На сегодняшний день широкое распространение получили следующие виды цоколей:

Е14 — или мини цоколь. Лампы устанавливаются в БРА, люстры и т.п.

Е27 — самый распространенный вид цоколя. Соответственно и применяются во всех видах светильников.

Е40 — Лампы с таким цоколем устанавливаются в прожекторы, осветительные приборы больших размеров, в уличных светильниках. Это лампы ДРЛ, натриевые лампы.

G23 — Такие цоколи применяются для настольных ламп, переносок и т.п.

G9 — То же, что и G23 и в всевозможных подсветках.

GU10 — Точечные светильники — вот основное применение таких цоколей.

GX53 — Точечные светильники.

MR16 — Точечные светильники.

Для определения цвета излучения лампы был использован способ сравнивания с цветом излучения расплавленного металла. Вспомните, что по мере того, как расплавляется металл, цвет его изменяется от темно-красного до красного, потом до желтого, далее до белого и т.д. В нашем случае температура цветового излучения указывается в Кельвинах (К). Так, например, цветовая температура ламп накаливания 2800К-3000К. Это желтоватый цвет или как мы говорим, теплый цвет. Цветовая температура бытовой восковой свечи меньше, соответственно и цвет от свечи имеет более красный оттенок.

Ниже на рисунке показаны разные виды ламп и их цветовое излучение.

Принципиальные различия между лампами накаливания и энергосберегающими

Неоднократный тест показал большие плюсы в плане расходования электроэнергии, по сравнению с устаревшими лампочками «Ильича». Принцип работы ламп накаливания известен каждому человеку. Электрический ток нагревает вольфрамовую нить внутри лампы и раскаляет ее до яркого свечения. Это свечение имеет желтый оттенок. А как выглядит изнутри лапочка с энергосберегающими свойствами?
Внутри такой лампы находится специальная колба, которая наполнена парами аргона и ртути. Параллельно размещено пускорегулирующее устройство (ПРУ). Внутренняя поверхность колбы покрыта специальным веществом люминофором. При контакте с ультрафиолетом люминофор излучает энергию в виде света.
Электрический ток, попадая в энергосберегающую лампу, создает электромагнитное излучение, а ртутные пары начинают образовывать излучение ультрафиолета. Далее он проходит сквозь люминофор и создает ощутимое свечение.
Люминофорное покрытие может быть выполнено в различных оттенках, что позволяет получать самый разнообразный цветовой спектр.
Различные типы обоих разновидностей ламп накаливания и энергосберегающих имеют аналогичные конструктивные характеристики. Диаметры цоколей у них бывают под маркировками – Е27 и Е14 в миллиметрах. Это является преимуществом из-за возможности взаимозаменяемости с другими типами ламп.

Все плюсы и минусы энергосберегающих ламп

Обзор положительных сторон данных лампочек:

1. Экономия электрической энергии. В этом плане энергосберегающие лампы имеют световую отдачу в 5 раз выше по сравнению с лампами накаливания и имеют только положительные отзывы. Световые характеристики лампочки «Ильича» в 100 Вт не отличаются от аналога, в виде энергосберегающей лампы в 20 Вт. Последняя, позволяет сократить расход электроэнергии на 80%, не создавая дискомфорта для человека у него дома. Разница между лампами накаливания и энергосберегающими лампами еще состоит в том, что со временем световой поток у первых значительно ухудшается.
2. Долговечность. В отличие от традиционных ламп накаливания, энергосберегающие лампы прослужат в разы дольше. Они не имеют, перегорающей со временем, вольфрамовой нити и способны прослужить до 11 раз дольше. Эти виды ламп отлично подходят для использования в труднодоступных местах и в светильниках закрытого типа.
3. Низкий уровень теплоотдачи. Преимуществом энергосберегающих лампочек перед лампами накаливания является тот факт, что большая часть мощности от электрической энергии преобразуется в световой поток и лампы практически не нагреваются.
4. Высокая степень светоотдачи. Лампы накаливания способны преобразовывать световой поток исключительно из вольфрамового элемента. Энергосберегающие, в свою очередь преобразовывают мощность в свечение по всей площади. Преимущества такого действия ощутимы для глаза человека, так как поток света и цветопередача в данном случае более комфортны и равномерны на всей площади помещения.
5. Выбор подходящего цветового решения. Люминофор может иметь самые разные оттенки, поэтому разница в выборе цветов освещения огромна. Стоит отметить, что свет в любом случае будет максимально теплый и комфортный.

Отрицательные стороны энергосберегающих ламп:

1. Цена. Самым большим минусом данных ламп по сравнению с лампами накаливания является их более дорогой ценник. Он может быть до 10 раз выше, чем цена на традиционные лампы. Но если правильно рассчитать КПД и срок службы данных ламп, то станет очевидным более выгодное использование с экономической точки зрения этих ламп в течение долгого периода времени.
2. Опасность для экологии и здоровья человека. Внутри энергосберегающих ламп находится определенная концентрация ртути, что в свою очередь несет опасность для здоровья человека и использовании дома. Также данные лампы очень вредны с точки зрения загрязнения экологии окружающей среды в случае их неправильной утилизации.

Основные показатели энергосберегающих ламп

1. Показатели мощности. Данные лампы могут иметь различный мощностной диапазон. Он может находиться в пределах – от 3 до 90 Вт. Различие КПД между лампами накаливания и энергосберегающими лампами составляет – 5 раз. Исходя из этого показателя, выбирать данные лампы следует по следующему правилу: разделить мощностные характеристики на цифру 5. Традиционная лампа на 100 Вт аналогична по своим характеристикам современной лампе на 20 Вт.
2. Цветовые характеристики. Типы и параметры работы современных ламп позволяют получать различную цветовую температуру. По данной характеристике можно выбрать следующие виды теплого цвета, влияющие на эмоциональное настроение человека: теплый белый (2700К), дневной (4200К) и холодный белый (6400К). Что несет в себе это обозначение? Чем ниже тип маркировки, тем цветовая температура и цветопередача стремятся к красному цвету, чем выше – к синему цвету. Перед покупкой данных лапочек, рекомендуется сделать обзор на всю таблицу параметров и провести эксперимент дома. Для каждого человека световой поток и спектр цветов может быть индивидуальными показателями, поэтому выбрать, проанализировав все виды ламп, нужно более соответствующую помещению.
3. Сравнение по размерам. Современные энергосберегающие лампы производятся в соответствие со всеми нормами и правилами. Они могут иметь U – образную или спиральную форму. Их обзор в сравнение дает следующий результат: они различаются только формой. Спиралевидные лампы незначительно дороже, но и меньше по своим размерам. Какую лампу выбрать для использования дома? Ту, которая подойдет к светильнику или люстре по эстетическим соображениям. Энергосберегающие лампы могут иметь цоколи, аналогичные лампам накаливания и, по этому, могут их заменить без переделки светильников в части патронов.
4. Разновидности цоколей. Стандартные световые приборы рассчитаны на цоколь с размером Е27, также встречаются и цоколи типа Е14. Зачастую размером Е27 обладают большие лампы и это легко определить визуально. Размером Е14, соответственно лампы среднего и маленького размера.

Весь спектр технических характеристик энергосберегающих ламп наносятся производителем на упаковку.

Светодиодные лампы

Тест светодиодных ламп показывает, что данная разновидность лампочек на сегодняшний день является самой совершенной в области осуществления искусственного освещения. В последнее время развитие технологий сильно возросло и это очень сильно повлияло на снижение цены для производства светодиодной продукции. Эти лампы являются самыми экономичными и имеют самый долгий срок эксплуатации.
Лампы со светодиодами имеют аналогичные технические характеристики, что и лампы накаливания. Отличительной особенностью этих ламп является способность работать от разного напряжения, в пределах – от 12 Вольт до 220 В.

Полезно знать! Сокращенная аббревиатура LED расшифровывается, как «диод со светоизлучением».

Технические данные светодиодных ламп:

1. Мощностной диапазон (Ватты,W,Watt).
2. Типы цоколей (Е27,Е14 и другие, указанные выше).
3. Световые оттенки (теплый (2700К) – холодный (4500К)).
4. Рабочее напряжение (постоянный ток (12 Вольт) и переменный (220 Вольт).
5. Сроки эксплуатации (30000-50000 часов и зависят от качества самих светодиодных элементов).

Основные преимущества светодиодов:

1. Повышенная эффективность. Более высокий уровень светоотдачи относительно потребляемой мощности (130 – 160 лм / вт). Примерно половина современной продукции еще производят по уже устаревшим стандартам и уровень светоотдачи у них равен всего 100 лм / вт.
2. Способность работать при разной температуре. Диапазон допустимой температуры окружающего воздуха варьируется в пределах – от -60 до +40 градусов Цельсия.
3. Различное направление светового потока. Равномерный световой поток для стандартных приборов освещения и узконаправленные световые приборы с индивидуальными показателями светового потока, такие как настольные и настенные осветительные приборы.
4. Большая концентрация светодиодов. Одна лампа может содержать в себе от одного до нескольких десятков светодиодных элементов для более высокого светового потока.
5. У некоторых ламп присутствует возможность регулировать уровень яркости.

Недостатки светодиодных ламп:

1. Высокая цена.
2. Вред светодиодных ламп при расположении лампы ближе 15 см от человека и в некоторых случаях неприятный спектр свечения. Психологи утверждают, что в 80% случаев данные лампы оказывают негативное влияние на человека.
3. Для стабильной работы и продолжительного срока службы требуется применение дорогих источников питания и систем охлаждения.
4. Не существует реальных льгот от государства в сфере энергообеспечения.

Заключение

Стоит отметить, что светодиодные лампы являются оптимальным выбором для современного человека, они имеют ряд неоспоримых преимуществ и позволяют значительно сократить денежные траты за электроэнергию. Хотя их цена и выше остальных аналогов, но также и срок службы значительно дольше и энергопотребление меньше. В итоге при длительной эксплуатации светодиодных ламп вы останетесь в плюсе.

Характеристики каждого варьируются в зависимости от производителей и моделей. Они долгое время использовались в качестве индикатора на электронном оборудовании, чтобы указать, что они питаются. Эти лампы последнего поколения часто предназначены для внешнего освещения, но по мере развития технологий они должны в конечном итоге заменить все более старые модели.

Отрицательные стороны энергосберегающих ламп

Прежде чем представить свои активы, остановимся кратко на их механизме. Нет вопроса о ртути или нити. Возможная фантазия: отличная цветовая вариация. Поддерживается повторное зажигание.

• Длительный срок службы: несколько десятков тысяч часов.
• Низкое потребление электроэнергии: как компактные флуоресцентные лампы.
• Мгновенное зажигание.
• Ударостойкость.
• Подходит для всех целей: во всех комнатах, а также на открытом воздухе зимой.

Цена: для того, чтобы сделать инвестиции прибыльными, требуется несколько лет, но цены должны продолжать становиться более демократичными.

Принцип действия всех ламп накаливания похож. Электрический ток, проходя по нити накаливания, обычно свитой в спираль, чтобы увеличить длину нити, нагревает нить, изготовленную из тугоплавкого материала, чаще всего вольфрама, до очень высокой температуры (2500-3000°). При этом часть тепловой энергии преобразуется в световое излучение. Чтобы вольфрам не вступал в реакцию с атмосферным кислородом при столь высокой температуре, спираль помещается в колбу, которая на стадии изготовления вакуумируется или заполняется инертным газом.

Обычные лампы накаливания .

Самые известные, самые простые по устройству и следовательно самые дешевые по цене, но при этом и самые ненадежные лампы:

Рисунок 1 . Устройство обычной лампы накаливания.

2 - Стеклянная колба. Для наполнения колбы используются инертные газы: азот, аргон, криптон, или их смеси. Вакуумные лампы делаются преимущественно небольших мощностей потому, что делать большую и толстую стеклянную колбу, выдерживающую перепад давлений между вакуумом и атмосферным давлением неэкономично.

3 - Электроды. На рисунке обозначены красным и синим цветом условно (для наглядности). Обычно эти цвета используются для обозначения типа проводов, синий - для нулевого провода, красный для фазного провода, однако при подключении проводов к патрону, в который будет вкручиваться лампа, соблюдать показанную на рисунке полярность не нужно.

4 - Цоколь (гильза), вкручиваемый в патрон. Лампы, используемые для освещения, как правило имеют цоколь с резьбой Эдисона. Лампы со штифтовыми патронами для освещения квартир и домов не используются и потому здесь не рассматриваются. Обычно гильза изготавливается из ржавеющей стали, защищенной от воздействия окружающей среды хромированием или цинкованием. Чем дешевле лампа, тем тоньше защитный слой, а это приводит к тому что при высокой влажности гильза ржавеет и соответственно электрический контакт ухудшается или пропадает вовсе.

5 - Керамическая изоляция. Обеспечивает изоляцию между электрическими контактами, вынесенными на цоколь лампы.

Преимущества обычных ламп накаливания:

• Низкая цена .
• Широкая доступность .

Разнообразие дизайна обычных ламп накаливания достигается за счет изменения формы стеклянной колбы. Колба может быть классической, как показано на рисунке 1, приплюснутой, вытянутой, имитирующей пламя свечи. Кроме того стеклянная колба может быть прозрачной, матированной, молочной, с отражателем. Также лампы бывают разных размеров и мощностей и тут многое зависит от электрического патрона , в который лампа будет вкручиваться или вставляться. На стеклянной колбе иногда можно рассмотреть мощность лампы и рабочее напряжение, а на упаковке дополнительно указываются марка цоколя (патрона), уровень освещенности и ресурс работы.

• Быстрое включение. В отличие от большинства остальных ламп обычные лампы накаливания загораются практически сразу.

Недостатки:

• Низкая надежность - ресурс работы таких ламп редко превышает тысячу часов. Основная причина выхода из строя обычных ламп накаливания - это перегорание нити, чаще всего это происходит из-за испарения вольфрама (все-таки температуры не малые), а там где нить тоньше, температура нагрева выше и следовательно испарение больше, или из-за повышения напряжения в сети. Даже непродолжительное превышение напряжения, например, с 220 до 240-250 Вольт на несколько минут, приводит к перегреву нити и уменьшает ресурс работы обычной лампы накаливания в 1.5-2 раза. Иногда в подъездах можно увидеть две лампы накаливания, подключенные последовательно, и таким образом работающие от напряжения 110 Вольт. Уровень освещенности от подключенных последовательно ламп в 2-3 раза меньше, чем от одной лампы такой же мощности, зато ресурс работы увеличивается в десятки раз.
• Низкая эффективность - в световое излучение преобразуется не более 5-10 % от потребленной электрической энергии, вся остальная электрическая энергия преобразуется в тепловую. Другими словами обычная лампа в первую очередь электронагреватель и только во вторую источник света. Но в некоторых случаях этот недостаток можно использовать, например в кладовке на застекленном балконе или лоджии включенная лампочка в сильные морозы предохранит продукты от замерзания и никаких дополнительных нагревателей ставить не нужно. Правда для большей эффективности лампа накаливания должна располагаться внизу, но это уже совсем другая история. Световая отдача составляет 15-30 Люмен на Ватт потребленной электроэнергии.
• Вред для здоровья - слепящая яркость обычных ламп накаливания отрицательно влияет на сетчатку глаза подобно электросварке и потому прямо смотреть на лампы накаливания не рекомендуется. Чтобы уменьшить вероятность прямого попадания излучения в глаза используются разного рода абажуры, плафоны, отражатели, нанесение на стеклянную колбу рассеивающего покрытия. Кроме того в спектре свечения обычных ламп накаливания преобладают желтый и красный спектры, поэтому свет от таких ламп отличается от дневного света. Впрочем, полноценно заменить дневной свет не может ни одна лампа потому этот пункт можно считать общим практически для всех ламп.

Галогенные (галогеновые) лампы.

Рисунок 2 . Устройство галогенных ламп накаливания.

2а - низковольтная капсульная, 2b - с отражателем для встраиваемых светильников, 2с - под патрон с резьбой Эдисона

1 - Вольфрамовая нить (спираль).

2 - Стеклянная колба.

3 - Электроды. На рисунке обозначены красным и синим цветом условно (для наглядности). Обычно эти цвета используются для обозначения типа проводов, синий - для нулевого провода, красный для фазного провода, однако при подключении проводов к патрону, в который будет вставляться или вкручиваться лампа, соблюдать показанную на рисунке полярность не нужно.

4 - Контактная группа

5 - Отражатель (рефлектор).

По принципу действия галогенные лампы очень похожи на обычные лампы накаливания, нить накаливания также изготавливается из вольфрама. Однако в инертном газе, наполняющем колбу, содержатся добавки галогенов (отсюда и название "галогенные лампы"), таких как йод, хлор, бром, фтор или их химических соединений. Например, йод вступает в реакцию с вольфрамом, образуя летучее соединение - йодид вольфрама. Йодид вольфрама, попадая на накаленную спираль, разлагается на йод и вольфрам, а так как максимальная температура там, где нить накаливания тоньше всего, то в таком месте чаще происходит разложение йодида. Таким образом нить накаливания частично восстанавливается и срок службы лампы продляется. Впрочем использование йода имеет и свои недостатки: йод вступает в реакцию не только с вольфрамом, но и с другими металлами, которые могут содержаться в колбе. Заменять йод другими чистыми галогенами - хлором, бромом или фтором - нецелесообразно, так как эти галогены еще более химически активны. Сейчас в галогеновых лампах все чаще используется бромистый метилен или бромистый метил.

Преимущества галогенных ламп накаливания:

• Высокая надежность - однажды мне пришлось менять галогеновые лампы, прослужившие более 10 лет при очень активном режиме использования. И менять их пришлось не потому, что лампы перегорели, а потому, что за эти годы выгорел отражатель, из-за чего полезная яркость ламп уменьшилась. Заявляемый производителями срок службы галогеновых ламп 5000-8000 часов.
• Компактность - стеклянные колбы галогенных ламп редко превышают объем 1-1.5 см 3 . Даже если галогенная лампа выполнена в виде обычной лампы накаливания (рис. 2с), то внутри большой колбы можно увидеть основную маленькую, очень похожую на консольную (рис. 2а), в которой и находится нить накаливания. Да и в галогенных лампах для врезных светильников (рис. 2b) большую часть лампы занимает рефлектор.

Галогенные лампы на сегодняшний день представляют собой практически максимальное разнообразие. На рисунке 2 можно увидеть только некоторые из возможных видов галогенных ламп. Лампы, используемые во врезных (встроенных) светильниках (рис. 2а и 2b) вставляются в специальные патроны . Галогенные лампы, выполненные в классическом виде (рис. 2с), вкручиваются в патроны с резьбой Эдисона. Для прожекторных ламп (на рисунке не показаны) применяются свои патроны . Галогенные лампы, используемые в автомобилях здесь не рассматриваются.

Недостатки:

• Искажение видимого спектра - в галогенных лампах происходит небольшое поглощение светового излучения в желто-зеленой части спектра. Из-за этого свет галогеновых ламп явно искусственный, впрочем дизайнерами такая особенность галогеновых ламп используется как достоинство.
• Низкая эффективность - как и в обычных лампах накаливания в галогенных лампах в световую энергию преобразуется незначительная часть электрической энергии, остальная электрическая энергия превращается в тепловую.

Газоразрядные лампы .

Главное преимущество всех газоразрядных ламп по сравнению с лампами накаливания в их высокой эффективности. В световую энергию преобразуется до 30-40% электрической энергии. В газоразрядных лампах электрический ток течет не через проводник, точнее не только через проводник, как в лампах накаливания, а через пары металла (ртути или натрия) или инертный газ (неон, аргон, криптон или ксенон). Само собой, при обычном напряжении, температуре и давлении электрический ток через пары металла или газ пройти не может, а происходит это только во время электрического разряда. Чтобы электрический разряд произошел (зажглась дуга), нужно увеличить разницу потенциалов или силу тока, или повысить температуру электродов или испарить металл или изменить давление внутри лампы или изменить расстояние между электродами или скомбинировать эти методы. Такая вариативность позволила создать множество видов газоразрядных ламп. Наиболее известными из них являются:

Обычные люминисцентные лампы (ГРЛНД) .

Люминисцентные лампы называются так потому, что в них используется люминофор. Стеклянные трубки люминисцентных ламп заполняются инертным газом и небольшим количеством ртути. Таким образом люминисцентные лампы относятся к газоразрядным ртутным лампам низкого давления, отсюда и аббревиатура - ГРЛНД. Устроены обычные люминисцентные лампы низкого давления следующим образом:

Рисунок 3 . Устройство и подключение обычной люминисцентной лампы с электромагнитным балластом.

1 - Вольфрамовая нить (спираль) электрода. Назначение электродов испускать электроны при нагреве. Чтобы электронов было больше, вольфрамовая спираль обрабатывается карбонатами или пероксидами (перекисями) щелочноземельных металлов.

2 - Стеклянная колба. Наполняется инертным газом, как правило аргоном под давлением 100-400 Па (0.001-0.004 атмосферы) и небольшим количеством ртути.

3 - Слой порошкообразного люминофора, как правило галофосфата кальция, активированного магнием и сурьмой. Люминофор наносится на внутреннюю поверхность стеклянной трубки и преобразует ультрафиолетовый спектр электрического разряда в видимый спектр излучения. Изменяя пропорции активаторов, получают различные оттенки при свечении ламп. Таким образом делают лампы белого света (ЛБ), холодно-белого цвета (ЛХБ), еще называемые медицинскими, лампы дневного света (ЛДЦ). И это далеко еще не все возможные названия, маркировки и оттенки ламп. Больше подробностей можно узнать . Для получения цветных люминисцентных ламп используются специальные люминофоры или стеклянная колба окрашивается в соответствующий цвет.

4 - Диэлектрический цоколь.

5 - Электрические контакты. На рисунке обозначены красным и синим цветом условно (для наглядности). Обычно эти цвета используются для обозначения типа проводов, синий - для нулевого провода, красный для фазного провода, однако при подключении проводов к патронам люминисцентной лампы, соблюдать показанную на рисунке полярность не нужно, тем более, что это не так-то просто сделать, учитывая симметрию лампы. А вот дроссель и стартер подключать нужно правильно, но в большинстве случаев внутренняя электроразводка осветительного прибора уже выполнена. Так что единственное, что требуется от пользователя - это аккуратно вставить лампу в патрон.

6 - Дроссель (электромагнитный балласт, пускорегулирующий автомат (ПРА), балластное сопротивление индуктивности).

7 - Стартер (автоматический пусковой выключатель)

8 - Комнатный выключатель.

Принцип действия люминисцентной лампы с электромагнитным балластом следующий:

1. Разогрев лампы

Когда мы включаем выключатель (8) электрическая цепь замыкается, ток проходит через дроссель, стартер и электроды. Стартер как правило представляет собой небольшую газоразрядную лампу и конденсатор (на рисунке 3 устройство стартера не показано). При замыкании электрической цепи выключателем ток между электродами лампы проходить не может из-за достаточно большого сопротивления газа, а вот между электродами стартера возникает тлеющий разряд, при этом электроды стартера (неоновой лампы) нагреваются. Один или оба электрода стартера изготавливаются из биметаллических пластин, меняющих свою форму при изменении температуры. При нагреве до определенной температуры электроды замыкаются и начинают остывать, так как ток уже течет через замкнутые электроды стартера. Все это время вольфрамовые нити (1) электродов люминисцентной лампы при прохождении электрического тока нагреваются и начинают испускать электроны. Инертный газ внутри стеклянной колбы также нагревается и ртуть, содержащаяся в лампе, испаряется.

2. Срабатывание стартера

Когда биметаллическая пластина-электрод стартера остывает и возвращается в исходное положение, электрическая цепь между электродами стартера размыкается и тут включается дроссель.

3. Создание дуги

Для создания электрической дуги обычного напряжения в 220 Вольт не достаточно. Чтобы дуга зажглась, необходимо создать разницу потенциалов в несколько тысяч вольт. Для этого используется дроссель (6) - проволочная катушка, намотанная на сердечник. При включении выключателя электрический ток проходит через дроссель, при этом вокруг дросселя генерируется магнитное поле. Когда стартер (7) размыкает цепь, в катушке наводится мгновенное высокое напряжение. При этом всплеске напряжения возникает электрическая дуга между электродами и лампа начинает светиться. Конденсатор, подключенный параллельно лампе стартера, продляет время всплеска, и предотвращает возникновение дуги между электродами стартера. После зажигания дуги сопротивление лампы быстро падает и соответственно сила тока, проходящего через лампу начинает быстро возрастать. Чтобы лампа не перегорела, опять же используется дроссель. Обладая определенным сопротивлением, дроссель регулирует силу тока, проходящего через лампу и в данном случае выступает в роли балласта. Если дуга не зажглась, а это может происходить по разным причинам, то между электродами стартера опять возникает тлеющий разряд и процесс включения повторяется. После того, как зажглась дуга, необходимости в подогреве электродов нет, они могут спокойно остывать. Пока цепь будет замкнутой посредством дуги, лампа будет работать. Таким образом стартер, размыкая электрическую цепь нагрева электродов, значительно увеличивает ресурс работы люминисцентных ламп.

4. Основной режим работы - свечение

После возникновения дуги электрический ток течет уже между электродами и лампа начинает работать в основном режиме. Электроны, перелетая от одного электрода к другому на высокой скорости сталкиваются с атомами ртути и выбивают электроны этих атомов на более высокую орбиту (или следующую энергетическую ступень). Когда электроны атомов ртути возвращаются на прежнюю орбиту, выделяется энергия в виде ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовое излучение, проходя через люминофор, возбуждает свечение люминофора в видимом спектре.

Преимущества электромагнитного балласта:

• Простота конструкции и как следствие
• Низкая стоимость и
• Относительно высокая надежность . Чем реже лампа будет включаться-выключаться, тем дольше она прослужит, как ни странно это звучит. Люминисцентные лампы подключенные с использованием электромагнитного балласта могут гореть многие годы. Срок службы люминисцентных ламп с использованием электромагнитного балласта 6000-12000 часов.

Недостатки:

• Долгое включение - 1-5 сек в зависимости от напряжения в сети, температуры окружающей среды и степени износа лампы.
• Низкочастотное гудение дросселя (около 100 Гц). Чем старее дроссель, тем гудение громче.
• Возможное мерцание лампы.
• Большие размеры и вес дросселя , что непосредственно влияет на размеры светильника
• Уменьшение яркости при снижении температуры окружающей среды из-за уменьшения давления газа в стеклянной колбе (актуально для наружных осветительных приборов). При отрицательной температуре люминисцентную лампу с электромагнитным балластом вообще не включишь.

Частично устранить эти недостатки помогает электронный балласт (электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА)). Электронный балласт заменяет не только дроссель, но и стартер. Моделей электронных балластов много, одни включают лампу с заметной временной задержкой, как при использовании электромагнитного балласта, другие позволяют плавно изменять яркость люминисцентной лампы, третьи делают это практически мгновенно, в этом случае электроды вообще не нагреваются и дуга зажигается между холодными электродами. Подробное рассмотрение моделей ЭПРА не является темой данной статьи.

Люминисцентные лампы могут быть изготовлены в виде трубки (линейные лампы), в виде окружности, буквы W или U. Для подключения таких ламп используются специальные патроны . В последнее время все большее распространение получают компактные люминисцентные лампы с встроенным электронным пускорегулирующим аппаратом, больше известные как эконом-лампы или энергосберегающие лампы . Такие лампы вкручиваются в обычный резьбовой патрон и потому замена ламп накаливания на люминисцентные лампы идет ускоренными темпами. За работой "экономных" ламп я наблюдаю с середины 90-х годов и должен сказать, что в наших условиях такие лампы не всегда работают так долго, как заявляют производители. Если напряжение в сети часто колебается, то лампы приходится менять каждые полгода-год и это уже далеко не экономный режим.

Общий недостаток всех люминисцентных ламп - это наличие в лампах паров ртути, поэтому утилизация люминисцентных ламп - очень важная задача. Выбрасывать люминисцентные лампы в обычный мусорник для бытовых отходов ни в коем случае нельзя. К сожалению это правило и раньше не сильно-то соблюдалось, а сейчас и подавно. Если Вы нечаянно разбили люминисцентную лампу, то сразу обязательно проветрите помещение - пусть пары ртути выйдут. И хотя содержание ртути в люминисцентной лампе в сотни раз меньше, чем в обычном градуснике, все равно рисковать не надо.

Ртутные лампы высокого давления (РЛВД) .

Ртутные лампы высокого давления используются в основном для наружного освещения, по причинам, изложенным ниже. Вариантов ртутных ламп также не мало, раньше выпускались двухэлектродные лампы, затем четырехэлектродные, сейчас все больше трехэлектродные. Рассмотрим принцип действия ртутной лампы высокого давления на примере четырехэлектродной лампы:

Рисунок 4 . Устройство ртутной лампы высокого давления.

1 - Разрядная колба (горелка), наполненная инертным газом, как правило аргоном и небольшим количеством ртути. Давление газа может достигать 100 КПа (1 атмосфера). Горелки изготавливаются из кварца или керамики.

2 - Основной электрод (катод).

3 - Зажигающий электрод (анод).

4 - Сопротивление для ограничения силы тока, проходящего через лампу.

5 - Стеклянная колба. На поверхность колбы с внутренней стороны может наноситься люминофор.

6 - Цоколь с резьбой Эдисона.

При включении лампы в электрическую сеть между основными и зажигающими электродами, расположенными на близком расстоянии возникает тлеющий разряд. При этом электроды нагреваются, ртуть начинает испаряться. Так как расстояние между основными электродами намного больше, то сразу зажигания дуги между основными электродами, расположенными в противоположных концах разрядной колбы, не происходит. При разогреве электродов количество излучаемых электронов и положительных ионов увеличивается до тех пор, пока не происходит пробой изоляции инертного газа. При этом возникает тлеющий разряд между основными электродами который очень быстро переходит в дуговой разряд. Для ограничения силы тока, проходящего через лампу используются сопротивления (4), в двухэлектродных лампах используется дополнительно электромагнитный балласт. Разогрев ртутных ламп происходит достаточно долго - в течение 10 — 15 минут после включения. И чем холоднее на улице, тем время включения будет дольше. Лучше всего ртутные лампы работают в горизонтальном положении.

Дуга в разрядной колбе генерирует мощное ультрафиолетовое излучение, а также видимое излучение фиолетового или голубого цвета. Если на внутреннюю поверхность стеклянной колбы нанесен люминофор, то ультрафиолетовое излучение преобразуется в видимый спектр. Ртутные лампы без люминофора часто используются в лечебных целях, так как ультрафиолетовое излучение убивает микробов и часто их называют просто кварцевыми или ртутно-кварцевыми.

Неоновые лампы.

Неоновые лампы используются в основном для рекламы, иногда в качестве дополнительного освещения, поэтому сильно углубляться в устройство неоновых ламп не будем. Неоновые лампы наполняются неоном, откуда и получили свое название. Чистый неон светится оранжевым цветом, добавки к неону других газов позволяют получить зеленые, красные, синие и белые оттенки. В стеклянные трубки неоновых ламп вставляются электроды, чем больше длина неоновой лампы, тем большим будет напряжение, при котором между электродами возникнет разряд, поэтому для неоновых ламп часто требуются повышающие трансформаторы. Для изготовления неоновых ламп практически любой формы никакого особенно дорогостоящего оборудования не требуется, поэтому даже в относительно небольших городах есть фирмы, занимающиеся изготовлением неоновых ламп и, в частости неоновой рекламы, самостоятельно, поэтому говорить о сроке службы неоновых ламп не приходится, он может быть разный.

Натриевые лампы.

Натриевые лампы являются самыми эффективными источниками света. Если для так называемых экономных или энергосберегающих ламп световая отдача составляет 80-120 Люмен на Ватт потребленной электроэнергии, то для натриевых ламп этот показатель составляет 140-160 Лм/Вт. Натриевые лампы бывают низкого давления (НЛНД) и высокого давления (НЛВЛ). В натриевых лампах низкого давления электрический разряд происходит в парах натрия, в горелки ламп высокого давления добавляют ртуть и ксенон. Как и ртутные лампы высокого давления, натриевые лампы используются в основном для наружного освещения, и не только из-за длительности выхода на полную световую мощность (10-15 минут), а и из-за смещения цветового спектра в сторону желтого цвета. Срок службы натриевых ламп может достигать 25000 часов.

Металлогалогенные лампы (МГЛ) .

Металлогалогенные лампы высокого давления отличаются от ртутных газоразрядных ламп тем, что в разрядную колбу помимо инертного газа и ртути добавляются галогениды некоторых металлов, что позволяет корректировать спектр излучения. Световая отдача достигает 140-150 Лм/Вт. Время выхода на полную световую мощность 3-10 минут в зависимости от мощности лампы. Все остальные отличия в маркировке. Возможность создания различных цветовых оттенков позволяет применять металлогалогенные лампы как для внутреннего освещения, так и для наружного.

Начиная с 90 годов прошлого века большое распространение получили ртутно-ксеноновые лампы, больше известные автомобилистам как ксеноновые лампы. Тем не менее эти газоразрядные лампы скорее нужно отнести к металлогалогенным лампам, а не рассматривать их как отдельный вид. Ксеноновые лампы с короткой дугой используются в основном в разного рода проекторах.

Светодиодные лампы.

На сегодняшний день светодиодные лампы являются самыми перспективными в плане экономии электроэнергии из-за максимально высокого КПД. Световая отдача светодиодных ламп достигает 100-200 Лм/Вт, в зависимости от мощности светодиодов и работы по увеличению светоотдачи ведутся постоянно. Светодиоды являются одним из видов полупроводниковых диодов, работающих по принципу использования p-n перехода.

Рисунок 5 . Устройство светодиода лампового типа.

1 - Кристалл полупроводника, в котором осуществляется p-n переход.

2 - Пластмассовая колба, защищающая кристалл и одновременно служащая линзой. От формы линзы зависит угол рассеивания излучаемого света

3 - Соединительный провод.

4 - Встроенный отражатель (рефлектор). Лампы, в которых используются светодиоды, могут оборудоваться дополнительными отражателями

При прохождении электрического тока через p-n переход выделяется энергия. Параметры p-n перехода подбираются так, чтобы максимизировать выделение энергии в виде фотонов видимого спектра и минимизировать выделение тепла. Подбор соответствующего материала p-n перехода позволяет широко варьировать возможную цветовую гамму. Светодиоды являются твердотельными, не требующими газовых или вакуумных колб, и потому малогабаритными источниками света, работающими при малых напряжениях, начиная от 1-2 Вольт. Мощность светодиодов может составлять от 0.1 до 100 Вт. Обычно в светодиодных лампах, заменяющих обычные лампы, используется несколько штук или несколько десятков светодиодов по той причине, что сверхмощные светодиоды, способные в одиночку заменить обычную лампу, стоят слишком дорого. На сегодняшний день в светодиодных лампах наиболее широко используются светодиоды мощностью 0.2-0.3 Вт лампового типа диаметром 3, 5 или 10 мм по внешнему виду действительно напоминающие маленькую лампочку (рис. 5), чип-диоды SMD (surface mounted devices) приблизительно такой же мощности размерами приблизительно 4х4х3 мм и мощные светодиоды SMD, дополнительно оборудованные линзами и радиаторами для охлаждения кристалла.

Преимущества светодиодных ламп:

• Высокая эффективность . В светодиодных лампах в световую энергию преобразуется до 50-80% электрической энергии, поэтому свет от светодиодных ламп максимально холодный в прямом смысле этого слова.
• Большое разнообразие .
• Высокая надежность - заявляемый производителями срок службы светодиодных ламп 50000-100000 часов.
• Безопасность для здоровья - в спектре излучения светодиодных ламп нет инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Кроме того в составе ламп нет потенциально опасных для здоровья материалов - никакой ртути, галогенов и др.

На сегодняшний день светодиодные лампы выпускаются в виде отдельных светодиодов для самостоятельного подключения, в виде классических ламп под патроны с резьбой Эдисона, в виде линейных люминисцентных ламп, в виде галогенных ламп для врезных светильников и в виде разнообразнейших осветительных шнуров, т.е. во всех возможных видах.

Недостатки:

• Высокая цена . Конечно же цены на светодиодные лампы зависят и от мощности и от производителя. Чтобы немного сориентироваться в цене, можно рассматривать следующий показатель - если мощность лампы умножить на 2 то это и будет приблизительная цена лампы в долларах. Например, лампа мощностью 1 Ватт будет стоить около 2$, лампа мощностью в 5 Ватт - около 10$, а лампа мощностью 50 Вт - около 100$. Однакопри этом нельзя забывать, что эффективность светодиодных ламп намного больше, чем обычных ламп накаливания.
• Потускнение . При перегреве полупроводникового кристала диод потускнеет намного раньше, чем предполагалось, поэтому качественное теплоотведение в светодиодных лампах - очень важная задача.

Возможно, какие-то виды ламп я не упомянул, но на первый раз, думаю, хватит.