Виды ламп и освещения

Развитие технологий привело к созданию большого количества искусственных источников света. Разные виды лампочек подходят для разных задач и помещений. Лучше разбираться в этом вопросе поможет наша статья.

Характеристики

Лампы различаются друг от друга конструкцией и техническими характеристиками. Для потребителя важно знать свойства тех или иных источников света. Ознакомимся с ними подробнее.

Мощность. Измеряется в Вт. Мощность говорит о количестве электричества, которое потребляет источник света. Чем она больше, тем ярче светит лампочка. Одновременно большая мощность говорит о больших расходах на электроэнергию и размере счетов за нее.

Поскольку номинальная мощность напрямую зависит от конструкции, то для сравнения разных типов ламп удобнее использовать другую характеристику – световой поток.

Световой поток. Измеряется в лм. Световой поток показывает, насколько ярко светит лампочка. Новые модели источников света (люминесцентные и светодиодные) имеют большую яркость при меньшей мощности. Именно за счет этого достигается энергосбережение.

Сравнительная характеристика мощностей самых популярных бытовых лампочек со световым потоком 1200 лм приведена в таблице.

Таким образом, при равном световом потоке мощность светодиодных ламп более чем в пять раз меньше, чем у ламп накаливания.

Светоотдача. Измеряется в лм/Вт. Светоотдача показывает световой поток в расчете на 1 Вт мощности. Также удобный параметр для сравнения разных типов осветительных приборов. Чем больше светоотдача, тем меньшая мощность обеспечивает максимальную яркость.

Коэффициент цветопередачи (Ra, CPI). Показывает, насколько искажаются реальные цвета при искусственном освещении. Обозначается цифрами от 1 до 100. Чем ниже значение коэффициента, тем сильнее искажаются оттенки. Индекс 100 означает, что цвета передаются максимально точно. Для зрения в помещении безопаснее использовать источники света с Ra не менее 80.

Цветовая температура. Измеряется в К. Определяет теплоту света, ведь разные цвета в зависимости от освещения воспринимаются глазом по-разному.

Различают несколько типов цветовых температур:

• 2700-3200 – теплый белый;
• 3300-4000 – нейтральный белый;
• 4000-5000 – холодный белый;
• 5000-6000 – дневной свет;
• свыше 6000 – холодный дневной.

Цветовая температура заметно влияет на настроение и работоспособность человека. При выборе ламп, особенно для домашнего и рабочего использования, внимательно изучите маркировку. Помните, что теплый цвет способствуют расслаблению, а холодные – бодрости и работоспособности. Но в больших количествах холодный свет угнетает нервную и зрительную систему. Подробнее можно почитать в статье о цветовой температуре

Срок службы. Это количество часов, которое прослужит источник света. На упаковке обычно указывается срок службы при работе в идеальных условиях. В реальных он может отличаться от заявляемого производителем. Сроки службы популярных бытовых лампочек приведены в таблице.

К тому же у многих моделей источников света со временем падает яркость. Это происходит из-за физических процессов, которые делают возможным само свечение. К таким лампам относятся светодиодные, газоразрядные.

Угол рассеивания света. Это угол, на который расходится световой поток. Лампа накаливания светит во все стороны на 360⁰. Но не все виды источников света могут похвастаться тем же. Например, из-за конструктивных особенностей led  (и других типов) угол рассеивания составляет от 30⁰ до 360⁰.

Исходя из задачи светильника, выбирается оптимальный угол. Для точечной подсветки достаточно 30⁰, а для общего освещения лучше выбирать максимальный угол.

Коэффициент пульсации (мерцания). Характеризует равномерность освещения. Измеряется в процентах. Чем меньше коэффициент, тем ровнее световой поток, тем меньше будут уставать глаза. В идеале для дома и офиса стоит выбирать источники света с коэффициентом пульсации около 5%. Лампы с коэффициентом свыше 35% опасны для зрения.

Классификация

Лампы накаливания

Самый первый искусственный источник света, придуманный Т.Эдисоном в конце 19 века. Свечение основано на прохождении тока через вольфрамовую нить накаливания. Нить накаляется до 3000⁰С и начинает светиться. Вольфрамовая спираль помещается в стеклянную колбу, которая заполнена либо инертными газами, либо вакуумом.

Несмотря на простую конструкцию лампы накаливания различаются по форме, размерам и назначению. Могут работать от разных напряжений: 220, 12, 24 и 36 В. Светят они теплым светом 2700 К, цветопередача высокая – свыше 90. Выпускаются разной мощности, стоят мало. К тому же они не зависят от перепадов напряжения в сети, работают при минусовых температурах, не требуют особой утилизации.

К недостаткам можно отнести минимальную светоотдачу, высокое энергопотребление, низкий срок службы, хрупкость, сильное нагревание при работе.

Современным подвидом стали модные винтажные лампы Эдисона. Конструктивно они изготавливаются так же, как лампы накаливания, но в самых причудливых формах, цветах и вариациях. Винтажные источники света используются для декорирования интерьеров под старину и в стиле «лофт».

Пример винтажных ламп Эдисона

Галогенные

Модернизированная версия лампы накаливания. Главное усовершенствование состоит в добавке галогенов (смеси паров брома и йода) к инертному газу в колбу. Это приводит к тому, что ионы вольфрама в колбе ионизируются и вступают в реакцию с парами галогенов. Получившаяся молекула оседает на нагретую спирать и разлагается. В итоге вольфрам снова переходит в металлическую фазу. Весь процесс способствует увеличению срока службы и светоотдачи, снижению размеров колбы. Уменьшение габаритных размеров стало возможным благодаря особому кварцевому стеклу, которое используется для колбы. Кварцевое стекло выдерживает более высокие температуры, чем обычное.

«Галогенки» находят свое применение во многих сферах: уличное освещение, общее и точечная подсветка в квартирах, прожекторы, низковольтное освещение, автомобильные фары и др. Они обладают всеми достоинствами ламп накаливания и повышенной светоотдачей, сроком службы. 

Из минусов отмечается, что при работе колба сильно нагревается. Нельзя трогать лампу голыми руками: на ней останется жир от пальцев, который в итоге приведет к скорой поломке. Также «галогенки» чувствительны к перепадам напряжения в сети.

Подробнее читайте в статье про галогенные лампы

Газоразрядные источники света (ГРЛ)

Принцип действия газоразрядных ламп основан на явлении электрического разряда в газах. Появление светового излучения у  ГРЛ разных типов несколько различается физически. А в конструкции немало общего.

Их общая конструкция состоит из разрядной трубки (или горелки), к которой припаяны электроды (основные и поджигающие). Горелка изготавливается из специального кварцевого или керамического тугоплавкого стекла. Трубка и электроды помещены во внешнюю колбу.  Внутрь колбы закачиваются разные газы в зависимости от типа источника света.

В устройство дуговых ламп входит токоограничивающий резистор, который необходим для контроля над возникающим в колбе разрядом. Вместо резистора могут применяться внешние балласты (дроссели): электромагнитные или электронные. Также для стабильной работы в схему включается пускорегулирующая аппаратура, а для первоначального розжига – импульсное зажигающее устройство.

ГРЛ применяют в уличном, бытовом, промышленном, автомобильном, кино- и театральном освещении, сельском хозяйстве.

В соответствии с Минаматской конвекцией с 2020 года запрещается производство некоторых ртутьсодержащих изделий: в том числе ДРЛ, МГЛ.

Характеристики некоторых ГРЛ приведены в таблице.

ДРЛ

Дуговые ртутные лампы. Излучение возникает благодаря столбу дугового электрического разряда. Пары ртути светят видимым голубым или фиолетовым спектром и невидимым глазу ультрафиолетом. Последний возбуждает люминофор, нанесенный на внутреннюю часть колбы. В итоге получается яркий белый свет.

ЛЛ и КЛЛ

Люминесцентные и компактные люминесцентные лампы. Свечение основано на дуговом разряде, который возникает между электродами в атмосфере инертных газов и паров ртути. В итоге возникает невидимое глазу ультрафиолетовое излучение. В видимый спектр свет переводит слой люминофора, нанесенный внутри колбы. Он поглощает ультрафиолет и излучает видимый свет. В зависимости от люминофора возможны разные цветовые температуры.

ЛЛ чаще применяются для освещения промышленных предприятий, цехов и офисов. КЛЛ – для бытового и промышленного освещения. Компактные лампы отличаются свернутой в спираль формой стеклянной колбы. Это сделано для минимизирования размеров лампы. Необходимая пускорегулирующая аппаратуры КЛЛ «спрятана» в цоколь.

Характерным преимуществом ЛЛ является низкое нагревание колбы, а недостатком – плохая работа при низких температурах (ниже +5⁰С).

ДНаТ

Натриевые (ДНаТ). Излучение происходит благодаря газовому разряду в парах натрия. Свет получается оранжево-желтый. Поэтому применяются ДНаТ в основном для уличного освещения и в теплицах. Также ДНаТ характеризуются высокой светоотдачей (150-200 лм/Вт) и долгим сроком службы.

МГЛ

Металлогалогенные лампы. Свечение основано на плазме дугового разряда высокого давления в парах инертных газов, ртути и галогенидов натрия и скандия. В зависимости от количества галогенидов спектр МГЛ свет получается разного спектра (от 3500 до 6000 К). 

МГЛ характеризуются высокой светоотдачей (70-95 лм/Вт) и цветопередачей (Ra более 90).

Ксеноновые

Свечение возникает за счет электрической дуги в атмосфере ксенона. Спектр приближен к естественному солнечному (примерно 4000 К). При добавлении к ксенону некоторый добавок получают другие цветовые температуры: 5000 и 6000 К. Ксеноновые лампы применяют для фар автомобилей, кино- и фотосъемке (благодаря высокой цветопередаче), в оптических приборах, научных испытательных камерах и установках.

Автомобильные ксеноновые лампы

Трубчатые ксеноновые лампы

Неоновые

Относятся к газосветным лампам. Световое излучение возникает благодаря свечению самого газа при протекании электричества. Конструкция газосветных ламп проще, чем у газоразрядных: только трубка с инертным газом и два электрода с торцов трубки.

В зависимости от вида инертного газа неоновые лампы получают разное свечение.

Разные оттенки получают смешением газов (иногда добавляют зелено-голубые пары ртути) либо нанесением люминофора на колбу.

Применяются в основном в декоративных целях и в наружной рекламе.

Криптоновая лампа

Криптоновые лампы – это разновидность газоразрядных ламп, в которых в качестве заполнителя используется инертный газ криптон. Они отличаются от обычных ламп некоторыми преимуществами, что делает их популярным выбором во многих областях.

Одним из главных преимуществ криптоновых ламп является их высокая светоотдача. Они способны обеспечить яркий и равномерный свет, что делает их отличным вариантом для использования в промышленных помещениях, спортивных сооружениях, а также в качестве уличного освещения. Благодаря своей высокой светоотдаче, криптоновые лампы могут значительно снизить потребление электроэнергии при сохранении яркости освещения.

Еще одним важным свойством криптоновых ламп является их долгий срок службы. Они обладают отличной стойкостью к перепадам напряжения и вибрациям, что повышает надежность и долговечность работы лампы. Благодаря этому, замена лампы происходит реже, что сокращает расходы на обслуживание и уменьшает перерывы в работе.

Также стоит отметить, что криптоновые лампы обеспечивают стабильную цветовую температуру света, что важно для создания комфортной атмосферы в помещении. Они доступны в различных вариантах по мощности и типу цоколя, что делает их универсальным решением для различных задач освещения.

Однако, стоит помнить, что криптоновые лампы являются чувствительными к перепадам температуры, поэтому для оптимальной работы необходимо обеспечивать хорошую вентиляцию и учитывать особенности эксплуатации.

Криптоновые лампы – это надежное и эффективное решение для освещения в различных областях. Как электрик, я всегда рекомендую обратить внимание на этот тип ламп при проектировании и обновлении освещения в различных помещениях.

Светодиодные (led)

Излучение в светодиодных лампах основано на явлении рекомбинации в двух разных полупроводниках. В составе первого преобладают электроны, в составе второго – положительно заряженные ионы. Когда между проводниками протекает ток, то на границе материалов электроны и дырки рекомбинируют друг с другом. В итоге появляется световое излучение. В зависимости от материалов полупроводников различается длина волны света и его цветовая температура.

Светодиодная лампа состоит из светодиодов, радиатора, драйвера, рассеивателя и цоколя. Радиатор отводит излишнее тепло от светодиодов. Драйвер выравнивает питающее напряжение, преобразует переменный ток в постоянный. В недорогих лампочках драйвер заменяют блоком питания, который не стабилизирует ток. Рассеиватель есть не во всех моделях. Он распределяет световой поток в пространстве, предотвращает попадание внутрь влаги и пыли. Иногда внутри рассеиватель покрывают люминофором.

К положительным сторонам светодиодных источников света относят:

• энергосбережение;
• длительный срок службы;
• отсутствие сильного нагрева во время работы;
• большой диапазон цветовых температур: от 2700 до 6500 К;
• механическая прочность; возможность работы с поврежденным рассеивателем;
• декоративность;
• экологичность.

К отрицательным сторонам относят:

• высокая цена;
• мерцание (особенно у дешевых моделей без драйвера);
• снижение яркости в течение эксплуатации из-за деградации светодиодов;
• высокий процент брака;
• световой поток узконаправленный.

Светодиодные источники света применяются практически везде: бытовое (общее и точечное) освещение, уличное, декоративное.

Работают от переменного (220) и постоянного напряжения (4, 12 В). Выпускаются с разными цоколями: штырьковыми и винтовыми.

Филаментные

Разновидность led, по внешнему виду схожая с лампами накаливания.

Предназначены для декоративного использования в открытых светильниках и люстрах. Нить накала заменяется светодиодной нитью. Нить изготовлена из стекла (сапфира), на которое нанесены 28 светодиодов (синих или в смеси с красными). Поверх нить покрывается слоем люминофора для создания белого света (до 4500 К). Драйвер в данном случае размещается в цоколе.

Филаментные источники света выпускаются небольшой мощности: от 4 до 8 Вт. Как правило, одна нить соответствует 1 Вт.

Типа «кукуруза»

«Кукурузой» называют светодиодную лампу, на которой светодиоды расположены по кругу. Светит она во все стороны на 360⁰. Часто «кукуруза» не имеет рассеивателя.

Светят такие лампы ярко, во все стороны. Применяются там, где необходимо яркое, экономное освещение. Лучше использовать в закрытых помещениях, так как рассеиватель отсутствует. Но выпускаются «кукурузы» и для уличного применения для замены газоразрядных ламп.

Энергосберегающие лампы. К ним относят источники света, которые при равном с лампой накаливания световом потоке имеют меньшую мощность. Для бытового применения энергосберегающими можно назвать компактные люминесцентные и светодиодные лампы.

Для сравнения можно взять разные типы ламп освещения с равным световым потоком 1200 лм.

Из таблицы видно, что  мощность КЛЛ и led значительно меньше, чем у ламп накаливания. Правда, стоят энергосберегающие лампы значительно дороже. Тем не менее, уже через 1-1,5 года эксплуатации достигается экономия на счетах за электричество. Особенно, если заменять мощные лампы накаливания (свыше 60 Вт), и заменять в тех помещениях, где свет горит постоянно. В подвале энергосберегающая лампа себя не окупит.

Инфракрасные лампы

Это скорее источник тепла, чем света. Их конструкция основана на лампе накаливания. Только спираль не накаливается до температуры видимого света. Излучение идет в невидимом глазу инфракрасном диапазоне. Поэтому лампа больше излучает тепло.

Лампы бывают со стеклянной и керамической колбой. Применяются для обогрева помещений, теплиц, террариумов, аквариумов, в медицине. Особенностью обогрева является то, что греется не воздух, а сам объект (человек или цыпленок). Поэтому такие лампы подходят для обогрева открытых площадок.

Керосиновые лампы

Источник света, на основе сгорания керосина. В емкость заливается керосин. Через фитиль он поднимается в зону горения, где сгорает, давая свет. В другой конструкции, близкой к примусу, вместо фитиля используется трубочка под давлением, которое создает ручная помпа.

Применялись до широкого распространения электричества в 19-нач.20 веков. На сегодняшний день используются там, где нет электричества, туристами, в декоративных целях.

Кварцевые лампы

Представляют собой газоразрядную лампу низкого стекла с колбой из кварцевого стекла. Внутри находится смесь инертного газа и ртути. Пары ртути при прохождении электрического разряда дают ультрафиолетовое излучение. Кварцевое стекло их пропускает наружу.

Благодаря ультрафиолету определенной длины волны происходит обезвреживание вирусов и бактерий. Поэтому кварцевые лампы активно используются для обеззараживания помещений, инструментов, воды. Также их используют для облучения молодняка на птицефермах и детей для предотвращения рахита.

К разновидностям кварцевых ламп относятся ультрафиолетовые и бактерицидные. Они немного отличаются конструкцией, назначением и условиями эксплуатации.

Выбор подходящего источника света

При выборе ламп для освещения ориентируйтесь на условия эксплуатации, площадь и назначение помещения (или открытой площадки).

Газоразрядные лампы не используются для домашнего освещения. Они постепенно отмирают из-за наличия ртути в составе. Натриевые лампы для уличного освещения часто заменяют светодиодными.

Для бытового освещения больше всего подходят лампы накаливания, галогенные, люминесцентные и светодиодные. Для освещения помещений, где свет горит редко и помалу вполне можно использовать лампы накаливания. Также они незаменимы при освещении парилок (Led и КЛЛ в них не выдержат высоких температур). Для парилки подойдет и «галогенка».

Светодиодные источники света подойдут для постоянно освещаемых помещений. При этом обращайте внимание на цветовую температуру: для комнат отдыха – теплые тона, для рабочих помещений – нейтральные или холодные.

КЛЛ не стоит использовать на жаре и при температурах ниже 5⁰С.

Для декоративного освещения и рекламы подойдут светодиодные ленты, гибкий неон.

Точечную подсветку легко организовать при помощи спотов с «галогенками» или led.

При освещении сырых помещений (погреб, подвал) лучше использовать низковольтное освещение.

Выводы и полезное видео

Выбор осветительного прибора – интересная и важная задача. Надеемся, что наша статья помогла вам разобраться в вопросе.

---