для чего галогенная лампа
Что такое галогенная лампа, где используется, как выбрать галогенную лампу для дома
С повышением цен на электрическую энергию потребители все больше и больше переходят на экономичные и энергосберегающие осветительные приборы. Большую роль в экономии играет и продолжительность работы лампы до выхода её из строя, а также качество её свечения. По этим характеристикам наибольшую популярность получили галогенные лампы.
Что такое галогенная лампа, устройство и принцип работы
Галогенная лампа – одна из разновидностей стандартных ламп накаливания. Главная отличительная черта её конструкции заключена в специальном газе – галогене, который закачан в колбу устройства.
Принцип работы такого осветительного прибора (как и у стандартных ламп накаливания) основан на прохождении через тело накала электрического тока и нагреве этого тела до свечения. Но благодаря парам галогенов (чаще всего для этих целей используется бром или йод) значительно повышается температура спирали из вольфрама и увеличивается светоотдача. Это происходит потому, что атомы вольфрама при нагревании испаряются и конденсируются на колбе, но йод или бром, вступают в химическую реакцию с вольфрамом и не дают ему оседать. При этом такие соединения при нагреве быстро распадаются и атомы вольфрама конденсируются обратно на спирали, а это повышает температуру тела накала.
В остальном вся конструкция лампы ничем не отличается от стандартных ламп накаливания: галогенная лампа имеет колбу, нить накала с проводниками и цоколь. При этом производители таких устройств выпускают лампы со всеми видами стандартных цоколей, поэтому потребитель может использовать такие лампы в любом осветительном приборе.
Где используются галогенные лампы?
Галогенные лампы – это долговечные и яркие осветительные устройства, которые стойки к перепадам температуры и напряжения. Колбы галогенных ламп выполнены из жаропрочного и стойкого к механическим повреждениям кварца, благодаря которому эта лампа выдерживает большие перепады температуры и может иметь различные размеры от больших до самых миниатюрных. Поэтому они получили широкое применение в осветительных приборах автомобилей и другого транспорта.
Галогенные лампы достаточно часто и широко применяют и в быту. Их встраивают в различные системы натяжных или подвесных потолков, а также используют при устройстве точечного освещения или организации различного рода подсветок, устанавливают в люстры и различные светильники. Наиболее часто применяют при проведении фото и видеосъемок используя галогенные прожектора и другие осветительные приборы на их основе.
Основные виды галогенных ламп
В зависимости от внешнего вида и способа применения галогенные лампы делятся на несколько основных видов:
С внешней колбой
С вынесенной или внешней колбой галогенная лампа ничем не отличается от стандартных «лампочек Ильича». Они могут подключаться непосредственно в сеть 220 вольт и иметь любую форму и размеры. Отличительной чертой является наличие в стандартной стеклянной колбе маленькой галогеновой лампочки с колбой, выполненной из жаропрочного кварца. Применяются галогенные лампы с вынесенной колбой в различных светильниках, люстрах и других приборах освещения с цоколем Е27 или Е14.
Капсульные
Капсульные галогенные лампы имеют миниатюрные размеры и применяются для организации подсветки интерьера. Они имеют небольшую мощность и часто используются с цоколями G4, G5 в сети постоянного тока с напряжением 12 – 24 вольт и G9 в сети переменного тока 220 вольт.
Конструктивно такая лампа имеет тело накала, расположенное в продольной или поперечной плоскости, а на задней стенке колбы нанесено отражающее вещество. Такие устройства ввиду малой мощности и размеров не требуют специальной защитной колбы и могут монтироваться в светильниках открытого типа.
С отражателем
Устройства с отражателем имеют конструкцию для направленного излучения света. Галогенные лампы могут иметь алюминиевый или интерференционный рефлектор. Самый распространённый из этих двух вариантов – алюминиевый. Он перераспределяет и фокусирует тепловой поток и световое излучение вперед, благодаря чему световой поток направляется в нужную точку, а лишнее тепло отводится, защищая пространство и материалы вокруг лампы от перегрева.
Интерференционный отражатель отводит тепло внутрь лампы. Галогенные лампы с отражателем могут иметь различные конфигурации формы и размеров, а также имеют разные углы излучения света.
Линейные
Самый старый вид галогенных ламп, который используется с середины 60-х годов 20 века. Линейные галогенные лампы имеют вид вытянутой трубки, на концах которой расположены контакты. Линейные лампы имеют различные размеры, а также высокую мощность и в основном применяются в различных прожекторах и уличных осветительных приборах.
Галогенные лампы с покрытием по технологии IRC
IRC-галогенные лампы – это специальный вид такого рода осветительных устройств. IRC означает «инфракрасное покрытие». Они имеют особое покрытие на колбе, которое свободно пропускает видимый свет, но препятствует прохождению инфракрасного излучения. Состав покрытия направляет это излучение обратно к телу накала в связи с чем повышается коэффициент полезного действия и эффективность работы галогенной лампы, улучшает равномерность свечения и светоотдачу.
Применение IRC-технологии позволяет снизить потребление электрической энергии такими устройствами до 50% и существенно влияет на энергоэффективность осветительного прибора. Ещё одним достоинством является увеличение срока службы практически в 2 раза, в сравнении со стандартными галогенными лампами.
Галогенные люстры
Галогенные люстры – это цельные устройства, которые основаны на множестве параллельно подключенных друг к другу галогенных ламп. Такие люстры имеют совершенно различные внешний вид и конфигурацию, а благодаря маленькому размеру галогенных ламп – имеют эстетичный вид и равномерное свечение.
В магазинах можно встретить галогенные люстры с питанием от 220 вольт переменного тока, а также низковольтные варианты для применения в системах постоянного тока или с использованием с блоками питания.
Технические характеристики галогенных ламп
Для правильного выбора лампы необходимо знать для чего она будет использоваться, куда монтироваться и в каких условиях работать. Как и любые другие лампы, галогенные имеют следующие важные характеристики:
Тип цоколя и форма колбы
Галогенные лампы выпускают с любым типом цоколя и формой колбы, поэтому затруднения с выбором устройства в этом плане не будет. Есть варианты как с цоколем E14 и E27, так и специфические цоколи G4, G9, R7s.
Напряжение
Производители таких ламп выпускают устройства как для сети переменного тока 220 В, так и для постоянного тока 12 – 24 В.
Мощность
Важная характеристика лампы, указывающая потребляемую мощность устройства. Мощные линейные лампы имеют значение от 100 до 1500 Вт, капсульные от 10 до 35 Вт, а лампочки с внешним цоколем или отражателем имеют мощность от 20 до 60 Вт.
Цветовая температура
Галогеновые лампы обычно имеют рабочую цветовую температуру от 2500 К до 3000 К.
Срок службы
Галогенные лампы достаточно долговечные устройства, в сравнении со стандартными лампами накаливания. Они служат от 2000 часов и более при соблюдении условий эксплуатации.
Достоинства и недостатки
Как и любые устройства галогенные лампы имеют как достоинства, так и недостатки.
Достоинства
Недостатки
Сравнение с другими типами ламп
Галогенные лампы, конечно, не сравнятся по энергоэффективности со светодиодными или люминесцентными лампами. В этом случае все зависит от сферы применения устройств. Как уже было сказано выше: галогенные лампы стойки к перепадам температур и напряжения, что в некоторых условиях явно ставит их выше светодиодных.
Но вот сравнивая их с обычными лампами накаливания достоинства этих ламп видны достаточно явно. Галогенные лампы имеют больший коэффициент полезного действия и световой поток при меньшей мощности. Они более долговечны и универсальны. Высокое качество передачи света – ещё один важный аргумент в пользу выбора галогенных ламп.
Как выбрать галогенную лампу
При выборе галогенных ламп в первую очередь стоит обратить внимание на производителя устройства: лучше приобретать устройства известных и распространенных производителей (они отвечают за качество выпускаемой продукции и контролируют его на всех этапах производства). Самые известные фирмы: Osram, Navigator и Camelion.
Что такое люминесцентная лампа и как она работает?
Сравнение основных параметров светодиодных ламп и ламп накаливания, таблица соответствия мощности и светового потока
Как подключить люминесцентную лампу — схемы с дросселем и балластом
Для чего нужен диммер, что это такое, схема подключения диммера и принцип его работы
Что измеряется в люменах и какие нормы освещенности на 1 квадратный метр?
Что такое светодиод, его принцип работы, виды и основные характеристики
Что нужно знать о галогеновых лампах
Они появились сравнительно недавно, но практически сразу вошли во все сферы жизни. Они энергосберегающие, экологичные, яркие и используются в освещении улиц, домов и в качестве автомобильных фар. Но, решившись купить компактную и универсальную лампочку, можно потеряться во многообразии ее видов, форм, характеристик и цветов. Сделать выбор поможет консультант в магазине, но лучше заранее знать, что собой представляют галогеновые лампы, чтобы выбрать ее самому.
Область применения
У галогенных ламп много преимуществ. Их используют в домашнем и уличном освещении, автомобильных фарах, прожекторах самолетов. В фото и видеосъемке они нашли применение из-за хорошей цветопередачи. Галогенное освещение используют в дизайне ландшафта. Их свет похож на дневной, и поэтому лампочка хорошо использовать в детских садах, школах и на рабочем месте.
В микроволновках, духовых шкафах и обогревателях применяются инфракрасные для быстрого нагревания.
Галогеновые светильники устанавливают на потолки, создающие имитацию звездного неба и положительную атмосферу.
Принцип работы
Строение галогенных лампочек похоже на строение обычных с нитью накаливания. Для ее производства в галогенках используют вольфрамовую проволоку, которую скручивают в спираль и помещают внутрь стеклянной колбы. Ее заполняют газом, в состав которого входят галогены — бром, йод, хлор — продлевая срок службы лампочки.
Принцип работы галогеновой лампы состоит в том, что когда ее включают, вольфрамовая нить накаляется, освобождая пары вольфрама, но из-за галогенов они не оседают на стенки колбы. Она остается светлой, а освещение ярким. Колбу лампочки создают из кварца, выдерживающего резкие перепады температур и из-за этой жаропрочности, ее размеры могут быть маленькими.
Разновидности галогенных лампочек
Галогенки отличаются по типу, конструкций, цоколю, питанию.
Конструкция и тип
Капсульные световые источники применяют в светотехнике, транспорте, в качестве домашнего и уличного освещения.
Линейные изделия похожи на вытянутую колбу. Контакты для подключения расположены по ее краям. Их используют в театральных, поисковых прожекторах, в декоративной подсветке, в фото и киносъемке. Из-за того, что лампа накаляется, она начинает сильно нагреваться и становится источником ИК излучения. Видимый свет проходит через спецпокрытие колбы, отражающее инфракрасное излучение и возвращая его обратно.
Лампочка с дополнительной колбой ничем не отличается от галогенной. Внешняя колба необходима, чтобы не допустить контакта с основной, которая при работе сильно нагревается. Это предотвратит возможность обжечься, что делает лампу непожароопасной. Также внешняя колба оберегает внутреннюю от разных загрязнений, потому что это влияет на работу лампочки. Из-за вида лампы ее можно заменить с обычной лампочки на галогеновую.
Лампы с отражателем света популярны, потому что они безопасны для зрения, применяются в точечных светильниках и для освещения комнаты.
В рефлекторной галогенной лампочке есть маленькая колбочка, которая находится в центре отражающего элемента-рефлектора. Из-за него появляется равномерное распределение света, излучаемое лампой. Рефлектор производят из разных материалов, но часто используют алюминиевый отражатель, потому что он отражает исходящее тепло от лампочки, защищая колбу от нагрева.
Лампа применяется в открытых светильниках и на потолке в качестве украшения.
Инфракрасные галогеновые лампочки экономичные, потому что отражают ИК излучение. Изнутри колба покрыта напылением, не пропускающим ИК лучи, отражая их и возвращая на нить накаливания. Из-за такого процесса мощность галогенных ламп увеличивается.
Цоколь
Тип цоколя для галогенных ламп — от которого на нее подает ток — зависит от их применения, размера и конструкций. У низковольтных изделий цоколь GU5.3, G4, GY 6.35. Чтобы заменить лампу накаливания необходимо использовать лампочки с цоколем Эдисона (E27 и E14). В основном у всех этих источников света есть дополнительные колбы. Галогенки снабжены разъемом R7, а те, которые устанавливают на автомобили, создаются с цоколем Н или HR.
Питание
Галогеновые изделия на 24 и 12 В используются для переносных источников света, автомобилей, поездов и самолетов, а на 110 и 220 В —для освещения помещений. Но лампочки на 12 и 24 В можно применять в качестве потолочных светильников.
Производители
Галогенные изделия изготавливают много компаний, но среди них более известны:
Преимущества и недостатки
У галогенных источников света есть ряд достоинств:
Но кроме преимуществ, у этих ламп есть и недостатки:
Характеристики галогенных ламп
Советуем посмотреть видео:
Стоимость
Цена между галогеновыми лампами и обычными существенно отличается, если в расчет брать несколько изделий одной и той же мощности. Например, стоимость галогенной в 35 Вт составляет около 60 рублей, а обычной лампы накаливания – не больше 25 рублей. Также нужно обращать внимание на размер цоколя, потому что от него зависит, какую лампочку стоит покупать.
Почему нельзя трогать руками
Когда к лампе прикасаются голыми руками, на ней отпечатываются жирные пятна и на этих участках колбы температура значительно повышается. Но плотность корпуса спасает лампочку от плавления и перегретости.
Однако, при прикосновений к ней незащищенными руками ее целостность нарушается, а подобные действия приводят срок службы изделия к минимуму. Только аккуратное отношение позволит лампе работать дольше.
Правильная утилизация
Если рабочий срок лампы подошел к концу или она повредилась, то ее нужно утилизировать, однако, сделать это непросто. Отработанную лампочку нельзя выбросить вместе с остальным мусором, потому что – хоть и немного, но в ней есть вредные летучие пары для человека.
Они сравнительно безопасны из-за своего малого количества внутри колбы, но все же утилизация должна проходить в пунктах приема. Узнать их расположение можно в справочной службе.
Как проверить галогеновую лампу
Так как галогенная лампочка состоит из одной вольфрамовой нити, проверить ее работоспособность можно с помощью специального прибора, измеряющий сопротивление-тестер или мультиметр. Для этого нужно поставить переключатель тестера в диапазон до 100 Ом и присоединить щипцы к лампе. В зависимости от ее мощности и напряжения, прибор укажет на сопротивление. Если оно есть, то изделие работает, если нет – световой источник неисправен.
Заключение
Выбирая галогенные лампы для дома, нужно учитывать не только их способность к экономии, но также долгий срок службы и прочие характеристики, описывающие их критерии. Они подходят, как для домашнего освещения, так и для уличного, промышленного, а еще их можно использовать в качестве украшений ландшафтного дизайна.
Источники света бывают разного размера, формы, мощности и типа конструкций. Однако со всеми преимуществами этих ламп, нужно обращать внимание на недостатки, которых немного, но они все же есть. Учитывая все характеристики и правила использования, только так покупатель сможет выбрать, какая лампочка подойдет именно ему.
Галогенные лампы: история создания, тонкости конструкции, любопытные факты
Галогенные лампы используются в подавляющем большинстве автомобильных фар и пока не собираются сдавать свои позиции. Долговечность, приемлемая яркость и низкая цена — таким сочетанием потребительских свойств не могут похвастаться ни ксеноновые, ни светодиодные лампы.
Первая пригодная для освещения лампа накаливания
Прототипы лампы накаливания появились в самом начале XIX века. Автором же первой пригодной для практического применения лампы накаливания был немецкий часовщик Генрих Гёбель. Дело было в 1854 году. В качестве тела накала в его лампе выступала обугленная бамбуковая нить толщиной 0,2 мм. Источником тока выступала химическая батарея.
Разумеется, о массовом производстве и широком применении не могло быть и речи. Ни эффективный вакуумный насос, необходимый для вакуумирования ламп в промышленных масштабах, ни динамо-машина, способная непрерывно вырабатывать электроэнергию, еще не были изобретены.
Появление современных ламп
Поиск наилучшей конструкции лампы накаливания вели изобретатели по всему миру. Но именно наш соотечественник Александр Николаевич Лодыгин нашел сразу несколько принципиально важных технических решений. Именно он первым предложил сворачивать нить накаливания в спираль и заполнять колбу инертным газом.
В 1900 году молибденовые и вольфрамовые лампы Лодыгина демонстрировались на Всемирной выставке в Париже.
Трудности в создании лампы накаливания
В конструкции лампы накаливания, кажется, нет ничего принципиально сложного. Но дьявол, как всегда, скрывается в деталях.
Одна из главных трудностей — найти наиболее подходящий материал для тела накала. Физика знает, что любое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля, излучает все длины электромагнитных волн. По мере увеличения температуры интенсивность излучения возрастает, и одновременно его максимум смещается в сторону более коротких длин волн. При температуре выше 800 К (градусов Кельвина) тело начинает излучать видимый свет в красной части спектра.
При дальнейшем повышении температуры тела свечение смещается от красного края спектра к синему. Для многих веществ, кстати, существует возможность определять температуру на расстоянии по цвету излучения. Здесь берет начало уже упомянутая нами физическая величина — цветовая температура.
Цветовая температура солнечного света примерно равна 5500 К. Зрение человека эволюционно лучше всего приспособлено именно к такому свету. В идеале искусственный источник света должен его повторять. А для этого он должен быть нагрет до температуры как раз 5500 К.
Беда в том, что это температура солнечной плазмы, и она практически недостижима. Поэтому усилия инженеров и изобретателей, работавших над конструкцией лампы накаливания, во многом были направлены именно на это — найти для тела накала лампы такое вещество, которое выдерживало бы длительное нагревание до возможно более высокой температуры. И поскольку речь идет об электрической лампочке, при этом являлось бы проводником электрического тока.
Очевидно, что поиск очень быстро привел исследователей к тугоплавким металлам. И сегодня для спиралей ламп накаливания повсеместно используется вольфрам. Температура его плавления 3695 К. Для сравнения, температура плавления железа вдвое ниже — 1812 К.
Любопытный факт: лампа-долгожительница
Срок службы бытовых ламп накаливания около 2000 часов. Хорошие галогенки в среднем работают вдвое дольше. А лампа в пожарном депо в Ливерморе (Калифорния, США) горит непрерывно с 1901 года. Сейчас ей посвящен специальный веб-сайт, и веб-камера круглосуточно передает ее изображение.
Объяснение живучести этой лампы пока не найдено. Предположительно, все дело в составе вещества, из которого изготовлена нить — в нем много углерода. Как бы то ни было, прогресс пошел по пути совершенствования ламп с вольфрамовой нитью, а не угольной. В результате появились лампы, которые сегодня называются галогенными.
Галогенная лампа — самая совершенная лампа накаливания
Чтобы повысить эффективность излучения лампы, температура тела накаливания должна быть как можно выше. При увеличении температуры доля видимого света возрастает, а потери в инфракрасной области спектра относительно сокращаются. Однако при повышении температуры также увеличивается и испарение вольфрама из тела накала: нить становится тоньше и, в конечном счете, лампочка перегорает. Но, что гораздо хуже, испаряющийся вольфрам конденсируется на внутренней поверхности стеклянной колбы и уменьшает ее прозрачность — свет лампочки становится тусклее.
Эту проблему удалось решить в галогенных лампах путем добавления в колбу буферного газа — паров брома или йода.
Процессы, происходящие в горящей галогенной лампе:
— Вольфрамовая спираль лампы имеет температуру около 3000 градусов. При такой температуре атомы вольфрама отрываются от кристаллической решетки и улетучиваются.
— Подлетая к стенкам колбы, имеющим температуру около 1400 градусов, атомы вольфрама оседают на ее поверхности. Однако при такой температуре они соединяются с галогенами, образуя галоиды.
— Молекулы галоидов перемещаются по колбе; когда они оказываются вблизи раскаленной спирали, то под действием высокой температуры распадаются. При этом атомы вольфрама возвращаются на спираль, а атомы галогенов освобождаются для нового цикла.
Галогенный цикл позволяет поддерживать поверхность колбы прозрачной и несколько увеличивает срок службы спирали. К сожалению, процесс восстановления спирали атомами вольфрама носит случайный характер. В результате со временем некоторые участки спирали слишком истончаются и лампа перегорает.
По сравнению с обычной лампой накаливания галогенки:
— дают больше света в пересчете на 1 Ватт потребляемой мощности;
— излучают более белый свет;
— примерно в 2 раза долговечнее и гораздо компактнее.
И, разумеется, они гораздо лучше для применения в качестве источника света в автомобильных фарах.
Как делают галогенные лампы
Хотя галогенные лампы в автомобильных фарах начали применять еще в 50-х годах прошлого века, массовый переход на этот источник света произошел только спустя 30 лет, в 1980-х.
Сегодня технология изготовления галогенных ламп для автомобильных фар отработана в мельчайших деталях. Процесс полностью автоматизирован.
Последовательность изготовления галогенной лампы:
1. Вначале к молибденовым проволочкам приваривается спираль из вольфрама, которая будет играть роль тела накала.
2. Спираль помещается в стеклянную трубку, которая запаивается с одной стороны.
3. Трубка вакуумируется, полнота удаления воздуха контролируется.
4. В полость лампы добавляются галогены — бром или йод. После чего колба запаивается окончательно. Если бы колбу заполняли только галогеном, то лампа бы сразу же перегорела. Внутрь автомобильной лампы закачивают смесь газов. В эту смесь входят азот, аргон и какой-нибудь галоген.
5. Колба устанавливается в цоколь, соответствующий типу лампы. Автомат закрепляет колбу так, чтобы вольфрамовая нить накаливания находилась в строго определенном положении относительно цоколя. Это важно для правильного светораспределения фары.
6. Лампа проверяется на работоспособность.
7. В зависимости от конкретной модели лампы в нее может устанавливаться вторая вольфрамовая спираль, непрозрачный экран, а торец колбы может покрываться непрозрачной краской. Эти дополнения обеспечивают правильное светораспределение лампы и фары в целом.
Качественные галогенки — это непросто
Качественные лампы это:
— долговечность,
— яркость,
— правильное светораспределение.
Увеличению долговечности лампы и повышению мощности света помогает добавление инертного газа ксенона в смесь газов. В лампах Philips, например, для изготовления колбы используется высокопрочное кварцевое стекло Philips с УФ-фильтром (Philips Quartz Glass), благодаря которому лампа заполнена смесью газов под давлением 15 атмосфер в холодном состоянии. При работе давление возрастает в несколько раз. Галогенки с колбами из твердого стекла такое давление не выдерживают, поэтому и служат гораздо меньше.
Яркость лампы определяется параметрами и точностью расположения вольфрамовой нити внутри колбы. Поскольку вольфрам — очень тугоплавкий металл, технология его обработки довольно сложна. Значение имеет все: микрокристаллическая структура металла, примеси, длина проволоки, ее сечение, геометрия нити. При размерах нити в несколько миллиметров изготовить ее качественно непросто.
Для правильного светораспределения фары необходимо, чтобы нить располагалась точно в фокусе отражателя. Если для ближнего и дальнего света используется одна лампа, необходимо, чтобы каждая нить была точно позиционирована относительно отражателя фары.
Дешевые низкокачественные лампы легко узнать по неправильному светораспределению. В конечном счете, покупать дешевые лампочки оказывается накладно: и дорогу освещают плохо, и перегорают часто. Гораздо разумнее выбрать долговечную лампу надежного производителя.