Классификация ламп освещения

Классификация ламп. Какие лампы лучше?

09.01.2020

Лампы имеют множество разных названий, особенностей и технологий свечения. И во всём этом многообразии легко запутаться, если не иметь хотя бы поверхностного знания их классификации. В этой статье мы даём поверхностную классификацию ламп, подходящую для очень быстрого изучения.

Технологий свечения науке известно множество — от обычной свечки до лазерного излучения. Но для получения как общего, так и специального света используется 3 основные группы технологий получения света.

1. Свечение разогретого объекта. Любой объект при нагревании начинает светиться. Сначала в инфракрасном диапазоне, потом всё ярче с переходом в диапазон видимого спектра. На этом эффекте построены лампы накаливания, галогенные лампы и их производные. Для ускорение получения света тело накала делают максимально маленьким (нить накала), а чтобы она мгновенно не окислилась — кислород от нити накала убирают (выкачивают как в случае с лампами накаливания или заменяют на бескислородный газ — как в галогенных лампах).

2. Свечение электрического разряда. Простейший эффект, который можно наблюдать из этой группы — искра. Про подсоединении аккумулятора к контактам или вилки в розетку под напряжением между контактами проскакивает искра — и мы её видим, то есть этот электрический разряд испускает свет в видимом диапазоне. На этом эффекте построена группа газоразрядных ламп — проход электрического разряда через газовую среду вызывает излучение света. В зависимости от типа газа, в котором генерируется и поддерживается электрический разряд, лампы разделились на металлогалогенные, ксеноновые, натриевые и ртутные. Проще всего создать разряд в парах металлов, поэтому самыми дешевыми и распространёнными стали ртутные лампы, один из подвидов которых — люминесцентные, известен как «лампы дневного света» или «энергосберегающие лампы».

3. Свечение особых полупроводников под нагрузкой. Испускание света является побочным эффектом работы некоторых полупроводников, и когда научились получать белый свет (а не синий или красный), этот эффект стали использовать для создания ламп. Они получили название светодиодные лампы.

Технология накаливания:

Источник видимого света в технологии представляет вольфрамовая проволока, свернутая в компактную спираль внутри колбы.

Лампы накаливания
Видимое излучение образуется за счет высокой рабочей температуры спирали внутри колбы, которая нагревается до 2 850 °C. Чтобы нить не окислилась и не разрушилась, из колбы убирают воздух. Но за счёт испарения самой нити лампа всё равно служит недолго — до 1000 часов. Энергоэффективность низкая — от 5 до 15 люм/вт. Цена такой лампы максимально дешевая за счёт очень простой конструкции.

Галогенные лампы
Усовершенствованный тип лампы накаливания. Колбу наполняют не вакуумом, а парами газов. Они препятствуют испарению металла с нити и позволяют либо разогревать нить до больших температур, либо продлевать срок службы лампы. Галогенные лампы служат дольше — до 2 и 4 тысяч часов (зависит от вида конкретной лампочки). Энергоэффективность выше — до 20 люм/вт.

Инфракрасные лампы
Это распространённый подвид лампы накаливания, у которой спираль существенно увеличена — для увеличения выработки тепловой энергии. Светит такая лампа слабо, но хорошо греет — вся энергия уходит в тепловую. За счёт длиной и толстой нити накаливания служат ещё дольше — 4-6 тысяч часов. Но для освещения их не используют, поэтому энергоэффективность не измеряют. Они нужны либо для обогрева помещений, либо для промышленных предприятий.

Газоразрядная технология:

Розжиг обеспечивает взаимодействие электрических разрядов с газовой смесью, которой наполнена горелка прибора.

Металлогалогенные
Металлогалогенные лампы — это газоразрядная лампа, заполненная парами галогенной группы. Позволяет получать хороший белый свет без примесей, однако требует специальной аппаратуры для розжига. Энергоэффективность до 80 люм/вт, диапазон мощности от 35 до 10000 ватт. Из-за качественного света, не изменяющего цвета предметов, используется во множестве отраслей — от подсветки манекенов в магазине до прожекторов на стадионах.

Ксеноновые
Ксеноновая лампа — это тоже классическая газоразрядная лампа, заполненная парами ксеноновой группы. Внутри неё практически в одной точке создаётся управляемая молния — электрический разряд очень большой силы и яркости. Такие лампы используются там, где требуется точно направить поток света. Обычно это 2 применения — автомобильный свет (ксеноновые лампы 35-50 ватт) и проекторы кинотеатром (ксеноновые лампы от 300 до 10 000 ватт).

Натриевые
Натриевые лампы — это газоразрядный источник света с парами солей натрия. Качество света отвратительное (свет рыжий или желтый), цветопередача практически отсутствует. Однако эффективность этих ламп самая высокая из всех возможных — от 150 люм/вт у классических ДНАТ до 210 в натриевых ламп низкого давления. Такие лампы освещают улицы каждого города.

Ртутные. Технология свечения ртутных ламп немного отличается от других газоразрядных ламп. Лампа наполнена парами ртути, а так как это металл, что через него несложно пропустить электрический разряд. Однако свечение в этом случае получается в ультрафиолетовом спектре, который опасен для человека. Для преобразования света в видимый диапазон и одновременной защиты от ультрафиолета используется люминофор — специальное белое напыление на внутренней стороне стекла. В результате получаются недорогие лампы с эффективностью 80-100 люм/вт. Кроме того, составом люминофора можно регулировать спектр свечения, поэтому появились лампы для специального применения — уьтрафиолетовые, бактерицидные, медицинские и так далее.

ДРЛ. Это промышленный подвид ртутных ламп. Предназначены для освещения больших территорий. Колба приборов изнутри покрыта люминофором для улучшенной цветопередачи. Лампы иногда принимают за ртутно-вольфрамовые (ДРВ), поскольку внешних отличий у них нет, однако технические характеристики разные: за счет подключения ДРЛ через ПРА их светоотдача на 30% опережает ртутно-вольфрамовые лампы. Используют в освещении улиц, дорог, складов, промышленных территорий и т.д.
Люминесцентные. Основное применение – это внутренние системы освещения (дома, школы, магазины и прочее). Лампы выпускают в виде подковы, кольца, компактной и прямолинейной формы. Для зажигания и корректной работы необходимо подключение через ПРА. Они делятся на:
- Лампы дневного света. Образуют дневной свет, цветопередача которого наиболее близка естественному освещению (5 400 К). Объекты воспринимаются без искажения и метамерии (то есть разные оттенки одного цвета не сливаются в один). Применяют в типографиях, освещении галерей, стоматологических кабинетов и других мест, где необходима четкая передача цветности. Но название прижилось и теперь все линейные люминесцентные лампы стали называть лампами дневного света, так как они практически не дают тени.
- Энергосберегающие. Это такие же люминесцентные лампы, максимально адаптированные для бытового применения. Они сделаны компактными (витые или U-образные), цоколь выбран бытовой Е14 или Е27 (конечно, есть и варианты), а вся необходимая пуско-регулирующая аппаратура встроена в сам цоколь лампы.
- Ультрафиолетовые. Образуют свечение фиолетовой гаммы в диапазоне, невидимом для зрения человека. Для производства колбы используют кварцевое стекло, способное пропускать жесткий спектр УФ. При помощи УФ лампы дезинфицируют помещения и поверхности, добиваясь стерильных условий.
  - Медицинские. Лампы с комбинированным УФ короткой и длинной волны применяют в лечении кожных заболеваний вроде псориаза или экземы, а также для профилактики желтухи у новорожденных. Лечение ультрафиолетом проводят в сопровождении лекарственных препаратов и в строгих дозировках.
  - Бактерицидные. Эффективно обеззараживают воду, воздух и поверхности. Озонирование происходит в щадящем режиме, благодаря колбе из увиолевого стекла. Лампы можно включать в присутствии людей и применять везде, где необходимо избавиться от грибков и микробов: квартиры, детские сады, школы, поликлиники и т.д.

Светодиодная технология:

Высокопроизводительный источник света, постепенно вытесняющий своих предшественников. В основе технологии – светодиоды, создающие яркий, интенсивный свет, потребляя минимум энергоресурсов. Служат до 100 тысяч часов в зависимости от модели, энергоэффективность до 100 люм/вт (в экспериментальных образцах до 150 люм/вт).

Лампы
Выпускают в различных формах и вариантах цоколя. Подходят для замены галогенных, люминесцентных и ламп накаливания. Производительность до 8 раз превосходит КЛЛ, а КПД источников составляет порядка 90%. Применяют в бытовом, декоративном и промышленном освещении.

Светильники
Универсальный источник света, который можно применять от освещения квартиры до автозаправки. Низкий нагрев обеспечивает высокую пожарную безопасность, а высокий класс защиты позволяет стойко переносить контакты с водой или механические удары. Средний срок жизни составляет 20 тысяч часов.

Ленты
Новое слово в организации дизайнерского освещения, поскольку при помощи гибкой ленты разных типоразмеров можно создать освещение любого формата – от подсветки интерьера, стеллажей или ниш, до рекламных щитов и светового оформления бассейна. Ленты удобны в применении, практичны и долговечны. Служат от 10 тысяч часов в среднем.

Прожекторы
Применяют во внутреннем и наружном освещении любого пространства. Выпускают в различных конфигурациях: компактный аккумуляторный, стационарный или встроенный прожектор. Приборы образуют поток яркого заливающего света, работая до 50% экономичнее других технологий. Служат до 100 тысяч часов.

Содержание:

1. Лампа накаливания
2. Люминесцентные лампы
3. Галогеновые лампы
4. Светодиодные лампы
5. Криптоновые источники света
6. Где применяют лампочки разных видов?
7. В чем плюсы и минусы ламп разных видов?

Современные лампы устроены по-разному. Одни наполнены газообразными веществами, другие представляют собой пластиковую микросхему, и привычной стеклянной колбы у них нет. Одни лампы просто излучают свет, другие рассеивают его под разными углами. Поэтому служат каждая своей цели – ярко освещать все вокруг или мягко акцентировать детали. О том, как устроены и работают лампы разных видов, мы и расскажем. Начнем с источника света, изобретенного первым.

Классификация газоразрядных

Газоразрядные лампы классифицируются по типу источника света и давлению.

По источнику света

По типу свечения бывают:

Люминесцентными. В таких лампах источником света служат атомы и молекулы, которые возбуждаются разрядом, произведенным в среде газов.
Газосветные. Освещение достигается благодаря люминофорам, которые активизируются так же с помощью газового разряда.
Электродосветные. Функционируют за счет электродного свечения, произведенного с помощью газового разряда.

По величине давления

Для газоразрядных ламп высокого давления (от 25 до 1000 кПа) характерно наличие внушительного светового потока, но при этом они не слишком энергозатратны. На типу наполнения они чаще всего относятся к ртутным. Они плохо переносят низкие температуры, но отличаются высокой светоотдачей.
Лампы низкого давления (от 0.1 до 25кПа) чаще всего бывают люминесцентными. Они иметь различный спектр излучения. В процессе их работы возникает ультрафиолетовое излучение, которое получается благодаря люминофорам. Среди ГРЛ низкого давления самой высокой светоотдачей обладают натриевые лампы.

Устройство газоразрядной лампы

Общие характеристики, область применения, преимуществ а и недостатки газоразрядных ламп.

Основные характеристики газоразрядных ламп:

Светоотдача. От 40 до 220 лм/Вт.
Рабочий ресурс. От 3000 до 20000 часов.
Цвет излучения. Тепло-белый (3000 К ), либо нейтрально-белый (4200 К ).

высокий уровень светоотдачи;
практичность;
возможность работы в экстремальных климатических условиях;
невысокая стоимость.

высокий уровень пульсирования цветового потока;
сложность включения;
для стабильного горения необходим ограничитель напряжения;
температура внутри колбы влияет на давление рабочего пара, и может спровоцировать аварию.

Характеристики осветительных приборов

Активное развитие современных технологий привело к созданию самых разнообразных лампочек, а также к осложнению выбора лучшего прибора для дома. Если раньше почти везде применялись классические лампы накаливания, то сейчас используемых разновидностей стало больше.

Все виды электрических лампочек для дома имеют одинаковый набор характеристик. Эти параметры связаны с тем, какое освещение будет создаваться в помещении и насколько комфортно и безопасно оно будет для человеческого глаза.

Основными характеристиками осветительных устройств являются:

Виды цоколя

Вид цоколя. Зависит от светильника, в который будет устанавливаться лампа. Большинство бытовых приборов используют патроны Е14 И Е27. Это два аналогичных винтовых цоколя с разным диаметром. В потолочных люстрах с маленькими плафонами и специфических светильниках могут устанавливаться штырьковые лампы, которые принято называть буквой G. В прожекторах применяется разъем R7S.

Форма и размер колбы. Модели с резьбовыми цоколем бывают в форме груши, шара, свечи. Изделия со штырьком бывают в виде маленькой капсулы, плоского рефлектора. Они различаются и по длине. Как называется длинная лампочка, зависит от конструкции.

Освещенность. Этот показатель индивидуален для каждого типа помещений. Зависит от таких факторов, как расстояние до источника света, цвета стен, отражения лучей от предметов в комнате.

На характеристики ламп влияет и качество материалов, из которых они собраны. Поэтому важно покупать изделия проверенных производителей.

Газоразрядные

В газоразрядных лампах свет образуется в следствии электрического разряда в газовой среде. Независимо от вида все эти лампы отличаются высокой производительностью при низком потреблении электроэнергии.

Ртутные

Ртутные лампы отличаются компактными размерами, низкой цветностью и мощным потоком света. Это качество определяет основную сферу применения – промышленные объекты, парковки, улицы, пешеходные зоны. Технически эти осветительные приборы устарели, поэтому в современных системах практически не используются.

Преимущества ртутных ламп:

высокая надежность;
низкие затраты на установку и обслуживание;
не требуется пускорегулирующее оборудование;
низкое потребление электроэнергии;
длительный срок эксплуатации.

Основной недостаток – длительное зажигание.

Люминесцентные

Это самая популярная разновидность газоразрядных ламп, выпускающаяся в линейном и компактном исполнении. Пользователи основным преимуществом считают возможность замены лампочки накаливания без изменения конструкции светильников. Доступны изделия с цоколем Е14 и Е27 и колбой в виде свечи, шара, груши. Привлекает так же широкий выбор по температуре цвета.

Длинная модель больше подходит для офисов, учебных и общественных зданий, больниц, складов, придомовых территорий.

Справка! В быту эти изделия можно использовать для подсветки домашних растений, рассады, аквариумов.

Натриевые

Натриевые источники самые эффективные среди газоразрядных по светоотдаче. Свечение стандартное желтое, получить белое позволяет добавление ксенона. Изделия высокого давления используются в уличном освещении.

Преимущества натриевых лампочек:

светоотдача 150 Лм/Вт;
экономичность;
срок эксплуатации до 32 тыс. часов.

Минусы – цвет всего 20 Ra и длительное зажигание.

Ксеноновые

Классификация этих приборов проводится по материалу колбы и длине дуги. Электроды всегда выполнены из легированного торием вольфрама.

Короткодуговые модели выпускаются с керамической и стеклянной колбой в виде шара. Учитывая высокое давление ксенона, более безопасна керамика. Если колба повреждается, керамика разлетается с меньшей скоростью, чем стекло.

Изделия с длинной дугой имеют колбу в виде трубки и излучают более яркое свечение, что определяет их сферу применения: фото- и киноаппаратура, проекторы, сценический свет.

Справка! Производятся миниатюрные модели для оптических приборов и автомобильных фар.

интенсивность и яркость свечения;
надежность;
срок службы до 3000 часов;
экономичность;
небольшой нагрев.

Недостатки: необходимость в дополнительной аппаратуре для розжига и сравнительно высокая стоимость.

Характеристики ламп

Несмотря на разную конструкцию, устройства имеют общие потребительские характеристиками. Именно по ним оценивается качество света, его интенсивность. К наиболее значимым относятся следующие.

Мощность. Учитывается в ваттах, показывает, сколько электроэнергии потребляет прибор.

Цветовая температура. Идентифицирует тип света, который генерирует лампочка. По данному показателю различают теплый желтый свет в диапазоне от 2700 до 3500 К, дневной белый – 3500-4500 К, холодный – свыше 6400 К.

Цветопередача. Характеристика демонстрирует близость света, излучаемого лампой, к солнечному потоку. Показатель называется Ra, варьируется в диапазоне от 1 до 100. Хорошей цветопередачей считается индекс лампы больше 60 Ra, отличная цветопередача – свыше 80 Ra.

Световой поток. Показывает интенсивность луча, зависит от мощности устройства.

При выборе вида лампы освещения следует учитывать размер колбы и ее форму. Она может быть шарообразной, цилиндрической, спиральной, трубчатой, грушевидной.

Обратить внимание также нужно на цоколь – элемент, которым лампа стыкуется со светильником. По типу крепления различают штырьковые и поворотные механизмы, всего существует 8 типов цоколя.

Важно знать! Для большинства бытовых приборов актуальны винтовые цоколи. Стандартными вариантами соединения являются E14 и E27.

Типы ламп

Лампы накаливания

Наиболее распространённый тип ламп в недалеком прошлом, которые использовались не только на стационарных, но и на портативных устройствах типа ручных фонариков. Вольфрамовая нить, помещенная в колбу, нагревается и испускает свет. Из колбы воздух откачан, поэтому они называются вакуумными лампами, по составу газа в колбе различают криптоновые и галогенные лампы.

Вакуумные

Для переносных источников работают на напряжении 12, 24, 36 В. Для стационарных напряжение соответствует городской электрической сети – 220 В, 50 Гц.

Обычно верхняя часть колбы таких ламп покрыта зеркальной краской, которая направляет световой поток вниз, что актуально для потолочного освещения. Остальная поверхность может быть прозрачной или матовой – чтобы получить более мягкий свет.

У этих ламп есть один и самый существенный недостаток, из-за которого сегодня они используются все реже. Это низкий КПД – на освещение идет только 2-3% энергии, а остальное рассеивается в виде тепла, что обуславливает низкий показатель светоотдачи – 7-17 Лм/Вт.

В таких лампах используется цоколь Эдисона или по-другому Е-цоколь, который варьируется по диаметру в мм, что обозначается в маркировке:

Цоколь Е10 – карманные фонарики;
Е14 – маленький цоколь, «миньен»;
Е27 – стандартный;
Е40 – наружное освещение.

К плюсам устройства можно отнести Bнизкую цену (в среднем от 10 руб.) и удобство монтажа, по этой причине в ближайшем прошлом такие лампы были очень широко распространены. Минусы помимо низкого КПД – длительном работы всего лишь 500-1000 часов, а также пожароопасность – использование в пластиковых и деревянных конструкциях не рекомендовано.

Мощность варьируется от 5 до 500 Вт, цветопередача более 90, цветовая температура равна 2700 К.

Криптоновые

В баллон этой лампы накаливания добавлен инертный газ криптон. Характеристики практически не отличаются от обычной лампы накаливания, за исключением увеличенного времени работы – примерно 1000-2000 часов. Такие лампы имеют меньшие габариты и не чувствительны к перепадам напряжения. Стоимость за счет этого немного выше – от 40 руб.

Галогенные

Содержат пары галогенов – брома и йода, что позволяет повысить светоотдачу и увеличить время работы до 4000 часов. Малые габариты позволяют использовать в конструкциях подвесного потолка при помощи Е и G цоколей. Мощность таких ламп также выше – 20-1500 Вт, светоотдача достигает 30 лм/Вт, а световая температура 3700 К.

Из минусов можно отметить чувствительность к перепадам напряжения и подверженность загрязнению – проводить установку нужно в перчатках, попадание жира выводит лампу из строя.

Аналоги с инфракрасным покрытием отражают тепловое излучение, за счет чего имеют увеличенное время работы и сниженное энергопотребление. Стоимость галогенных ламп стартует от 20 руб.

Светодиодные

Один из важнейших недостатков LED-элементов – их высокая стоимость, которая стартует от 200 руб. Однако в плане экономии они выглядят довольно привлекательно, так как помогают сократить затраты за счет высокой продолжительности работы – до 50 000 часов. Такие лампы применяют для освещения улиц, территорий у дома (совместно с датчиками движения), освещения экспонатов в музеях и объектов инсталляций.

Используются на цоколях Е и G, обладают мощностью до 2000 Вт, прекрасной светоотдачей до 120 лм/Вт и хорошей цветопередачей в диапазоне 60-89. Световая температура варьируется в пределах 4-6 тысяч К.

На этом их плюсы не заканчиваются – небольшие габариты и малый нагрев, экологичность, а также устойчивость к повреждениям. Однако луч света узконаправленный и к концу светить лампы начинают тускло из-за выгорания светодиодов.

Газоразрядные

Работают такие лампы за счет прохождения электрического заряда через газ, запаянный в трубке. От вида газа различают несколько газоразрядных ламп.

Ртутные

Ртутные лампы являются токсичными, не забывайте, что утилизировать их необходимо в пунктах приема опасных отходов.

ДРЛ лампы

Дуговая ртутная люминесцентная лампа не используется в квартирах и офисах, в любых помещениях, где люди находятся длительное время. Чаще всего они используются для освещения улиц, промышленных объектов и пр

Классические ДРЛ сейчас можно встретить все реже, чаще используются комбинированные лампы. Из минусов стоит отметить низкий коэффициент цветопередачи – варьируется в пределах 40-59, трубка сильно нагревается, включаться такая лампа может до 15 минут и зависит это время от температуры окружающего воздуха – чем холоднее, тем дольше. Лампа ДРЛ чувствительна перепадам напряжения. При кратковременном отключении лампа гаснет и возвращается в работу очень долго.

ДРИ лампа

Дуговая ртутная с излучающими добавками лампа называется по-другому металлогалогенидной, так как в трубку добавляют галогениды натрия, индия и др. Используется с цоколями E27, Е40, R7S. Стоимость достаточно высока и стартует от 500 рублей, служит такая лампа до 10 000 часов, а световая температура 6000 К.

Ртутно-кварцевые

Дуговые ртутные трубчатые или прямые ртутно-кварцевые лампы применяют в медицине при кварцевании кабинетов с целью обеззараживания воздуха и на производстве.

Люминесцентные

По-другому их называют лампы дневного света, а маркировка на упаковке означает спектр свечения. ЛБ – белый свет, ЛД – дневной спектр, ЛЕ – естественный, ЛХБ – холодный, ЛТБ – теплый спектр. Первая цифра после маркировки – степень цветопередачи (6-9), вторая цифра – цветовая температура. Используется с G-цоколем.

К плюсам можно отнести мягкий свет источника, низкую температуру – прикасаться к источнику безопасно, а время работы достигает 30 тысяч часов. Из минусов: работы лампы не бесшумная, рабочая температура – плюсовая. Лампа долго включается, токсична – утилизировать нужно в пунктах приема опасных отходов.

Ксеноновые

Как правило ксеноновые лампы предоставляют отличный показатель цветопередачи – около 100, в зависимости от сферы использования цена лампочки варьируется от 200 руб. до 1-2 тысяч руб.. Применяются они в проекторах, фотовспышках, автомобильных фарах.

Натриевые

Лампы на парах натрия обеспечивают желтый свет и используются на объектах, не требующих высокой цветопередачи – например при освещении растений зимой, а также улиц, дорог, зданий и пр. Работают с цоколем E27 и E40.

Неоновые, аргоновые лампы

Колба неоновых ламп наполнена инертным газом. Используются такие элементы для подсветки рекламы, зданий, различных объектов и работают до 8 тысяч часов. Смесь газов определяет оттенки ламп. Диапазон широк – от зеленых и синих оттенков до красных и оранжевых.

Инфракрасные лампы.

Лампа инфракрасная — это прибор, по принципу действия напоминает лампу накаливания. Колба инфракрасной лампы (обычно красного, реже – синего стекла) участвует в формировании спектра излучения, и увеличивает общий КПД лампы. Проходя через цветное стекло, оставшаяся в излучении доля видимого света «окрашивается» в инфракрасные цвета.