Характеристики и типы ламп освещения

В настоящее время, доступен большой выбор различных ламп, каждая из которых имеет свои уникальные характеристики. Для определённых условий эксплуатации можно подобрать наиболее подходящее осветительное устройство.

На рынке представлены следующие основные типы:

1. Накаливания:
   • вакуумные;
   • галогенные;
   • криптоновые;
2. Газоразрядные:
   • ртутные
     • ДРЛ;
     • ДРИ (металлогалогенидные);
     • ДРТ;
     • люминесцентные;
   • ксеноновые;
   • неоновые, аргоновые и пр.
3. Светодиодные.

Характеристики

При подробном описании будем учитывать следующие характеристики:

• цоколь (патрон) – место крепления колбы;
• цветопередача;
• светоотдача (световая эффективность);

Светоотдача

Показывает, сколько люмен отдаёт источник света при мощности 1 Вт. Например, стандартная лампа накаливания имеет светоотдачу 10 лм/Вт, люминесцентная – 70 лм/Вт, значит, при одной и той же мощности, последняя будет светиться в 7 раз ярче.

В разговоре о светоотдаче необходимо упомянуть так называемые энергосберегающие технологии.

По существу, энергосбережение обозначает: мало потребляем – много светим. В этом контексте наибольшей энергоэффективностью обладают натриевые источники света (см. сравнительную таблицу).

Однако, энергосберегающими принято называть либо светодиодные, либо люминесцентные лампы.

Коэффициент цветопередачи (Ra)

Показывает, насколько естественно выглядят цвета в испускаемом свете. Чем больше данное число, тем лучше характеристики источника, тем ближе его свет к естественному освещению.

Качественные градации коэффициента указаны в таблице:

Цветовая температура

Определяет цвет светящегося объекта, измеряется в градусах Кельвина (К). В зависимости от температуры света, окружающие предметы выглядят несколько по-разному.

Обычный белый лист бумаги может иметь оттенки от тёплых и желтоватых при 2500 К (свеча), до сияюще-голубых – при температуре от 6500 К.

Различают следующие оттенки света:

Тёплый белый (2700 – 4200 К) свет помогает расслабиться, настраивает на спокойный лад. Подходит для освещения спальных, гостиных и столовых комнат.

Дневной свет (4200 – 5500 К) помогает сконцентрироваться на выполнении заданий, наиболее подходит для офисных помещений и для освещения рабочей зоны (в том числе на кухне), для гримёрных.

Холодный белый свет (5500 – 6000 К) является достаточно энергичным, подходит для ванных комнат, кухонь (рабочая поверхность, но не обеденный стол).

Классификация

Лампы накаливания

В недавнем прошлом наиболее распространённый тип. Осветительные приборы данного вида могут использоваться как на стационарных, так и на портативных устройствах (например, ручные фонарики).

Свет испускает нагретая вольфрамовая нить, помещённая в колбу (баллон), из которого откачан воздух (отсюда термин «вакуумные»).

Лампы накаливания по составу газа в баллоне разделяют на собственно вакуумные, криптоновые, галогенные.

Вакуумные

Поверхность колбы может быть как прозрачной, так и матовой, что позволяет получить более мягкий свет без использования защитного колпака. Также, верхняя часть баллона может быть покрыта зеркальной краской, чтобы направить световой поток вниз (при потолочном освещении).

Лампы для переносных источников работают от напряжения 12, 24, 36 В.

Для стационарных – 220 В, 50 Гц (городская электрическая сеть).

Основной минус подобных источников света – низкий КПД: только 2-3% идёт на освещение. Остальная энергия рассеивается в виде тепла (отсюда и низкий показатель светоотдачи).

Тип используемого крепления – цоколь Эдисона (Е-цоколь); различается по своему диаметру (в мм), указываемому в маркировке:

• Е10 – используется для карманных фонариков;
• Е14, также называемый «миньён» (маленький);
• Е27 – стандартный;
• Е40 используется для наружного освещения;

Плюсы:

• широкое распространение оборудования;
• низкая цена;
• удобство монтажа;

Минусы:

• низкий КПД;
• малая длительность работы (500–1000 ч.);
• пожароопасность (нельзя использовать в пластиковых и деревянных конструкциях);

Характеристики:

Криптоновые лампы

Лампа накаливания, в баллон которой добавлен криптон (инертный газ). Обладают меньшими габаритами и большим временем работы по сравнению с вакуумными (1000–2000 ч.), не чувствительны к перепадам напряжения.

Характеристики:

Галогенные лампы

Как следует из названия, колба содержит пары галогенов (элементов 17 группы таблицы Менделеева – брома или йода). Добавление этих газов позволяет значительно увеличить время работы и повысить светоотдачу, по сравнению с  вакуумными аналогами.

Используется Е- или G-цоколь (см. люминесцентные лампы).

Плюсы:

• Срок службы до 2000-4000 ч..
• Малые размеры, возможность применения в гипсокартонных конструкциях (например, подвесной потолок).

Минусы:

1. Чувствительность к загрязнению (установку необходимо производить в перчатках, при попадании жира на поверхность колбы, прибор очень быстро выходит из строя).
2. Чувствительность к перепадам напряжения.

В настоящее время, разработан новый тип галогенных источников с инфракрасным покрытием, которое пропускает видимый свет и отражает тепловое излучение, они имеют сниженное энергопотребление и увеличенное время эксплуатации по сравнению с аналогами без покрытия.

Характеристики:

Газоразрядные лампы

Физические основы свечения – электрический разряд, проходящий через газ, герметично запаянный в трубку.

В зависимости от внутреннего содержимого трубки, выделяют следующие виды:

1. Ртутные:
   • ДРЛ;
   • ДРИ;
   • люминесцентные;
2. Натриевые.
3. Неоновые, ксеноновые, аргоновые и пр.

Ртутные

Все ртутьсодержащие приборы являются высокотоксичными, для них необходима утилизация через пункты приёма опасных отходов. В соответствие с Минаматской конвенции по ртути, производств, экспорт и импорт некоторых ртутьсодержащих ламп будут запрещены с 2020 года, наряду с аналогичным запретом для ртутьсодержащих батареек и градусников.

Лампа ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная)

Ртутная лампа высокого давления, не должна применяется в помещениях, где длительное время находятся люди (квартиры, офисы).

Данные осветительные приборы находят своё применение в уличном освещении, в автоматизированных промышленных цехах, в сельском хозяйстве.

Минусы:

• Низкий Ra: 40 – 59.
• Длительное время включения (до 15 мин), зависящее от температуры окружающего воздуха (чем холоднее, тем больше времени занимает процесс засветки).
• Сильный нагрев трубки.
• Чувствительность к перепадам напряжения: при частых кратковременных отключениях электроэнергии устройство будет гаснуть, а затем, после повторного включения, в течение длительного времени выходить на рабочий режим.

Классические ДРЛ постепенно выходят из употребления.

В настоящее время, для бытового использования выпускаются устройства комбинированного типа (например, компанией OSRAM).

Лампа ДРИ (дуговая ртутная с излучающими добавками)

Также называемая металлогалогенидной.

Лампы ДРЛ, в колбу которой добавляются галогениды определённых металлов (натрия, индия и пр.).

Цоколь Е27, Е40, R7S (цоколь с утопленным контактом, используется преимущественно в высокоинтенсивных осветительных установках, после маркировки цоколя указывается длина колбы в мм – 78 или 118):

Ртутно-кварцевые лампы (ПРК, ДРТ)

Дуговые ГРВД типа ДРТ (дуговые ртутные трубчатые, устаревшее – прямые ртутно-кварцевые, ПРТ) используются в медицинской аппаратуре (то самое кварцевание кабинетов) для обеззараживания воздуха, продуктов. Также ДРТ используются в некоторых технологических процессах (таких, например, как фотополимеризация).

Люминесцентные лампы

Или иначе лампы дневного света.

Маркировка отечественных приборов указывает на спектр свечения:

После буквенной маркировки следуют цифры: первая указывает на степень цветопередачи (чем она выше, тем более естественным выглядит свет, диапазон 6–9), две последующие – на цветовую температуру:

• 30 (3000 К) – тёплый белый;
• 35 (3500 К) – белый;
• 40 (4000 К) – холодный белый;
• 54 (5400 К) – дневной свет;
• 65 (6500 К) – холодный дневной;

Используется G-цоколь, который представляют собой гнездо, куда при помощи штырей крепится баллон. Применяется для галогенных и люминесцентных компактных ламп (для уменьшения габаритов). Существует большое число маркировок данного вида цоколей, так что каждый раз необходимо сравнивать тип крепления (он указывается на колбе), цоколи не являются взаимозаменяемыми.

Плюсы:

1. Низкая рабочая температура (можно без опасений прикасаться).
2. Мягкий свет.
3. Время работы до 30 000 ч.
4. Современные компактные модели можно подключать в обычный патрон (люминесцентные осветительные приборы прошлого поколения выполнялись в виде трубок и требовали для своего подключения использования специальных баллонов).

Минусы:

1. Работа источника не бесшумная (процесс свечения сопровождается гулом).
2. Плюсовые рабочие температуры окружающей среды.
3. Токсичность – необходима утилизация на специальные полигоны (для населения бесплатно через приёмные пункты опасных отходов).
4. Достаточно долгий период включения, в течение которого свет достигает максимума.
5. Чувствительность к частым включениям-выключениям.

Из перечисленных особенностей видно, что подобное оборудование целесообразно устанавливать в местах, где необходимо обеспечить освещённость в течение длительного времени при минимальном числе включений. Например, на первых этажах лестниц.

Характеристики:

Натриевые лампы

Газоразрядные лампы на парах натрия

Данные лампы дают монохромный жёлтый свет. Применяются там, где не требуется высокий индекс цветопередачи: в уличном и дорожном освещении, при подсветке зданий и пр. Лампы высокого давления (НЛВД) используют в сельском хозяйстве для дополнительной подсветки растений в зимний период.

Существует несколько маркировок дуговых натриевых (ДН) источников света  отечественного производства:

• ДНаТ – ДН трубчатые;
• ДНаС – ДН в светорассеивающей колбе, представляют собой замену ДРЛ;
• ДНаМТ – матированные;
• ДНаЗ – зеркальные;

Ксеноновые лампы

Позволяют получить очень хорошую цветопередачу.

Применяются в автомобильных фарах, а также в проекторах, фотовспышках и других осветительных приборах.

В зависимости от применения, цена на них варьируется от нескольких сотен  до нескольких тысяч рублей. Имеют узкоспециальное назначение.

Характеристики:

Неоновые, аргоновые и др.

Газоразрядные лампы, колба которых наполнена инертным газом.

Имеют большое время эксплуатации (до 80 000 ч.), в зависимости от состава газовой смести позволяют получить источники света различных оттенков (от сине-зелёного до красно-оранжевого). Используются для рекламной подсветки, для индикации напряжения в сети.

Светодиодные лампы

Их также называют LED.

Этот тип источников имеет один существенный недостаток: высокая стоимость. Однако, они позволяют в дальнейшем значительно сократить энергетические затраты. В экономическом плане подобные осветительные приборы очень привлекательны, так как имеют большой период эксплуатации.

В данный момент светодиоды используются для освещения улиц, на общедомовых территориях (часто вместе с датчиками движения), для освещения музейных экспонатов.

Плюсы:

1. Экологичность.
2. Длительный срок службы (30 000–50 000 ч.).
3. Небольшие габариты.
4. Малый нагрев источника.
5. Устойчивость к механическому воздействию.

Минусы:

1. Стоимость.
2. Узконаправленность луча света.
3. К концу срока службы яркость таких источников уменьшается (так называемое выгорание светодиодов).

Характеристики:

Сравнительная таблица:

При выборе источников освещения необходимо учитывать их эксплуатационные характеристики.

Правильный выбор поможет сэкономить Ваши средства и продлить срок службы осветительного прибора.