Принцип работы галогенных ламп

Галогенные лампы. Виды и устройство. Работа и особенности

Многие считают, что галогенные лампы относятся к особенному типу, в них якобы применяется необыкновенный метод образования света. Но все гораздо проще. Это обычные лампы, они являются моделью модернизированной лампы накаливания. В них светит раскаленная вольфрамовая тонкая нить.

Однако, они имеют некоторые особенности. В колбе лампы содержится наполнитель – газ, в который добавлены так называемые галогены, состоящие из йода, хлора и брома. Эти добавки предотвращают при определенной температуре потемнение колбы, и как следствие, снижение светового потока. Поэтому размер колбы, намного меньше, чем у обычных ламп. Вследствие этого повысили давление в колбе с газом. Появилась возможность использования дорогостоящих инертных газов вместо наполнителя.

Некоторые преимущества галогенных ламп

• Яркий свет за все время работы.
• Компактные размеры.
• Повышенный срок работы, в сравнении с обычными лампами.
• Увеличенный поток света при равной мощности из-за повышенной светоотдачи.

Принцип работы

Атомы вольфрама вылетают с поверхности нагретой спирали, но не долетают до колбы, и с помощью химического процесса возвращаются обратно. Это называется галогенным циклом.

Казалось бы, что технология с применением галогенов отработана в совершенстве, вследствие чего лампа будет служить очень длительный срок. Но не все так просто. Атомы вольфрама в результате испарения удаляются с одного места спирали, а прилетают назад на совершенно другие места. В конце концов, в галогенке возникает такая же ситуация, как в обычной лампе, то есть, одни участки спирали утончаются, температура на этом участке повышается, так же как и испарение. Это приводит к тому, что лампа перегорает.

Галогенные лампы наиболее эффективны в своей работе при малом объеме колбы. Этим можно объяснить небольшие размеры изготовления галогенных ламп.

Параметры ламп

Номинальное значение напряжения галогенок разделяется двумя группами: высокое – 110-240 вольт и низкое – 6-24 вольт. Интервал мощностей полностью соответствует интервалу простых ламп накаливания.

Температура работы и объем теплоты, выделяемой лампами, являются основным свойством излучателей тепла, и представлены повышенными значениями. Вследствие этого галогенки имеют повышенную чувствительность к влаге, являются пожароопасными.

Горячая часть лампы находится очень близко с контактами клемм напряжения питания. Поэтому материал изготовления патрона и материал светильников, оснащенных галогенными лампами, должен быть изготовлен из термостойкого и несгораемого материала. Параметры работы ламп сохраняются при любой окружающей температуре.

Схемы работы

Подключение галогенных ламп не имеет отличия от простых ламп накаливания, их вкручивают в патрон светильника, и лампы светят до окончания срока службы. Больше нет никаких дополнительных подключений.

Низковольтные галогенные лампы работают от низковольтных трансформаторов. Ток в сети низкого напряжения достаточно велик, поэтому подключают несколько отдельных групп приборов освещения с раздельными трансформаторами питания. Галогенки могут функционировать как от постоянного тока, так и от переменного.

Время работы галогенок

Принято считать, что стандартный срок работы сетевых и низковольтных ламп равен 2000 часов. Некоторые модели ламп могут иметь повышенный срок службы, до 4000 часов. Механические повреждения ламп при работе и частые действия с выключателем освещения значительно уменьшают срок службы.

Цвет температурного спектра галогенных ламп больше, чем у обычных, и составляет 3200 К. Цветопередаточный индекс галогенок наибольший, он составляет 100 Rа.

Особенности работы

Кроме вышеперечисленных особенностей, имеются еще некоторые моменты:

• К лампам в кварцевых колбах одинарного исполнения нельзя прикасаться голыми руками. Это можно объяснить тем, что кварц имеет способность кристаллизоваться возле инородных частиц, которые заносятся во время прикосновения.
• Некоторые модели галогенных ламп специального назначения не могут работать в любом положении, и нуждаются в определенном размещении в светильнике.

Виды галогенных ламп

Галогенные лампы для напряжения 220 вольт

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

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

Галогенные лампы низкого напряжения

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

Капсульная галогенка низковольтная служит для декорации освещения точечного вида.

Низковольные трансформаторы для галогенок

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

Вследствие значительных токов работы ламп на вторичной обмотке трансформатора сечение провода может достигать 4 мм 2 . В корпусе имеются различного типа предохранители. Маркировка на корпусе имеет обозначения предохранителей. К недостаткам трансформаторов с электромагнитным действием относится большой вес. Например, трансформатор на 300 ватт имеет массу до 12 кг. Напрашивается мысль о том, насколько опасным является установка такого тяжелого прибора под потолок, и что после этого может произойти.

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

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

Как выбрать трансформатор

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

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

ГАЛОГЕННЫЕ ЛАМПЫ

Принцип работы галогенных ламп (ГЛ) идентичен лампам накаливания за исключением одной детали: колба устройств второго типа наполнена исключительно инертным газом, а первого — смесью инертного и буферного газов. В роли буфера выступают газообразные галогены: бром (Br2), иод (I2) или смесь этих веществ.

Добавление в рабочую среду галогена обусловлено необходимостью предотвратить разрушение вольфрамовой нити накаливания.

Этот процесс неизбежен при использовании традиционных источников света: раскалённый вольфрам понемногу испаряется и оседает внутри стеклянной колбы. Процесс в большинстве случаев локализован, поэтому с течением времени нить перегорает в одном месте и «разрывается».

Вещества-галогены, реагируя с испаряющимся вольфрамом, предотвращают его оседание, образуя иодид или бромид вольфрама (или смесь этих солей). Поскольку температура внутри колбы неравномерна, молекулы перемещаются конвективными токами, достигают раскалённой нити и разлагаются на исходные составляющие. Вольфрам оседает на нити, а молекулы галогенов возвращаются в рабочую среду.

Световые характеристики ГЛ значительно выше, чем показатели ламп накаливания. В частности, коэффициент цветопередачи исправного источника света находится в диапазоне 99–100 Ra.

Стекло колбы со временем не загрязняется оседающим вольфрамом и не мутнеет, поэтому цветовые характеристики остаются неизменными на всём протяжении эксплуатации. Цветовая температура изделий — 3000–3200 K.

Значение светоотдачи составляет 14–25 лм/Вт, а у наиболее мощных моделей может доходить до 35 лм/Вт. Для сравнения, аналогичный показатель у ламп накаливания — 9–14 лм/Вт.

Галогенные лампы могут работать под напряжением:

• 220 В (стандартное напряжение сети);
• 24 В;
• 12 В;
• 6 В.

В последних трёх случаях необходимо использовать понижающие трансформаторы, линейные или импульсные. Кроме того, через низковольтные лампы проходит ток значительно большей силы (соотношение определяется номинальной мощностью прибора). Поэтому при подключении таких устройств, помимо трансформаторов, необходимо использовать провода достаточного сечения.

Стандартный ресурс галогенных ламп составляет 2000–4000 часов. Такой срок связан с неизбежным, хотя и гораздо более медленным, выгоранием вольфрама ввиду неравномерности поверхности нити и невозможности достичь оседания металла именно там, где его стало меньше. При использовании устройств плавного включения может быть достигнут больший срок — вплоть до 12000 часов.

Кроме того, используемое при производстве колб кварцевое стекло нельзя брать голыми руками. Находящиеся на них следы жира приводят к разрушению материала и, как следствие, выходу изделия из строя.

В настоящее время в производстве ГЛ используются различные цоколей, как традиционных эдисоновских, так и нестандартных. По виду используемых цоколей изделия подразделяют на сетевые, рассчитанные на напряжение 220 В, и низковольтные (6, 12 и 24 В).

Сетевые галогенные лампы классифицируются на:

• линейные, самые привычные для пользователя;
• капсульные (цоколь G9, мощность до 75 Вт);
• рефлекторные (цоколи GU10 и GZ10, мощность до 75 Вт);
• зеркальные лампы-фары (патрон GU10, мощность до 75 Вт);
• лампы под цоколи Эдисона E14 («свечи») и E27 (мощность до 75 Вт).

Низковольтные лампы делятся на:

• капсульные (цоколи G4, G5.3, G6.4);
• рефлекторные (цоколи GU4, GU5.3, GY4);
• лампы-фары (цоколь GY4).

Для подключения галогенных ламп используются стандартные патроны, основное требование к которым — устойчивость к повышенным температурным нагрузкам. Указанный фактор обусловлен, как упоминалось ранее, температурой разогрева вольфрамовой нити и колбы устройств.

Качественные патроны имеют на боковой или обратной стороне маркировку с указанием рабочего напряжения и мощности. На практике для подключения сетевых источников света можно использовать патроны для низковольтных изделий: при повышении напряжения через провода будет проходить ток значительно меньшей силы. Тем не менее, наилучшим выходом будет использование универсальных патронов с диапазоном рабочих напряжений 12–220 В.

В настоящее время на рынке можно встретить пластиковые патроны. По заверениям производителей, такие изделия способны выдержать такую же высокую температуру. Тем не менее, по возможности рекомендуется использовать традиционные керамические патроны.

Вышедший из строя патрон чинить совершенно нецелесообразно; намного проще и быстрее заменить его на новый. Найти подходящий патрон для галогенной лампы сегодня не представляет труда даже в небольших населённых пунктах.

ПИТАНИЕ ГАЛОГЕННЫХ ЛАМП

Как упоминалось ранее, галогенные лампы бывают низковольтными (6–24 В) и сетевыми (около 220 В). С низким номинальным напряжением связано одно из ключевых преимуществ таких источников света — высокая энергоэффективность.

Для подключения низковольтных ГЛ в стандартную российскую сеть питания необходимо использовать понижающие трансформаторы, выпускающиеся в двух вариантах:

• электромагнитные (тороидальные);
• импульсные (электронные).

Изделия первого типа представляют собой систему из двух катушек, или обмоток, называемых соответственно первичной и вторичной, намотанных на тороидальный сердечник. За счёт электромагнитной связи между катушками входное напряжение, равное 220 В, преобразуется на выходе в пониженное.

К преимуществам электромагнитных трансформаторов относятся дешевизна и надёжность. Наиболее существенные недостатки — большой вес и габариты устройства, разогрев до высоких температур во время работы и чувствительность к перепадам напряжения. Последний фактор обусловливает частый выход подсоединённых через такие трансформаторы изделий из строя.

Импульсные источники питания более современны и надёжны. Они состоят из выпрямителя напряжения, генератора тока высокой частоты (до 50 Гц) и собственно выходного трансформатора. В результате преобразования на выходе устройство выдаёт прямоугольные импульсы стандартной частоты 50 Гц и напряжения 6–24 В.

Достоинства импульсных трансформаторов — небольшие габариты и вес, высокий коэффициент мощности, плавный старт и защита от перегрузок. Единственный существенный недостаток — запрет на включение устройства без минимальной указанной на корпусе нагрузки.

К примеру, если она составляет 35 Вт, суммарная мощность подключённых галогенных ламп не должна быть меньше этого значения.

ЛИНЕЙНЫЕ ГАЛОГЕННЫЕ ЛАМПЫ

Линейные галогенные лампы накаливания (ЛГЛН) — наиболее традиционные источники света такого рода. Изначально нить накаливания в них располагалась строго в продольном направлении.

Позже были разработаны более компактные устройства с изогнутой нитью. Вследствие того, что контакты расположены на обоих концах изделий, такие ЛГЛН называют двухцокольными.

Особое внимание при изготовлении, установке и эксплуатации изделий уделяется закреплению и положению вольфрамовой нити накаливания.

Благодаря особо прочным металлическим держателям, обеспечивающим максимальное выравнивание, она обладает не только максимальным сроком службы, но и устойчивостью к ударным перегрузкам.

ЛГЛН мощностью менее 500 Вт можно располагать в любом положении (горизонтально, вертикально, под углом), от 500 Вт и выше — исключительно горизонтально. Допускаемый угол отклонения — до 4°.

К достоинствам классических ЛГЛН относятся:

• минимальная по сравнению с аналогами стоимость;
• долговечность вольфрамовой нити;
• отличная цветопередача;
• работа от сетевого напряжения (220 В);
• возможность использования диммера.

Самые существенные недостатки устройств — относительная сложность их установки и замены, минимальная мощность 48 Вт (а значит, слепящий свет в небольшом помещении). Кроме того, галогенные источники света из-за угрозы взрыва или растрескивания не допускается использовать в помещениях с повышенной влажностью.

ЗАЩИТА ГАЛОГЕННЫХ ЛАМП

Несмотря на долговечность и частичную регенерацию вольфрамовой нити накаливания ГЛ, в том числе линейные, довольно часто выходят из строя из-за несовершенств сети питания.

К причинам выхода устройств из строя относятся:

• скачки тока во время запуска (включения);
• перепады напряжения в течение работы;
• износ нити накаливания.

Наиболее значимы первые два фактора. При включении холодной вольфрамовой нити её сопротивление недопустимо мало, а следовательно, увеличиваются сила и мощность проходящего через неё тока. В результате нить не выдерживает перегрузок и перегорает.

К способам предотвращения выхода из строя ГЛ можно отнести добавление в схему диода и использование блока защиты. Диод понижает частоту поступающего тока. В блоке защиты реализован другой сценарий: включаемый последовательно элемент снижает мощность тока. Нагрузка увеличивается постепенно, вместе с разогревом нити, что препятствует её ударному разрушению.

Кроме того, блоки защиты выступают в роли стабилизаторов и защищают лампы от скачков напряжения в течение эксплуатации. В среднем источники света с блоками защиты служат в 5– раз дольше.

В зависимости от габаритов блоки защиты, или устройства плавного пуска, можно располагать как прямо за выключателем, так и в подвесных потолках или в монтажных коробках.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Галогенные лампы накаливания. Принцип работы

ГЛН – это лампа накаливания, имеющая кварцевую колбу преимущественно трубчатой формы, наполненную инертным газом с добавкой галогенов или их соединений, обеспечивающих обратный перенос испарившихся частиц вольфрама со стенок колбы на тело накала.

Принцип действия ГЛН заключается в образовании на стенке колбы летучих соединений — галогенидов вольфрама, которые испаряются со стенки, разлагаются на теле накала и возвращают ему, таким образом, ис­парившиеся атомы вольфрама.

Галогенные ЛН по сравнению с обычными лампа­ми имеют более стабильный по времени световой поток и, следовательно, повышенный полезный срок службы, а также значительно меньшие размеры, более высокие термостойкость и механическую прочность благодаря применению кварцевой колбы. Малые размеры и проч­ная оболочка позволяют наполнять лампы до высоких давлений дорогостоящим ксеноном и получать на этой основе более высокую яркость и повышенную све­товую отдачу (либо увеличенный физический срок службы).

Галогенная добавка в ЛН с вольфрамовым телом накала вызывает замкнутый химический цикл. Пример такого цикла показан схематично на рис. 1 на при­мере иода. При 300—1200°С пары иода соединяются на стенке колбы с частицами вольфрама, образуя йоди­стый вольфрам WI2, который испаряется при темпера­туре выше 250—300 °С. Вблизи тела накала при 1400— 1600 °С, молекулы WI2 распадаются и атомы вольфра­ма оседают на теле накала и других деталях, имеющих температуру выше 1600°С. Освободившиеся атомы иода диффундируют в объеме лампы и соединяются на стенках колбы с вольфрамом, вновь образуя WI2. Для иодно-вольфрамового цикла требуются следующие условия: 1) температура внутренней стенки колбы повсюду должна быть не ниже 250 и не выше 1200°С; наиболее предпочтительна температура 500—600 °С, по­этому колбу изготавливают из кварца и придают ей не­обходимую форму для обеспечения лучшей равномер­ности температуры; 2) минимальная температура тела накала должна быть выше 1600°С; 3) иод не должен образовывать на стенке лампы какие-либо другие хи­мические соединения, кроме WI2, поэтому в галогенной лампе недопустимо применение никеля и молибдена, алюминиевого, циркониевого и фосфорного газопогло­тителей, с которыми под активно взаимодействует; 4) количество иода дозировано; излишек иода для компе­нсации потерь не допускается, так как пары иода за­метно поглощают видимое излучение, особенно в об­ласти 500—520 нм .

Иодно-вольфрамовый цикл препятствует осажде­нию вольфрама на колбе, но не обеспечивает возвращения его частиц в дефектные участки тела накала.

Поэтому механизм перегорания тела накала в йодных лампах остается таким же, как и в обычных ЛН. Применение иода в ГЛН выявило некоторые его недостатки: агрессивность по отношению к металличе­ским деталям, трудность дозировки, некоторое погло­щение излучения в желто-зеленой области. Другие га­логены (бром, хлор, фтор), будучи более агрессивными, в чистом виде не могли его заменить. В настоящее время в подавляющем большинстве ГЛН применяют химические соединения галогенов СН3Вr (бромистый метил) и СН2Вr2 (бромистый метилен). Чистый бром выделяется в зонах с температурой выше 1500 °С. Для ГЛН с большим сроком службы применяют СН2Вr, полагая, что таким путем вводится некоторый избы­ток водорода, компенсирующий его утечку через го­рячую кварцевую колбу. Продолжается работа над подбором новых летучих химических соединений га­логенов.

Исследования показывают, что механизм возврат­ного цикла значительно сложнее, чем представлялось на ранней стадии работы над ГЛН. Установлено, что иодно-вольфрамовый цикл не происходит в лампе, аб­солютно свободной от кислорода. Однако введение в ГЛН кислорода, как и в обычных лампах, способству­ет появлению известного, весьма вредного для ламп «водяного цикла». Длинные линейные ГЛН имеют не­достатки: их невозможно долго эксплуатировать в на­клонном или вертикальном положении, так как при этом галогенные добавки и инертный газ в основном из-за разности их молекулярных масс разделяются друг от друга и регенеративный цикл прекращается. Из-за высокой стоимости кварца и недостаточной технологичности ГЛН они пока еще дороги.

Устройство ГЛН показано на рис. 2. Колба лам­пы — длинная узкая кварцевая трубка 1; тело нака­ла — прямолинейная вольфрамовая спираль 2, закреп­ленная на вольфрамовых держателях 3 по оси колбы. Расположенные по обоим концам трубки вольфрамо­вые вводы 4 соединены с выводами 5 впаянной в кварц молибденовой фольгой 6. Место отпая штенгеля 7 расположено на боковой стенке колбы. Диаметр труб­ки-колбы и расположение тела накала в ней выбира­ются так, чтобы при горении ГЛН температура стенки была равна 500—600°С, не менее 250 и не более 1000°С.

Тело накала ГЛН изготавливается из специальных марок вольфрамовой проволоки, преимущественно в виде спирали, которой в лампе с помощью электродов и держателей придается необходимая форма.

Основные типы ГЛН. Галогенные лампы применя­ются для светильников общего освещения и прожекто­ров; инфракрасного облучения; кинофотосъемочного и телевизионного освещения; автомобильных фар; аэро­дромных огней; оптических приборов; специальных применений. По конструктивным признакам ГЛН де­лятся на две группы; с длинным спиральным телом накала при соотношении длины ГЛН к диаметру более 10 — линейные и трубчатые лампы; с компактным телом накала при отношении длины ГЛН к диаметру менее 8.

Приняты следующие обозначения : первая буква-материал колбы(К- кварцевая); вторая- вид галогенной добавки(И-йод, Г-галоген); третья буква — область применения (О-облучательная ) или конструктивная особенность (М-малогабаритная); первая группа цифр — напряжение, В; вторая группа цифр — мощность Вт; сила света, кд; ток, А, или световой поток, лм; последняя цифра — порядковый номер разработки после первой..

Лампы для светильников общего освещения и прожекторов выпускаются преимущественно на 220 В мощностью от1 до 20 кВт; световая отдача 22-26 лм/Вт; срок службы 2000 ч; лампы трубчатые; положение горения горизонтальное.

Малогабаритные лампы разного назначения выпускаются на напряжение до 30 В мощностью 15-650 Вт; лампы имеют компактную форму тела накала. Поскольку от этих ламп требуется высокая яркость, они выпускаются с температурой тела накала 3000-3200 К и имеют срок службы несколько десятков или сотен часов; положение горения любое.

В ГЛН используется несогласованный вакуумно плотный фольговый впай герметичность которого обеспечивается благодаря малой толщине молибденовой фольги(25-30 мкм). Причем фольга должна иметь в сечении двояковыпуклую линзу.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Галогенная лампа: характеристики, принцип работы, виды, достоинства и недостатки

Как работает галогенная лампа?

Галогенная лампочка – разновидность ламп накаливания, ее отличительная особенность – добавление в баллон (колбу) паров галогенов (бром или йод). Благодаря буферному газу температура спирали из вольфрамовой проволоки повышается, а срок службы лампочки продлевается. Чтобы разобраться в преимуществах галогенов, необходимо рассмотреть, как устроена и как работает галогенная лампа.

В обычной лампочке накаливания при нагревании спирали атомы вольфрама начинают испаряться и конденсироваться на участках колбы с меньшей температурой. Однако наполнение колбы парами галогенов приводит к тому, что йод или бром вступают в реакцию с вольфрамом, не давая ему оседать на колбе. Обратный процесс происходит вблизи тела накала, где соединения при нагреве распадаются, и атомы вольфрама возвращаются на спираль, повышая ее рабочую температуру.

Срок службы галогенок (или как называют их в народе – галогеновых ламп) составляет 2000-4000 тысячи часов, и может быть увеличен до 8000-12000 часов при условии плавного включения. Все галогенные лампочки делятся на две группы: сетевого напряжения (220В) и низковольтные (до 24В).

Характеристика галогенных ламп

• Световая отдача: 15-22 лм/Вт.
• Мощность: 1Вт – 20кВт.
• Температура нити: около 3000 градусов.
• Срок службы: 2000-12000 часов
• Напряжение: 6, 12, 24, 110 и 240 В.
• Типы: линейные, капсульные, с отражателем, с внешней колбой.
• Особенности эксплуатации: нельзя брать голыми руками, нужно пользоваться перчатками.

Основные виды галогенных ламп

Капсульные. Основная отличительная особенность «пальчиковых» галогенок – небольшой размер. Тело накала может располагаться поперечно или продольно, на заднюю стенку наносится отражатель, поэтому дополнительных внешних отражателей не требуется, как и защитной стеклянной колбы. Благодаря своей компактности такие лампочки могут применяться для подсветки мебели, потолков, торговых объектов, а также в декоративных светильниках.

С отражателем. Лампочка состоит из небольшой колбы с рефлектором, который распределяет световой поток в пространстве. Существует много видов отражателей, однако самым популярным остается алюминиевый. Также различаются по типоразмерам (MR8, MR11, MR16) и углам излучения. Подвидом таких ламп являются IRC-галогенки – со специальным покрытием, не пропускающим ИК-излучение, а отражающим его обратно на спираль. В итоге потери тепла и потребление энергии уменьшаются, а срок службы продлевается. Лампочки с отражателем выпускаются без защитного стекла, с защитным прозрачным или цветным стеклом. Используются для направленного освещения, в качестве общих и локальных источников света.

Линейные. Одни из самых старых галогенок, выпускающиеся еще с 60-х годов. Представляют собой кварцевую трубку длиной 78 или 118 мм (это стандарт, но встречаются модели других размеров), в которой тело накала удерживается в нужном положении при помощи кронштейнов. Большинство линейных галогенных ламп должны располагаться горизонтально, закрепляясь в светильнике при помощи двух цоколей, размещенных по краям лампы. Современные модели используются как для наружного, так и для внутреннего освещения, они обладают повышенными показателями ударопрочности.

С внешней колбой. По виду очень похожи на обычные грушевидные лампы накаливания, имеют стандартный цоколь Эдисона: Е14 или Е27. Они относятся к группе сетевого напряжения, то есть могут подключаться непосредственно в сеть 220 В. Внутри прозрачной, матовой, молочной или другой колбы находится небольшая линейная или миниатюрная галогенная лампочка. Колба защищает ее от попадания пыли, загрязнений, случайных прикосновений.

Виды цоколей галогенных ламп

Цоколь зависит от вида лампочки:

• капсульные могут иметь цоколи G4, G5,3, GY6,35 (для напряжения 12-24В) и G9;
• с отражателем: низковольтные имеют двухштырьковые разъемы — GY4, GZ4, GU4, GX5,3, GU5,3, GY6,35 (цифры после буквы – расстояние между штырьками), сетевого напряжения — G9 и G10;
• линейные: современные выпускаются с цоколем R7s, расположенным с двух сторон;
• с внешней колбой: стандартные цоколи Эдисона Е14 и Е27.

Достоинства и недостатки галогенных ламп

Достоинства:

• Светоотдача. Благодаря конструкции лампочки и используемым материалам светоотдача достигает 15-22 лм/Вт.
• Цветопередача. Ra галогенных ламп достигает 99-100, они хорошо подчеркивают теплые тона (однако немного меньше, чем обычные лампы накаливания).
• Компактность конструкции (размер галогенных ламп, особенно капсульных, гораздо меньше, чем большинства других источников света).
• Увеличенный срок службы по сравнению с обычными лампами накаливания.
• Стабильный свет на протяжении всего срока службы.

Недостатки:

• Высокая температура колбы требует усиленных мер по соблюдению пожарной безопасности.
• Загрязнения на колбе приводят к выходу лампы из строя, поэтому их нельзя трогать руками. Именно поэтому вместе с лампочками обычно продаются перчатки.
• Необходимо использование дополнительных фильтров ультрафиолета.
• Не подходят для сетей с частыми перепадами напряжения.

Где используются галогенные лампы?

На сегодняшний день галогенки с трудом могут соперничать с LED или энергосберегающими лампочками, однако для замены ламп накаливания они отлично подходят.

Благодаря хорошей светоотдаче и небольшому размеру они используются в автомобильных, мотоциклетных и велосипедных фарах.

Мощные лампы нашли свое применение в прожекторах, оборудовании для кино-, фото- и видеосъемки, в офсетной печати. Кроме того, лампочки с малой мощностью могут применяться в качестве инфракрасных нагревательных элементов.

Галогенная или светодиодная лампа: что лучше?

Однозначного ответа на этот вопрос нет, так как это зависит от сферы применения, а также особых требований к световым характеристикам. Несмотря на то, что LED более экономичен, практичен и долговечен, большинство светодиодных лампочек имеет низкие показатели качества передачи цвета (именно поэтому свет некоторых ламп будет казаться неприятным вне зависимости от цветовой температуры).

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;
• капсульные;
• с отражателем;
• линейные.

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

• Срок службы – главное преимущество этих ламп, в сравнении с обычными лампами накаливания. При соблюдении условий галогенные лампы служат 2000 часов и более;
• Стабильность свечения вне зависимости от срока работы лампы;
• Компактные размеры способствуют применению в любых системах (в том числе осветительных приборах автомобилей) и организации любого вида освещения;
• Светоотдача данных ламп достигает 20 Лм/Вт, что является неплохим значением для ламп накаливания;
• Галогенные лампы имеют хорошую цветопередачу, свечение комфортно для глаз и не влияют на зрения.

Недостатки

• Колба галогенной лампы может разогреваться до высокой температуры, что требует специальных мер безопасности при эксплуатации. По этой же причине, ввиду траты энергии на нагрев, такие лампы имеют достаточно низкий КПД (но выше чем у обычных ламп накаливания);
• Такие лампы чувствительны к загрязнению на колбе – это быстро выводит их из строя. Поэтому в любой инструкции по монтажу и эксплуатации ламп этому уделяется особое внимание;
• Имеют ультрафиолетовое излучение, поэтому нуждаются в применении специальных колб или защитных фильтров.

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.

Дальнейший выбор ничем не отличается от выбора обычной лампы и состоит в выборе необходимого типа цоколя и формы лампы , а также цене, которую вы готовы заплатить за лампу. Цена устройств зависит от производителя, технических характеристик и размеров галогенной лампы.

Lumileds › Блог › 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.