Принцип работы галогенной лампы: Принцип работы галогенной лампы. Преимущества галогенных ламп

Разное

Содержание

Принцип работы галогенной лампы. Преимущества галогенных ламп

Как работает галогенная лампа?

Галогенная лампа является разновидностью лампы накаливания. И не просто разновидностью, а улучшенной версией.

Как и у обычной лампы накаливания, принцип работы галогенной лампы заключается в производстве видимого света за счет раскаленной вольфрамовой спирали. Но сильно нагретая спираль постепенно теряет молекулы — металл буквально испаряется.

На самом деле спираль не разогревается до температуры, обеспечивающей максимальное свечение, потому что в таком случае потеря молекул приняла бы просто катастрофический масштаб — спираль испарилась бы за считаные секунды. Другими словами, эффективность обычных ламп накаливания была специально ограничена, чтобы продлить срок их службы.

Так в чем же разница между обычной и галогенной лампой накаливания?

У галогенной лампы есть преимущество: галоген. То, чего так не хватает обычной лампе накаливания. К инертному газу, заполняющему колбу, добавляется немножко галогенов — как правило, йода или брома.

В стандартной лампе накаливания молекулы, испарившиеся со спирали, навсегда потеряны для освещения. Они, конечно, не смогут проникнуть наружу, но и вернуться на спираль у них тоже не получится. Они завершают свою жизнь на внутренней стороне стекла. Вы, наверное, замечали, каким тусклым и желтым становится свет долго проработавших ламп. А вот в галогенной лампе тот самый галоген помогает молекулам металла вернуться на спираль и снова приносить пользу. На этом и основан принцип более эффективной работы галогенной лампы.

У галогенной лампы по крайней мере три преимущества перед обычной лампой накаливания

  • Во-первых, испарившиеся молекулы, возвращенные обратно на спираль, продляют ей жизнь.
  • Во-вторых, тот факт, что спираль сохраняет свою первоначальную массу (ну почти), позволяет нагревать ее до оптимальной температуры для получения хорошего яркого белого света.
  • В-третьих, все это приводит к более эффективному использованию электрической энергии.

Горячая штучка

Если вы когда-либо подносили руку слишком близко к работающей или недавно выключенной галогенной лампе, или даже случайно касались ее поверхности, то знаете, что эти лампы реально очень горячие. Но тем не менее они производят больше света, чем тепла, по сравнению с обычными лампами накаливания.

Причина столь высокой температуры — спираль, раскаленная до предела и к тому же расположенная очень близко к стенкам колбы. В таком большом объеме, как у обычной лампы накаливания, галоген бы просто не работал. Именно поэтому для пущей эффективности галогенные лампы часто имеют форму трубки. Колба у галогенной лампы не просто меньше, она еще и сделана из кварцевого стекла, а не обычного, которое не выдержало бы таких суровых условий.

Кто придумал все эти фишки?

Это случилось около полувека назад. Первый патент на галогенную лампу был выдан в 1959 году Элмеру Фридриху (Elmer Fridrich) и Эммету Уайли (Emmett Wiley) — это как раз была лампа, имевшая форму трубки. Годом позже Фредрик Моби (Fredrick Moby), инженер General Electric, запатентовал лампу привычной нам грушевидной формы со стандартным цоколем, как у обычной лампы накаливания.

Что-нибудь еще?

Вам стоит уяснить одну важную вещь: обращайтесь с галогенными лампами очень осторожно, причем не только когда они включены. Присутствие любых посторонних веществ на поверхности колбы может привести к ее неравномерному нагреву и разрушению. Очень громкому и с множеством разлетевшихся осколков. А это неприятно еще и с финансовой точки зрения — галогенные лампы обычно стоят недешево. Поэтому никогда не трогайте их голыми руками — используйте перчатку, салфетку, носок, в конце концов (все чистое, естественно). Соблюдайте это простое правило и свет галогенных ламп будет дарить вам радость еще очень долго.

Галогенные лампы. Устройство, принцип, схемы включения, технические характеристики галогенных ламп.

1. Принцип работы галогенных ламп

Что такое галогенная лампа накаливания

Галогенные лампы накаливания (сокращенно ГЛН) часто называют просто «галогенными лампами». Из-за этого ошибочно считают, что в них используется какой-то новый способ получения света.

Примечание. На самом деле эти лампы представляют собой всего лишь усовершенствованную разновидность обычных ламп накаливания, и свет в них также получается за счет накала тонкой вольфрамовой проволоки.

Впервые идея добавления в колбу лампы галогенных паров для уменьшения почернения стекла была запатентована еще в конце XIX века. Полезный эффект достигался за счет того, что пары галогенов способны соединяться с испаряющимися частицами вольфрама, а затем под действием высокой температуры распадаться, возвращая вольфрам на спираль.

Принцип действия

Вылетающие с раскаленной спирали атомы вольфрама, таким образом, не долетали до стенок колбы лампы (за счет чего и снижалось почернение), а возвращались обратно химическим путем. Это явление получило название галогенного цикла (рис. 1).

Использование галогенного цикла позволяет улучшить сразу два параметра лампы накаливания:

во-первых, существенно замедляется испарение спирали, а, значит, увеличивается срок службы лампы;

во-вторых, можно заметно повысить температуру (а, значит, и светоотдачу) спирали, так как при ее росте увеличивается и эффективность галогенного цикла, а, значит, и контроль над испарением вольфрама.

На первый взгляд галогенная технология настолько безупречна, что подобная лампа получается практически вечной. К сожалению, это не совсем так. Дело в том, что атомы вольфрама, испарившиеся с одного участка спирали, возвращаются галогенами на другие. Рано или поздно в галогенной лампе начинаются те же процессы, что и в лампе накаливания: некоторый участок спирали становится заметно тоньше, его температура повышается, и испарение в этом месте еще более увеличивается. Это неизбежно приводит к перегоранию.

Рис. 1. Галогенный цикл

Практически применимая галогенная лампа была предложена лишь в 1959 году в США. Исследования заняли такое продолжительное время по той причине, что в первоначальном варианте предлагалось использовать для этой лампы стеклянную колбу.

Эксперименты показали, что при повышении температуры спирали галогены начинали активно взаимодействовать со стеклом, и колба разрушалась. Преодолеть этот барьер удалось за счет использования кварцевого стекла и вытекающих из этого технологических усложнений.

Примечание. Эффективность галогенного цикла наиболее высока при небольшом объеме колбы лампы, и этим объясняется тот факт, что все галогенные лампы имеют сравнительно небольшие размеры.

2. Техническая информация

Преимущества галогенных ламп

Вследствие того, что галогенные лампы являются лишь модифицированным вариантом обычных ламп накаливания, их свойства во многом схожи. За счет использования галогенного цикла достигнуто два основных преимущества над вакуумными и газополненными лампами:

увеличенная светоотдача;

более длительный срок службы.

Кроме этого, за счет более высокой температуры спирали эти лампы дают свет чуть более холодного оттенка.

Световая отдача галогенных ламп накаливания примерно вдвое выше, чем у стандартных ламп той же мощности и составляет 20–25 лм/Вт. Ее значение увеличивается с увеличением мощности лампы и уменьшением ее номинального напряжения.

Примечание. Яркость нити накала несколько повышена за счет ее увеличенной температуры и может достигать порядка 108 кд/м2. Благодаря этому галогенные лампы идеально подходят для использования в прожекторах и линзовых оптических системах.

Яркость ламп, предназначенных для прямой замены матовых ламп накаливания, снижена за счет матирования колбы или путем нанесения на колбу внутреннего рассеивающего покрытия.

Основные параметры

Номинальное напряжение осветительных галогенных ламп делится на две группы — низкое (6, 12 или 24 В) или высокое (110–240 В). Согласно этому делению, различают, соответственно, галогенные лампы низкого и сетевого напряжения.

Лампы специального назначения выпускаются в очень широком диапазоне рабочих напряжений (от 3 В и более).

Диапазон мощностей практически соответствует таковому у обычных ламп накаливания (от 1 до 5000–10000 Вт). По причине постепенного вытеснения тепловых ламп из мощного прожекторного освещения ведущие производители уже не предлагают продажу на рынке лампы мощнее 2000 Вт.

Рабочая температура и количество выделяемого тепла, являющегося основным продуктом тепловых излучателей, велики. В связи с этим галогенные лампы чувствительны к попаданию воды и потенциально пожароопасны. Кроме этого, непосредственно нагревающаяся часть лампы обычно расположена близко к месту подключения питающего напряжения. Это накладывает особые требования на материал, из которого изготавливают патроны и светильники для этих ламп. Характеристики ламп не зависят от температуры окружающей среды.

Типовые схемы включения

Схема включения галогенных ламп сетевого напряжения не отличается от таковой для обычных ламп накаливания. Лампы низкого напряжения питаются от специальных трансформаторов, причем из-за высоких токов (до 8 А на лампу) вместо прокладки единой низковольтной сети обычно используют несколько групп светильников с питающими их отдельными трансформаторами. Галогенные лампы не чувствительны к роду питающего тока (переменному или постоянному).

Регулирование светового потока сетевых ламп осуществляется любыми стандартными светорегуляторами аналогично лампам накаливания. Возможность и способ регулирования низковольтных ламп полностью определяется типом трансформатора.

Cовет. Необходимо отметить, что при снижении мощности галогенной лампы при помощи светорегуляторов нарушается работа галогенного цикла, и это может приводить к снижению срока службы нити накала. Чтобы этого не происходило, рекомендуется периодически включать лампу на полную мощность, обеспечивая таким образом восстановление материала спирали.

Габаритные размеры галогенных ламп

Габариты галогенных ламп низкого напряжения можно смело назвать минимальными для тепловых источников соответствующей мощности. Это достигается за счет максимального приближения стенок колбы к нити накала, требуемого для работы галогенного цикла. Что касается сетевых ламп, их размеры зависят от конструктивного исполнения, и в большинстве случаев длина лампы пропорциональна ее мощности. Габариты ламп, предназначенных для прямой замены ламп накаливания, не превышают размеров аналогов.

Срок службы

Срок службы галогенных ламп определяется моментом разрушения нити накала. Использование галогенного цикла позволяет либо значительно увеличить светоотдачу лампы по сравнению с лампами накаливания при сохранении того же срока службы (1000 ч), либо заметно продлить срок службы (до 4000–5000 ч) при тех же световых параметрах.

Примечание. Как правило, производители выбирают компромиссный вариант: вдвое увеличенная светоотдача при вдвое большем сроке службы.

Стандартным сроком службы сетевых и многих низковольтных галогенных ламп принято считать период в 2000 ч. Этот же параметр у отдельных низковольтных моделей достигает 4000 ч. Механические воздействия на лампы в процессе эксплуатации (в особенности, для линейных ламп с большой длиной спирали), а также частые включения сокращают их срок службы.

За счет использования в галогенных лампах кварцевой колбы ультрафиолетовое излучение нити накала беспрепятственно выходит наружу, и требуются специальные меры по его блокированию. Эта проблема полностью решена у сетевых ламп, кварцевая колба которых помещена в стеклянную оболочку.

Частичная фильтрация ультрафиолета также достигается нанесением на колбу специального фильтрующего покрытия (такие лампы маркируются как UV-Stop, UV-Block и т. п.). В случае, если предпринятые в конструкции лампы меры недостаточны для обеспечения ее ультрафиолетовой безопасности, такая лампа должна устанавливаться только в светильник с защитным стеклом, о чем делается соответствующая пометка в каталоге и на упаковке.

Цветовая температура галогенных ламп, как и реальная температура их нити накала, выше, чем у традиционных ламп накаливания. Она составляет 3000–3200 К.

Cовет. Этот параметр можно изменить за счет использования встроенных или внешних светофильтров, а также подбором толщины интерференционного отражающего слоя в зеркальных лампах.

По этой технологии выпускаются галогенные лампы низкого напряжения с Тв = 4000 К, а также цветные.

Индекс цветопередачи Ra галогенных ламп, как и у всех тепловых источников света, максимален и равен 100. За счет более высокой температуры накала (по сравнению с обычными лампами накаливания) свет галогенных ламп лучше воспроизводит сине-зеленые цвета.

Эксплуатационные особенности

Эксплуатационные особенности галогенных ламп, помимо уже описанной специфики, затрагивают два дополнительных аспекта.

Во-первых, лампы в одинарных кварцевых колбах не допускают прикосновения к ним голыми руками. Это объясняется способностью кварца кристаллизоваться вокруг инородных частиц, заносимых при таком контакте. Возникновение очагов кристаллизации приводит к нарушению однородной структуры стенки колбы, из-за чего колба трескается или взрывается.

Во-вторых, многие модели сетевых и специальных галогенных ламп не допускают произвольного положения горения и требуют специального размещения в светильнике. Например, линейные лампы имеют максимальный срок службы при горизонтальном положении. Это связано с тем, что громоздкая нить накала несимметрично закреплена внутри колбы, и при ее неправильной ориентации может провисать и выпадать из креплений, что ведет к перегоранию лампы.

На сегодняшний день галогенные лампы остаются единственным сравнительно экономичным и при этом недорогим видом источника света с «теплым» спектром. Этим объясняется их богатый ассортимент, имеющий тенденцию к расширению.

3. Современные галогенные лампы с питанием 220 в

Линейные (софитные) галогенные лампы

Новые световые характеристики, достигнутые у галогенных ламп, позволили разработать для них особый ассортимент, лишь отчасти перекликающийся с выпускаемыми видами ламп накаливания.

Изначально тепловые лампы с добавками галогенных соединений появились в виде линейных (софитных) моделей, нить накала в которых занимала всю длину колбы (рис. 2).

Подобная конструкция особенно удачна для параболоцилиндрических систем концентрации света. Первые модели линейных ламп имели высокую мощность (1000–20000 Вт) и предназначались для прожекторов и светильников наружного освещения. В дальнейшем наметилась тенденция к сдвигу модельного ряда в сторону меньших мощностей, и на сегодняшний день он включает номиналы 60, 100, 150, 250, 300, 500,

750, 1000, 1500 и 2000 Вт. Подавляющее большинство моделей снабжено двумя цоколями типа R7s.

Длина лампы, как правило, растет с увеличением мощности, но однозначного соответствия, тем не менее, нет. Модели небольшой и средней мощности выпускаются в трех типоразмерах, с полной длиной 73, 117,6 и 189,1 мм. При подборе ламп для замены в существующих светильниках важно обратить внимание на то, что лампы мощностью 150 и 200 Вт выпускаются как в первом, так и во втором перечисленном исполнении.

Рис. 2. Внешний вид линейных ГЛН

Несмотря на то, что многие изготовители объявляют о допустимости произвольного рабочего положения ламп этого вида (кроме мощных моделей), наилучшим положением горения для них является горизонтальное, с отклонениями не более ±15°. Это связано с особенностями крепления нити накала внутри колбы.

Линейные лампы повышенной эффективности

Линейные лампы повышенной эффективности, строго говоря, являются лишь разновидностью обычных линейных ламп. Увеличение светоотдачи достигается в них за счет специального внутреннего покрытия колбы, отражающего инфракрасные излучения. Генерируемое нитью накала тепло, таким образом, возвращается обратно на нить и способствует ее дополнительному накаливанию.

Правило. С ростом температуры нити накала светоотдача тепловой лампы увеличивается.

Лампы повышенной эффективности имеют стандартную длину, но их мощность несколько снижена по сравнению со стандартными моделями (225–250 и 375–400 Вт вместо 300 и 500 Вт, соответственно).

Внимание. Использование одинарной колбы из кварцевого стекла создает опасность, связанную с ультрафиолетовым излучением нити накала (линейные лампы предназначены только для закрытых светильников). Кроме этого, данный вид стекла чувствителен к прикосновению голых рук. Необходимые меры безопасности при эксплуатации и обращении с лампами отмечаются в каталогах и на упаковке соответствующими пиктограммами.

Одноцокольные галогенные лампы с резьбовыми цоколями

Двухцокольная конструкция линейных ламп исключает их использование в обычных светильниках для ламп накаливания. Для преодоления этого неудобства разработаны одноцокольные лампы с резьбовыми цоколями в стеклянных колбах с помещенной внутрь линейной галогенной трубкой. Их ассортимент специально разработан для прямой замены ламп накаливания той же мощности. Как и все галогенные лампы, одноцокольные модели допускают включение в схемы со светорегуляторами, однако при этом ухудшаются их светоотдача и срок службы. Из-за сравнительно небольших размеров внутренней трубки лампы не чувствительны к положению горения.

Вместо традиционной для ламп накаливания колбы типа А в лампах этого вида используют колбы различной формы в прозрачном, матовом или молочном исполнении (рис. 3).

Более яркая нить накала подчеркивает эффект искрящегося света при их установке в люстры с гранеными стеклянными и хрустальными элементами. В целом одноцокольные галогенные лампы подходят для установки в светильники рассеянного света, однако неэффективны с зеркальными отражателями. Это объясняется тем, что размеры и положение их нити накала не соответствуют таковым у традиционных ламп накаливания, на которые рассчитаны стандартные отражатели.

Рис. 3. Внешний вид различных ГЛН с резьбовым цоколем

Капсульные галогенные лампы

Так называемые капсульные галогенные лампы получили свое название из-за соответствующей формы колбы (рис. 4).

Рис. 4. Внешний вид капсульных ГЛН

Она представляет собой запаянный с обеих сторон отрезок трубки с односторонним вводом проводов. Внутри колбы находится компактная, обычно сложенная вдвое по сравнению с линейным вариантом спираль.

Внимание. Капсульные лампы разработаны совместно с оптическими системами специальных прожекторов и поэтому, несмотря на по-прежнему прямое включение в сеть, не взаимозаменяемы с обычными лампами накаливания.

Как правило, лампы этого вида имеют байонетный цоколь B15d. В последнее время разработаны миниатюрные капсульные модели со штырьковыми цоколями, аналогичные по конструкции соответствующим низковольтным лампам.

Использование в колбах капсульных ламп специальных сортов стекла и дополнительных фильтрующих покрытий снимает проблему ультрафиолетовой опасности. Кроме этого, на базе галогенных капсул высокого напряжения некоторые производители создают и лампы в двойной колбе с резьбовыми цоколями, наподобие описанных выше.

Зеркальные галогенные лампы

Преимущества высокой яркости спирали для создания направленного света в полной мере реализованы в зеркальных галогенных лампах, представляющих собой линейную или капсульную галогенную лампу, помещенную в колбу с отражателем. Наибольшее распространение получили лампы в прессованных колбах PAR, хотя встречаются и традиционные варианты (колба типа R).

Первоначально для зеркальных галогенных ламп использовали традиционные для ламп накаливания колбы PAR38, PAR56 и PAR64, однако удачность такого сочетания привела к дополнительной разработке колб PAR30, PAR20 и даже PAR16 (рис. 5).

Галогенные лампы этих серий успешно заменяют лампы накаливания в колбах R95, R63 и R50 с соответствующими резьбовыми цоколями, причем минимальный угол излучения составляет уже не 30, а всего 10°. Существуют и другие, несколько менее распространенные модификации прессованных колб галогенных ламп.

Примечание. Важно обратить внимание на тот факт, что колба PAR30 имеет две модификации, различающиеся общей длиной корпуса (90,5 и 119 мм). В зависимости от типа светильника, они могут оказаться не взаимозаменяемыми и при выборе ламп для замены необходимо учитывать размеры конкретных типов. В настоящее время длина 90,5 мм де-факто является стандартом для колбы PAR30.

Тенденция общей миниатюризации галогенных ламп применительно к зеркальным лампам проявилась в создании миниатюрных моделей диаметром 51 мм со штырьково-поворотным цоколем GU10 и GZ10 (рис. 6).

Рис. 5. Внешний вид зеркальных ГЛН с колбами типа PAR

Рис. 6. Внешний вид ГЛН со штырьковоповоротным цоколем GU10

4. Низковольтные галогенные лампы

Для чего нужен переход к низкому напряжению питания

Переход к низкому (до 24 В) напряжению питания позволяет заметно снизить сопротивление нити накала лампы для достижения той же электрической мощности. Длина нити уменьшается, а значит, она в меньшей степени задерживает собственное излучение. За счет этого эффекта лампы накаливания, рассчитанные на низкие напряжения, имеют более высокую светоотдачу, чем стандартные сетевые аналоги.

Сказанное в полной мере относится и к галогенным лампам. Уже в 1990-х годах появились первые образцы так называемых низковольтных моделей, или галогенных ламп низкого напряжения. Аналогично устроенные лампы выпускались и раньше, однако в основном предназначались для кинопроекции и других специальных применений.

Стандартным низким напряжением для питания галогенных ламп является значение 12 В переменного тока, несколько реже используется постоянный ток и/или номиналы 6 и 24 В. Для получения таких напряжений в обязательном порядке используют специальные трансформаторы (на сленге называемые «галогенными»).

Низковольтные капсульные лампы

Капсульные лампы по размерам не больше обычных ламп для карманных фонарей, но имеют мощность от 5 до 100 Вт. По конструкции они аналогичны капсульным лампам сетевого напряжения, но обычно имеют прямую, а не сложенную вдвое, спираль накала. Лампы этого вида оборудуются штырьковыми цоколями G4 и Gy6.35 (рис. 7).

Рис. 7. Внешний вид капсульных ГЛН: а — с осевым расположением нити накаливания; б — с горизонтальным расположением нити накаливания

Из-за небольшого светового потока основное предназначение ламп мощностью 5 и 10 Вт — декоративное освещение. Они идеально подходят для создания ярких световых точек, например, с целью имитации звездного неба. Наравне с этим, более мощные лампы могут использоваться и в светильниках общего освещения.

Кроме этого, их компактные размеры и высокая яркость спирали позволили создать небольшие прожектора для внутреннего освещения (на профессиональном сленге называемые «слотами» — источниками световых пятен, от слова spotlights.

Мини-прожектор для капсульной лампы традиционно содержит зеркальный отражатель с помещенным в его центр штырьковым патроном. В зависимости от свойств отражателя, для него могут требоваться лампы с осевым либо горизонтальным (рис. 7) расположением спирали.

Внимание. Неправильная замена лампы может заметно нарушить светораспределение такого прожектора.

Технология нанесения на внутреннюю сторону колбы отражающего инфракрасное излучение покрытия, успешно примененная в экономичных моделях линейных ламп сетевого напряжения, применяется и к низковольтным капсульным моделям. Такие лампы имеют повышенную (до 25 лм/Вт) светоотдачу.

Кварцевое стекло, из которого изготовлена колба капсульных ламп, может определять дополнительные требования к обращению с ними и к защите от ультрафиолета. В этом случае в каталоге и на упаковке лампы приводится соответствующая маркировка.

Любая система, включающая отдельные источник света и зеркальный отражатель, требует тщательной фокусировки лампы (помещения ее в точку фокуса отражателя) после ее установки. В противном случае нарушаются угол излучения и светораспределение всей системы.

Вместе с тем, подобная операция достаточно сложна для рядового пользователя, а попытка снабжать лампы фокусирующими цоколями неизбежно подняла бы их стоимость. Решить эту проблему удалось путем разработки зеркальных галогенных ламп, представляющих собой уже собранные на заводе-изготовителе комплекты «лампа-отражатель».

Низковольтные лампы с интерференционными отражателями

Одним из вариантов зеркальных ламп являются лампы с интерференционными отражателями, представляющие собой капсулы низкого

напряжения, помещенные внутрь стеклянных параболических корпусов (рис. 8).

Рис. 8. Внешний вид ГЛН с интерференционными отражателями

Их название происходит от явления интерференции, за счет которого нанесенная на стекло тонкая металлическая пленка отражает лишь излучения определенных длин волн. Толщина пленки подобрана таким образом, чтобы инфракрасное (тепловое) излучение нити накала беспрепятственно проходило сквозь нее наружу, а видимый свет отражался в направлении оси лампы.

Иногда лампы этого типа некорректно называют «дихроичными» (от английского названия dichroic lamps). Сквозь отражатель проходит и некоторое количество видимого света, который приобретает цветные оттенки и выгодно используется в функционально-декоративных светильниках.

Отражатель зеркальных галогенных ламп может быть открыт либо иметь защитное переднее стекло. По международной классификации колба такого типа относится к типу R, однако, традиционно ее обозначают буквами MR (mirror reflector). Эта колба выпускается в двух вариантах, с диаметром отражателя 51 и 35 мм (типы MR16 и MR1I) и типами цоколя GU5.3/GU4, соответственно.

Благодаря тому, что интерференционный отражатель концентрирует лишь свет, но не тепло, излучаемое лампой, модели этой разновидности называют также лампами холодного света. Этот термин, однако, не означает, что лампа совсем не излучает тепла. Тепловое излучение нити накала, по-прежнему составляющее более 90 % мощности лампы, более или менее равномерно рассеивается по всем направлениям вокруг нее.

Светильник и ламповый патрон при этом испытывают повышенную тепловую нагрузку, поэтому возможность применения таких ламп должна оговариваться особо. В каталогах лампы холодного света маркируются специальными символами.

Зеркальная лампа, в отличие от светильника с отражателем, является неразборной конструкцией. Пользователь не способен изменить ее угол излучения, поэтому выпускается большой ассортимент моделей с определенными светораспределениями. Условно все они могут быть разделены на три основные группы:

лампы с узкими (12°) световыми пучками;

лампы со средними (124°) световыми пучками;

лампы с широкими (36–60°) световыми пучками.

Наряду с прямым указанием угла излучения в градусах, в светотехнической практике приняты его более простые, буквенные обозначения:

b>NSP или SSP (narrow spot или super spot — сверхузкий) — менее 8°;

b>SP (spot — узкий) — 12°;

b>FL (flood — средний) — 24–30°;

b>WFL (wideflood — широкий) — 36–38°;

b>VWFL (very wideflood — очень широкий) — 60° и более.

Слово flood указывает на применимость данного светораспределения для заливающего освещения. Лампы со всеми вариантами светораспределения выпускаются мощностью 20, 35, 50 и (реже) 100 Вт.

Правило. Чем уже световой пучок лампы одной и той же мощности, тем выше ее осевая сила света, так как световой поток остается постоянным.

Исходя из этого, узкое светораспределение наиболее подходит для создания небольших ярких пятен света либо подсвета объектов с больших расстояний. Среднее светораспределение пригодно для создания сравнительно крупных световых акцентов, а широкое светораспределение — для общего верхнего освещения.

Переднее стекло ламп с шириной пучка 60° покрыто специальными стеклянными наплывами, за счет чего эти лампы дают практически рассеянный свет без четких границ светового пятна.

Возможность управления световыми свойствами лампы путем изменения толщины интерференционного покрытия (при этом меняется набор отражаемых длин волн) используется в модификациях с повышенной до 4000 К цветовой температурой и цветных моделях. Окрашенный свет может достигаться и за счет использования в лампах передних стекол с фильтрующими свойствами. Как правило, использование двойной колбы и специальных покрытий исключает ультрафиолет из спектра зеркальных ламп. Однако некоторые модели, в первую очередь, без защитного стекла, могут все же давать вредные коротковолновые излучения.

Примечание. Кроме того, эти же модели не защищены от случайного прикосновения рук к внутренней кварцевой капсуле. Для предупреждения о необходимых мерах предосторожности, как и во всех ранее описанных случаях, используется специальная маркировка.

Низковольтные зеркальные лампы с алюминиевыми отражателями

Ненаправленное тепловое излучение ламп холодного света является преимуществом при освещении чувствительных к нагреву материалов и недостатком с точки зрения тяжелого теплового режима светильников. Некоторые типы подвесных потолков не допускают использования этих ламп из-за возможного перегрева запотолочного пространства. Для подобных применений выпускаются зеркальные лампы с алюминиевыми отражателями нескольких разновидностей.

Первая разновидность ламп представляет собой модельный ряд в стандартных колбах MR11/MR16, стеклянные отражатели которых покрыты слоем алюминия вместо интерференционной пленки. Ряд мощностей, группы светораспределения и внешний вид этих ламп не отличаются от ранее описанных моделей с интерференционными отражателями.

Их важным отличием является лишь концентрация тепла вместе со световым пучком, что не позволяет использовать данные лампы для освещения с небольших расстояний чувствительных к нагреву материалов. Видимый свет не проходит сквозь алюминиевый отражатель, поэтому задняя часть этих ламп выглядит абсолютно темной.

Наилучшее применение для них — так называемые «точечные» светильники общего освещения, встроенные в подвесной потолок, иногда неофициально называемые даун-лайтами (от английского термина downlight «светящие вниз»).

Рис. 9. Внешний вид ГЛН серии 111

К лампам второй разновидности относится разработанная в конце 1990-х годов так называемая серия 111. Входящие в нее модели состоят из галогенной капсулы, установленной в открытом металлическом отражателе диаметром 111 мм (рис. 9).

Конструкция такой лампы аналогична устройству некоторых автомобильных фар, прямой свет лампы в которых устраняется затеняющей металлической крышкой.

Зеркальные лампы диаметром 111 мм выпускаются мощностью 35, 50, 75 и 100 Вт и предназначены для установки в основном в открытые светильники, ведь их ультрафиолетовое излучение незначительно.

Подчеркнуто функциональный и вместе с тем эстетичный внешний вид является преимуществом для их использования в стилизованных под «высокие технологии» (hi-tech) декоративно-функциональных светильниках. Для улучшения внешнего вида и лучшего сочетания с хромированными элементами светильников корпус этих ламп имеет полированную блестящую окантовку.

Третья, менее распространенная группа ламп с алюминиевыми отражателями, состоит из моделей с цоколем BISd (ВA 15d). Модели этой группы выпускаются лишь некоторыми изготовителями и не стандартизованы. Их применение возможно в специально рассчитанных на конкретный тип лампы светильниках.

В завершение данного раздела стоит напомнить о том, что здесь были рассмотрены лишь наиболее распространенные и выпускаемые многими фирмами виды галогенных ламп. Помимо них, существует огромный ассортимент моделей, специфичных по отношению к производителям, а также предназначенных для специального использования (например, для кинофотоаппаратуры, оптических приборов, установок инфракрасного обогрева и т. д.).

5. Трансформаторы и электроника для галогенных ламп

Особености включения низковольтных галогенных ламп

Внимание. Галогенные лампы низкого напряжения (6/12 В) должны включаться только в схемы с соответствующими трансформаторами. Последовательное включение и другие варианты не допускаются!!!

Традиционные (электромагнитные) трансформаторы предельно просты в устройстве и конструкции. Они ничем не отличаются от принятых в радиоэлектронной практике аналогов. Трансформаторы могут быть как Ш-образные, так и тороидальные.

Рис. 10. Внешний вид Ш-образного трансформатора

Из-за больших рабочих токов ламп сечение провода вторичной обмотки достигает 4 мм2. В корпусе обычно предусмотрены и предохранители различных типов, о чем пользователя информирует соответствующая маркировка.

В отличие от пускорегулирующих аппаратов, типы которых должны строго соответствовать типам подключаемых ламп, принцип подключения галогенных ламп намного проще.

Рис. 11. Внешний вид тороидального трансформатора

Правило. Обязательное условие состоит лишь в том, чтобы суммарная мощность всех ламп не превышала номинальноймощноститрансформатора. Например, к трансформатору мощностью 60 Вт можно подключить 12 ламп по 5 Вт, 6 ламп по 10 Вт, 3 лампы по 20 Вт или по одной лампе 35 или 50 Вт.

Примечание. Традиционные трансформаторы могут подключаться к сети через светорегуляторы для стандартных ламп накаливания. Исключение составляют варианты схем, в которых осуществляется выпрямление тока, так как для них первичная обмотка трансформатора фактически представляет собой короткое замыкание.

Преимущества электронных трансформаторов

Существенным недостатком электромагнитных трансформаторов является их большая масса, которая примерно пропорциональна их мощности. Например, трансформатор мощностью 300 Вт может весить до 10 кг! При большом количестве галогенных ламп общий вес такого оборудования может превысить все разумные пределы.

Проблема больших размеров и веса решена в так называемых электронных трансформаторах. которые по более строгой классификации являются электронными блоками питания. Эти устройства содержат преобразователь, увеличивающий частоту питающего напряжения до 30000–10000 Гц, за счет чего размер трансформатора как такового может быть существенно уменьшен.

Важно заметить, что сечение провода вторичной обмотки и в этом случае должно быть велико. Преобразователь и соответствующий ему малогабаритный трансформатор (диаметром не более 20 мм) помещаются в общий, обычно пластмассовый, корпус (рис. 12, рис. 13).

Масса электронных трансформаторов невелика, а их размер незначительно увеличивается с увеличением мощности. Кроме этого, они выделяют намного меньше тепла и не издают звука при работе. Благодаря этим особенностям, они являются единственно целесообразным вариантом для включения ламп общей мощностью 100 Вт и более. В настоящее время разработаны модели мощностью до 1500 Вт.

Один из вариантов электронного трансформатора, реализованного на специализированной микросхеме IR2161, показан на рис. 14 (без пластикового корпуса). Принципиальная электрическая схема этого устройства показана на рис. 15. Номиналы и тип используемых элементов приведены в табл. 1.

Рис. 12. Внешний вид электронного трансформатора прямоугольной формы для питания ГЛН

Рис. 13. Внешний вид электронного трансформатора округлой формы для питания ГЛН

Рис. 14. Внешний вид электронного трансформатора на IR2161

Рис. 15. Принципиальная схема электронного трансформатора на ИМС IR2161

Таблица 1 Номиналы и типы используемых в схеме (рис. 15) элементов

№ п/п

Обозначение на схеме

Тип элемента

Параметры, номинал

Название элемента

Кол-во

1

C1, C2

Конденсатор

100 нФ, 400 В

2222 383 00104

2

2

CLF

Конденсатор

100 нФ, 275 В, X2

2222 3326104

1

3

C3, C4

Конденсатор

1,5 нФ, 400 В

ECK-D3D152KBP

2

4

CF

Конденсатор

1 нФ, 50 В

K102J15C0GF5TH5

1

5

CVCC2,CSD,CB

Конденсатор

100 нФ, 25 В

C317C104M5U5CA

3

6

CD

Конденсатор

330 нФ, 400 В

ECQ-E4334KF

1

7

CVCC1

Конденсатор

22 мкФ, 50 В, Radial

T350F226K016AS

1

8

CSNUB

Конденсатор

150 пФ, 500 В, Ceramic

D151K20Y5PL63L6

1

9

D1—D4, DS

Диод

1000 В, 1 A

1N4007-T

5

10

DB

Диод

600 В, 1 A

1N4937-T

1

11

D5, D6

Диод

600 В, 1 A

1N4937-T

12

DCP1, DCP2

Диод

75 В, 500 мВт

!N4148-T

2

13

DZ

Стабилитрон

16 В, 1 Вт

1N4745A-T

2

14

LF

Дроссель

Vertical E20 Iron powder

094094912000

1

15

T1

Трансформатор

78T, 8T, 12 В out 190, 763

190190763000

1

16

R1, R2

Резистор

470 кОм, 1 Вт

5073NW470K0J12AFX

2

17

RS

Резистор

220 кОм, 1 Вт

5073NW220K0J12AFX

1

18

RD

Резистор

270 Ом, 3 Вт

2322 329 03271BC

1

19

RB1, RB2

Резистор

22 Ом, 1206, SMD

ERJ-8GEYJ220V

2

19

RCS

Резистор

0,33 Ом, 0,5 Вт

ALSR1F-.33R-ND

1

20

RF

Резистор

1 кОм, 1 Вт

5073NW1K000J12AFX

1

21

In Socket

IC

Controller

IR2161

1

22

IC1

IC Socket

8 Pin DIP

2-641260-1

1

23

Q1, Q2

Транзистор полевой FETs

400 В

IRF740

2

24

P1

Разъем

5 Way

236-105

1

25

P2

Разъем

6 Way

236-106

1

Расчет электронного трансформатора под различные мощности

Примечание. Расчитать электронный трансформатор под различные мощности можно с помощью уже известной нам программы автоматического проектирования Ballast Designer.

В некоторых случаях, когда электронный трансформатор удален (более 1 м) от ГЛН, а мощность лампы (или группы ламп) значительна, могут возникнуть радиопомехи, затрудняющие прием телерадиоканалам или мешающие ИК и радио пультам управления. В этой ситуации применяют электронные трансформаторы (блоки питания ГЛН) с выпрямленным и сглаженным напряжением (постоянное напряжение с малыми пульсациями).

Такие блоки питания можно реализовать, например, на известной микросхеме VIPER100-E фирмы STMicroelectronics.

Примечание. Автоматически спроектировать блок питания можно с помощью специальной программы VIPer Design Software v2.24.

На данный момент широко используются для подобных блоков питания микросхемы фирмы Power Integrations, Incсерии TOPSwitch и TOPSwitch®-GX: TOP227y. TOP250y, TOP246R, TOP249y.

Блок питания на микросхеме TDA4605

На рис. 16 показана схема БП, реализованная на доступной микросхеме TDA4605. Данная микросхема имеет отечественные аналоги К1033ЕУ5, КР1087ЕУ1.

Трансформатор Т1 намотан на сердечнике Ш16´20 из феррита 2500НМС1. Величина немагнитного зазора 0,12 мм (с учетом двойного зазора, т. е. две прокладки по 0,12 мм). Число витков первичной обмотки W1= 64, диаметр провода 0,25 мм. Число витков вторичной обмотки W2 =3, диаметр провода (пучек из пяти жил 0,6 мм). Число витков обмотки обратной связи W3 =3, диаметр провода 0,25 мм.

Примечание. Большинство электронныхтрансформаторов имеют ограничения не только на максимальную, но и на минимальную суммарную мощность подключенных ламп. Это связано с особенностями работы внутренних преобразователей. Диапазон допустимых мощностей указывается в каталоге и на корпусе устройства, например, 35–105 Вт. Данное ограничение, тем не менее, не означает опасности выхода трансформатора из строя при отсутствии нагрузки (например, при перегорании всех ламп). Из него следует лишь то, что нормальная работа ламп мощностью менее допустимой не гарантируется.

Для удобства подключения ламп электронные трансформаторы обычно имеют несколько пар выходных зажимов.

Рис. 16. Принципиальная схема на БП для ГЛН на TDA4605

Регулирование мощности ламп, в зависимости от конкретной схемной реализации, осуществляется одним из двух способов:

включением трансформатора с традиционным светорегулятором;

путем подачи на его отдельный управляющий вход специального сигнала (как в случае с регулируемыми электронными балластами).

Данная возможность может и не предусматриваться совсем. При подключении электронного трансформатора к светорегулятору традиционной конструкции важно убедиться, что последний допускает работу с нагрузками емкостного характера. Подобные сведения содержатся в документации на светорегулятор.

Примечание. Следует отметить, что вторичное напряжение на их обмотках намеренно несколько снижено по сравнению с номинальным, и обычно составляет 11,2–11,6 В. Такой прием несколько снижает световой поток и светоотдачу ламп, однако продлевает их срок службы.

6. Продление срока службы и регулировка яркости свечения

А для продления срока службы высоковольтных ГЛН, питающихся непосредственно от сети 220 В, поможет простое устройство на специализированной микросхеме фазового регулятора К1182ПМ1Р (КР1182ПМ1).

Дело в том, что в холодном состоянии сопротивление спирали лампы в 10 раз меньше, чем в разогретом. Поэтому пусковой ток ГЛН мощностью, например, 100 Вт может достигать 7 А. После разогрева спирали, который происходит за несколько полупериодов сетевого напряжения, ток уменьшается до рабочего.

Примечание. Именно этот момент пуска является порой губительным для лампочки. Со временем спираль лампы изнашивается, утончается, приобретает неоднородности в своей структуре. Спираль становится более чувствительной к подобным перегрузкам при включении, соответственно, увеличивается вероятность ее перегорания.

совет.

Облегчить условия пуска холодной спирали ГЛН и тем самым снизить вероятность ее перегорания можно. Для этого надо подавать напряжение питания на лампу не с полной, а с постепенно увеличивающейся амплитудой.

В результате к моменту подачи полной амплитуды спираль лампы успеет полностью разогреться и перейти в нормальный режим работы.

Микросхема фазового регулятора К1182ПМ1Р (КР1182ПМ1) предназначена для плавного включения/выключения ламп накаливания или для регулировки яркости их свечения. Максимальная рабочая мощность — 150 Вт. Значительно увеличить мощность подключаемой нагрузки можно, применив внешний симистор. ИМС выполнена в стандартном корпусе DIP 16.

Внешний вид устройства показан на рис. 17.

ИМС К1182ПМ1Р (рис. 18, рис. 19) позволяет путем постепенного увеличения фазового угла включения увеличивать подаваемое на лампу напряжение. При этом спираль успевает разогреться до максимальной температуры к моменту подачи полного напряжения. В результате снижается вероятность выхода спирали лампы из строя.

Рис. 17. Внешний вид устройства плавного зажигания ГЛН

Выводы 3 и 6 ИМС DA1 предназначены для подключения цепи управления (С3=100 мкФ 16 В, R1=3,1 кОм, SW1) фазовым регулятором. С1 = С2 =

= 1 мкФ 10 В. Время плавного включения лампы зависит от емкости конденсатора С3, а время плавного выключения — от сопротивления резистора R1. Номиналы этих элементов можно выбрать самостоятельно. С номиналами, приведенными на схеме, время включения и выключения составляет примерно 1 с.

Рис. 18. Типовая схема включения

Рис. 19. Принципиальные схемы устройств регулировки яркости

Принцип работы галогенной лампы

Как устроена  галогенная лампа? Обычную лампу накаливания изменили до неузнаваемости, произошла, своего рода, “метаморфоза” :  из некрасивой лампочки накаливания появилась красивая, революционная галогенная лампа. Мастера произвели настоящий фурор в светотехнике, оснастив внутри колбу  парами и газами брома, хлора, фтора и йода, затем, уменьшив степень испарения вольфрама,  лампа стала служить дольше обычной  от 2000 до 5000 часов.

В лампе используется специальное кварцевое стекло, которое не пропускает ультрафиолетовое излучение, препятствуя выгоранию. т.е. излучение света не будет портить предметы и вещи интерьера, как это бывает при использовании обычной лампы накаливания. Галогенным лампам не требуется специальный отражатель, так как в самой колбе на задней стенке распыле  отражатель света. Излучение вольфрамовой нити направляется в нужное место с помощью потока света, а не рассеивается по сторонам.

Галогенные лампы со временем не утрачивают яркость, они светят стабильно, ярко, ровно и насыщенно. При лучах композиции галогенных ламп, цвет стен интерьера передают более натуральные оттенки, создают теплую и нейтральную цветовую гамму.

Разновидности галогенных ламп

  • Галогенные лампы, работающие от высокого напряжения сети  220В, не требуется трансформатор.
  • Галогенные лампы — работающие от понижающего трансформатора на 12В, 24В. Устанавливаются там, где требуется повышенная безопасность, например, ванная комната. Учитывайте мощность трансформатора при покупке, в зависимости от того, сколько ламп планируется установить и какая у них будет мощность.Предусмотрите лючки в подвесных потолках — трансформаторы порой выходят из строя.

Разновидности цоколей для галогенных ламп.

Область применения галогенных ламп

Поворотные светильники позволяют направить поток в нужное место, так можно сделать акцент на какой-то части интерьера. Встраиваются в мебель и в подвесные потолки для общего или декоративного освещения.

На галогенные лампы, работающие от высокого напряжения 220В, возможно установить диммер (светорегулятор). Для низковольтных ламп на 12В, 24В обычный диммер не устанавливают. При установке он начинает некорректно работать и в результате значительно снижает срок службы ламп. Для низковольтных ламп устанавливают специальный диммер.

Почему нужно устанавливать галогенные лампы?

По двум причинам: первая – для экономии электроэнергии. Низковольтные галогенные лампы светят ничуть не хуже обычных, но потребляют электроэнергию на порядок меньше.

Вторая причина – безопасность. Если устанавливается в сыром помещении, схему освещения можно предусмотреть не на 220В а на 12В или 24В.

Трансформатор для галогенных ламп

Трансформатор не рекомендуется располагать далеко от светильников, расстояние не должно превышать 2 м от нагрузки. Устанавливают чаще всего в одно из отверстий гипсокартона или реечного потолка. В натяжном потолке расположить невозможно, необходимо предусмотреть более подходящее место, но так чтобы трансформатор  оставался доступным для замены, в случае выхода из строя. При использовании галогенных ламп в натяжных потолках используются специально подготовленные стойки, к стойкам крепится кольцо изготовленное из термостойкого материала. Единственное что недопустимо — установка ламп большой мощности.

Электропроводка для галогенных ламп

Из-за большой температуры галогенных ламп необходимо предусмотреть соответствующую электропроводку. Провода должны быть жаростойкими и выдерживать температуру 1700? Подойдут провода с силиконовой оболочкой. Возможно применение обычных проводов, предварительно надев термоусадочную трубку и обжав ее с помощью высокой температуры. Электропроводку используют не менее 1,5 квадрата сечения. Для ответвления проводов от одной осветительной точки к другой используются пружинные клеммы.

Где нельзя устанавливать галогенные лампы?

Монтаж точечных светильников запрещено устанавливать в тех местах, где материал потолка  легковозгораемый. Нельзя допускать слишком близкого расстояния осветительного прибора и освещаемый предмет, чтобы избежать риска возникновения пожара.

Схема освещения галогенной лампы

Сначала нужно нарисовать схему для комнат, прихожей, кухни и ванной, т.е. в тех местах, где вы планируете установку ламп. Если планируете использовать низковольтные галогенные лампы, предусмотрите трансформаторы соответствующей мощности, исходя из того, сколько будет ламп и какой мощности они будут. На семь ламп по 50 Ватт понадобится трансформатор на 250Вт.

Преимущества галогенных ламп

Галогенные лампы более экономически выгодные, чем обыкновенные лампы накаливания и при этом более экологически безопасны по сравнению с энергосберегающими лампами. Из-за небольших размеров актуально использование галогенных ламп в различных светильниках для создания акцентирующего освещения.

Благодаря специально сконструированной системе отражателя, дизайнерам удается усилить поток света и создать необычный дизайн помещения. Также галогенные лампы используются там, где необходимо яркое освещение при небольших размерах осветительной системы.

Кака подготовится к электромонтажным работам в доме, квартире, офисе.

Оцените качество статьи:

Галогенные лампы. Виды и устройство. Работа и особенности

Многие считают, что галогенные лампы относятся к особенному типу, в них якобы применяется необыкновенный метод образования света. Но все гораздо проще. Это обычные лампы, они являются моделью модернизированной лампы накаливания. В них светит раскаленная вольфрамовая тонкая нить.

Однако, они имеют некоторые особенности. В колбе лампы содержится наполнитель – газ, в который добавлены так называемые галогены, состоящие из йода, хлора и брома. Эти добавки предотвращают при определенной температуре потемнение колбы, и как следствие, снижение светового потока. Поэтому размер колбы, намного меньше, чем у обычных ламп. Вследствие этого повысили давление в колбе с газом. Появилась возможность использования дорогостоящих инертных газов вместо наполнителя.

Принцип работы

Некоторые преимущества галогенных ламп:

  • Яркий свет за все время работы.
  • Компактные размеры.
  • Повышенный срок работы, в сравнении с обычными лампами.
  • Увеличенный поток света при равной мощности из-за повышенной светоотдачи.

Атомы вольфрама вылетают с поверхности нагретой спирали, но не долетают до колбы, и с помощью химического процесса возвращаются обратно. Это называется галогенным циклом.

Казалось бы, что технология с применением галогенов отработана в совершенстве, вследствие чего лампа будет служить очень длительный срок. Но не все так просто. Атомы вольфрама в результате испарения удаляются с одного места спирали, а прилетают назад на совершенно другие места. В конце концов, в галогенке возникает такая же ситуация, как в обычной лампе, то есть, одни участки спирали утончаются, температура на этом участке повышается, так же как и испарение. Это приводит к тому, что лампа перегорает.

Галогенные лампы наиболее эффективны в своей работе при малом объеме колбы. Этим можно объяснить небольшие размеры изготовления галогенных ламп.

Параметры ламп

Номинальное значение напряжения галогенок разделяется двумя группами: высокое – 110-240 вольт и низкое – 6-24 вольт. Интервал мощностей полностью соответствует интервалу простых ламп накаливания.

Температура работы и объем теплоты, выделяемой лампами, являются основным свойством излучателей тепла, и представлены повышенными значениями. Вследствие этого галогенки имеют повышенную чувствительность к влаге, являются пожароопасными.

Горячая часть лампы находится очень близко с контактами клемм напряжения питания. Поэтому материал изготовления патрона и материал светильников, оснащенных галогенными лампами, должен быть изготовлен из термостойкого и несгораемого материала. Параметры работы ламп сохраняются при любой окружающей температуре.

Схемы работы

Подключение галогенных ламп не имеет отличия от простых ламп накаливания, их вкручивают в патрон светильника, и лампы светят до окончания срока службы. Больше нет никаких дополнительных подключений.

Низковольтные галогенные лампы работают от низковольтных трансформаторов. Ток в сети низкого напряжения достаточно велик, поэтому подключают несколько отдельных групп приборов освещения с раздельными трансформаторами питания. Галогенки могут функционировать как от постоянного тока, так и от переменного.

Время работы галогенок

Принято считать, что стандартный срок работы сетевых и низковольтных ламп равен 2000 часов. Некоторые модели ламп могут иметь повышенный срок службы, до 4000 часов. Механические повреждения ламп при работе и частые действия с выключателем освещения значительно уменьшают срок службы.

Цвет температурного спектра галогенных ламп больше, чем у обычных, и составляет 3200 К. Цветопередаточный индекс галогенок наибольший, он составляет 100 Rа.

Особенности работы

Кроме вышеперечисленных особенностей, имеются еще некоторые моменты:
  • К лампам в кварцевых колбах одинарного исполнения нельзя прикасаться голыми руками. Это можно объяснить тем, что кварц имеет способность кристаллизоваться возле инородных частиц, которые заносятся во время прикосновения.
  • Некоторые модели галогенных ламп специального назначения не могут работать в любом положении, и нуждаются в определенном размещении в светильнике.

Виды галогенных ламп

Галогенные лампы для напряжения 220 вольт

Такие галогенные лампы имеют резьбовой цоколь, предназначены в качестве замены обычных ламп со спиралью в светильнике.

Линейные лампы служат для работы в прожекторах, светильниках для уличного освещения.

Галогенные лампы низкого напряжения

Лампа зеркального типа с отражателем из алюминия служит для открытых типов светильников.

Капсульная галогенка низковольтная служит для декорации освещения точечного вида.

Низковольные трансформаторы для галогенок

Обычные простые трансформаторы ничем не примечательные в конструкции. Похожи на свои аналоги в электронике. Сердечники трансформаторов бывают тороидальные и Ш-образные.

Вследствие значительных токов работы ламп на вторичной обмотке трансформатора сечение провода может достигать 4 мм2. В корпусе имеются различного типа предохранители. Маркировка на корпусе имеет обозначения предохранителей. К недостаткам трансформаторов с электромагнитным действием относится большой вес. Например, трансформатор на 300 ватт имеет массу до 12 кг. Напрашивается мысль о том, насколько опасным является установка такого тяжелого прибора под потолок, и что после этого может произойти.

Для решения таких проблем, в наше время инновационных технологий придуманы и запущены в производство трансформаторы с электронной начинкой, которые правильнее называть электронными источниками питания. Такие приборы имеют в составе частотный преобразователь, повышающий частоту напряжения питания до 30000 герц. За счет этого величина габаритов трансформатора значительно снизилась.

Вес трансформаторов с электронной начинкой небольшой. При повышении мощности размер увеличивается ненамного. Также они греются меньше, в работе более тихие.

Как выбрать трансформатор

Чтобы трансформатор проработал долго, необходимо сделать правильный выбор его параметров. Рассмотрим это на примере. Требуется подключение 3-х ламп мощностью 50 ватт. В итоге выходит 150 ватт, значит, нужен трансформатор на 150 Вт.

Если нужно подключить 4 лампы по 35 ватт, в сумме выходит 140 ватт, то выбирают также на 150 ватт. При применении таких трансформаторов можно загружать его меньше номинального значения на 15 ватт. В схеме подключения применяют светорегулятор. Специалисты не советуют устанавливать такие устройства для галогенных ламп низкого напряжения, так как он быстро сгорит. Но это не совсем так. В продаже имеются светорегуляторы, которые служат именно для таких типов ламп. Если вы применяете обычный светорегулятор, то иногда включайте свет на всю яркость. Эта процедура позволит продлить срок службы светорегулятору на долгие годы.

Достоинства галогенок

Приборы освещения с применением галогена имеют свои особенности и свойства. Преимуществами галогенных ламп можно назвать следующие особенности:
  • Дают очень приятный для глаз свет для повышенного внимания. Яркий свет излучения снижает напряжение глаз, кристаллик в глазном яблоке не испытывает перенапряжения.
  • Отлично сочетается с осветительными системами для рекламных целей, например, для рекламы товаров потенциальным покупателям. При оформлении витрин магазинов белый приятный свет считается оптимальным вариантом. При помощи галогенных видов прожекторов создают фокусировку точечного вида. Специалисты отмечают, что при освещении галогенными лампами цвет поверхностей получается насыщенным и интенсивным, краски обретают новую жизнь.
  • Прожекторы на основе галогенных ламп встраиваемого вида стали самыми удобными для освещения дворов. Такие осветительные устройства легко переносят резкие перепады температур. Так же как и светодиодные устройства, они устойчивы к факторам внешней среды, атмосферным явлениям. Чтобы они долго служили, нужно обеспечить хорошую герметичность. Галогенные лампы и прожекторы бытового назначения можно перед приобретением изучить по фотографиям. Они более экономичны на 20%, чем лампы накаливания. Главная их особенность – это яркий свет, освещающий все необходимое пространство.

Отрицательные моменты галогенок

  • Не всем людям подходит белое яркое освещение, которое бьет по глазам, и не во всех местах уместно. В спальнях или детских комнатах редко встречается галогенное освещение. В таких помещениях их могут устанавливать лишь под углом, опытными специалистами, по разработанной схеме освещения.
  • Наружная стенка колбы лампы прочная, но она может быть повреждена. Вследствие этого может выйти наружу газ, который опасен для человека. От одной лампы не будет большого вреда, но если ламп много, то это может вызвать мигрень или головокружение.
  • Галогенки для бытового применения имеют свои недостатки, как и другие разные устройства. Например, их не советуют ставить в ванной комнате, так как на них будет действовать постоянно влажный воздух, от которого лампы могут в скором времени взорваться.
  • Разбившиеся галогенные лампы требуют особой утилизации цоколей, осколков и патронов. Их нельзя выкидывать в обычные баки для мусора. Это является серьезным недостатком. Неисправную лампу нужно положить в универсальный контейнер для отходов химии, если он имеется, или сдать в специальную организацию, которая работает по оказанию подобных услуг.

Похожие темы:

Галогенные лампы накаливания: устройство и принцип работы

Из экономических соображений многие собственники частных владений все больше отдают предпочтение галогенным лампам, а традиционные светильники с лампочками накаливания остаются невостребованными. Безусловно, они имеют и минусы.

Принцип работы галогенных ламп

Рассмотрим подробно принцип работы галогенных ламп. Они работают практически так же, как и обыкновенные модели ламп накаливания. У традиционного варианта огромная матовая стеклянная колба. Она наполнена смесью различных газов, в основном это азот, аргон или сразу оба данных элемента. В центральной части находится вольфрамовая нить, через которую нагревается лампа до 2 500 °C. Такая высокая температура способствует созданию свечения. Все белые области, среди которых вольфрам, во время накаливания могут светиться белым цветом, однако с помощью колбы освещение получается холодным или теплым.

Галогеновая лампа

Чем отличаются галогенки и лампы накаливания?

Обыкновенный осветительный прибор при потреблении энергии в сутки примерно около 6 часов может работать до 500 электрочасов. Естественно, в голове возникает следующий вопрос: «Вследствие чего он потребляет так много электричества?» Это имеет место из-за того, что потребление энергии осуществляется благодаря нагреву, на что растрачивается в два раза больше электричества, чем на выделение света. С течением времени, вследствие образующегося тепла и сильного нагрева, вольфрамовые нити могут перегореть, а бывают случаи, когда лампы взрываются. С галогенной лампой такого произойти не может – именно в этом и есть отличие ее от лампы накаливания.

Чем же еще они непохожи? Кроме того, они могут отличаться содержанием газа. В галогенках используется газ, который вырабатывался с вольфрамовым испарением, таким образом и образовался галогеновый пар в виде газа. В сочетании его с вольфрамовыми парами, не оседающими на поверхности и исчезающими без каких-либо следов, срок эксплуатации нитей намного увеличивается. Кроме того, подобная необычная смесь газов обеспечивает снижение температуры нитей. Когда применяется галоген, нить также распространяет тепло в помещении, однако уже в 1,5 раза менее, чем при применении азота или аргона.

Типы галогеновых ламп

Преимущества и недостатки

С устройством галогенных ламп связаны их плюсы и минусы. Для начала определим их достоинства:

  1. Позволяют сэкономить на электроэнергии.

Повышенная температура тела свечения определяет повышенную светоотдачу галогена. У таких светильников светоотдача в диапазоне от 15 до 22 лм/Вт. Для сравнения – самые качественные классические виды ламп накаливания вряд ли смогут обеспечить такую величину на уровне даже 11 лм/Вт. При равной величине освещенности применение галогенок позволяет значительно выиграть по мощности.

  1. Длительный срок эксплуатации.

Из-за неполной регенерации осветительных материалов и повышенного давления газа буферного типа в емкости существенным образом снижается изнашиваемость спирали при эксплуатации таких накаливаемых ламп. Для новых экземпляров срок эксплуатации достигает 2 000–5 000 часов, что в пару раз больше по длительности эксплуатации ламп накаливания.

Отличие ламп накаливания от светодиодной лампы

  1. Цветопередача.

Технология, применяющая свечение подогретого до высоких температур источника, становится причиной повышенного излучения света, что не так уж далеко по своим особенностям от естественного. Из-за повышенной температуры нити спектр лампы смещается в голубой цвет сферы. Однако их цветопередача составляет примерно Ra 99–100.

  1. Компактные размеры.

Сегодня производители могут себе позволить выпуск колб минимальных размеров. Это же преимущество делает возможным их применение в качестве источников света в автомобилях.

Кроме указанных выше, отметим среди их достоинств легкость изменения интенсивности освещенности помещения и совершенную безопасность применения в любых условиях, даже при высокой влажности. При постоянных осмотрах с помощью мультиметра вы гарантированно обеспечите своему прибору качественную и эффективную работу. Автоматические выключатели предотвращают появление перегрузки в электрической цепи.

Устройство галогенки

А теперь рассмотрим их недостатки. Колба может нагреваться до довольно высоких температур, вследствие этого высока вероятность воспламенения окружающих предметов. Из-за этого нужно предпринимать необходимые меры безопасности. Лампы так сильно нагреваются к тому же вследствие накопления грязи на их внешней области, что может стать причиной локального перегрева колбы и преждевременного выхода из строя прибора. Поэтому такими приборами необходимо пользоваться с большой осторожностью.

Кроме того, галогенная лампочка отличается высокой ценой, это связано с использованием при ее производстве особых материалов. Но их цена намного ниже востребованных, к примеру, люминесцентных источников. Галогеновые лампы, если они испортятся, нельзя выбрасывать в мусор. Испорченная техника отправляется или в особый контейнер для дальнейшей утилизации, если таковая доступна, или передается фирме, которая специализируется на подобных услугах.

Разновидности

На сегодняшний день многие как отечественные, так и зарубежные компании производят точечные галогенные лампы для применения в разных типах сети – и стандартной, и низковольтной.

  • Линейная галогенная лампа.

Эта разновидность похожа на кварцевую трубку, у которой два выхода из двух областей. Производятся обычно с длиной примерно 98 мм. Они отличаются высокой прочностью к любого типа механическим повреждениям. Во многих случаях нуждаются в установке прибора в горизонтальном состоянии. Лампы отличаются высокой мощностью. Они незаменимы для освещения внутреннего интерьера с большой площадью.

Как выглядит линейная галогенная лампа

  • Лампы с внешней колбой

Такие точные галогеновые лампы пришли на смену традиционным лампам накаливания. По внешнему виду колба такого прибора схожа с колбой ламп накаливания. Внешние колбы предназначены для предохранения внутренних деталей из кварца от грязи. У них меньшие габариты, если сравнивать их с лампами накаливания идентичной мощности. У этого вида ламп имеется цоколь. Производятся они в различных декоративных вариантах – в виде свечи, шестигранника и так далее.

  • Галогенки направленного света с отражателями.

Это небольших размеров колба с отражателями, которые отвечают за угол наклона и свойства рассеивания света. В основном применяются отражатели из алюминия, они создают световой поток в определенном направлении; и интерференционные, которые равномерным образом рассеивают лучи света в конусе некоего объема. Также можно использовать защитное стекло – оно может быть матовым, прозрачным или цветным. Лампочки направленного света производятся для применения и в стандартной электрической сети, и в сети пониженного напряжения. Главным образом они применяются в качестве потолочного светильника освещения в некоторых зонах интерьера. В состав таких осветительных приборов входит двухштыревой отражатель. Чтобы работать в сети с напряжением в 6, 12 либо 24 В, применяются варианты с разнообразными типами цоколей. Чтобы работать в стандартной осветительной сети, применяются варианты с такими же цоколями G9 и G10.

Галогенки направленного света с отражателями

  • Капсульные исполнения.

Это миниатюрная колба, у которой два вывода, предназначенных для подключения к питающим сетям. Их обычно применяют в корпусном и бескорпусном светильниках. Главное предназначение – это точечные приборы для создания декоративного освещения. В основном их устанавливают в потолок либо в интерьерные детали. Для подключения к низковольтной сети применяют цоколь G4, G5,3, GY6,35. Для работы в стандартной осветительной сети в составе имеется цоколь G9.

Широкий выбор габаритов, мощностей и конструкций галогенок дает возможность их применять в самых разнообразных сферах, а ярко выраженные преимущества позволяют широко использовать их в бытовом и промышленном предназначениях. Кроме того, осветительные приборы на основе галогенных деталей отличаются высокой экономичностью, эффективностью и безопасностью.

Галогенные лампы: принцип действия, классификация и ключевые преимущества

Галогенные лампы— это отличная альтернатива светодиодным и люминесцентным светильникам. Такие источники освещения сохраняют принцип экономного потребления электрической энергии, излучая при этом сбалансированный поток света и не требуя соблюдения правил утилизации. У ламп данного типа существует огромное количество преимуществ, делающих их эксплуатацию чрезвычайно выгодной. Однако есть и недостатки.

Конструктивно галогенные лампы представляют собой традиционные лампы накаливания, в которых используется нить из вольфрама особой марки. Главным же отличием является заполнение колбы смесью кислорода и инертного газа с галогеносодержащими компонентами (как правило, это соединения йода и брома). Работа этих источников освещения базируется на испарении вольфрама с нити накаливания, который галогены переносят обратно на спираль. Там под воздействием температуры соединения распадаются, выделяя свет. Это обеспечивает таким лампам ключевые преимущества: во-первых, стенки колбы не темнеют, поскольку вольфрам возвращается на спираль, а во-вторых, происходит регенерация нити, что увеличивает эксплуатационный ресурс.

Преимущества и недостатки галогенных ламп

Конструктивные особенности галогенных ламп и специфика применяемых материалов обеспечивают изделиям ряд ключевых достоинств и недостатков, которые следует рассмотреть с точки зрения критериев эксплуатации.

К преимуществам относятся:

  1. Экономичность. Благодаря высокому давлению, хорошим рабочим характеристикам вольфрама и удержанию основной части тепла в колбе светоотдача галогенных ламп обеспечивается в пределах от 15 до 22 лм/Вт (при 12 лм/Вт у обычных ламп накаливания). При одинаковой мощности энергопотребление у таких источников снижено в два раза.
  2. Срок службы. За счет частичного восстановления спирали, эксплуатационный ресурс галогенных ламп составляет от 2 до 5 тысяч часов.
  3. Качество излучаемого света. Светильники, работающие на основе галогена, генерируют излучение, максимально близкое по спектральному составу к дневному. По данному параметру они обходят даже люминесцентные и светодиодные лампы. Даже при сильном нагревании у «галогенок» цветопередача сохраняется в диапазоне Ra 99–100.
  4. Размеры. Возможность создания энергоэффективных, но при этом компактных источников освещения, сыграла значительную роль в высокой популярности галогенных ламп. Лаконичность размеров позволяет им соответствовать любым требованиям современного дизайна интерьеров, когда свет устанавливается при устройстве натяжных и подвесных потолков, а также других конструкций. Кроме того, за счет компактности их можно использовать даже в автомобилях.

Кроме того, галогенные лампы совместимы с диммитирующими приборами (регулирующими освещенность) и отличаются высокой безопасностью работы в различных условиях, включая избыточную влажность.

Недостатков у галогенных ламп мало, но они все же имеются. Минусы, в первую очередь, связаны с высокой температурой нагрева колбы, что создает риски возгорания или оплавления. Кроме того, малейшее загрязнение поверхности может вывести элемент из строя.

Виды галогенных ламп

Сегодня галогенные лампы представлены широким разнообразием моделей и конструкций. Так, различают линейные источники, изделия с внешней колбой и источники направленного света. Кроме того, встречаются капсульные варианты — миниатюрные светильники, специально предназначенные для низковольтных сетей. Такая вариативность конструктивных и технических исполнений обеспечивает галогенным лампам достаточно широкую сферу применения.

Их преимущества удовлетворяют запросам как при организации обычного освещения, так и для решения сложных дизайнерских задач с наличием регулирующей электроники и цепей управления. При этом сохраняется экономичность, долговечность и безопасность галогенных ламп.

Галогеновые лампы для дома — что это такое

Сегодня большую популярность получили галогенные лампы — их часто устанавливают в качестве дополнительных светильников или самостоятельного освещения в квартирах и домах. Разберем, так ли хороши галогеновые лампы для дома, в чем их основное преимущество и как правильно их использовать.

Введение

По сути, галогенная лампа представляет собой немного усовершенствованную классическую лампу накаливания. Они отличаются от обычных лампочек ярким светом, стабильностью (отсутствует эффект мерцания), широким спектром и цветом. Цвет свету придается химическим путем за счет использования различных газов в колбе.

Виды галогеновых ламп

Название галогеновые лампы получили за то, что в колбах у них не вакуум, как в обычных, а галогеновые газы с парами йода, хлора, брома, фтора и пр. Подобная технология позволила значительно продлить срок службы галогеновых ламп – нормой для них считается 3-5 тысяч часов работы, тогда как у классики – до 1 тысячи часов. Благодаря газу, с поверхности вольфрамовой спирали практически не происходит испарения, поэтому она работает максимально долго.

Колба у этих светильников также отличается. Обычно ее делают из специального кварцевого стекла, способного отфильтровывать ультрафиолетовое излучение. Это благоприятно сказывается на мебели и стенах – они не выгорают, как при обычном светильнике или солнечном свете.

Из-за галогенового газа колба лампы сильно нагревается. Чтобы не происходило перегрева или возгорания, в устройствах устанавливают дихроичные отражатели. Они помогают бороться с тепловым излучением и выводят его за пределы светильника, рассеивая в воздухе.

Внимание: яркость лампы можно регулировать, меняя отражатели и их форму, устанавливая рассеивающие или фокусирующие стекла.

Основные виды галогенок

Существует пять основных видов галогеновых светильников. Они отличаются друг от друга по устройству и принципу излучения:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.

Основные достоинства

Теперь, когда вы знаете все про галогеновые лампы: что это такое, какие виды бывают и из чего состоят. Перечислим основные достоинства подобных светильников:

  1. Отлично подходят для чтения или работы за компьютером. Правильный природный солнечный спектр не раздражает глаз, не напрягает кристаллики, а регулировка яркости поможет вам добиться комфортных условий для работы.
  2. Возможность точечной фокусировки и зонной подсветки. Идеально подходят для освещения витрин, рекламных конструкций, создания акцентной подсветки. Солнечный спектр выгодно оттеняет товары и объекты, привлекая клиентов.
  3. Возможность использовать для ландшафтного освещения. Хорошо выдерживают перепады температур, при наличии качественного охлаждения могут работать годами. Галогенная лампа — это экономичное устройство, потребляющее на 20-25% меньше, чем лампы накаливания. Возможность фокусировки и яркий свет позволяет осветить весь двор или парк, или же создать зонную подсветку.
  4. Отсутствие деградационного процесса. Спираль из-за газа не испаряется, она светит ровно и мягко на протяжении всего срока службы устройства.
  5. Возможность регулировки степени яркости при помощи диммера. Если экономки не работают с ним, то галогенки можно прикручивать до необходимой яркости.
  6. Безопасность, если речь идет о низковольтных устройствах.

Теперь перечислим основные недостатки:

  1. Чересчур яркий свет. Его можно регулировать диммером, но если устройство не установлено, то некоторым людям не нравится мощный световой поток. Исправить эту ситуацию можно подбором лампы с меньшей мощностью или установкой рассеивающего стекла.
  2. Нельзя использовать галогенки во влажных помещениях (ваннах или саунах). За счет перегрева и образования на цоколе конденсата они могут лопнуть.
  3. Считается, что подобные устройства нельзя утилизировать обычным способом, поэтому подумайте, куда вы будете их сдавать (их часто принимают в крупных магазинах, продающих люстры/светильники).
  4. Высокая цена. Они значительно дороже классических ламп накаливания, но и срок службы больше в 3-5 раз, поэтому этот недостаток относителен.

Капсульные лампы для люстр и светильников

Принцип работы

Ключевой принцип работы галогенных ламп заключается в химическом процессе, который называется галогеновый цикл. Рассмотрим этот процесс подробнее:

  1. При включении питания спираль вольфрама разогревается.
  2. Молекулы испаряются, двигаются к колбе и задерживаются на стекле.
  3. Задержанная молекула взаимодействует с атомами брома, создавая галогеновый газ.
  4. В колбе создается конвекция за счет нагрева, вступившая в реакцию молекула отрывается с поверхности и путешествует внутри.
  5. Через определенное время молекула садится на спираль и распадается. На спирали остается вольфрам, а атом брома испаряется в наполняющий колбу газ.

Таким образом происходит цикл – вольфрам, испаряясь, соединяется с бромом, а затем возвращается назад, восстанавливая нить.

Обратите внимание: в большинстве случаев нить после продолжительной работы практически не отличается от новой. Лампа перегорает из-за необратимых процессов в держателе спирали и колбы, а не из-за деградации вольфрама.

Галогенки позволяют создавать различные интересные эффекты

Как правильно устанавливать галогенки

Несмотря на то что принципиальное устройство галогенной лампы фактически идентично обычной, правила монтажа их отличаются. Светильник накаливания можно просто выкрутить и заменить на новый, но подобный фокус не подойдет к искомым устройствам. Действовать нужно по следующей схеме:

  1. Выключите люстру, а лучше обесточьте всю линию, с которой вы собираетесь работать.
  2. Подождите, пока температура колбы упадет до комнатной.
  3. Вытащите защитное стекло со светильника. Обычно оно закрепляется при помощи пружины или винтов. Действуйте аккуратно, чтобы не поломать его или зажимы.
  4. Вытащите старую лампу. Для этого необходимо нажать на нее и вынуть из патрона. Если не поддается, то постарайтесь раскачать ее из стороны в сторону (если цоколь в ней штырьковый, а не резьбовой).
  5. Сравните маркировку имеющейся лампочки и новой.
  6. Оденьте перчатку (запрещается прикасаться к новой лампе руками или кожей). Не дуйте на нее и не вытирайте об руку.
  7. Вставьте новую лампочку в патрон или вкрутите ее.
  8. Установите на место защитное стекло.
  9. Включите питание, проверьте работу восстановленного светильника.

Внимание: касаться поверхности лампы нельзя, поскольку на ней остается жир и кусочки кожи. При работе колба нагревается до высоких температур, и жир может загореться, что приведет к поломке светильника.

Стоит ли использовать галогенки

Основное, чем отличается галогенная лампа от лампы накаливания – это пониженное электропотребление при более мощном световом потоке и продолжительный срок службы. Особенно это касается низковольтных светильников на 12 и 24 вольта. Для их функционирования необходимо установить в систему специальный трансформатор. Его надо располагать в непосредственной близости от светильников, поскольку при большой длине напряжение сильно падает и лампы могут не включаться.

 

Схема подключения трансформатора к галогенке

Внимание: трансформатор нужно брать с запасом в 10-15 процентов. К примеру, если вы устанавливаете три светильника мощностью по 50 ватт, то 3*50 + 3*50*0,15=172 ватта минимальная мощность трансформатора.

Располагать его нужно не дальше, чем 4 метра от крайних ламп, чтобы избежать потерь. Трансформаторы достаточно компактны – их можно спрятать за гипсокартоном или натяжным потолком. Также продумайте доступ к устройству, в случае если оно выйдет из строя. При установке галогенок в пленочные натяжные потолки нужно использовать лампы небольшой мощности в сочетании с рассеивающими корпусами, чтобы они не расплавили поливинилхлорид.

Заключение

Зная, что такое галогенная лампа, вы сможете сделать правильный выбор в магазине. Их выпускает множество производителей (Philips, GE, Sylvania, Osram), и по качеству они практически ничем не отличаются. Не надо приобретать их на рынке, поскольку в последнее время появилось достаточно много китайских подделок – лучше обратитесь в серьезный магазин.

При установке светильника помните, что он может достаточно сильно нагреваться. Подводите к нему качественные провода (1.5 квадрата вполне достаточно для создания системы освещения), защищая их возле места подключения термоусадкой от обгорания. Предусматривайте свободное место для свободной циркуляции воздуха и охлаждения, не ставьте их в ограниченном и замкнутом пространстве, поскольку они будут часто сгорать. Перед покупкой обязательно снимите имеющиеся лампы и изучите их, чтобы не ошибиться с маркировкой и цоколем. Во время замены не забывайте, что касаться колбы и цоколя нельзя.

Вольфрамовая галогенная лампа — принцип работы, спектр и конструкция

1 ноября 2018 г.

Вольфрамовая галогенная лампа, также известная как галогенная лампа, представляет собой источник света накаливания. Он состоит из вольфрамовой нити, окруженной инертным газом и небольшим количеством галогена (брома или йода). Комбинация вольфрамовой нити и галогена приводит к химической реакции, называемой галогенным циклом, которая увеличивает срок службы нити.

Принцип работы

Из-за высокой температуры вольфрамовой нити накала испаряется во время работы, а также из-за обычного потока газа внутри колбы испарившийся вольфрам уносится от нити накала. Стенка лампочки относительно прохладная. Следовательно, испарившийся вольфрам прилипает к внутренней стенке колбы. Это не тот случай, когда в контейнере лампы используется галоген, подобный йоду.

Температура нити галогенной лампы поддерживается на уровне 3300К.Следовательно, здесь также будет испаряться вольфрам из нити накала лампы. Из-за обычного потока газа внутри колбы испаренные атомы вольфрама переносятся от нити в зону с относительно более низкой температурой, где они соединяются с парами йода и образуют иодид вольфрама. Температура, необходимая для сочетания вольфрама и йода, составляет 2000 К.

Затем тот же конвективный поток газа внутри баллона переносит иодид вольфрама к стенке с относительно более низкой температурой.Но колба сконструирована таким образом, что температура стеклянной стенки остается между 500K и 1500K, и при этой температуре йодид вольфрама не прилипает к стенке колбы. Он возвращается к нити накала из-за того же конвекционного потока газа внутри колбы. Опять же, в непосредственной близости от нити накала, где температура превышает 2800 К, иодид вольфрама распадается на пары вольфрама и йода. Поскольку это необходимая температура для разложения иодида вольфрама на атомы вольфрама и йода,> 2800К.

Затем эти атомы вольфрама продолжают движение и повторно осаждаются на нити накала, чтобы компенсировать ранее испарившийся вольфрам. После этого они снова испаряются из-за высокой температуры нити накала и становятся свободными для поглощения йода с образованием йодида. Этот цикл повторяется снова и снова. Следовательно, нить накаливания не испаряется постоянно, поэтому температура нити накала может поддерживаться на очень высоком уровне по сравнению с обычной лампой накаливания, что делает ее более эффективной, т. Е. Имеет больший показатель люмен / ватт.Поскольку нет постоянного испарения нити накала, срок службы вольфрамовых галогенных ламп значительно увеличивается благодаря четкости освещения.

Спектр

Спектральная мощность галогенных ламп непрерывна и аналогична спектральной мощности излучателя абсолютно черного тела. Основная часть (до 85%) излучаемого света находится в инфракрасной и ближней инфракрасной областях; остальное (15-20%) приходится на видимую область, и менее 1% света приходится на ультрафиолетовую область.

Строительство

Кварц широко используется для изготовления стекла для галогенных колб.Кварц — это прозрачный кремнезем и чистый диоксид кремния. Оно очень прочное и выдерживает более высокие температуры по сравнению с боросиликатным или алюмосиликатным стеклом. Кварцевая лампа может быть из мягкого материала выше 1900 К. Снова вокруг нити накала должно поддерживаться 2800К, чтобы получить непрерывный галогенный цикл. Таким образом, расстояние между нитью накала и стенкой кварцевой лампы должно быть таким, чтобы температура стенки кварцевой лампы была ниже 1900 К. Стенка колбы должна быть прочнее и меньше по объему, чтобы лампа могла работать при внутреннем давлении в несколько атмосфер.Опять же, более высокое давление внутри колбы снижает скорость испарения вольфрамовой нити. Некоторое количество азота и аргона смешивается в дополнение к газу галогену внутри колбы, чтобы поддерживать это более высокое давление газа внутри. Таким образом, лампа может работать при более высокой температуре и с более высокой светоотдачей в течение длительного времени. В настоящее время в большинстве ламп используется бром вместо йода.

Поделиться — это забота!

Галогенная лампа

— плюсы, минусы, принцип работы и обращение

Галогенная лампа — это лампа накаливания с небольшой долей галогена.Он работает по принципу галогенного цикла. Он может быть переменного или постоянного тока и доступен в различных формах и размерах. Благодаря широкому диапазону размеров и вариаций он широко используется во многих приложениях. Например, в доме полезно осветить комнаты. В медицинском оборудовании, таком как микроскоп, колориметр, химический анализатор и т. Д., Полезно проводить тесты. Он также используется в кинопроекторах, научном оборудовании и т. Д. Итак, сегодня мы обсудим устройство и работу этой лампы.Кроме того, мы также обсудим преимущества, недостатки, методы обращения и тестирования галогенной лампы.

Галогенная лампа

Галогенная лампа состоит из вольфрамовой нити накала. Эта нить очень тонкая и компактно расположена внутри кварцевой оболочки. Инертный газ, такой как аргон, заполняет большую часть лампы. Наряду с этим, внутри лампы присутствует небольшое количество галогенных газов, таких как йод и бром.

Когда ток протекает через очень тонкую вольфрамовую нить накала, выделяется тепло.Это повышение температуры нити накала вызывает излучение света (белого или желтого). Из-за чрезвычайно высокой температуры происходит испарение вольфрама. Новые газы помогают снизить скорость испарения вольфрама. В случае обычной лампы накаливания этот вольфрам прилипает к стенке стеклянного покрытия. Но в случае галогенной лампы вольфрам соединяется с газообразным галогеном. Таким образом, это предотвращает почернение лампы.

Поскольку газообразный галоген находится в непрерывном движении, он контактирует с нитью накала.Таким образом, вольфрам в сочетании с газом может вернуться в нить накала. Таким образом, этот процесс возврата испаренного вольфрама к нити с помощью газообразного галогена известен как галогенный цикл. Этот цикл увеличивает срок службы лампы и поддерживает надлежащее светопропускание.

Преимущества галогенной лампы

  • Срок службы галогенной лампы в идеальном случае составляет около 2000 часов. Это больше, чем у обычной лампы накаливания.
  • Запуск не занимает много времени.
  • Присутствующий в лампе газообразный галоген не позволяет вольфраму прилипать к стенке лампы. Таким образом предотвращается почернение лампы.
  • Имеет компактные размеры по сравнению с другими источниками света. Таким образом, им удобнее пользоваться.
  • Имеет более высокий КПД по сравнению с другими лампами накаливания.

Недостатки галогенной лампы

  • КПД галогенной лампы не более 10-30%.Это означает, что из общей энергии только от 10 до 30% преобразуется в световую энергию. А оставшаяся энергия превращается в тепловую.
  • Нить лампы очень горячая. (около 3000 К). Так что, если кто-то прикоснется к лампочке, высока вероятность ожога кожи.

Обработка

Во-первых, не прикасайтесь к головке галогенной лампы во время ее использования. В противном случае вы можете испытать ожог кожи. Во-вторых, вам нужно знать рейтинг вашей лампы перед использованием.Например, если в составном микроскопе вы используете низковольтную лампу с напряжением 6 В постоянного тока вместо 12 В постоянного тока, лампа не будет излучать достаточно света. Таким образом, лампа будет излучать свет желтого цвета. Так что наблюдать за слайдом будет сложно.

Испытания галогенной лампы

Возьмите мультиметр. Затем установите его в режим диода или непрерывности. После этого проверьте целостность в двух точках штифта. Если между двумя точками есть непрерывность, значит, с лампой все в порядке.В противном случае он может быть неисправным.

Другой способ проверить лампу — проверить нить накала вручную. Если он поврежден, то по пути нити может произойти обрыв.

Также можно подать необходимое напряжение и проверить состояние галогенной лампы.

Замена галогенной лампы в полуавтоматическом биохимическом анализаторе

Регулировка лампы

Снимите старую галогенную лампу с новой. После этого отрегулируйте лампу.

Для юстировки лампы необходим тест на оптическую плотность.На табло вы увидите поглощение воды. Допустимое значение абсорбции составляет от 2500 до 3900. Теперь затяните или ослабьте регулируемые винты, чтобы отрегулировать абсорбцию воды. По достижении допустимой абсорбции полностью затяните фиксирующий винт.

Несмотря на то, что вышеупомянутый метод упоминается в большинстве руководств пользователя, это довольно сложная задача. . Это связано с тем, что, когда машина начинает стареть, поглощение начинает уменьшаться.Через несколько лет он может даже достигнуть 800. Так что в этом случае вам нужно заменить фотодетектор или просто заменить машину. Кроме того, даже если абсорбция снизится, вы, как правило, сможете получить хороший результат.

Основная концепция регулировки лампы состоит в том, чтобы позволить большему количеству света проходить через окно проточной ячейки. Но, в разных моделях анализатора, у вас может не быть этой функции.

Галогенные лампы — Как они работают и история

В
Галогенная лампа

Яркий
и Compact
История
(1953 — сегодня)

Введение:
Галогенная лампа также известна как галогенная кварцевая и вольфрамовая галогенная лампа.
фонарь.Это усовершенствованная форма лампы накаливания.
фонарь. Нить накала состоит из пластичного вольфрама и расположена в
газовая колба, как и стандартная вольфрамовая колба, однако газовая
в галогенной лампочке находится при более высоком давлении (7-8 атм). Стеклянная колба
изготавливается из плавленого кварца, высококремнеземного стекла или алюмосиликата. Этот
Колба прочнее стандартного стекла, чтобы выдерживать высокое давление.
Эта лампа является отраслевым стандартом для рабочего освещения и кино / телевидения.
освещение за счет компактных размеров и большого светового потока.Галогенная лампа
медленно заменяется белой светодиодной лампой, миниатюрной HID
и люминесцентные лампы. Галогены повышенной эффективности с яркостью 30+ люмен
за ватт может изменить снижение продаж в будущем.

Все
кредиты и источники расположены внизу каждой страницы освещения

Преимущества / недостатки:

Преимущества:
-Галоген
Лампы маленькие, легкие
-Низкая стоимость производства
-Не используются ртутные люминесцентные лампы (люминесцентные) или ртутные лампы.
-Лучшая цветовая температура, чем у стандартного вольфрама (2800-3400 Кельвинов),
он ближе к солнечному свету, чем более «оранжевый» стандартный вольфрам.
— Более длительный срок службы, чем у обычных ламп накаливания
— Мгновенное включение на полную яркость, отсутствие времени на прогрев, регулировка яркости

Недостатки:
— Чрезвычайно горячий (легко может вызвать сильные ожоги.
при прикосновении к лампе).
— Лампа чувствительна к маслам, оставленным на коже человека при прикосновении
колба голыми руками оставшееся масло нагреется один раз
лампа активирована, это масло может вызвать дисбаланс и привести к
разрыв луковицы.
— Взрыв, колба способна выдувать и посылать горячие осколки стекла
наружу. Экран или слой стекла на внешней стороне лампы могут защитить
пользователей.
-Не такая эффективная, как лампы HID (металлогалогенные лампы и лампы HPS)

Видео .
6 мин. (YouTube не должен быть заблокирован на вашем сервере
и требуются плагины для прошивки)

Статистика
* Люмен
на ватт:
10-35
* Срок службы лампы: 1700-2500 часов
* CRI
100 (максимально возможное)
* Цветовая температура: 2800-3400 K
* Время нагрева: мгновенно

Обычный
использует:
8
мм проекторы (первое использование в 1960 г.)
Переносные рабочие фары
Освещение для кино и телевидения
Домашнее внутреннее освещение (меньшая мощность)
Домашнее и коммерческое внешнее освещение (большая мощность)
Автоматические фары



1.Как это работает

Галогенная лампа имеет вольфрам
нить накаливания аналогична стандартной лампе накаливания, однако лампа
намного меньше при той же мощности и содержит газообразный галоген в
лампочка. Галоген важен тем, что останавливает почернение и
замедляет истончение вольфрамовой нити. Это продлевает жизнь
лампы и позволяет вольфраму безопасно нагреваться до более высоких температур
(поэтому делает больше света).Лампа должна стоять выше
температуры, поэтому плавленый кварц часто используется вместо обычного кремнезема
стекло.

А
галоген — одновалентный элемент
который легко образует отрицательные ионы. Есть 5 галогенов: фтор, хлор,
бром, йод и астат.
В галогенных вольфрамовых лампах используются только йод и бром.

A.) Лампа включается, и нить накала начинает светиться красным по мере того, как
через него проходит ток.Температура быстро повышается. Галогены
кипятить до газа при относительно низких температурах: йод (184 ° C) или бром
(59 С).

Б.) Обычно
атомы вольфрама испаряются с нити накала и осаждаются внутри
лампы, это затемняет обычные лампы накаливания. Когда атомы уходят
нить накала становится тоньше. В конце концов нить рвется
(обычно на концах нити).В галогенной вольфрамовой лампе
Атомы вольфрама химически объединяются с молекулами галогенового газа и когда
галоген остывает, вольфрам снова осаждается на нити накала.
Этот процесс называется галогенным циклом.

2.
Варианты и способы применения


Двойной
галогенная лампа с цоколем (400 Вт)

Галогенная лампа
поставляется в двух основных конфигурациях: односторонний и двусторонний.Наиболее распространены галогенные лампы с двойным цоколем.
лампы большей мощности и используются для рабочего освещения, двора
светильники и лампы для кинопроизводства. Галогенная лампа имеет мгновенный
возможность включения в отличие от паров ртути или натрия высокого давления, поэтому
они хорошо работают с охранными лампами, которые активируются при движении
датчики. Срок службы галогенной лампы сокращается из-за частого
циклы включения и выключения.

Нити в двойном
галоген на концах может быть прямым или с двойной спиралью. Все филаменты
свернуты в спираль для увеличения яркости, это была разработка
Ирвинг Ленгмюр в стандартной лампе накаливания.

А
экран используется для защиты актеров от насильственных неудач на
конец срока службы лампы (лампа может лопнуть из-за высокого давления)

галоген
лампы, используемые для телевидения и кинопроизводства, варьируются от 125-750 + Вт.Высокое потребление ограничивает количество ламп, которые можно подключить к
стандартная схема на 15 ампер. Каждый год светодиоды, человеко-машинные интерфейсы и люминесцентные лампы дневного света
замените галогенную лампу из-за меньшей опасности возгорания (меньше тепла) и
потребляемая мощность.

Другой
использование галогенных ламп, которое выросло с середины 1990-х гг.,
было бытовое и торговое освещение.Галогенный трековый светильник
популярный способ обеспечить качественным светом определенные области для
приготовление пищи, картины / гобелены и общее настроение
освещение. Галогенная лампа полностью регулируемая, в отличие от компактной.
флюоресцентные лампы. Галоген потребляет очень мало энергии и
имеет более длительный срок службы в затемненном состоянии. Фредерик Мосби рано развился
галогенные светильники со стандартными винтами Эдисона в основаниях для использования
в доме еще в середине 1960-х гг.

The
Лампа MR16 (слева) используется во многих современных трековых светильниках
xture.

The
Лампа выше — это более новый галоген, используемый в автомобильных фарах. У Сильвании
продукт под названием «Blue Star», в котором используется галогенная лампа и
фильтрует его, чтобы создать синий цвет. Это ухудшает цветопередачу.
чем стандартный вольфрам.Отмена регулирования фар в автомобилях привела к
к большему разнообразию доступных ламп.

3. Изобретатели и разработки

Элмер
Фридрих
и Emmet Wiley разработали галогенную лампу в General
Electric в Нела-Парк, штат Огайо, в 1955 году. Другие пытались построить галогенные лампы.
лампы, однако они не могли придумать, как остановить почернение
лампы. Фридрих понял, что нужно использовать небольшое количество
йода, окружающего вольфрамовую нить, что позволило бы ей
гореть при повышенной температуре.Первые лампы использовались и проектировались
«запекать» краску на металле за счет высокой теплоотдачи
галоген.

The
Двухцокольная галогенная лампа была запатентована в 1959 году в Нела Парк (Кливленд, США).
ОН)

Патенты
были выпущены в 1959 году, а к 1960 году галоген был улучшен другими
инженеров, чтобы было дешевле производить и продавать. С 1980-х гг.
светильники стали легче.

Ранний
работа, выполненная до 1950-х, включает Уильяма
Работа Д. Кулиджа по разработке пластичного вольфрама в 1911 г. Этот материал
используется во многих типах ламп, включая галогенные лампы. Ирвинг
Ленгмюр изучал заполнение газом и легирование вольфрама для удлинения
жизнь лампочки с 1905 по 1940 годы.

1953/1959
Элмер Фридрих разработал первый галогеновый вольфрам
прототипы ламп с Эммиттом Уайли.Первое тестовое использование
в 1955 году лампы стояли на освещении законцовок крыла самолетов.
разработал двухцокольную галогеновую лампу в 1959 году. Фридрих также
первый электролюминесцентный
ламповая техника того же периода. Фридрих продолжал
разрабатывать улучшения в лампе до самой смерти в 2010 году. Общие
Электрический. Нела Парк. Кливленд, Огайо

Фотография:
Музей Скенектади

1953/1959
Эмметт Уайли работал с Фридрихом над первым
галогенные лампы.В качестве галогена они использовали йод. Общие
Электрический. Нела Парк. Кливленд, Огайо

1955
Фредерик А. Мосби также работал в General Electric
в исследовательском центре в парке Нела. Он разработал более эффективный
галогенную лампу и приспособили лампу для использования в обычных патронах. General Electric. Нела Парк. Кливленд, Огайо

1955
Неизвестно — Philips инженеры Philips разработали
лампа, в которой использовался галоген бром. Эта лампа была эффективнее
чем йод в то время и стал стандартом. Philips имеет
политика не разглашать имена своих инженеров, так что правда
о том, какие люди заслуживают похвалы, может никогда не быть известно. Philips
Gloeilampenfabrieken, Nederlands

Фотография:
Philips

Лампы
представлены в порядке хронологического развития

The
Электрический свет

КОММЕНТАРИИ?

Помогите нам редактировать и добавлять на эту страницу, став волонтером ETC!
Оставьте отзыв
на этой и других страницах с помощью нашего Facebook
Стр. Решебника

Назад
на дом

Письменный
М.Уилан с дополнительным исследованием Рика ДеЛэра
Пожалуйста, свяжитесь с нами, если вы историк и хотите исправить или улучшить
этот документ.

Источники:
«В свои 88 лет изобретатель галогенных ламп Элмер Фридрих все еще придумывает
яркие идеи »Роджер Мезгар, Cleveland.com
Как работает галоген. www.sylvania.com
Подразделение света неизвестным
« A
История электрического света и энергии »Б. Бауэрса

Фотографии:
Технический центр Эдисона
Уилан Коммуникации
Музей Скенектади

Фото / видео
использование:

Коммерческие организации должны платить за использование фотографий / графики / видео в своих
веб-страницы / видео / публикации
Ни один коммерческий или публичный объект не имеет права изменять фотографии / графику / видео Технического центра Эдисона.
Использование в образовательных целях: Учащиеся и учителя могут использовать фото и видео в школе.
Графика и фотографии должны содержать водяной знак Edison Tech Center или подписи.
и остаются без манипуляций, за исключением калибровки.

Разрешения
— Видео:
Мы не отправляем никому по электронной почте, FTP и не отправляем видео / графику.
кроме DVD. За эту услугу требуется оплата. Смотрите наш пожертвование
страницу с ценами и наш каталог
для списка видео на DVD.
Профессиональные компании по производству видео могут получать видео в виде данных с
подписанные лицензионные соглашения и оплата по коммерческим ставкам.

Авторские права
2013 Технический центр Эдисона

Галогенная лампа

: работа и безопасность | Освещение

В этой статье мы обсудим следующее: — 1. Введение в галогенную лампу 2. Принцип работы галогенной лампы 3. Безопасность 4. Меры предосторожности при обращении.

Введение в галогенную лампу:

Галогенная лампа (также называемая вольфрамово-галогенной лампой или кварцевой галогенной лампой) — это лампа накаливания, в которой вольфрамовая нить запаяна в небольшую прозрачную оболочку, заполненную газообразным галогеном, например йодом или бромом, добавленным к инертному газу колбы.

Это вызывает оседание испаренного вольфрама и устраняет почернение лампы. Галогенная лампа может эксплуатировать свою нить при более высокой температуре, чем в стандартной вакуумной лампе или лампе, заполненной инертным газом, без потери срока службы. Это дает немного более высокий КПД (10-20%), чем у стандартных ламп накаливания. Он дает ярко-желтый свет, который считается наиболее близким к дневному свету от любой лампы.

Принцип работы галогенной лампы :

В обычной лампе накаливания толщина нити накала может незначительно отличаться.Хотя сопротивление нити накала выше в более тонком месте, ток такой же. Поэтому тонкие участки более горячие, чем более толстые участки нити. Скорость испарения вольфрама будет выше в этих точках из-за повышения температуры, в результате чего тонкие участки станут еще тоньше, создавая эффект взлетно-посадочной полосы, пока нить не выходит из строя.

Галогенная лампа работает при более высокой температуре, что приведет к недопустимо короткому сроку службы обычных ламп накаливания, что обеспечит более высокую светоотдачу и кажущуюся яркость.Лампа во время работы очень горячая, чтобы предотвратить компенсацию на поверхности стекла. Оболочка галогенных ламп должна быть изготовлена ​​из твердого стекла или плавленого кварца, а не из обычного мягкого стекла.

Еще одним усовершенствованием, которое было добавлено к эффективности галогенных ламп, является покрытие, преломляющее инфракрасное излучение (IRC). В этом типе лампы кварцевая оболочка покрыта дихроичным покрытием, которое позволяет излучать видимый свет, а отражение части инфракрасного излучения обратно на нить накала создает горячую точку на поверхности колбы при включении колбы.Это тепло вызывает утечку газа и может привести к поломке или взрыву и создать серьезную угрозу безопасности. Поэтому с кварцевыми лампами следует обращаться либо с чистым бумажным полотенцем, либо осторожно придерживая фарфоровую основу.

Типичная галогенная лампа рассчитана на работу примерно на 2000 часов в два раза дольше, чем обычная лампа накаливания:

1. Кварцевые галогенные лампы используются в научных, медицинских и стоматологических инструментах.

2. Галогенные лампы подходят для освещения спортивных площадок, парков, заводов, аэропортов и т. Д.

Безопасность при использовании галогенных ламп :

Поскольку галогенная лампа работает при очень высоких температурах, она может представлять опасность пожара и ожогов.

Лампы общего назначения обычно имеют стеклянный фильтр, поглощающий УФ-лучи. В качестве альтернативы, лампы могут быть покрыты покрытием для фильтрации УФ-излучения, если это сделано правильно, галогенная лампа с УФ-ингибиторами будет производить меньше УФ-излучения, чем ее стандартная лампа накаливания.

Меры предосторожности при обращении с галогенными лампами :

Любое поверхностное загрязнение, особенно отпечатки пальцев, могут повредить кварцевую оболочку при ее нагревании. Загрязнения такие лампы называются галогенными инфракрасными лампами, и они требуют меньше энергии, чем стандартные галогенные лампы, для получения любого заданного светового потока, повышение эффективности может достигать нескольких значений. 40% по сравнению со стандартным эквивалентом.Галогенная лампа накаливания имеет высотный спектр.

Галогенная лампа: что это такое и как работает

В разных словарях в Интернете вы найдете самую разную, противоречивую информацию о лучших галогенных лампах для фар. Вам нужно просмотреть несколько словарей и найти нужную запись. Галоген и галоген — синонимы, описывающие одно и то же явление. Как ни говори галогенная лампа или галогенные лампы, вы ни в коем случае не ошибетесь. Галогенные лампы могут служить 8 000 — 12 000 часов.

Принцип работы

В галогене и в лампе накаливания вольфрамовая нить накаливания. Основное отличие и преимущество галогенной лампы в том, что учитываются неполные лампы накаливания и применяется более совершенная схема работы.

В лампе накаливания недостатком был недостаток. Это было вызвано какими-то химическими процессами, происходящими в колбе. Благодаря химической реакции и опыту с лампой накаливания галогенная лампа имеет более длительный срок службы и другие преимущества.

Как горит лампа накаливания?

Электричество нагревает вольфрамовую нить, которая в результате начинает светиться. Это просто. Но из-за высокой температуры атомы вольфрама начинают испаряться и оседать на менее горячих элементах колбы.

В галогенной лампе из-за ее конструкции вольфрам окружен йодом с остаточным кислородом. Когда атомы вольфрама начинают испаряться, они вступают в химическую реакцию и оседают либо в том же месте, либо рядом с лампой накаливания.На самом деле, из-за этого галогенные лампы имеют гораздо больший срок службы, и для поддержания этого срока всегда нужно чистить галогенную лампу после прикосновения.

Преимущества и недостатки

Увеличенный срок службы, который может быть увеличен до 12 000 часов.

Устойчивость к перепадам напряжения.

Компактный без потери мощности

Спектр света, приятный глазу: теплый, но яркий, что позволяет видеть точные цвета предметов.

Главный недостаток — чувствительность к жирам, поэтому прикосновение к галогенным лампочкам даже чистыми руками может быть опасно.Прикасаться к нему можно только перчатками или салфеткой. Дело в том, что колба лампы сделана из кварца. Если на нем останется жирный отпечаток, лампа может взорваться. Учтите, что галогенные лампы сильно нагреваются, и иногда защитная колба и цоколь лампы отсоединяются из-за перегрева.

Как заменить перегоревшую лампу?

Конструкция галогенной лампы имеет свои особенности, поэтому иногда бывает сложнее поменять, чем лампу накаливания.

Инструкции:

  • Отключить питание
  • Надеть резиновые медицинские перчатки
  • Снимите перегоревшую лампу.Способ крепления можно посмотреть на новой лампе.
  • Возьмите новую галогеновую лампу и закрепите ее в патроне.
  • И последнее, но не менее важное: чистка отпечатков пальцев в конце процесса.

Интернет-кампус ZEISS Microscopy | Лампы вольфрамово-галогенные

Введение

Источники света накаливания, в том числе более старые версии с вольфрамовой и углеродной нитью, а также новые, более совершенные вольфрамово-галогенные лампы, успешно используются в качестве высоконадежных источников света в оптической микроскопии на протяжении многих десятилетий и продолжают оставаться одними из них. выбранные механизмы освещения для различных методов визуализации.Старые лампы, оснащенные вольфрамовой проволочной нитью и заполненные инертным газом аргоном, часто используются в студенческих микроскопах для получения светлопольных и фазово-контрастных изображений, и эти источники могут быть достаточно яркими для некоторых приложений, требующих поляризованного света. Вольфрамовые лампы относительно недороги (по сравнению со многими другими источниками света), их легко заменить, и они обеспечивают адекватное освещение в сочетании с диффузионным фильтром из матового стекла. Эти особенности в первую очередь ответственны за широкую популярность источников света накаливания во всех формах оптической микроскопии.Вольфрамово-галогенные лампы, наиболее совершенная конструкция в этом классе, генерируют непрерывное распределение света в видимом спектре, хотя большая часть энергии, излучаемой этими лампами, рассеивается в виде тепла в инфракрасных длинах волн (см. Рисунок 1). Из-за относительно слабого излучения в ультрафиолетовой части спектра вольфрамово-галогенные лампы не так полезны, как дуговые лампы и лазеры, для исследования образцов, которые необходимо освещать с длинами волн менее 400 нанометров.

Несколько разновидностей вольфрамово-галогенных ламп в настоящее время являются источником освещения по умолчанию (и предоставляются производителем) для большинства микроскопов учебного и исследовательского уровня, продаваемых по всему миру.Они отлично подходят для исследования в светлом поле, микрофотографии и цифровой визуализации окрашенных клеток и срезов тканей, а также для многочисленных применений отраженного света для промышленного производства и разработки. В поляризованных световых микроскопах, используемых для идентификации частиц, анализа волокон и измерения двойного лучепреломления, а также для повседневных петрографических геологических приложений, обычно используются вольфрамово-галогенные лампы высокой мощности для обеспечения необходимой интенсивности света через скрещенные поляризаторы.Стереомикроскопы также используют преимущества этого повсеместного источника света как в моделях начального, так и в продвинутых моделях. Для визуализации живых клеток с помощью методов усиления контраста (в основном дифференциального интерференционного контраста ( DIC ) и фазового контраста) в составных микроскопах проходящего света наиболее распространенным источником света, который в настоящее время используется, является вольфрамово-галогенная лампа мощностью 100 Вт. . В долгосрочных экспериментах (обычно требующих от сотен до тысяч снимков) эта лампа особенно стабильна и при нормальных условиях эксплуатации подвержена лишь незначительным уровням временных и пространственных колебаний выходной мощности.

Первые коммерческие лампы накаливания с вольфрамовой нитью были представлены в начале 1900-х годов. Эти передовые нити, которые можно было наматывать, скручивать и эксплуатировать при очень высоких температурах, оказались гораздо более универсальными, чем их предшественники на основе углерода и осмия. Углеродные лампы страдают от быстрого испарения нити накала при температурах выше 2500 ° C и, следовательно, должны работать при более низких напряжениях, чтобы производить свет, имеющий относительно низкую цветовую температуру (желтоватый).Напротив, вольфрам имеет температуру плавления приблизительно 3380 ° C и может быть нагрет почти до этой температуры в стеклянной оболочке для получения света, имеющего более высокую цветовую температуру и срок службы, чем любой из предыдущих материалов, используемых для нити ламп. Основная проблема с вольфрамовыми лампами заключается в том, что во время нормальной работы нить накала постоянно испаряется, образуя газообразный вольфрам, который медленно уменьшает диаметр нити накала и в конечном итоге затвердевает на внутренней стороне стеклянной колбы в виде почерневшего, покрытого сажей отложений.Со временем мощность лампы уменьшается, поскольку остатки осажденного вольфрама на стенках внутренней оболочки становятся толще и поглощают все большее количество более коротких видимых длин волн. Точно так же потеря вольфрама из нити накала уменьшает диаметр, делая ее настолько тонкой, что в конечном итоге она выходит из строя.

Вольфрамово-галогенные лампы были впервые разработаны в начале 1960-х годов путем замены традиционной стеклянной колбы на кварцевую колбу с более высокими характеристиками, которая была больше не сферической, а трубчатой.Кроме того, внутри оболочки были запечатаны незначительные количества паров йода. Замена стекла с более низкой температурой плавления на кварцевое была необходима, потому что цикл регенерации галогена лампы (подробно обсуждается ниже) требует, чтобы оболочка поддерживалась при высокой температуре (превышающей допустимую для обычного стекла), чтобы предотвратить образование галогеновых соединений вольфрама. от затвердевания на внутренней поверхности. Из-за новых компонентов эти усовершенствованные лампы первоначально назывались термином: иодид кварца .Хотя лампы, содержащие галогены, представляли собой значительное улучшение по сравнению с обычными вольфрамовыми лампами, которые они заменили, новые лампы имели легкий розоватый оттенок, характерный для паров йода. Кроме того, кварц легко подвергается воздействию слабых щелочей, образующихся во время работы, что приводит к преждевременному выходу из строя самой оболочки. В последующие годы соединения брома заменили йод, и оболочка была изготовлена ​​из более новых сплавов боросиликатного стекла для производства вольфрамово-галогенных ламп с еще более длительным сроком службы и более высокой мощностью излучения.

Как обсуждалось ранее, в традиционных лампах накаливания испаренный газообразный вольфрам из нити накала переносится через паровую фазу и непрерывно осаждается на внутренних стенках стеклянной колбы. Этот артефакт затемняет внутренние стенки колбы и постепенно снижает светоотдачу. Чтобы поддерживать потери света на минимально возможном уровне, обычные вольфрамовые лампы накаливания помещают в большие колбы, имеющие достаточную площадь поверхности, чтобы минимизировать толщину осажденного вольфрама, который накапливается в течение срока службы лампы.Напротив, трубчатая оболочка в вольфрамово-галогенных лампах заполнена инертным газом (азотом, аргоном, криптоном или ксеноном), который во время сборки смешивается с небольшим количеством галогенового соединения (обычно бромистого водорода; HBr ). и следовые уровни молекулярного кислорода. Соединение галогена служит для инициирования обратимой химической реакции с вольфрамом, испаренным из нити, с образованием газообразных молекул оксигалогенида вольфрама в паровой фазе. Температурные градиенты, образующиеся в результате разницы температур между горячей нитью накала и более холодной оболочкой, способствуют перехвату и рециркуляции вольфрама в нить накала лампы благодаря явлению, известному как цикл регенерации галогена (проиллюстрирован на Рисунке 2).Таким образом, испаренный вольфрам реагирует с бромистым водородом с образованием газообразных галогенидов, которые впоследствии повторно осаждаются на более холодных участках нити, а не накапливаются медленно на внутренних стенках оболочки.

Цикл регенерации галогена можно разделить на три критических этапа, которые показаны на рисунке 2. В начале работы оболочка лампы, наполняющий газ, парообразный галоген и нить накала изначально находятся в равновесии при комнатной температуре. Когда к лампе подается питание, температура нити накала быстро повышается до ее рабочей температуры (в районе 2500–3000 ° C), в результате чего также нагревается наполняющий газ и оболочка.В конце концов, оболочка достигает стабильной рабочей температуры, которая составляет от 400 до 1000 C, в зависимости от параметров лампы. Разница температур между нитью накала и оболочкой создает температурные градиенты и конвекционные токи в заполняющем газе. Когда температура оболочки достигает примерно 200–250 ° C (в зависимости от природы и количества паров галогена), начинается цикл регенерации галогена. Атомы вольфрама, испаренные из нити накала (см. Рис. 2 (а)), вступают в реакцию с парами газообразного галогена и следовыми количествами молекулярного кислорода с образованием оксигалогенидов вольфрама (рис. 2 (б)).Вместо того, чтобы конденсироваться на горячих внутренних стенках оболочки, оксигалогенидные соединения циркулируют конвекционными токами обратно в область, окружающую нить, где они разлагаются, в результате чего элементарный вольфрам повторно осаждается на более холодных участках нити (рис. 2 (c)). ). После освобождения от связанного вольфрама соединения кислорода и галогенидов диффундируют обратно в пар, чтобы повторить цикл регенерации. Непрерывная рециркуляция металлического вольфрама между паровой фазой и нитью обеспечивает более равномерную толщину проволоки, чем это было бы возможно в противном случае.

Преимущества цикла регенерации галогенов включают возможность использования меньших по размеру конвертов, которые поддерживаются в чистом состоянии без отложений в течение всего срока службы лампы. Поскольку колба меньше, чем в обычных вольфрамовых лампах, дорогой кварц и родственные стеклянные сплавы могут быть более экономичными при производстве. Более прочные кварцевые оболочки позволяют использовать более высокое внутреннее давление газа, чтобы помочь в подавлении испарения нити накала, тем самым позволяя повышать температуру нити, что приводит к большей световой отдаче, и смещать профили излучения, чтобы обеспечить большую долю более желательных длин волн видимого диапазона.В результате вольфрамово-галогенные лампы сохраняют свою первоначальную яркость на протяжении всего срока службы, а также преобразуют электрический ток в свет более эффективно, чем их предшественники. С другой стороны, вольфрам, испаренный и повторно осажденный в цикле регенерации галогена, не возвращается на свое исходное место, а скорее скатывается на самые холодные участки нити, что приводит к неравномерной толщине. В конечном итоге лампы выходят из строя из-за уменьшения толщины нити накала в самых жарких регионах. В противном случае вольфрамово-галогенные лампы могут иметь практически бесконечный срок службы.

Ранние исследования показали, что добавление фторидных солей к парам, запечатанным внутри вольфрамово-галогенных ламп, дает выход с самым высоким уровнем видимых длин волн, а также осаждает переработанный вольфрам на участках нити накала с более высокими температурами. Это открытие вселило надежду на то, что вольфрамовые нити могут иметь более однородную толщину в течение значительного увеличения срока службы этих ламп. Более того, смещение выходного профиля излучения лампы для включения большего количества видимых длин волн было весьма желательно по сравнению с более низкими цветовыми температурами, обеспечиваемыми аналогичными лампами, имеющими альтернативные галогенные соединения (йодид, хлорид и бромид).К сожалению, было обнаружено, что фторидные соединения агрессивно воздействуют на стекло (обратите внимание, что фтористоводородная кислота обычно используется для травления стекла), что приводит к преждевременному разрушению оболочки. Таким образом, фторидные соединения неприменимы для коммерческих ламп. Как следствие, обсуждаемые выше бромидные соединения по-прежнему являются предпочтительным реагентом для производства вольфрамово-галогенных ламп, но производители ламп продолжают исследовать применение новых смесей заполняющего газа и галогенов для этих очень полезных источников света.

Вольфрамово-галогенные лампы накаливания работают как тепловые излучатели, что означает, что свет генерируется путем нагрева твердого тела (нити накала) до очень высокой температуры. Таким образом, чем выше рабочая температура, тем ярче будет свет. Все лампы на основе вольфрама демонстрируют спектральные профили излучения, напоминающие профили излучения излучателя с черным телом, а спектральный выходной профиль вольфрамово-галогенных ламп качественно аналогичен профилям ламп накаливания с вольфрамовой и углеродной нитью накаливания.Большая часть излучаемой энергии (до 85 процентов) находится в инфракрасной и ближней инфракрасной областях спектра, при этом 15-20 процентов попадают в видимую область (от 400 до 700 нанометров) и менее 1 процента — в ультрафиолетовых длинах волн. (ниже 400 нм). Мягкая стеклянная оболочка обычных ламп накаливания поглощает большую часть ультрафиолетового излучения, генерируемого вольфрамовой нитью, но оболочка из плавленого кварца в вольфрамово-галогенных лампах поглощает очень мало излучаемого ультрафиолетового света выше 200 нанометров.

Значительная часть электроэнергии, потребляемой накаленными вольфрамовыми проволочными волокнами, выводится в виде электромагнитного излучения, охватывающего диапазон длин волн от 200 до 3000 нанометров. Математически полное излучение увеличивается как четвертая степень температуры проволоки, что смещает спектральное распределение в сторону все более коротких (видимых) длин волн в колоколообразном профиле по мере увеличения температуры (см. Рисунки 1 и 3). Несмотря на то, что пиковые длины волн имеют тенденцию перераспределяться из ближнего инфракрасного диапазона ближе к видимой области с более высокими температурами нити накала, точка плавления вольфрама не позволяет большей части выходного излучения смещаться в видимую область спектра.При наивысших практических рабочих температурах пиковое излучение составляет примерно 850 нанометров, причем около 20 процентов общего выходного излучения приходится на видимый свет. Инфракрасные волны, составляющие большую часть выходного сигнала, должны рассеиваться как нежелательное тепло. В результате, по сравнению со спектром дневного света (5000+ K), излучаемого ртутными, ксеноновыми и металлогалогенными дуговыми лампами, в галогенидных лампах всегда преобладают красные участки спектра.

В случае идеального радиатора с черным телом воспринимаемая цветовая температура равна истинной (измеренной) температуре материала радиатора.Однако на практике общее излучение обычных источников излучения (таких как лампы накаливания) меньше, чем можно было бы ожидать от черного тела. Цветовая температура выражается в Кельвинах ( K ), в то время как фактическая измеренная температура более практично выражается в градусах Цельсия ( C ). Два числа различаются на 273,15 линейных единиц градусов, при этом значение Кельвина равно Цельсию плюс 273,15. Более высокие цветовые температуры соответствуют более белому свету , который больше напоминает солнечный свет, тогда как более низкие цветовые температуры имеют тенденцию смещать цвета в сторону желтых и красноватых оттенков.Вольфрам не является истинным черным телом в том смысле, что полное испускаемое излучение меньше, чем могло бы наблюдаться в идеальном случае, однако вольфрам является лучшим излучателем (и более точно приближается к истинному черному телу) в более короткой видимой области длин волн, чем в более длинные волны. Для значительной части видимого диапазона длин волн цветовая температура вольфрама выше, чем эквивалентная истинная температура в градусах Цельсия. Таким образом, для измеренной температуры нити накала 3000 C цветовая температура составляет примерно 3080 K.Предел цветовой температуры вольфрама определяется температурой плавления, которая составляет чуть более 3350 ° C или приблизительно 3550 K.

Таким образом, в качестве излучателей накаливания вольфрамово-галогенные лампы генерируют непрерывный спектр света, который простирается от центрального ультрафиолета до видимого и инфракрасного диапазонов длин волн (см. Рисунки 1 и 3). По сравнению со спектром излучения солнечного света и теоретическим излучателем черного тела 5800 K (как показано на рис. 3 (а)), в вольфрамово-галогенных лампах всегда преобладают более длинноволновые области.Однако по мере увеличения температуры нити в вольфрамово-галогенной лампе профиль излучения света смещается в сторону более коротких длин волн, так что по мере приближения температуры к предельной точке плавления вольфрама доля видимых длин волн, излучаемых лампой, существенно увеличивается. Этот эффект проиллюстрирован на рисунке 3 (b) путем нормализации выходного распределения излучения лампы при цветовых температурах 2800 K и 3300 K на тот же световой поток. В дополнение к значительно меньшей доле излучения в инфракрасном диапазоне, кривая 3300 K показывает гораздо больший выход в видимом диапазоне длин волн.

Фотометрические характеристики для оценки характеристик источников света несколько необычны в том смысле, что две системы единиц существуют параллельно для определения важных переменных, связанных с яркостью и спектральным выходом. Физическая фотометрическая система рассматривает свет исключительно как электромагнитное излучение с точки зрения яркости (яркости), связанной с единицами длины и угла и измеряемой в ваттах. Физиологическая фотометрическая система учитывает способ, которым гипотетический человеческий глаз оценивает источник света.Поскольку каждый человеческий глаз несколько по-разному реагирует на видимый спектр света, стандартный глаз определен международным соглашением. Основной характеристикой этого стандарта является чувствительность к разным цветам света, основанная на максимальном отклике на 550-нанометровый (зелено-желтый) свет, измеряемом в единицах люмен, , а не ваттах. Физиологическая система является адекватной, если датчик света представляет собой человеческий глаз, цифровую камеру, фотопленку или какое-либо другое устройство, которое реагирует аналогичным образом.Однако эта система выйдет из строя, если анализируемый свет попадет в ультрафиолетовую или инфракрасную область, невидимую для человеческого глаза. В этом случае для измерений и анализа необходимо использовать физическую фотометрическую систему.

Технические характеристики вольфрамово-галогенной лампы для микроскопии

Номинальная
Мощность
(Вт)
Номинальное
Напряжение
(В)
Световой
Поток
(лм)
Нить накала
Размер
Ш x В (мм)
Средний
Срок службы
(часы)
10 6 150 1.5 х 0,7 300
20 6 480 2,3 х 0,8 100
30 6 765 1,5 x 1,5 100
30 12 750 2.6 х 1,3 50
50 12 1000 3,0 x 3,0 1100
100 12 3600 4,2 x 2,3 2000
Таблица 1

В таблице 1 представлены электрические характеристики, размеры нити накала, типичный срок службы и фотометрическая мощность некоторых из самых популярных вольфрамово-галогенных ламп, используемых в настоящее время в оптической микроскопии.Среди наиболее важных терминов, используемых для сравнения этих ламп, — световой поток , который представляет собой общий излучаемый свет, измеренный в люмен (). Световой поток увеличивается пропорционально его физическому фотометрическому эквиваленту в ваттах. Другая важная величина, известная как сила света , — это та часть светового потока, которая измеряется телесным углом в одном направлении. Сила света, равная кандел, , используется для оценки характеристик лампы в оптической системе.Лампы также оцениваются с точки зрения световой отдачи при использовании люмен на ватт электрической мощности (относящейся к физическим и физиологическим системам) для определения эффективности преобразования электроэнергии в видимое излучение. Теоретический максимум световой отдачи составляет 683 люмен на ватт, но на практике вольфрамово-галогенные лампы обычно достигают предела в 37 люмен на ватт. Чтобы более четко понять электрические характеристики вольфрамово-галогенных ламп, обычно можно применять следующие обобщения: на каждые 5 процентов изменения напряжения, подаваемого на лампу, срок службы либо удваивается, либо сокращается вдвое, в зависимости от того, находится ли напряжение. уменьшилось или увеличилось.Кроме того, каждые 5 процентов изменения напряжения сопровождаются 15-процентным изменением светового потока, 8-процентным изменением мощности, 3-процентным изменением тока и 2-процентным изменением цветовой температуры.

Большое разнообразие конструкций вольфрамово-галогенных ламп включает встроенные отражатели, которые служат для эффективного сбора фронтов световых волн, излучаемых лампой, и их упорядоченного направления в систему освещения. Эти предварительно собранные блоки, получившие название рефлекторных ламп (см. Рисунок 4), нашли широкое применение в качестве внешних осветителей для приложений стереомикроскопии.Свет от осветителя может быть направлен в любую область образца с помощью гибкого оптоволоконного световода. Рефлекторные лампы сильно различаются по конструкции в зависимости от характеристик и геометрии рефлектора, а также от положения лампы внутри рефлектора. Тем не менее, все лампы с отражателем включают в себя однотактные лампы, которые устанавливаются в центре оптической оси отражателя с цоколем, приклеенным к вершине отражателя. Конфигурация нити накала обычно определяется характеристиками луча, необходимыми для конкретной оптической системы, для которой предназначена лампа.В рефлекторных лампах используются все конструкции нити накала, включая поперечную, осевую и плоскую.

Рефлекторные лампы обычно подключаются к патронам с молибденовыми штырями, выступающими наружу из задней части рефлектора, и устанавливаются с керамическими крышками. В некоторых случаях используются специальные кабельные соединения, чтобы пространственно отделить электрический контакт от источника тепла (лампы). Поскольку рефлекторные лампы обычно встраиваются как часть точно выровненной оптической системы, электрическое соединение только изредка используется как часть крепления.Существует несколько методов установки отражателей, в том числе установка держателя на переднем крае отражателя, использование давления на заднюю часть крышки отражателя, центрирование края отражателя в конусе и регулировку края отражателя на угловом упоре. В большинстве случаев конструкция основания рефлектора и механизм крепления используются для обозначения конкретного класса рефлекторной лампы. Внешний диаметр переднего отверстия рефлектора является определяющим критерием для рефлекторных ламп, и производители установили два основных размера.Они обозначены как MR 11 и MR 16 , причем буквы представляют собой аббревиатуру металлического отражателя , а цифры относятся к диаметру отражателя в восьмых долях дюйма. Таким образом, рефлекторная лампа MR 16 имеет диаметр приблизительно 50 миллиметров, тогда как лампы MR 11 имеют диаметр почти 35 миллиметров.

Вольфрамово-галогенные отражатели предназначены для фокусировки или коллимирования света, излучаемого лампой, как показано на рисунке 4.Фокусирующие отражатели концентрируют свет в небольшом пятне (фокусной точке) в центральной оптической оси на определенном расстоянии от отражателя (см. Рисунок 4 (b)). Этот тип отражателя имеет эллиптическую геометрию, что требует, чтобы нить накала лампы располагалась в первой фокусной точке эллипсоида так, чтобы проецируемое световое пятно концентрировалось во второй фокусной точке. При проектировании светильников для фокусирующих отражателей важнейшим критерием является установка лампы на надлежащем расстоянии от входной апертуры оптической системы.Коллимирующие отражатели имеют параболическую геометрию, чтобы генерировать параллельный луч света, характеристики луча которого определяются параметрами лампы и размером отражателя (см. Рисунок 4 (c)). Угол выхода луча в первую очередь определяется размером нити накала лампы и свободным отверстием отражателя. В большинстве случаев осевая нить накала с круглым сердечником обеспечивает осесимметричный луч.

Отражатели обычно изготавливаются из стекла, но некоторые из них также изготавливаются из алюминия.Их внутренние стенки могут быть гладкими или иметь фасетки для контроля распределения света. Внутренняя структура варьируется от мелких, едва заметных зерен до крупных, выложенных плиткой граней (см. Рис. 4 (а)). В стеклянных отражателях внутренняя поверхность куполообразного отражателя покрывается (обычно осаждением из паровой фазы) для получения требуемых отражающих свойств. Стабильность размеров стеклянных отражателей превосходит стабильность металлических отражателей, а возможность выбора конкретных материалов покрытия, в том числе тех, которые могут изменять спектральный характер отраженного света, делает эти отражатели гораздо более универсальными.Металлические отражатели намного проще и дешевле изготавливать, но они ограничены в управлении спектральным выходом и более подвержены колебаниям геометрических допусков во время работы.

Если требуется весь спектр излучения, излучаемого лампой, или в случаях, когда полезен инфракрасный свет, оптимальным выбором будут металлические или стеклянные отражатели с тонким золотым покрытием. Однако там, где необходимо использовать определенные отражательные свойства для выбора длин волн посредством интерференции, оптимальными являются дихроичные тонкопленочные покрытия на стеклянных отражателях.Эти покрытия состоят примерно из 40-60 очень тонких слоев, каждый из которых составляет всего четверть длины волны света, и состоят из чередующихся материалов, имеющих высокий и низкий показатель преломления. Точная настройка толщины и количества слоев позволяет разработчикам генерировать широкий спектр выходных спектральных характеристик. Среди ламп с дихроичным отражателем наиболее полезным для микроскопии является отражатель холодного света , потому что только видимый свет в диапазоне длин волн от 400 до 700 нанометров направляется в оптическую систему (рис. 4 (d)).Инфракрасные волны излучаются через заднюю часть отражателя и отводятся от фонаря с помощью электрического вентилятора. Применение подходящих отражателей холодного света снижает общую тепловую нагрузку на систему освещения и дает свет, который можно записывать с помощью пленочных и цифровых камер.

Базовая анатомия одноцокольной вольфрамово-галогенной лампы, обычно используемой для освещения в оптической микроскопии, показана на рисунке 5. Общая длина измеряется от конца штифта основания до точки герметичной выхлопной трубы.Важным критерием для размещения лампы по отношению к системе коллекторных линз является длина светового центра (рис. 5 (а)), при которой центр нити накала соответствует определенной плоскости отсчета в цоколе лампы. Другими важными параметрами являются диаметр колбы (самая толстая часть оболочки), ширина зажима основания (обычно немного больше диаметра колбы) и размеры поля нити накала (высота и ширина). Эффективный размер источника освещения, используемого при проектировании выходной оптической системы, определяется высотой и шириной нити накала (поле нити накала).Допуски и положение поля накала имеют решающее значение и не должны отклоняться более чем на 1 миллиметр от оси симметрии лампы (определяемой плоскостью штырей основания и центральной линией лампы). Допуски поля накала разработаны для конкретной архитектуры волокна и должны измеряться, когда нить накала горячая.

Чрезмерно высокие рабочие температуры вольфрамово-галогенных ламп требуют существенно более прочных и толстых прозрачных колб по сравнению с обычными вольфрамовыми и угольными лампами.Стекло из плавленого кварцевого стекла является стандартным материалом, используемым при производстве вольфрамово-галогенных ламп, поскольку этот материал может выдерживать температуру оболочки до 900 C и рабочее давление до 50 атмосфер. В целом оптическое качество кожухов кварцевых ламп значительно ниже, чем у ламп из дутого стекла, используемых для производства обычных ламп накаливания. Этот артефакт связан с тем, что кварц труднее обрабатывать (в первую очередь из-за более высокой температуры плавления).Кварц, предназначенный для огибающих ламп, начинается с цилиндрической трубки, которую сначала обрезают до нужной длины, прежде чем присоединить меньшую выхлопную трубу. Позже в процессе производства, после того, как нить накала и выводные штифты вставлены и зажаты, оболочка заполняется соответствующим газом и галогеновым соединением, прежде чем выхлопная труба будет удалена и запломбирована в процессе, называемом наконечник , который оставляет видимый дефект на конверте. Вольфрамово-галогенные лампы, используемые в микроскопии, обычно имеют выступающее пятно, расположенное в верхней части оболочки в области, которая не влияет на оптическое качество света, излучаемого лампой (рис. 5 (а)).Предварительно изготовленные внутренние конструктивные элементы лампы (нить накала, соединитель из фольги и штыри) вставляются в трубчатый кварц до того, как свинцовые штыри герметично запечатываются в оболочке путем защемления. Форма внешней поверхности зажима обеспечивает максимальную механическую прочность.

После защемления выводов штыря (этот процесс проводится, когда оболочка промывается инертным газом, чтобы избежать окисления), колба заполняется через выхлопную трубу соответствующим газом, содержащим 0.От 1 до 1,0 процента галогенового соединения. Инертный наполняющий газ может быть ксеноном, криптоном, аргоном или азотом, а также смесью этих газов, имеющей наивысший средний атомный вес, совместимый с желаемым сопротивлением дуге. Галоген, используемый для вольфрамово-галогенных ламп, используемых в микроскопии, обычно представляет собой HBr, CH 3 Br или CH 2 Br 2 . Высокое внутреннее давление в лампе достигается за счет заполнения оболочки до желаемого давления и погружения лампы в жидкий азот для конденсации заполняющего газа.После герметизации выхлопной трубы на выходе наполняющий газ расширяется по мере того, как он нагревается до температуры окружающей среды. В высокоэффективных вольфрамово-галогенных лампах, производимых Osram (Сильвания, США), используется технология Xenophot , в которой газовый криптон заменен ксеноном, который имеет более высокую атомную массу, чем криптон и другие наполняющие газы. Ксенон обеспечивает лучшее подавление испарения вольфрама, позволяет повысить температуру нити накала и увеличивает световую отдачу примерно на 10 процентов (что соответствует увеличению цветовой температуры примерно на 100 K).Лампы Xenophot продаются с использованием аббревиатуры HLX , которая образована от терминов H алоген, L напряжение тока и X энон. Большинство вольфрамово-галогенных ламп, используемых в исследовательских микроскопах, оснащены лампами Osram / Sylvania HLX или их эквивалентами.

Вольфрам всегда используется для изготовления проволочной нити в современных лампах накаливания. Чтобы быть пригодной для вольфрамово-галогенных ламп, необработанная вольфрамовая проволока должна пройти сложный процесс легирования и термической обработки, чтобы придать пластичность, необходимую для обработки, и гарантировать, что нить накала не деформируется в течение продолжительных периодов высокой температуры во время работы лампы.Провод также необходимо тщательно очистить, чтобы предотвратить выброс вредных газов после герметизации лампы. Длина нити накала определяется рабочим напряжением, при более высоком напряжении требуется большая длина. Диаметр определяется уровнями мощности лампы и желаемым сроком службы. Для высоких уровней мощности требуются более толстые волокна, которые к тому же механически прочнее. Геометрия нити в значительной степени определяет фотометрические свойства вольфрамово-галогенных ламп. Лампы, используемые в микроскопии, обычно имеют геометрию нити с плоским сердечником, при которой проволока сначала наматывается в форме прямоугольного стержня, а затем зажимается поперек длинной оси.Вместо диаметра и длины нити с плоским сердечником измеряются по длине и ширине плоской стороны нити и по толщине прямоугольной формы. Характеристики светового излучения ламп накаливания с плоским сердечником значительно отличаются от характеристик излучения других геометрических форм. Наиболее значительная часть излучаемого света излучается перпендикулярно плоской поверхности нити накала, которая совмещена с собирающей оптикой для максимальной пропускной способности. В некоторых конструкциях ламп используется специальная нить накала с плоским сердечником, у которой светоизлучающая поверхность имеет квадратную форму.Эти лампы являются предпочтительными источниками освещения в микроскопии проходящего света.

Одним из критических факторов при производстве вольфрамово-галогенных ламп является герметизация внутренних элементов, чтобы изолировать их от внешней атмосферы. Подводящие провода (молибденовые штыри; рис. 5 (b)) выходят из цоколя лампы через уплотнение, чтобы установить и закрепить лампу в гнезде, подключенном к источнику питания. Наиболее важным аспектом создания уплотнения является разница в коэффициентах теплового расширения кварцевых и вольфрамовых нитей накала.Кварц имеет очень низкий коэффициент расширения, тогда как у вольфрама намного выше. Без надлежащего уплотнения подводящие провода будут быстро расширяться, когда лампа нагревается, и разбивают окружающее стекло. В современных вольфрамово-галогенных лампах очень тонкая молибденовая фольга (шириной от 2 до 4 миллиметров и толщиной от 10 до 20 микрометров; рис. 5 (b)) заделана в кварц, и каждый конец фольги приварен к коротким соединительным проводам из молибдена, которые в свою очередь приварены к нити накала и подводящему штифту.Молибден используется в уплотнении, потому что острые кромки позволяют безопасно врезать его в кварц во время операции зажима. Лампы, используемые для микроскопии, имеют односторонние основания, имеющие либо молибденовые штыри, выступающие из зажима, либо вольфрамовые штыри, которые изнутри связаны с молибденовой фольгой, как описано выше. Расстояние между штифтами стандартизовано и составляет от 4 до 6,35 миллиметра (обозначено как G4 и G6.35; G для стекла). Диаметр штифта колеблется от 0.От 7 до 1 миллиметра.

Поскольку технология производства вольфрамово-галогенных ламп настолько развита на данный момент, срок службы обычной лампы внезапно заканчивается, обычно при включении холодной лампы накаливания. В течение среднего срока службы современные вольфрамово-галогенные лампы не чернеют и претерпевают лишь незначительные изменения в фотометрических выходных характеристиках. Как и в случае с другими лампами накаливания, срок службы вольфрамово-галогенной лампы определяется скоростью испарения вольфрама из нити накала.Если нить накала не имеет постоянной температуры по всей длине проволоки, а вместо этого имеет области с гораздо более высокой температурой, вызванные неравномерной толщиной или внутренними структурными изменениями, то нить накала обычно выходит из строя из-за преждевременного обрыва в этих областях. Даже несмотря на то, что испаренный вольфрам возвращается в нить за счет цикла регенерации галогена (обсужденного выше), материал, к сожалению, откладывается на более холодных участках нити, а не в тех критических горячих точках, где обычно происходит утонение.В результате практически невозможно предсказать, когда какая-либо конкретная нить накала выйдет из строя в лампах, которые работают непрерывно. В тех лампах, которые часто включаются и выключаются, можно с уверенностью предположить, что они выйдут из строя в какой-то момент при включении.

Вольфрамово-галогенные лампы

могут работать от источников питания постоянного или переменного тока, но в большинстве исследовательских приложений микроскопии используются источники питания постоянного тока ( DC ). Самые современные источники питания для вольфрамово-галогенных ламп имеют специализированную схему, обеспечивающую стабилизацию тока и подавление пульсаций.Критическая фаза для вольфрамово-галогенной лампы — это когда напряжение впервые подается на холодную нить накала, период, когда сопротивление нити примерно в 20 раз ниже, чем при полной рабочей температуре. Таким образом, когда напряжение питания мгновенно подается на лампу при ее включении, течет очень высокий начальный ток (до 10 раз выше, чем в установившемся режиме; называемый броском тока ), который медленно падает по мере того, как температура нити накала и электрическое сопротивление увеличивать. Пиковый уровень тока достигается в течение нескольких миллисекунд после запуска, но обычно заканчивается примерно за полсекунды.К сожалению, высокий пусковой ток, возникающий при холодном запуске, отрицательно сказывается на ожидаемом сроке службы лампы. Специализированная схема источника питания (часто называемая схемой плавного пуска ) используется для компенсации высоких пусковых токов в самых передовых приложениях (включая микроскопию), в которых вольфрамово-галогенные лампы используются для проведения логометрических измерений.

На рисунке 6 показана типичная вольфрамово-галогенная лампа мощностью 100 Вт, используемая в микроскопии проходящего света.Лампа оснащена охлаждающими отверстиями, которые позволяют конвекционным потокам омывать лампу более прохладным воздухом во время работы. Металлический отражатель, покрывающий внутреннюю часть светильника, помогает сферическому отражателю направлять максимально возможный уровень светового потока в систему коллекторных линз для подачи на оптическую цепь микроскопа. Этот усовершенствованный фонарик содержит запасной патрон и сменный пластмассовый инструмент, который оператор может использовать для захвата корпуса лампы во время переключения лампы.Регулировка положения лампы по отношению к оптической оси сферического отражателя и коллектора может быть выполнена с помощью винтов с внутренним шестигранником, которые перемещают основание. Лампа прикрепляется к осветителю микроскопа с помощью запатентованного монтажного фланца, который соединяет лампу с вертикальным или инвертированным микроскопом (хотя большинство ламп не могут быть заменены с одной марки микроскопа на другую). Инфракрасный (тепловой) фильтр перед системой коллекторных линз поглощает значительное количество нежелательного излучения, и дополнительные фильтры обычно могут быть вставлены в световой тракт (используя прорези держателя фильтра в осветителе микроскопа) для поглощения выбранных диапазонов видимых длин волн, регулировки цветовой температуры или добавить нейтральную плотность (уменьшение амплитуды света).Большинство ламп для микроскопии не оборудованы диффузионными фильтрами, но они часто требуются для достижения равномерного освещения по всему полю обзора и обычно помещаются производителем в осветительный прибор микроскопа.

Принцип действия галогенного света и принцип работы

Принцип излучения

Принцип излучения всех ламп накаливания — это использование объекта, излучающего тепло и теория теплового излучения, и принципы для достижения наиболее простого, чтобы лампа накаливания включала достаточный ток, накаливания накаливания накаливания, мы будем посылать свет, но это Срок службы лампы накаливания будет значительно короче.

Мы увидели причину использования следующей технологии накаливания, ее цель — сделать лампы накаливания более долговечными и более удобными в использовании: вакуумная трубка (для уменьшения степени окисления нити накала), легкая ножка (легко вставлять лампы в патроне лампы), заполненный инертным газом (снижающий степень окисления нити накала при высоких температурах) и т. д.

Working Principe

Галогенные лампы накаливания с самой большой разницей в том, что дело в том, что стеклянная оболочка галогенной лампы заполнена с некоторым количеством газообразного элемента галогена (обычно йодом или бромом), который работает следующим образом:

Когда нить нагревается, атомы вольфрама испаряются в направлении стеклянной стенки, когда близко к стеклянной стенке, пары вольфрама охлаждаются примерно до 800 ℃, и атомы галогена объединяются с образованием галогенида вольфрама (йодида, бромида, вольфрама или вольфрама).Галогенид вольфрама продолжает двигаться к центральной трубке и окисляется обратно в нить, поскольку галогенид вольфрама является очень нестабильным соединением, а затем повторно нагревает пар до галогена и вольфрама, а нить накала, так что осажденный на ней вольфрам образует за то, что часть испарилась.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *