Какие современные виды ламп бывают: устройство и принцип действия классификация лампочек

Современная промышленность выпускает разные виды лампочек для дома – светодиодные, люминесцентные, галогенные и т.д. Каждый имеет свои преимущества и потому с производства не снимается. Выбор зависит от того, в какой части дома установлен светильник.

Нормы освещения СНиП в квартире и в частном доме

Требования к освещенности жилых помещений приведены в нескольких нормативно-правовых документах. Основной – СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».

В документах упоминаются следующие физические величины:

1. Световой поток. Характеризует яркость излучения, измеряется в люменах (лм).
2. Освещенность. Показывает число лм, приходящееся на участок плоскости площадью 1 кв. м, измеряется в люксах (лк): 1 лк = 1 лм/кв. м.

Для квартир и домов установлены следующие значения:

Наименование	Минимальная освещенность, лк
Спальня, гостиная, кухня, столовая	150
Детская	200
Кабинет, кладовка	300
Коридор, санузел	50
Лестничная площадка	20
Прихожая, подсобка, подвал, чердак	60

Характеристики лампочек для освещения дома

Осветительный прибор характеризуется несколькими параметрами. Их учитывают при выборе изделия.

Тип цоколя

Цоколь выполняет 2 задачи:

• крепление лампы в светильнике;
• подключение ее к электричеству.

Эта деталь должна соответствовать конструкции патрона в люстре, бра и т.д.

В характеристиках лампы тип цоколя обозначают латинской литерой.

Существуют такие разновидности:

• резьбовые (Е);
• 2-штырьковые (G);
• штифтовые (В);
• кабельные (К);
• телефонные (Т);
• фокусирующие (Р);
• софитные (S);
• с утопленными контактами (R).

В быту применяют первые 2 вида, остальные – в промышленности и автомобилях.

В обозначении резьбового цоколя за литерой Е следует диаметр в миллиметрах.

В Европе и большей части азиатских стран в основном используют лампы следующих видов:

• Е14;
• Е27 (наиболее популярные);
• Е40 (приборы повышенной мощности).

В обозначении 2-штырьковой лампы за буквой G следует расстояние между контактами в миллиметрах.

Может присутствовать и еще одна латинская литера – U, X, Y или Z, указывающая на модификацию цоколя.

В России распространены лампы G4, G5 и G6.

Форма колбы лампы

Форму колбы (баллона) тоже обозначают латинской буквой. За ней следует диаметр самой широкой части в миллиметрах.

Наиболее распространены колбы:

• традиционная грушевидная – А55, А60;
• овоидная (шаровидная) – Р45;
• свеча – С37;
• свеча на ветру – СВ;
• рефлекторная (с зеркальным отражателем) – R39, R50, R63, R80;
• с концентрированным отражателем (угол рассеивания составляет 5-60°) – MR11, MR16;
• вздутая (вытянутый шар) – B;
• витая свеча – CW;
• криптоновая (грибообразная) – К;
• Globe (шаровидная) – G;
• трубки – T;
• параболический рефлектор – Par.

Светоотдача

Этим термином обозначают величину светового потока в люменах, излучаемую прибором на каждый ватт потребляемой электрической энергии. Чем выше этот показатель, тем более экономичной является лампа.

Единица измерения – лм/Вт.

Коэффициент цветопередачи

Показатель отображает степень искажения цвета объектов, освещенных данным источником. Применяется шкала от 1 до 100%. Чем выше этот параметр, тем больше свет похож на естественный (солнечный).

Коэффициент цветопередачи для краткости обозначают буквами Ra или CPI. В жилых помещениях рекомендуют устанавливать приборы с Ra не менее 80%.

Цветовая температура

Этот параметр говорит о том, к какой части спектра относится излучаемый свет. Единица измерения – кельвин (К).

Данные по цветовой температуре отображены в таблице:

Значение параметра, К	Описание
2700-3200	Теплый белый (желтоватый)
3300-4000	Нейтральный белый
4000-5000	Холодный белый
5000-6000	Дневной свет
Более 6000	Холодный дневной (голубоватый)

Теплый свет человек воспринимает как уютный, расслабляющий, холодный – как бодрящий, повышающий работоспособность. Но избыток излучения с высокой температурой угнетает нервную систему.

Классификация ламп

Чтобы подобрать оптимальный для себя вариант, нужно знать, какие бывают лампы. По способу генерации видимого излучения они делятся на виды:

• накаливания;
• газоразрядные;
• газосветные;
• LED – светодиодные.

У каждой разновидности есть преимущества и недостатки.

Лампы накаливания

Источником излучения в этом приборе является вольфрамовая нить. При протекании тока она нагревается до температуры в 3200°С и поэтому светится.

Колбу заполняют инертным газом, чаще всего смесью аргона (85%) и азота (15%). Благодаря этому вольфрамовая нить не сгорает.

Кроме аргоноазотных, существуют такие виды ламп накаливания:

• вакуумные;
• криптоновые;
• галогенные.

Они имеют такие же устройство и принцип действия, отличие состоит только в содержимом колбы.

Вакуумные

В колбе такого прибора какая-либо среда отсутствует. До появления газонаполненных светильников по этой технологии делали все изделия, теперь – только миниатюрные, с цоколем Е10 на 6 или 12 В. Отказ обусловлен повышенной опасностью: под действием атмосферного давления вакуумные лампы при падении или перегорании «взрываются», разлетаясь на осколки. Тонкое стекло может стать причиной порезов.

У газонаполненных аналогов внутреннее давление такое же, как снаружи.

Криптоновые

Недостаток аргоноазотных приборов состоит в относительно быстром испарении вольфрама, что приводит к:

• затемнению стекла и, как следствие, снижению светимости;
• сокращению срока службы нити.

Замена традиционной смеси на криптон, имеющий большую атомную массу, приводит к снижению скорости испарения при той же температуре. Благодаря этому увеличился срок службы и стал возможным более сильный нагрев, в результате чего светоотдача выросла на 15-20%.

Галогенные

В колбе, помимо инертного газа, присутствуют пары галогенов, в основном брома и йода. Эти вещества способны захватывать испарившийся вольфрам и возвращать его на спираль. Это позволило увеличить ресурс в 2-4 раза и еще больше поднять температуру, а значит, и светоотдачу.

Из-за сильного нагрева колбу делают из теплостойкого стекла на основе кварца. В свою очередь, это позволило приблизить стенки баллона к нити, т.е. сделать прибор более компактным.

Недостатки изделия:

• относительно высокая стоимость;
• чувствительность к перепадам напряжения;
• высокая температура колбы: +500°С против +180°С у традиционной лампы накаливания;
• необходимость надевать перчатки, перед тем как взять лампочку, даже холодную, в руки.

Если коснуться колбы голой кожей, та оставит следы жира, и это вскоре приведет к выходу изделия из строя.

Выпускают галогенные лампы с двойной колбой. Снаружи такой прибор меньше греется, что позволило поднять температуру нити, а вместе с ней и яркость.

Характеристики ламп накаливания

Параметры разных видов таких приборов отражены в таблице:

Тип лампы накаливания	Светоотдача, лм/Вт	Цветовая температура, К	Коэффициент цветопередачи, %	Срок службы в часах
Аргоноазотная (традиционная)	10-16	2700-3000	90-98	1000
Криптоновая	12-18	2700-3000	90-98	1000-2000
Галогенная	15-30	2900-3700	Выше 90	2000-4000

Преимущества ламп накаливания:

• низкая цена;
• отсутствие вредных примесей;
• диммируемость (с помощью специального прибора можно плавно менять яркость);
• быстрое включение и мгновенный выход на максимальную светимость;
• высокий Ra (излучаемый свет близок к дневному);
• невосприимчивость к перепадам напряжения (кроме галогенных);
• отсутствие мерцания;
• комфортная цветовая температура;
• работоспособность в мороз.

Недостатки:

• низкая светоотдача;
• малый срок службы;
• нагрев колбы;
• зависимость яркости свечения и ресурса от уровня напряжения в сети.

Газоразрядные лампы и их характеристики

В таких источниках светится газ при протекании через него электротока в результате формирования дугового разряда.

Изделие состоит из компонентов:

1. Трубки (горелки) с электродами.
2. Внешней колбы (не у всех).
3. Ограничивающего резистора или внешнего дросселя.
4. Пускорегулирующей аппаратуры (ПРА).

ПРА обеспечивает стабильную работу. Некоторые светильники дополнительно оснащены импульсным зажигающим устройством.

Существует несколько видов таких приборов. В них применяют разные газы.

Ртутные

Пары ртути при протекании тока генерируют видимое (синее) и ультрафиолетовое излучение. УФ поглощается нанесенным на колбу специальным веществом – люминофором, в результате чего последний испускает яркое белое свечение.

Другое название таких источников – люминесцентные лампы высокого давления.

Характеристики прибора:

• светоотдача – 70-90 лм/Вт;
• Ra – 40-60%;
• цветовая температура – 3400-4200 К;
• срок службы – 5-10 тыс. часов.

Ртутные лампы – яркие, долговечные и экономичные, но у них есть важные недостатки:

• сильное искажение цветов;
• высокая концентрация ртути;
• долгий выход на номинальную яркость: лампа разгорается в течение нескольких минут;
• большая инерционность: между выключением и включением нужна пауза в несколько минут, иначе изделие не будет работать.

Из-за всего перечисленного такие приборы в жилых помещениях не используют.

Ими освещают улицы городов, территории предприятий и производственные участки без постоянного пребывания людей.

В медицине широко применяют кварцевые лампы. С их помощью дезинфицируют палаты и кабинеты. Это разновидность ртутной лампы, в которой стекло с люминофором заменено на кварцевое, хорошо пропускающее ультрафиолетовые лучи. Они губительны для всего живого, чем и объясняется обеззараживающий эффект.

Люминесцентные осветители

Полное наименование – люминесцентные лампы низкого давления. От предыдущих отличаются отсутствием внешней колбы и меньшим количеством ртути. Видимого излучения газ не испускает – только ультрафиолетовое. Цветовая температура зависит от химического состава люминофора.

Параметры:

• Ra – 60-85%;
• светоотдача – 50-70 лм/Вт;
• температура цвета – 3000-4000 К;
• ресурс – 3-5 тыс. часов.

Другое название люминесцентных светильников – лампы дневного света.

Они обладают такими достоинствами:

• низкой стоимостью;
• высокой светоотдачей – в 5 раз превосходят по экономичности лампы накаливания;
• большим ресурсом;
• холодной колбой – можно устанавливать вблизи полимерного натяжного или подвесного потолка.

Недостатки:

• большие размеры трубки;
• зависимость ресурса от числа включений;
• мерцание (у бюджетных моделей);
• отсутствие возможности подключения через диммер;
• уменьшение яркости со временем;
• неспособность работать при температурах ниже +5°С;
• могут устанавливаться только в специальные светильники с ПРА;
• выход на максимальную светоотдачу занимает несколько минут;
• из-за наличия ртути требуют особых мер по утилизации.

Лампами дневного света освещают производственные участки, общественные и административные здания. Собственник заключает с лицензированной компанией договор на утилизацию.

В жилых помещениях применяют т.н. компактные люминесцентные лампы, в народе именуемые энергосберегающими.

Их отличия:

• трубка имеет небольшой диаметр и свернута в спираль, вследствие чего уменьшились размеры изделия;
• содержат разные виды люминофора, что позволило расширить диапазон цветовых температур – от теплого до холодного белого;
• специальные меры по утилизации не нужны;
• ПРА вмонтирована в патрон типа Е27 – прибор вкручивают в традиционный светильник вместо лампочки накаливания.

Благодаря усовершенствованной электронной ПРА компактные люминесцентные источники получили следующие преимущества:

• срок службы в 6-15 тыс. часов;
• отсутствие мерцания;
• запуск без мигания.

Они были широко распространены, пока не появились светодиоды.

Натриевые

Колба такого прибора заполнена парами натрия. Во время разряда те испускают желто-оранжевый свет.

Характеристики:

• долговечность – 6-20 тыс. часов;
• спектральная температура – 2000-2500 К;
• Ra – менее 40%;
• светоотдача – 150-200 лм/Вт.

Из-за низкого Ra натриевые лампы применяют только для уличного освещения. Желто-оранжевая часть спектра плохо поглощается водой, что обеспечивает противотуманный эффект.

Также из-за этой особенности натриевые источники востребованы в теплицах.

Ксеноновые

Лампы с ксеноном имеют такие параметры:

• температура цвета – 4000 К, при наличии добавок – 5000 и 6000 К;
• ресурс – 2800-4000 часов;
• Ra – выше 90% (у излучающих белый свет);
• светоотдача – 30-50 лм/Вт.

Колба в процессе работы не нагревается.

Приборы используют:

• в автомобильных фарах, сценическом осветительном оборудовании;
• для кино- и фотосъемки;
• в медицине;
• для наружного освещения архитектурных объектов, стадионов, железнодорожных станций и т.п.;
• в оптических приборах;
• в научных испытательных установках и камерах.

Неоновые

Неоновые и подобные им лампы называют газосветными. В них возникает не дуговой, а тлеющий холодный разряд.

Газ испускает видимый свет, поэтому люминофор не нужен. Но иногда его наносят, чтобы изменить цвет излучения. На это влияет и состав газа. Неон дает мягкое оранжевое свечение.

Параметры:

• светоотдача – до 80 лм/Вт;
• ресурс – до 80 тыс. часов.

Неоновые и другие газосветные лампы имеют следующие преимущества:

• простую конструкцию;
• холодную трубку;
• большие светоотдачу и ресурс;
• не нуждаются в ПРА: требуется только токоограничивающий резистор.

Область применения:

• рекламные вывески;
• указатели;
• декоративная подсветка;
• индикация.

Светодиодные лампы и их характеристики

Источником излучения в светодиоде (LED) служит область контакта между полупроводниковыми материалами с дырочной и электронной проводимостью (p-n переход). При протекании тока здесь возникает рекомбинация p- и n-носителей. Это и вызывает свечение.

LED-элементы своими параметрами существенно превосходят все прочие электрические лампы:

• светоотдача – до 200 лм/Вт;
• спектральная температура – любая, изготавливают белые, красные, синие диоды;
• Ra – 60-90% (зависит от цвета);
• срок службы – 50 тыс. часов (в лабораторных условиях).

Серийно выпускаемые лампы не обладают указанным ресурсом. В целях уменьшения размеров диоды в них располагают близко друг к другу, что не позволяет достичь оптимального теплоотвода. В результате полупроводниковые элементы работают в условиях перегрева. Но долговечность все равно остается большой – 10-25 тыс. часов. У китайских ламп этот показатель несколько меньше, поскольку их конструкция ради повышения яркости предполагает протекание тока повышенной силы.

Диоды компактны, что позволяет, помимо приборов традиционной формы, изготавливать излучающие самоклеящиеся ленты.

Стоит разместить такую на дне кухонного шкафчика – и проблема освещения разделочного стола будет решена.

Другие преимущества:

• отсутствие вредных примесей;
• механическая прочность: при падении изделие не разбивается;
• низкая температура: допускается размещение вблизи натяжного или подвесного потолка из полимеров;
• декоративные свойства.

Недостатки диодных излучателей:

• высокая стоимость;
• снижение яркости в процессе эксплуатации;
• малый угол рассеивания;
• работа на постоянном токе и низком напряжении (12 или 24 В).

Светодиодная лампа состоит из таких элементов:

• излучателей;
• драйвера;
• радиатора;
• рассеивателя;
• цоколя.

Такое устройство можно вкручивать в патрон традиционного светильника, работающего от сети напряжением 220 В. Выпрямление электричества и снижение вольтажа осуществляет драйвер. В изделиях среднего и высшего ценового сегментов он еще и стабилизирует колебания напряжения, продлевая тем самым срок эксплуатации изделия. Бюджетные модели лишены этого преимущества.

Радиатор обеспечивает отвод тепла. Чем крупнее эта деталь, тем дольше прослужит прибор.

Благодаря рассеивателю множество точечных источников воспринимается как единый излучатель света. Некоторые модели не имеют этого элемента.

Широкое распространение получил т.н. гибкий неон. Это длинная полимерная трубка (играет роль рассеивателя), внутри которой установлена плата со светодиодами.

Внешне изделие похоже на неоновую лампу, но имеет несколько выгодных отличий:

• не бьется;
• может принимать любую форму;
• изделие разрешается резать.

Гибкий неон применяют в декоративных целях. Например, ими украшают деревья к празднику. Выпускают и другие разновидности.

Филаментные

Такие приборы имитируют лампочку накаливания. Они предназначены для люстр в винтажном стиле и других декоративных светильников.

Нить выполнена из сапфира, на ней закреплены 28 диодов синего и красного цвета. Они заключены в трубку с люминофором, излучающим белый свет температурой около 4500 К.

Мощность филаментных источников не превышает 8 Вт, что по яркости свечения эквивалентно обычной лампочке на 80 Вт.

LED

Аббревиатура LED расшифровывается как Light Emitted Diode. В переводе с английского это и означает «светодиод». Это один из вариантов названия всех излучателей такого типа.

«Кукуруза»

Так называют лампы, применяемые для кругового освещения. Они напоминают кукурузный початок: диоды расположены по кругу в несколько рядов.

Уличный вариант снабжен рассеивателем для защиты от осадков.

Инфракрасные лампы

Эти изделия не предназначены для освещения квартиры или дома. Их функция – обогрев.

Конструкция включает в себя:

• нихромовую спираль;
• трубку из кварцевого стекла;
• отражатель;
• корпус;
• шнур питания.

При протекании тока спираль нагревается до красного свечения. При этом она генерирует интенсивное инфракрасное излучение, служащее переносчиком тепла. Трубка не является герметичной. Она предотвращает попадание пыли на спираль, что привело бы к появлению неприятного запаха.

В отличие от масляных радиаторов и конвекторов, ИК-лампы сообщают тепло человеку или иному объекту без посредничества воздуха. В этом состоит их главное преимущество. Спираль мощностью 450 Вт поможет согреться в большой комнате с высокими потолками, тогда как тепловентилятору, конвектору или масляному радиатору для этого потребовалось бы не менее 2 кВт.

Также ИК-отопители можно использовать на открытом воздухе.

Какую лампочку выбрать для разных зон освещения

В доме светильники работают в разных условиях, а помещения отличаются назначением. Это нужно учитывать при выборе лампы. Так, в кабинете рекомендуется применять люминесцентные лампы, в т.ч. компактные. Излучаемый ими холодный свет создает рабочую атмосферу, действует бодряще.

Кухня

На кухне свет горит подолгу, поэтому здесь целесообразно задействовать экономичные светодиодные лампы. Люминесцентные не подойдут: они сильно искажают цвета и этим могут вводить в заблуждение кулинара в вопросе оценки готовности блюда. Нужно принять во внимание и их потенциальную опасность, обусловленную присутствием ртути.

Гостиная

В гостиной выбор осветительных приборов в большой мере зависит от дизайна помещения. Чаще всего используют «теплые» компактные люминесцентные и разные варианты LED-источников, например люстру и ленты по периметру.

Многие предпочитают центральному освещению точечные лампы по углам и вдоль стен. Их можно запитать через разные выключатели. Это позволит освещать то одну, то другую часть комнаты.

В гостиных практикуют устройство «светящегося потолка». Наверху монтируют подвесную конструкцию со вторым уровнем по периметру. Его оснащают бортиком, за которым помещают направленную в потолок LED-ленту или люминесцентные светильники. В результате конструкция излучает отраженный свет, что смотрится очень эффектно.

Основное освещение полезно дополнить бра или торшером. Такие приборы задействуют относительно редко, поэтому им подойдут простые лампочки накаливания.

В комнате с натяжным потолком вблизи последнего нельзя устанавливать приборы с горячими колбами.

К этой категории относятся все виды лампочек накаливания, особенно галогенные.

Прихожая

У этого помещения имеются следующие отличительные черты:

• свет включают редко;
• к коэффициенту цветопередачи предъявляются высокие требования, т.к. здесь висит зеркало, с помощью которого жильцы оценивают свой внешний вид перед выходом.

Покупка дорогого LED-светильника будет неоправданной. Подойдет лампочка накаливания – она дешевая и обладает относительно высоким Ra.

Если зеркало оснащено собственной лампой, в качестве основного источника можно использовать постоянно горящую неяркую подсветку декоративного элемента, например, колонны. Для этого лучше всего подходит экономичная и компактная LED-лента или гибкий неон.

Детская

В комнате для детей приветствуется освещение:

• теплое (не вызывает усталости);
• с максимальным коэффициентом цветопередачи, чтобы игрушки и иллюстрации смотрелись натуралистично.

Этому критерию соответствуют лампочки накаливания и LED.

Не рекомендованы люминесцентные источники как вредные для глаз и опасные из-за присутствия паров ртути.

Спальня

В спальне применяют неяркий теплый свет, для чего используют лампы накаливания или LED. Для чтения в постели у ее изголовья устанавливают бра, настольный светильник (на прикроватной тумбе) или торшер. Эти приборы работают кратковременно, поэтому для них подойдут лампочки накаливания.

Санузел

Ввиду повышенной влажности в ванной и туалете рекомендуется обустроить низковольтное освещение как более безопасное. Для этого подойдут светодиодные и галогенные лампочки.