Устройство и принцип действия
Начинка галогенных лампочек во многом напоминает нити накаливания: та же стеклянная колба, тело накала и цоколь. Однако эти источники света имеют в своем составе йод и бром.
Проходя через тело накала, ток разогревает вольфрамовую спираль, что приводит к свечению. Вследствие высокой температуры происходит высвобождение вольфрамовых атомов, вступающих во взаимодействие с галогенами (йодом и бромом). Реакция препятствует осаживанию металлических элементов на внутренних стенках осветительного устройства, что позволяет существенно увеличить срок эксплуатации лампочки.
Таким образом, принцип работы галогенной лампочки базируется на использовании вольфрамово-галогенного цикла:
- Испарение вольфрама.
- Перенос частиц посредством диффузии или конвекции на участки с меньшей температурой.
- Появление устойчивых молекул соединений вольфрама и галогенов.
- Транспортировка появившихся молекул на участки с высокими температурами — к нагретой вольфрамовой спирали.
- Разложение молекул в результате воздействия повышенной температуры и выделение вольфрамовых атомов на поверхность тела свечения.
Описанные выше процессы уменьшают влияние двух ключевых недостатков стандартных лампочек накаливания:
- Тело колбы не темнеет, так как испарившиеся вольфрамовые частицы снова уходят на нить накаливания.
- Происходит регенерация тела свечения, что увеличивает эксплуатационный срок лампочки.
В то же время вольфрамово-галогенный цикл не лишен недостатков:
- Реакции, где применяется йод, невыполнимы без кислородной среды. Так как в качестве наполнителей используются соединения водорода (йодистый метил и метилен), то в колбе осуществляется водяной цикл, ускоряющий разрушительные процессы в нити накала.
- Йод не позволяет полностью регенерировать нить, поскольку возвращение вольфрамовых атомов происходит в хаотическом порядке. При этом самые перегретые участки тела свечения не восстанавливаются. Следствием является быстрое испарение вольфрама с участков, подвергшихся воздействию критических температур, и перегорание нити.
- Минусы использования йода проявляются и в других вопросах: агрессивность при взаимодействии с металлами, вбирание в себя немалой части излучения на зелено-желтом участке спектра. Также имеет место недостаточно проработанная методика дозирования галогена.
Перечисленные минусы компенсируются использованием других типов галогенов. К примеру, в последнее время получили распространение бромовые соединения (этилы и этилены). Также возможно применение фтора или хлора. Особенно интересен фтор, так как он с наибольшей эффективностью позволяет усилить регенерацию нити. Существенным ограничивающим фактором для брома, фтора и хлора является их агрессивность.
Отличительные характеристики
Галогеновые автолампы отличаются следующими характеристиками:
- Временем эксплуатации. Устройства работают бесперебойно на протяжении 2 — 4 тысяч часов. При аккуратном включении срок увеличивается вдвое.
- Рабочая температура спирали рассчитана на 3000 К.
- Номинальная мощность лампы составляет 55 Вт.
- Осветительное устройство потребляет при работе 12 В.
- Оптимальная светоотдача лампы находится в пределах 15 — 22 лм/Вт.
Опытные автомобилисты отмечают, что главной особенностью галогеновых автоламп принято считать стабильный уровень яркости в продолжение длительного срока эксплуатации.
Рейтинг ламп с цоколем H1
Этот тип ламп используется в качестве дальнего и ближнего света в легковых автомобилях, фургонах и грузовиках. В настоящее время это один из наиболее часто используемых типов автомобильных лампочек.
Внутри лампы накаливания имеется одна высокоэффективная нить накаливания с креплением H1. Эти лампы предлагают световой поток 1500/3200 лм. Высота светового потока зависит от того, традиционная ли это галогенная лампа или ксеноновая HID лампа, внутри которой находятся два газа — ксенон и криптон. Срок службы этого типа освещения находится на очень высоком уровне, потому что подавляющее большинство моделей, доступных в магазинах, светят от 400 до даже 600 часов.
OSRAM COOL BLUE INTENSE H1
Качество и параметры OSRAM Cool Blue Intense в точности соответствуют требованиям, предъявляемым производителями автомобилей при первой сборке. Таким образом, они обеспечивают освещение, которое максимально использует возможности фар и, таким образом, влияет на безопасность вождения.
Продукты производителей автомобильных ламп OSRAM используются для первой сборки в каждом втором новом автомобиле. Производители автомобилей не идут на компромиссы. Поставщики источников света должны соответствовать самым высоким требованиям.
Philips H1 12 В 55 Вт P14,5s X-tremeVision +130
Лампы Philips H1 X-tremeVision поражают своей яркостью и эффективностью. Свет, который они излучают, по сравнению со стандартными галогенами, на 130% ярче и на 20% белее, поэтому он освещает дорогу на расстоянии 130 м.
Это означает безопасность поездки на автомобиле, чем раньше вы увидите препятствие или опасную ситуацию на дороге, тем быстрее вы отреагируете. Более высокая цветовая температура (3700 К) света делает его более приятным для глаз и не ослепляет других водителей. Повышение световых свойств колбы не означает, однако, снижение долговечности. Среднее время работы галогена X-tremeVision оценивается примерно в 450 часов.
Характеристики:
- Мощность: 55 Вт;
- Напряжение: 12 В;
- Долговечность: 400 ч;
- Световой поток: 1550 лм;
- Цветовая температура: 3700 К;
- Вес (с упаковкой): 0,2 кг.
Плюсы:
- Самая яркая галогеновая лампа;
- Световые свойства;
- В наборе 2 лампы;
- Цена.
Bosch Gigalight Plus 120 1987301105 H1 12V 55W
Плюсы
- повышенная яркость
- достойный срок службы
Минусы
средняя дальность света в головных фарах
Лампы Н1 в ближний свет немецкого производства Bosch имеют самую большую яркость во всей линейке. Благодаря ксеноновому наполнению выдают на 120% больше света на дороге. Модель Gigalight Plus 120 сочетает современный дизайн, отличные технические параметры и высокое качество линз. Благодаря повышенной яркости, лампы обеспечивают безопасность движения на дороге во время дождя и ночью. Срок службы – от 8 до 15 месяцев.
Преимущества и недостатки
Организация осветительной системы подразумевает использование наиболее подходящих источников света. Определить, какой из видов ламп (металлогалогенная, натриевая, светодиодная, люминесцентная) является лучшим для эксплуатации в определенных условиях, можно довольно легко, если сравнить основные характеристики и выделить плюсы, а также минусы от использования выбранного источника света.
Положительные моменты:
- высокий индекс цветопередачи ламп любой модели (G4, G9, GU10, G12 и прочие), благодаря этому освещение не искажает цвета в помещении;
- интенсивный световой поток;
- небольшая цена;
- длительный срок службы (в два раза дольше, чем у аналогов накаливания);
- широкий ассортимент моделей, отличных по типу напряжения (12 или 220V) и цоколя (G4, G9, GU10, G12 и другие), по мощности (20W, 35W, 40W, 50W, 70W и выше).
Сравниваем популярные источники освещения
Минусов также достаточно. В их числе подверженность ламп скачкам напряжений в сети, чувствительность к частым коммутациям, хрупкость.
Производители
Один из лидеров в данной сфере – Osram. В ассортименте продукции можно найти источники света любых видов (G4, G9, GU10, G12 и др.), а также с разной мощностью (20W, 35W, 40W, 50W, 70W и выше). Есть и лампы для автомобильных фар – Osram модели H7 Night Breaker Unlimited 12V 55W. Можно встретить и капсульные исполнения, с отражателем, оснащенные колбой классической формы.
Другие известные производители: Navigator, Camelion. Стоимость подобной продукции варьируется вне зависимости от формы колбы, так как определяющим фактором в ценообразовании является мощность изделий. Лампы 20W предлагаются по более доступной цене (от 40 руб./шт.), изделия 70W, 150W обойдутся дороже – более 400 руб.
Эксплуатация
Одна из важнейших рекомендаций, которые обеспечивают более длительный период функционирования осветительного элемента, заключается в необходимость использовать салфетку или материю без ворса (микрофибра) при установке лампы в патрон.
В противном случае изделие быстро перегорит, что обусловлено перераспределением температуры из-за налипшего ворса или отпечатка пальца. Эти участки колбы чернеют.
Таким образом, моделей галогенных источников света существует очень много: с разными типами держателей (G4, GU10, G12 и др.), мощностью (20W, 50W, 70W и выше). Многие производители предлагают качественную продукцию, в частности, Osram (модель Night Breaker Unlimited), Navigator. При выборе ключевыми являются следующие характеристики: мощность, световой поток, тип цоколя, значение напряжения питания.
Норма освещенности жилого помещения
Освещенность помещений разного назначения неодинакова и может различаться на порядок. Количество люмен на квадратный метр по типам жилых помещений таково:
- кабинет, библиотека, мастерская — 300;
- детская комната — 200;
- кухня, спальня — 150;
- баня, сауна, бассейн — 100;
- гардероб, коридор — 75;
- холл, коридор, ванная, санузел — 50;
- лестница, подвал, чердак — 20.
Расчет освещенности для помещений
Для определения освещенности помещения необходимо знать следующие параметры:
- Е — нормативное значение освещенности (сколько люменов нужно на 1 м²).
- S — площадь помещения.
- k — коэффициент высоты:
- k = 1 при высоте потолка 2.5 — 2.7 м;
- k = 1.2 при высоте потолка 2.7 — 3.0 м;
- k = 1.5 при высоте потолка 3.0 — 3.5 м;
- k = 2 при высоте потолка 3.5 — 4.5 м;
Формула для расчета простая:
Ф = E•S•k.
Зная освещенность, можно подобрать требуемый световой поток и мощность осветительных ламп с учетом их различий по технологиям производства и принципу работы. Следует учитывать особенность зрения человека, для которого источники света с синеватым оттенком (начиная с цветовой температуры 4700К и выше) кажутся менее яркими.
Особенности эксплуатации
Чтобы лампа прослужила как можно дольше, производители советуют не прикасаться к колбе руками, даже если они чистые. Жир, который остаётся после касания может спровоцировать перегорание лампы. При замене лучше надеть перчатки. Если внутри колбы температура опустится ниже 250°C, взаимодействия с вольфрамом не произойдет.
Рис.8 – особенности галогенных светильников.
В итоге устройство будет работать как обыкновенная лампа накаливания. Также не рекомендуется устанавливать диммер. Из-за этого лампочка перестает работать корректно, так как снижение яркости напрямую связано с температурой буферного газа. Если все-таки диммер был установлен, его следует включать на полную мощность как можно чаще. Это необходимо для нагрева до необходимой температуры и взаимодействия галогенов с вольфрамом.
Так спираль накаливания сможет самостоятельно восстановиться
Важно обеспечить стабильность напряжения сети, чтобы продлить срок службы. Если имеют место скачки напряжения, лучше установить стабилизирующий блок защиты
Для подвесных потолков не используются лампы без внешней колбы, нагретый элемент может расплавить стройматериалы.
Производители и модели
Закрепив позиции в мире освещения, галогеновые источники света завоевали доверие у потребителей, доказав функциональность товара и качество продукции.
На рынке свои технические новинки демонстрируют Osram, Philips, DeLux, Plusline и другие производители, которые закрепили лидирующие позиции в данном рыночном сегменте.
Ниже на примере трёх моделей производителей Osram и Delux мы рассмотрим технические характеристики популярных вольфрамовых изделий. Эти две компании уже успели занять лидирующие позиции и на сегодняшний день являются востребованными успешными производителями качественного освещения.
Остановим внимание на компании под названием Osram, качественное и доступное освещение которой на протяжении 100 лет радует покупателей новыми технологиями и инновациями, позволяющими создавать экологически чистые изделия
Halogen classic A | Halogen classic B | Halogen classic P |
Световой поток | ||
235 лм | 235 лм | 235 лм |
Цветовая температура | ||
Warm white | Warm white | Warm white |
Мощность | ||
20 Вт | 20 Вт | 20 Вт |
Напряжение | ||
230 В | 230 В | 230 В |
Класс внешней защиты | ||
А 55 | B 35 | P 45 |
Размер, вес | ||
70 г | 50 г | 75 г |
Фирма Delux предлагает покупателям продукцию, в состав которой входят дорогие инертные газы.
Изделия гарантируют высокую прочность и стойкость к температурным перепадам, а использование ксенона и криптона позволяет создать миниатюрные модели, которые подойдут для компактных светильников.
MR-16, 50 Вт 12 В G4 | MR-11, 20 Вт 12 В G5.3 | MR-16, 35 Вт 12 В G5.3 |
Световой поток | ||
650 лм | 160 лм | 320 лм |
Мощность | ||
55 Вт | 20 Вт | 35 Вт |
Напряжение | ||
12 В | 12 В | 12 В |
Класс внешней защиты | ||
IP7 | IP3 | IP3 |
Размер, вес | ||
45?38?50 | 34?27?35 | 45?38?50 |
Как выбрать?
При покупке этих изделий следует учитывать различные параметры:
Мощность и светоотдача. Лампа должна обеспечивать световой поток достаточной мощности для данного помещения.
Источник света должен обладать достаточной мощностью, чтобы соответствовать специфическим требованиям конкретного помещения
Важно, хотите ли вы подключить устройство непосредственно к сети или использовать понижающий трансформатор
Обратите внимание, что низковольтные версии потребляют гораздо меньше энергии.
Тип основания. Это зависит от прибора, для которого вы выбираете лампу
Перед покупкой необходимо узнать технические характеристики старой модели.
Технические характеристики
Чтобы определить наиболее предпочтительное исполнение среди всех доступных на рынке ламп, рекомендуется изучить их основные параметры. Это позволит подобрать источник света с нужным уровнем интенсивности светового потока, мощности и входного напряжения (12V или 220V).
Распространенные виды цоколей
Основные характеристики:
- тип цоколя изделия (G4, G9, GU10, G12, H4 и др.), без чего невозможно правильно подобрать осветительный прибор (патрон, открытая или закрытая конструкция), при этом нужно учитывать напряжение питания, так как некоторые исполнения созданы специально для подключения к сети 220V, например, капсульная галогенная лампа с держателем G9;
- напряжение источника питания (12V или 220V), первый вариант из названных предполагает необходимость применения понижающего трансформатора, характеристики которого должны соответствовать входным параметрам ламп;
- мощность, в зависимости от типа лампы значение данного параметра может варьироваться: линейные (100-1 500W), низковольтные капсульные 12V с держателем G4 (10W, 20W, 35W), капсульные 12V с другими типами цоколя (35W, 50W), капсульные для сетевого напряжения с держателем G9 (40W), галогенные лампы с рефлектором (20W, 35W, 50W);
- форма колбы (грушевидная, «свеча», линейная);
- световой поток;
- цветовая температура, данный вид источника света позволяет создать комфортное для восприятия освещение (2 700-3 000К);
- индекс цветопередачи таких ламп обычно близок к 100, что является идеальным показателем;
- срок службы в среднем составляет 2 000 часов, но при идеальных условиях эксплуатации источник света данного вида прослужит 4 000 часов;
- КПД на уровне 50-80%, это обусловлено тем, что значительная часть энергии расходуется на нагрев изделия.
Маркировка форм лампочек
При подаче напряжения зажигание происходит мгновенно. Эффективность освещения зависит от мощности ламп: чем больше нагрузка, тем интенсивнее будет световой поток.
Советы по выбору
Чтобы правильно выбрать освещение для дома, необходимо учитывать некоторые обстоятельства:
- Мощность и световой поток. Мощность и соотношение мощности. В то время как обычная лампа дает световой поток 12 лм, галогенная лампа дает 25 лм. Поэтому для получения такого же количества света требуется галогенная лампа вдвое меньшей мощности.
- Напряжение. Низковольтный тип потребляет меньше электроэнергии. Они также меньше. Однако для них требуется трансформатор, так как подключить их напрямую к сети технически невозможно.
- Мощность агрегата. Этот показатель рассчитывается исходя из суммарной мощности источников света. Для трех ламп мощностью 50 Вт каждая требуется трансформатор мощностью 150 Вт. Допускается недогрузка, но не более 15 Вт.
- Провод. Вам нужна проволока с сечением 1,5 квадратных миллиметра или больше. Оптимальным является квадрат 2,5 мм.
- Светорегулятор. Опция для низковольтных галогенных приборов.
- База. Для каждой лампы существует подходящий тип цоколя.
Сколько света и тепла дает лампочка
Поэтому рассмотрим еще одну более рабочую и долговечную конструкцию, собранную на основе простых ламп накаливания.
Обычная лампочка с нитью накала, это самый доступный источник не только света, но и тепла. Из всего ее спектра излучения мы видим только малую часть.
Все остальное прячется от нас в инфракрасной области.
Как эффективный источник света с ее КПД в 3%, лампочка никуда не годится.
А вот если ее рассматривать с точки зрения тепла, то тут КПД уже приближается к 100%.
Как поднять КПД по свету? Например, можно повысить напряжение.
Однако одновременно с этим, резко упадет ее срок жизни. Она у вас проживет буквально несколько часов.
А вот если проделать все наоборот, то есть понизить U=220В в два раза, это резко снизит светоотдачу в пять раз. Но при этом почти вся полезная энергия будет уходить в ИК спектр.
Он конечно не увеличится, и общий его уровень упадет от первоначальных значений. Однако уровень видимого спектра упадет еще больше. Тут весь смысл и заключается в том, чтобы ваша сборка в первую очередь грела, а не светила.
Самый главный и жирный плюс от этого – увеличение срока жизни лампы почти до 1млн. часов (более ста лет).
То есть, один раз купили, и можете пользоваться до конца своей жизни! Каким же образом без всяких регулирующих аппаратов, наподобие ЛАТР, в домашних условиях снизить напряжение?
Основные виды галогенок
Существует пять основных видов галогеновых светильников. Они отличаются друг от друга по устройству и принципу излучения:
- Классические бытовые галогенные лампы с вольфрамовой спиралью и кварцевой колбой. Подобные светильники относятся к классу двухцокольных, обычно их используют для освещения больших площадей в доме или квартире. Нить в этих устройствах закрепляется на прочных металлических держателях, что позволяет ей выдерживать серьезные нагрузки, падения и воздействия. Классические галогенки мощностью до 500 ватт можно располагать как угодно (горизонтально, вертикально, под углом). Галогенки с мощностью более 500 ватт устанавливают только в горизонтальной плоскости с углом отклонения не более 4 градусов. Подобные лампы светят ярко, долго не перегорают, выдают стабильный белый свет и не деградируют со временем. Обычно их используют для освещения комнат, офисов, магазинов, витрин, различных объектов (в том числе и наружных), рекламных вывесок и щитов.
- Капсульные светильники. Имеют небольшой размер, что позволяет устанавливать их практически в любом месте. Им не нужен полноценный корпус, как предыдущим лампам и специальные отражатели (они напыляются на заднюю часть светильника). Их применяют для декоративного освещения, создания акцентов и романтической обстановки, точечной подсветки различных элементов в торговле и рекламе.
- Капсульные галогенные лампы накаливания 220В с отражателем из стекла. Похожи на предыдущие устройства, используются для точечной или акцентированной подсветки, для монтирования в мебель или освещения периметра.
- Светильники низкого напряжения. Устройства работают от понижающего трансформатора, что обезопашивает их использование. Как правило, они имеют алюминиевый отражатель и применяются для освещения подвесных потолков, арок, различных полок и декоративных конструкций.
- Устройства со стеклянным параболическим отражателем. Дополнительно на отражатель наносят слой алюминия, что защищает его от перегрева и позволяет создавать интересные декоративные эффекты. В качестве защиты светильника используют рифленое стекло, которое при работе преломляет свет и создает мерцающий и рассеивающий эффект. Эти устройства используются для тематического и акцентного освещения, а также для освещения жилых помещений. Иногда их применяют для уличной подсветки, но в этом случае лампу нужно устанавливать во влагозащищенный корпус, хорошо рассеивающий тепло.
Классическая точечная лампа-галогенка Отметим, что мощность галогеновых ламп ниже, чем обычных, поэтому они потребляют меньше энергии, но при этом у них отличная цветопередача и светоотдача. Галогенки можно сочетать с выключателями, позволяющими регулировать освещенность, они безопасны для человека в отличие от люминесцветных, содержащих пары ртути. Во время эксплуатации галогенки не теряют яркость и светят так же, как и в первый день покупки. Спектр подобных светильников максимально приближен к естественному, поэтому если вам нравится холодный люминесцент, то старайтесь подобрать более белый свет. Впрочем, любителей мертвого белого света немного, а в галогеновом освещении вещи, кожа и предметы выглядят наиболее естественно, не теряя своего природного оттенка.
Как правильно устанавливать галогенки
Хотя основная конструкция галогенной лампы практически идентична конструкции стандартной лампы, при установке действуют иные правила. Вы можете просто выкрутить лампочку и заменить ее новой, но такой трюк не подойдет для светильников, которые вы ищете. Следует придерживаться следующей процедуры:
- Выключите люстру, а еще лучше — выключите всю линию, с которой вы пытаетесь работать.
- Подождите, пока температура колбы не снизится до комнатной.
- Снимите защитное стекло с колбы. Обычно он крепится с помощью пружины или винтов. Убедитесь, что он или зажимы не сломались.
- Снимите старую лампу. Для этого вставьте и вытащите его из гнезда. Если он не втягивается, попробуйте покачать его вперед-назад (если у него штифтовое, а не резьбовое основание).
- Сравните показания старой и новой лампочки.
- Наденьте перчатку (не прикасайтесь к новой лампе руками или кожей). Не дуйте и не вытирайте рукой.
- Вставьте или закрутите новую лампочку в гнездо.
- Установите на место защитную стеклянную крышку.
- Включите питание и проверьте работу восстановленной лампы.
Разновидности
Чтобы «галогенка» прослужила как можно дольше, важно выбирать ее с учетом параметров и целей. В первую очередь лампочки классифицируют по источнику питания:
- лампы накаливания на 220 В;
- низковольтные лампы с драйверами на 12 В.
Низковольтное устройство можно подключать к выделенным источникам питания только через понижающий трансформатор. Он переводит напряжение сети в 12 В. По конфигурации и назначению галогенные лампы делят на:
- устройства с внешней колбой;
- капсульные;
- со специальным отражателем;
- линейные.
Видео по теме: перед покупкой ознакомьтесь с видами лампочек
Линейные
Эта разновидность галогенных ламп появилась первой и выпускается до сих пор. Конструкция состоит из вытянутой колбы и двух штырьковых держателей по краям. Из-за высокой мощности в быту такие модели непопулярны.
Рис.2 – линейная лампа.
С внешней колбой
Изделие по виду напоминает стандартную лампу накаливания. Колба защищена от потемнения в случае перегрева. Модели выпускаются с двумя разновидностями цоколя – Е27 и Е14. Поэтому в быту лампочки используют как энергосберегающие, вместо ЛН.
Рис.3 – лампочка с внешней колбой.
Со специальным отражателем
Эти галогенные лампы в народе называют «лампочками направленного свечения». Корпус в виде полусферы изнутри покрыт светоотражающим материалом, который направляет световой поток. В центре находится спираль накаливания. Корпус может оснащаться стеклом, но не обязательно.
Рис.4 – лампа с отражателем.
Для теплоотвода здесь установлены интерференционные или алюминиевые отражатели. Самыми надежными считаются IRC-модели, которые не нагреваются благодаря отражению инфракрасного излучения обратно на спираль накаливания. Ресурс такой лампы выше, а показатели энергопотребления ниже. Устройства с отражателем производят для высоковольтных и низковольтных светильников.
Рис.5 – лампа IRC.
Капсульные
Корпус такой лампы это капсула, внутри которой находится спираль с металлическими выводами наружу для подключения к патрону. Делят устройства по типу цоколя: G5, 3, 4 или 9. Зачастую лампочки приобретают для подсветки интерьера, в точечные светильники, встроенные в мебель или конструкции из гипсокартона. В редких случаях их устанавливают в люстры и другие приборы бытового освещения.
Рис.6 – капсульная лампочка.
Плюсы и минусы
Сравнение различных источников освещения
Металлогалогенная лампа имеет ряд преимуществ и недостатков. К плюсам относят:
- широкая сфера применения;
- компактность колбы;
- простота установки;
- приемлемая рыночная цена;
- срок службы, в 2-3 раза превышающий эксплуатацию стандартной лампы накаливания;
- яркое свечение даже при скромных параметрах;
- уровень Ra (цветопередача) равен 99-100, что позволяет не искажать цвета мебели, предметов интерьера в помещении.
Трансформатор для галогенных ламп
Из минусов выделяют такие моменты:
- уровень КПД не выше 15%;
- рабочий ресурс зависим от плавности и частоты включения;
- необходимость установки выключателей с диммерами, что влечет за собой дополнительные расходы.
Если речь идет о большом количестве используемых галогенных лампочек, затраты вполне оправданы.