Технические характеристики и принцип работы галогеновых ламп

Принцип работы

Правило работы основано на прохождении электрической дугой разряда в газовом веществе, очень похоже с использованием в ртутных лампочках. Газ, применяемый в металлогалогеных может быть ртутный либо инертный аргон. Йод натрия и скандий в составе дают продвижение дугового разряда.

Схема с разрядной трубкой

Эти компоненты с поверхностью лампы (стекло из кварца) в связь не вступают. Если разрядов нет, то галогениды покрывают поверхность лампочки слоем. Если контакты замкнутся, то увеличится температура и появится дуговой разряд, благодаря которому происходит испарение галогенидов и разложение их на частицы йода и металла.

Яркость лампы, которую видит человек появляется из-за нахождения в газе частиц. При этом происходит передвижение ионов из горячей точки изделии к более холодной поверхности— образуется восстановление соединений и конденсат на стекле в виде тонкой пленки. Лампа работает по правилу замкнутой цепи.

Проверить функциональность металлогалогеных ламп можно легким методом— включить освещение: если появились мерцания, то изделие имеет дефекты. Необходимо проверить рациональность подключения, может быть нарушена последовательность установки в цепи.

Правильное хранение МГЛ устройств

Если лампочки выдают нестабильную работоспособность — включаются, тухнут, не могут накалиться до своего предела — необходимо замерить в сети напряжение вольтметром. МГЛ изделия при показателях в 190 В работают неисправно. Ниже можно узнать об устройстве лампочек и их наполнении инертными газами.

ЗАЩИТА ГАЛОГЕННЫХ ЛАМП

Несмотря на долговечность и частичную регенерацию вольфрамовой нити накаливания ГЛ, в том числе линейные, довольно часто выходят из строя из-за несовершенств сети питания.

К причинам выхода устройств из строя относятся:

скачки тока во время запуска (включения);
перепады напряжения в течение работы;
износ нити накаливания.

Наиболее значимы первые два фактора. При включении холодной вольфрамовой нити её сопротивление недопустимо мало, а следовательно, увеличиваются сила и мощность проходящего через неё тока. В результате нить не выдерживает перегрузок и перегорает.

Также в сети не исключено повышение напряжения, особенно в ночные часы, приводящее к идентичному результату.

К способам предотвращения выхода из строя ГЛ можно отнести добавление в схему диода и использование блока защиты. Диод понижает частоту поступающего тока. В блоке защиты реализован другой сценарий: включаемый последовательно элемент снижает мощность тока. Нагрузка увеличивается постепенно, вместе с разогревом нити, что препятствует её ударному разрушению.

Кроме того, блоки защиты выступают в роли стабилизаторов и защищают лампы от скачков напряжения в течение эксплуатации. В среднем источники света с блоками защиты служат в 5– раз дольше.

В зависимости от габаритов блоки защиты, или устройства плавного пуска, можно располагать как прямо за выключателем, так и в подвесных потолках или в монтажных коробках.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

ЛИНЕЙНЫЕ ГАЛОГЕННЫЕ ЛАМПЫ

Линейные галогенные лампы накаливания (ЛГЛН) — наиболее традиционные источники света такого рода. Изначально нить накаливания в них располагалась строго в продольном направлении.

Позже были разработаны более компактные устройства с изогнутой нитью. Вследствие того, что контакты расположены на обоих концах изделий, такие ЛГЛН называют двухцокольными.

Особое внимание при изготовлении, установке и эксплуатации изделий уделяется закреплению и положению вольфрамовой нити накаливания. Благодаря особо прочным металлическим держателям, обеспечивающим максимальное выравнивание, она обладает не только максимальным сроком службы, но и устойчивостью к ударным перегрузкам.

Благодаря особо прочным металлическим держателям, обеспечивающим максимальное выравнивание, она обладает не только максимальным сроком службы, но и устойчивостью к ударным перегрузкам.

ЛГЛН мощностью менее 500 Вт можно располагать в любом положении (горизонтально, вертикально, под углом), от 500 Вт и выше — исключительно горизонтально. Допускаемый угол отклонения — до 4°.

К достоинствам классических ЛГЛН относятся:

минимальная по сравнению с аналогами стоимость;
долговечность вольфрамовой нити;
отличная цветопередача;
работа от сетевого напряжения (220 В);
возможность использования диммера.

Самые существенные недостатки устройств — относительная сложность их установки и замены, минимальная мощность 48 Вт (а значит, слепящий свет в небольшом помещении). Кроме того, галогенные источники света из-за угрозы взрыва или растрескивания не допускается использовать в помещениях с повышенной влажностью.

Различия галогеновых ламп

В зависимости от назначения галогенные источники света могут различаться:

по конструкции;
по цоколю;
по напряжению питания.

Конструкция и тип

На сегодняшний день промышленность выпускает галогенные лампы разнообразных размеров и форм. Капсульные приборы имеют вид компактной колбы-капсулы, которая в дополнение может оснащаться отражателем. Обычно такие лампы используют на транспортных средствах и в светотехнике (кино и фотосъемка, проекторы и пр.), но могут применяться и для точечного освещения жилых помещений или ландшафтного дизайна.

Капсульные галогенные лампы с собственным отражателем света и без

Линейные приборы имеют сильно вытянутую колбу и напоминают трубчатую люминесцентную лампу в миниатюре. Контакты для подключения питания у таких источников света расположены по краям колбы. Основная сфера применения линейных ламп – театральные, осветительные, поисковые прожектора и прожектора декоративной подсветки. Используются такие приборы для кино и фотосъемки.

Линейная галогенная лампа и прожекторы, ее использующие

Поскольку галогенная лампа сильно нагревается, она является сильным источником инфракрасного излучения. IRC-лампы, появившиеся относительно недавно, лишены этого недостатка. Специальное покрытие колбы пропускает видимый свет, но отражает ИК излучение, которое возвращается в колбу. Такое решение имеет сразу несколько преимуществ. Во-первых, IRC прибор несильно нагревает близкорасположенные объекты. Во-вторых, и это главное, за счет уменьшения расхода тепла лампа примерно на 45% экономичнее своего обычного галогенного собрата и имеет вдвое больший срок службы.

IRC-лампы выпускаются различных типоразмеров, и с первого взгляда могут выглядеть, как обычные. Отличить их от простых галогенок можно по маркировке IRC.

Инфракрасные лампы в отличие от IRC действуют с точностью до наоборот. Специальное покрытие пропускает ИК излучение, но задерживает видимый свет. Такие приборы намного эффективнее обычных и даже керамических ТЭНов. Им не требуется время на разогрев – они выходят на рабочий режим сразу же после включения и так же быстро остывают.

ИК-галогенная лампа и обогреватель, ее использующий

Последний тип галогенных ламп – прибор с дополнительной внешней колбой. С виду такое изделие почти не отличается от обычной лампочки: тот же цоколь, та же форма колбы. Но если присмотреться, то вместо вольфрамовой спирали можно увидеть миниатюрную галогенную лампу. Для чего нужна дополнительная колба? Во-первых, она предотвращает контакт с раскаленной галогенной лампой. Это исключает вероятность сильного ожога при прикосновении и делает прибор более пожаробезопасным.

Во-вторых, внешняя колба защищает основную от загрязнения, которого галогенные лампы очень боятся: раскалившаяся до 250 градусов Цельсия грязь вызывает локальный перегрев основной колбы и, как следствие, выход прибора из строя. Привычный внешний вид позволяет легко заменить лампу накаливания на галогенную, не изменяя внешнего вида светильника.

Обычно двухколбовые лампы оснащаются цоколем Эдисона того или иного размера и используются для замены обычных лампочек накаливания.

Цоколь

Тип цоколя, при помощи которого на лампу подается напряжение, зависит от назначения галогенки, ее размера, конструкции и величины питающего напряжения. Низковольтные компактные лампы обычно имеют штырьковый цоколь GU 5.3, G4, GY 6.35. Чтобы такой прибор не вставить вместо лампы на напряжение 220 или 110 В, последние оснащаются цоколями GU10 (с фиксацией), G9 или G12 (большой штырьковый).

Приборы с цоколем Эдисона (Е27 и E14) служат для замены обычных ламп накаливания. Практически все они снабжены дополнительной колбой. Линейные галогенки имеют разъем R7, а те, что предназначены для установки в транспортные средства, обычно выпускаются со стандартным «автомобильным» цоколем Н или HR.

Основные типы цоколей, устанавливаемых на галогенные источники света

Питание

Галогенные источники освещения выпускаются на несколько рабочих напряжений. Их не так много: 12, 24, 110 и 220 вольт. Лампы на 24 и 12 вольт предназначены для работы в автономной аппаратуре (фонари, переносные осветители и пр.) и транспортных средствах: автомобилях, мотоциклах, поездах, самолетах. Приборы с напряжением 110 и 220 В используются для освещения стационарных объектов: квартир, производственных помещений, стоянок и т. д.

Тем не менее 12- и 24-вольтовые лампы успешно используются и для обычного стационарного освещения в точечных светильниках для подвесных потолков. Для этого их достаточно включить в сеть 110 или 220 В через понижающий трансформатор – электромагнитный или электронный.

Разновидности галогенных лампочек

Лампочки с галогенами классифицируют по источникам питания:

низковольтное исполнение с драйвером на 12 Вольт;
лампы накаливания 220в.

Классификация ламп представлена на рисунке внизу.

Низковольтные лампочки также могут подключаться к выделенному источнику питания на 220 В, но только при наличии понижающего трансформатора. Данное устройство уменьшает напряжение до допустимого уровня (12 Вольт). Галогенные лампочки этого типа имеют штырьковый цоколь G4, G9, GU10, G12. Также в автопроме применяется цоколь типа H4.

Виды цоколей показаны на следующем рисунке.

Лампочки принято подразделять на несколько типов в зависимости от особенностей их конструктивного исполнения:

линейные;
капсульные;
с отражателем;
с вынесенной колбой;
низковольтные;
галогеновые люстры;
IRC-галогенные источники света.

Линейные

С этого типа лампочек начиналось производство галогенных источников света. Выпускаются такие лампы и поныне. В конструкции линейных источников света имеется пара штырьковых держателей с обеих сторон вытянутой колбы. В бытовых целях такие устройства применяют редко из-за их высокой мощности (от 1 до 20 кВт).

Капсульные

Такие лампочки характерны своими небольшими габаритами. Капсульные источники света применяют для подсветки интерьеров. Обычно используют цоколи G4 и G9. Что касается G9, то этот цоколь предназначен для сети 220 В. За счет компактности и небольшой мощности капсульные устройства часто устанавливают в светильниках открытого типа.

С отражателем

Галогенные лампочки с отражателями также именуют устройствами с направленным излучением. Подобного эффекта добиваются за счет применения отражателя, который выполняется в одном из двух вариантов — интерференционном или алюминиевом. В случае с отражателем из алюминия тепло отводится вперед, а интерференционное исполнение предполагает отвод тепла назад. Также приборы с отражателем изготавливают с защитной крышки и без таковой. Светильники с отражателем оснащаются разными типами цоколей: для сети 220 В или низковольтные — на 12 Вольт.

С вынесенной колбой

Устройства с внешней колбой часто путают со стандартными лампами накаливания. Они имеют схожую конструкцию, в том числе резьбовой цоколь E14 или E27, такую же стеклянную колбу и тело накала. Но внутри лампочки с вынесенной колбой имеются галогены.

Галогеновые люстры

Источники света этого типа производятся с цоколем E17 или E27. Одна из главных характеристик люстр — малогабаритность лампочек, они практически незаметны. Люстры обычно рассчитаны на работу от сети 220 В, однако встречаются и низковольтные светильники. В последнем случае понадобится подключение через понижающий трансформатор.

Обратите внимание! Чтобы избежать перегрева, вместо стандартных патронов рекомендуется использовать керамические

Низковольтные

К низковольтным источникам света относятся приборы, работающие от напряжения 6, 12 или 24 Вольт. Наиболее распространенный вариант — лампа на 12 Вольт. Чаще всего низковольтные галогенные лампочки используют в случае установки на легковоспламеняющиеся основания. Применяются для освещения интерьеров (точечная подсветка), небольших фрагментов садовых участков, для освещения экспонатов в музеях и т.д.

Благодаря своей безопасности низковольтные источники света разрешены к использованию в помещениях с повышенным уровнем влажности. Но в этом случае необходимо обеспечить надежную защиту цоколя от попадания на него воды.

Обратите внимание! Низковольтные устройства всегда подключают к электросети через трансформаторы

IRC-галогенные лампы

Галогенные IRC-лампы имеют специальное покрытие, которое прозрачно для видимого света, но является преградой для инфракрасного излучения. Данное покрытие принимает инфракрасный свет и отражает его обратно — к спирали. Благодаря такой технологии сокращаются тепловые потери и повышается эффективность лампы. По данным ведущего производителя — компании Orasm — технология позволяет уменьшить потребление электричества на 45% в сравнении с другими галогенными лампочками. При этом срок службы устройства увеличивается в 2 раза. IRC-лампа позволяет получить мощный световой поток — 1700 лм, а также светоотдачу 26 лм/Вт, что вдвое выше возможной 35-ваттного люминесцентного источника света.

Как определить, где плюс и минус

Определить полярность светодиода можно несколькими способами:

визуально (по длине ножки, по внутренней части колбы, по толщине выводов);
при помощи измерительного устройства (мультиметра, тестера);
путем подключения питания;
по технической документации.

Чаще всего применяется визуальный осмотр прибора. Производители стараются указывать маркировку и метки, по которым можно определить, где плюс и минус у светодиода. Все приведенные методы просты, и их может использовать человек без соответствующих знаний.

Определяем зрительно

Визуальный осмотр является самым простым способом определения полярности. Существует несколько видов корпусов светодиодов. Наиболее распространенный – цилиндрический диод с диаметром 3,5 мм и более. Чтобы определить катод и анод у диода, нужно рассмотреть прибор. Через прозрачную поверхность будет видно, что площадь катода (отрицательный контакт) больше, чем у анода (положительный). Если рассмотреть внутреннюю часть невозможно, стоит посмотреть на выводы, они также различаются по размерам. Катод будет больше.

Светодиоды для поверхностного монтажа активно используются в прожекторах, лентах, светильниках. Определить контакты в них можно также зрительно. Они имеют ключ (скос), который указывает на отрицательный электрод.

У некоторых светодиодов может быть метка, указывающая на полярность. Это точка, кольцевая полоса, которая смещена к плюсу. У старых образцов есть заостренная с одной стороны форма, соответствующая положительному электроду.

С помощью подключения питания

Найти соответствующие электроды можно путем подачи напряжения малой величины. С помощью такого способа можно также определить исправность прибора. Потребуется источник постоянного тока (например, батарейка или аккумулятор). Светодиод нужно приложить к контактам. При правильном подключении и поднятии напряжения до 3 В диод будет загораться, а его насыщенность и яркость будет расти. Если подключение произошло неверно и полярность не соблюдена, светодиод не засветится.

Дополнительно можно подключить последовательно токоограничивающий резистор с сопротивлением выше 600 Ом. Это обезопасит светодиод от пробоя.

Применение мультиметра

Мультиметр – профессиональное устройство, помогающее определить не только плюс и минус светодиода, но и найти короткое замыкание в электросети, провести диагностику электронных компонентов, замерить основные параметры. С помощью мультитестера можно также определить цвет свечения у диода и пригодность к применению.

Произвести проверку мультиметром можно тремя способами:

Переключатель мультитестера устанавливается в положение «Проверка сопротивления – 2 кОм». Щупами нужно коснуться электродов светодиода. Когда красный щуп коснется анода, а черный – катода, на дисплее появится число от 1600 до 1800. В ином случае или при неисправности на экране будет высвечена 1. Минус способа – отсутствует засветка кристалла.
Переключатель нужно поставить в «прозвонка, проверка диода». Когда красный щуп коснется анода, а черный катода, светодиод начнет светиться. В ином случае диод никак не отреагирует.
Для последнего способа щупы не потребуются. В большинстве моделей есть два гнезда, около которых есть обозначения Е и С – эмиттер и коллектор соответственно. Они используются для проверки транзисторов, но для светодиода это способ также подходит. Если в отверстие С будет помещен катод, светодиод загорится. Это самый быстрый и эффективный метод.

Определение с помощью технической документации

В документе к светодиоду можно найти достаточное количество информации о производителе, характеристиках, в том числе о полярности. На одно устройство паспорт выдается редко, его можно получить при покупке большой партии компонентов.

Найти информацию можно самостоятельно, если знать марку светодиода. По таблицам с техническими характеристиками данной модели можно найти способ подключения и где плюс, а где минус.

Проблемы при замене галогенок на диодные лампы

Трудности могут возникнуть при замене галогенок на 12 В. Лампочки обоих типов коммутируются через специальный блок питания. Фактически речь идет о трансформаторе, понижающем напряжение сети 220 В до требуемого значения (12 В) и стабилизирующем параметр для исключения перепадов. Теоретически при выборе источника света с идентичным цоколем можно свободно произвести замену.

На деле блоки питания для галогенных ламп лишь понижают вольтаж, в то время как светодиодные аналоги для нормальной эксплуатации требуют подачи стабилизированного напряжения. Если была выполнена замена ламп без переделывания электрической цепи, то при включении диоды будут постоянно мигать. Вы можете не заметить данной пульсации, но она будет восприниматься сетчаткой глаза, что приведет к быстрой утомляемости и нервозности.

Это не единственная сложность, связанная с выполнением подобной замены. Светодиодные источники расходуют минимальное количество электроэнергии (начиная с 1 Вт), а трансформатор для галогенок генерирует намного больше, поэтому будет часто выключаться, что обязательно скажется на стабильной подаче тока. Чтобы понять, насколько существенна разница в потребляемой электроэнергии для галогенок и светодиодных лампочек, достаточно взглянуть на простой пример: при замене галогенного устройства мощностью 40 Вт для сохранения номинальной интенсивности свечения достаточно купить диодный источник света на 1,5 Вт.

Проблемы могут возникнуть с функциональностью пульта дистанционного управления люстры. Актуально для некоторых моделей светильников.

При рассмотрении конструкции галогенной лампы вы заметите, что нить накаливания находится вблизи цоколя G4. Излучающий диод в led-изделии расположен дальше от цоколя. Как итог, угол рассеивания и освещаемая поверхность в двух случаях будут совершенно разными.

Плюсы и минусы

Популярность галогенных ламп возрастает с каждым днем. Достигается это за счет множества их преимуществ:

Экономичность. Подобный эффект достигается за счет качественной светоотдачи. Так, к примеру, устройства такого типа выделяют от 15 до 22 лм на каждый ватт мощности. В свою очередь, у стандартных ламп накаливания это значение не превышает 12 лм/Вт. Поэтому с помощью галогенных аналогов можно сэкономить практически в два раза больше электричества

Обратите внимание, что подобные показатели могут со временем улучшаться, что зависит также от конкретного производителя.

Срок службы. Использование галогенов позволило значительно увеличить этот показатель в сравнении с классическими аналогами

Средняя длительность эксплуатации для галогенной лампы составляет не меньше 2-5 тыс. рабочих часов.

Показатели излучения. Лампы такого типа генерируют теплый световой поток, который по показателям может напоминать солнечное излучение. Сегодня спектр излучения этих устройств может изменяться, что позволяет подобрать его под любой стиль интерьера и условия работы.

Размеры. Технические особенности галогенных ламп сегодня очень разнообразны. Они могут быть как громадными для уличного освещения, так и совсем небольшими, что позволяет устанавливать их на транспортные средства.

Но галогенные лампы не являются уникальным решением всех проблем подобного рода.

Эти изделия имеют множество минусов, среди которых можно выделить:

Минимальная стойкость к воздействию влаги. Обусловлено это структурой кварцевого стекла, которое выступает в качестве защитного. Но сегодня данную проблему довольно легко решают с помощью внешних колб из стекла или другого материала. Они играют роль буфера и не позволяют влаге проникать к самой лампе.

Высокая температура нагревания. Это приводит к тому, что лампа может быть причиной возгорания близко располагающихся элементов. Поэтому их не рекомендовано эксплуатировать вблизи веществ, которые могут легко загореться

Данную особенность также важно учитывать при замене лампы. Выполнять все операции нужно только после того, как вся система остынет.

Колба лампы очень чувствительна к загрязнениям

Подобные явления могут привести к быстрому выходу ее из строя. Поэтому желательно все операции с этими устройствами выполнять только в специальных перчатках.

Высокая стоимость. Обусловлено это тем, что производство такой системы – это довольно трудозатратный процесс. Поэтому многие могут использовать другие альтернативные источники вместо галогенных модификаций.

ЛИНЕЙНЫЕ ГАЛОГЕННЫЕ ЛАМПЫ

К достоинствам классических ЛГЛН относятся:

минимальная по сравнению с аналогами стоимость;
долговечность вольфрамовой нити;
отличная цветопередача;
работа от сетевого напряжения (220 В);
возможность использования диммера.

Это интересно: Соединение проводов в электроплитке — выбор кабеля и способа

Трансформатор для галогенных ламп

Все галогенки делятся по классу рабочего напряжения — на 220 Вольт и на 12 Вольт. При замене галогеновых ламп на светодиодные лампы g4 12v требуется монтаж трансформатора. Он же дополнительно защищает осветительные элементы от скачков напряжения и перегрева.

Есть два вида трансформаторов:

Тороидальный. Считается простейшим. Его собирают из сердечника и двух обмоток. Главные достоинства — отменная надежность, простое подключение, низкая цена.
Импульсный (электронный). В своей конструкции такой трансформатор имеет сердечник, две обмотки и магнитопровод. Различают четыре вида электронного устройства в зависимости от формы сердечника и способа локации на нем обмоток — броневой, тороидальный, стержневой и бронестержневой. К тому же у импульсных трансформаторов различается число витков обмоток. Основные плюсы электронных трансформаторов — компактность, малый вес, большой диапазон входного напряжения, отсутствие шума и нагрева во время работы.

Импульсный трансформатор имеет высокий КПД.