиционной лампы накаливания не позволяют повышать давление газа далее. Чем выше температура спирали, тем больше излучается света. В тоже время ускоряется процесс испарения вольфрама, что снижает срок службы лампы накаливания. В галогенных лампах большая часть этих отрицательных явлений устранена.
Кроме этого, колба галогенной лампы выполняется из тугоплавкого кварцевого стекла, которое более устойчиво к высокой температуре и химическим воздействиям. Кварцевое стекло — жаропрочный материал, а маленькие габариты гарантируют прочность, достаточную для того, чтобы создавать более высокое давление газа. Поэтому размер колбы в галогенных лампах накаливания может быть сильно уменьшен, вследствие чего с одной стороны можно повысить давление в газе-наполнителе, и с другой стороны становится возможным применение дорогих инертных газов криптон и ксенон в качестве газов-наполнителей. Все это позволяет повысить температуру спирали, в результате чего увеличивается в 2 раза световая отдача (13-25 лм/Вт) и срок службы галогенной лампы (в 2–4 раза выше, чем у ламп накаливания). Преимущество галогенных лампочек – повышенная светоотдача.
Галогенные лампы с покрытием, отражающим инфракрасную составляющую
Галогенные лампы нового поколения с отражающим инфракрасное излучение покрытием ламповой колбы характеризуются значительным повышением световой отдачи. Это обусловлено следующим физическим процессом: часть энергии, которая в обычных галогенных лампах накаливания преобразовывается в невидимое излучение инфракрасное излучение (более 60 % производительности излучения), в лампах с покрытием частично преобразовывается снова в свете. Это становится возможным благодаря структуре покрытия, которое пропускает только видимый свет, а инфракрасное излучение по возможности полностью возвращает на спираль, где оно частично поглощается. Это вызывает повышение температуры спирали, вследствие чего подачу электроэнергии можно сократить. Световая отдача возрастает.
Преимущество галогенных лампочек — в повышенной светоотдаче при том же расходе электроэнергии. Недостаток — в смещении спектра в синюю область. У них свет «белее», чем у ламп накаливания, причем с некоторым количеством ультрафиолета. Если он падает на вещь, окрашенную нестойкой к свету краской, то выгорает она значительно быстрее, чем от обычных ламп, — это надо учитывать. В спектре этих источников света действительно присутствуют УФ-лучи. Галогенные лампы даже рекомендуют для восполнения недостатка естественного освещения при выращивании растительных культур. Известен случай, когда в бутике платье на манекене освещали галогенной лампой, и через два месяца образовалось «выгоревшее» пятно.
Галогенные лампы излучают приятный белый свет с цветовой температурой до 3200 К и отличной цветопередачей. Свет, который они излучают, ближе света всех иных ламп к солнечному. Их малые размеры, почти миниатюрность, позволяют создавать совершенно новые светильники, например, так называемого акцентирующего освещения, — специально сконструированная система отражателя позволяет настолько усилить поток света, что это дает дизайнерам дополнительные возможности в оформлении помещения. По сравнению с обычными лампами накаливания галогенные имеют световую отдачу 13-25 лм/Вт, высокий ресурс службы и лучшую стабильность светового потока.
Миниатюрные размеры галогенных ламп эстетически более привлекательны (у низковольтных галогенных ламп (12 В, 100 Вт): диаметр колбы в 5 раз меньше, чем у ламп накаливания той же мощности). Не случайно сегодня именно низковольтные галогенные светильники используют для подсветки стеллажей, полок, различных элементов интерьера. Все предметы выглядят нарядными, объемными, а их цвета становятся сочнее и ярче; подчеркивается блеск стекла и металла.
Кроме этого галогенные лампы на 12 В полностью электробезопасны. Ассортимент галогенных лампочек гораздо богаче обычных. Производимые сегодня галогенные лампы настолько разнообразны и многофункциональны (линейные, капсульные, рефлекторные и т. д.), что это позволяет дизайнерам-светотехникам оформлять интерьеры самым изысканным образом, находить такое световое решение, которое требуется конкретному помещению.
Подведем итоги. Основные преимущества галогенных ламп по сравнению с лампами накаливания: галогенные лампы бoлee эффeктивнo пpeoбpазуют энepгию, имeют в несколько pаз бoльший cpoк cлужбы, пpoизвoдят бoлee яpкий бeлый cвeт, более качественно передают цвета освещаемых предметов, выпускаются в более богатом ассортименте, пoзвoляют лучшe упpавлять cвeтoвым пучкoм и напpавлять eгo c бoльшeй тoчнocтью, бoлee кoмпактны, благoдаpя чeму coздаютcя нoвыe вoзмoжнocти дизайна.
Более современным и эффективным аналогом галогенных светильников сейчас считаются светодиодные прожекторы.
Осветительная аппаратура, среди абсолютного большинства электроустановочных и электромонтажных изделий, имеет возможность похвастаться наличием наибольшего ассортимента. Впрочем, этому есть свои причины. Первой и наверное главной из них является то, что осветительные изделия, нужны не просто для того, чтобы наполнять светом помещения, но также и для того, чтобы добавлять в интерьер последних некую изюминку. К числу наиболее популярных разновидностей осветительной аппаратуры сейчас относят галогенные лампы и лампы накаливания. Естественно, их много чего объединяет между собой. Но, являются ли они настолько похожими друг на друга, как многие считают?
Что собой представляют и для чего нужны лампы накаливания?
В качестве основного элемента любой другой лампы накаливания, является нить накаливания. Обычно, ее изготавливают из тонкой проволочки, которая в некоторых случаях, может быть заменена ленточкой из вольфрама. Для того, чтобы эта нить стала достаточно компактной ее свивают в спираль. После, уже свитую нить еще раз свивают в спираль для того, чтобы таким образом получить биспираль. Последняя, ввиду своей уникальной конструкции, даже при наличие достаточно большой длины вольфрамовой проволочки, является весьма компактной.
С целью увеличить и без того продолжительный срок службы лампы накаливания, спираль накала помещается в колбу, из которой, предварительно, откачивается воздух. Кроме этого, для того, чтобы повысить КПД данной разновидности ламп, их заполняют смесью газов азота. Иногда, в особенности, если лампа предназначается для тех потребителей, которые в особенности ценят надежность и долговечность приобретаемых ими изделий, лампы накаливания заполняют аргоном или криптоном.
Галогенные лампы накаливания и принцип их действия
Ввиду того, что галогенная лампа стоит гораздо дороже, вполне естественным является то, что у них гораздо более высокий КПД, а также менее габаритные размеры. Кроме этого, их сильной стороной является также и продолжительность службы. При этом, если рассматривать две разновидности этих ламп, то следовало бы отметить, что галогенная лампа — это та же лампа накаливания, во время конструкции которой, были учтены последние достижения науки и техники.
Отличительной особенностью галогенных ламп является именно колба. Изготавливается она из кварцевого стекла, которое, после, заполняется парами галогенов, брома или йода. Удивительно, но это позволяет пользоваться галогенными лампочками до 4000 часов. Спектр излучения галогенным лампочек является гораздо более естественным. По этому, галогенные лампы являются идеальным источником света и ими, в особенности рекомендуется пользоваться всем тем людям, которые выполняют работы, качество которых, непосредственным образом связано с качеством света, к примеру художникам.
В настоящий момент времени, галогенными лампочками пользуются также производители автомобильных фар. Более того, в этом плане им нету альтернативы, ведь в отличие от каких-либо иных разновидностей ламп, эти располагают максимально высокой мощностью, а также устойчивы к всевозможным тряскам и вибрациям. Они имеют возможность похвастаться наличием малых габаритов, а также способны работать при любой температуре окружающей среды. В любом случае, такие лампочки не представляется возможным установить вместо штатных. Для этого дела, вам понадобится осуществить замену сразу-же всего блока фар.
Чем галогенные лампы отличаются от ламп накаливания?
В первую очередь, отличаются одни от других своей ценой. Наличие этой их отличительной особенности является вполне логичным, ведь галогенные лампы гораздо надежнее, располагают высоким КПД и компактными размерами, чего нельзя сказать об лампах накаливания. Кроме этого, если говорить об качестве света, то следовало бы отметить то, что в этом плане, галогенные лампы гораздо привлекательнее обыкновенных ламп накаливания. Они отличным образом подойдут для художников, дизайнеров, а также всех тех людей, качество работы которых, напрямую связано с качеством света.
К сожалению, в настоящий момент времени лампы накаливания являются не такими привлекательными, а все потому что их приходится частенько менять, ввиду того, что они перегорают. По этой причине, настоятельно рекомендуем вам не пытаться сэкономить, а просто отдать свое предпочтение галогенным лампам, которые наверняка смогут удовлетворить ваши потребности!
