В общепринятом понимании «лампа» — устройство, предназначенное для искусственного освещения. Ещё бывают лампы волшебные (Алладин), паяльные, электронные, и даже город есть с таким названием в Чили. В этом материале рассмотрены виды ламп, которые используются для освещения, декорирования, а также для выполнения узконаправленных функций (обеззараживание, нагрев, сушка, лечение). Вкратце поговорим об основных характеристиках современных типов ламп — что они означают, в чём измеряются, и в каких диапазонах выпускаются промышленностью.
Основные характеристики ламп
Чтобы различать и классифицировать, например, животных, зоологи выделяют ряд признаков, характерных для того или иного вида — количество лап, хвостов, голов… Когда мы выбираем смартфон, мы смотрим на диагональ экрана, ёмкость аккумулятора, бренд… Для того, чтобы «разложить по полочкам» и понять, какие бывают лампы, удобно оперировать следующими характеристиками:
- Устройство и принцип работы. Влияют на эффективность, экономичность, стоимость и, как показывает практика, на популярность отдельных видов ламп. Как правило, виды лампочек и их названия определяются по этим признакам.
- Назначение. Больше всего нам знакомы ЛОН — лампы общего назначения. Они используются для освещения чего-либо. Есть также декоративные типы лампочек, которые света толком не дают, но зато сами красиво выглядят, и окружающую обстановку украшают. Ещё существуют узконаправленные источники света, причём, не только видимого глазом диапазона.
- Потребляемая мощность. Основной ориентир при выборе лампочек для освещения. Измеряется в ваттах (Вт или W). Чем больше потребляет лампа, тем дороже обходится излучаемый ею свет.
- Сила свечения. Параметр, который показывает, какое количество излучаемого лампой света попадает на единицу освещаемой площади (световой поток). Измеряется в люменах (Лм или lm). Чем их больше, тем ярче свет.
- Светоотдача. Характеристика, позволяющая отобразить эффективность ламп. Измеряется в люменах на ватт, то есть, показывает, какой силы свет даёт лампа, «скушав» конкретное количество электроэнергии.
- Температура (оттенок) свечения. Характеристика позволяет определить, насколько оттенок искусственного света отличается от дневного естественного света. Измеряется в кельвинах (К). Есть нейтральные оттенки — 3500…4500 К, холодные — выше 4500 К, тёплые — ниже 3500 К. Показатель влияет не только на комфортность света для человека. В некоторых сферах приходится выбирать, исходя из того, какой температуры свет будет более эффективным. Например, автомобильные противотуманные фары с жёлтым светом лучше «пробивают» туман, тогда как китайских хлам с белыми светодиодами, наоборот, даже слепит самого водителя. Для работы и обучения нужен свет, максимально близкий к нейтральному. Романтическая или ламповая атмосфера создаются тёплыми тонами…
- Номинальное напряжение. Большинство рассмотренных в этом материале ламп работают за счёт электроэнергии. А основным её параметром является напряжение, измеряемое в вольтах (В или V). Выбирая лампу в настольный светильник, люстру или в автомобильную фару, надо обращать внимание на эту характеристику. Если ошибиться, то она либо перегорит, либо вовсе не будет светить.
- Форма колбы. Лампы бывают грушевидные, конические, шарообразные, сферические, рефлекторные, трубчатые, каплеобразные, витые… Кроме внешнего вида иногда это важно для того, как свет рассеивается вокруг источника или концентрируется в нужной точке.
- Тип цоколя. Цоколь служит для удобной установки лампы в осветительный прибор, а также для передачи её электроэнергии. Основные разновидности цоколей рассмотрены в отдельной статье на нашем сайте.
- Ресурс. Потенциальная продолжительность «жизни» лампы. Например, ресурс лампы накаливания — 1000 часов, светодиодной — более 30 000 часов. Этот показатель вовсе не означает, что лампа перестанет работать ровно по истечению заявленного срока. Она может светить и дольше. Но чаще бывает наоборот. «Укоротить жизнь» лампе могут скачки напряжения, частые включения-выключения, перегрев, влага, вибрации и другие факторы.
Полезная информация
Традиционная лампочка накаливания очень «не любит» момент, когда её включают. Резкий нагрев находящейся в ней вольфрамовой спирали может вызвать её разрыв при первом же включении. Если же вместо обычного клавишного выключателя использовать «диммер», лампочка обычно служит гораздо дольше, чем 1000 часов. А ещё лампы со стеклянными колбами «не любят», когда к ним прикасаются голыми руками, на которых есть жир. Вкрутил лампочку (накаливания, галогеновую) — протри её сухой тряпочкой.
Разновидности ламп по устройству и принципу работы
Современная промышленность выпускает бесчисленное множество самых разнообразных по устройству и принципу работы типов ламп освещения. Охватить их все очень сложно. Поэтому мы остановимся на десятке разновидностей, которые либо встречаются в жизни повсеместно, либо многие из вас хотя бы раз о них слышали.
Рассмотрим лампы:
- Накаливания.
- Галогеновые.
- Люминесцентные.
- Светодиодные (LED).
- Газоразрядные (маркировка: ДРЛ, ДНаТ, МГЛ).
- Инфракрасные.
- Ультрафиолетовые.
- Неоновые.
- Ксеноновые (как и неоновые — относятся к газоразрядным, где и рассмотрены).
- Неэлектрические.
В ходе обзора коснёмся устройства и принципа работы (хотя бы в общих чертах), преимуществ и недостатков, сфер и перспектив применения.
Лампы накаливания
Лампа накаливания в классическом исполнении состоит из стеклянной герметичной колбы, в которой на стеклянном изоляторе закреплена спираль из тугоплавкого металла (обычно это вольфрам). Принцип работы основан на способности металлов раскаляться и излучать свет при протекании электрического тока. Поскольку металлы склонны к окислению — реакции, которая протекает тем интенсивнее, чем выше температура — воздух в колбе отсутствует.
Главным преимуществом лампочки накаливания является простота её изготовления, в процессе которого не требуются дорогостоящее сырьё. Поэтому она является сегодня самым дешёвым источником искусственного света. Но дешёвая лампа накаливания только тогда, когда её покупаешь. Что же касается её эффективности, от которой зависит светоотдача и стоимость освещения для пользователя, эта технология одна из самых худших сегодня. Связано это с тем, что лампа накаливания превращает в свет только 10-15% потреблённой электроэнергии, тогда как всё остальное уходит в бесполезное (а иногда и вредное) для такого прибора тепло.
Несмотря на все недостатки (низкая эффективность, хрупкость, малый ресурс) лампа накаливания выпускается в наши дни. Причём, в достаточно большом ассортименте. Обусловлено это отнюдь не попыткой отдать должное истории. Классика держится за счёт крайне низкой цены и ряду других преимуществ. Например, в отличие от некоторых современных ламп с драйверами питания, лампа накаливания не мерцает, а значит меньше напрягает зрение. Ещё с её помощью легко и недорого получить тёплый, «уютный» свет, яркость которого регулируется простым устройством — «диммером».
Судя по всему (если говорить о перспективности) исчезнет лампа накаливания из нашей жизни ещё не скоро. Хотя уже есть пользователи, которые её даже не видели ни разу.
Галогеновые лампы
Это самый близкий «родственник» обычной лампы накаливания. Галогеновая лампа отличается от классики тем, что в её основной колбе есть её одна, маленькая колба, в которой и помещена нить накала. Вместо простого вакуума в эти лампы закачиваются особые газы (из ряда галогенов, откуда и название). В такой среде вольфрамовую спираль можно «жарить» намного сильнее, получая более яркий и белый свет при компактных размерах.
По эффективности галогеновые лампы не очень далеко ушли от классики. Они так же большую часть потребляемой электроэнергии превращают в тепло, в чём можно убедиться, если поднести руку к работающей лампочке (прикасаться не стоит). Однако во многих сферах они хорошо себя зарекомендовали и до сих пор интенсивно используются. Галогеновые лампочки светят и в домах, и в автомобильных фарах, и в прожекторах, предназначенных для освещения больших территорий.
Остальные преимущества и недостатки такие же, как и у простой лампочки накаливания. Они не очень дорогие, недолговечные (по нынешним меркам), хрупкие.
Перспективы у галогеновой лампочки чуть радужнее, чем у более простого аналога. Но полностью она не исчезнет ещё очень долго.
Люминесцентные лампы
Одна из самых интересных технологий получения искусственного света, которая много лет применялась на предприятиях и в административных зданиях. Принцип работы основан на способности люминофора давать свет видимого диапазона при облучении его ультрафиолетом. При этом, света выделяется больше, чем тепла, что и сделало технологию популярной.
Два десятка лет тому назад люминесцентные лампочки массово ворвались в жизнь обычного пользователя с громкими кличками «экономка», «энергосберегайка». Что, впрочем, было недалеко от правды. На фоне ламп накаливания и галогенок люминесцентные «завитушки» со стандартными цоколями удивляли своей экономичностью. Лампа-экономка ватт на 20 светила так же ярко, как народная лампа накаливания «сотка» (100 Вт). При этом, свет был белым, а не привычно жёлтым, из-за чего он казался ещё ярче.
Есть в продаже люминесцентные лампочки и сейчас. Они дороже обычных ламп накаливания, но гораздо дешевле, чем светодиодные. Да и ресурс у них солидный — 5…10 тыс. часов. Многие пользователи, которые хотят экономить, но не могут примириться с высокими ценами на LED, покупают «экономки». Скорее всего, такая тенденция сохранится ещё не один десяток лет. Несмотря на то, что светодиоды развиваются и из-всех сил теснят конкурентов.
Что касается недостатков, то они, естественно, имеются. Стоимость люминесцентных ламп никогда не опустится до уровня ламп накаливания, так как это технически невозможно (более дорогое сырьё и сложнее устройство). Они такие же хрупкие, как и лампочки накаливания. А ещё многих озабочивает содержащиеся внутри пары ртути, которых никто не видел, но всё равно страшно. Также, после использования, люминесцентные лампы сдают на утилизацию, просто выбрасывать в мусорный контейнер их нельзя.
Светодиодные лампы
Очередная технология, заслуживающая более детального обзора, чем все оставшиеся. Способность полупроводников светиться при протекании через них электрического тока была открыта более века тому назад. В то время этот эффект был отмечен, но перспективы его использования в качестве источника света увидены не были. Вернулись к этому свойству многим позже, и во второй половине прошлого века светодиодные индикаторы пришли на смену низковольтным лампочкам накаливания. Уже тогда оценили их дешевизну, долговечность, эффективность и нечувствительность к тряске.
Сегодня LED освещение возглавляет тренды. Светодиодные лампочки нереально экономичные, не обжигают, не бьются, и способны служить годами, если не десятилетиями. Для бытового использования выпускаются лампочки со стандартными цоколями и в привычном исполнении (хотя с технической точки зрения нужды в этом нет). Лампочка представляет собой алюминиевый корпус с пластиковым рассеивателем, под которыми скрывается набор светодиодов на алюминиевом теплоотводе и драйвер питания (простенькая схемка, понижающая, выпрямляющая и сглаживающая сетевое питание).
Главный козырь LED — высокая эффективность. Светоотдача (сила света на единицу потребляемой мощности) светодиодных ламп в 6-7 раз выше, чем у ламп накаливания и галогенок. На 15-20% по этому параметру они превосходят и удивляющих ещё недавно «экономок». Потенциальный ресурс — достигает 50 000 часов, что в пересчёте на годы составляет почти 6 лет непрерывной работы.
Примечание
Поскольку в бытовых условиях освещение работает в среднем по 4-5 часов в день, указанного выше ресурса должно хватать, по меньшей мере, лет на 30. К сожалению, заявляемые производителями сроки на практике подтверждаются нечасто. Причин несколько. Главная — дешёвые подделки с некачественными светодиодами и упрощёнными до нельзя драйверами питания. Отсюда вытекает вторая причина — перегрев. Что светодиоды, что драйвер питания — склонны к нагреву и требуют нормального теплоотвода, который во многих случаях откровенно ущербный (алюминий китайцы экономят).
На ряду со всеми остальными видами и типами ламп, которые нашли себе широкое использование в нашей жизни, светодиоды считаются наиболее перспективными. Они до сих пор развиваются и улучшаются, что только усиливает их основной недостаток. LED(расшифровка Light Emitting Diode) — дорогая технология, высокая цена которой поддерживается ещё и за счёт неугасающей популярности. Тем не менее, за светодиодами будущее. Если не всё (есть уже и более совершенные и многообещающие технологии), то ближайшее точно.
Газоразрядные лампы
Этот вид ламп включает несколько разновидностей, отличающихся материалами изготовления, но схожих по принципу работы. Он основан на способности некоторых газов излучать свет при прохождении через них электрического разряда. Сфера применения у них достаточно ограниченная. Раньше, до появления мощных светодиодных ламп, газоразрядные можно было увидеть на столбах, освещающих улицы. В некоторых сферах они до сих пор незаменимы.
Основные разновидности газоразрядных ламп:
- Дуговая ртутная лампа (обозначение — ДРЛ) — помимо описанного свойства газов используется люминофор, по аналогии с люминесцентными лампами.
- Дуговая натриевая трубчатая лампа (обозначение — ДНаТ) — в качестве рабочей среды используются пары натрия.
- Металлогалогенная лампа (обозначение — МГЛ) — от других газоразрядных ламп отличается способом коррекции спектральной характеристики.
- Ксеноновая лампа — источником света является электрическая дуга между электродами, расположенными в колбе, заполненной газом — ксеноном.
- Неоновые лампы — в качестве рабочей среды используются такие газы, как неон, аргон, гелий и их смеси.
Примечание
Рассмотренные отдельно люминесцентные лампы («экономки») тоже относятся к газоразрядным. Отдельное место в материале для них выделено только потому, что они широко применяются в быту и многим знакомы.
Инфракрасные лампы
Этот вид ламп хорошо известен тем, кто жил (или бывал) в деревне, где домашнюю птицу выращивают, так сказать, с нуля. Инфракрасные лампы по устройству и принципу работы почти идентичны обычным лампам накаливания. Отличие заключается в том, что эти лампы больше предназначены для того, чтобы греть, а не светить. Визуально они обычно больше по размеру, а также имеют напыление красного цвета, что нужно для более эффективной работы.
Однако греет инфракрасная лампа не только за счёт этого самого красного напыления. Дело в том, что если на обычную лампочку накаливания подать меньшее напряжение, чем то, на которое она рассчитана, она тоже превратится в инфракрасную. Будет греть больше, чем светить. Свет, при этом, станет жёлто-красноватым, тусклым. Весь секрет кроется в волнах инфракрасного диапазона, излучаемых в таком режиме работы. Эти волны при достижении какой-либо поверхности нагревают её (окружающий воздух, при этом, непосредственно не греется). Нить накала в инфракрасных лампах рассчитывается таким образом, чтобы она как раз излучала побольше инфракрасных волн, а не тех, которые мы называем светом.
Примечание
Обогревом маленьких цыплят и утят сфера применения инфракрасных ламп далеко не ограничивается. Они также используются в косметологии, оздоровительной терапии, для лечения ОРЗ и ОРВИ, неврозов, снятия эмоционального напряжения. Частенько их чудо-способности рекламируются в телемагазинах. Однако использовать «целебные свойства» инфракрасных ламп и всего, что продаётся под их видом, следует крайне осмотрительно. Для них существует огромный список противопоказаний, из чего следует, что самолечение без консультации специалиста может закончиться неприятностями.
Ультрафиолетовые лампы
Неким «антиподом» инфракрасной лампы можно назвать ультрафиолетовую. По принципу работы это газоразрядный источник света, лишь часть которого находится в видимом для нас спектре (синеватый оттенок). Невидимый спектр — это ультрафиолетовый или рентгеновский диапазон.
Применение ультрафиолетовых источников света довольно обширное. Ранее их применяли для дезинфекции помещений в медицинских и других оздоровительных учреждениях. Сегодня приборы с «синими» лампочками используются для:
- кристаллизации фотополимерных пломб в стоматологии;
- сушки специальных лаков для ногтей;
- устранения неприятных запахов из промокшей обуви;
- проверки подлинности денежных купюр в банках и обменных пунктах;
- поиска пятен крови на месте преступления;
- оформления залов танцевальных клубов;
- получения искусственного загара.
Ещё ультрафиолетовое освещение пользуется популярностью среди любителей комнатного цветоводства и «огородничества на окне».
Подбор мощности лампы
Чтобы выполнить подбор мощности лампы для разного типа комнат, можно воспользоваться калькулятором, который расположен на этой страничке нашего сайта.
Неэлектрические лампы
Абсолютно все рассмотренные выше источники света имеют одну общую для всех черту — они преобразовывают электрическую энергию в электромагнитные волны видимого, ультрафиолетового или инфракрасного диапазонов. Однако не следует забывать и о тех лампах, которые тоже дают свет, но не требуют для этого электричества. Речь о керосиновых лампах, а также о масляных и карбидных. Эти «технологии» верой и правдой долго служили людям, и сегодня почти полностью перекочевали в музеи. О керосиновых лампах на нашем сайте есть отдельная статья.
Итог
Современные лампы, выпускаемые промышленностью, существенно отличаются от того, чем пользовались для освещения наши прародители (да и некоторые родители тоже). Сегодня фишку удерживают светодиоды. На пяты им наступают графен, OLED матрицы и другие развивающиеся технологии. Простые типы лампочек постепенно вытесняются «умными», которые и включаются сами, когда надо, и настраиваться могут под все жизненные обстоятельства. Несмотря на прогресс и всё с ним связанное — никто пока не собирается забывать технологии, которые пришли к нам из прошлого века. Конечно, многое из этого рано или поздно окончательно обоснуется в музеях. Но произойдёт это не завтра, и даже не через ближайшие несколько десятилетий.
