Типи ламп освітлення: розглянемо докладно


Конкурс «Лампа світу»

Сьогодні дуже часто можна наштовхнутися в інтернеті на матеріали, що розповідають про різноманіття ламп, але жоден з бачених варіантів автором статті можна назвати повним, а часто і зовсім наведена інформація не відповідає дійсності. Саме з цієї причини ми вирішили випустити статтю про сучасні лампи освітлення.

Ми розглянемо їх класифікацію, назвемо основні принципи функціонування, не забувши вказати на окремі переваги та недоліки.

лампи розжарювання

Почнемо ми наш список з усім відомих ламп розжарювання, які вірою і правдою служать людству вже більше ста років.


Лампа розжарювання Томаса Едісона

Являє собою лампа розжарювання штучне джерело світла, який випускається за рахунок сильного нагріву тіла розжарення, в якості якого найчастіше виступає шляхом утворення. Перші моделі таких лам мали вугільні нитки, які служили значно менше.

Щоб уникнути окислення тіла розжарення від впливу повітря, її поміщають в колбу, яка може бути:

  • Вакууумірованной;
  • Заповненої парами галогенів (17-я група періодичної таблиці Менделєєва);
  • Наповненою інертними газами.

За цими ознаками відповідно розрізняють типи ламп: вакуумні, галогенові, газові (наприклад, криптонові). Всі вони мають дещо відмінні властивості, про що ви дізнаєтеся далі.

принцип функціонування


Схематична будова лампи розжарювання

Нагрівання тіла розжарення відбувається за рахунок протікання через нього електричного струму.

Порада! Якщо вам цікаво дізнатися про теплову дію струму, то ознайомтеся з фізичним законом Джоуля-Ленца.

Як тільки відбувається замикання електричного кола, відбувається моментальне підвищення температури. Сильно вдаватися в фізичні процеси, що протікають в речовинах в цей час, не будемо, скажемо лише, що для отримання видимого людським оком світіння, їх температура повинна перевищити позначку в 570? С, що відповідає температурі червоного світіння видимого спектру.


розпечене Сонце

Як відомо, найзручнішим для фізіологічного сприйняття людини є спектр світіння, який випускає абсолютно чорне тіло, температура якого буде дорівнює нагрівання поверхні фотосфери нашого Сонця – 5770К. На жаль, науці не відомі речовини, здатні витримати такий нагрів, не втративши при цьому первинну молекулярну структуру, іншими словами – яке не розплавиться.


Вольфрам – недорогий тугоплавкий метал

Діапазон температури в яких працює шляхом утворення коливається от 2000 до 2800 ° С при температурі плавлення цього металу в 3410 градусів. Рідше в якості тіла напруження можуть використовуватися реній і осмій.

Саме з цієї причини спектр світла, випромінюваного лампою розжарювання, зміщений в сторону червоного, тобто він нам здається жовтуватим – світло сонця стає таким при світанок і захід. При цьому основна частина спектра знаходиться в діапазоні інфрачервоного випромінювання. Можна відразу відзначити закономірність, що чим менше температура нагріву випромінює речовини, тим більше червоним він нами бачиться.


Шкала колірної температури за Кельвіном

  • Для кращої орієнтації в видимому кольорі світла, придумали градацію по колірній температурі, тобто кожному відтінку відповідає фіксоване значення в градусах. Лампи розжарювання працюють в колірній температурі від 2200 до 2900К, що відповідає за шкалою жовтого кольору. Він відрізняється від природного денного, але дуже приємний для сприйняття нами вечорами, через те, що не порушує вироблення мелатоніну – гормону, що відповідає за регуляцію добових ритмів.
  • При контакті з повітрям вольфрам починає активно окислюватися, утворюючи триоксид вольфраму – білуватий наліт на колбі лампи, коли вона втрачає свою герметичність. З цієї простої причини вольфрамовое тіло розжарення поміщається в герметичну колбу, з якої відкачується повітря, а на заміну закачується інертний газ (криптон, аргон або азот) під певним тиском. В таких умовах вольфрам випаровується набагато повільніше, а це значить, що температура розжарювання може бути збільшена, при цьому також зростає термін служби.


розгерметизувався лампа

  • У свою чергу, спектр світіння зміщується в бік білого. Збільшується енергоефективність лампи – велика частина випромінювання переходить в видимий спектр.
  • На зорі появи ламп розжарювання внутрішній простір колби знаходилося під вакуумом, але така конструкція не проіснувала довго, в силу своєї недосконалості. Сьогодні такі лампи бувають хіба що малопотужні (до 25 Вт).

Чисті метали, до яких і відноситься вольфрам, а також їх сплави володіють позитивним температурним коефіцієнтом опору. Простими словами це означає, що чим сильніше нагрітий метал, тим більше він опирається протікає через нього струму.


Світіння ламп розжарювання

Завдяки цій особливості лампа розжарювання самостійно регулює споживану потужність, тобто ми може підключати їх в електричну мережу безпосередньо без приладів обмежують струм. Це властивість вигідно відрізняє лампи розжарювання від люмінесцентних та світлодіодних ламп, яким потрібні драйвери і пускорегулюючі апарати, саме ця особливість робить навіть найякісніші лампи розжарювання у багато разів дешевше конкурентів.

будова лампи


Повний будова лампи розжарювання

Будова лампи повністю залежить від її типу. Давайте коротко пробіжимося по загальним деталям ламп розжарювання:

  • колба – основний захист тіла розжарення від атмосферних газів. Попутно вона може виконувати роль розсіювача. Розмір колби підбирається відповідно до швидкості осадження матеріалу, з якого виготовлено тіло розжарення.
  • Газове середовище – так би мовити, це внутрішня атмосфера лампи, що складається, як уже говорилося, з інертних газів – найчастіше з суміші аргону і азоту, що обумовлено їх низькою собівартістю. Дане середовище дозволяє зменшити тепловтрати, особливо, якщо закачані гази з високою молярною масою. Окремо варто відзначити галогенні лампи, в які додаються галогени та їхні сполуки. Випарувався метал з тіла розжарення при контакті з ними повертається назад завдяки температурному розкладанню сполук, що утворюються. Дана властивість означає більший термін служби, який в середньому буде довше в 2,5 рази.


шляхом утворення

  • тіло розжарення – цей елемент може бути різної форми і розміру, в залежності від типу і функціонального призначення лампи. Найчастіше можна зустріти круглу дріт, для зменшення розміру закручену в спіраль, але існують ще й стрічкові варіанти. З цієї причини електротехніки замінюють словосполучення «нитка розжарення» на «тіло розжарення» – саме цей термін входить в Міжнародний світлотехнічний словник. Стандартні лампи мають розташування тіла розжарення у вигляді половинки шестикутника, що зроблено для рівномірного розподілу потоку світла.


Стандартний патрон

  • цоколь – форма його всім знайома. Це різьбове з’єднання. Ідея належить англійському фізику і хіміку Джозефу Суон. Стандартизував розміри цоколя всім відомий Томас Едісон, запропонувавши дожили і до сьогодні варіанти Е40, Е27 і Е14.


Джозеф Вілсон Суон – винахідник нарізного цоколя

Думки автора! В черговий раз переконуємося, як ефективно працює маркетинг. Більшість винаходів, які сьогодні приписують Едісону, йому зовсім не належать, а заслуга його в основному – це перше масове виробництво і об’єднання куплених патентів.


байонетний цоколь

  • Існують і інші типи цоколів, наприклад, байонетні, які дуже поширені в Британії. Американські цоколі відрізняються від стандартних, з огляду на зниженого напруги в соціальних мережах (110В) – зроблено це для запобігання можливості вгвинчування європейських ламп.

Переваги і недоліки


Лампи освітлення побутові: основні властивості

Отже, існують такі типи ламп розжарювання:

  • вакуумні;
  • Аргонові чи азот-аргонові;


лампа кріптоновая

  • криптонові;
  • Ксенон-галогенні з наявністю інфрачервоного відбивача;
  • З покриттям, що перетворює ІК випромінювання в видиме – сьогодні в цьому напрямку ведуться серйозні розробки.

Людина не бажає повністю розлучатися з лампами розжарювання з огляду на їх переваг перед іншими джерелами світла, але і використовувати їх, як і раніше, немає можливості в зв’язку з сучасною тенденцією до енергозбереження.

Ось гідності цих ламп:

  • Ціна готового виробу;
  • Компактні розміри;
  • Несприйнятливість до якості електроживлення – стрибків напруги;
  • Миттєве запалювання і вимикання, що без проблем дозволяє задіяти їх в світлодинамічних пристроях;
  • Мерехтіння цих ламп непомітно для нашого зору;
  • Легка регуляція яскравості шляхом зміни напруги;
  • Приємний для сприйняття світловий спектр – він виникає за тим же принципом, що і сонячне світло; не залежить від сторонніх матеріалів та досягається тільки температурою випромінювача; має стабільність у часі і повністю передбачуваний; світіння рівне і чисте.


Сприйняття відтінків залежно від якості передачі кольору

  • Дуже висока передача кольору (100 Ra), що незамінне при висвітленні музеїв, акваріумів та іншого.
  • Різкі тіні, що знову ж таки відповідає сонячному світлу;
  • Лампи не бояться конденсату і не реагують на температуру навколишнього середовища;
  • Вони можуть розраховуватися на різний напруга, аж до сотень вольт;
  • Не мають в складі токсичних речовин;
  • Непотрібність пускорегулювальної апаратури;
  • Можливість працювати від змінного і постійного струму;
  • Немає різниці в підключається полярності струму;
  • Лампи безшумні і не створюють радіоперешкод;
  • Вони нечутливі до іонізуючої радіації та електромагнітних імпульсів.

Як бачите достоїнств дуже багато, але більшість з них суто технічні.

Давайте тепер поговоримо про недоліки:

  1. Маленький термін служби – 1000 годин, що за сьогоднішніми мірками вкрай мало;

Замітка від автора! Складається чітке переконання, що дані по термінах служби різних джерел світла «притягнуті за вуха», або встановлені по еталонним зразкам, зробленим з якісної сировини. Наприклад, звичайна лампа розжарювання у ванній кімнаті у вашого покірного слуги вже безперервно служить 5 років, тоді як галогенові лампочки в кімнатах, з, здавалося б, великим терміном роботи (ставимо, як годиться, через ганчірочку) горять нещадно. Те ж саме стосується і енергозберігаючих ламп, які по завіреннях виробників повинні безперервно працювати мінімум 2000 годин.

  1. Низький ККД;
  2. Залежність терміну служби і світності від напруги;
  3. Виділення великої кількості тепла, і як наслідок – висока пожежна небезпека;
  4. При перегорання тіла розжарення можливий розрив колби;
  5. Високі вимоги до термостійкості матеріалів під світильники;
  6. Скляні колби дуже тендітні.

Як ви розумієте, основними мінусами, які змушують відмовлятися від цих ламп, є пункти 2 і 6.

газорозрядні лампи


Газові лампи освітлення

Класифікація ламп освітлення триває. Наступними в списку підуть газорозрядні джерела світла, які випромінюють енергію у видимому діапазоні.

Світіння в лампах виникає завдяки появі між катодом електричної дуги, на зразок тієї, що ми бачимо при роботі зі зварювальним апаратом. Виникає вона при достатній іонізації речовини, що знаходиться в газоподібному стані, і освіту плазми.

Незважаючи на те, що принцип роботи таких ламп однаковий, їх прийнято ділити по джерелу світла.

Люмінісцентні лампи


Лампи аварійного освітлення акумуляторні люмінесцентні

Перші в цьому списку – люмінесцентні джерела світла, самим класичним варіантом яких є стандартна трубчаста модель, використовувана на виробництвах і в під’їздах. Досить широкого поширення набули й компактні лампи, які люди більше знають під назвою «енергозберігаючі».

Видиме світло від такого джерела утворюється при проходженні ультрафіолету через шар люмінофора, яким покрита внутрішня сторона колби, випромінювання збуджується газовим розрядом.

Внутрішній простір в таких лампах заповнене інертними газами і парами ртуті. На кінцях колби розташовуються вольфрамові електроди, між якими безперервно горить дугового розряд.

При проходженні електричного розряду через таке середовище утворюється ультрафіолетове випромінювання, яке людське око не бачить. Перетвориться воно в видиме світло тільки при проходженні через люмінофор, від складу якого залежить як колір світіння, так і його яскравість.

Як люмінофорів найчастіше використовують ортофосфати кальцію-цинку або галофосфати кальцію.


Трубчасті люмінесцентні лампи освітлення для приміщень

  • Світлова віддача у таких джерел вище в середньому в 2,5 рази, ніж у лампи розжарювання. Служить вона приблизно близько п’яти років при дотриманні максимальної кількості включень дорівнює 2000, тобто не більше 5 раз на добу.
  • Застосовуються вони широко для освітлення різних громадських будівель: лікарень, шкіл, канцелярій та інших – з їх допомогою організовується основне і аварійне освітлення.
  • Після появи ламп зі стандартним гвинтовим цоколем і електронним пускорегулюючим апаратом, вони широко поширилися і в побуті. Крім цього вони часто використовуються при персональному освітленні робочих місць, світловій рекламі та вуличної декоративного підсвічування будівель.


Старовинний годинник на газорозрядних індикаторах

На відміну від свого попередника, хоча так говорити, напевно, неправильно, адже перші газорозрядні лампи з’явилися ще в далекому 1856 році, тобто раніше сучасних ламп розжарювання. Однак мався на увазі конкурент, який до цього повністю займав побутову нішу.

Отже, на відміну від ламп розжарювання, люмінесцентні джерела світла є більш енергоефективними, що вважається їх головною перевагою.

Ось інші переваги такого рішення:


Побутова люмінесцентна лампа

  • Велика розмаїтість світлових відтінків;
  • Розсіяне світло, що не дає різких тіней, що важливо, наприклад, при фотографуванні;
  • Довгий термін служби від 2000 до 20000 годин – важливо розуміти, що даний показник цілком залежить від якості застосовуваних радіодеталей в пускорегулирующих апаратах і якості люмінофора. При цьому люмінесцентні лампи мають потребу в гарному електроживленні. Тому, якщо хочете, щоб ваша лампа служила довго, купуйте якісний продукт від виробників з ім’ям.


Голландська фірма «Phillips» – один з лідерів з випуску якісних люмінесцентних ламп

Однак люмінесцентні лампи, втім, як і всі газорозрядні, останнім часом стали дуже активно витіснятися світлодіодними джерелами світла, і причин, за якими вони здають свої позиції більш ніж достатньо:

  • Найголовніша – це хімічна небезпека через використання в конструкції токсичної ртуті;
  • Спектр світіння ламп лінійчатий, нерівномірний. Він неприємний для зору і здатний спотворювати кольори. Існують лампи з високим індексом передачі кольору, але вони, по-перше, дороги, а по-друге, не можуть випромінювати також активно, як стандартні.
  • За час експлуатації люмінофор починає деградувати, що призводить до зниження ККД, погіршення кольору і падіння яскравості світіння.


ЕПРА для люмінесцентної лампи

  • Лампа має неприємну мерехтіння, помітне оку людини. Наявність досить ємних конденсаторів в ЕПРА може вирішити проблему, але виробники часто економлять, ставлячи деталі недостатньої ємності.
  • Все газорозрядні джерела світла не можуть бути підключені до електричної мережі безпосередньо, через що використовується пускорегулююча апаратура, що не може не позначитися на габаритах ламп і їх вартості.
  • Люмінесцентні лампи створюють невдалу навантаження для електричного кола, що також можна виправити за наявності дорогих ЕПРА.

Більш детально дізнатися про люмінесцентних лампах, в тому числі і історії їх появи, ви можете в одній з недавно вийшли на нашому сайті статей.

газосветние лампи


Газосвітних неонова лампа

Ці джерела світла відрізняє те, що світиться в них не люмінофор, а сам газ. Яскравим прикладом є неонові лампи.

Запускаються він за технологією холодного катода, тобто він попередньо не нагріваються за рахунок подається струму, а використовується емітер вільних електронів. Такий старт шкідливий для лампи, проте вона може розгоратися миттєво, на відміну від гарячого запуску, де лампа збільшує яскравість поступово. В процесі роботи лампи, катоди також досягають температури, як і при гарячому запуску, але не відразу.

Лампи, які працюють за таким принципом, раніше використовували для підсвічування жідкокрісталліческіж екранів, сьогодні їм на зміну прийшли світлодіоди. Газосветние лампи дуже економічні, але для повноцінного освітлення вони не застосовуються.

Електродосветние лампи


лампа електродосветная

Перед вами останній газорозрядне джерело світла. Світяться в них електроди, які порушуються газовим розрядом. Сильно заглиблюватися в тонкощі цих приладів не станемо, тому що вони дуже близькі до вже названих.

Загальні властивості газорозрядних джерел світла


Натрієва лампа має найвищу світловіддачею – 220 Лм / Вт

  • Отже, за величиною тиску всередині колби газорозрядні лампи ділять на моделі високого (ГРЛВД) і низького (ГРЛНД) тиску.
  • Всі вони мають дуже високу світловіддачу, а значить, витрачають менше електрики.


ксенонова лампа

  • Усередині ламп застосовуються різні гази: пари металів (натрію і ртуті), неон, ксенон і інші, включаючи різні суміші.
  • Колірна температура світіння ламп може різнитися від 2200 до 20000К.
  • Для роботи розрядних джерел світла необхідні пускові апарати.

В іншому ми вже торкнулися і вже пора переходити до останнього виду ламп в нашому списку.

Світлодіодні лампи


Світлодіодна лампа Filament

Усередині кожної такої лампи знаходиться багато світлодіодів, які представляють собою напівпровідники певного типу, при проходженні через які електричного струму, створюється світлове випромінювання. Використовуються вони як для промислового, так і побутового освітлення, являючи собою найсучасніший, економічний і екологічно безпечне джерело світла.

Уже сьогодні світлодіодні лампи отримують дуже широке поширення. Вони активно використовуються в побутовій електроніці для підсвічування матриць рідкокристалічних дисплеїв, що дозволило зробити різні прилади більш компактними – з’явилися телефони з кольоровими екранами, за ними смартфони, планшети, надтонкі телевізори і багато іншого.


Світлодіодні лампи трубчасті

Їх задіюють для вуличного освітлення та рослинництва, в загальному, практично скрізь.

Для таких ламп характерні наступні переваги:

  • Дуже низьке енергоспоживання – вони ефективніше більшості розрядних ламп;
  • Великий термін служби, що не залежить від кількості включень / виключень. Дійшло до того, що виробники не можуть назвати точних цифр, орієнтуючись тільки за прогнозами спеціальних методів, які видають значення від 30 до 70 тисяч годин.
  • Низьке виділення тепла, що дозволяє застосовувати їх поблизу легкозаймистих речовин.
  • Значна механічна міцність – лампа легко переживає навіть падіння з висоти в кілька метрів.
  • Екологічна безпека – відсутність парів ртуті, проте відразу зауважимо, що багато несумлінні виробники не гребують використовувати токсичні пластики, свинець-містять припої і електроліти.
  • Досить високий колірний спектр від 2700 до 6500 К, що дозволяє створити потрібний освітлення практично для всіх побутових потреб.
  • Світлодіоди не інертні і запускаються відразу на максимальній яскравості.
  • Існують моделі ламп з різним кутом світіння.
  • Нечутливість до дуже низьких температур, тоді як люмінесцентні лампи можуть зовсім не стартувати.
  • Безпроблемна утилізація.


Світлодіодна лампа з великим кутом світіння

Не обійшлося і без недоліків, яких теж не мало:

  • Перший – це висока ціна, особливо, якщо мова йде про якісну фірмової продукції.
  • Багато лампи світять в одному напрямку і не в змозі висвітлити нормально навколишній простір, що в певних моментах можна вважати і гідністю.
  • Багато виробників, особливо китайські, в гонитві за яскравістю і високим ККД не приділяють належної уваги рівності світіння – їх лампи неприємно пульсують.
  • Світлодіоди бояться перегріву. Все тепло, яке вони виділяють, йде в цоколь, і якщо виробник заощадив на радіаторі, то не чекайте, що лампа прослужить вам довго.
  • Найчастіше в схемах використовується послідовне підключення світлодіодів, а значить, при виході хоча б одного з них з ладу перестануть працювати і інші (як гірлянда).
  • Знайте, що абсолютна більшість продаваних сьогодні в Росії світлодіодних ламп не відповідає стандартам і нормам, які встановлені на її території. Ситуація не сильно змінюється вже з 2011 року.
  • Багато що продаються лампи не мають точної маркування всіх характеристик, що в значній мірі ускладнює підбір правильного освітлення.


На фото – світлодіодна панель для вбудовування в стелі

  • Більшість білих світлодіодів мають провал в випромінюваному спектрі в районі хвилі відповідної по довжині 480 нм. Саме на це випромінювання реагує людський зіницю, звужуючись при потраплянні світла. В результаті сітківка може отримати дозу шкідливого синього випромінювання, і зір може постраждати. Однак деякі фірми вже виробляють нешкідливі світлодіоди.
  • Взагалі про шкідливість світлодіодів для зору в ЗМІ говорять досить часто. Однак варто розуміти, що мова йде про довгий погляді, спрямованому безпосередньо на джерело світла, що в побутових умовах практично не трапляється.

Згодом світлодіоди втрачають свою яскравість, поступово вигорить – у всього на цьому світі є ресурс.

На цьому закінчимо нашу розповідь. Ми розглянули всі побутові лампи освітлення. Якщо тема здалася вам цікавою, то ви можете почитати профільні статті на нашому ресурсі.

Також радимо ознайомитися з відео в цій статті, в якому міститься інструкція про те, як змінюються своїми руками лампи з різними цоколями на прикладі професійно освітлювального обладнання для фотозйомки.

Ссылка на основную публикацию