Какие бывают лампочки для освещения дома и улицы

Существует много типов ламп освещения, работающих на разных принципах. Одни используются для помещений, другие – для освещения улиц, третьи – в декоративных и даже медицинских целях. В этой статье мы выясним, какие бывают лампочки, рассмотрим основные виды ламп для освещения.

Какие бывают лампы и в чём их особенности

Современные лампы имеют разные формы и размеры. Это и трубки, и всем привычные лампочки с грушевидным цоколем, лампочки-свечи, в виде фонариков, изогнутых трубок. Размеры – от миниатюрных, умещающихся на ногте пальца, до приборов размером с трехлитровую банку.

Современные лампы имеют разные формы и размеры

Лампочки для освещения квартиры обычно небольшой (до 150 Вт для накаливания) мощности и нередко оригинальной формы, дополняющей внешний вид светильника.

Декоративные лампочки для люстр не только светят, но и украшают

Для освещения больших помещений и открытых объектов используются источники света посолиднее. Их мощность достигает киловатта и более. И размеры таких «лампочек» не домашние.

Эта светодиодная «лампочка» имеет мощность 80 Вт и большие размеры

Цветовая температура и цветопередача уличных ламп отличаются от естественной. К примеру, у натриевых ламп для уличных фонарей ярко выраженный оранжевый оттенок и низкая цветопередача.

Для декоративной подсветки используют миниатюрные лампочки и приборы с собственными линзами и отражателями. Чаще всего мощность таких источников света невелика, но могут встречаться и мощные модели для установки в прожекторы.

Галогенная лампа для точечной подсветки с собственным отражателем

Основное различие ламп – в принципе действия. Их виды:

• накаливания, в том числе галогенные;
• газоразрядные;
• газосветные;
• светодиодные.

Рассмотрим каждый тип и его особенности подробнее.

Лампочку Ильича знают все. Колба, внутри спираль, которая под действием электрического тока раскаляется и излучает свет. Прибор прост в изготовлении, стоит недорого, спектр излучения теплого желтоватого оттенка. Идеальный вариант для освещения жилых помещений. Но у таких лампочек один существенный недостаток – большая часть энергии (до 95%) расходуется не на освещение, а на обогрев помещения. Кроме того, ресурс таких источников света невысок.

Службу ламп накаливания продлили добавлением в колбу галогенов. В основном это бром или йод. Эти элементы умеют захватывать испарившиеся молекулы спирали и возвращать их на место, что продлило срок службы приборов. Отсюда и название такого типа лампочек – галогенные, или галогеновые.

Но чтобы галогены исполняли свою функцию, потребовалось поднять температуру спирали, сделав ее тоньше и увеличив напряжение питания. Обычное стекло колбы заменили термостойким кварцевым. В результате электрические лампы стали светить ярче, спектр излучения приблизился к дневному, а срок службы увеличился в несколько раз.

Конструкция обычной (слева) и галогенной ламп накаливания

На рисунке цифрами обозначены:

• 1 – колба (обычное стекло), заполненная инертным газом;
• 2 – тело накала;
• 3 – держатели;
• 4 – штенгель;
• 5 – электрические выводы;
• 6 – лопатка;
• 7 – цоколь;
• 8 – кварцевая колба, заполненная инертным газом с добавкой галогенов.

Нередко бытовые галогенные лампы имеют дополнительную колбу из обычного стекла, заполненную инертным газом. Она выполняет защитные функции и снижает температуру наружной поверхности источника света, являясь своеобразным термосом. Не следует путать такие лампы с обычными накаливания.

Галогенная лампа с защитной колбой

Итак, обычные лампочки накаливания имеют низкий КПД, относительно невысокий (около 1 000 ч) срок службы, но стоят недорого. Свет от них тёплый, что создаёт ощущение уюта. Мощность варьируется от единиц ватт до нескольких киловатт. Галогенные лампы, работающие на сходном принципе, «живут» в 2-3 раза дольше. В их спектре меньше оранжевого, КПД примерно в 2 раза выше, чем у обычных. Стоят они чуть дороже и во время работы сильно нагреваются. Особенно это касается лампочек без дополнительной колбы и приборов высокой мощности.

Одно из преимуществ ламп этого типа – высокий индекс цветопередачи. Цвет тел в их освещении не искажается и приближен к реальному.

У этого типа источников света много разновидностей ламп, но все они работают на одном принципе – излучение света за счет электрического разряда в газах. У каждого вида таких лампочек свои особенности конструкции и характеристики, поэтому рассмотрим их по отдельности.

Для наименования всех видов таких источников света в отечественной светотехнике используется термин «разрядная лампа» (РЛ), включённый в состав Международного светотехнического словаря, утверждённого Международной комиссией по освещению. Им следует пользоваться в технической литературе и документации.

Эти лампочки, будем называть их ЛЛ, разбиты на два подвида:

• высокого давления;
• низкого давления.

Первые применяются для освещения улиц и в осветительных приборах большой мощности. Вторые чаще всего используют для освещения общественных и производственных помещений. С появлением компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) этот тип источника света стал широко применяться для освещения и жилых помещений.

Компактные люминесцентные лампы

Для начала рассмотрим принцип работы устройств низкого давления. Колба в форме трубки из обычного стекла заполняется смесью инертных газов со ртутью и изнутри покрывается люминофором – составом, излучающим видимый свет под действием ультрафиолета. В торцы трубки впаяны электроды.

Конструкция люминесцентной лампы низкого давления

На рисунке цифрами обозначены:

• 1 – подогреваемые катоды;
• 2 – колба (обычное стекло), заполненная инертным газом и парами ртути;
• 3 – люминофор;
• 4 – цоколь.

При подключении электродов к источнику тока между ними появляется тлеющий разряд, заставляющий атомы ртути излучать ультрафиолет. Тот, в свою очередь, активирует люминофор, который начинает ярко светиться в видимом спектре. Само же ультрафиолетовое излучение поглощается стеклом колбы и люминофором.

На рисунке выше видно, что электроды имеют вид спиралей, а цоколи двухконтактные. Зачем, если это не лампочка накаливания? Дело в том, что в отключенной лампочке пары ртути конденсируются на стенках колбы, и сопротивление газового промежутка слишком велико для возникновения разряда. Чтобы он начался, электроды необходимо подогреть. Именно поэтому они имеют вид спиралей накаливания.

При включении лампочки специальное пусковое устройство подогревает электроды и подает на них высоковольтный импульс розжига. После того как лампочка запустилась, этот же устройство ограничивает ток через колбу, чтобы разряд не перешел в неуправляемый дуговой. Это устройство называется пускорегулирующим аппаратом и обязательно присутствует в люминесцентных светильниках.

Пускорегулирующий аппарат для люминесцентного светильника

Какие особенности у источника света этого типа? Более высокий, чем у лампочки Ильича, КПД (примерно в 5 раз). При той же мощности люминесцентная лампа будет светить в 5 раз ярче. Далее – срок службы. Он составляет примерно 3 000 – 5 000 часов против 1 000 у лампочек накаливания.

Спектр излучения. Внешне излучение ЛЛ выглядит более холодным, чем у ламп накаливания, в нем отсутствуют теплые красноватые оттенки. Хорошо это или плохо – сказать сложно. Все зависит от сферы применения светильников этого типа. Не блещут ЛЛ и хорошей цветопередачей, поскольку спектр излучения люминофора линейчатый, а не сплошной, как у лампочек накаливания.

Что касается химической опасности, то она хоть и не высока, но все же есть – в колбе источника света этого типа присутствует металлическая ртуть. При повреждении эта лампочка, как сказал классик, «воздуха не озонирует». Дополнительно отнесем к недостаткам ЛЛ обязательное наличие пускорегулирующего аппарата.

Теперь пару слов о люминесцентных лампах высокого давления. Их устройство и принцип действия схожи с лампами низкого давления, но отличия есть. Рассмотрим конструкцию наиболее популярной ДРЛ (дуговая ртутная люминесцентная). Имеем небольшую колбу из термостойкого кварцевого стекла, заполненную смесью инертных газов и ртути под высоким давлением (100 – 10 000 кПа и выше). Те же 2 катода, но не в форме спиралей, а обычные штырьки с дополнительными поджигающими электродами. Эта кварцевая колба помещена в обычную стеклянную, покрытую изнутри люминофором.

Конструкция люминесцентной лампы высокого давления ДРЛ

Принцип излучения света этой лампочкой нам уже знаком – дуговой разряд в кварцевой колбе, ультрафиолет, вызванный свечением атомов ртути, активирующий люминофор. Поскольку в кварцевой колбе, которую называют горелкой, высокое давление, ток дуги и интенсивность излучения ультрафиолета намного выше, а значит, лампочка светит ярче.

Внешняя колба дополнительно играет роль термоса, поскольку температура кварцевой колбы высока и может представлять опасность. Да и люминофор при нанесении на кварц выгорел бы.

Пару слов об особенностях источника света этого типа. Благодаря высокому давлению увеличилась светоотдача и мощность лампы по сравнению с ЛЛ низкого давления. Спектр излучения, цветовая температура и индекс цветопередачи прежние. На месте и обязательный пускорегулирующий аппарат.

Есть еще одно существенное отличие от устройств низкого давления. ДРЛ после включения не сразу загорается в полную силу. Для разогрева и выхода на рабочий режим ей необходимо несколько минут. Если отключить работающую лампу, то включить ее сразу не удастся. Придется дождаться, пока она остынет. Только потом светильник запустится и «разгорится».

Эти типы ламп, как и предыдущие, делятся на приборы низкого давления (НЛНД) и высокого (НЛВД). У обоих сходная с ЛЛ конструкция – колба в колбе. Исключение – газонаполнение колбы горелки. Это и делает принцип их работы иным. В натриевых дуговых лампочках колба заполняется смесью инертных газов с парами натрия (откуда и название). При возникновении в лампе дугового разряда атомы натрия начинают излучать, но не в ультрафиолетовом, а в видимом спектре. Поэтому люминофор в качестве «посредника» им не нужен.

Дуговая натриевая трубчатая лампа низкого давления

Зачем колба в колбе? Во-первых, натрий очень агрессивен к стеклу. Поэтому основная оболочка – из специального боросиликатного стекла. Вторая, наружная оболочка в лампах низкого давления – из обычного прозрачного. В лампочках высокого давления горелка из оксида алюминия Al2O3, который может противостоять не только натрию, но и высоким температурам. Внешняя колба (обычно прозрачная) играет роль термоса, поскольку эффективность лампочек этого типа зависит от температуры окружающей среды.

Натриевая лампа высокого давления имеет горелку из оксида алюминия

В основном в газонаполнении натриевой лампы кроме инертных газов и собственно натрия для уменьшения сопротивления газового промежутка содержится ртуть, но существуют и «зеленые» технологии, позволяющие обойтись без опасной для человека ртути.

Рассмотрим особенности источников света этого типа. Основной недостаток натриевой лампочки – ярко выраженный желто-оранжевый цвет свечения. И хотя спектр излучения в этой области у нее линейчатый, цветопередача страдает. В таком свете определить реальный цвет освещаемых объектов практически невозможно.

Но в таком спектре есть и преимущества. Желтый свет хуже поглощается водой, а значит, в непогоду (снег, дождь, туман) натриевые источники дают лучшее освещение. Поэтому они чаще всего используются для освещения загородных трасс, где важна не столько цветопередача, сколько хорошая видимость объектов.