Галогенные лампа —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 ламп
Они 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. Светоотдача выросла до 20 лм/Вт и более, цветовая температура достигла 3000 К, а срок службы стал более продолжительным — 2000-5000 часов. Значительно уменьшились и размеры ламп.
Особенности применения галогенных ламп
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. Жирные следы на колбах из кварцевого стекла сокращают срок службы ламп.
Рефлекторные галогенные лампы
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 лампы
Самый 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. Поэтому существенное значение имеют величина электрического сопротивления соединительных проводов и качество контактов. Даже незначительное отклонение длины и сечения проводов от оптимальных значений приводит к заметному снижению яркости свечения галогенных ламп. В таблице подбора сечения провода по току и мощности указаны максимальные токи для проводов определенного сечения алюминевых и медных проводов. Ее можно использовать в качестве практического руководства. Все соединения в низковольтных электроцепях желательно паять или выполнять при помощи винтовых или пружинных клемм .
Трансформаторы напряжения для галогенных ламп
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 галогеновые лампы
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, светильники и безопасность
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.
