Галогенные лампы — искрометное совершенство
В настоящее время не существует более совершенных электрических источников света, чем галогенные лампы. Они излучают свет наивысшего качества, который характеризуется идеальной цветопередачей и похож своим спектром на солнечный. Благодаря этому все предметы в свете галогенных ламп выглядят ярче, а изделия из драгоценных металлов и хрусталя искрятся, будто в солнечных лучах.
Галогенные лампы отличаются от классической вакуумной или газонаполненной лампы накаливания, прежде всего, тем, что инертный газ, заполняющий эти лампы, содержит примеси галогенов, а колбы имеют сравнительно небольшие размеры.
Конструкция и принцип действия галогеновых лампОни изготавливаются из тугоплавкого кварцевого стекла, которое можно эксплуатировать даже при температуре 800ºС. Эти колбы более прочные, и давление газа в них почти в два раза выше, чем в классических газонаполненных лампах накаливания. При этом давлении вольфрам с нити накаливания испаряется менее интенсивно.
Галогены в колбе препятствуют металлизации (потемнению) ее внутренней поверхности и способствуют частичному восстановлению вольфрамовой спирали. Атомы вольфрама, покинувшие в результате испарения раскаленную нить накаливания при температуре, близкой к 3000 К, вступают в реакцию с атомами галогенов, в результате чего образуются газообразные вещества. Пребывая в связанном состоянии, вольфрам не конденсируется на стенках лампы, поэтому они не темнеют со временем и не теряют своей прозрачности. Перемещаясь в результате конвекции по объему лампы и вновь оказавшись в области высоких температур, непосредственно прилегающей к нити накаливания, молекулы галогенидов вольфрама подвергаются пиролизу (разлагаются на составляющие их атомы), и свободный вольфрам возвращается в тело спирали, способствуя, таким образом, ее восстановлению. Благодаря применению галогенов (как правило, это йод или бром) и повышению давления газа в колбе удалось поднять рабочую температуру нити накаливания до 3000 К и улучшить качественные характеристики галогенных ламп по сравнению с классическими лампами накаливания.
Свет галогенных ламп мы видим как более яркий, чем свет классических ламп накаливания, и очень похожий на солнечный. Эта особенность, а также высокие эксплуатационно-технические характеристики галогенных ламп способствовали их широкому и быстрому распространению. Однако их применение на практике оказалось не столь простым и отличается некоторыми особенностями.
Осторожно — колба!Поскольку нить накаливания включенной галогенной лампы имеет более высокую температуру, чем в обычной лампе, ее колба может разогреваться до 800ºС. Поэтому капсульные галогенные лампы не рекомендуется использовать без светильников или в светильниках, не имеющих защитного стекла. Но даже холодные капсульные лампы не рекомендуется трогать незащищенными пальцами.
Всё описанное нескольким строками выше не относится к рефлекторным галогенным лампам, у которых кварцевая горелка помещена во внешнюю защитную колбу. Как правило, такая колба имеет рефлектор (отражатель). Он собирает свет в пучок и таким образом повышает светоотдачу ламп почти на 15 % (светоотдача в этих лампах понижается, но значительно увеличивается сила света). Чтобы уменьшить тепловую нагрузку на освещаемую поверхность, были разработаны лампы с дихроидными рефлекторами, которые отражают видимый свет, а инфракрасные лучи пропускают в тыл лампы. Благодаря этому 60% тепла, излучаемого такими лампами, отводится назад, за рефлектор. Эти лампы особенно хороши в том случае, если освещаемые объекты «боятся» высоких температур (например, продукты питания). Но при монтаже галогенных ламп с дихроидными рефлекторами в светильники или на подвесные потолки следует учитывать, что в тылу этих ламп при плохом вентилировании может произойти перегревание деталей светильника, электропроводов или строительных конструкций.
Лампы с дихроидными рефлектором (их называют также лампами «холодного» свечения) легко узнать по характерным световым бликам, которые они отбрасывают на любую поверхность, расположенную позади них.
Рефлекторные галогенные лампы являются источниками направленного света с углом рассеивания луча от 8° до 60°. Поэтому часто используются для акцентирующего освещения товаров и выставочных экспонатов.
Низковольтные галогенные лампыСамый большой срок службы — 5000 часов имеют низковольтные галогенные лампы, с напряжением питания 12 В. Они включаются в электрическую сеть 220 В через понижающие трансформаторы. Вместе с тем, именно низкими напряжениями и высокими токами в цепях питания низковольтных галогенных ламп обусловлено большинство проблем, возникающих при их монтаже и в процессе их эксплуатации. Ведь при мощности 20-100 Вт рабочие токи в проводах, при помощи которых лампы подключаются к трансформаторам, достигают 1,6-8,3 А. Иными словами, они в 18 раз выше, чем для соответствующих ламп, рассчитанных на напряжение 220 В.
Понижающие трансформаторы, которые используются для питания галогенных ламп бывают электромагнитные (тороидальные) и электронные. Они имеют два важнейших параметра: выходное напряжение и номинальную мощность. Именно эта мощность определяет суммарную мощность ламп, которые могут быть подключены к данному трансформатору. Кроме того, решающее значение при выборе трансформаторов имеют их геометрические размеры, если трансформаторы устанавливаются за облицовочные покрытия (на подвесные потолки) через отверстия для ламп.
Выбирая трансформатор по типу — электромагнитный или электронный, следует учитывать, что электромагнитный трансформатор, при одинаковых с электронным параметрах, несколько крупнее и менее экономичный.
Выходное напряжение трансформатора должно соответствовать напряжению питания тех галогенных ламп, которые будут к нему подключены. Если оно равно 12 В, то и трансформатор должен обеспечить на выходе такое напряжение (11,5-12 В).
Низковольтные галогенные лампы следует подключать к понижающему трансформатору параллельно. Это означает, что мощность трансформатора должна быть равна или превышать суммарную потребляемую мощность всех этих ламп (но значительный запас мощности в данном случае тоже нежелателен).
Лампы при помощи проводов подключаются к выходу трансформатора. Если это электронный трансформатор, то рядом с этим выходом указывается значение низкого напряжения, например 11,5 В. У электромагнитного трансформатора к низковольтной (выходной) обмотке относится пара более толстых проводов.
Сечение проводов, соединяющих лампы и трансформатор, необходимо выбирать с учетом длины этих проводов. Трансформатор нельзя располагать ближе, чем за 30 см к лампе, чтобы он не перегревался.
Линейные галогенные лампы используются в качестве источников света для малогабаритных прожекторов заливающего света. При монтаже таких прожекторов важно устанавливать их так, чтобы продольная ось лампы находилась горизонтально или отклонялась от горизонтали не более чем на 7-8°. В противном случае нить накаливания лампы достаточно быстро придет в негодность из-за локальных перегревов (у Osram линейные лампы мощностью до 500 Вт включительно работают при любом положении лампы, при мощности 750 Вт и выше — рабочее положение горизонтальное). Все галогенные лампы, в том числе низковольтные, способны излучать свет очень высокого качества — празднично яркий с идеальной цветопередачей. Эти лампы экономичней и долговечней, чем обычные лампы накаливания, но при монтаже электропроводки при их подключении следует быть чуть более внимательным и тщательно выполнять все соединения.
Галогенные лампы благодаря своей миниатюрности и высокому качеству излучаемого света положили начало целому классу принципиально новых светильников общего и специального назначения, в которых источники света воспринимаются наблюдателем как точечные. Это значительно расширило возможности конструкторов и дизайнеров. Кроме того, светильники, в которых используются галогенные лампы, стали более компактными, оставаясь при этом мощными источниками высококачественного света с высоким индексом цветопередачи.
Например, капсульные галогенные лампы, имея мощность 75 Вт и диаметр колбы лишь 9-12 мм, способны излучать световой поток почти в два раза больше, чем лампы накаливания той же мощности, но с диаметром колбы 55 мм. Поэтому неудивительно, что галогенные лампы приобрели достаточно высокую популярность, особенно в светильниках с небольшими размерами.
Галогенные лампы с отражателями широко используются в точечных встраиваемых светильниках, предназначенных для монтажа на подвесные потолки и фальшпанели.
Капсульные лампы мощностью до 20 Вт применяются, прежде всего, в мебельных встраиваемых светильниках.
Интересно, что именно с появлением в широкой продаже низковольтных галогенных ламп и трансформаторов для их питания стало возможным оборудовать ванные и туалетные комнаты в жилых помещениях вполне безопасными низковольтными (с напряжением 12 В) осветительными приборами — точечными галогенными светильниками, встроенными в подшивные потолки, и такими же бра. Их преимущество в том, что даже в аварийных ситуациях, когда вода попадает на провода и лампы осветительной сети, электрическое напряжение в ней не представляет никакой опасности для человека.
По материалам журнала «Приватное строительство» и сайта www.stroy-rus.ru
Галогенные лампы и их особенности
Галогенная лампа — лампа накаливания, в баллон которой добавлен буферный газ: пары галогенов (брома или иода). Буферный газ повышает срок службы лампы до 2000-4000 часов и позволяет повысить температуру спирали.
При этом рабочая температура спирали составляет примерно 3000 К.
Из всех современных источников света галогенные лампы обладают наиболее качественной цветопередачей. Кроме того, галогенные лампы отличаются большой яркостью и направленным излучением. Их, конечно, только условно можно назвать энергосберегающими, тем не менее, по сравнению с лампами накаливания они имеют в несколько раз большую световую отдачу и удвоенный срок службы.
Существует очень много различных галогенных ламп. В этой статье мы познакомимся с их основными видами и особенностями.
Все галогенные лампы условно делят на две больших группы: лампы низкого напряжения (низковольтные) – до 24 В и лампы сетевого напряжение – 220 В. Кроме этого, галогенные лампы различаются по конструкции и назначению.
Основные виды галогенных ламп:
1. Линейные галогенные лампы
Это самый старый тип галогенных ламп, которые были созданы еще в 60-х годах прошлого века.
Лампы представляют собой кварцевую трубку с выводами с обеих сторон. Нить накала поддерживается в лампе с помощью специальных кронштейнов из проволоки.
Лампы при своих небольших размерах имеют очень приличную мощность – 1 – 20 кВт. В помещениях такие лампы не используются из-за очень высокой яркости и большой потребляемой мощности. Основная их область применения – прожекторное освещение. Существуют современные линейные галогенные лампы заливающего света, которые используют не только в наружном, но и во внутреннем освещении. Эти лампы отличаются повышенной ударопрочностью.
Линейная галогенная лампа
Лампы выпускаются стандартной длины. Наиболее популярны галогенные линейные лампы длиной 78 и 118 мм. Большинство линейных галогенных ламп требуют обязательного горизонтального размещения в пространстве. Современные линейные галогенные лампы выпускаются двухцокольными с цоколем R7s (размещен с двух сторон лампы).
2. Галогенные лампы с внешней колбой
Это галогенные лампы сетевого напряжения.
Они предназначены для прямой замены ламп накаливания. Лампы с внешней стеклянной колбой выпускаются со стандартными цоколями Е14 и Е27 (цоколь Эдисона). Для таких ламп не требуются специальные светильники.
Внутри стеклянной колбы находится миниатюрная или линейная галогенная лампа на напряжения 220 В. Внешняя колба таких ламп защищает внутреннюю кварцевую колбу галогенной лампы от загрязнений и случайных прикосновений. По форме и размерам она похожа на колбу обычных ламп накаливания.
Галогенная лампа с внешней колбой
Галогенные лампы такого типа бывают разной формы и с разными видами колб — прозрачными, молочными и матированными. Существуют лампы со стеклом, которое поглощает ультрафиолетовое излучение. По сравнению с обычными лампами накаливания галогенные лампы сетевого напряжения дают свет с более высокой цветовой температурой (2900 — 3000 К) и обладают более качественной цветопередачей.
Большинство галогенных ламп такого типа имеют более компактное исполнение по сравнению с лампами накаливания, благодаря чему их можно использовать в небольших миниатюрных светильниках.
Выпускаются декоративные галогенные лампы сетевого напряжения (свечеобразные, шестигранные), которые можно применять вместо декоративных ламп накаливания.
Галогенная лампа с внешней колбой OSRAM
Галогенные лампы с внешней стеклянной колбой подключаются к питающей сети без трансформатора. Так как срок службы галогенных ламп очень сильно зависит от параметров питающего напряжения, то галогенные лампы сетевого напряжения очень желательно подключать через специальное устройство – блок защиты галогенных ламп. Этот блок защиты обеспечивает плавный запуск галогенных ламп без броска тока в момент пуска и защищают лампы при отклонении напряжения.
3. Галогенные лампы с отражателем (галогенные лампы направленного света).
Такие лампы выпускаются в стандартных типоразмерах – MR8, MR11 и MR16. Самый популярный типоразмер галогенных ламп – MR16 (диаметр колбы 50 мм). Галогенные лампы с отражателями характеризуются различными углами излучения.
Лампа состоит из миниатюрной колбы со специальным отражателем (рефлектором). Отражатели перераспределяют световой поток лампы в пространстве. Сама галогенная лампа расположена по центру отражателя. Существует много разновидностей отражателей. Наиболее распространены галогенные лампы с алюминиевыми отражателями.
Так как галогенные лампы являются современной разновидностью ламп накаливания, то при работе они выделяют большое количество тепла. Лампы с алюминиевыми отражателями направляют тепло вперед. Для случаев, когда это недопустимо, существуют галогенные лампы с интерференционными отражателями (специальное полупрозрачное покрытие), у которых тепло отводится назад.
Галогенная лампа с алюминиевым отражателем
Выпускаются галогенные лампы с покрытием, которое отражает ИК-излучение (IRC-галогенные лампы). Лампы последнего типа считаются наиболее экономичными, так как колба такой лампы с помощью специального покрытия не пропускает инфракрасное излучение тела накала, а отражает его назад на спираль.
В результате этого температура спирали увеличивается. При этом уменьшаются потери тепла, уменьшается потребление электроэнергии и в два раза по сравнению с обычными галогенными лампами увеличивается срок службы.
IRC-галогенная лампа
Существуют галогенные лампы без защитного стекла, с защитным прозрачным стеклом, стеклянным колпачком и лампы с защитным цветным стеклом. Лампы без защитного стекла и стеклянного колпачка должны использоваться в закрытых светильниках. Стекло большинства современных галогенных ламп не пропускает ультрафиолетовое излучение.
Галогенные лампы с отражателем лампы обычно используют при организации точечного направленного освещения. Обычно их встраивают в подвесные и натяжные потолки, причем правильно рассчитав количество ламп, их можно применять не только в целях подсветки, но и для организации общего освещения.
Цоколи галогенных ламп с отражателями имеют двухштырьковые разъемы: GY4, GZ4, GU4, GX5,3, GU5,3, GY6,35 – для низковольтных галогенных ламп (на 6, 12 или 24 В).
Цифра после букв означает расстояние между штырьками в миллиметрах.
Такие лампы обеспечивают высокую электробезопасность. Они должны подключаются через специальный электронный или электромагнитный трансформатор. Электронные трансформаторы для галогенных ламп используются намного чаще.
Галогенные лампы сетевого напряжения типоразмера MR16 выпускаются с двухштырьковыми цоколями — G9 и G10. Это сделано для того, что бы их нельзя было случайно перепутать с низковольтными галогенными лампами.
4. Капсульные (пальчиковые) галогенные лампы
Такие лампы имеют очень миниатюрные размеры и представляют собой небольшую капсулу с выводами. Они выпускаются с поперечными и продольными телами накала. Такие лампы могут использоваться в открытых светильниках без защитных стекол. В основном они применяются для встроенных в мебель и в потолок светильников, для декоративной подсветки. Существуют модели светильников общего освещения с капсульными галогенными лампами.
Капсульная галогенная лампа
Возможные виды цоколей для капсульных ламп: G4, G5,3, GY6,35.
Капсульные галогенные лампы сетевого напряжения обычно имеют цоколь G9 (расстояние между штырьками 9 мм). Они используются для декоративной подсветки, и иногда в светильниках для общего освещения.
Капсульные IRC-галогенные лампы OSRAM
В этой статье описаны только основные виды галогенных ламп. Безусловно, производители источников света не стоят на месте и каждый год совершенствуют выпускаемые галогенные лампы, а также создают их новые разновидности, что и подтверждается постоянным обновлением их ассортимента в каталогах.
Ранее ЭлектроВести писали, что Верховная Рада приняла во втором чтении и в целом законопроект № 2098 о внесении изменений в переходные положения закона «О рынке электроэнергии» относительно поставок электроэнергии для обеспечения функционирования совместного имущества многоквартирных жилых домов.
По материалам: electrik.info.
галогенных ламп, пояснение по РП; рабочая температура, галогенный цикл, световая отдача, энергоэффективность
Галогенные лампы представляют собой особый тип ламп накаливания, в которых колба заполнена газовой смесью, содержащей небольшое количество галогена, такого как йод или бром.
Этот газовый наполнитель может установить так называемый галогенный цикл . Галоген химически реагирует с металлическим вольфрамом, испаряющимся из нити накала, образуя галогенид, который перемещается в колбе. Когда он снова приближается к горячей нити, она диссоциирует, и высвободившийся металл осаждается на нити.
Во избежание осаждения металла на стеклянной колбе колба должна нагреваться во время работы; подходит температура около 250 °C. Поэтому обычно используются относительно небольшие колбы (со стеклом, расположенным ближе к горячей нити накала), которые часто изготавливаются из кварцевого стекла (плавленого кварца), поскольку этот материал может выдерживать значительно более высокие температуры, чем обычное стекло колбы.
Поскольку нить накала обычно изготавливается из вольфрама, как и в большинстве других ламп накаливания, термин 9Часто используется вольфрамовая галогенная лампа 0003 .
Галогенные лампы не следует путать с металлогалогенными лампами , которые основаны на совершенно другом принципе действия.
Энергоэффективность галогенных ламп
Галогенные лампы значительно более эффективны, чем обычные лампы накаливания, но все же гораздо менее эффективны, чем некоторые другие источники света. Преимущество объясненного галогенного цикла заключается в том, что такая лампа может работать при значительно более высокой температуре нити накала (около 2900–3200 К), сохраняя при этом приемлемый срок службы и избегая осаждения металла на стекле, которое может привести к потемнению. Следствием повышенной температуры нити накала является (а) повышенная светоотдача, что приводит к повышению эффективности использования энергии, и (б) повышенная цветовая температура, которая по иронии судьбы придает ей «более холодный» вид [1], который ближе к дневному свету. Типичные бытовые галогенные лампы на 230 В с потребляемой мощностью 60 Вт, например, достигают светоотдачи около 16 лм/Вт. Галогенные лампы той же мощности, но с более низким рабочим напряжением 12 В, могут иметь значительно более высокую световую отдачу около 20 лм/Вт, но разница становится несколько меньше, если учесть потери мощности в требуемом источнике питания лампы.
Обратите внимание, что другие источники света, такие как люминесцентные лампы и светодиоды (LED), по-прежнему намного эффективнее галогенных ламп. Поэтому галогенные лампы также постепенно выводятся из употребления, хотя ориентировочно позже, чем обычные лампы накаливания.
Несмотря на умеренную энергоэффективность, такие лампы могут быть хорошим выбором для приложений, где требуется всего несколько часов работы в год. Относительно низкая стоимость производства является более важным фактором.
Галогенные лампы для низкого и высокого напряжения
Рисунок 1: Галогенная лампа для работы с напряжением сети 230 В. Как объяснялось выше, наибольшая энергоэффективность достигается при использовании ламп, рассчитанных на низкое рабочее напряжение, например 12 В. Это также позволяет избежать поражения электрическим током; к токонесущим проводам можно прикасаться человеком без риска. Однако тогда требуется дополнительный трансформатор или электронное устройство для получения необходимого низкого напряжения питания от сети с напряжением 230 В или 110 В.
Это увеличивает стоимость, требует дополнительного места и может привести к значительным потерям электроэнергии.
Поэтому были разработаны галогенные лампы, которые можно использовать непосредственно с сетевым напряжением. На рис. 1 показана лампа на 230 В. Она содержит маленькую галогенную лампочку в большем стеклянном корпусе; последний не позволяет пользователям прикасаться к маленькой горячей кварцевой колбе, что в противном случае может привести к травмам и потемнению стекла. Это также несколько снижает потери тепла, но с другой стороны приводит к некоторым дополнительным потерям света из-за паразитных отражений. Хотя такие лампы немного дороже из-за их более сложной конструкции, можно сэкономить на более значительных затратах на дополнительные трансформаторы напряжения и получить выгоду от простой установки.
Практические аспекты
Побочным эффектом использования кварцевого стекла для колбы является пропускание некоторого количества ультрафиолетового света, который поглощается обычным стеклом колбы.
Для человека, проводящего значительное время рядом с незащищенной галогенной лампой, воздействие ультрафиолета может привести к солнечным ожогам, а в долгосрочной перспективе даже к раку кожи. Однако УФ-излучение можно заблокировать с помощью дополнительного фильтрующего стекла. Это стекло может в то же время предотвратить случайное прикосновение к горячей лампочке.
Высокая температура поверхности может вызвать повышенный риск возгорания, когда такие лампы работают вблизи таких материалов, как дерево. Также существует несколько повышенный риск возгорания, связанный с трансформаторами и электроникой, если они изготовлены некачественно. Учтите также, что электрические токи в установках с несколькими галогенными лампами могут быть довольно высокими, и тогда более важны качественные электрические соединения.
К сожалению, существует относительно широкий ассортимент различных патронов для галогенных ламп, что усложняет потребителям поиск подходящих ламп на замену. Кроме того, с ними часто сложнее обращаться, чем с патронами E27 или E14, которые используются для обычных ламп накаливания.
При замене галогенных ламп ни в коем случае нельзя касаться стекла пальцами, так как отложившийся жир может впоследствии пригореть и вызвать некоторое потемнение лампы.
Применение галогенных ламп
Галогенные лампы часто используются для целей освещения, особенно там, где требуется относительно высокая светоотдача с хорошей цветопередачей. Например, наружное освещение (освещение зданий, парковочных мест и т. д.) часто выполняется такими светильниками.
Хотя энергоэффективность галогенных ламп несколько выше, чем у традиционных ламп накаливания, она все же довольно низкая по сравнению с другими типами газоразрядных ламп высокого давления, такими как металлогалогенные лампы, которые также подходят для высокой мощности и высокой интенсивности освещение. Поэтому для очень мощных приложений, например, для освещения спортивных арен или больших залов, часто предпочитают металлогалогенные лампы.
Для маломощного освещения, например, в домах, галогенные лампы все чаще заменяются светодиодными решениями.
Тем не менее, они по-прежнему могут оставаться разумным решением в приложениях, где требуется всего несколько часов работы в год, поскольку стоимость лампы относительно низка.
Галогенные лампы также широко используются в фарах автомобилей. Они не работают так же хорошо, как некоторые более современные решения, такие как ксеноновые лампы (которые на самом деле являются металлогалогенными лампами), за исключением того, что они намного быстрее достигают своей яркости. Однако стоимость галогенных ламп значительно ниже.
В некоторых случаях в качестве сигнальных ламп используются галогенные лампы. Например, они могут указывать на предупреждения. В ограниченной степени их можно использовать в качестве проблесковых или пульсирующих огней, но это может серьезно сократить срок их службы.
Поставщики
В Руководстве покупателя RP Photonics указаны 13 поставщиков галогенных ламп.
Библиография
| [1] | Р. Пашотта, «Холодный свет от самых горячих тел и от холодных устройств», The Photonics Spotlight 2009-10-12 |
Смотрите также: лампы накаливания, сигнальные лампы, тепловое излучение
Вопросы и комментарии пользователей
Здесь вы можете оставить вопросы и комментарии.
Если они будут приняты автором, они появятся над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор принимает решение о принятии на основе определенных критериев. По существу, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.
Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы удалили его в ближайшее время. (См. также нашу декларацию о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личную обратную связь или консультацию от автора, свяжитесь с ним, например. по электронной почте.
Ваш вопрос или комментарий:
Проверка на спам:
(Пожалуйста, введите сумму тринадцати и трех в виде цифр!)
Отправляя информацию, вы даете свое согласие на возможную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами. (Если вы позже отзовете свое согласие, мы удалим эти материалы.) Поскольку ваши материалы сначала просматриваются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.
Галогенная лампа Факты для детей
Галогенная лампа, работающая в патроне со снятым защитным стеклом Галогенная лампа за круглым УФ-фильтром.
В комплект некоторых галогенных светильников входит отдельный фильтр для удаления УФ-излучения.
Ксенон-галогенная лампа (105 Вт) для замены с резьбовым цоколем E27
Галогенная лампа Галогенная лампа , также известная как вольфрамово-галогенная , кварцево-галогенная или кварцево-йодная лампа , представляет собой лампу накаливания, состоящую из вольфрамовой нити накаливания. запечатанный в компактный прозрачная оболочка, заполненная смесью инертного газа и небольшого количества галогена, например йода или брома. Комбинация газообразного галогена и вольфрамовой нити дает галогенный цикл химическая реакция, в результате которой испаренный вольфрам переносится на нить накала, увеличивая срок ее службы и сохраняя прозрачность оболочки. Из-за этого галогенная лампа может работать при более высокой температуре, чем стандартная газонаполненная лампа с аналогичной мощностью и сроком службы, производя свет с более высокой светоотдачей и цветовой температурой.
Небольшие размеры галогенных ламп позволяют использовать их в компактных оптических системах для прожекторов и освещения.
Содержание
- История
- Галогеновый цикл
- Спектр
- Безопасность
- Форм-факторы
- приложений
- Отопление
- Общее освещение
- Сценическое освещение
- Специализированный
- Утилизация
- Картинки для детей
История
В 1882 году была запатентована лампа накаливания с угольной нитью, использующая хлор для предотвращения потемнения оболочки, а заполненные хлором лампы NoVak поступили в продажу в 189 году.2. Использование йода было предложено в патенте 1933 года, в котором также описывалось циклическое повторное осаждение вольфрама обратно на нить. В 1959 году General Electric запатентовала практичную лампу, использующую йод.
В 2009 году ЕС начал поэтапный отказ от неэффективных лампочек.
Производство и импорт направленных галогенных ламп сетевого напряжения были запрещены 1 сентября 2016 года. Ненаправленные галогенные лампы должны последовать 1 сентября 2018 года. поверхность колбы, в результате чего колба чернеет, а нить накаливания становится все более слабой, пока в конце концов не сломается. Однако присутствие галогена запускает цикл обратимой химической реакции с этим испаренным вольфрамом. Галогенный цикл поддерживает чистоту лампы и обеспечивает практически постоянную светоотдачу на протяжении всего срока службы лампы. При умеренных температурах галоген вступает в реакцию с испаряющимся вольфрамом, при этом образующийся галогенид перемещается в заполнении инертным газом. Однако в какой-то момент он достигает областей с более высокой температурой внутри колбы, где затем диссоциирует, высвобождая вольфрам обратно на нить накала и освобождая галоген для повторения процесса. Однако общая температура оболочки колбы должна быть значительно выше, чем в обычных лампах накаливания, чтобы эта реакция прошла успешно: только при температуре выше 250 °C (482 °F) на внутренней стороне стеклянной оболочки пары галогена могут объединяться.
с вольфрамом и верните его на нить, а не вольфрам, оседающий на стекле. Трубчатая галогенная лампа мощностью 300 Вт, работающая на полной мощности, быстро достигает температуры около 540 °C (1 004 °F), в то время как обычная лампа накаливания мощностью 500 Вт работает при температуре всего 180 °C (356 °F), а обычная лампа накаливания мощностью 75 Вт – при всего 130 °C (266 °F).
Колба должна быть изготовлена из плавленого кварца (кварца) или тугоплавкого стекла (например, алюмосиликатного стекла). Поскольку кварц очень прочен, давление газа может быть выше, что снижает скорость испарения нити накала, позволяя ей работать при более высокой температуре (и, следовательно, световой отдаче) при том же среднем сроке службы. Вольфрам, выбрасываемый в более горячих регионах, обычно не осаждается повторно там, откуда он появился, поэтому более горячие части нити накаливания в конечном итоге истончаются и выходят из строя.
Кварцевые йодные лампы, в которых использовался элементарный йод, были первыми коммерческими галогенными лампами, выпущенными GE в 1959.
Довольно скоро были обнаружены преимущества брома, но в чистом виде его не использовали. Некоторые бромуглеводородные соединения дали хорошие результаты. Регенерация нити накала также возможна с помощью фтора, но его химическая реактивность настолько велика, что разрушаются другие части лампы. Галоген обычно смешивают с инертным газом, часто криптоном или ксеноном. В первых лампах для поддержки нити накала использовался только вольфрам, но в некоторых конструкциях используется молибден — например, молибденовый экран в фаре с двумя нитями накаливания h5 для европейского асимметричного луча ближнего света.
При фиксированной мощности и сроке службы световая отдача всех ламп накаливания максимальна при определенном расчетном напряжении. Галогенные лампы, предназначенные для работы от 12 до 24 вольт, имеют хорошую светоотдачу, а очень компактные нити накала особенно удобны для оптического контроля (см. рисунок). Диапазон многогранных рефлекторных ламп «MR» мощностью 20–50 Вт изначально был задуман для проецирования 8-мм пленки, но в настоящее время широко используется для освещения дисплеев и в домашних условиях.
Совсем недавно стали доступны версии с более широким лучом, предназначенные для прямого использования при напряжении питания 120 или 230 В.
Спектр
Мощность галогенного света в зависимости от длины волны. Цветная полоса указывает спектр видимого света.Как и все лампы накаливания, галогенная лампа излучает непрерывный спектр света, от ближнего ультрафиолетового до глубокого инфракрасного. Поскольку нить накала лампы может работать при более высокой температуре, чем у негалогенной лампы, спектр смещается в сторону синего, создавая свет с более высокой эффективной цветовой температурой и более высокой энергоэффективностью. Это делает галогенные лампы единственным вариантом бытового источника света со спектром излучения абсолютно черного тела, подобным спектру Солнца и наиболее подходящим для глаз. В качестве альтернативы можно использовать многокомпонентные стекла, обладающие естественным УФ-блоком. Эти стекла принадлежат к семейству алюмосиликатных стекол.
Высокотемпературные нити излучают энергию в ультрафиолетовом диапазоне.
Небольшие количества других элементов могут быть смешаны с кварцем, так что легированный кварц (или селективное оптическое покрытие) блокирует вредное УФ-излучение. Твердое стекло блокирует УФ-излучение и широко используется для изготовления ламп автомобильных фар. В качестве альтернативы, галогенная лампа может быть установлена внутри внешней колбы, подобно обычной лампе накаливания, что также снижает риски, связанные с высокой температурой колбы. Нелегированные кварцевые галогенные лампы используются в некоторых научных, медицинских и стоматологических инструментах в качестве источника УФ-В.
Безопасность
Перегоревшая галогенная лампа Галогенные лампы нагреваются сильнее, чем обычные лампы накаливания, потому что тепло концентрируется на меньшей поверхности оболочки и потому что эта поверхность находится ближе к нити накала. Эта высокая температура необходима для их работы. Поскольку галогенная лампа работает при очень высоких температурах, она может представлять опасность возгорания и ожогов.
В Австралии ежегодно происходят многочисленные пожары в домах из-за потолочных галогенных светильников. Департамент пожарной и аварийной службы Западной Австралии рекомендует домовладельцам вместо этого использовать компактные люминесцентные лампы или светодиодные лампы, поскольку они выделяют меньше тепла. Некоторые нормы безопасности теперь требуют, чтобы галогенные лампы были защищены сеткой или решеткой, особенно для ламп большой мощности (1–2 кВт), используемых в театре, или стеклянным и металлическим корпусом светильника для предотвращения воспламенения драпировок или легковоспламеняющихся предметов. в контакте с лампой.
Чтобы уменьшить непреднамеренное воздействие ультрафиолетового (УФ) излучения и удержать осколки горячей колбы в случае ее взрыва, лампы общего назначения обычно имеют стеклянный фильтр, поглощающий УФ-излучение, над колбой или вокруг нее. В качестве альтернативы колбы ламп могут быть легированы или покрыты для фильтрации УФ-излучения. При соответствующей фильтрации галогенная лампа подвергает пользователей меньшему воздействию УФ-излучения, чем стандартная лампа накаливания, дающая такой же эффективный уровень освещения без фильтрации.
Любое поверхностное загрязнение, особенно масло с кончиков пальцев человека, может повредить кварцевую оболочку при нагревании. Загрязняющие вещества будут создавать горячее пятно на поверхности колбы, когда лампа включена. Это экстремальное локализованное тепло заставляет кварц переходить из стекловидной формы в более слабую кристаллическую форму, которая пропускает газ. Это ослабление может также привести к образованию пузыря в колбе, что ослабит ее и приведет к ее взрыву.
Форм-факторы
Галогенные лампы доступны в различных формах и размерах и обозначаются в соответствии с системой кодирования, которая определяет диаметр колбы, а также наличие встроенного дихроичного отражателя. Многие такие лампы имеют обозначения, которые начинаются с буквы «Т», чтобы указать, что они «трубчатые», за которыми следует число, указывающее диаметр трубки в восьмых долях дюйма: лампа Т3, затем — трубчатая галогенная лампа диаметром 3. /8 дюйма в диаметре Обозначение MR означает «металлический отражатель», а число, следующее за этим, по-прежнему соответствует восьмым дюймам диаметра общей колбы.
Если лампа имеет код «G», это будет означать, что лампа имеет форму двухштырей, а число, следующее за G, будет указывать расстояние в миллиметрах между штырями, обычно 4, 6,35 или 10; если за G следует буква «Y», то штырьки лампы толще, чем обычно — таким образом, у G6.35 штыри диаметром 1 мм, а у GY6.35 — штыри диаметром 1,3 мм. Если есть код «C», это означает количество витков в нити накала. Длина любой двусторонней цилиндрической колбы должна быть указана отдельно от ее кода форм-фактора, обычно в миллиметрах, равно как и напряжение и мощность лампы, поэтому T3 120 В 150 Вт 118 мм означает двухцокольную трубчатую колбу с диаметром 3/8 дюйма, который работает при 120 В и составляет 150 Вт, а также имеет длину 118 миллиметров.
R7S представляет собой линейную галогенную лампу с двойным утопленным одноконтактным контактом (RSC) размером 118 мм или 78 мм. Некоторые менее распространенные длины: 189 мм, 254 мм и 331 мм. Эти лампы имеют форму Т3 на цоколе RSC/R7S. Они также могут быть известны как лампы типа J и T.
Приложения
Медицинский галогенный фонарик для наблюдения за зрачковым световым рефлексомГалогенные фары используются во многих автомобилях. Галогенные прожекторы для систем наружного освещения, а также для плавсредств также производятся для коммерческого и рекреационного использования. Теперь они также используются в настольных лампах.
Вольфрамово-галогенные лампы часто используются в качестве источника ближнего инфракрасного излучения в инфракрасной спектроскопии.
Галогенные лампы использовались на балу на Таймс-сквер с 1999 по 2006 год. Однако с 2007 года галогенные лампы были заменены светодиодами из-за гораздо более длительного потенциального срока службы (у светодиодов примерно в десять раз больше, чем у ламп накаливания). Цифры «Новый год», которые загораются, когда мяч на Таймс-сквер достигает базы, в последний раз использовали галогенное освещение для падения мяча в 2009 году. На веб-сайте Таймс-сквер было объявлено, что для обозначения года выпуска шара 2010 года будут использоваться светодиоды.
Нагрев
Галогенные лампы являются нагревательными элементами в галогенных духовках. Блоки мощных трубчатых галогенных ламп использовались для имитации тепла при входе в атмосферу космических аппаратов.
Общее освещение
Стационарные лампы используются для внутреннего и наружного заливающего освещения, хотя усовершенствованные светодиодные системы вытесняют галогенные лампы. Круглые светильники со встроенными многогранными отражателями широко используются в бытовом и коммерческом освещении. Трубчатые галогенные лампы обеспечивают большое количество света от небольшого источника и поэтому могут использоваться для создания мощных прожекторов для архитектурных световых эффектов или для освещения больших площадей на открытом воздухе.
Низковольтные лампы используют цоколи GU5.3 и аналогичные двухштырьковые, тогда как лампы сетевого напряжения используют те же цоколи, что и обычные сетевые лампы накаливания с вольфрамовой нитью, или специальный цоколь GU10/GZ10.
Цоколь GU10/GZ10 имеет форму, предотвращающую использование ламп с дихроичным отражателем в светильниках, предназначенных для алюминированных ламп с отражателем, что может привести к перегреву светильника. В настоящее время доступны светодиодные версии всех этих ламп с более высокой эффективностью, но они имеют сильно различающиеся светоотдачу и качество.
Трубчатые лампы с электрическими контактами на каждом конце теперь используются в автономных лампах и бытовых светильниках. Они бывают разной длины и мощности (50–300 Вт). В качестве переносных рабочих фонарей используются более мощные лампы мощностью 250 или 500 Вт.
Сценическое освещение
Вольфрамовые галогенные лампы используются в большинстве театральных и студийных (кино- и телевизионных) светильников, включая прожекторы с эллипсоидальным отражателем, Source Four и лампы Френеля. Банки PAR также преимущественно содержат вольфрамовый галоген.
Specialized
Проекционные лампы используются в кино- и слайд-проекторах для дома, небольшого офиса или школы.
