Характеристики и типы ламп освещения

Оптимальный подбор источников освещения для различных помещений

Рекомендуемая область применения разных видов ламп освещения приведена в таблице:

Вид лампы

освещения

Оптимальное применение Ограничения или неэффективное использование
Вакуумные лампы накаливания Переносные источники освещения при напряжении 12, 24 или 36 В. Стандартные стационарные светильники Пожароопасны, запрет на постоянный прямой контакт с пластиком, бумагой и деревом
Галогенные Точечные системы потолочного освещения, в том числе – скрытые в конструкциях из ГКЛ. Дополнительная подсветка автомобилей и мебели. Прожекторное освещение Зоны с высокими рисками загрязнения поверхности светильников жиром. В ряду случаев требуется подключение через понижающий трансформатор
Натриевые Уличное освещение, подсветка зданий и растений в зимний период Из-за мерцания и недостоверной цветопередачи не рекомендуются для бытового применения
Люминесцентные Виды с G-цоколем – широкие потолочные светильники, энергосберегающие современные лампы – любые осветительные приборы. Материал конструкций роли не играет, лампы пожаробезопасны Не подходят для систем освещения с диммерами, не предназначены для частого вкл/выл. Неэффективны при низких температурах.
LED-светильники Системы освещения улиц, придомовых территорий, музеев. Комбинирование с датчиками движения. Офисные и бытовые помещения. Подсветка бассейнов и аквариумов Нет эксплуатационных недостатков

Ряд газоразрядных ламп используются в системах освещения теплиц или промышленных помещениях, но из-за содержания в колбах ртути и низкой цветопередачи в офисах и жилых помещениях их применение запрещено. Часть из них и вовсе выходит из потребления.

Сравнение светодиодных и энергосберегающих ламп

Самые яркие, долговечные и энергоэффективные варианты на сегодняшний день – это светодиодные и люминесцентные «экономки». Оба варианта обладают хорошим соотношением выработанного люмен к потреблённому ватту, однако в пользу второго варианта говорит более низкая стоимость. В свою очередь, средний срок эксплуатации светодиодов в 5 раз больше. Следовательно, разница в цене с лихвой окупается в перспективе.

Определиться в выборе, светодиодные или энергосберегающие, помогает и информация о недостатках:

  • «экономки» хорошо работают при постоянной нагрузке. Частые включения и выключения быстро их изнашивают. Это плохо выбор для установки на кухню, в коридор, ванную комнату или туалет;
  • узкий диапазон рабочих температур не позволяет устанавливать люминесцентные лампы на открытом воздухе. Они также хуже работают при высокой влажности, поэтому баня или ванная – тоже не выбор;
  • люминесцентные лампы слабо поддаются диммированию – плавному изменению яркости свечения через специальный драйвер;
  • если у энергосберегающей лампы отошёл люминофор, она начинает светить в инфракрасном и ультрафиолетовом спектре. По соображения безопасности нужно проводить замену, даже если прибор продолжает работать;
  • светодиодные лампы, на самом деле, не горят по 25-30 лет, потому что никогда не эксплуатируются в идеальных условиях. В среднем, их срок службы составляет 2-4 года;
  • на рынке много недорогих низкосортных моделей, которые светят слишком ярко и с сильной пульсацией;
  • светодиодная лампа стоит до 5 раз дороже энергосберегающей;
  • для долгой эксплуатации светодиодная лампа должна находиться в светильнике с хорошим отводом тепла, дело в том, что высокая температура перегревает светодиод, и он сгорает.

Подбирая лампочки для квартиры и дома в соответствии с расходом электроэнергии, учитывайте, модели какой мощности вам будет необходимо использовать. Для вычисления освещённости (в люксах) следует поделить значение светового потока (указывается в люменах) лампочек на площадь помещения, в котором они используются. Согласно действующим в РФ строительным нормам и правилам, в кухнях и жилых комнатах норма освещённости равна 150 Лк, для детских комнат – 200 Лк, библиотек и рабочих кабинетов – 300 Лк, санузлов, коридоров, холлов, душевых и ванных комнат – 50 Лк (для ванной может быть увеличен до 100 Лк).

Не забывайте, что нормам эксплуатации и заявленным техническим характеристикам гарантированно соответствуют лампы от авторитетных производителей. При покупке ламп накаливания это не так заметно, но при приобретении светодиодного или люминесцентного светильника лучше доплатить за бренд, чтобы быть уверенным в качестве, безопасности и долговечности.

Плюсы и минусы

Преимущества ламп накаливания:

  • небольшая цена – простые и недорогие материалы, конструкция и технология отработаны десятилетиями, массовое автоматизированное производство;
  • относительно небольшие размеры;
  • броски напряжения в сети не вызывают немедленный выход из строя;
  • запуск в работу, как и перезапуск – мгновенный;
  • при питании переменным током частотой 50-60 Гц пульсации яркости малозаметны;
  • яркость свечения регулируется диммерами;
  • спектр излучения сплошной и привычный глазу – сходен с солнечным;
  • практически полная повторяемость характеристик ламп у разных производителей;
  • индекс цветопередачи Ra или CRI – качество воспроизведения оттенков цвета освещаемых предметов – равен 100, что полностью соответствует показателю солнца;
  • небольшие размеры компактной нити накаливания дают четкие тени;
  • высокая надежность в условиях сильного мороза и жары;
  • конструкция позволяет массово изготавливать модели с рабочим напряжением от долей до сотен вольт;
  • питание от переменного или постоянного напряжения при отсутствии устройств пуска;
  • активный характер сопротивления нити накаливания обеспечивает коэффициент мощности (косинус φ) равный 1;
  • безразличны к радиации, электромагнитному импульсу, помехам;
  • практически отсутствует УФ-составляющая в излучении;
  • обеспечена штатная работа с частыми включениями/выключениями света и мн.др.

К недостаткам можно отнести:

  • номинальный срок службы ЛОН – 1000 часов, у галогенных ламп накаливания – от 3 до 5-6 тыс., у люминесцентных – до 10-50 тыс., у светодиодных – 30-150 тыс. часов и более;
  • стекло колбы и тонкая нить чувствительны к ударам, при вибрации возможны резонансы на некоторых частотах;
  • высокая зависимость энергоэффективности и срока службы от напряжения питания;
  • КПД преобразования электроэнергии в видимый свет не превышает 3-4%, но растет с увеличением мощности;
  • температура поверхности колбы зависит от мощности и составляет: для 100 Вт – 290°C, для 200 Вт – 330°C, 25 Вт – 100°C;
  • при включении скачок тока до прогрева нити может быть в десять раз выше номинала;
  • патроны и арматура светильников должны быть теплостойкими.

Краткий обзор разновидностей ламп освещения

Какие бывают лампы для освещения? В зависимости от условий предполагаемой эксплуатации, необходимо подобрать наиболее подходящий источник света.

Одной из наиболее важных характеристик осветительного прибора является мощность лампы, указываемая производителем на цокольной части или колбе источника света. Именно от этих показателей, исчисляемых в люменах, напрямую зависит уровень светового потока.

  • в лампах с нитями накаливания – 7,0-17 лм/Bт;
  • в криптоновых лампах – 8,0-19 лм/Bт;
  • в галогенных источниках света – 14-30 лм/Bт;
  • в ртутных лампах – 40-60 лм/Bт;
  • в люминесцентных источниках света – 40-90 лм/Bт;
  • в компактных люминесцентных осветительных приборах – 40-90 лм/Bт;
  • в натриевых лампах – 90-150 лм/Bт.

Обыкновенные лампы накаливания являются самым первым или старейшим источником эклектического освещения. Несмотря на общий принцип работы с лампами накаливания, наиболее современные галогенные лампочки отличаются наличием газового состава внутри баллона, а в любых люминесцентных источниках света функционирование основано на воздействии электрического тока на ртутные пары.

Однако настоящим прорывом в области световой техники стало появление очень компактных энергосберегающих осветительных приборов, различающихся не только мощностью, но и формой разрядных трубок.

Принципом действия светодиодных ламп является наличие самого обычного полупроводника, а при прохождении определенного количества тока образуется излучение или свет.

Классификация ламп накаливания

Лампы накаливания сегодня известны каждому, но среди них можно выделить и четыре подтипа:

  1. Вакуумные. В лампочках такого типа внутри колбы создаётся безвоздушное пространство. Считается, что они имеют меньшую светоотдачу, чем газонаполненные.
  2. Галогенные. Главное преимущество этих ламп — большой срок службы, который составляет 2000-4000 часов. Газонаполненная лампа сможет прослужить не более 1200 часов. Лампочки такого типа заполняются буферным газом, которым являются пары брома или йода.
  3. Криптоновые. Колба наполняется криптоном, который увеличивает светоотдачу осветительного прибора, позволяя при этом уменьшить размер колбы без потери яркости.
  4. Аргоновые. Внутри таких ламп содержится нейтральный газ аргон, который защищает вольфрамовую нить накаливания. Аргоновые лампы ценятся за долговечность и достаточный уровень яркости при невысокой стоимости.


Устройство лампы накаливания

Лампа накаливания: общие характеристики, область применения, преимущества и недостатки

Основные характеристики ламп накаливания:

  1. Мощность. Этот параметр зависит от того, где используется осветительный прибор. Для бытовых нужд можно ограничиться лампой до 60 Вт, но существуют и модели с мощностью до 100 Вт и более.
  2. Температура накала. Нить во время работы может нагреваться до 2000-2800 градусов.
  3. Напряжение. Составляет от 220 до 330 Вольт.
  4. Светоотдача. От 9 до 19 Лм/1Вт.
  5. Размер и тип цоколя. Бывает резьбовой и штифтовой цоколи. Цоколь со штифтовым типом соединения редко применяется в быту, и чаще всего используется в автомобильной промышленности. Он может иметь один или два контакта. Существует три основных размера цоколей — Е14, Е27 и Е40. Цифра в обозначении соответствует диаметру в миллиметрах.
  6. Рабочий ресурс. 1000-4000 часов в зависимости от типа.

Лампы накаливания считаются самыми доступными из всех лампочек, которые сегодня предлагают магазины. Они выделяют много тепловой энергии и чувствительны к частым переключениям. Разберемся, чем хороши, а чем плохи данного типа лампы.

Преимущества:

  • доступность;
  • компактность;
  • при работе на переменном токе не видно мерцания;
  • свет нормально воспринимается человеческим глазом;
  • не требуют специальной утилизации;
  • не издают шума во время работы;
  • минимальный уровень УФ-излучения.

Недостатки:

  • низкий уровень светоотдачи;
  • малый срок службы;
  • высокое энергопотребление;
  • пожароопасность;
  • хрупкость.

Несмотря на недостатки, такие лампы по-прежнему активно используются для бытовых нужд. Кроме того, они бывают и транспортными, и применяться в оптике или другой подсветке транспортных средств. Лампы накаливания, покрытые тонким слоем алюминия, применяются для освещения торговых залов и магазинов. Иногда лампу накаливания все еще можно встретить в устройстве светосигнальных приборов, на сегодняшний день в этой сфере более распространены светодиодные.

Чем интересны галогенки?

Галогенка — это современная, более прогрессивная вариация традиционной лампы накаливания. Наполнена парами буферного газа. Благодаря этому увеличены рабочая температура спирального элемента и срок службы осветительного изделия.

Галогены обладают высочайшей цветопередачей. Этот показатель у них составляет 99-100%, что является абсолютным рекордом в среде источников света

Приборы представлены в различных типовых конфигурациях и могут встраиваться в светильники самых необычных модификаций, в мебельные элементы и в системы, создающие точечное освещение.

Отличительные черты ламп. Галогены обеспечивают помещение ярким, насыщенным и плотным светом на протяжении всего срока эксплуатации. За счет компактных размеров могут монтироваться в очень маленькие светильники или встраиваться во фрагменты интерьера.

Несмотря на скромные габариты, обладают уникально высокой светоотдачей и при равной мощности дают гораздо больше света, нежели обычные модули накаливания.

Самый высокий уровень эффективности галогеновые источники света показывают в маленьких колбах. Отдельные производители даже выпускают светильники, уже сразу укомплектованные такой лампой

Основной минус – это уязвимость к механическим повреждениям и частому включению/выключению. Оба эти параметра существенно снижают срок службы ламп и способствуют их быстрому выходу из строя.

Условный эксплуатационный период, по словам производителей, составляет 2000-4000 ч, что значительно превышает возможности модулей накаливания. Однако со светодиодами галогенные лампочки тягаться не могут, на их фоне выглядят более привлекательным только в контексте невысокой цены.

Люминесцентные лампы (КЛЛ и ЛЛ)

Устройства состоят из колбы, внутренняя поверхность которой покрыта люминофором. Емкость, где находятся электроды, заполняется смесью ртутных паров с инертным газом.

Для пуска используется специальный блок – электронный или механический балласт. При включении внутрь колбы посылается заряд, который вызывает образование ультрафиолетовых волн, под воздействием которых люминофор начинает равномерно светиться.

Люминесцентные лампы могут испускать свет разных оттенков. Для его обозначения используются разнообразные маркировки. Как пример, можно назвать ЛТБ – лампа теплого, ЛХБ – холодного, ЛЕ – естественного света

Модели делятся на два вида:

  • линейные устройства (ЛЛ) – громоздкие трубки, на концах которых находятся два штырька;
  • компактные лампы (КЛЛ), имеющие вид закрученной спирали, у которых пусковой блок запрятан в цоколь.

Маркировка G обозначает приборы со штырьковой конструкцией, а буква E – резьбовой патрон.

Технические характеристики КЛЛ:

  • светоотдача — 40-80 Лм/вт;
  • мощность — 15-80 Ватт;
  • период службы — 10000-40000 часов.

Важным преимуществом люминесцентов является низкая рабочая температура. Даже до включенного изделия можно спокойно дотронуться голой рукой, благодаря чему его безопасно устанавливать у любой поверхности.

В то же время у подобных устройств есть немало отрицательных сторон. Прежде всего, они недостаточно экологичны — находящиеся внутри ртутные пары ядовиты.

Хотя в закрытой колбе они не оказывают губительного влияния на человека, разбитые или перегоревшие лампочки могут представлять опасность. Из-за этого им требуется процедура утилизации: предстоит отработавшие изделия сдавать на пункты переработки, найти которые не всегда легко.

Люминесцентные приборы потребляют ощутимо меньшее количество электроэнергии, нежели лампы накаливания, они имеют длительный срок службы и хорошую отдачу света

К другим недостаткам можно отнести:

  1. Нестабильное функционирование при низких температурах. При -10 °C даже мощные устройства светят крайне тускло.
  2. При включении лампы зажигаются не сразу, а через несколько секунд или минут.
  3. Их стоимость довольно высока.
  4. Работа может сопровождаться низкочастотным гулом.
  5. Такие модели сложно совместимы с диммерами, что затрудняет регулировку интенсивности света. Нежелательно также использовать их вместе с выключателями, имеющими индикаторы подсветки.
  6. Хотя срок службы довольно велик, он значительно сокращается при частом включении и выключении.

Кроме того, световой поток, излучаемый этими приборами, сильно пульсирует, что утомляет глаза.

Более подробно о устройстве люминесцентных ламп, их достоинствах и недостатках можно прочесть здесь.

Анализ эффективности использования ламп освещения

Таблица световой отдачи в люменах на 1 Вт мощности

Основным эталоном служат вакуумные лампы накаливания, появившиеся на рынке первыми и имеющие самый низкий КПД. В сравнении с ними, галогенные виды выигрывают в величине светоотдачи в 3-5 раз, люминесцентные энергосберегающие — в 7, светодиодные – до 15. При этом все перечисленные виды имеют хороший коэффициент цветопередачи и с равным успехом подходят для освещения жилых, офисных и производственных помещений.

Но, как уже было отмечено ранее, высокое значение коэффициента светоотдачи не является главным критерием. При сравнительном анализе и выборе ламп для конкретной системы освещения стоит ориентироваться на:

Срок службы излучающих элементов (минимальный у вакуумных ламп накаливания, максимальный – у LED-видов) и его зависимость от частоты выключения и выключения.
Простоту установки и замены. Практически все современные светильники имеют удобный E-цоколь, но его типовые размеры могут быть ограничены (что приводит к проблемам при подборе или установке ламп на старые люстры). При выборе ламп для труднодоступных зон или скрытых конструкций предпочтение однозначно отдается полупроводникам.
Качество светового потока

Помимо самого значения Ra важно учитывать склонность ламп к мерцанию (проявляется у галогенных и ряда люминесцентных ламп), инерционность и сохранение качества в процессе эксплуатации.
Стоимость изделий. Вложения в энергосберегающие люминесцентные лампы дневного света и LED-светильники всегда окупаются в длительных проектах, но иногда они могут быть неподъемными.

Перечисленные виды ламп освещения по праву вошли в нашу повседневную жизнь и трудно ее представить без этих замечательных и простейших устройств, которые удовлетворяют жизненно важную потребность человека в свете и создают для нас комфортные условия проживания в домах и квартирах.

Разновидности ламп накаливания

Классифицируются лампы накаливания исходя из их конструкционных особенностей и сферы применения.

Общего и местного назначения – самая многочисленная группа. Лампы общего вида используются при организации основного освещения бытовых, промышленных и общественных помещений. Основным отличием устройств местного назначения является пониженное напряжения источника питания. Поэтому чаще всего их используют в переносных светильниках, для освещения рабочего места и т. д.;

Декоративные отличаются разнообразием размеров, форм и расположением спирали. Такие лампы накаливания обрели популярность в последнее время благодаря неординарному внешнему виду. Чаще всего их используют в дизайн-проектах в качестве декоративного элемента.

Иллюминационные виды ламп накаливания отличаются небольшим рабочим напряжением. Как правило, у них цветная колба, окрашенная изнутри (реже снаружи) неорганическим пигментом. Палитра красок самая разнообразная и зависит от цели использования. Чаще всего применяются в иллюминационных устройствах. Но эффективная цветопередача сохраняется недолго – под воздействием высокой температуры пигмент «выгорает» и теряет первоначальную яркость.


Иллюминационная лампа накаливания.

Сигнальные постепенно становятся историей. Все чаще их заменяют светодиодные элементы. Разрабатывался этот вид ламп накаливания для разнообразных светосигнальных устройств.


Сигнальная лампа.

Зеркальные имеют колбу своеобразной формы. Ее разрабатывали с таким расчетом, чтобы световой поток имел определенную направленность. Препятствует рассеиванию и способствует фокусировке специальное алюминиевое покрытие. Оно наносится изнутри, оставляя не закрашенным определенный участок колбы (как правило верхний), через который и будет выходить луч света. Используется в местах где необходимо организовать направленное освещение.

Лампf накаливания зеркальные (ЗК).

Транспортные лампы используются в самых разнообразных ТС. Их конструкция и технические характеристики соответствуют условиям эксплуатации. Такие осветительные элементы отличаются повышенной прочностью и вибрационной устойчивостью. Устройство цоколя позволяет быстро сменить вышедшую из строя лампу на новую. Рассчитаны на работу от электросети транспортного средства. Основные виды таких элементов используются в осветительных приборах авто- и мототранспорта, на тракторной технике, самолетах и вертолетах, на морских и речных судах.

Отдельно в этой категории стоят двухнитевые лампы накаливания. В них имеются две спирали, что позволяет в некоторых ситуациях использовать вместо двух один элемент освещения. Например, фары автомобиля (переключение с ближнего на дальний или с габаритов на стоп-сигналы), ж/д светофоры и т. д.


Лампа накаливания, 12V, 21/5W, BAY15d, МАЯК, 61215, двухнитевая с большим цоколем.

Отдельную группу составляют галогенные лампы накаливания. Использование галогенов позволило значительно уменьшить габариты конструкции при повышении светоотдачи. По этой технологии изготавливаются элементы для общего освещения, инфракрасных облучателей, кино- и телеоборудования, прожекторов и пр.

Особенности

Электрическая лампа рассчитана на напряжение 220 В. Вольфрам, который имеет температуру кипения 3410 градусов по Цельсию, используют в виде нагревательного элемента. При показателях в диапазоне от 2300 до 2900 °C происходит излучение не дневного и не белого света. Именно поэтому лампы электрические осветительные испускают такой свет, который выглядит более красно-желтым, нежели дневной свет.

Для того чтобы охарактеризовать качество света, применяют цветовую температуру.

Если бы вольфрам располагался при подобных значениях температуры в воздухе, в таком случае он бы сразу стал оксидом. Чтобы электрическая лампа функционировала на протяжении длительного временного промежутка, из колбы предварительно выкачивают воздух. Сначала делали вакуумные варианты, а теперь лампы незначительной мощности (до 25 Вт) выпускают в вакуумированной колбе.

Более мощные модели заполнены криптоном, аргоном, азотом. Благодаря повышенному давлению, создаваемому в колбе, наполненной инертным газом, существенно снижается скорость испарения вольфрама, что позитивно отражается на эксплуатационных характеристиках. Такое устройство электрических ламп позволяет повышать коэффициент полезного действия, получать спектр, максимально приближенный к белому цвету. Газонаполненные лампы темнеют не так быстро, как вакуумные варианты, так как происходит осаждение материала, из которого состоит тело накала.

Лампочки и здоровье

Современные компании ведут множество разработок, изучая то, как освещение влияет на здоровье и самочувствие людей. В ходе этих исследований создаются новые решения. Производители — члены Европейской светотехнической ассоциации (European Lighting Association), в том числе и Philips, производят светодиодные лампы, соблюдая самые строгие законодательные требования (а в Евросоюзе они очень жесткие).

Согласно стандарту международной электротехнической комиссии (МЭК) 62471, источники света подразделяются на четыре группы риска. Солнечный свет попадает во 2 или 3 группу (самые высокие показатели риска для зрения). В то же время светодиодные лампы для домашнего освещения, как и другие искусственные источники света (лампы накаливания, галогенные и компактные люминесцентные), имеют самый низкий показатель риска – 0 или 1. Поэтому, когда вы длительное время находитесь на улице — лучше всегда пользоваться солнцезащитными очками.

Наиболее вредна для нашего зрения синяя часть спектра. Людям, которые входят в группу риска (слишком чувствительные к этой части спектра), стоит использовать в повседневной жизни светодиодные или компактные люминесцентные лампы с низкой цветовой температурой. Также рекомендуется отдавать предпочтение светильникам с абажурами.

Газоразрядная лампа, её классификация

Газоразрядные лампы классифицируются по типу источника света и давлению.

По источнику света

По типу свечения бывают:

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

По величине давления

ГРЛ по величине давления.

  1. 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.
  2. 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