Галогеновая лампа
Содержание
С изобретением галогеновой лампы производители светотехники и осветительных приборов наконец-то получили по-настоящему мощный и эффективный источник света. На смену тусклой, словно свеча, традиционной лампочке с вольфраммолибденовой нитью накаливания пришли галогеновые лампы, обеспечивающие высокую светоотдачу и насыщенность светового потока. При этом внешний вид источника света, на первый взгляд, практически и не изменился.
Что такое галогеновая лампа
Конструкция галогенового светильника лампы во многом похожа на обычную лампочку накаливания. Стеклянная колба устройства обладает идеальной прозрачностью стенок, поэтому вполне возможно попытаться разглядеть и разобраться, как работает галогенная лампа и что это такое. По сути, в галогеновом светильнике используется принцип пропускания тока через раскаленную спираль, как в лампе накаливания, но работает такая лампа на несколько ином принципе генерации видимого света.
Устройство
Все галогеновые лампочки, за исключением промышленных и специальных моделей, состоят из одних и тех же компонентов, которые могут отличаться по форме и размерам, но все равно присутствуют в лампе любой схемы:
- Мощная спираль накаливания из вольфрама или вольфрам-рениевого сплава. Нить значительно толще, чем у обычных лампочек, и крепится она на массивных игольчатых штифтах;
- Цокольная группа с контактами, большая часть моделей бытовых галогенных ламп изготавливаются со стандартными цоколями, позволяющими установить лампочку в патрон домашнего светильника или люстры. Специальные светильники могут комплектоваться не цоколем, а лишь группой контактов;
- Наружная стеклянная колба из кварца оптического качества.
Для стабильной работы галогенового светильника потребуется также устройство для запуска галогеновой лампы — диммер или трансформатор.
Плотность светового потока настолько высока, что любое пятнышко, пыль или дефект неизбежно приводят к прогоранию и разрушению стеклянной колбы, внутри которой под давлением закачана смесь инертных газов и галогенов. До появления светодиодных сборок большинство автомобилистов перед установкой галогеновых ламп в гнезда фар тщательно вымывали колбу смесью чистого спирта и ацетона.
Принцип работы
Галогенка, несмотря на наличие спирали накаливания и газонаполненной колбы, лишь внешне похожа на обычную лампу накаливания, принцип ее работы в значительной степени отличается от старой классической лампочки. Обычная лампа излучает свет благодаря свечению раскаленной поверхности тонкой вольфрамовой спиральки.
Галогенная лампа накаливания также излучает свет благодаря ионам вольфрама, но сам процесс организован по-другому:
- Поток света в галогеновой лампе формируется за счет тонкого раскаленного газового облака, окутывающего вольфрамовую спираль. Атмосфера тончайшей газовой пленки состоит из паров йодида вольфрама, окруженных смесью ксенона с азотом;
- Как только на контакты галогеновой лампы подается рабочее напряжение, часть поверхности атомов вольфрама испаряется и вступает в реакцию с йодом. Именно это металл-галогеновое облако, вступая во взаимодействие с ксеноном, излучает основное количество света;
- Пары йода фактически удерживают молекулы вольфрама над раскаленной спиралью, не давая ей испариться и выпасть в виде пленки на внутренней поверхности кварцевой колбы.
В галогенке свет генерируется не тонкой спиралькой из вольфрама, а окружающим ее газовым облачком, состоящим из раскаленных галогенов, металлических паров и ксенона. Что это дает? Разница в светоотдаче обычной лампочки накаливания и бытовой галогенки огромная, но из-за особенностей устройства человеческого глаза кажется, что отличие не такое и большое.
Оценить, насколько отличается свет галогенок и обычных лампочек, проще всего в ночное время. Достаточно случайно, на доли секунды, поймать взглядом яркий свет автомобильных фар с галогеновыми вставками, чтобы ослепнуть на несколько минут. Тогда как на обычную лампу, пусть и с дискомфортом, но смотреть еще можно.
Срок службы
Большинство бытовых галогенок рассчитано на стандартный срок службы: 2000 часов для качественных лампочек, для фирменных ламп – 2500 ч, китайские подделки известных брендов служат по-разному — от 500 до 1500 часов. Что удивительно, «китайцы» выходят из строя в основном из-за мелких дефектов, например, из-за распайки контактов или деформации цоколя вследствие перегрева корпуса.
Подобные мелочи легко устраняются своими руками, поэтому при аккуратном обращении с цоколем даже китайская галогенка может отработать до 1500 часов.
Продлить срок службы можно с помощью специальных пусковых устройств. Это может быть специальный трансформатор для галогенных ламп, управляемые диммеры и барретеры, ограничивающие заброс тока при включении лампы. Это позволяет избежать растрескивания вольфрамовой нити из-за неравномерного прогрева в первые секунды. Время включения галогеновой лампы возрастает до 3 секунд, но зато таким способом удается увеличить срок службы до 10-15 тыс. часов, что сопоставимо с ресурсом светодиодных источников света.
Плюсы и минусы
В рейтинге популярности галогеновые лампочки занимают третью ступеньку в списке наиболее популярных источников света. Лампы считаются достаточно яркими и горячими, с температурой 2700-2900оК. Что особенно ценно, спектр галогенки хоть и смещен к более холодному участку в сравнении с лампочкой классической конструкции, но при этом больше похож на солнечный свет, старые «спиральки», ЛДС или новомодные светодиодные сборки.
Светоотдача у галогенок выше, чем у обычных лампочек, на 50-70%, а срок службы в два раза больше.
Недостатков у галогенок всего два:
- Высокая чувствительность к перепадам напряжения и быстрому старту;
- Большое потребление энергии и интенсивное тепловыделение.
Соответственно, светильники приходится оборудовать системой продува корпуса и отвода тепла, а на подключении устанавливать защитные блоки.
Типы галогеновых ламп для дома
Огромные возможности источников света на основе переизлучающей пары галоген-ксенон были использованы в изготовлении достаточно большого моделей ламп и светильников. Всех их условно делят на несколько групп:
- Мощные прожекторные лампы, чаще всего изготавливаемые в линейном форм-факторе и рассчитанные на подключение к однофазной сети 220В;
- Бытовые галогеновые лампочки с винтовой цокольной группой, рассчитанные на бытовую электрическую сеть;
- Точечные светильники с пониженным напряжением питания и потреблением электроэнергии, используемые в оформлении интерьера жилых комнат, кухни и ванного помещения.
Галогенки прекрасно работают как на переменном, так и на постоянном токе, но остаются крайне чувствительными к напряжению в электросети и к соблюдению правил установки галогеновой лампы.
Линейные схемы
Один из наиболее мощных источников света изготавливается в линейном форм-факторе. Благодаря вытянутому стеклянному корпусу линейная галогенная лампа прекрасно адаптирована к жестким условиям работы в условиях закрытого корпуса прожектора. Внутри кварцевой трубки находится массивная вольфрамовая спираль на молибденовых держателях.
Потребление электроэнергии составляет от 60 Вт до 2 кВт, длина от 78 мм до 333 мм. Самые большие галогенки с линейной формой корпуса рассчитаны на получение гигантских световых потоков. Цоколь лампы выполнен по безопасной схеме R7-S, то есть контакты расположены с противоположных концов корпуса.
Благодаря высокой плотности светового потока мощные линейные галогенки находят применение в самом неожиданном качестве:
- Бесконтактные источники энергии в сушилках для фруктов и овощей;
- Сушилки-стерилизаторы помещений для птицы и животных. Часть энергии выделяется в ультрафиолетовом диапазоне, поэтому мощные галогенки прекрасно высушивают и одновременно стерилизуют поверхность;
- Охранные и осветительные системы для стоянок, паркингов и участков частных домовладений;
- Системы окраски и сушки автомобильных кузовов, обвесов и деталей машин.
По условиям эксплуатации лампа должна располагаться горизонтально, но на практике галогеновые светильники марки КГ неплохо работают в любом положении, если, конечно, их не бросать на пол.
Галогеновые лампы с внешней колбой
Светильники с наружной кварцевой колбой по внешнему виду напоминают обычную лампу накаливания – «грушу». Отличить галогеновую лампочку от обычной можно по увеличенному внутреннему держателю из кварца.
Лампа рассчитана на сетевое напряжение 230 В и может устанавливаться практически в любой осветительный прибор с керамическим патроном и медными контактами модели Е27 или Е14. Одна лампа с рассеивающей колбой способна освещать комнату до 30 м2, если нет дополнительных плафонов и используется стабилизированное питающее напряжение.
Галогеновые лампы с отражателем
В данном типе галогеновых ламп используются наружные встроенные отражатели с алюминиевым покрытием, обычно зеркального или полупрозрачного типа. Благодаря интерференционному покрытию большая часть тепла отводится с тыльной стороны корпуса.
Форма лампочки напоминает гриб, поэтому в быту такие галогеновые лампы иногда называют грибками. На сегодня это наиболее массовый тип бытовых галогеновых светильников. В маркировке лампочки всегда имеется численное обозначение, это определяющий диаметр цоколя, например, в М16 цоколь 16 мм, диаметр колбы 50 мм, мощность 50 Вт.
Капсульные конструкции
Такие галогенки чаще всего называют «пальчиковыми» за размеры и форму термостойкого стеклянного корпуса. Вольфрамовая нить внутри колбочки диаметром 5-10 мм фиксируется с помощью зажима особой формы, что позволяет галогеновой лампе работать практически в любом положении, хотя производители выпускают галогенки с продольной и поперечной ориентацией нити накала.
Контактная группа капсульной галогеновой лампочки оформляется в виде двух штырьков. Большинство моделей галогенок оборудованы цоколем G9 с межосевым расстоянием в 9 мм, но есть и цоколи G11-G15.
Данный тип галогеновых ламп используется только в качестве подсветки в линиях освещения, светильниках точечного типа, гирляндах. Мощность галогенки колеблется от 20 до 60 Вт.
Низковольтные системы
Высокоамперные или низковольтные галогенки используются в первую очередь в автомобильной технике и переносных фонарях. Такие конструкции могут оборудоваться двумя нитями в одном корпусе, а цоколь галогеновой лампочки всегда изготавливается с массивным металлическим основанием, через которое отводится большая часть тепла.
Блок защиты для галогенных ламп
В момент старта или включения галогенки происходит наиболее сильный износ нити накаливания. Внутренние слои спирали галогеновой лампочки быстро разогреваются и расширяются, а наружные остаются более холодными, покрываются трещинами и подвергаются эрозии под действием паров йода.
Для плавного старта используются специальные блоки защиты или диммеры. Встроенные резисторы с переменным сопротивлением задерживают нарастание тока на 2-3 с, что обеспечивает увеличение ресурса галогенового светильника.
Трансформатор для галогенных ламп
Низковольтные лампы всегда включают через специальные блоки или защитные трансформаторы. Электронное устройство помогает «раскачать» или запустить галогенку, защитить лампу от короткого замыкания и перегрева.
Наиболее простые трансформаторы могут преобразовывать напряжение с сетевого уровня до 12 В, более сложные могут иметь встроенные программаторы или подключать одновременно 6-10 галогеновых ламп.
Заключение
Технология изготовления галогеновых лампочек за более чем сорокалетнюю историю была отработана и отшлифована почти до идеального состояния. Ушли в прошлое случаи взрыва колбы и перегорания нитей накаливания галогенок в момент старта. Несмотря на засилье светодиодных светильников, галогеновые лампы остаются все такими же популярными у профессионалов и знатоков осветительных приборов, как и двадцать лет назад.
Обсудить статью на форуме
