Устройство галогенной лампы имеет много общего с лампой накаливания, которая установлена практически в каждом жилом доме. Данная лампочка состоит из колбы, вольфрамовой нити, электродов и группы контактов, как показано на картинке.

Устройство изделия

Основное конструктивное отличие галогенок от ламп накаливания заключается в следующем:

  • внутри колбы находятся пары брома и йода, вместо инертного газа (либо вакуума);
  • материал изготовления колбы – кварц.

Эти два отличия заметно продлевают количество рабочих часов изделия, а также его КПД (об этом поговорим чуть позже).

Характеристика

Основные технические характеристики галогенных ламп:

  • диапазон мощности колеблется от 1 Вт до 20 кВт;
  • номинальное напряжение может быть 6/12/24/110/240 В (в зависимости от условий применения);
  • температура нагревания вольфрамовой нити около 3000 градусов;
  • световая отдача – от 15 до 22 лм/ 1 Вт;
  • размер цоколя – 14 мм (E14, «миньон») и 27 мм (E27 стандарт);
  • срок службы составляет от 2000-4000 часов при нормальной работе (при плавном включении отметка может достигать рекордных 12000 часов).

Разновидности

На сегодняшний день существует 4 основных типа галогенных ламп:

  1. Линейные
  2. С внешней колбой
  3. С отражателем
  4. Капсульные

Рассмотрим вкратце каждый из типов изделий, а также плюсы и минусы каждого варианта.

Линейные галогенные лампы были изготовлены еще в прошлом веке (в 60-х годах). Они имеют особенную конструкцию – продолговатую цилиндрическую форму с двумя цоколями. Мощность может достигать 20 кВт, поэтому их применяют как в быту, так и промышленном назначении (прожектора). Преимущество данных лампочек заключается в высоких прочностных свойствах и яркости. Недостатком является повышенное энергопотребление.

Галогенная лампа с двойной колбой (внешней) практически не отличается от классического варианта, однако если присмотреться, то внутри стеклянной оболочки можно увидеть еще одну небольшую лампочку, как показано на фото. Внешняя колба используется для защиты галогенки от прикосновения человеком и механических повреждений. На сегодняшний день существует широкий ассортимент ламп с внешней колбой: матовые, молочного оттенка, декоративной формы и т.д. Размер цоколя может быть стандартный (E27) и уменьшенный (E14).

Лампочка с внешней колбой

Чтобы сделать световой поток направленным, колба покрывается алюминиевым либо инфракрасным отражателем. В результате освещение становится наиболее эффективным, т.к. весь свет направляется в необходимую зону помещения. Чаще всего такие варианты исполнения используются при монтаже скрытого освещения потолка (точечные светильники),

Существует множество разновидностей галогенных ламп с отражателем: с защитным стеклом, без него и т.д. Тип цоколя представлен двухштырьковой контактной группой различного размера (расстояние между контактами может составлять от 3 до 10 мм).

Капсульные модели имеют миниатюрные размеры и относительно небольшую светоотдачу. Чаще всего капсульные галогенные лампы применяются исключительно в декоративных целях, к примеру, для подсветки мебели.

Как и в предыдущем варианте, цоколь может иметь несколько типоразмеров: от 3 до 9 мм между контактами.

Маркировка

Маркировка галогенных ламп для стран СНГ имеет следующий вид:

  • первая буква – материал изготовления колбы («К» означает кварцевая);
  • вторая буква – название газа в колбе (если «Г» — галоген, если «И» — йод);
  • третья буква – особенности конструкции («М» — малогабаритная);
  • первая группа цифр – рабочее напряжение в Вольтах и через дефис номинальная мощность в Ваттах;
  • последняя цифра – номер доработки изделия (отличие от базовой модели).

Преимущество

Преимущество галогенных ламп заключается в следующем:

  • небольшие габариты;
  • относительно долгий срок эксплуатации (в 2 раза больше, чем у ламп накаливания);
  • умеренный расход электроэнергии;
  • имеют повышенную механическую прочность и термостойкость благодаря кварцевому исполнению оболочки;
  • повышенная светоотдача;
  • световой поток можно регулировать;
  • невысокая стоимость;
  • широкий ассортимент изделий различной области применения.

Недостатки

Недостатков у галогенных ламп накаливания несколько:

  • категорически запрещается дотрагиваться к лампочке руками, т.к. это может значительно сократить срок службы;
  • изделия выходят из строя при перепадах напряжения, поэтому для их работы необходимо потратиться на приобретение устройства защиты от перенапряжения;
  • галогенная лампочка нагревается до высоких температур, поэтому нужно заблаговременно позаботиться о пожаробезопасности при монтажных работах.

samelectrik.ru

В Европе программа перехода на энергосберегающие технологии стартовала в 2009 году, когда с сентября 2009г. было запрещено на законодательном уровне продавать самые популярные во всем мире лампы накаливания.

Россия также взяла курс на энергоэффективность в 2009 году. Так в ноябре 2009 года был принят закон об энергосбережении, в котором определены основные этапы постепенного вывода из оборота ламп общего назначения. Так с 01.01.2011г. введен запрет на продажу ламп накаливания мощностью от 100 Вт и более, с 2013 г. – от 75 Вт, с 2014 г. – от 25 Вт и выше.

Давайте разберемся, почему такие привычные для нас «лампочки Ильича» попали в немилость, чем их можно заменить и как правильно перейти на более энергоэффективные источники.

 

Содержание.

  1. Почему выводятся из эксплуатации лампы общего назначения?
  2. Что такое галогенная лампа? Преимущества и недостатки
  3. Особенности эксплуатации галогенных ламп
  4. Виды галогенных ламп
  5. Блок защиты галогенных ламп
  6. Галогенная лампа: схема подключения через трансформатор
  7. Фотоальбом: галогеновые светильники
  8. Фотоальбом: галоген в интерьере
  9. Как заменить галогеновую лампу (видео)

 

Почему выводятся из эксплуатации лампы общего назначения?

Основная причина вывода ламп общего назначения (ЛОН) из оборота – низкая энергоэффективность, которая заложена в самом принципе работы лампы. Источником света в ней является спираль из вольфрамовой проволоки (нить накаливания), которая при подаче тока раскаляется и излучает свет. Но, фактически, в свет преобразуются только 5% (!) потребляемой лампой энергии. Остальные 95% — переходят в тепло. То есть привычные нам лампы не столько светят, сколько греют!

Галогенная лампа

 

Второй существенный недостаток ламп накаливания (ЛН) – со временем они начинают хуже светить. Это происходит от того, что на стенки колбы оседает вольфрам, который постепенно испаряется с нити накаливания, тем самым снижается световой поток. Нить без вольфрама перегорает (ускоряют процесс перегорания еще и частые включения/выключения) — и лампа идет в утиль.

Конечно, стоимость самой лампы накаливания намного ниже по сравнению с другими типами современных ламп. Но это только кажется на первый взгляд. На самом же деле, у ЛОН намного выше цена эксплуатации, а это значит, что единоразовая экономия при покупке перекроется с лихвой большими расходами электроэнергии.  К тому же ЛН имеет короткий срок службы: самая качественная из них может прослужить до 1000 часов, а лампы недобросовестных производителей перегорают уже после нескольких включений. Поэтому покупать такие лампочки приходится часто.

И еще одним недостатком ламп общего назначения является их малая светоотдача: от 7 до 17 лм/Вт.

Что же нам предлагают современные технологии взамен ламп накаливания? Альтернативой ЛОН выступают лампы нескольких видов: галогенные, индукционные, светодиодные, люминесцентные, газоразрядные, энергосберегающие.

В нашей статье остановимся подробно на изучении галогенных ламп, их видов, эксплуатационных характеристик и способах введения в эксплуатацию.

Галогенная лампа

Что такое галогенная лампа? Преимущества и недостатки

Галогенная лампа – это усовершенствованная лампа накаливания, получившая широкое распространение относительно недавно. Высокие технологии производства позволили повысить эксплуатационные показатели галогенных ламп по всем параметрам в сравнении со стандартными лампами. Эффективность галогенных ламп выше обычных ЛН на 20 – 50% (соответственно, на такую же величину снижается энергопотребление).

Галогенная лампа

Главные достоинства галогенных ламп – их доступная цена, прекрасная передача цвета, возможность создания разных световых оттенков и яркий свет на протяжении всего периода эксплуатации. Благодаря добавлению в колбу паров галогенов (брома, хлора, фтора, йода), которые уменьшают испарение вольфрама, значительно увеличился срок службы лампы (до 2000 – 5000 часов работы). Испарение вольфрама происходит медленнее, в том числе, из-за высокого давления газов в колбе, объем которой стал значительно меньше по сравнению с ЛОН. Таким образом, ресурс галогенных ламп в 3-5 раз выше обычных. При этом он ниже, чем у люминесцентных.

Галогенные лампы имеют насыщенный яркий ровный свет, который значительно отличается по спектральному составу от света обычной лампы. Такой свет максимально приближен к спектру солнечного света. Поэтому он прекрасно передает цвет лица человека, а также цвета в интерьере теплой и нейтральной гаммы.

Галогенные газы, в отличие от инертных, защищают колбу от снижения светового потока (галогенные газы, вступая в реакцию с атомами вольфрама, связывают их, не давая оседать на стенках колбы). Яркость освещения регулируется большим ассортиментом отражателей разных диаметров. Тепловое излучение отводится за пределы освещаемой площади благодаря дихроичным отражателям.

Галогенные лампы, как и ЛОН, могут диммироваться, т.е. менять уровень яркости. Потребитель может без каких-либо дополнительных усилий заменить лампу накаливания на галогенную в осветительных приборах с функцией диммирования. При этом энергопотребление при одинаковой светоотдаче уменьшается на 30 % меньше. Но имейте в виду, что увеличение или уменьшение питающего напряжения всего на пять-шесть процентов уменьшает рабочий ресурс вдвое, а также провоцирует оседание вольфрама на колбу.

Кроме сказанного выше, галогенные лампы оберегают освещаемые вещи от выгорания благодаря специальным фильтрам, нанесенным на кварцевое стекло, которые не пропускают ультрафиолет.

Не удивительно, что эти лампы были запущены в массовое производство и получили такое широкое распространение как в бытовых (домашних условиях, общественных зданиях), так и в профессиональных сферах деятельности.

Но у галогенных ламп есть и свои недостатки. Из-за высокой чувствительности к скачкам напряжения в сети, они гораздо чаще перегорают в момент включения, чем лампы общего назначения. Поэтому их необходимо включать через блоки защиты стабилизаторы напряжения или трансформаторы (для низковольтных ламп). О блоках защиты галогенных ламп будет рассказано ниже.

Еще одним существенным недостатком является очень сильное нагревание колбы (выше 250 до 500(!) градусов по Цельсию). Поэтому, во-первых, при их установке вы должны позаботиться о соблюдении норм противопожарной безопасности (между перекрытием и подвесным потолком обеспечьте достаточное расстояние, исключите возможность соприкасания лампы с любым предметом или материалом, находящимся поблизости, чтобы предотвратить его возгорание). А во-вторых, колбу никогда нельзя брать голыми руками.

Особенности эксплуатации галогенных ламп

Галогенные лампы особенно чувствительны к жировым загрязнениям. Колбы нельзя касаться даже хорошо вымытыми руками. На ней в любом случае останутся отпечатки пальцев, и стекло колбы, под действием высоких температур, может оплавиться в этом месте. Повышенная температура лампы ускоряет процесс испарения вольфрама, что катастрофически сокращает срок службы лампы. Достаточно взять ее в руки без перчаток всего один раз, чтобы сократить срок службы втрое(!). Поэтому всегда берите лампу с одной колбой куском чистой ткани либо в перчатках. Если же колба чем-то испачкана – обязательно протрите ее медицинским спиртом. Брать руками можно только лампу с двойной колбой.

Если вы используете галогенную лампу вместе с диммером, включайте ее время от времени на полную мощность. Это необходимо, чтобы испарить осадок йодида вольфрама, накопившийся на внутренней стороне колбы.

Галогенные лампы одинаково хорошо работают на постоянном и на переменном токе. При этом они рассчитаны на напряжение 220 и 12 вольт. Следовательно, низковольтные лампы должны быть оборудованы электронным инвертором или понижающим трансформатором (он может быть встроен в осветительный прибор). Можно установить одно понижающее устройство на группу светильников. В таком случае низковольтная сеть монтируется проводом большего сечения по сравнению с обычной 220-вольтной проводкой, рассчитанной на ту же потребляемую мощность.

Виды галогенных ламп

Прежде чем купить галогенные лампы, внимательно изучите из разновидности и сферу применения.

Галогенная лампа

Линейные двухцокольные лампы со спиральной нитью накала и кварцевой трубкой применяются для освещения широких поверхностей. Имеют высокую светоотдачу и коэффициент цветопередачи, живой белый блеск, постоянный световой поток, возможность регулировки яркости, мгновенное перезажигание. Лампы мощностью более 500 Вт требуют четко горизонтальной установки (допустимое отклонение – 4 градуса).

Лампы с цветным защитным стеклом и со стеклянным отражателем. Используются для декоративного освещения.

«Галогенки» с параболическим стеклянным отражателем с алюминиевым слоем. Предназначен для создания световых акцентов при акцентном освещении (в том числе уличная подсветка), элемент светового дизайна.

Лампы с двойной колбой. Характеризуются отличной цветопередачей (Ra=100) и стабильной светоотдачей. Имеют резьбовой цоколь и работают от стандартного сетевого напряжения. Совместимы с регуляторами яркости.

При покупке также обратите особое внимание на цоколи галогенных ламп. Дело в том, что уменьшенный размер колбы, а также изготовление ее из толстостенного стекла дают возможность использовать лампу без стандартных цоколей. Поэтому иногда может быть необходима смена светильника.

Блок защиты галогенных ламп

Как мы уже говорили, неприятной особенностью галогенных ламп является их высокая чувствительность к перепадам напряжения и частое перегорание в момент включения. Дело в том, что при резком включении имеет место большой скачок напряжения, и на спирали выделяется кратковременно большая мощность. При этом температура, буквально за доли секунды, повышается от комнатной до нескольких тысяч градусов. В то же время в момент включения нить накаливания еще относительно холодная, а следовательно – имеет маленькое сопротивление. Ночью эти процессы усиливаются из-за повышенного напряжения в сети. Именно по этой причине лампы часто горят при включении.

Срок службы лампы можно продлить двумя способами: добавить диод, уменьшив таким образом частоту тока, или при включении лампы плавно повышать напряжение. Все блоки защиты обеспечивают второй вариант. Их также называют устройством плавного пуска.

Галогенная лампа

Блоки защиты рассчитаны на разную нагрузку и имеют различные модификации. Некоторые из них работают с лампами, которые запитываются через обычный или электронный трансформатор. Размеры блоков зависят от мощности нагрузки. Самый маленький блок может быть установлен в подрозетник прямо за выключателем. Блок защиты большей мощности можно установить, например, в подвесном потолке или в монтажной коробке под выключателем.

Галогенная лампа: схема подключения через трансформатор

В целях экономии электроэнергии и повышения безопасности эксплуатации, нередко применяются низковольтные схемы освещения. Так галогенные лампы малого напряжения подключают через 6-ти, 12-ти и 24-вольтные источники питания.  В этом случае, при сокращении на порядок энергопотребления, яркость света остается прежней.

 

Невысокое напряжение является дополнительной гарантией безопасности, поэтому низковольтные галогенные лампы часто устанавливают в ванных комнатах. Их также удобно использовать во встроенных светильниках на подвесном потолке, поскольку современные электронные трансформаторы имеют маленькие размеры и легко монтируются прямо на каркас потолка.

Использование низковольтных ламп подразумевает наличие понижающего трансформатора галогенных ламп. На рисунке ниже представлена схема подключения шести галогенных светильников с использованием двух понижающих трансформаторов.

Галогенная лампа

Если вам необходимо подключить большое количество ламп, используйте специальные клеммные соединители. При этом учтите, что галогенные лампы подключаются параллельно между собой.

При подключении галогенных светильников придерживайтесь следующих правил.

Длина выходного провода на 12 Вт должна быть не больше 2 метров. В противном случае возможны потери тока, а следовательно – снижение яркости освещения.

Располагайте трансформатор минимум в двадцати сантиметрах от любого источника тепла во избежание перегрева. Старайтесь не располагать трансформатор в полостях с объемом менее 11 литров. Если же по техническим причинам трансформатор монтируется в нишу небольших размеров, суммарная нагрузка на него не должна превышать 75% от максимального возможного значения.

Фотоальбом: галогеновые светильники

Галогенная лампаГалогенная лампаГалогенная лампаГалогенная лампаГалогенная лампа

Фотоальбом: галоген в интерьере

Галогенная лампаГалогенная лампаГалогенная лампаГалогенная лампаГалогенная лампаГалогенная лампаГалогенная лампаГалогенная лампаГалогенная лампа

strport.ru

Линейные

Галогенная лампа«>

Это самый старый тип галогеновых ламп. Он разработан в 60-е годы прошлого века. Такая лампа представляет собой кварцевую трубку, которая с обеих сторон имеет выводы. Особые проволочные кронштейны удерживают нить накала. Вопреки своим малым размерам, лампа имеет довольно большую мощность — до 20 кВт и позволяет обеспечить высокую яркость. По этой причине их почти не применяют в быту, зато широко используют при прожекторном освещении. Правда, последние модификации линейных галогеновых светильников – галогенные лампы заливающего света характеризуются высокой прочностью и могут с равным успехом применяться как при внутреннем, так и при наружном освещении.

Буквально все лампы этого типа должны размещаться горизонтально, так как небольшое отклонение угла наклона заметно уменьшает срок их службы.

Галогеновые лампы с внешней колбой

Они работают от напряжения сети. Внешне подобны традиционным лампам накаливания, так они и задумывались. Подобные лампы не нуждаются в специальных светильниках, подключаясь непосредственно к бытовой электросети. У них стандартный тип цоколя — Е27 и Е14. Правда, так как длительность эксплуатации галогеновых лам сильно зависит от стабильности питающего напряжения, рекомендуется подключать их с использованием специальных устройств – блоков защиты галогеновых ламп. Он дает возможность плавного включения и выполняет функцию фильтра, защищающего лампу от нестабильности питающего напряжения.

По сравнению с обычными, галогенные лампы дают свет, у которого большая цветовая температура и более качественная цветопередача. При переходе на галогеновые лампы можно уменьшить потребление электроэнергии на 30%.

Внешняя колба напоминает размерами и формой колбу лампы накаливания. Внутри помещаются миниатюрные или линейные галогенные лампы накаливания. Сейчас производятся лампы с разными колбами – матированными, молочными, прозрачными.

Так как внутренняя колба обладает небольшими линейными размерами, это дает возможность сделать лампу миниатюрной. Поэтому они применяются в маленьких светильниках.

Галогеновые лампы с отражателем

Галогенная лампа«>

Это самый популярный вид галогеновых ламп, особенно для точечных светильников. Они применяются, чтобы спроектировать общее освещение или освещение части рабочих поверхностей. Такие лампы способны очень точно передавать свет. Благодаря этому глаза не утомляются, что позволяет без ущерба для зрения шить или заниматься рисованием. При встраивании в подвесной потолок они, помимо освещения, очень хорошо смотрятся.

Лампа, светящая направленным светом, — это миниатюрная колба, располагающаяся внутри специального рефлектора (отражателя). Благодаря ему световой поток перераспределяется и фокусируется.

Наиболее распространены рефлекторы из алюминия. Они решают задачу отвода выделяющегося тепла.

Таким образом, мы нашли вариант замены ламп накаливания в освещении квартиры – это галогенная лампа. Цена ее колеблется в диапазоне 20-100 рублей.

Капсульные

Галогенная лампа«>

Иначе их называют пальчиковыми. Это миниатюрные лампы, которые состоят из капсулы с двумя выводами.

Нить накала в них может быть продольной или поперечной. Широко применяются такие лампы в декоративных светильниках общего освещения открытого типа, не использующих дополнительных стекол для защиты.

Положительные качества

Многим нравится новый вид ламп, и они постепенно переходят с ламп накаливания на галогенные лампы. Отзывы при этом самые восторженные.

Так, их удобно использовать для работ, нуждающихся в повышенном внимании. Параметры яркого света этих ламп уменьшают зрительное напряжение.

Система освещения на галогенных светильников лучше всего подходит для оформления витрин.

Существуют и другие достоинства:

  • световой поток стабилен в течение всего срока эксплуатации;
  • на 30% больше света при одинаковой с лампой накаливания мощности;
  • миниатюрность;
  • прочность;
  • высокая яркость;
  • большой срок службы.

Недостатки

Не всегда приятен и уместен яркий белый свет. Иногда, особенно в спальне или детской, он слишком бьет по глазам.

Хотя внешняя оболочка лампы и прочна, если она повреждается, в воздух комнаты выделяется ядовитый газ. В случае повреждения нескольких ламп возможна головная боль.

Не следует применять галогеновые лампы в ванной комнате. Воздействие влаги может вызвать взрыв.

Осколки, цоколи и патроны светильников нуждаются в специальном порядке утилизации. Нельзя просто выбрасывать их.

Цена галогеновых ламп значительно выше стоимости ламп накаливания.

www.syl.ru

История создания галогенных ламп

История тесно связана с лампами накаливания, отсылаем читателей к соответствующему обзору для подробного ознакомления с историей изобретения. Здесь оговорим лишь, что первым обнаружил свечение проводников на образце платиновой проволоки сэр Хампфри Дэви. В подвале Королевского института стоял источник питания из двух тысяч ячеек, сумевший нагреть отрез до температуры выше 550 градусов Цельсия, при которой тела в земных условиях начинают светиться. Эффект не продлился долго, но положил начало длительной эпопее поиска применения его в качестве полезной меры для нужд человечества.

В российской практике историю создания ламп накаливания начинают с 1872 года, когда наш земляк Лодыгин создал собственный образец. Достижения прочих мужей науки предусмотрительно забыли. Авторы склонны вести отсчёт от 1882 года, когда Эдвин Скрибнер впервые догадался ввести слабую атмосферу хлора в угольную лампу вместо вакуума. Этим в значительной мере блокировалось почернение колбы. В тексте патента изобретению даётся неправильное толкование: якобы хлор образует прозрачную плёнку, устраняющую известный дефект.

В действительности соединения галогенов хорошо диссоциируют, испарившиеся с поверхности спирали молекулы постепенно возвращаются на прежнее место, устраняя чёрный налёт на колбе. Патент US254780 A сегодня считается первой пташкой, предвестившей приход галогенных ламп. Идея долго не находила практического применения. А в атмосфере колбы используют инертные газы, к примеру, азот в экземпляре Лодыгина. Заслуга учёного — догадался заменить вакуум, делавший конструкцию хрупкой, а технологию изготовления сложной.

Забытое историками имя – Джордж Мейкл. Текст патента US1267888 A предлагает в среду инертного газа лампового диода добавить йод. Происходит ряд положительных эффектов: снижаются паразитные потери напряжения в дуге до 11-12 В (обычно от 16 до 20 В), работа становится постоянной. Налицо первое использование прочих галогенов, помимо хлора, в атмосфере лампы накала. Хотя речь идёт о выпрямительном устройстве. К прочему, вакуумная лампа накала не работала свыше 1000 часов, устройство сложно изготавливалось. Лодыгин в практических целях применил азот, использовались благородные газы (аргон и пр.).

Ключевым считают 1923 год открытия регенеративного цикла в атмосфере галогенидов щелочных металлов. Показано, что испарившиеся с нити молекулы вольфрама возвращаются постепенно назад. В тексте патента говорится о некой прозрачной плёнке, образуемой галогеном. Видно, что авторы опирались на идеи Эдвина Скрибнера. Это стало отправным шагом для дальнейшего развития технологии галогенных ламп. Йоханнес Антониус Мариа ван Лимпт занимался экспериментами с выращиванием кристаллов. Это тем похвальнее, что полупроводниковая техника зародилась позднее, но, изучая диффузию и осаждение примесей из газов, учёный открыл полезные качества галогенов: йода, брома, хлора. При помощи указанных соединений удавалось восстанавливать вольфрамовые (или угольные) спирали, напылять металл тонким слоем на поверхности деталей.

В патенте СССР под номером 7415 от 13 января 1929 года говорится о методиках создания долговечных вольфрамовых нитей. С этой целью добавляли к исходному порошку металла от 0,1 до 3% оксида гафния. Учёные шли к увеличению срока службы ламп накаливания разными путями. Аналогичным образом Нойнхоффер и Шульц получают в 1949 году патент на лампу накаливания, заполненную галогенидами вольфрама или рения. Это способствует регенерации нити. О патенте мало известно, результат действия галогенидов оказался непродолжительным.

В ходе теоретических измышлений предположено, что соединения неизвестным образом взаимодействуют с вольфрамом и другими металлами, содержащимися внутри колбы. И когда космической промышленности США потребовался мощный источник излучения, имитирующий Солнце, учёным пришлось вспомнить о регенеративном вольфрамовом цикле и прежних наработках. Карбоновые лампы сегодня славятся нагреванием не воздуха, а предметов. Причина понятна — энергия переносится преимущественно излучением. Для создания больших плотностей мощности вольфрамовая спираль извивается тонкой нитью. Известны конструкции с двойной нитью.

Кварцевые лампы: первые шаги

3 марта 1958 года инженеры Дженерал Электрик, Фридрих Элмер и Вайли Эмметт, подали патент на нагревательную лампу, где спираль защищалась средой галогенида. В тексте говорилось, что при длительной работе колба типичных моделей постепенно покрывается темным налётом. Чтобы минимизировать эффект, размер шарообразной части стремились повысить. Налёт распределяется на большей площади и менее заметен. Предпринимались иные попытки решить задачу:

  1. Использования тяжёлых паров криптона, ксенона, ртути. В последнем случае применялось дополнительно давление выше атмосферного.
  2. Применение нейтральных газов: аргона и азота.

Меры не исправляли ситуацию полностью. Учёные предлагают использовать для регенерации нити (и очистки колбы) пары йода. В результате изделие для космической промышленности, черневшее за 10 мин, уже служило 2000 часов. Идея не нова, в тексте патента говорится, что предложенные ранее решения не имели коммерческого успеха. Такая своеобразная логика.

Чувствуя собственное шаткое положение, исследователи продолжают обоснование, говоря, что лампа диаметром от 0,08 до 0,5 дюйма способна использоваться для обогрева и освещения. На тот момент не существовало понятия рефлектор в бытовых приборах, тщательно оговаривается предполагаемое расстояние до стены во избежание возгорания. Согласно данным экспериментов йод продолжает выполнять регенеративную функцию в пределах температур до 250 градусов Цельсия, работа нарушается при 1200. Колбу лучше сделать из кварца. Предлагается материал Vycor, содержащий до 96% кремнезёма (диоксид кремния).

Концентрация йода — не менее 0,01 мкмоль на кубический сантиметр. Верхнюю границу определяет прозрачность атмосферы колбы. Опытным путём получено максимально возможное парциальное давление паров йода в 5 мм.рт.ст (соответствует 1 мкмоль/куб.см). При вертикальной эксплуатации длинной колбы возможно расслоение среды, но, как правило, концентрации веществ хватает. Некоторую ценность представили замечания по недопустимости использования прочих газов:

  • Хлор разрушает суппорты нити и вызывает рост шипов на вольфраме в крайних областях.
  • Бром менее разрушителен, нежели хлор, фтор не подходит вовсе.
  • Использование паров ртути или азота способствует почернению колбы.

Для равномерного оседания вольфрама на нить рекомендуется поддерживать парциальное давление инертного газа в районе 600 мм.рт.ст. В результате учёные получили прибор с мощностью излучения 100 Вт/дюйм длины при плотности мощности 24 Вт на квадратный сантиметр колбы. Параметры допустимо варьировать в широких пределах. При температуре нити 2500 градусов Цельсия, эффективность прибора на 30% выше, нежели у стандартных ламп на 500 Вт при аналогичном сроке службы в 1000 часов.

При производстве нитей накала используется процесс отжига на стальной оправке. В ходе обработки тщательно требуется контролировать уровень железа, диффундирующего на спираль, путём поддержания соответствующей температуры в печи. При дальнейшей эксплуатации атомы примеси сравнительно легко испаряются и связывают галоген. Вдобавок образуется неразрушимый налёт на стенках колбы.

Попутно отмечается желательность минимизации количества суппортов. В местах крепления температура чуть ниже, вольфрам оседает хуже. У современных кварцевых ламп иной раз обходится без суппортов. Владелец аэрогриля убедится, если потрудится поднять крышку и заглянуть под неё.

Между тем изделия показывали ряд недостатков: высокая температура, отсутствие рефлектора. Металл суппортов должен быть устойчив к действию йода, значит, медь в корне не подходит для требуемых целей – нужны вольфрам, молибден или платина. Аналогичное относится к прилегающим проводам. Они греются до высокой температуры. У современных ламп стекло на концах пережимается полностью, со средой контактирует лишь вольфрам. В патенте изобретателям удалось собрать свойства нагревательного и осветительного прибора. Советская разведка не дремала, и в наступившем 1960-м году галогенные лампы КИ 220-1000 появились в СССР.

Конструкция галогенных ламп

В нагревательных приборах вольфрамовая спираль часто касается стекла — местами. Изогнута не кругом, а треугольником, причём каждый виток собственного размера, и лишь отдельные касаются колбы, причём в сравнительно небольшом количестве точек. Это помогает избежать излишнего нагрева стекла. В аэрогриле колба постоянно обдувается вентилятором, что не даёт ей разогреться выше 600-700 градусов. Спираль работает при более жёстких режимах. С кубической кристаллической решёткой вольфрам тугоплавкий. Температура ликвидуса находится в точке 3653 К. Рабочий режим не превышает 90% от указанного значения.

Столь высокие температуры удалось достичь благодаря использованию галогенов. В вакууме испарение с поверхности спирали стало бы слишком сильным. Кварцевое стекло выбирается для изготовления колбы за физические свойства. У материала широкое окно для пропускания излучения, следовательно, поверхность греется сравнительно слабо. Кварц обладает низким коэффициентом температурного расширения и отлично держит термоудар.

Несмотря на то, что окись кремния считается самым распространённым на планете минералом (кремний по весу составляет 26% от земной коры), в чистом виде почти не встречается, а входит в состав агата, раухтопаза, цитрина, аметиста, яшмы, горного хрусталя, речного песка и ряда прочих природных образований: гранит, грейс, сланец, различных силикатах. И недаром в патенте упоминался кремнезём. Сложность заключается в выделении из породы требуемого компонента. Известно несколько устойчивых модификаций кварца:

  1. Обыкновенный у профессионалов носит имя греческой буквы бета и представляет крупные прозрачные кристаллы. Считается, что в нормальных условиях устойчив ниже температуры 573 градуса Цельсия.
  2. Преодолев указанный температурный порог кварц переходит в модификацию альфа. И остаётся здесь до 870 градусов Цельсия.
  3. При дальнейшем повышении температуры образуется тридимит (тройные кристаллы). И так до 1470 градусов Цельсия.
  4. Следующей устойчивой модификацией до температуры 1710 градусов Цельсия считается кристобалит.
  5. Выше по шкале оксид кремния присутствует в виде расплава.

Возможен технологический процесс охлаждения кварца без образования кристаллов. Аморфная форма используется для создания стекла. Конфигурация кристаллов зависит от:

  • Скорости кристаллизации.
  • Вязкости жидкой фазы.
  • Наличия примесей.
  • Пространственного расположения объекта.

vashtehnik.ru

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.

Galogennye lampy ustroistvo

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.

Galogennye lampy printsip deistviia

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.

Galogennye lampy tsokoli

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.

Galogennye lampy rezbovye

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

Galogennye lampy lineinye

Галогенные лампы низкого напряжения

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

Galogennye lampy zerkalnaia

Капсульная галогенка низковольтная служит для декорации освещения точечного вида.

Galogennye lampy kapsulnaia

Низковольные трансформаторы для галогенок

Galogennye lampy podkliuchenie

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 мм2. 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.

Достоинства галогенок

Приборы освещения с применением галогена имеют свои особенности и свойства. Преимуществами галогенных ламп можно назвать следующие особенности:

  • Дают очень приятный для глаз свет для повышенного внимания. Яркий свет излучения снижает напряжение глаз, кристаллик в глазном яблоке не испытывает перенапряжения.
  • Отлично сочетается с осветительными системами для рекламных целей, например, для рекламы товаров потенциальным покупателям. При оформлении витрин магазинов белый приятный свет считается оптимальным вариантом. При помощи галогенных видов прожекторов создают фокусировку точечного вида. Специалисты отмечают, что при освещении галогенными лампами цвет поверхностей получается насыщенным и интенсивным, краски обретают новую жизнь.
  • Прожекторы на основе галогенных ламп встраиваемого вида стали самыми удобными для освещения дворов. Такие осветительные устройства легко переносят резкие перепады температур. Так же как и светодиодные устройства, они устойчивы к факторам внешней среды, атмосферным явлениям. Чтобы они долго служили, нужно обеспечить хорошую герметичность. Галогенные лампы и прожекторы бытового назначения можно перед приобретением изучить по фотографиям. Они более экономичны на 20%, чем лампы накаливания. Главная их особенность – это яркий свет, освещающий все необходимое пространство.

Отрицательные моменты галогенок

  • Не всем людям подходит белое яркое освещение, которое бьет по глазам, и не во всех местах уместно. В спальнях или детских комнатах редко встречается галогенное освещение. В таких помещениях их могут устанавливать лишь под углом, опытными специалистами, по разработанной схеме освещения.
  • Наружная стенка колбы лампы прочная, но она может быть повреждена. Вследствие этого может выйти наружу газ, который опасен для человека. От одной лампы не будет большого вреда, но если ламп много, то это может вызвать мигрень или головокружение.
  • Галогенки для бытового применения имеют свои недостатки, как и другие разные устройства. Например, их не советуют ставить в ванной комнате, так как на них будет действовать постоянно влажный воздух, от которого лампы могут в скором времени взорваться.
  • Разбившиеся галогенные лампы требуют особой утилизации цоколей, осколков и патронов. Их нельзя выкидывать в обычные баки для мусора. Это является серьезным недостатком. Неисправную лампу нужно положить в универсальный контейнер для отходов химии, если он имеется, или сдать в специальную организацию, которая работает по оказанию подобных услуг.
Похожие темы:
  • Лампы накаливания
  • Люминесцентные лампы
  • Металлогалогенные лампы
  • ДРЛ и ДРВ лампы
  • Индукционные лампы
  • Натриевая лампа
  • Флуоресцентные лампы. Типы и устройство. Принцип действия и особенности
  • electrosam.ru