2. Техническая информация

Преимущества галогенных ламп

Вследствие того, что галогенные лампы являются лишь модифицированным вариантом обычных ламп накаливания, их свойства во многом схожи. За счет использования галогенного цикла достигнуто два основных преимущества над вакуумными и газополненными лампами:

увеличенная светоотдача;

более длительный срок службы.

Кроме этого, за счет более высокой температуры спирали эти лампы дают свет чуть более холодного оттенка.

Световая отдача галогенных ламп накаливания примерно вдвое выше, чем у стандартных ламп той же мощности и составляет 20–25 лм/Вт. Ее значение увеличивается с увеличением мощности лампы и уменьшением ее номинального напряжения.

Примечание. Яркость нити накала несколько повышена за счет ее увеличенной температуры и может достигать порядка 108 кд/м2. Благодаря этому галогенные лампы идеально подходят для использования в прожекторах и линзовых оптических системах.

Яркость ламп, предназначенных для прямой замены матовых ламп накаливания, снижена за счет матирования колбы или путем нанесения на колбу внутреннего рассеивающего покрытия.

Основные параметры

Номинальное напряжение осветительных галогенных ламп делится на две группы — низкое (6, 12 или 24 В) или высокое (110–240 В). Согласно этому делению, различают, соответственно, галогенные лампы низкого и сетевого напряжения.

Лампы специального назначения выпускаются в очень широком диапазоне рабочих напряжений (от 3 В и более).

Диапазон мощностей практически соответствует таковому у обычных ламп накаливания (от 1 до 5000–10000 Вт). По причине постепенного вытеснения тепловых ламп из мощного прожекторного освещения ведущие производители уже не предлагают продажу на рынке лампы мощнее 2000 Вт.

Рабочая температура и количество выделяемого тепла, являющегося основным продуктом тепловых излучателей, велики. В связи с этим галогенные лампы чувствительны к попаданию воды и потенциально пожароопасны. Кроме этого, непосредственно нагревающаяся часть лампы обычно расположена близко к месту подключения питающего напряжения. Это накладывает особые требования на материал, из которого изготавливают патроны и светильники для этих ламп. Характеристики ламп не зависят от температуры окружающей среды.

Типовые схемы включения

Схема включения галогенных ламп сетевого напряжения не отличается от таковой для обычных ламп накаливания. Лампы низкого напряжения питаются от специальных трансформаторов, причем из-за высоких токов (до 8 А на лампу) вместо прокладки единой низковольтной сети обычно используют несколько групп светильников с питающими их отдельными трансформаторами. Галогенные лампы не чувствительны к роду питающего тока (переменному или постоянному).

Регулирование светового потока сетевых ламп осуществляется любыми стандартными светорегуляторами аналогично лампам накаливания. Возможность и способ регулирования низковольтных ламп полностью определяется типом трансформатора.

Cовет. Необходимо отметить, что при снижении мощности галогенной лампы при помощи светорегуляторов нарушается работа галогенного цикла, и это может приводить к снижению срока службы нити накала. Чтобы этого не происходило, рекомендуется периодически включать лампу на полную мощность, обеспечивая таким образом восстановление материала спирали.

Габаритные размеры галогенных ламп

Габариты галогенных ламп низкого напряжения можно смело назвать минимальными для тепловых источников соответствующей мощности. Это достигается за счет максимального приближения стенок колбы к нити накала, требуемого для работы галогенного цикла. Что касается сетевых ламп, их размеры зависят от конструктивного исполнения, и в большинстве случаев длина лампы пропорциональна ее мощности. Габариты ламп, предназначенных для прямой замены ламп накаливания, не превышают размеров аналогов.

Срок службы

Срок службы галогенных ламп определяется моментом разрушения нити накала. Использование галогенного цикла позволяет либо значительно увеличить светоотдачу лампы по сравнению с лампами накаливания при сохранении того же срока службы (1000 ч), либо заметно продлить срок службы (до 4000–5000 ч) при тех же световых параметрах.

Примечание. Как правило, производители выбирают компромиссный вариант: вдвое увеличенная светоотдача при вдвое большем сроке службы.

Стандартным сроком службы сетевых и многих низковольтных галогенных ламп принято считать период в 2000 ч. Этот же параметр у отдельных низковольтных моделей достигает 4000 ч. Механические воздействия на лампы в процессе эксплуатации (в особенности, для линейных ламп с большой длиной спирали), а также частые включения сокращают их срок службы.

За счет использования в галогенных лампах кварцевой колбы ультрафиолетовое излучение нити накала беспрепятственно выходит наружу, и требуются специальные меры по его блокированию. Эта проблема полностью решена у сетевых ламп, кварцевая колба которых помещена в стеклянную оболочку.

Частичная фильтрация ультрафиолета также достигается нанесением на колбу специального фильтрующего покрытия (такие лампы маркируются как UV-Stop, UV-Block и т. п.). В случае, если предпринятые в конструкции лампы меры недостаточны для обеспечения ее ультрафиолетовой безопасности, такая лампа должна устанавливаться только в светильник с защитным стеклом, о чем делается соответствующая пометка в каталоге и на упаковке.

Цветовая температура галогенных ламп, как и реальная температура их нити накала, выше, чем у традиционных ламп накаливания. Она составляет 3000–3200 К.

Cовет. Этот параметр можно изменить за счет использования встроенных или внешних светофильтров, а также подбором толщины интерференционного отражающего слоя в зеркальных лампах.

По этой технологии выпускаются галогенные лампы низкого напряжения с Т_в = 4000 К, а также цветные.

Индекс цветопередачи Ra галогенных ламп, как и у всех тепловых источников света, максимален и равен 100. За счет более высокой температуры накала (по сравнению с обычными лампами накаливания) свет галогенных ламп лучше воспроизводит сине-зеленые цвета.

Эксплуатационные особенности

Эксплуатационные особенности галогенных ламп, помимо уже описанной специфики, затрагивают два дополнительных аспекта.

Во-первых, лампы в одинарных кварцевых колбах не допускают прикосновения к ним голыми руками. Это объясняется способностью кварца кристаллизоваться вокруг инородных частиц, заносимых при таком контакте. Возникновение очагов кристаллизации приводит к нарушению однородной структуры стенки колбы, из-за чего колба трескается или взрывается.

Во-вторых, многие модели сетевых и специальных галогенных ламп не допускают произвольного положения горения и требуют специального размещения в светильнике. Например, линейные лампы имеют максимальный срок службы при горизонтальном положении. Это связано с тем, что громоздкая нить накала несимметрично закреплена внутри колбы, и при ее неправильной ориентации может провисать и выпадать из креплений, что ведет к перегоранию лампы.

На сегодняшний день галогенные лампы остаются единственным сравнительно экономичным и при этом недорогим видом источника света с «теплым» спектром. Этим объясняется их богатый ассортимент, имеющий тенденцию к расширению.

3. Современные галогенные лампы с питанием 220 в

Линейные (софитные) галогенные лампы

Новые световые характеристики, достигнутые у галогенных ламп, позволили разработать для них особый ассортимент, лишь отчасти перекликающийся с выпускаемыми видами ламп накаливания.

Изначально тепловые лампы с добавками галогенных соединений появились в виде линейных (софитных) моделей, нить накала в которых занимала всю длину колбы (рис. 2).

Подобная конструкция особенно удачна для параболоцилиндрических систем концентрации света. Первые модели линейных ламп имели высокую мощность (1000–20000 Вт) и предназначались для прожекторов и светильников наружного освещения. В дальнейшем наметилась тенденция к сдвигу модельного ряда в сторону меньших мощностей, и на сегодняшний день он включает номиналы 60, 100, 150, 250, 300, 500,

750, 1000, 1500 и 2000 Вт. Подавляющее большинство моделей снабжено двумя цоколями типа R7s.

Длина лампы, как правило, растет с увеличением мощности, но однозначного соответствия, тем не менее, нет. Модели небольшой и средней мощности выпускаются в трех типоразмерах, с полной длиной 73, 117,6 и 189,1 мм. При подборе ламп для замены в существующих светильниках важно обратить внимание на то, что лампы мощностью 150 и 200 Вт выпускаются как в первом, так и во втором перечисленном исполнении.

Рис. 2. Внешний вид линейных ГЛН

Несмотря на то, что многие изготовители объявляют о допустимости произвольного рабочего положения ламп этого вида (кроме мощных моделей), наилучшим положением горения для них является горизонтальное, с отклонениями не более ±15°. Это связано с особенностями крепления нити накала внутри колбы.

Линейные лампы повышенной эффективности

Линейные лампы повышенной эффективности, строго говоря, являются лишь разновидностью обычных линейных ламп. Увеличение светоотдачи достигается в них за счет специального внутреннего покрытия колбы, отражающего инфракрасные излучения. Генерируемое нитью накала тепло, таким образом, возвращается обратно на нить и способствует ее дополнительному накаливанию.

Правило. С ростом температуры нити накала светоотдача тепловой лампы увеличивается.

Лампы повышенной эффективности имеют стандартную длину, но их мощность несколько снижена по сравнению со стандартными моделями (225–250 и 375–400 Вт вместо 300 и 500 Вт, соответственно).

Внимание. Использование одинарной колбы из кварцевого стекла создает опасность, связанную с ультрафиолетовым излучением нити накала (линейные лампы предназначены только для закрытых светильников). Кроме этого, данный вид стекла чувствителен к прикосновению голых рук. Необходимые меры безопасности при эксплуатации и обращении с лампами отмечаются в каталогах и на упаковке соответствующими пиктограммами.

Одноцокольные галогенные лампы с резьбовыми цоколями

Двухцокольная конструкция линейных ламп исключает их использование в обычных светильниках для ламп накаливания. Для преодоления этого неудобства разработаны одноцокольные лампы с резьбовыми цоколями в стеклянных колбах с помещенной внутрь линейной галогенной трубкой. Их ассортимент специально разработан для прямой замены ламп накаливания той же мощности. Как и все галогенные лампы, одноцокольные модели допускают включение в схемы со светорегуляторами, однако при этом ухудшаются их светоотдача и срок службы. Из-за сравнительно небольших размеров внутренней трубки лампы не чувствительны к положению горения.

Вместо традиционной для ламп накаливания колбы типа А в лампах этого вида используют колбы различной формы в прозрачном, матовом или молочном исполнении (рис. 3).

Более яркая нить накала подчеркивает эффект искрящегося света при их установке в люстры с гранеными стеклянными и хрустальными элементами. В целом одноцокольные галогенные лампы подходят для установки в светильники рассеянного света, однако неэффективны с зеркальными отражателями. Это объясняется тем, что размеры и положение их нити накала не соответствуют таковым у традиционных ламп накаливания, на которые рассчитаны стандартные отражатели.

Рис. 3. Внешний вид различных ГЛН с резьбовым цоколем

Капсульные галогенные лампы

Так называемые капсульные галогенные лампы получили свое название из-за соответствующей формы колбы (рис. 4).

Рис. 4. Внешний вид капсульных ГЛН

Она представляет собой запаянный с обеих сторон отрезок трубки с односторонним вводом проводов. Внутри колбы находится компактная, обычно сложенная вдвое по сравнению с линейным вариантом спираль.

Внимание. Капсульные лампы разработаны совместно с оптическими системами специальных прожекторов и поэтому, несмотря на по-прежнему прямое включение в сеть, не взаимозаменяемы с обычными лампами накаливания.

Как правило, лампы этого вида имеют байонетный цоколь B15d. В последнее время разработаны миниатюрные капсульные модели со штырьковыми цоколями, аналогичные по конструкции соответствующим низковольтным лампам.

Использование в колбах капсульных ламп специальных сортов стекла и дополнительных фильтрующих покрытий снимает проблему ультрафиолетовой опасности. Кроме этого, на базе галогенных капсул высокого напряжения некоторые производители создают и лампы в двойной колбе с резьбовыми цоколями, наподобие описанных выше.

Зеркальные галогенные лампы

Преимущества высокой яркости спирали для создания направленного света в полной мере реализованы в зеркальных галогенных лампах, представляющих собой линейную или капсульную галогенную лампу, помещенную в колбу с отражателем. Наибольшее распространение получили лампы в прессованных колбах PAR, хотя встречаются и традиционные варианты (колба типа R).

Первоначально для зеркальных галогенных ламп использовали традиционные для ламп накаливания колбы PAR38, PAR56 и PAR64, однако удачность такого сочетания привела к дополнительной разработке колб PAR30, PAR20 и даже PAR16 (рис. 5).

Галогенные лампы этих серий успешно заменяют лампы накаливания в колбах R95, R63 и R50 с соответствующими резьбовыми цоколями, причем минимальный угол излучения составляет уже не 30, а всего 10°. Существуют и другие, несколько менее распространенные модификации прессованных колб галогенных ламп.

Примечание. Важно обратить внимание на тот факт, что колба PAR30 имеет две модификации, различающиеся общей длиной корпуса (90,5 и 119 мм). В зависимости от типа светильника, они могут оказаться не взаимозаменяемыми и при выборе ламп для замены необходимо учитывать размеры конкретных типов. В настоящее время длина 90,5 мм де-факто является стандартом для колбы PAR30.

Тенденция общей миниатюризации галогенных ламп применительно к зеркальным лампам проявилась в создании миниатюрных моделей диаметром 51 мм со штырьково-поворотным цоколем GU10 и GZ10 (рис. 6).

Рис. 5. Внешний вид зеркальных ГЛН с колбами типа PAR

Рис. 6. Внешний вид ГЛН со штырьковоповоротным цоколем GU10

4. Низковольтные галогенные лампы

Для чего нужен переход к низкому напряжению питания

Переход к низкому (до 24 В) напряжению питания позволяет заметно снизить сопротивление нити накала лампы для достижения той же электрической мощности. Длина нити уменьшается, а значит, она в меньшей степени задерживает собственное излучение. За счет этого эффекта лампы накаливания, рассчитанные на низкие напряжения, имеют более высокую светоотдачу, чем стандартные сетевые аналоги.

Сказанное в полной мере относится и к галогенным лампам. Уже в 1990-х годах появились первые образцы так называемых низковольтных моделей, или галогенных ламп низкого напряжения. Аналогично устроенные лампы выпускались и раньше, однако в основном предназначались для кинопроекции и других специальных применений.

Стандартным низким напряжением для питания галогенных ламп является значение 12 В переменного тока, несколько реже используется постоянный ток и/или номиналы 6 и 24 В. Для получения таких напряжений в обязательном порядке используют специальные трансформаторы (на сленге называемые «галогенными»).

Низковольтные капсульные лампы

Капсульные лампы по размерам не больше обычных ламп для карманных фонарей, но имеют мощность от 5 до 100 Вт. По конструкции они аналогичны капсульным лампам сетевого напряжения, но обычно имеют прямую, а не сложенную вдвое, спираль накала. Лампы этого вида оборудуются штырьковыми цоколями G4 и Gy6.35 (рис. 7).

Рис. 7. Внешний вид капсульных ГЛН: а — с осевым расположением нити накаливания; б — с горизонтальным расположением нити накаливания

Из-за небольшого светового потока основное предназначение ламп мощностью 5 и 10 Вт — декоративное освещение. Они идеально подходят для создания ярких световых точек, например, с целью имитации звездного неба. Наравне с этим, более мощные лампы могут использоваться и в светильниках общего освещения.

Кроме этого, их компактные размеры и высокая яркость спирали позволили создать небольшие прожектора для внутреннего освещения (на профессиональном сленге называемые «слотами» — источниками световых пятен, от слова spotlights.

Мини-прожектор для капсульной лампы традиционно содержит зеркальный отражатель с помещенным в его центр штырьковым патроном. В зависимости от свойств отражателя, для него могут требоваться лампы с осевым либо горизонтальным (рис. 7) расположением спирали.

Внимание. Неправильная замена лампы может заметно нарушить светораспределение такого прожектора.

Технология нанесения на внутреннюю сторону колбы отражающего инфракрасное излучение покрытия, успешно примененная в экономичных моделях линейных ламп сетевого напряжения, применяется и к низковольтным капсульным моделям. Такие лампы имеют повышенную (до 25 лм/Вт) светоотдачу.

Кварцевое стекло, из которого изготовлена колба капсульных ламп, может определять дополнительные требования к обращению с ними и к защите от ультрафиолета. В этом случае в каталоге и на упаковке лампы приводится соответствующая маркировка.

Любая система, включающая отдельные источник света и зеркальный отражатель, требует тщательной фокусировки лампы (помещения ее в точку фокуса отражателя) после ее установки. В противном случае нарушаются угол излучения и светораспределение всей системы.

Вместе с тем, подобная операция достаточно сложна для рядового пользователя, а попытка снабжать лампы фокусирующими цоколями неизбежно подняла бы их стоимость. Решить эту проблему удалось путем разработки зеркальных галогенных ламп, представляющих собой уже собранные на заводе-изготовителе комплекты «лампа-отражатель».

Низковольтные лампы с интерференционными отражателями

Одним из вариантов зеркальных ламп являются лампы с интерференционными отражателями, представляющие собой капсулы низкого

напряжения, помещенные внутрь стеклянных параболических корпусов (рис. 8).

Рис. 8. Внешний вид ГЛН с интерференционными отражателями

Их название происходит от явления интерференции, за счет которого нанесенная на стекло тонкая металлическая пленка отражает лишь излучения определенных длин волн. Толщина пленки подобрана таким образом, чтобы инфракрасное (тепловое) излучение нити накала беспрепятственно проходило сквозь нее наружу, а видимый свет отражался в направлении оси лампы.

Иногда лампы этого типа некорректно называют «дихроичными» (от английского названия dichroic lamps). Сквозь отражатель проходит и некоторое количество видимого света, который приобретает цветные оттенки и выгодно используется в функционально-декоративных светильниках.

Отражатель зеркальных галогенных ламп может быть открыт либо иметь защитное переднее стекло. По международной классификации колба такого типа относится к типу R, однако, традиционно ее обозначают буквами MR (mirror reflector). Эта колба выпускается в двух вариантах, с диаметром отражателя 51 и 35 мм (типы MR16 и MR1I) и типами цоколя GU5.3/GU4, соответственно.

Благодаря тому, что интерференционный отражатель концентрирует лишь свет, но не тепло, излучаемое лампой, модели этой разновидности называют также лампами холодного света. Этот термин, однако, не означает, что лампа совсем не излучает тепла. Тепловое излучение нити накала, по-прежнему составляющее более 90 % мощности лампы, более или менее равномерно рассеивается по всем направлениям вокруг нее.

Светильник и ламповый патрон при этом испытывают повышенную тепловую нагрузку, поэтому возможность применения таких ламп должна оговариваться особо. В каталогах лампы холодного света маркируются специальными символами.

Зеркальная лампа, в отличие от светильника с отражателем, является неразборной конструкцией. Пользователь не способен изменить ее угол излучения, поэтому выпускается большой ассортимент моделей с определенными светораспределениями. Условно все они могут быть разделены на три основные группы:

лампы с узкими (12°) световыми пучками;

лампы со средними (124°) световыми пучками;

лампы с широкими (36–60°) световыми пучками.

Наряду с прямым указанием угла излучения в градусах, в светотехнической практике приняты его более простые, буквенные обозначения:

b>NSP или SSP (narrow spot или super spot — сверхузкий) — менее 8°;

b>SP (spot — узкий) — 12°;

b>FL (flood — средний) — 24–30°;

b>WFL (wideflood — широкий) — 36–38°;

b>VWFL (very wideflood — очень широкий) — 60° и более.

Слово flood указывает на применимость данного светораспределения для заливающего освещения. Лампы со всеми вариантами светораспределения выпускаются мощностью 20, 35, 50 и (реже) 100 Вт.

Правило. Чем уже световой пучок лампы одной и той же мощности, тем выше ее осевая сила света, так как световой поток остается постоянным.

Исходя из этого, узкое светораспределение наиболее подходит для создания небольших ярких пятен света либо подсвета объектов с больших расстояний. Среднее светораспределение пригодно для создания сравнительно крупных световых акцентов, а широкое светораспределение — для общего верхнего освещения.

Переднее стекло ламп с шириной пучка 60° покрыто специальными стеклянными наплывами, за счет чего эти лампы дают практически рассеянный свет без четких границ светового пятна.

Возможность управления световыми свойствами лампы путем изменения толщины интерференционного покрытия (при этом меняется набор отражаемых длин волн) используется в модификациях с повышенной до 4000 К цветовой температурой и цветных моделях. Окрашенный свет может достигаться и за счет использования в лампах передних стекол с фильтрующими свойствами. Как правило, использование двойной колбы и специальных покрытий исключает ультрафиолет из спектра зеркальных ламп. Однако некоторые модели, в первую очередь, без защитного стекла, могут все же давать вредные коротковолновые излучения.

Примечание. Кроме того, эти же модели не защищены от случайного прикосновения рук к внутренней кварцевой капсуле. Для предупреждения о необходимых мерах предосторожности, как и во всех ранее описанных случаях, используется специальная маркировка.

Низковольтные зеркальные лампы с алюминиевыми отражателями

Ненаправленное тепловое излучение ламп холодного света является преимуществом при освещении чувствительных к нагреву материалов и недостатком с точки зрения тяжелого теплового режима светильников. Некоторые типы подвесных потолков не допускают использования этих ламп из-за возможного перегрева запотолочного пространства. Для подобных применений выпускаются зеркальные лампы с алюминиевыми отражателями нескольких разновидностей.

Первая разновидность ламп представляет собой модельный ряд в стандартных колбах MR11/MR16, стеклянные отражатели которых покрыты слоем алюминия вместо интерференционной пленки. Ряд мощностей, группы светораспределения и внешний вид этих ламп не отличаются от ранее описанных моделей с интерференционными отражателями.

Их важным отличием является лишь концентрация тепла вместе со световым пучком, что не позволяет использовать данные лампы для освещения с небольших расстояний чувствительных к нагреву материалов. Видимый свет не проходит сквозь алюминиевый отражатель, поэтому задняя часть этих ламп выглядит абсолютно темной.

Наилучшее применение для них — так называемые «точечные» светильники общего освещения, встроенные в подвесной потолок, иногда неофициально называемые даун-лайтами (от английского термина downlight «светящие вниз»).

Рис. 9. Внешний вид ГЛН серии 111

К лампам второй разновидности относится разработанная в конце 1990-х годов так называемая серия 111. Входящие в нее модели состоят из галогенной капсулы, установленной в открытом металлическом отражателе диаметром 111 мм (рис. 9).

Конструкция такой лампы аналогична устройству некоторых автомобильных фар, прямой свет лампы в которых устраняется затеняющей металлической крышкой.

Зеркальные лампы диаметром 111 мм выпускаются мощностью 35, 50, 75 и 100 Вт и предназначены для установки в основном в открытые светильники, ведь их ультрафиолетовое излучение незначительно.

Подчеркнуто функциональный и вместе с тем эстетичный внешний вид является преимуществом для их использования в стилизованных под «высокие технологии» (hi-tech) декоративно-функциональных светильниках. Для улучшения внешнего вида и лучшего сочетания с хромированными элементами светильников корпус этих ламп имеет полированную блестящую окантовку.

Третья, менее распространенная группа ламп с алюминиевыми отражателями, состоит из моделей с цоколем BISd (ВA 15d). Модели этой группы выпускаются лишь некоторыми изготовителями и не стандартизованы. Их применение возможно в специально рассчитанных на конкретный тип лампы светильниках.

В завершение данного раздела стоит напомнить о том, что здесь были рассмотрены лишь наиболее распространенные и выпускаемые многими фирмами виды галогенных ламп. Помимо них, существует огромный ассортимент моделей, специфичных по отношению к производителям, а также предназначенных для специального использования (например, для кинофотоаппаратуры, оптических приборов, установок инфракрасного обогрева и т. д.).

5. Трансформаторы и электроника для галогенных ламп

Особености включения низковольтных галогенных ламп

Внимание. Галогенные лампы низкого напряжения (6/12 В) должны включаться только в схемы с соответствующими трансформаторами. Последовательное включение и другие варианты не допускаются!!!

Традиционные (электромагнитные) трансформаторы предельно просты в устройстве и конструкции. Они ничем не отличаются от принятых в радиоэлектронной практике аналогов. Трансформаторы могут быть как Ш-образные, так и тороидальные.

Рис. 10. Внешний вид Ш-образного трансформатора

Из-за больших рабочих токов ламп сечение провода вторичной обмотки достигает 4 мм2. В корпусе обычно предусмотрены и предохранители различных типов, о чем пользователя информирует соответствующая маркировка.

В отличие от пускорегулирующих аппаратов, типы которых должны строго соответствовать типам подключаемых ламп, принцип подключения галогенных ламп намного проще.

Рис. 11. Внешний вид тороидального трансформатора

Правило. Обязательное условие состоит лишь в том, чтобы суммарная мощность всех ламп не превышала номинальноймощноститрансформатора. Например, к трансформатору мощностью 60 Вт можно подключить 12 ламп по 5 Вт, 6 ламп по 10 Вт, 3 лампы по 20 Вт или по одной лампе 35 или 50 Вт.

Примечание. Традиционные трансформаторы могут подключаться к сети через светорегуляторы для стандартных ламп накаливания. Исключение составляют варианты схем, в которых осуществляется выпрямление тока, так как для них первичная обмотка трансформатора фактически представляет собой короткое замыкание.

Преимущества электронных трансформаторов

Существенным недостатком электромагнитных трансформаторов является их большая масса, которая примерно пропорциональна их мощности. Например, трансформатор мощностью 300 Вт может весить до 10 кг! При большом количестве галогенных ламп общий вес такого оборудования может превысить все разумные пределы.

Проблема больших размеров и веса решена в так называемых электронных трансформаторах. которые по более строгой классификации являются электронными блоками питания. Эти устройства содержат преобразователь, увеличивающий частоту питающего напряжения до 30000–10000 Гц, за счет чего размер трансформатора как такового может быть существенно уменьшен.

Важно заметить, что сечение провода вторичной обмотки и в этом случае должно быть велико. Преобразователь и соответствующий ему малогабаритный трансформатор (диаметром не более 20 мм) помещаются в общий, обычно пластмассовый, корпус (рис. 12, рис. 13).

Масса электронных трансформаторов невелика, а их размер незначительно увеличивается с увеличением мощности. Кроме этого, они выделяют намного меньше тепла и не издают звука при работе. Благодаря этим особенностям, они являются единственно целесообразным вариантом для включения ламп общей мощностью 100 Вт и более. В настоящее время разработаны модели мощностью до 1500 Вт.

Один из вариантов электронного трансформатора, реализованного на специализированной микросхеме IR2161, показан на рис. 14 (без пластикового корпуса). Принципиальная электрическая схема этого устройства показана на рис. 15. Номиналы и тип используемых элементов приведены в табл. 1.

Рис. 12. Внешний вид электронного трансформатора прямоугольной формы для питания ГЛН

Рис. 13. Внешний вид электронного трансформатора округлой формы для питания ГЛН

Рис. 14. Внешний вид электронного трансформатора на IR2161

Рис. 15. Принципиальная схема электронного трансформатора на ИМС IR2161

Таблица 1 Номиналы и типы используемых в схеме (рис. 15) элементов

Расчет электронного трансформатора под различные мощности

Примечание. Расчитать электронный трансформатор под различные мощности можно с помощью уже известной нам программы автоматического проектирования Ballast Designer.

В некоторых случаях, когда электронный трансформатор удален (более 1 м) от ГЛН, а мощность лампы (или группы ламп) значительна, могут возникнуть радиопомехи, затрудняющие прием телерадиоканалам или мешающие ИК и радио пультам управления. В этой ситуации применяют электронные трансформаторы (блоки питания ГЛН) с выпрямленным и сглаженным напряжением (постоянное напряжение с малыми пульсациями).

Такие блоки питания можно реализовать, например, на известной микросхеме VIPER100-E фирмы STMicroelectronics.

Примечание. Автоматически спроектировать блок питания можно с помощью специальной программы VIPer Design Software v2.24.

На данный момент широко используются для подобных блоков питания микросхемы фирмы Power Integrations, Incсерии TOPSwitch и TOPSwitch®-GX: TOP227y. TOP250y, TOP246R, TOP249y.

Блок питания на микросхеме TDA4605

На рис. 16 показана схема БП, реализованная на доступной микросхеме TDA4605. Данная микросхема имеет отечественные аналоги К1033ЕУ5, КР1087ЕУ1.

Трансформатор Т1 намотан на сердечнике Ш16´20 из феррита 2500НМС1. Величина немагнитного зазора 0,12 мм (с учетом двойного зазора, т. е. две прокладки по 0,12 мм). Число витков первичной обмотки W1= 64, диаметр провода 0,25 мм. Число витков вторичной обмотки W2 =3, диаметр провода (пучек из пяти жил 0,6 мм). Число витков обмотки обратной связи W3 =3, диаметр провода 0,25 мм.

Примечание. Большинство электронныхтрансформаторов имеют ограничения не только на максимальную, но и на минимальную суммарную мощность подключенных ламп. Это связано с особенностями работы внутренних преобразователей. Диапазон допустимых мощностей указывается в каталоге и на корпусе устройства, например, 35–105 Вт. Данное ограничение, тем не менее, не означает опасности выхода трансформатора из строя при отсутствии нагрузки (например, при перегорании всех ламп). Из него следует лишь то, что нормальная работа ламп мощностью менее допустимой не гарантируется.

Для удобства подключения ламп электронные трансформаторы обычно имеют несколько пар выходных зажимов.

Рис. 16. Принципиальная схема на БП для ГЛН на TDA4605

Регулирование мощности ламп, в зависимости от конкретной схемной реализации, осуществляется одним из двух способов:

включением трансформатора с традиционным светорегулятором;

путем подачи на его отдельный управляющий вход специального сигнала (как в случае с регулируемыми электронными балластами).

Данная возможность может и не предусматриваться совсем. При подключении электронного трансформатора к светорегулятору традиционной конструкции важно убедиться, что последний допускает работу с нагрузками емкостного характера. Подобные сведения содержатся в документации на светорегулятор.

Примечание. Следует отметить, что вторичное напряжение на их обмотках намеренно несколько снижено по сравнению с номинальным, и обычно составляет 11,2–11,6 В. Такой прием несколько снижает световой поток и светоотдачу ламп, однако продлевает их срок службы.

6. Продление срока службы и регулировка яркости свечения

А для продления срока службы высоковольтных ГЛН, питающихся непосредственно от сети 220 В, поможет простое устройство на специализированной микросхеме фазового регулятора К1182ПМ1Р (КР1182ПМ1).

Дело в том, что в холодном состоянии сопротивление спирали лампы в 10 раз меньше, чем в разогретом. Поэтому пусковой ток ГЛН мощностью, например, 100 Вт может достигать 7 А. После разогрева спирали, который происходит за несколько полупериодов сетевого напряжения, ток уменьшается до рабочего.

Примечание. Именно этот момент пуска является порой губительным для лампочки. Со временем спираль лампы изнашивается, утончается, приобретает неоднородности в своей структуре. Спираль становится более чувствительной к подобным перегрузкам при включении, соответственно, увеличивается вероятность ее перегорания.

Облегчить условия пуска холодной спирали ГЛН и тем самым снизить вероятность ее перегорания можно. Для этого надо подавать напряжение питания на лампу не с полной, а с постепенно увеличивающейся амплитудой.

В результате к моменту подачи полной амплитуды спираль лампы успеет полностью разогреться и перейти в нормальный режим работы.

Микросхема фазового регулятора К1182ПМ1Р (КР1182ПМ1) предназначена для плавного включения/выключения ламп накаливания или для регулировки яркости их свечения. Максимальная рабочая мощность — 150 Вт. Значительно увеличить мощность подключаемой нагрузки можно, применив внешний симистор. ИМС выполнена в стандартном корпусе DIP 16.

Внешний вид устройства показан на рис. 17.

ИМС К1182ПМ1Р (рис. 18, рис. 19) позволяет путем постепенного увеличения фазового угла включения увеличивать подаваемое на лампу напряжение. При этом спираль успевает разогреться до максимальной температуры к моменту подачи полного напряжения. В результате снижается вероятность выхода спирали лампы из строя.

Рис. 17. Внешний вид устройства плавного зажигания ГЛН

Выводы 3 и 6 ИМС DA1 предназначены для подключения цепи управления (С3=100 мкФ 16 В, R1=3,1 кОм, SW1) фазовым регулятором. С1 = С2 =

= 1 мкФ 10 В. Время плавного включения лампы зависит от емкости конденсатора С3, а время плавного выключения — от сопротивления резистора R1. Номиналы этих элементов можно выбрать самостоятельно. С номиналами, приведенными на схеме, время включения и выключения составляет примерно 1 с.

Рис. 18. Типовая схема включения

Рис. 19. Принципиальные схемы устройств регулировки яркости

Галогенные лампы. Виды и устройство. Работа и особенности

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

Линейные лампы служат для работы в прожекторах, светильниках для уличного освещения.

Лампа зеркального типа с отражателем из алюминия служит для открытых типов светильников.

Капсульная галогенка низковольтная служит для декорации освещения точечного вида.

Обычные простые трансформаторы ничем не примечательные в конструкции. Похожи на свои аналоги в электронике. Сердечники трансформаторов бывают тороидальные и Ш-образные.

Вследствие значительных токов работы ламп на вторичной обмотке трансформатора сечение провода может достигать 4 мм². В корпусе имеются различного типа предохранители. Маркировка на корпусе имеет обозначения предохранителей. К недостаткам трансформаторов с электромагнитным действием относится большой вес. Например, трансформатор на 300 ватт имеет массу до 12 кг. Напрашивается мысль о том, насколько опасным является установка такого тяжелого прибора под потолок, и что после этого может произойти.

Для решения таких проблем, в наше время инновационных технологий придуманы и запущены в производство трансформаторы с электронной начинкой, которые правильнее называть электронными источниками питания. Такие приборы имеют в составе частотный преобразователь, повышающий частоту напряжения питания до 30000 герц. За счет этого величина габаритов трансформатора значительно снизилась.

Вес трансформаторов с электронной начинкой небольшой. При повышении мощности размер увеличивается ненамного. Также они греются меньше, в работе более тихие.

Чтобы трансформатор проработал долго, необходимо сделать правильный выбор его параметров. Рассмотрим это на примере. Требуется подключение 3-х ламп мощностью 50 ватт. В итоге выходит 150 ватт, значит, нужен трансформатор на 150 Вт.

Если нужно подключить 4 лампы по 35 ватт, в сумме выходит 140 ватт, то выбирают также на 150 ватт. При применении таких трансформаторов можно загружать его меньше номинального значения на 15 ватт. В схеме подключения применяют светорегулятор. Специалисты не советуют устанавливать такие устройства для галогенных ламп низкого напряжения, так как он быстро сгорит. Но это не совсем так. В продаже имеются светорегуляторы, которые служат именно для таких типов ламп. Если вы применяете обычный светорегулятор, то иногда включайте свет на всю яркость. Эта процедура позволит продлить срок службы светорегулятору на долгие годы.

Приборы освещения с применением галогена имеют свои особенности и свойства. Преимуществами галогенных ламп можно назвать следующие особенности:

• Дают очень приятный для глаз свет для повышенного внимания. Яркий свет излучения снижает напряжение глаз, кристаллик в глазном яблоке не испытывает перенапряжения.
• Отлично сочетается с осветительными системами для рекламных целей, например, для рекламы товаров потенциальным покупателям. При оформлении витрин магазинов белый приятный свет считается оптимальным вариантом. При помощи галогенных видов прожекторов создают фокусировку точечного вида. Специалисты отмечают, что при освещении галогенными лампами цвет поверхностей получается насыщенным и интенсивным, краски обретают новую жизнь.
• Прожекторы на основе галогенных ламп встраиваемого вида стали самыми удобными для освещения дворов. Такие осветительные устройства легко переносят резкие перепады температур. Так же как и светодиодные устройства, они устойчивы к факторам внешней среды, атмосферным явлениям. Чтобы они долго служили, нужно обеспечить хорошую герметичность. Галогенные лампы и прожекторы бытового назначения можно перед приобретением изучить по фотографиям. Они более экономичны на 20%, чем лампы накаливания. Главная их особенность – это яркий свет, освещающий все необходимое пространство.

• Не всем людям подходит белое яркое освещение, которое бьет по глазам, и не во всех местах уместно. В спальнях или детских комнатах редко встречается галогенное освещение. В таких помещениях их могут устанавливать лишь под углом, опытными специалистами, по разработанной схеме освещения.
• Наружная стенка колбы лампы прочная, но она может быть повреждена. Вследствие этого может выйти наружу газ, который опасен для человека. От одной лампы не будет большого вреда, но если ламп много, то это может вызвать мигрень или головокружение.
• Галогенки для бытового применения имеют свои недостатки, как и другие разные устройства. Например, их не советуют ставить в ванной комнате, так как на них будет действовать постоянно влажный воздух, от которого лампы могут в скором времени взорваться.

• Разбившиеся галогенные лампы требуют особой утилизации цоколей, осколков и патронов. Их нельзя выкидывать в обычные баки для мусора. Это является серьезным недостатком. Неисправную лампу нужно положить в универсальный контейнер для отходов химии, если он имеется, или сдать в специальную организацию, которая работает по оказанию подобных услуг.

Похожие темы:

Галогенные лампы накаливания: устройство и принцип работы

Из экономических соображений многие собственники частных владений все больше отдают предпочтение галогенным лампам, а традиционные светильники с лампочками накаливания остаются невостребованными. Безусловно, они имеют и минусы.

Принцип работы галогенных ламп

Рассмотрим подробно принцип работы галогенных ламп. Они работают практически так же, как и обыкновенные модели ламп накаливания. У традиционного варианта огромная матовая стеклянная колба. Она наполнена смесью различных газов, в основном это азот, аргон или сразу оба данных элемента. В центральной части находится вольфрамовая нить, через которую нагревается лампа до 2 500 °C. Такая высокая температура способствует созданию свечения. Все белые области, среди которых вольфрам, во время накаливания могут светиться белым цветом, однако с помощью колбы освещение получается холодным или теплым.

Чем отличаются галогенки и лампы накаливания?

Обыкновенный осветительный прибор при потреблении энергии в сутки примерно около 6 часов может работать до 500 электрочасов. Естественно, в голове возникает следующий вопрос: «Вследствие чего он потребляет так много электричества?» Это имеет место из-за того, что потребление энергии осуществляется благодаря нагреву, на что растрачивается в два раза больше электричества, чем на выделение света. С течением времени, вследствие образующегося тепла и сильного нагрева, вольфрамовые нити могут перегореть, а бывают случаи, когда лампы взрываются. С галогенной лампой такого произойти не может – именно в этом и есть отличие ее от лампы накаливания.

Чем же еще они непохожи? Кроме того, они могут отличаться содержанием газа. В галогенках используется газ, который вырабатывался с вольфрамовым испарением, таким образом и образовался галогеновый пар в виде газа. В сочетании его с вольфрамовыми парами, не оседающими на поверхности и исчезающими без каких-либо следов, срок эксплуатации нитей намного увеличивается. Кроме того, подобная необычная смесь газов обеспечивает снижение температуры нитей. Когда применяется галоген, нить также распространяет тепло в помещении, однако уже в 1,5 раза менее, чем при применении азота или аргона.

Преимущества и недостатки

С устройством галогенных ламп связаны их плюсы и минусы. Для начала определим их достоинства:

1. Позволяют сэкономить на электроэнергии.

Повышенная температура тела свечения определяет повышенную светоотдачу галогена. У таких светильников светоотдача в диапазоне от 15 до 22 лм/Вт. Для сравнения – самые качественные классические виды ламп накаливания вряд ли смогут обеспечить такую величину на уровне даже 11 лм/Вт. При равной величине освещенности применение галогенок позволяет значительно выиграть по мощности.

2. Длительный срок эксплуатации.

Из-за неполной регенерации осветительных материалов и повышенного давления газа буферного типа в емкости существенным образом снижается изнашиваемость спирали при эксплуатации таких накаливаемых ламп. Для новых экземпляров срок эксплуатации достигает 2 000–5 000 часов, что в пару раз больше по длительности эксплуатации ламп накаливания.

3. Цветопередача.

Технология, применяющая свечение подогретого до высоких температур источника, становится причиной повышенного излучения света, что не так уж далеко по своим особенностям от естественного. Из-за повышенной температуры нити спектр лампы смещается в голубой цвет сферы. Однако их цветопередача составляет примерно Ra 99–100.

4. Компактные размеры.

Сегодня производители могут себе позволить выпуск колб минимальных размеров. Это же преимущество делает возможным их применение в качестве источников света в автомобилях.

Кроме указанных выше, отметим среди их достоинств легкость изменения интенсивности освещенности помещения и совершенную безопасность применения в любых условиях, даже при высокой влажности. При постоянных осмотрах с помощью мультиметра вы гарантированно обеспечите своему прибору качественную и эффективную работу. Автоматические выключатели предотвращают появление перегрузки в электрической цепи.

А теперь рассмотрим их недостатки. Колба может нагреваться до довольно высоких температур, вследствие этого высока вероятность воспламенения окружающих предметов. Из-за этого нужно предпринимать необходимые меры безопасности. Лампы так сильно нагреваются к тому же вследствие накопления грязи на их внешней области, что может стать причиной локального перегрева колбы и преждевременного выхода из строя прибора. Поэтому такими приборами необходимо пользоваться с большой осторожностью.

Кроме того, галогенная лампочка отличается высокой ценой, это связано с использованием при ее производстве особых материалов. Но их цена намного ниже востребованных, к примеру, люминесцентных источников. Галогеновые лампы, если они испортятся, нельзя выбрасывать в мусор. Испорченная техника отправляется или в особый контейнер для дальнейшей утилизации, если таковая доступна, или передается фирме, которая специализируется на подобных услугах.

Разновидности

На сегодняшний день многие как отечественные, так и зарубежные компании производят точечные галогенные лампы для применения в разных типах сети – и стандартной, и низковольтной.

• Линейная галогенная лампа.

Эта разновидность похожа на кварцевую трубку, у которой два выхода из двух областей. Производятся обычно с длиной примерно 98 мм. Они отличаются высокой прочностью к любого типа механическим повреждениям. Во многих случаях нуждаются в установке прибора в горизонтальном состоянии. Лампы отличаются высокой мощностью. Они незаменимы для освещения внутреннего интерьера с большой площадью.

• Лампы с внешней колбой

Такие точные галогеновые лампы пришли на смену традиционным лампам накаливания. По внешнему виду колба такого прибора схожа с колбой ламп накаливания. Внешние колбы предназначены для предохранения внутренних деталей из кварца от грязи. У них меньшие габариты, если сравнивать их с лампами накаливания идентичной мощности. У этого вида ламп имеется цоколь. Производятся они в различных декоративных вариантах – в виде свечи, шестигранника и так далее.

• Галогенки направленного света с отражателями.

Это небольших размеров колба с отражателями, которые отвечают за угол наклона и свойства рассеивания света. В основном применяются отражатели из алюминия, они создают световой поток в определенном направлении; и интерференционные, которые равномерным образом рассеивают лучи света в конусе некоего объема. Также можно использовать защитное стекло – оно может быть матовым, прозрачным или цветным. Лампочки направленного света производятся для применения и в стандартной электрической сети, и в сети пониженного напряжения. Главным образом они применяются в качестве потолочного светильника освещения в некоторых зонах интерьера. В состав таких осветительных приборов входит двухштыревой отражатель. Чтобы работать в сети с напряжением в 6, 12 либо 24 В, применяются варианты с разнообразными типами цоколей. Чтобы работать в стандартной осветительной сети, применяются варианты с такими же цоколями G9 и G10.

• Капсульные исполнения.

Это миниатюрная колба, у которой два вывода, предназначенных для подключения к питающим сетям. Их обычно применяют в корпусном и бескорпусном светильниках. Главное предназначение – это точечные приборы для создания декоративного освещения. В основном их устанавливают в потолок либо в интерьерные детали. Для подключения к низковольтной сети применяют цоколь G4, G5,3, GY6,35. Для работы в стандартной осветительной сети в составе имеется цоколь G9.

Широкий выбор габаритов, мощностей и конструкций галогенок дает возможность их применять в самых разнообразных сферах, а ярко выраженные преимущества позволяют широко использовать их в бытовом и промышленном предназначениях. Кроме того, осветительные приборы на основе галогенных деталей отличаются высокой экономичностью, эффективностью и безопасностью.

Чем галогенные лампы отличаются от ламп 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.

Преимущества и недостатки галогенных светильников

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.

Отправьте нам заявку и получите проект освещения бесплатно

Мы на выгодных условиях сотрудничаем с архитекторами и дизайнерами, сетевыми магазинами, строительными и девелоперскими компаниями, проектными организациями и дилерами. Свяжитесь с нами, и мы обсудим детали сотрудничества на особых условиях

Спасибо, мы получили Ваше
обращение и перезвоним в
ближайшее время!

В рабочий день среднее время
ожидания не превышает 15 минут

Отправка заявки завершилась неудачей, пожалуйста, повторите попытку позднее

Понравилась статья? Поделитесь ей с друзьями!

Твитнуть

Поделиться

Плюсануть

Поделиться

Запинить

Теги: Освещение магазинов, Источники света, Осветительное оборудование

Галогеновые лампы для дома — что это такое

Сегодня большую популярность получили галогенные лампы — их часто устанавливают в качестве дополнительных светильников или самостоятельного освещения в квартирах и домах. Разберем, так ли хороши галогеновые лампы для дома, в чем их основное преимущество и как правильно их использовать.

Введение

По сути, галогенная лампа представляет собой немного усовершенствованную классическую лампу накаливания. Они отличаются от обычных лампочек ярким светом, стабильностью (отсутствует эффект мерцания), широким спектром и цветом. Цвет свету придается химическим путем за счет использования различных газов в колбе.

Название галогеновые лампы получили за то, что в колбах у них не вакуум, как в обычных, а галогеновые газы с парами йода, хлора, брома, фтора и пр. Подобная технология позволила значительно продлить срок службы галогеновых ламп – нормой для них считается 3-5 тысяч часов работы, тогда как у классики – до 1 тысячи часов. Благодаря газу, с поверхности вольфрамовой спирали практически не происходит испарения, поэтому она работает максимально долго.

Колба у этих светильников также отличается. Обычно ее делают из специального кварцевого стекла, способного отфильтровывать ультрафиолетовое излучение. Это благоприятно сказывается на мебели и стенах – они не выгорают, как при обычном светильнике или солнечном свете.

Из-за галогенового газа колба лампы сильно нагревается. Чтобы не происходило перегрева или возгорания, в устройствах устанавливают дихроичные отражатели. Они помогают бороться с тепловым излучением и выводят его за пределы светильника, рассеивая в воздухе.

Внимание: яркость лампы можно регулировать, меняя отражатели и их форму, устанавливая рассеивающие или фокусирующие стекла.

Основные виды галогенок

Существует пять основных видов галогеновых светильников. Они отличаются друг от друга по устройству и принципу излучения:

1. Классические бытовые галогенные лампы с вольфрамовой спиралью и кварцевой колбой. Подобные светильники относятся к классу двухцокольных, обычно их используют для освещения больших площадей в доме или квартире. Нить в этих устройствах закрепляется на прочных металлических держателях, что позволяет ей выдерживать серьезные нагрузки, падения и воздействия. Классические галогенки мощностью до 500 ватт можно располагать как угодно (горизонтально, вертикально, под углом). Галогенки с мощностью более 500 ватт устанавливают только в горизонтальной плоскости с углом отклонения не более 4 градусов. Подобные лампы светят ярко, долго не перегорают, выдают стабильный белый свет и не деградируют со временем. Обычно их используют для освещения комнат, офисов, магазинов, витрин, различных объектов (в том числе и наружных), рекламных вывесок и щитов.
2. Капсульные светильники. Имеют небольшой размер, что позволяет устанавливать их практически в любом месте. Им не нужен полноценный корпус, как предыдущим лампам и специальные отражатели (они напыляются на заднюю часть светильника). Их применяют для декоративного освещения, создания акцентов и романтической обстановки, точечной подсветки различных элементов в торговле и рекламе.
3. Капсульные галогенные лампы накаливания 220В с отражателем из стекла. Похожи на предыдущие устройства, используются для точечной или акцентированной подсветки, для монтирования в мебель или освещения периметра.
4. Светильники низкого напряжения. Устройства работают от понижающего трансформатора, что обезопашивает их использование. Как правило, они имеют алюминиевый отражатель и применяются для освещения подвесных потолков, арок, различных полок и декоративных конструкций.
5. Устройства со стеклянным параболическим отражателем. Дополнительно на отражатель наносят слой алюминия, что защищает его от перегрева и позволяет создавать интересные декоративные эффекты. В качестве защиты светильника используют рифленое стекло, которое при работе преломляет свет и создает мерцающий и рассеивающий эффект. Эти устройства используются для тематического и акцентного освещения, а также для освещения жилых помещений. Иногда их применяют для уличной подсветки, но в этом случае лампу нужно устанавливать во влагозащищенный корпус, хорошо рассеивающий тепло.

Отметим, что мощность галогеновых ламп ниже, чем обычных, поэтому они потребляют меньше энергии, но при этом у них отличная цветопередача и светоотдача. Галогенки можно сочетать с выключателями, позволяющими регулировать освещенность, они безопасны для человека в отличие от люминесцветных, содержащих пары ртути. Во время эксплуатации галогенки не теряют яркость и светят так же, как и в первый день покупки. Спектр подобных светильников максимально приближен к естественному, поэтому если вам нравится холодный люминесцент, то старайтесь подобрать более белый свет. Впрочем, любителей мертвого белого света немного, а в галогеновом освещении вещи, кожа и предметы выглядят наиболее естественно, не теряя своего природного оттенка.

Основные достоинства

Теперь, когда вы знаете все про галогеновые лампы: что это такое, какие виды бывают и из чего состоят. Перечислим основные достоинства подобных светильников:

1. Отлично подходят для чтения или работы за компьютером. Правильный природный солнечный спектр не раздражает глаз, не напрягает кристаллики, а регулировка яркости поможет вам добиться комфортных условий для работы.
2. Возможность точечной фокусировки и зонной подсветки. Идеально подходят для освещения витрин, рекламных конструкций, создания акцентной подсветки. Солнечный спектр выгодно оттеняет товары и объекты, привлекая клиентов.
3. Возможность использовать для ландшафтного освещения. Хорошо выдерживают перепады температур, при наличии качественного охлаждения могут работать годами. Галогенная лампа — это экономичное устройство, потребляющее на 20-25% меньше, чем лампы накаливания. Возможность фокусировки и яркий свет позволяет осветить весь двор или парк, или же создать зонную подсветку.
4. Отсутствие деградационного процесса. Спираль из-за газа не испаряется, она светит ровно и мягко на протяжении всего срока службы устройства.
5. Возможность регулировки степени яркости при помощи диммера. Если экономки не работают с ним, то галогенки можно прикручивать до необходимой яркости.
6. Безопасность, если речь идет о низковольтных устройствах.

Теперь перечислим основные недостатки:

1. Чересчур яркий свет. Его можно регулировать диммером, но если устройство не установлено, то некоторым людям не нравится мощный световой поток. Исправить эту ситуацию можно подбором лампы с меньшей мощностью или установкой рассеивающего стекла.
2. Нельзя использовать галогенки во влажных помещениях (ваннах или саунах). За счет перегрева и образования на цоколе конденсата они могут лопнуть.
3. Считается, что подобные устройства нельзя утилизировать обычным способом, поэтому подумайте, куда вы будете их сдавать (их часто принимают в крупных магазинах, продающих люстры/светильники).
4. Высокая цена. Они значительно дороже классических ламп накаливания, но и срок службы больше в 3-5 раз, поэтому этот недостаток относителен.

Принцип работы

Ключевой принцип работы галогенных ламп заключается в химическом процессе, который называется галогеновый цикл. Рассмотрим этот процесс подробнее:

1. При включении питания спираль вольфрама разогревается.
2. Молекулы испаряются, двигаются к колбе и задерживаются на стекле.
3. Задержанная молекула взаимодействует с атомами брома, создавая галогеновый газ.
4. В колбе создается конвекция за счет нагрева, вступившая в реакцию молекула отрывается с поверхности и путешествует внутри.
5. Через определенное время молекула садится на спираль и распадается. На спирали остается вольфрам, а атом брома испаряется в наполняющий колбу газ.

Таким образом происходит цикл – вольфрам, испаряясь, соединяется с бромом, а затем возвращается назад, восстанавливая нить.

Обратите внимание: в большинстве случаев нить после продолжительной работы практически не отличается от новой. Лампа перегорает из-за необратимых процессов в держателе спирали и колбы, а не из-за деградации вольфрама.

Как правильно устанавливать галогенки

Несмотря на то что принципиальное устройство галогенной лампы фактически идентично обычной, правила монтажа их отличаются. Светильник накаливания можно просто выкрутить и заменить на новый, но подобный фокус не подойдет к искомым устройствам. Действовать нужно по следующей схеме:

1. Выключите люстру, а лучше обесточьте всю линию, с которой вы собираетесь работать.
2. Подождите, пока температура колбы упадет до комнатной.
3. Вытащите защитное стекло со светильника. Обычно оно закрепляется при помощи пружины или винтов. Действуйте аккуратно, чтобы не поломать его или зажимы.
4. Вытащите старую лампу. Для этого необходимо нажать на нее и вынуть из патрона. Если не поддается, то постарайтесь раскачать ее из стороны в сторону (если цоколь в ней штырьковый, а не резьбовой).
5. Сравните маркировку имеющейся лампочки и новой.
6. Оденьте перчатку (запрещается прикасаться к новой лампе руками или кожей). Не дуйте на нее и не вытирайте об руку.
7. Вставьте новую лампочку в патрон или вкрутите ее.
8. Установите на место защитное стекло.
9. Включите питание, проверьте работу восстановленного светильника.

Внимание: касаться поверхности лампы нельзя, поскольку на ней остается жир и кусочки кожи. При работе колба нагревается до высоких температур, и жир может загореться, что приведет к поломке светильника.

Стоит ли использовать галогенки

Основное, чем отличается галогенная лампа от лампы накаливания – это пониженное электропотребление при более мощном световом потоке и продолжительный срок службы. Особенно это касается низковольтных светильников на 12 и 24 вольта. Для их функционирования необходимо установить в систему специальный трансформатор. Его надо располагать в непосредственной близости от светильников, поскольку при большой длине напряжение сильно падает и лампы могут не включаться.

Внимание: трансформатор нужно брать с запасом в 10-15 процентов. К примеру, если вы устанавливаете три светильника мощностью по 50 ватт, то 3*50 + 3*50*0,15=172 ватта минимальная мощность трансформатора.

Располагать его нужно не дальше, чем 4 метра от крайних ламп, чтобы избежать потерь. Трансформаторы достаточно компактны – их можно спрятать за гипсокартоном или натяжным потолком. Также продумайте доступ к устройству, в случае если оно выйдет из строя. При установке галогенок в пленочные натяжные потолки нужно использовать лампы небольшой мощности в сочетании с рассеивающими корпусами, чтобы они не расплавили поливинилхлорид.

Заключение

Зная, что такое галогенная лампа, вы сможете сделать правильный выбор в магазине. Их выпускает множество производителей (Philips, GE, Sylvania, Osram), и по качеству они практически ничем не отличаются. Не надо приобретать их на рынке, поскольку в последнее время появилось достаточно много китайских подделок – лучше обратитесь в серьезный магазин.

При установке светильника помните, что он может достаточно сильно нагреваться. Подводите к нему качественные провода (1.5 квадрата вполне достаточно для создания системы освещения), защищая их возле места подключения термоусадкой от обгорания. Предусматривайте свободное место для свободной циркуляции воздуха и охлаждения, не ставьте их в ограниченном и замкнутом пространстве, поскольку они будут часто сгорать. Перед покупкой обязательно снимите имеющиеся лампы и изучите их, чтобы не ошибиться с маркировкой и цоколем. Во время замены не забывайте, что касаться колбы и цоколя нельзя.

Галогенные лампы, их характеристики и принцип работы . Электропара

В нашей статье мы максимально подробно объясним Вам, в чём заключается принцип работы галогенных ламп. По своим характеристикам, структуре и принципу — галогенные лампы весьма схожи с классическими лампами накаливания, однако есть одно разительное отличие. Наполняющий их газ, включает в свой состав разнообразные добавки йода, хлора, брома (галогены).

Отметим, что благодаря использованию подобных добавок, можно свести на нет эффект «потемнения» колбы о некоторых температурных режимах. На сегодняшний день, благодаря ряду своих положительных характеристик, галогенные лампы широко применяются в самых разнообразных отраслях.

В подобных лампах, объём колбы может иметь достаточно небольшие размеры. В таких случаях, можно прибегнуть к использованию в качестве газов-наполнителей, элитных газов, таких как ксенон или же увеличить уровень давления стандартного газа-наполнителя. Переходим непосредственно к принципу работы галогенных ламп.

Принцип действия таких ламп состоит в том, что на стенках колбы создаются специальные соединения. В последствие, на теле накала все они разлагаются, а испарившиеся атомы вольфрама занимают их место. Таким образом, осуществляется вольфрамо-галогенное соединение. В настоящее время, в лампах данного типа всё чаще используются такие химические соединения, как бромистый метилен и метил.

Всё это потому, что йод, вступал в достаточно агрессивные реакции с металлическими элементами галогенных ламп, однако альтернативные ему галогены, были не способны заменить его в чистом виде, поскольку являлись ещё более агрессивными.

Что касается качественных характеристик, то галогенные лампы, в сравнении с классическими, обладают более длительным сроком службы, выдают оптимальный световой поток и потребляют гораздо меньше энергии. Кварцевая колба, обеспечивает им стойкость к механическим повреждениям и перепадам температур. Благодаря своим размерам, галогенные лампы являются более комфортными и удобными в использовании.

На сегодняшний день, технологии постоянно развиваются, поэтому рынок галогенных ламп постоянно пополняется новыми разработками. Одной из таких новинок, принято считать галогенные лампы, ламповая колба которых покрыта специальным покрытием, отражающим инфракрасное излучение. Лампы подобного типа отличаются своей необыкновенной светоотдачей.

Принцип действия таких ламп следующий: покрытие отражает на спираль невидимое ИК-излучение, одновременно пропуская видимый свет. Ввиду таких манипуляций, спираль значительно нагревается, что даёт возможность снизить уровень подачи тока. Таким образом, принцип действия подобных галогенных ламп, обеспечивает значительную экономию средств.

Область применения галогенных ламп, зависит от конкретного вида используемого образца. Они одинаково хорошо могут применяться как для освещения и подчёркивания определённых частей интерьера, так и для наружного освещения витрин магазинов, ресторанов и торговых центров. В настоящее время, галогенные лампы нашли себе применение во множестве различных областей.

Вольфрамовые галогенные лампы | Electrical4U

В 1958 году E.G. Фридрих и Э. Компания Wiley had разработала вольфрамовую галогеновую лампу , введя в нее галогеновый газ (в основном йод). В основном, без газа галогена, нить накаливания постепенно теряет свои характеристики из-за испарения нити накаливания при более высокой температуре эксплуатации. Испаренный вольфрам из нити накаливания обычной лампы накаливания постепенно оседает на поверхности колбы.Таким образом, люмен не может выйти из лампы. Таким образом, эффективность лампы накаливания, т.е. люмен / ватт, постепенно снижается. Но введение газообразного галогена в лампу накаливания позволяет преодолеть эту трудность в дополнение к другим преимуществам. Поскольку этот введенный газообразный галоген помогает испаренному вольфраму образовывать галогенид вольфрама, который никогда не осаждается на внутренней поверхности колбы при температуре поверхности колбы от 500K до 1500K. Таким образом, просветы никогда не сталкиваются с препятствиями. Так что люмен на ватт лампы не портится.Опять же, из-за введения сжатого газообразного галогена скорость испарения нити накала снижается.

Принцип работы галогенной лампы

Принцип работы галогенной лампы основан на цикле регенерации галогена.

В лампе накаливания из-за высокой температуры вольфрамовая нить испаряется во время работы. Из-за конвекционного потока газа внутри колбы испарившийся вольфрам уносится от нити накала. Стенка лампочки относительно прохладная.Следовательно, испарившийся вольфрам прилипает к внутренней стенке колбы. Это не тот случай, когда в контейнере лампы используется галоген, подобный йоду. Температура нити галогенной лампы поддерживается на уровне 3300К. Следовательно, здесь также будет испаряться вольфрам из нити накала лампы. Из-за конвекционного потока газа внутри колбы испаренные атомы вольфрама переносятся от нити в зону с относительно более низкой температурой, где они соединяются с парами йода и образуют иодид вольфрама.Температура, необходимая для сочетания вольфрама и йода, составляет 2000 К.

Тогда тот же конвективный поток газа внутри колбы переносит иодид вольфрама к стенке с относительно более низкой температурой. Но колба сконструирована таким образом, что температура стеклянной стенки остается в пределах от 500K до 1500K, и при этой температуре йодид вольфрама не прилипает к стенке колбы. Он возвращается к нити накала из-за того же конвекционного потока газа внутри колбы. Опять же, в непосредственной близости от нити накала, где температура превышает 2800 К, иодид вольфрама распадается на пары вольфрама и йода.Поскольку это необходимая температура для разложения иодида вольфрама на атомы вольфрама и йода,> 2800К.

Затем эти атомы вольфрама продолжают движение и повторно осаждаются на нити накала, чтобы компенсировать ранее испарившийся вольфрам. После этого они снова испаряются из-за высокой температуры нити накала и становятся свободными для поглощения йода с образованием йодида. Этот цикл повторяется снова и снова. Следовательно, нить накаливания не испаряется постоянно, поэтому температуру нити можно поддерживать на очень высоком уровне по сравнению с обычной лампой накаливания, что делает ее более эффективной. I.е. больше люмен / ватт. Поскольку нет постоянного испарения нити накала, срок службы вольфрамовых галогенных ламп значительно увеличивается благодаря четкости освещения. Химическое уравнение:

Конструкция галогенной лампы

По сравнению с галогенной лампой, лампа накаливания способна обеспечить только 80% своей люмен в конце срока службы, поскольку прозрачность стеклянной стены становится блеклой из-за осаждения вольфрама. на нем, в то время как вольфрамовая галогенная лампа способна обеспечить более 95% своей люмен в конце срока службы.Ранее для изготовления колбы галогенной лампы использовалось боросиликатное или алюмосиликатное стекло. Потому что они обладают более высокой термостойкостью, а их коэффициент теплового расширения очень низкий. Но сейчас кварц широко используется для изготовления стекла для галогенных ламп. Кварц — это прозрачный кремнезем и чистый диоксид кремния. Оно очень прочное и выдерживает более высокие температуры по сравнению с боросиликатным или алюмосиликатным стеклом. Кварцевая лампа может быть из мягкого материала выше 1900 К. Снова вокруг нити накала должно поддерживаться 2800К, чтобы получить непрерывный галогенный цикл.Таким образом, расстояние между нитью накала и стенкой кварцевой лампы должно быть таким, чтобы температура стенки кварцевой лампы была ниже 1900 К. Стенка колбы должна быть прочнее и меньше по объему, чтобы лампа могла работать при внутреннем давлении в несколько атмосфер. Опять же, более высокое давление внутри колбы снижает скорость испарения вольфрамовой нити. Некоторое количество азота и аргона смешивается в дополнение к газу галогену внутри колбы, чтобы поддерживать это более высокое давление газа внутри.Таким образом, лампа может работать при более высокой температуре и с более высокой светоотдачей в течение длительного времени. В настоящее время в большинстве ламп используется бром вместо йода. Бром бесцветен, а йод имеет пурпурный оттенок.

Применение вольфрамовых галогенных ламп

Вольфрамовые галогенные лампы могут иметь различные формы, но чаще всего они трубчатые с аксиально ориентированной нитью накала. Опять же, они доступны как в двухстороннем, так и в одностороннем исполнении. Ниже показаны два типа.
Два типа показаны ниже.

Вольфрамовые галогенные лампы обеспечивают согласованную цветовую температуру, превосходный световой поток и приемлемый срок службы. Вольфрамовые галогенные лампы подходят для использования в системах наружного освещения. В частности, они могут использоваться в спортивном освещении, освещении театров, студий, телевидения и т. Д. Их нити обычно механически стабильны и позиционируются с более высокой точностью. Вольфрамовые галогенные лампы широко используются в качестве прожекторов, кинопроекторов и научных инструментов.Типы вольфрамовых галогенных ламп на рынке низковольтных вольфрамовых ламп накаливания также доступны. Они доступны на 12, 20, 42, 50 и 75 Вт в диапазоне от 3000K до 3300K. Их срок службы колеблется от 2000 часов до 3500 часов.

В качестве оптического проекционного оборудования обычно используются галогенные лампы, в настоящее время они также широко используются в освещении дисплеев.
Основная часть вольфрамовой галогенной лампы — это небольшая галогенная вольфрамовая лампа.Он склеен в одно целое, все стеклянные отражатели служат гранями для оптического управления лучом. Лампа MR-16 имеет многогранный отражатель диаметром 2 дюйма. У них немного более высокая световая отдача, чем у ламп накаливания со стандартным напряжением. Их размер также меньше, что позволяет устанавливать их компактно.

Вольфрамовая галогенная лампа — принцип работы, спектр и конструкция

1 ноября 2018 г.

Вольфрамовая галогенная лампа, также известная как галогенная лампа, представляет собой источник света накаливания.Он состоит из вольфрамовой нити, окруженной инертным газом и небольшим количеством галогена (брома или йода). Комбинация вольфрамовой нити и галогена приводит к химической реакции, называемой галогенным циклом, которая увеличивает срок службы нити.

Из-за высокой температуры вольфрамовой нити накала испаряется во время работы, а также из-за обычного потока газа внутри колбы испарившийся вольфрам уносится от нити накала.Стенка лампочки относительно прохладная. Следовательно, испарившийся вольфрам прилипает к внутренней стенке колбы. Это не тот случай, когда в контейнере лампы используется галоген, подобный йоду.

Температура нити галогенной лампы поддерживается на уровне 3300К. Следовательно, здесь также будет испаряться вольфрам из нити накала лампы. Из-за обычного потока газа внутри колбы испаренные атомы вольфрама переносятся от нити в зону с относительно более низкой температурой, где они соединяются с парами йода и образуют иодид вольфрама.Температура, необходимая для сочетания вольфрама и йода, составляет 2000 К.

Затем тот же конвективный поток газа внутри баллона переносит иодид вольфрама к стенке с относительно более низкой температурой. Но колба сконструирована таким образом, что температура стеклянной стенки остается в пределах от 500K до 1500K, и при этой температуре йодид вольфрама не прилипает к стенке колбы. Он возвращается к нити накала из-за того же конвекционного потока газа внутри колбы. Опять же, в непосредственной близости от нити накала, где температура превышает 2800 К, иодид вольфрама распадается на пары вольфрама и йода.Поскольку это необходимая температура для разложения иодида вольфрама на атомы вольфрама и йода,> 2800К.

Затем эти атомы вольфрама продолжают движение и повторно осаждаются на нити накала, чтобы компенсировать ранее испарившийся вольфрам. После этого они снова испаряются из-за высокой температуры нити накала и становятся свободными для поглощения йода с образованием йодида. Этот цикл повторяется снова и снова. Следовательно, нить накаливания не испаряется постоянно, поэтому температуру нити можно поддерживать на очень высоком уровне по сравнению с обычной лампой накаливания, что делает ее более эффективной. I.е. больше люмен / ватт. Поскольку нет постоянного испарения нити накала, срок службы вольфрамовых галогенных ламп значительно увеличивается благодаря четкости освещения.

Спектральная мощность галогенных ламп непрерывна и аналогична спектральной мощности излучателя абсолютно черного тела. Основная часть (до 85%) излучаемого света находится в инфракрасной и ближней инфракрасной областях; остальное (15-20%) приходится на видимую область, и менее 1% света приходится на ультрафиолетовую область.

Кварц широко используется для изготовления стекла для галогенных колб. Кварц — это прозрачный кремнезем и чистый диоксид кремния. Оно очень прочное и выдерживает более высокие температуры по сравнению с боросиликатным или алюмосиликатным стеклом. Кварцевая лампа может быть из мягкого материала выше 1900 К. Снова вокруг нити накала должно поддерживаться 2800К, чтобы получить непрерывный галогенный цикл. Таким образом, расстояние между нитью накала и стенкой кварцевой лампы должно быть таким, чтобы температура стенки кварцевой лампы была ниже 1900 К.Стенка колбы должна быть прочнее и меньше по объему, чтобы лампа могла работать при внутреннем давлении в несколько атмосфер. Опять же, более высокое давление внутри колбы снижает скорость испарения вольфрамовой нити. Некоторое количество азота и аргона смешивается в дополнение к газу галогену внутри колбы, чтобы поддерживать это более высокое давление газа внутри. Таким образом, лампа может работать при более высокой температуре и с более высокой светоотдачей в течение длительного времени. В настоящее время в большинстве ламп используется бром вместо йода.

Поделиться — это забота!

Что такое галоген и чем он отличается от лампы накаливания?

Возможно, вы слышали о лампах, которые слишком горячие, чтобы обращаться с ними. Или, может быть, вы слышали, что их называют лампами с лампочкой внутри колбы — похоже на сон во сне, да?

Они называются галогенами.

Как галогенные лампы излучают искусственный свет? Где использовать галогенные лампы? Какое место занимает галоген в осветительной промышленности?

Давайте ответим на эти вопросы и расскажем о плюсах и минусах галогенной технологии.

Но, прежде чем мы начнем, вы можете подумать: «Итак, почему мне нужно знать о технологиях и какую пользу мне от этих знаний?» Я хочу выделить несколько преимуществ понимания технологии, прежде чем углубляться в саму технологию.

1. Понимание того, как лампочка производит искусственный свет, помогает нам (и вам) устранять неполадки, когда сценарии идут наперекосяк.

   Пример: Знаете ли вы, что некоторые галогенные и HID лампы выглядят почти одинаково? Знание различий в технологиях поможет вам быстро определить, что у вас галогенная лампа и HID цоколь.

2. Понимание того, как лампочка производит искусственный свет, помогает нам (и вам) выбрать правильную лампу для правильного применения.

Давайте вкратце определимся с галогенными лампами, прежде чем мы начнем.

Галоген — это тип осветительной техники, который по сути является усовершенствованной версией лампы накаливания. Как и в случае с лампами накаливания, электрический ток входит в розетку и поднимается до вольфрамовой нити, нагревая нить до накала.Галогенные лампы накаливания имеют вольфрамовые нити, помещенные в кварцевую капсулу и заполненные газами йода и брома.

Как работают галогенные лампы накаливания?

Мы классифицируем лампочки по технологии, по которой они производят искусственное освещение. Поскольку галогенные лампы являются лишь усовершенствованием технологии накаливания, мы не относим их к собственному семейству ламп. Вместо этого мы называем их подкатегорией семейства ламп накаливания.

Помните, как работают лампы накаливания? Галогены действуют аналогично.

Электрический ток течет из розетки и контактирует с цоколем лампочки. Как и в случае с лампами накаливания, электрический ток входит в розетку и поднимается до вольфрамовой нити, нагревая нить до накала. Усовершенствование галогенных ламп заключается в том, что нить накала заключена в кварцевую капсулу, заполненную газообразным галогеном. Этот газ инертен и состоит из йода и брома.

Поток электрического тока запускает «галогенный цикл», когда частицы, выгоревшие из вольфрамовой нити, затем повторно осаждаются на нить галогеном внутри кварцевой капсулы, что позволяет «повторно использовать эти частицы».«Повторное использование частиц придает лампе более высокую светоотдачу и более длительный срок службы, чем лампы накаливания. Таким образом, галогены могут работать до 2500 часов, в то время как лампы накаливания имеют средний срок службы 800–1200 часов.

Галогенные лампы также могут работать при более высоких температурах, чем лампы накаливания. Вот почему вы часто видите маленькие галогенные кварцевые лампочки мощностью 250–300 Вт.

Описание галогенной кварцевой капсулы

Кварцевая капсула изготовлена ​​из чистейшего стекла.В то время как большинство традиционных стекол содержит другие разбавляющие материалы, кварц является чистым и позволяет стеклу работать с более высоким сопротивлением.

Осторожность с кварцевой капсулой заключается в том, что масло из наших пальцев разрушает ее. Поэтому, если вы постоянно прикасаетесь к кварцевой капсуле внутри галогенной лампочки, ваши пальцы могут повлиять на срок службы продукта.

Были ли лампы накаливания запрещены? Мы объясняем здесь.

Где вы используете галогенные лампы?

Наш генеральный директор использует в доме галогенные лампы.Галогенное качество света и цветовая температура идеально подчеркивают красивый деревенский декор в его доме.

И несмотря на то, что светодиоды вызывают много шума, многие специалисты по свету и дизайнеры рекомендуют галогенные лампы для жилых или декоративных целей.

Помимо этого, вот несколько областей применения, в которых галогенные лампы используются чаще всего:

Шкатулки

Многие ювелирные магазины используют галогенные зеркальные отражатели для выделения золотых украшений. То, как свет отражается от зеркального отражателя на украшения, придает им теплый, насыщенный и первоклассный оттенок.

Розничная торговля

Некоторые розничные магазины до сих пор используют галогенные лампы PAR для освещения дорожек. Как правило, вы видите, что они используются в розничных магазинах, которые имеют «тусклый» и теплый оттенок, которого они пытаются добиться. Abercrombie, Hollister и PacSun — вот некоторые из немногих, в которых используются галогенные лампы.

Специальные приложения

Вы также увидите галогены, используемые для нагрева пищи или в портативных проекторах. Из-за небольшого размера кварца галогенные лампы могут быть очень полезны в этих нишевых приложениях.

Галоген за и против

Вот несколько плюсов и минусов галогенного освещения:

Галоген профи

• Качество света

  Опять же, подобно тому, как лампы накаливания являются золотым стандартом качества света (по сравнению с другими источниками искусственного света), галогены придерживаются того же стандарта, поскольку они по-прежнему являются частью семейства ламп накаливания.

• Компактный размер

  Поскольку кварц такой маленький, вы можете использовать галогенные лампы в некоторых уникальных приложениях — внутри инструментов, приборов и, как я упоминал ранее, проекторов.

• Возможность диммирования

  Если у вас есть ресторан и в ваших встраиваемых банках для общего освещения вставлено несколько галогенных ламп PAR, вы в хорошей форме, если хотите приглушить их. Где бы вы ни хотели приглушить свет, галогены — отличный вариант.

• Низкая стоимость

  С массовым отказом от многих традиционных ламп накаливания галоген стал недорогим вариантом освещения.

Галогенные минусы

• Неэффективное использование энергии

  Хотя галогены более эффективны, чем традиционные лампы накаливания, по сравнению с сегодняшним искусственным освещением, галогены очень неэффективны с точки зрения соотношения люмен на ватт.

• Скрытые компоненты

  Поскольку вольфрам в галогенной лампе заключен в кварц, старинный и традиционный вид лампы накаливания теряется.

• Разложение компонентов

  Галогены чувствительны к маслам на коже, что в конечном итоге может нанести вред продукту.
  

Для получения более базовой информации о технологиях освещения, ознакомьтесь с этими статьями:

Галогенные лампы — как они работают и история

Галогенная лампа

Яркий и Compact
История (1953 — сегодня)

Введение:
Галогенная лампа также известна как галогенная кварцевая и вольфрамовая галогенная лампа. напольная лампа.Это усовершенствованная форма лампы накаливания. напольная лампа. Нить накала состоит из пластичного вольфрама и расположена в газовая колба, как и стандартная вольфрамовая колба, однако газовая в галогенной лампочке находится при более высоком давлении (7-8 атм). Стеклянная колба изготавливается из плавленого кварца, высококремнеземного стекла или алюмосиликата. Этот Колба прочнее стандартного стекла, чтобы выдерживать высокое давление. Эта лампа является отраслевым стандартом для рабочего освещения и кино / телевидения. освещение за счет компактных размеров и большого светового потока.Галогенная лампа медленно заменяется белой светодиодной лампой, миниатюрной HID и люминесцентные лампы. Галогены повышенной эффективности с яркостью 30+ люмен за ватт может изменить снижение продаж в будущем.

Все кредиты и источники расположены внизу каждой страницы освещения

Преимущества / недостатки:

Преимущества:
-Галоген Лампы маленькие, легкие
-Низкая стоимость производства
-Не используются ртутные лампы типа КЛЛ (флуоресцентные) или ртутные лампы
-Лучшая цветовая температура, чем у стандартного вольфрамового (2800-3400 Кельвинов), он ближе к солнечному свету, чем более «оранжевый» стандартный вольфрам.
— Более длительный срок службы, чем у обычной лампы накаливания
— Мгновенное включение на полную яркость, отсутствие времени на прогрев и регулировку яркости

Недостатки:
— Чрезвычайно горячий (легко может вызвать сильные ожоги. при прикосновении к лампе).
— Лампа чувствительна к маслам, оставленным на коже человека при прикосновении колба голыми руками оставшееся масло нагреется один раз лампочка активирована, это масло может вызвать дисбаланс и привести к разрыв луковицы.
— Взрыв, колба способна выдувать и посылать горячие осколки стекла наружу. Экран или слой стекла на внешней стороне лампы могут защитить пользователей.
-Не такая эффективная, как лампы HID (металлогалогенные лампы и лампы HPS)

Видео . 6 мин. (YouTube не должен быть заблокирован на вашем сервере и требуются плагины для прошивки)

1.Как это работает

Галогенная лампа имеет вольфрам нить накаливания аналогична стандартной лампе накаливания, однако лампа намного меньше при той же мощности и содержит газообразный галоген в лампочка. Галоген важен тем, что останавливает почернение и замедляет истончение вольфрамовой нити. Это продлевает жизнь лампы и позволяет вольфраму безопасно нагреваться до более высоких температур (поэтому делает больше света).Лампа должна стоять выше температуры, поэтому плавленый кварц часто используется вместо обычного кремнезема стакан.

А галоген — одновалентный элемент который легко образует отрицательные ионы. Есть 5 галогенов: фтор, хлор, бром, йод и астат. В галогенных вольфрамовых лампах используются только йод и бром.

A.) Лампа включается, и нить накаливания начинает светиться красным по мере того, как через него проходит ток.Температура быстро повышается. Галогены кипятить до газа при относительно низких температурах: йод (184 ° C) или бром (59 С).

Б.) Обычно атомы вольфрама испаряются с нити накала и осаждаются внутри лампы, это затемняет обычные лампы накаливания. Когда атомы уходят нить накала становится тоньше. В конце концов нить рвется (обычно на концах нити).В галогенной вольфрамовой лампе Атомы вольфрама химически объединяются с молекулами галогенового газа и когда галоген остывает, вольфрам снова осаждается на нити накала. Этот процесс называется галогенным циклом.

2. Варианты и способы применения

Двойной галогенная лампа с цоколем (400 Вт)

Галогенная лампа поставляется в двух основных конфигурациях: односторонний и двусторонний.Наиболее распространены галогенные лампы с двумя цоколями, обычно лампы большей мощности и используются для рабочего освещения, двора светильники и лампы для кинопроизводства. Галогенная лампа имеет мгновенный возможность включения в отличие от паров ртути или натрия высокого давления, поэтому они хорошо работают с охранными лампами, которые активируются при движении датчики. Срок службы галогенной лампы сокращается из-за частого циклы включения и выключения. Нити в двойном галоген на концах может быть прямым или с двойной спиралью. Все филаменты свернуты в спираль для увеличения яркости, это была разработка Ирвинг Ленгмюр в стандартной лампе накаливания.

А экран используется для защиты актеров от насильственных неудач на конец срока службы лампы (лампа может лопнуть из-за высокого давления)

галоген лампы, используемые для телевидения и кинопроизводства, варьируются от 125-750 + Вт.Высокое потребление ограничивает количество ламп, которые можно подключить к стандартная схема на 15 ампер. Каждый год светодиоды, человеко-машинные интерфейсы и люминесцентные лампы дневного света замените галогенную лампу из-за меньшей опасности возгорания (меньше тепла) и потребляемая мощность.

Другой использование галогенных ламп, которое выросло с середины 1990-х гг., Бывшее домашнее и торговое освещение.Галогенный трековый светильник популярный способ обеспечить качественным светом определенные области для приготовление пищи, картины / гобелены и общее настроение осветительные приборы. Галогенная лампа полностью регулируемая, в отличие от компактной. флюоресцентные лампы. Галоген потребляет очень мало энергии и имеет более длительный срок службы в затемненном состоянии. Фредерик Мосби рано развился галогенные светильники со стандартными винтами Эдисона в основаниях для использования в доме еще в середине 1960-х гг. Лампа MR16 (слева) используется во многих современных трековых светильниках xture.

The Лампа выше — это более новый галоген, используемый в автомобильных фарах. У Сильвании продукт под названием «Blue Star», в котором используется галогенная лампа и фильтрует его, чтобы создать синий цвет. Это ухудшает цветопередачу. чем стандартный вольфрам.Отмена регулирования фар в автомобилях привела к к большему разнообразию доступных ламп.

3. Изобретатели и разработки

Элмер Фридрих и Emmet Wiley разработали галогенную лампу в General Electric в Нела-Парк, штат Огайо, в 1955 году. Другие пытались построить галогенные лампы. лампы, однако они не могли придумать, как остановить почернение лампы. Фридрих понял, что нужно использовать небольшое количество йода, окружающего вольфрамовую нить, что позволило бы ей гореть при повышенной температуре.Первые лампы использовались и проектировались «запекать» краску на металле за счет высокой теплоотдачи галоген.

The Двухцокольная галогенная лампа была запатентована в 1959 году в Нела Парк (Кливленд, США). ОН)

Патентов были выпущены в 1959 году, а к 1960 году галоген был улучшен другими инженеров, чтобы было дешевле производить и продавать. С 1980-х гг. светильники стали легче.

Ранний работа, выполненная до 1950-х годов, включает Уильяма Работа Д. Кулиджа по разработке пластичного вольфрама в 1911 г. Этот материал используется во многих типах ламп, включая галогенные лампы. Ирвинг Ленгмюр изучал заполнение газом и легирование вольфрама для увеличения его длины. жизнь лампочки с 1905 по 1940 годы.

Лампы представлены в порядке хронологического развития

The Электрический свет

КОММЕНТАРИИ?
Помогите нам редактировать и добавлять на эту страницу, став волонтером ETC!
Оставьте отзыв на этой и других страницах с помощью нашего Facebook Стр. Решебника

Назад на дом

письменный М.Уилан с дополнительным исследованием Рика ДеЛэра
Пожалуйста, свяжитесь с нами, если вы историк и хотите исправить или улучшить этот документ.

Источники:
«В 88 лет изобретатель галогенных ламп Элмер Фридрих все еще придумывает яркие идеи »Роджер Мезгар, Cleveland.com
Как работает галоген. www.sylvania.com
Подразделение света неизвестным
« A История электрического света и энергии »Б. Бауэрса

Фотографии:
Edison Tech Center
Whelan Communications
Музей Скенектади

Фото / видео использование:
Коммерческие организации должны платить за использование фотографий / графики / видео в своих веб-страницы / видео / публикации
Ни один коммерческий или публичный объект не имеет права изменять фотографии / графику / видео Технического центра Edison.
Использование в образовательных целях: Учащиеся и учителя могут использовать фото и видео в школе. Графика и фотографии должны содержать водяной знак Edison Tech Center или подписи. и остаются без манипуляций, за исключением калибровки.

Разрешения — Видео: Мы не отправляем никому по электронной почте, FTP и не отправляем видео / графику. кроме DVD. За эту услугу требуется оплата. Смотрите наш пожертвование страницу с ценами, и наш каталог для списка видео на DVD.
Профессиональные компании по производству видео могут получать видео в виде данных с подписанные лицензионные соглашения и оплата по коммерческим ставкам.

Авторские права 2013 Технический центр Эдисона

Как работает галогенная лампа?

Начнем с обычной электрической лампочки, такой как обычная бытовая лампа. Обычная лампочка представляет собой довольно большой тонкий корпус из матового стекла. Внутри стекла находится газ, например аргон и / или азот.В центре лампы находится вольфрамовая нить накала. Электричество нагревает эту нить примерно до 4500 градусов по Фаренгейту (2500 градусов по Цельсию). Как и любой горячий металл, вольфрам при этом нагревается добела и излучает большое количество видимого света в процессе, называемом накаливанием . См. «Как работают газовые фонари» для получения дополнительной информации о накаливании.

Обычная лампочка не очень эффективна, и ее срок службы составляет от 750 до 1000 часов при нормальном использовании. Он не очень эффективен, потому что в процессе излучения света он также излучает огромное количество инфракрасного тепла — гораздо больше тепла, чем света.Поскольку цель лампочки — генерировать свет, тепло тратится впустую. Это длится недолго, потому что вольфрам в нити накала испаряется и осаждается на стекле. В конце концов, тонкое пятно на нити накала приводит к ее разрыву, и колба «перегорает».