В настоящее время не существует более совершенных электрических источников света,
чем галогенные лампы. Они излучают свет наивысшего качества, который характеризуется идеальной цветопередачей и похож своим спектром на солнечный. Благодаря этому все предметы в
свете галогенных ламп выглядят ярче, а изделия из драгоценных металлов и хрусталя искрятся,
будто в солнечных лучах. Галогенные лампы отличаются от своего прототипа – классической вакуумной или газонаполненной лампы накаливания, прежде всего, тем, что инертный газ, заполняющий эти лампы, содержит примеси галогенов, а колбы имеют сравнительно небольшие размеры.
Конструкция и принцип действия.
Они изготавливаются из тугоплавкого квар-
цевого стекла, которое можно эксплуатиро-
вать даже при температуре 800 °С. Эти колбы
более прочные, и давление газа в них почти в
два раза выше, чем в классических газонапол-
ненных лампах накаливания. При этом давле-
нии вольфрам с нити накаливания испаряет-
ся менее интенсивно.
Галогены в колбе препятствуют металлиза-
ции (потемнению) ее внутренней поверхнос-
ти и способствуют частичному восстановле-
нию вольфрамовой спирали. Атомы вольфрама,
покинувшие в результате испарения раскален-
ную нить накаливания при температуре, близ-
кой к 3000 К, вступают в реакцию с атомами га-
логенов, в результате чего образуются
газообразные вещества. Пребывая в связан-
ном состоянии, вольфрам не конденсируется
на стенках лампы, поэтому они не темнеют со
временем и не теряют своей прозрачности.
Перемещаясь в результате конвекции по объ-
ему лампы и вновь оказавшись в области
высоких температур, непосредственно приле-
гающей к нити накаливания, молекулы галоге-
нидов вольфрама подвергаются пиролизу (раз-
лагаются на составляющие их атомы), и
свободный вольфрам возвращается в тело спи-
рали, способствуя, таким образом, ее восста-
новлению.
Благодаря применению галогенов (как пра-
вило, это йод или бром) и повышению давле-
ния газа в колбе удалось поднять рабочую тем-
пературу нити накаливания до 3000 К и
улучшить качественные характеристики гало-
генных ламп по сравнению с классическими
лампами накаливания. Светоотдача выросла
до 20 лм/Вт и более, цветовая температура
достигла 3000 К, а срок службы стал более
продолжительным – 2000-5000 часов. Значи-
тельно уменьшились и размеры ламп.
Особенности применения
Свет галогенных ламп мы видим как более
яркий, чем свет классических ламп накалива-
ния, и очень похожий на солнечный. Эта осо-
бенность, а также высокие эксплуатационно-
технические характеристики галогенных ламп
способствовали их широкому и быстрому расп-
ространению. Однако их применение на прак-
тике оказалось не столь простым и отличает-
ся некоторыми особенностями.
Осторожно – колба
Поскольку нить накаливания включенной
галогенной лампы имеет более высокую тем-
пературу, чем в обычной лампе, ее колба мо-
жет разогреваться до 800 °С. Поэтому кап-
сульные галогенные лампы не рекомендуется
использовать без светильников или в светиль-
никах, не имеющих защитного стекла. Но да-
же холодные капсульные лампы не рекомен-
дуется трогать незащищенными пальцами.
Жирные следы на колбах из кварцевого стек-
ла сокращают срок службы ламп.
Рефлекторные лампы
Это не относится к рефлекторным галоген-
ным лампам, у которых кварцевая горелка по-
мещена во внешнюю защитную колбу. Как пра-
вило, такая колба имеет рефлектор
(отражатель). Он собирает свет в пучок и та-
ким образом повышает светоотдачу ламп поч-
ти на 15 % (светоотдача в этих лампах пони-
жается, но значительно увеличивается сила
света). Чтобы уменьшить тепловую нагрузку на
освещаемую поверхность, были разработаны
лампы с дихроидными рефлекторами, кото-
рые отражают видимый свет, а инфракрасные
лучи пропускают в тыл лампы. Благодаря это-
му 60 % тепла, излучаемого такими лампами,
отводится назад, за рефлектор. Эти лампы осо-
бенно хороши в том случае, если освещаемые
объекты «боятся» высоких температур (напри-
мер, продукты питания). Но при монтаже гало-
генных ламп с дихроидными рефлекторами в
светильники или на подвесные потолки следу-
ет учитывать, что в тылу этих ламп при плохом
вентилировании может произойти перегрева-
ние деталей светильника, электропроводов
или строительных конструкций.
Лампы с дихроидными рефлектором (их
называют также лампами «холодного» свече-
ния) легко узнать по характерным световым
бликам, которые они отбрасывают на любую по-
верхность, расположенную позади них.
Рефлекторные галогенные лампы являют-
ся источниками направленного света с углом
рассеивания луча от 8° до 60°. Поэтому час-
то используются для акцентирующего осве-
щения товаров и выставочных экспонатов.
Низковольтные галогенные лампы
Самый большой срок службы – 5000 часов -
имеют низковольтные галогенные лампы, с
напряжением питания 12 В. Они включаются
в электрическую сеть 220 В через понижающие
трансформаторы. Вместе с тем, именно низки-
ми напряжениями и высокими токами в цепях
питания низковольтных галогенныхламп обус-
ловлено большинство проблем, возникающих
при их монтаже и в процессе их эксплуатации.
Ведь при мощности 20-100 Вт рабочие токи в
проводах, при помощи которых лампы подклю-
чаются к трансформаторам, достигают 1,6-8,3 А.
Иными словами, они в 18 раз выше, чем для со-
ответствующих ламп, рассчитанных на напря-
жение 220 В. Поэтому существенное значение
имеют величина электрического сопротивле-
ния соединительных проводов и качество кон-
тактов. Даже незначительное отклонение дли-
ны и сечения проводов от оптимальных
значений приводит к заметному снижению яр-
кости свечения галогенных ламп. В таблице,
которая здесь приводится, эти значения ука-
заны для медных проводов. Ее можно исполь-
зовать в качестве практического руководства.
Все соединения в низковольтных электроцепях
желательно паять или выполнять при помощи
винтовых или пружинных клемм.
Трансформаторы для
галогенных ламп
Понижающие трансформаторы, которые ис-
пользуются для питания галогенныхламп, бы-
вают электромагнитные (тороидальные) и
электронные. Они имеют два важнейших пара-
метра: выходное напряжение и номинальную
мощность. Именно эта мощность определяет
суммарную мощность ламп, которые могут быть
подключены к данному трансформатору. Кро-
ме того, решающее значение при выборе транс-
форматоров имеют их геометрические разме-
ры, если трансформаторы устанавливаются за
облицовочные покрытия (на подвесные по-
толки) через отверстия для ламп.
Выбирая трансформатор по типу – электро-
магнитный или электронный, следует учитывать,
что электромагнитный трансформатор, при
одинаковых с электронным параметрах, нес-
колько крупнее и менее экономичный.
Выходное напряжение трансформатора
должно соответствовать напряжению питания
тех галогенных ламп, которые будут к нему
подключены. Если оно равно 12 В, то и транс-
форматор должен обеспечить на выходе такое
напряжение (11,5-12 В).
Низковольтные галогенные лампы следует
подключать к понижающему трансформатору
параллельно. Это означает, что мощность транс-
форматора должна быть равна или превышать
суммарную потребляемую мощность всех этих
ламп (но значительный запас мощности в дан-
ном случае тоже нежелателен).
Лампы при помощи проводов подключа-
ются к выходу трансформатора. Если это элект-
ронный трансформатор, то рядом с этим выхо-
дом указывается значение низкого напряжения,
например 11,5 В. У электромагнитного транс-
форматора к низковольтной (выходной) об-
мотке относится пара более
толстых проводов. Сечение прово-
дов, соединяющих лампы и трансформа-
тор, необходимо выбирать с учетом длины этих
проводов (смотрите таблицу). Трансформатор
нельзя располагать ближе, чем за 30 см к лам-
пе, чтобы он не перегревался.
Линейные лампы
Линейные галогенные лампы используют-
ся в качестве иаочников света для малогаба-
ритных прожекторов заливающего света. При
монтаже таких прожекторов важно устанавли-
вать их так, чтобы продольная ось лампы на-
ходилась горизонтально или
отклонялась от горизонта-
ли не более чем на 7-8°.
В противном случае нить
накаливания лампы дос-
таточно быстро придет в не-
годность из-за локальных перег-
ревов (у ОСРАМа линейные лампы
мощностью до 500 Вт включительно работают
при любом положении лампы, при мощности
750 Вт и выше – рабочее положение горизон-
тальное). Все галогенные лампы, в том числе
низковольтные, способны излучать свет очень
высокого качества – празднично яркий с иде-
альной цветопередачей. Эти лампы экономич-
ней и долговечней, чем обычные лампы нака-
ливания, но при монтаже электропроводки при
их подключении следует быть чуть более вни-
мательным и тщательно выполнять все соеди-
нения.
Галогенные лампы, светильники
и безопасность
Галогенные лампы благодаря своей миниа-
тюрности и высокому качеству излучаемого све-
та положили начало целому классу принципи-
ально новых светильников общего и
специального назначения, в которых источни-
ки света воспринимаются наблюдателем как
точечные. Это значительно расширило возмож-
ности конструкторов и дизайнеров. Кроме то-
го, светильники, в которых используются гало-
генные лампы, стали более компактными,
оставаясь при этом мощными источниками вы-
сококачественного света с высоким индексом
цветопередачи.
Например, капсульные галогенные лампы,
имея мощность 75 Вт и диаметр колбы лишь
9-12 мм, способны излучать световой поток
почти в два раза больше, чем лампы накали-
вания той же мощности, но с диаметром кол-
бы 55 мм. Поэтому неудивительно, что галоген-
ные лампы приобрели достаточно высокую
популярность, особенно в светильниках с не-
большими размерами.
Галогенные лампы с отражателями широко ис-
пользуются в точечных встраиваемых светиль-
никах, предназначенных для монтажа на подвес-
ные потолки и фальшпанели. Капсульные лампы
мощностью до 20 Вт применяются, прежде все-
го, в мебельных встраиваемых светильниках.
Интересно, что именно с появлением в ши-
рокой продаже низковольтных галогенных
ламп и трансформаторов для их питания ста-
ло возможным оборудовать ванные и туалет-
ные комнаты в жилых помещениях вполне бе-
зопасными низковольтными (с напряжением
12 В) осветительными приборами -точечны-
ми галогенными светильниками, встроенны-
ми в подшивные потолки, и такими же бра. Их
преимущество в том, что даже в аварийных си-
туациях, когда вода попадает на провода и
лампы осветительной сети, электрическое нап-
ряжение в ней не представляет никакой опас-
ности для человека.
Пример
Если нам необходимо подключить три низко-
вольтных (12В) галогенных лампы мощностью
по 50 Вт, отстоящих от трансформатора на
расстояние 5 м, то мы можем в качестве по-
нижающих использовать один, два или три
электронных трансформатора:
• три по 50 Вт, то есть для каждой лампы
свой;
• один на 100 Вт (для подключения двух ламп)
и один на 50 Вт;
• один на 150 Вт для всех трех ламп.
При этом в первом случае сечение проводов,
ведущих от трансформаторов к лампам, долж-
но быть 2,5 мм2, во втором -4 мм2 и 2,5 мм2,
в третьем – 6 мм2.
Все три варианта выбора трансформаторов
корректны, однако реализация первого пред-
полагает наименьшие токовые нагрузки на
провода и соединения, следовательно, его на-
дежность выше.
Выключатель для низковольтных галогенных
ламп следует устанавливать в высоковольт-
ной цепи понижающего трансформатора.
Разновидности галогенных ламп
В зависимости от конструкции колбы и напряже-
ния питания различают несколько видов галоген-
ных ламп. Наиболее популярны среди них:
• капсульные низковольтные (12 В и 24 В здесь
и далее);
• капсульные на 220 В;
• рефлекторные с дихроидным отражателем
низковольтные;
• рефлекторные с дихроидным отражателем на
220В;
• рефлекторные с алюминиевым отражателем
низковольтные;
• рефлекторные с алюминиевым отражателем
на 220 В;
• линейные на 220 В;
• декоративные (с цветным отражателем или
рассеивателем);
• с защитной колбой (капсульная лампа в гру-
шевидной стеклянной колбе).
Самыми миниатюрными из названных ламп яв-
ляются капсульные галогенные лампы. Их диа-
метр в среднем равен 9-12 мм (низковольтные),
а длина – 30-50 мм (с цоколем). Самые мощ-
ные-линейные, их мощность может достигать
2000 Вт.
Галогенные лампы могут отличаться цоколями.
При покупке запасной галогенной лампы для
своего светильника важно не ошибиться, так
как даже лампы одного вида могут иметь раз-
ные цоколи.