Лампы освещения

Привычная лампочка – незаменимый элемент бытового комфорта. Несмотря на распространенность и ежедневное использование, ее функциональность и устройство вызывает ряд вопросов, без ответов на которые корректный выбор невозможен.

Как работают лампы освещения

Принцип работы классических ламп базируется на оптическом излучении, которое возникает между запаянными в колбу электродами при электроразряде.

• Для облегчения процесса допустимо впаивание дополнительных электродов.
• Путем нагревания под откачкой из лампы удаляются газы, а из колбы – воздух. Освободившееся пространство наполняется до предусмотренного давления инертным газом.
• При повышенной упругости паров газ-наполнитель смешивают с металлами – натрием, ртутью и другими.

Тип получившегося излучения характеризует его функциональность и применяется в качестве базы при классификации ламп:

• Рекомбинация ионов или возбуждение атомов – газо- и паросветные модели.
• Активность люминофор, создаваемая разрядом, – фотолюминесцентные модели.
• Раскаление электродов путем разряда – электродосветные вариации.

Виды и характеристики

Лампочки характеризуются обширным набором опций в дополнение к типовой комплектации и функциональности.

Виды ламп освещения

Базовые: люминесцентный, галогенный и светодиодный.

Галогеновые лампы

Галогенные вариации во многом схожи со стандартными лампами накаливания. Они имеют принцип работы, базирующийся на действии встроенной в колбу спирали. Отличаются составом наполняющего газа и пониженным оседанием частиц нити на стенках колбы.

• Температура нити галогенной лампы поддерживается в районе отметки 3300° К. Это провоцирует испарение вольфрама.
• Из-за конвекционного потока газа внутри лампы испаряющиеся атомы вольфрама транспортируются от нити в более низкую температурную зону. Там они соединяются с парами йода, и образуется йодид вольфрама.
• Лампа сконструирована таким образом, что температура стеклянной стенки остается в пределах диапазона 500°-1500° К.

При таких условиях йодид вольфрама не прилипает к стенке колбы, он восходит в сторону нити из-за того же конвекционного потока газа, который изначально перенес его в зону пониженной температуры.

• Цикл повторяется вновь. Благодаря этому сама нить не подвержена испарению.
• Стенки колбы прочны и поддерживают внутреннее давление в несколько атмосфер, которое снижает скорость испарения, присущую вольфрамовой нити.
• Внутри содержатся галогенные газы, а также азот с аргоном, способные поддерживать давление.
• Большинство современных моделей наполняется бромом вместо йода. Бром бесцветен, а йод характеризуется пурпурным оттенком.

Эти конструкционные особенности помогают продлить срок службы устройства до 2000-4000 часов и сохранить яркость освещения – она функционирует с повышенной светоотдачей 15-22 лм/Вт в течение длительного времени.

Линейные галогенные лампы – кварцевая трубка с двухсторонним выводом и лампу, в которой с помощью проволочных кронштейнов поддерживается нить накала.

Особенности:

• мощность составляет 1-20 кВт;
• подходят для прожекторов;
• доступны ударопрочные вариации с заливающим светом;
• используются в наружном и внутреннем освещении;
• чаще производятся с цоколем, оснащенным утопленным контактом.

Галогенные лампы с внешней колбой – отличаются повышенной цветовой температурой. Не требуют дополнительного оборудования или спец светильников.

Особенности:

• цветовая температура находится в диапазоне 2900-3000 К;
• высококачественная цветопередача;
• подключение без использования трансформатора;
• оснащаются стандартными цоколями Эдисона.

Капсульные галогенные лампы – второе название “пальчиковые”. Производятся с продольным или поперечным телом накала. Подходят для открытых светильников без защитных кожухов и стекол.

Особенности:

• малые габаритные размеры;
• оснащаются штырьковыми цоколями.

Галогенные лампы с отражателем – модели направленного света с возможностью задания разных углов освещения.

Особенности:

• стандартный типоразмер подразумевает использование колбы диаметром 50 мм;
• оснащаются цоколями с двухштырьковыми разъемами;
• доступны низковольтные вариации.

Люминесцентные лампы

В люминесцентных моделях колбы заполняются парами ртути, которая использует флуоресцентный люминофор, нанесенный на стенки, для преобразования в видимый свет.

Особенности:

• Световая способность люминесцентных структур освещения составляет 50-100 люменов на каждый ватт.
• Механизм запуска – электронный стартер или электромагнитный балласт.
• Подача напряжения создает тлеющий разряд в стартере.
• Затем газ внутри стартера ионизируется из-за полного напряжения и нагревает биметаллическую полосу, провоцирую ее изгиб, позволяющий соединиться с неподвижным контактом.
• Ток начинает протекать через стартер. Хотя потенциал ионизации неона немного больше, чем у аргона, но до сих пор из-за малого расстояния между электродами свечение разряда начинается со стартера.

• Ток вызывает падение напряжения на катушке индуктивности, полоса остывает и отрывается от неподвижного контакта. При этом напряжение переходит на катушку индуктивности в момент разрыва.
• Этот всплеск проходит через трубки электродов и смешивает газ аргон с парами ртути. Процесс газоразряда продолжается.
• Разряд атомов ртути производит ультрафиолетовое излучение, которое, в свою очередь, возбуждает покрытие порошка люминофора, чтобы излучать видимый свет.
• Стартер остается неактивным во время работы светящейся трубки.

Процесс разрядки всегда содержит три шага:

1. Свободные электроны, полученные из электродов, ускоряются электрическим полем.
2. Кинетическая энергия свободных электронов преобразуется в энергию возбуждения атомов газа.
3. Энергия возбуждения атомов газа преобразуется в излучение.

Этот принцип продолжительное время использовался в лампах дневного света. Флуоресцентный состав (люминофор) представляет собой смесь веществ на основе фосфора.

Люминесцентные модели чаще всего оснащаются трубкой в двойной спирали и имеют продолжительный срок службы. Им присущ высокий КПД и пониженное энергопотребление.

Дополнительные параметры:

• Ц – улучшенная цветопередача;
• ЦЦ – повышенное качество цветопередачи;
• Р/У/К/А – соответственно рефлекторная, у-образная, кольцевая или амальгамная конструкция;
• Б – быстрый пуск.
• ТЛ – тлеющий разряд.

Цифры в конце обозначают мощность лампы в Вт.

Светодиодные лампы

В LED-моделях источником света являются блоки светодиодов. Их питание происходит с помощью встроенного в лампу преобразователя.

Доступны варианты на светодиодных нитях. В них вместо обычных LED используются светодиодные цепочки на общей подложке, расположенные в виде спирали. Это помогает выровнять диаграмму направленности, которая неравномерна в классических светодиодных блоках.

• RGB -светодиоды – вместо стандартных белых используются вариации зеленого, синего и красного цвета. Доступны комбинированные варианты цветовой схемы.
• Автономные модели – светодиоды с функциональным питанием от аккумуляторов или солнечных батарей.

Цоколь

Элемент для крепления лампы в патроне и подведения электрического тока в металлическом или керамическом корпусе. По системе крепления цоколи делятся на штыревые и резьбовые.

Применяется стандартная маркировка, первая буква которой определяет тип цоколя.

Потребление

Мощность, которую использует прибор в штатном режиме, называется потреблением.

• Пониженная мощность соответствует экономичным моделям.
• Яркость свечения классических ламп зависит от мощности, в новых моделях этот параметр не взаимосвязан с КПД.

У светодиодов потребление тока практически не тратится на выработку тепловой энергии, поэтому вся мощность идет на излучение в световом диапазоне.

Для обеспечения такой же освещенности светодиодным изделиям требуется в разы меньше потребляемой из сети мощности. Это сказывается не только на экономии электроэнергии, но и на ресурсе осветительных приборов.

Аналог ЛОН

Показатель яркости ламп, который соответствует параметрам Лампы Общего Назначения.

• Используется для универсализации измерительной шкалы и помогает оценить параметры разноплановых моделей и типов.
• Применяется, когда невозможно выполнить их сравнения с использованием значений светового потока или мощности.
• Аналог ЛОН означает сравнение конкретного параметра заданного устройства с тем же показателем классической лампы накаливания.

Например, светодиодный комплект с потребляемой мощностью 3 Вт соответствует по яркости обычной лампе с параметром 100 Вт. Обозначение на упаковке или в инструкции светодиода будет «Аналог ЛОН 100 Вт».

Колба и форма

Колба, которой оснащена лампа, – важнейший параметр конструкции. Деление происходит по типу, форме и материалу изготовления.

Тип

• Прозрачная – не снижает яркость света, но освещение резче, чем в матовом типе. Оптимальна для приборов, оснащенных прозрачными плафонами. Чаще применяется в галогенных типах.
• Матовая – мягкость свечения задается с помощью снижения яркости. Применяются в помещениях, где яркий свет неуместен – спальни, детские, больничные палаты. Матовыми чаще бывают люминесцентные модели (кроме цветных).
• Цветная – колба окрашивается для имитации свечения соответствующего оттенка. Используются в качестве корректоров световой температуры в фотостудиях. Бытовое применение в декоративных целях.

Форма

Параметр задает деление ламп на следующие виды:

1. Трубчатый или линейный вид – оснащается цилиндрическими колбами. Расстояние меду электродами превышает внутренний диаметр трубки в 2 раза.
2. Капиллярный тип – внутренний диаметр трубок превышает 4 мм.
3. Шаровой – со средней или короткой длиной дуги. Расстояние между электродами меньше или равно внутреннему диаметру колбы шарообразной формы.

Разрядная колба или горелка в большинстве устройств встраивается во внешнюю колбу — это защищает конструкция от механических повреждений и уменьшает теплообмен, предотвращая окисление токоведущих элементов.

Материал

Применяются изоляционные и проводящие материалы.

Стекло – прозрачный материал, используемый в качестве защитного барьера. Свет приобретает окраску в зависимости от цвета стекла. Должно выдержать давление газа внутри лампы.

Типы стекла в зависимости от состава:

• Известково-натриевое – имеет низкую температуру плавления, используется в лампах накаливания, содержит 67% SiO2 (диоксид кремния).
• Силикат свинца – используется во внутренней части стекла колбы, обладает повышенным электрическим сопротивлением.
• Боросиликатное стекло – применяется для устройств с повышенной потребляемой мощностью, характеризуется пониженным тепловым расширением и повышенной рабочей температурой.
• Кварцевое – применяется в галогенных моделях, в состав входит прозрачный оксид кремния и чистый диоксид кремния.
• Термостойкое стекло – используется для паровых ламп. Пары натрия, содержащиеся в нем, способствуют почернению. Для нейтрализации подобного эффекта в состав добавляется небольшое количество диоксида кремния.

Керамика – встречается двух типов: из фарфора и стеатита. В металлокерамических конструкциях используются поликристаллические оксиды прозрачные или полупрозрачные.

Чаще применяется оксид алюминия, магния или иных редкоземельных металлов. Это свободная от пор структура, пропускающая видимые лучи.

• в лампах высокого давления поддерживает высокую светопередачу;
• используется чаще в поликристаллических полупрозрачных моделях;
• керамика применяется в качестве материала, сдерживающего повышенное давление натрия в металлогалогенных лампах.

Фарфор – из него производится основание или торцевая крышка. Обладает повышенной термостойкостью и электроизоляционными свойствами.

Стеатит – превосходит фарфор по эксплуатационным характеристикам. Повышенная устойчивость к механическим повреждениям сочетается с термостойкостью.

Металлы – доступны вариации от алюминия до нержавеющей стали. Предпочтительны материалы с повышенной температурой плавления, устойчивые к образованию коррозии.

Цветовая температура ламп

Параметр описывает окрашенность света в теплые или холодные тона, измеряется в кельвинах. Изначально применяется к черному телу.

Это абстрактное неодушевленное тело, которое полностью поглощает излучение, попадающее на него, и отдает такое же количество энергии, которое получает при постоянной температуре.

Теоретически энергия, излучаемая черным телом при определенной температуре, имеет фиксированное значение и различные длины.

На практике это означает, что черное тело покрывает диапазон температур от -20 до 3000 градусов по Цельсию (253 К-3273 К). Таким образом , черное тело, которое рассматривается при самой низкой температуре, кажется серым, а при высокой – бело-голубым.

Чем выше значение, тем холоднее цвет:

• Теплый свет (3000 К) – диапазон значений с нижней границей на 2700 К, соответствует лампам накаливания.
• Дневной свет (3001–5999 К) – температура до 3500 К означает, что параметр немного теплее среднего значения. Диапазон 3500–4500 К соответствует нейтральному белому. Повышение до 5999 К относится к холодным оттенкам белого.
• Бело-голубой (6000 К) – бело-голубой цвет.

Параметр не имеет прямой связи с качеством цветопередачи.

Световой поток лампочек (яркость)

Световой поток или яркость – условное количество света, которое вырабатывается в штатном режиме. Чем выше значение параметра, тем ярче свет. Измеряется в люменах, но для бытового применения распространена оценка по аналогу ЛОН.

Напряжение – рабочий параметр двух базовых типов:

• 220 В – стандарт для бытовых электросетей, устанавливаемых на территории России и стран СНГ.
• 12 В – рабочее напряжение, применяемое в спецсистемах освещения, преимущественно используется в небольших лампах.

Диаметр лампы – зависит от типа прибора и вида колбы.

Свечеобразные колбы выпускаются диаметром порядка 35 мм. Сферические модели – около 45 мм.

В люминесцентных моделях и лампах накаливания за основу принимается диаметр трубки:

• Т2 – 7 мм;
• Т5 – 16 мм;
• Т8 – 26 мм;
• Т12 – 38 мм.

Стандартное соответствие:

• 18W – длина 600 мм;
• 36W – длина 1200 мм.

Встречаются исключения, доступны модели длиной 1000 мм при мощности 36 W. Параметр требует уточнения при выборе.

Преимущества

Каждому типу присущ индивидуальный набор достоинств.

Преимущества галогенных ламп

• пониженное энергопотребление, если сравнивать с обычными;
• долговечность;
• повышенная яркость;
• стабильность света, не зависящая от срока эксплуатации;
• доступна регулировка светового потока;
• низковольтные вариации подходят для эксплуатации при повышенной влажности.

Преимущества светодиодных ламп

• пониженное энергопотребление — средняя мощность составляет 1-7 Вт;
• отсутствие перегревов – совместимость с натяжными потолками всех типов;
• безопасность – в составе не используются ртутьсодержащие вещества, оптимальны для установки в детских и спальнях;
• повышенная светоотдача и срок службы 30000-50000 часов;
• пониженная температура корпуса – исключает ожоги при замене;
• LED-лампы доступны под стандартные типы патронов.

Преимущества люминесцентные ламп

• хорошая светоотдача и КПД на 20-25% выше в сравнении с лампами накаливания;
• разнообразие оттенков и вариаций рассеянности света;
• пониженная чувствительность к перепадам напряжения;
• длительный срок службы – 2 000-20 000 часов;
• функциональная температура до 50 градусов – подходят для встраивания в легкоплавкие конструкции.

Недостатки

Недостатки также зависят от типа устройств.

Недостатки галогенных ламп

• сильный нагрев колбы – не подходят для установки на легкоплавких поверхностях;
• чувствительность к жировым загрязнениям, образование нагара и потеков на местах, которых касались пальцы;
• склонность к образованию зон с повышенной температурой;
• потребность в дополнительном уходе и регулярной чистке бытовых отложений.

Недостатки светодиодных ламп

• доступен минимум вариации цветового спектра свечения, иногда в моделях с диапазоном 2700-3000 К проявляется ярко-желтая гамма излучения;
• несоответствие заявленных сроков эксплуатации гарантиям производителей, отличия в 2-3 раза;
• направленный свет – для создания привычного глазу освещения требуется несколько светодиодов, но это не страхует от эффекта «зебры» или свечения полосами;
• для стабильной эксплуатации нужны системы охлаждения и ИБП, в противном случае прибор теряет функциональность.

Недостатки люминесцентных ламп

• чувствительность к температурному режиму при эксплуатации;
• мерцание при удвоенной частоте питающей цепи;
• химическая опасность за счет содержания ртути до 1 г;
• неравномерный свет, вызывающий искажения освещенности предметов;
• модели со спектром люминофора, близким к сплошному, характеризуются низкой светоотдачей;
• люминофор при длительной эксплуатации срабатывается – это приводит к уменьшению КПД и изменению спектра;
• пониженный коэффициент мощности;
• потребность в спецутилизации и высокая токсичность.

Как выбрать лампу освещения

При выборе стоит обращать внимание на ряд параметров.

Наиболее важные факторы:

• Светоотдача – или отношение мощности потока света к этому показателю в ваттах на входе. Если требуется повышенная освещенность, предпочтительно максимальное значение параметра.
• Долговечность – предпочтительный срок эксплуатации является определяющим показателем в условиях сложной замены лампочки. Чаще этот параметр коррелирует с потребностью в энергии.
• Сложности при утилизации – не каждый тип можно запросто выкинуть в ведро. Варианты, содержащие в составе ртуть, требовательны к отсутствию механических повреждений.
• Уровень освещенности – определяется поддержанием светового потока в заданном диапазоне. Важна его стабильность на протяжении эксплуатационного периода.

• Вспомогательное оборудование – потребность в трансформаторе или установке реостата подходит не всем. Чаще дополнительные работы, связанные с установкой, перечеркивают достоинства выбранной лампы.
• Тип цоколя – разумно выбирать распространенные стандартные модели. Они подразумевают легкость замены и доступность комплектующих.

Отдельно рассмотрим выбор светодиодных ламп, так как конструкционно они отличаются от остальных.

• Обращайте внимание на светосилу, выраженную в люменах. Для небольшого помещения достаточно 250-400 Лм.
• Проверяйте качество сборки – от него зависит долговечность устройства. Детали должны плотно примыкать друг другу, без зазоров и зазубрин. В теории срок службы составляет десятки тысяч часов, но некорректная сборка снизит показатель на порядок.

Какая лампа лучше

Лучшая лампочка характеризуется следующими параметрами:

• Повышенный срок службы – чтобы не пришлось раз в месяц карабкаться к люстре для замены. Параметр особо актуален для пенсионеров и людей с ограниченными возможностями.
• Малое потребление и экономичность.
• Высокая светоотдача – для задания оптимальной освещенности пространства.
• Простота в уходе, замене и утилизации.
• Монтаж, с которым справится человек без специальных навыков.
• Совместимость с имеющимся типом поверхности – лампочка не должна оплавлять основу или оставлять следы в виде выгоревших ореолов на месте использования.
• Стандартный цоколь и габариты.

Дополнительные функции: мощность, цвет и размер подбираются индивидуально в зависимости от потребностей. Для них не существует лучших параметров, так как в каждом случае они отличаются.

Как правильно пользоваться

Обслуживание ламп сводится к корректной установке, эксплуатации в надлежащих условиях окружающей среды и уходе.

• При монтаже недопустимы удары и механические повреждения конструкции. Галогенные вариации устанавливаются в перчатках или с использованием тряпочки для предотвращения жировых загрязнений.
• Для ухода за конструкцией предполагается выключение света. Лампа должна успеть остыть. Протирается сухой мягкой тканью. Недопустимо использование воды или агрессивных химикатов.
• Замена устройства также осуществляется при выключенном свете и в остывшем виде.
• Некоторые модели требовательны к корректной работе вспомогательного оборудования. Следует планово проверять хотя бы раз в полгода его функциональность и состояние.

Люминесцентные модели недопустимо хранить в жилых помещения при выходе из строя или повреждениях.

Какая гарантия

Большинство производителей дает гарантию на устройства только при условии их регистрации. Замена осуществляется в период заявленного срока при отсутствии механических повреждений, сколов и встрясок.

Замена не практикуется в следующих случаях:

• Если устройство эксплуатировалось в ненадлежащих условиях. Например, стандартная модель использовалась в помещении с повышенной влажностью или внутренний тип применялся для наружного освещения.
• Если не сохранился набор документов, подтверждающих покупку: товарный или кассовый чек, гарантийный талон. Также в замене может быть отказано, если на талоне отсутствует печать продавца.

Стандартные сроки гарантии составляют 3-6 лет в зависимости от типа устройства.

Неисправности и ремонт

Лампы, как правило, не ремонтируются. Они просто заменяются при выходе из строя или поломках. Впрочем, народным умельцам это не мешает практиковать кустарные методы ремонта, заключающиеся в переборке конструкции.

Иные неисправности связаны с некорректным напряжением или работой вспомогательного оборудования:

• Мерцание при выключенном свете – присуще светодиодным или энергосберегающим типам. Свидетельствует о том, что используется несовместимый вид выключателя. Ремонт требует замены арматуры или подбора иного типа ламп.
• Перегорание – среди причин выделяются частые скачки напряжения в сети. Также проблема проявляется при несоответствии эксплуатационного типа напряжения. Для решения устанавливаются стабилизаторы напряжения или замена устройств на низковольтные.
• Потухание при включении – свидетельствует о перегрузке трансформатора. Распространено в галогенных моделях. Ремонт требует замены или увеличения количества применяемых трансформаторов.

Производители ламп освещения

Среди представленных марок доминируют представители России.

Camelion – торговая марка компании «Энергосистемы и Технологии». Российский производитель светотехники и источников питания. Доступны модели всех типов. Гарантия от 6 месяцев.

ERA – российская торговая марка. Продукция представлена электротехникой и комплектующими. Лампы светодиодные и галогенные. Гарантия составляет 1 год.

Feron – китайский производитель светотехнической продукции. Светодиодные, галогенные и люминесцентные модели. Гарантия 2 года, но на люминесцентные вариации она не распространяется.

Kosmos – российский производитель электро- и светотехники. Доступны LED-модели и энергосберегающие лампы. Гарантия 12 месяцев.

Navigator – российская торговая марка. Люминесцентные, светодиодные и галогенные лампы. Гарантия на продукцию составляет 2 года.

Osram – немецкий производитель осветительных систем. Доступны светодиодные и люминесцентные модели. Гарантия заявлена только на спецмодели — до 3 лет.