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.
В настоящее время в российской Федерации действует запрет на выпуск и продажу ламп накаливания мощностью 100 Вт и более. Эти меры должны способствовать внедрению энергосберегающих технологий освещения и значительному снижению потребления электроэнергии для бытовых нужд в целом по стране. Однако альтернативные источники света – люминесцентные и светодиодные лампы, при всех своих достоинствах имеют ряд существенных недостатков.
Основными из них считаются смещенный в голубую сторону спектр излучения и проблемы с построением регуляторов светового потока. К тому же люминесцентные лампы требуют применения специальных мер утилизации и имеют ограничения по применению за счет создания радиочастотных помех в широкой области спектра.В связи с этим достойной альтернативой обычным лампам накаливания могут стать галогенные лампы.
Галогенная лампа представляет собой обычную лампу накаливания со спиралью из вольфрамовой проволоки специальных марок, колба которых заполнена буферным газом (азотно-кислородная смесь или смесь инертного газа с кислородом) с добавлением галогеносодержащих примесей. В качестве таких примесей используются летучие соединения бора или йода.
Использование галогенов в лампах накаливания связано с реализацией так называемого вольфрамово-галогенного цикла. При его протекании происходит несколько процессов.
- Испарение вольфрама с тела свечения (нити накаливания) за счет высоких температур.
- Перенос испарившихся частиц вольфрама за счет диффузии или конвекции в области относительно низкой температуры (ниже 1400К), находящиеся вблизи стенок колбы.
- Образование устойчивых молекул соединений вольфрам-галоген в низкотемпературных областях.
- Перенос образовавшихся молекул в области высоких температур вблизи разогретой вольфрамовой спирали.
- Распад молекул под действием высоких температур и выпадение атомов вольфрама на поверхность тела свечения .
В результате этих процессов частично нивелируются два основных недостатка классических ламп накаливания.
- Не происходит потемнения поверхности колбы , за счет того, что испарившиеся частицы вольфрама возвращаются на нить накаливания.
- Осуществляется частичная регенерация тела свечения , что может существенно продлить срок службы лампы.
Реализация вольфрамово-галогенного цикла с точки зрения процессов внутри лампы пока далека от совершенства.
- Во-первых, протекание процессов с использованием соединений йода невозможно, при отсутствии кислорода . Поскольку в качестве галогеносодержащих добавок используются водородные соединения (йодистые метил и метилен), в процессах внутри колбы наблюдается протекание водяного цикла, вызывающего ускоренное разрушение нити накала.
- Во-вторых, использование йода не приводит к полной регенерации нити , так как возврат испарившегося вольфрама происходит хаотично, не восстанавливая наиболее перегретые зоны тела свечения. В результате ускоренное испарение вольфрама с участков, имеющих наиболее высокую температуру, и перегорание нити неизбежны.
- В-третьих, оказывают отрицательное влияние некоторые другие свойства йода – повышенная агрессивность к металлам, поглощение значительной доли излучения в желто-зеленой части спектра, слабо отработанная технология дозировки галогена.
Указанные недостатки могут быть устранены применением соединений других галогенов. В настоящее время широко используются летучие соединения брома (бромистые этилы и этилены).
Высокая агрессивность как брома, так и могущих его заменить хлора и фтора (последний наиболее перспективен с точки зрения регенерации нити, но проявляет высокую активность в отношении стекла и кварцевого стекла, из которого изготавливаются колбы ламп) пока ограничивает их применение.Поиск летучих галогенных соединений для улучшения качества вольфрамово-галогенного цикла в лабораториях продолжается до сих пор.
Особенности конструктивных решений
Применение буферного газа и использование свойств вольфрамово-галогенного цикла привело к изменениям в конструкции лампы накаливания.
- За счет уменьшения скорости выгорания тела свечения появилась возможность поднять температуру нити до величины в 3000К. В связи с этим потребовалось использование для колбы кварцевого стекла, задерживающего потто ультрафиолетового излучения.
- В результате устранения осаждения на стенках колбы материала нити удалось значительно уменьшить ее размеры. Это, в свою очередь, позволило поднять давление внутри колбы и использовать в качестве буферных тяжелые инертные газы, в частности, ксенон, что положительно сказалось на увеличении мощности и долговечности галогенных ламп по сравнению с классическими лампами накаливания.
Новые решения в конструкции
При эксплуатации лампы накаливания, галогенной в том числе, значительная часть излучения тела свечения лежит в инфракрасном диапазоне. Специалисты приводят цифры, согласно которым более 60% энергии, потребляемой осветительным прибором, выделяется в виде тепловой.
Новые решения конструкции галогенных ламп используют покрытие колбы, не пропускающей инфракрасную составляющую излучения. Применение такого покрытия локализует тепловое излучение в объеме колбы. Это позволяет получить дополнительный нагрев спирали и повышение ее температуры до необходимых значений при снижении потребляемой лампой мощности.
Преимущества и недостатки галогенных ламп
С особенностями конструкции и принципа действия галогенных ламп связаны их эксплуатационные преимущества и недостатки
Экономичность (потребление электроэнергии)
Высокая температура тела свечения и отсутствие затемнения колбы определяют высокую светоотдачу галогенных ламп. Для осветительных приборов такого типа светоотдача лежит в пределах 15-22 лм/Вт. Для сравнения, лучшие экземпляры классических ламп накаливания с трудом обеспечивают эту величину на уровне 10-12 лм/Вт.
Таким образом, для получения одной и той же величины освещенности использование галогенных ламп дает выигрыш по мощности в 1.5-2 раза.
Снижению непроизводительных потерь мощности в идее тепла способствует наполнение галогенных ламп тяжелыми инертными газами. Этой же цели служат особые конструктивные решения, в частности, покрытие колбы материалами непрозрачными для инфракрасного излучения.
В результате экономический эффект для потребителя от применения галогенных ламп сравним с использованием люминесцентных источников.
Долговечность
Частичная регенерация материала тела свечения в вольфрамово-галогенном цикле и высокое давление буферного газа в колбе приводят к существенному снижению износа спирали галогенной лампы в процессе эксплуатации. Для современных галогенных осветительных приборов типичное значение срока эксплуатации составляет 2-5 тысяч часов свечения, что в несколько раз превосходит долговечность ламп накаливания и мало уступает люминесцентным лампам.
Цветопередача
Технология, использующая свечение нагретого до высоких температур источника, дает световое излучение, близкое по характеристикам к естественному. В этом заключается преимущество ламп накаливания и галогенных ламп по сравнению с другими источниками света.
Более высокая температура нити накаливания в галогенной лампе приводит к некоторому смещению спектра лампы в голубую область по сравнению с лампами накаливания, уменьшению «теплых» составляющих. Несмотря на это, цветопередача галогенных ламп лежит в пределах Ra 99-100.Компактность
Возможность уменьшить колбу привела к созданию малогабаритных мощных ламп, которые с успехом могут использоваться в качестве точечных источников освещения для помещений. Это же достоинство дает возможность применения галогенных ламп в качестве источников головного света автомобилей.
Кроме перечисленных, к достоинствам галогенных ламп можно отнести простоту регулирования интенсивности освещения с использованием распространенных схем диммеров (регуляторов освещенности) и безопасность эксплуатации в тяжелых условиях, в том числе и при повышенной влажности – этой особенностью отличаются низковольтные галогенные приборы.
Основные недостатки ламп с галогенными наполнителями связаны с принципом их работы.
- Высокая температура колбы, в некоторых моделях достигающая величин возгорания окружающих предметов. В связи с этим требуется применение соответствующих мер пожарной безопасности.
- С высокой температурой колбы связана и нетерпимость галогенных приборов к загрязнению внешних поверхностей. Подобное загрязнение может привести к локальному перегреву поверхности колбы и преждевременному выходу лампы из строя. В связи с этим требуются особые меры предосторожности при эксплуатации или конструктивные решения для защиты колбы.
- Относительная дороговизна, связанная с применением специфических материалов при изготовлении (кварц, инертные буферные газы, летучие соединения галогенов). Однако стоимость галогенных ламп значительно ниже популярных люминесцентных и светодиодных источников.
Виды галогенных ламп и их цоколей для использования в домашних системах освещения
Отечественные и зарубежные производители выпускают галогенные лампы для использования как в стандартных (220-240В), так и в низковольтных (12-24В) осветительных сетях.
Лампы этого типа имеют вид кварцевой трубки с выводами с двух сторон. Выпускаются стандартной длины – 78 и 118 мм с цоколями типа R7s. Обладают повышенной механической прочностью. В большинстве случаев требуют горизонтального размещения лампы.
Обладая высокой мощностью (вплоть до десятков кВт), используются в качестве источников заливного света для наружного освещения и внутреннего освещения пространств значительной площади.
Этот тип галогенных ламп предназначен для прямой замены традиционных ламп накаливания в стандартных осветительных сетях (220-240В). По форме колба таких ламп напоминает колбу ламп накаливания. Внешняя стеклянная колба защищает кварцевую внутреннюю от загрязнений.
Выпускаются лампы с внешней прозрачной, молочной или матированной колбой. Обладают меньшими габаритами по сравнению с лампами накаливания той же мощности. Снабжаются цоколями Е37(цоколь Эдисона) или Е14 (миньон). Могут выпускаться в декоративном исполнении – свечеобразные, шестигранные и т. д.
Галогенные лампы направленного света с отражателем
Представляют собой миниатюрную колбу с отражателем. Отражатель отвечает за направление и параметры рассеивания светового потока. Чаще всего используются отражатели алюминиевые, создающие направленный световой пучок и интерференционные, равномерно рассеивающие световой поток в конусе определенного объема. В комплекте с отражателями может быть использовано защитное прозрачное, матированное или цветное стекло.
Лампы направленного света выпускаются для использования как в стандартных электрических сетях, так и в сетях низкого напряжения (12-24В)
Основное направление использование – потолочные светильники или источники направленного света в отдельных зонах помещения.
Комплектуются лампы с отражателями двуштыревыми цоколями.
Для работы в сетях 6, 12 или 24 В используются лампы с цоколями GY4, GZ4, GU4, GX5,3, GU5,3, GY6,35, где цифры показывают расстояние между центрами штырей цоколя в мм.
Для работы в стандартных осветительных сетях используются лампы с аналогичными цоколями G9 и G10. Увеличенное расстояние между штырями не дает спутать лампы типоразмера MR35 с их низковольтными аналогами.
Представляют собой миниатюрную колбу с двумя выводами для подключения к питающей сети.
Могут быть использованы в корпусных и бескорпусных светильниках. Основное назначение – точечные источники декоративного освещения. Как правило, встраиваются в потолочное покрытие или элементы интерьера.
Для подключения к низковольтным сетям используют цоколь G4, G5,3, GY6,35. Для работы в стандартных осветительных сетях комплектуются цоколем G9.
Разнообразие размеров, мощностей и конструктивных исполнений галогенных ламп массу различных вариантов их применения, а отчетливо выраженные эксплуатационные достоинства позволяют широко использовать их в бытовых и промышленных целях. При этом системы освещения на базе галогенных элементов характеризуются высокими экономичностью, надежностью и безопасностью.
Видео о изготовлении галогенных ламп
Посмотрите увлекательное видео о том как производятся галогеновые лампы.
Галогенные лампы обладают наиболее качественной цветопередачей. Кроме того, галогенные лампы отличаются большой яркостью и направленным излучением. Их, конечно, только условно можно назвать энергосберегающими, тем не менее, по сравнению с лампами накаливания они имеют в несколько раз большую световую отдачу и удвоенный срок службы.
Существует очень много различных галогенных ламп. В этой статье мы познакомимся с их основными видами и особенностями.
Все галогенные лампы условно делят на две больших группы: лампы низкого напряжения (низковольтные) - до 24 В и лампы сетевого напряжение - 220 В. Кроме этого, галогенные лампы различаются по конструкции и назначению.
1. Линейные галогенные лампы
Это самый старый тип галогенных ламп, которые были созданы еще в 60-х годах прошлого века. Лампы представляют собой кварцевую трубку с выводами с обеих сторон. Нить накала поддерживается в лампе с помощью специальных кронштейнов из проволоки.
Лампы при своих небольших размерах имеют очень приличную мощность - 1 - 20 кВт. В помещениях такие лампы не используются из-за очень высокой яркости и большой потребляемой мощности. Основная их область применения - прожекторное освещение. Существуют современные линейные галогенные лампы заливающего света, которые используют не только в наружном, но и во внутреннем освещении. Эти лампы отличаются повышенной ударопрочностью.
Линейная галогенная лампа
Лампы выпускаются стандартной длины. Наиболее популярны галогенные линейные лампы длиной 78 и 118 мм. Большинство линейных галогенных ламп требуют обязательного горизонтального размещения в пространстве. Современные линейные галогенные лампы выпускаются двухцокольными с цоколем R7s (размещен с двух сторон лампы).
2. Галогенные лампы с внешней колбой
Это галогенные лампы сетевого напряжения. Они предназначены для прямой замены ламп накаливания. Лампы с внешней стеклянной колбой выпускаются со стандартными (цоколь Эдисона). Для таких ламп не требуются специальные светильники.
Внутри стеклянной колбы находится миниатюрная или линейная галогенная лампа на напряжения 220 В. Внешняя колба таких ламп защищает внутреннюю кварцевую колбу галогенной лампы от загрязнений и случайных прикосновений. По форме и размерам она похожа на колбу обычных ламп накаливания.
Галогенная лампа с внешней колбой
Галогенные лампы такого типа бывают разной формы и с разными видами колб - прозрачными, молочными и матированными. Существуют лампы со стеклом, которое поглощает ультрафиолетовое излучение. По сравнению с обычными лампами накаливания галогенные лампы сетевого напряжения дают свет с более высокой цветовой температурой (2900 - 3000 К) и обладают более качественной цветопередачей.
Большинство галогенных ламп такого типа имеют более компактное исполнение по сравнению с лампами накаливания, благодаря чему их можно использовать в небольших миниатюрных светильниках. Выпускаются декоративные галогенные лампы сетевого напряжения (свечеобразные, шестигранные), которые можно применять вместо декоративных ламп накаливания.
Галогенная лампа с внешней колбой OSRAM
Галогенные лампы с внешней стеклянной колбой подключаются к питающей сети без трансформатора. Так как срок службы галогенных ламп очень сильно зависит от параметров питающего напряжения, то галогенные лампы сетевого напряжения очень желательно подключать через специальное устройство - блок защиты галогенных ламп . Этот блок защиты обеспечивает плавный запуск галогенных ламп без броска тока в момент пуска и защищают лампы при отклонении напряжения.
3. Галогенные лампы с отражателем (галогенные лампы направленного света).
Такие лампы выпускаются в стандартных типоразмерах - MR8, MR11 и MR16. Самый популярный типоразмер галогенных ламп - MR16 (диаметр колбы 50 мм). Галогенные лампы с отражателями характеризуются различными углами излучения.
Лампа состоит из миниатюрной колбы со специальным отражателем (рефлектором). Отражатели перераспределяют световой поток лампы в пространстве. Сама галогенная лампа расположена по центру отражателя. Существует много разновидностей отражателей. Наиболее распространены галогенные лампы с алюминиевыми отражателями .
Так как галогенные лампы являются современной разновидностью ламп накаливания, то при работе они выделяют большое количество тепла. Лампы с алюминиевыми отражателями направляют тепло вперед. Для случаев, когда это недопустимо, существуют галогенные лампы с интерференционными отражателями (специальное полупрозрачное покрытие), у которых тепло отводится назад.
Галогенная лампа с алюминиевым отражателем
Выпускаются галогенные лампы с покрытием, которое отражает ИК-излучение (IRC-галогенные лампы ). Лампы последнего типа считаются наиболее экономичными, так как колба такой лампы с помощью специального покрытия не пропускает инфракрасное излучение тела накала, а отражает его назад на спираль. В результате этого температура спирали увеличивается. При этом уменьшаются потери тепла, уменьшается потребление электроэнергии и в два раза по сравнению с обычными галогенными лампами увеличивается срок службы.
Существуют галогенные лампы без защитного стекла, с защитным прозрачным стеклом, стеклянным колпачком и лампы с защитным цветным стеклом. Лампы без защитного стекла и стеклянного колпачка должны использоваться в закрытых светильниках. Стекло большинства современных галогенных ламп не пропускает ультрафиолетовое излучение.
Галогенные лампы с отражателем лампы обычно используют при организации точечного направленного освещения. Обычно их встраивают в подвесные и натяжные потолки, причем правильно рассчитав количество ламп, их можно применять не только в целях подсветки, но и для организации общего освещения.
Цоколи галогенных ламп с отражателями имеют двухштырьковые разъемы: GY4, GZ4, GU4, GX5,3, GU5,3, GY6,35 - для низковольтных галогенных ламп (на 6, 12 или 24 В). Цифра после букв означает расстояние между штырьками в миллиметрах.
Такие лампы обеспечивают высокую электробезопасность. Они должны подключаются через специальный электронный или электромагнитный трансформатор. для галогенных ламп используются намного чаще.
Галогенные лампы сетевого напряжения типоразмера MR16 выпускаются с двухштырьковыми цоколями - G9 и G10. Это сделано для того, что бы их нельзя было случайно перепутать с низковольтными галогенными лампами.
4. Капсульные (пальчиковые) галогенные лампы
Такие лампы имеют очень миниатюрные размеры и представляют собой небольшую капсулу с выводами. Они выпускаются с поперечными и продольными телами накала. Такие лампы могут использоваться в открытых светильниках без защитных стекол. В основном они применяются для встроенных в мебель и в потолок светильников, для декоративной подсветки. Существуют модели светильников общего освещения с капсульными галогенными лампами.
Капсульная галогенная лампа
Возможные виды цоколей для капсульных ламп: G4, G 5,3, GY6,35. Капсульные галогенные лампы сетевого напряжения обычно имеют цоколь G9 (расстояние между штырьками 9 мм). Они используются для декоративной подсветки, и иногда в светильниках для общего освещения.
В этой статье описаны только основные виды галогенных ламп. Безусловно, производители источников света не стоят на месте и каждый год совершенствуют выпускаемые галогенные лампы, а также создают их новые разновидности, что и подтверждается постоянным обновлением их ассортимента в каталогах. Если вы встречали необычные виды галогенных ламп, то поделитесь в комментариях своими впечатлениями от их использования. Жду ваших комментариев!
Принцип работы галогенных ламп (ГЛ) идентичен лампам накаливания за исключением одной детали: колба устройств второго типа наполнена исключительно инертным газом, а первого - смесью инертного и буферного газов. В роли буфера выступают газообразные галогены: бром (Br2), иод (I2) или смесь этих веществ.
Добавление в рабочую среду галогена обусловлено необходимостью предотвратить разрушение вольфрамовой нити накаливания.
Этот процесс неизбежен при использовании традиционных источников света: раскалённый вольфрам понемногу испаряется и оседает внутри стеклянной колбы. Процесс в большинстве случаев локализован, поэтому с течением времени нить перегорает в одном месте и «разрывается».
Вещества-галогены, реагируя с испаряющимся вольфрамом, предотвращают его оседание, образуя иодид или бромид вольфрама (или смесь этих солей). Поскольку температура внутри колбы неравномерна, молекулы перемещаются конвективными токами, достигают раскалённой нити и разлагаются на исходные составляющие. Вольфрам оседает на нити, а молекулы галогенов возвращаются в рабочую среду.
Световые характеристики ГЛ значительно выше, чем показатели ламп накаливания. В частности, коэффициент цветопередачи исправного источника света находится в диапазоне 99–100 Ra.
Стекло колбы со временем не загрязняется оседающим вольфрамом и не мутнеет, поэтому цветовые характеристики остаются неизменными на всём протяжении эксплуатации. Цветовая температура изделий - 3000–3200 K.
Значение светоотдачи составляет 14–25 лм/Вт, а у наиболее мощных моделей может доходить до 35 лм/Вт. Для сравнения, аналогичный показатель у ламп накаливания - 9–14 лм/Вт.
Галогенные лампы могут работать под напряжением:
- 220 В (стандартное напряжение сети);
- 24 В;
- 12 В;
В последних трёх случаях необходимо использовать понижающие трансформаторы , линейные или импульсные. Кроме того, через низковольтные лампы проходит ток значительно большей силы (соотношение определяется номинальной мощностью прибора). Поэтому при подключении таких устройств, помимо трансформаторов, необходимо использовать провода достаточного сечения.
Стандартный ресурс галогенных ламп составляет 2000–4000 часов. Такой срок связан с неизбежным, хотя и гораздо более медленным, выгоранием вольфрама ввиду неравномерности поверхности нити и невозможности достичь оседания металла именно там, где его стало меньше. При использовании устройств плавного включения может быть достигнут больший срок - вплоть до 12000 часов.
Кроме того, используемое при производстве колб кварцевое стекло нельзя брать голыми руками. Находящиеся на них следы жира приводят к разрушению материала и, как следствие, выходу изделия из строя.
В настоящее время в производстве ГЛ используются различные цоколей, как традиционных эдисоновских, так и нестандартных. По виду используемых цоколей изделия подразделяют на сетевые, рассчитанные на напряжение 220 В, и низковольтные (6, 12 и 24 В).
Сетевые галогенные лампы классифицируются на:
- линейные, самые привычные для пользователя;
- капсульные (цоколь G9, мощность до 75 Вт);
- рефлекторные (цоколи GU10 и GZ10, мощность до 75 Вт);
- зеркальные лампы-фары (патрон GU10, мощность до 75 Вт);
- лампы под цоколи Эдисона E14 («свечи») и E27 (мощность до 75 Вт).
Низковольтные лампы делятся на:
- капсульные (цоколи G4, G5.3, G6.4);
- рефлекторные (цоколи GU4, GU5.3, GY4);
- лампы-фары (цоколь GY4).
Для подключения галогенных ламп используются стандартные патроны, основное требование к которым - устойчивость к повышенным температурным нагрузкам. Указанный фактор обусловлен, как упоминалось ранее, температурой разогрева вольфрамовой нити и колбы устройств.
Качественные патроны имеют на боковой или обратной стороне маркировку с указанием рабочего напряжения и мощности. На практике для подключения сетевых источников света можно использовать патроны для низковольтных изделий: при повышении напряжения через провода будет проходить ток значительно меньшей силы. Тем не менее, наилучшим выходом будет использование универсальных патронов с диапазоном рабочих напряжений 12–220 В.
В настоящее время на рынке можно встретить пластиковые патроны. По заверениям производителей, такие изделия способны выдержать такую же высокую температуру. Тем не менее, по возможности рекомендуется использовать традиционные керамические патроны.
Вышедший из строя патрон чинить совершенно нецелесообразно; намного проще и быстрее заменить его на новый. Найти подходящий патрон для галогенной лампы сегодня не представляет труда даже в небольших населённых пунктах.
ПИТАНИЕ ГАЛОГЕННЫХ ЛАМП
Как упоминалось ранее, галогенные лампы бывают низковольтными (6–24 В) и сетевыми (около 220 В). С низким номинальным напряжением связано одно из ключевых преимуществ таких источников света - высокая энергоэффективность.
Для подключения низковольтных ГЛ в стандартную российскую сеть питания необходимо использовать понижающие трансформаторы, выпускающиеся в двух вариантах:
- электромагнитные (тороидальные);
- импульсные (электронные).
Изделия первого типа представляют собой систему из двух катушек, или обмоток, называемых соответственно первичной и вторичной, намотанных на тороидальный сердечник. За счёт электромагнитной связи между катушками входное напряжение, равное 220 В, преобразуется на выходе в пониженное.
К преимуществам электромагнитных трансформаторов относятся дешевизна и надёжность. Наиболее существенные недостатки - большой вес и габариты устройства, разогрев до высоких температур во время работы и чувствительность к перепадам напряжения. Последний фактор обусловливает частый выход подсоединённых через такие трансформаторы изделий из строя.
Более современны и надёжны. Они состоят из выпрямителя напряжения, генератора тока высокой частоты (до 50 Гц) и собственно выходного трансформатора. В результате преобразования на выходе устройство выдаёт прямоугольные импульсы стандартной частоты 50 Гц и напряжения 6–24 В.
Достоинства импульсных трансформаторов - небольшие габариты и вес, высокий коэффициент мощности, плавный старт и защита от перегрузок. Единственный существенный недостаток - запрет на включение устройства без минимальной указанной на корпусе нагрузки.
К примеру, если она составляет 35 Вт, суммарная мощность подключённых галогенных ламп не должна быть меньше этого значения.
ЛИНЕЙНЫЕ ГАЛОГЕННЫЕ ЛАМПЫ
Линейные галогенные лампы накаливания (ЛГЛН) - наиболее традиционные источники света такого рода. Изначально нить накаливания в них располагалась строго в продольном направлении.
Позже были разработаны более компактные устройства с изогнутой нитью. Вследствие того, что контакты расположены на обоих концах изделий, такие ЛГЛН называют двухцокольными.
Особое внимание при изготовлении, установке и эксплуатации изделий уделяется закреплению и положению вольфрамовой нити накаливания.
Благодаря особо прочным металлическим держателям, обеспечивающим максимальное выравнивание, она обладает не только максимальным сроком службы, но и устойчивостью к ударным перегрузкам.
ЛГЛН мощностью менее 500 Вт можно располагать в любом положении (горизонтально, вертикально, под углом), от 500 Вт и выше - исключительно горизонтально. Допускаемый угол отклонения - до 4°.
К достоинствам классических ЛГЛН относятся:
- минимальная по сравнению с аналогами стоимость;
- долговечность вольфрамовой нити;
- отличная цветопередача;
- работа от сетевого напряжения (220 В);
- возможность использования диммера.
Самые существенные недостатки устройств - относительная сложность их установки и замены, минимальная мощность 48 Вт (а значит, слепящий свет в небольшом помещении). Кроме того, галогенные источники света из-за угрозы взрыва или растрескивания не допускается использовать в помещениях с повышенной влажностью.
ЗАЩИТА ГАЛОГЕННЫХ ЛАМП
Несмотря на долговечность и частичную регенерацию вольфрамовой нити накаливания ГЛ, в том числе линейные, довольно часто выходят из строя из-за несовершенств сети питания.
К причинам выхода устройств из строя относятся:
- скачки тока во время запуска (включения);
- перепады напряжения в течение работы;
- износ нити накаливания.
Наиболее значимы первые два фактора. При включении холодной вольфрамовой нити её сопротивление недопустимо мало, а следовательно, увеличиваются сила и мощность проходящего через неё тока. В результате нить не выдерживает перегрузок и перегорает.
Также в сети не исключено повышение напряжения, особенно в ночные часы, приводящее к идентичному результату.
К способам предотвращения выхода из строя ГЛ можно отнести добавление в схему диода и использование блока защиты. Диод понижает частоту поступающего тока. В блоке защиты реализован другой сценарий: включаемый последовательно элемент снижает мощность тока. Нагрузка увеличивается постепенно, вместе с разогревом нити, что препятствует её ударному разрушению.
Кроме того, блоки защиты выступают в роли стабилизаторов и защищают лампы от скачков напряжения в течение эксплуатации. В среднем источники света с блоками защиты служат в 5– раз дольше.
В зависимости от габаритов блоки защиты, или устройства плавного пуска, можно располагать как прямо за выключателем, так и в подвесных потолках или в монтажных коробках.
© 2012-2020 г. Все права защищены.
Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов
С изобретением галогеновой лампы производители светотехники и осветительных приборов наконец-то получили по-настоящему мощный и эффективный источник света. На смену тусклой, словно свеча, традиционной лампочке с вольфраммолибденовой нитью накаливания пришли галогеновые лампы, обеспечивающие высокую светоотдачу и насыщенность светового потока. При этом внешний вид источника света, на первый взгляд, практически и не изменился.
Что такое галогеновая лампа
Конструкция галогенового светильника лампы во многом похожа на обычную лампочку накаливания. Стеклянная колба устройства обладает идеальной прозрачностью стенок, поэтому вполне возможно попытаться разглядеть и разобраться, как работает галогенная лампа и что это такое. По сути, в галогеновом светильнике используется принцип пропускания тока через раскаленную спираль, как в лампе накаливания, но работает такая лампа на несколько ином принципе генерации видимого света.
Устройство
Все галогеновые лампочки, за исключением промышленных и специальных моделей, состоят из одних и тех же компонентов, которые могут отличаться по форме и размерам, но все равно присутствуют в лампе любой схемы:
- Мощная спираль накаливания из вольфрама или вольфрам-рениевого сплава. Нить значительно толще, чем у обычных лампочек, и крепится она на массивных игольчатых штифтах;
- Цокольная группа с контактами, большая часть моделей бытовых галогенных ламп изготавливаются со стандартными цоколями, позволяющими установить лампочку в патрон домашнего светильника или люстры. Специальные светильники могут комплектоваться не цоколем, а лишь группой контактов;
- Наружная стеклянная колба из кварца оптического качества.
Для стабильной работы галогенового светильника потребуется также устройство для запуска галогеновой лампы — диммер или трансформатор.
К сведению! Требования к качеству и отсутствию дефектов стеклянного корпуса галогеновых светильников намного жестче, чем для старых лампочек накаливания, светодиодных или люминесцентных ламп.
Плотность светового потока настолько высока, что любое пятнышко, пыль или дефект неизбежно приводят к прогоранию и разрушению стеклянной колбы, внутри которой под давлением закачана смесь инертных газов и галогенов. До появления светодиодных сборок большинство автомобилистов перед установкой галогеновых ламп в гнезда фар тщательно вымывали колбу смесью чистого спирта и ацетона.
Принцип работы
Галогенка, несмотря на наличие спирали накаливания и газонаполненной колбы, лишь внешне похожа на обычную лампу накаливания, принцип ее работы в значительной степени отличается от старой классической лампочки. Обычная лампа излучает свет благодаря свечению раскаленной поверхности тонкой вольфрамовой спиральки.
Галогенная лампа накаливания также излучает свет благодаря ионам вольфрама, но сам процесс организован по-другому:
- Поток света в галогеновой лампе формируется за счет тонкого раскаленного газового облака, окутывающего вольфрамовую спираль. Атмосфера тончайшей газовой пленки состоит из паров йодида вольфрама, окруженных смесью ксенона с азотом;
- Как только на контакты галогеновой лампы подается рабочее напряжение, часть поверхности атомов вольфрама испаряется и вступает в реакцию с йодом. Именно это металл-галогеновое облако, вступая во взаимодействие с ксеноном, излучает основное количество света;
- Пары йода фактически удерживают молекулы вольфрама над раскаленной спиралью, не давая ей испариться и выпасть в виде пленки на внутренней поверхности кварцевой колбы.
В галогенке свет генерируется не тонкой спиралькой из вольфрама, а окружающим ее газовым облачком, состоящим из раскаленных галогенов, металлических паров и ксенона. Что это дает? Разница в светоотдаче обычной лампочки накаливания и бытовой галогенки огромная, но из-за особенностей устройства человеческого глаза кажется, что отличие не такое и большое.
Оценить, насколько отличается свет галогенок и обычных лампочек, проще всего в ночное время. Достаточно случайно, на доли секунды, поймать взглядом яркий свет автомобильных фар с галогеновыми вставками, чтобы ослепнуть на несколько минут. Тогда как на обычную лампу, пусть и с дискомфортом, но смотреть еще можно.
Срок службы
Большинство бытовых галогенок рассчитано на стандартный срок службы: 2000 часов для качественных лампочек, для фирменных ламп – 2500 ч, китайские подделки известных брендов служат по-разному — от 500 до 1500 часов. Что удивительно, «китайцы» выходят из строя в основном из-за мелких дефектов, например, из-за распайки контактов или деформации цоколя вследствие перегрева корпуса.
Подобные мелочи легко устраняются своими руками, поэтому при аккуратном обращении с цоколем даже китайская галогенка может отработать до 1500 часов.
Продлить срок службы можно с помощью специальных пусковых устройств. Это может быть специальный трансформатор для галогенных ламп, управляемые диммеры и барретеры, ограничивающие заброс тока при включении лампы. Это позволяет избежать растрескивания вольфрамовой нити из-за неравномерного прогрева в первые секунды. Время включения галогеновой лампы возрастает до 3 секунд, но зато таким способом удается увеличить срок службы до 10-15 тыс. часов, что сопоставимо с ресурсом светодиодных источников света.
Плюсы и минусы
В рейтинге популярности галогеновые лампочки занимают третью ступеньку в списке наиболее популярных источников света. Лампы считаются достаточно яркими и горячими, с температурой 2700-2900 о К. Что особенно ценно, спектр галогенки хоть и смещен к более холодному участку в сравнении с лампочкой классической конструкции, но при этом больше похож на солнечный свет, старые «спиральки», ЛДС или новомодные светодиодные сборки.
Светоотдача у галогенок выше, чем у обычных лампочек, на 50-70%, а срок службы в два раза больше.
Недостатков у галогенок всего два:
- Высокая чувствительность к перепадам напряжения и быстрому старту;
- Большое потребление энергии и интенсивное тепловыделение.
Соответственно, светильники приходится оборудовать системой продува корпуса и отвода тепла, а на подключении устанавливать защитные блоки.
Типы галогеновых ламп для дома
Огромные возможности источников света на основе переизлучающей пары галоген-ксенон были использованы в изготовлении достаточно большого моделей ламп и светильников. Всех их условно делят на несколько групп:
- Мощные прожекторные лампы, чаще всего изготавливаемые в линейном форм-факторе и рассчитанные на подключение к однофазной сети 220В;
- Бытовые галогеновые лампочки с винтовой цокольной группой, рассчитанные на бытовую электрическую сеть;
- Точечные светильники с пониженным напряжением питания и потреблением электроэнергии, используемые в оформлении интерьера жилых комнат, кухни и ванного помещения.
Галогенки прекрасно работают как на переменном, так и на постоянном токе, но остаются крайне чувствительными к напряжению в электросети и к соблюдению правил установки галогеновой лампы.
Важно! Все типы галогеновых ламп выпускаются с индивидуальным расположением контактов на цоколе. Таким образом, удается не перепутать и не установить низковольтные лампочки в промышленную сеть.
Линейные схемы
Один из наиболее мощных источников света изготавливается в линейном форм-факторе. Благодаря вытянутому стеклянному корпусу линейная галогенная лампа прекрасно адаптирована к жестким условиям работы в условиях закрытого корпуса прожектора. Внутри кварцевой трубки находится массивная вольфрамовая спираль на молибденовых держателях.
Потребление электроэнергии составляет от 60 Вт до 2 кВт, длина от 78 мм до 333 мм. Самые большие галогенки с линейной формой корпуса рассчитаны на получение гигантских световых потоков. Цоколь лампы выполнен по безопасной схеме R7-S, то есть контакты расположены с противоположных концов корпуса.
Благодаря высокой плотности светового потока мощные линейные галогенки находят применение в самом неожиданном качестве:
- Бесконтактные источники энергии в сушилках для фруктов и овощей;
- Сушилки-стерилизаторы помещений для птицы и животных. Часть энергии выделяется в ультрафиолетовом диапазоне, поэтому мощные галогенки прекрасно высушивают и одновременно стерилизуют поверхность;
- Охранные и осветительные системы для стоянок, паркингов и участков частных домовладений;
- Системы окраски и сушки автомобильных кузовов, обвесов и деталей машин.
По условиям эксплуатации лампа должна располагаться горизонтально, но на практике галогеновые светильники марки КГ неплохо работают в любом положении, если, конечно, их не бросать на пол.
Галогеновые лампы с внешней колбой
Светильники с наружной кварцевой колбой по внешнему виду напоминают обычную лампу накаливания – «грушу». Отличить галогеновую лампочку от обычной можно по увеличенному внутреннему держателю из кварца.
Лампа рассчитана на сетевое напряжение 230 В и может устанавливаться практически в любой осветительный прибор с керамическим патроном и медными контактами модели Е27 или Е14. Одна лампа с рассеивающей колбой способна освещать комнату до 30 м 2 , если нет дополнительных плафонов и используется стабилизированное питающее напряжение.
Галогеновые лампы с отражателем
В данном типе галогеновых ламп используются наружные встроенные отражатели с алюминиевым покрытием, обычно зеркального или полупрозрачного типа. Благодаря интерференционному покрытию большая часть тепла отводится с тыльной стороны корпуса.
Форма лампочки напоминает гриб, поэтому в быту такие галогеновые лампы иногда называют грибками. На сегодня это наиболее массовый тип бытовых галогеновых светильников. В маркировке лампочки всегда имеется численное обозначение, это определяющий диаметр цоколя, например, в М16 цоколь 16 мм, диаметр колбы 50 мм, мощность 50 Вт.
Капсульные конструкции
Такие галогенки чаще всего называют «пальчиковыми» за размеры и форму термостойкого стеклянного корпуса. Вольфрамовая нить внутри колбочки диаметром 5-10 мм фиксируется с помощью зажима особой формы, что позволяет галогеновой лампе работать практически в любом положении, хотя производители выпускают галогенки с продольной и поперечной ориентацией нити накала.
Контактная группа капсульной галогеновой лампочки оформляется в виде двух штырьков. Большинство моделей галогенок оборудованы цоколем G9 с межосевым расстоянием в 9 мм, но есть и цоколи G11-G15.
Данный тип галогеновых ламп используется только в качестве подсветки в линиях освещения, светильниках точечного типа, гирляндах. Мощность галогенки колеблется от 20 до 60 Вт.
Низковольтные системы
Высокоамперные или низковольтные галогенки используются в первую очередь в автомобильной технике и переносных фонарях. Такие конструкции могут оборудоваться двумя нитями в одном корпусе, а цоколь галогеновой лампочки всегда изготавливается с массивным металлическим основанием, через которое отводится большая часть тепла.
Блок защиты для галогенных ламп
В момент старта или включения галогенки происходит наиболее сильный износ нити накаливания. Внутренние слои спирали галогеновой лампочки быстро разогреваются и расширяются, а наружные остаются более холодными, покрываются трещинами и подвергаются эрозии под действием паров йода.
Для плавного старта используются специальные блоки защиты или диммеры. Встроенные резисторы с переменным сопротивлением задерживают нарастание тока на 2-3 с, что обеспечивает увеличение ресурса галогенового светильника.
Трансформатор для галогенных ламп
Низковольтные лампы всегда включают через специальные блоки или защитные трансформаторы. Электронное устройство помогает «раскачать» или запустить галогенку, защитить лампу от короткого замыкания и перегрева.
Наиболее простые трансформаторы могут преобразовывать напряжение с сетевого уровня до 12 В, более сложные могут иметь встроенные программаторы или подключать одновременно 6-10 галогеновых ламп.
Заключение
Технология изготовления галогеновых лампочек за более чем сорокалетнюю историю была отработана и отшлифована почти до идеального состояния. Ушли в прошлое случаи взрыва колбы и перегорания нитей накаливания галогенок в момент старта. Несмотря на засилье светодиодных светильников, галогеновые лампы остаются все такими же популярными у профессионалов и знатоков осветительных приборов, как и двадцать лет назад.
