Типы осветительных приборов

Все привычные лампы накаливания постепенно уходят в прошлое, уступая место новым способам освещения. Сейчас для освещения пространства активно используются люминесцентные и галогеновые лампы, для декоративных целей неоновые и ксеноновые лампы, для медицинских кварцевые.

Типы и основные характеристики ламп

Световая отдача – отношение светового потока к потребляемоё мощности. Измеряется в люменах на ватт (лм/вт).
Цветовая температура – показатель, определяющий цветовую тональность источника света. Измеряется в градусах по шкале Кельвина. Для сравнения: цветовая температура Солнца равна 6000 град. К.
В каждом светильнике используется определенный тип патрона, в который можно установить только такую лампу, которая имеет подходящий цоколь.
При выборе лампы для светильника следует учитывать не только тип цоколя, но и разрешенную для светильника мощность лампы, напряжение в сети, подходящие под конкретный светильник габариты лампы, схему подключения светильника.
Каждый тип цоколя имеет свое обозначение, которое позволяет не заблудиться в их довольно широкой номенклатуре.

Лампа накаливания
Один из аиболее растространенных видов освещения нашего времени.
Свет в лампах накаливания создается путем прохождения электрического тока через тонкую проволоку, которую обычно делают из вольфрама.
Этот вид ламп популярен благодаря первоначальной дешевизне и простоте в обращении.
Современные лампы накаливания бывают самых разнообразных конструкций и размеров – от привычной грушеобразной формы до «свечей», которые часто используются в люстрах.
95% производимой ими энергии преобразуется в тепло и только 5%- в свет!

Преимущества:
высокий индекс цветопередачи, Ra 100
налаженность в массовом производстве
малая стоимость
небольшие размеры
отсутствие пускорегулирующей аппаратуры
нечувствительность к ионизирующей радиации
чисто активное электрическое сопротивление (единичный коэффициент мощности)
быстрый выход на рабочий режим
невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения
отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации.

Преимущества:
высокий индекс цветопередачи, Ra 100
налаженность в массовом производстве
малая стоимость
небольшие размеры
отсутствие пускорегулирующей аппаратуры
нечувствительность к ионизирующей радиации
чисто активное электрическое сопротивление (единичный коэффициент мощности)
быстрый выход на рабочий режим
невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения
отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации.
возможность работы на любом роде тока
нечувствительность к полярности напряжения
возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)
отсутствие мерцания при работе на переменном токе (важно на предприятиях).
отсутствие гудения при работе на переменном токе
непрерывный спектр излучения
приятный и привычный в быту спектр
устойчивость к электромагнитному импульсу
возможность использования регуляторов яркости
не боятся низкой и повышенной температуры окружающей среды, устойчивы к конденсату.

Недостатки:
низкая световая отдача
относительно малый срок службы
хрупкость, чувствительность к удару и вибрации
бросок тока при включении (примерно десятикратный)
при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона
резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения
лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 25 Вт — 100 °C, 40 Вт — 145 °C, 75 Вт — 250 °C, 100 Вт — 290 °C, 200 Вт — 330 °C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается ещё сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.
нагрев частей лампы требует термостойкой арматуры светильников

Галогенные лампы
Электрический ток, проходя через тело накала (обычно — вольфрамовую спираль), нагревает его до высокой температуры. Нагреваясь, тело накала начинает светиться.

В галогенной лампе окружающий тело накала йод (совместно с остаточным кислородом) вступает в химическое соединение с испарившимисяатомами вольфрама, препятствуя осаждению последних на колбе. Этот процесс является обратимым — при высоких температурах вблизи тела накала соединение распадается на составляющие вещества. Атомы вольфрама высвобождаются таким образом либо на самой спирали, либо вблизи неё. В результате атомы вольфрама возвращаются на тело накала, что позволяет повысить рабочую температуру спирали (для получения более яркого света), продлить срок службы лампы, а также уменьшить габариты по сравнению с обычными лампами накаливания той же мощности.

Цветопередача
Галогенные лампы обладают очень хорошей цветопередачей (Ra 99-100), поскольку их непрерывный спектр близок к спектру абсолютно чёрного тела с температурой 2800-3000K. Их свет подчёркивает тёплые тона, но в меньшей степени, чем свет обычных ламп накаливания.

Галогенные лампы – компактные, низковольтные, долговечные и экономные. Спектр их излучения ближе к спектру белого света, чем у ламп накаливания. Но и они имеют свои недостатки. Эти лампы очень сильно нагреваются – до 500°С. Потому при их установке нужно соблюдать правила противопожарной безопасности. Среди минусов галогенных ламп – их высокая чувствительность к перепадам напряжения в сети. Их нужно включать через стабилизатор напряжения и не дотрагиваться голыми руками – колба испачкается и может неожиданно «взорваться» при включении света.

IRC-галогенные лампы
Новым направлением развития ламп является т. н. IRC-галогенные лампы (сокращение IRC обозначает «инфракрасное покрытие»). На колбы таких ламп наносится специальное покрытие, которое пропускает видимый свет, но задерживает инфракрасное (тепловое) излучение и отражает его назад, к спирали. За счёт этого уменьшаются потери тепла и, как следствие, увеличивается эффективность лампы.

Энергосберегающие лампы
Энергосберегающие лампы дают равномерный мягкий свет, срок службы этих ламп в десять-двенадцать раз превышает срок службы ламп накаливания и при этом они сберегают 80% электроэнергии.
Энергосберегающие лампы имеют превосходную цветопередачу и широкий выбор цветности.

Преимущества
Световая отдача люминесцентной лампы в среднем в пять раз больше, чем у лампы накаливания. Энергосохраняющие лампы позволяют снизить потребление электроэнергии почти на 80% без потери привычного уровня освещенности комнаты.
Долгий срок годности.
энергосберегающие лампы выделяют гораздо меньше тепла, чем лампы накаливание.
Площадь поверхности энергосберегающих ламп больше, чем площадь поверхности спирали накаливания. Благодаря этому свет распределяется по помещению мягче и равномернее, чем от лампы накаливания, а это, в свою очередь, снижает утомляемость глаз.

Недостатки энергосберегающих ламп
Наверное, единственным недостатком энергосберегающих ламп является их достаточно высокая стоимость.
Енергосберегающая лампа заполнена парами ртути, поэтому нужно избегать ее разбивания в помещении. Проблемой является и утилизация экологически вредных энергосохраняющих ламп, поэтому выбрасывать их фактически запрещено.

Если длина волны короче 400 нанометров, излучение условно именуют ультрафиолетовым, и оно невидимо для глаза человека. 400 - 500 нанометров – это фиолетовая и синяя части спектра излучения, видимые человеческим глазом. 540 - 560 нанометров – зеленая часть спектра. 580 - 680 – желтая часть. Начиная примерно с 700 нанометров – красная часть спектра. Более 720 нанометров – это уже инфракрасное излучение, которое невидимо человеческим глазом.

У ртутьсодержащей лампы очень интенсивное излучение на отметках 440, 400 нанометров и ниже. Это соответственно синее, фиолетовое и ультрафиолетовое излучение.
Солнце также дарит нам фонтаны ультрафиолета. Но если оно такое яркое, что глаз на нем задерживается не больше доли секунды, да и атмосфера как правило весьма активно поглощает ультрафиолет, то на «холодный» свет ртутьсодержащей лампы наши глаза могут смотреть дольше. Ультрафиолетовые лучи ртутной лампы – высокочастотные и могут оказать негативное воздействие на сетчатку глаза.

Ультрафиолетовая энергосберегающая лампочка

Люминесцентные лампы
Их главное достоинство – низкие затраты электроэнергии. Светоотдача у них превышает в 5-ть раз, в отличии от стандартных. Первоначально такая лампочка обойдется дороже обычной, но и прослужит она более долгую службу. Если привычная «лампочка Ильича» выдерживает в среднем 1000 часов, то люминисцентная лампа может прожить в 10 раз дольше.
Люминесцентные лампы работают за счет ультрафиолетового излучения. Преимущества таких ламп заключаются не только в экономии. Они излучают мягкий и приятный для глаза свет и не подвержены мерцанию.

Преимущества
значительно большая светоотдача (люминесцентная лампа 20 Вт даёт освещенность как лампа накаливания на 100 Вт) и более высокий КПД;
приближенный к естественному спектр излучения лампы;
разнообразие оттенков света;
рассеянный свет;
длительный срок службы (2000-20000 часов в отличие от 1000 у ламп накаливания), при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений.
Недостатки
химическая опасность;
наличие дополнительного приспособления для пуска лампы — пускорегулирующего аппарата (громоздкий шумный дроссель с ненадёжным стартером или же ЭПРА);
мерцание лампы с частотой питающей сети (нивелируется применением ЭПРА);
вышедший из строя стартёр вызывает фальстарт лампы (визуально определяется несколько вспышек перед стабильным зажиганием), сокращая срок службы нитей накала;
очень низкий коэффициент мощности ламп — такие лампы являются неудачной для электросети нагрузкой (нивелируется применением ЭПРА);

Маркировка
Трёхцифровой код на упаковке лампы содержит как правило информацию относительно качества света (индекс цветопередачи и цветовой температуры).
Первая цифра — индекс цветопередачи в 1х10 Ra (компактные люминесцентные лампы имеют 60-98 Ra, таким образом чем выше индекс, тем достоверней цветопередача)
Вторая и третья цифры — указывают на цветовую температуру лампы.
Таким образом маркировка «827» указывает на индекс цветопередачи в 80 Ra, и цветовую температуру в 2700 К (что соответствует цветовой температуре лампы накаливания)
Кроме того, индекс цветопередачи может обозначаться в соответствии с DIN 5035, где диапазон цветопередачи 20-100 Ra поделён на 6 частей— от 4 до 1А

Особенности восприятия
Цветовосприятие человека сильно изменяется в зависимости от яркости. При небольшой яркости мы лучше видим синий и хуже красный. Поэтому цветовая температура дневного света (5000-6500K) в условия низкой освещённости будет казаться чрезмерно синей. Средняя освещённость жилых помещений - 75 люкс, в то время как в офисах и других рабочих помещениях - 400 люкс. При небольшой яркости (50-75 люкс) наиболее естественным выглядит свет с температурой 3000K. При яркости в 400 люкс такой свет уже кажется жёлтым, а наиболее естественным кажется свет с температурой 4000-6000K.

Лампы на светодиодах
Диод-это полупроводниковый прибор, проводящий электрический ток только
в одном направлении.
У светодиода при прикладывании к нему напряжения в прямом направлении,
происходит рекомбинация дырок (р-типа) и электронов (n-типа) в запрещенной зоне.
В результате выделяются фотоны света.
Излучение света направленное, в узком телесном угле. Это свойство светодиода позволяет получить освещаемую поверхность в строго определенном направлении, в отличие от традиционных ненаправленных источников света.
Результирующая спектральная характеристика белого светодиода представлена на рисунке справа.

Светодиод - это полупроводниковый прибор, генерирующий при прохождении электрического тока оптическое излучение, которое в видимой области воспринимается как одноцветное. Главное преимущество таких ламп -миниатюрный размер. А еще они излучают свет определенного цвета – от желтого и оранжевого до синего. Есть и светодиодные светильники дневного света, который ближе к холодному спектру. Они часто применяются в рекламе, а также для наружного и декоративного освещения.

Основные преимущества
Высокая световая отдача. Современные светодиоды сравнялись по этому параметру с натриевыми газоразрядными лампами и металлогалогенными лампами, достигнув 150 Люмен на Ватт.
Высокая механическая прочность, вибростойкость.
Длительный срок службы - от 30000 до 100000 часов (при работе 8 часов в день - 34 года).
Спектр современных светодиодов бывает различным - от тёплого белого = 2700 К до холодного белого = 6500 К.
Малая инерционность - включаются сразу на полную яркость, в то время как у ртутно-фосфорных (люминесцентных-экономичных) ламп время включения от 1 сек до 1 мин, а яркость увеличивается от 30% до 100% за 3-10 минут, в зависимости от температуры окружающей среды.
Количество циклов включения-выключения не оказывают существенного влияния на срок службы светодиодов.
Низкая стоимость индикаторных светодиодов, но относительно высокая стоимость при использовании в освещении, которая снизится при увеличении производства и продаж.
Безопасность.
Нечувствительность к низким и очень низким температурам.
Экологичность - отсутствие ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения в отличие от люминесцентных ламп.

Недостатки
Основной недостаток — высокая цена. Отношение цена/люмен у сверхъярких светодиодов в 50 — 100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания. Впрочем, на начало 2011 года в продаже уже появились светодиодные лампы по ценам (за люмен), конкурентоспособным с компактными люминесцентными лампами.
Напряжение питания светодиода значительно меньше напряжения питания обычных ламп накаливания. Поэтому светодиоды соединяют последовательно или используют преобразователи напряжения
Низкая предельная температура: мощные осветительные светодиоды требуют внешнего радиатора для охлаждения, потому что имеют неблагоприятное соотношение своих размеров к выделяемой тепловой мощности (физические размеры светодиодов малы при высокой мощности рассеиваемого излучения) и не могут рассеять столько тепла, сколько выделяют (несмотря даже на более высокий КПД, чем у ламп накаливания).

Ксеноновая дуговая лампа — источник искусственного света, в котором светится электрическая дуга в колбе, заполненной ксеноном. Дает яркий белый свет, близкий по спектру к дневному.
Лампа состоит из колбы из обычного или кварцевого стекла с вольфрамовыми электродами с каждого конца. Колба вакуммируется и затем заполняется ксеноном. Ксеноновые лампы-вспышки имеют третий поджигающий электрод, опоясывающий колбу.

Преимущественно ксеноновые дампы из-за высокой мощности используются в автомобильных фарах, кинопроэкторах и т. д.
В жилых помещениях встречаются довольно редко.