Джерела світла

Електричні джерела світла, прилади, світильники освітлювальних електроустановок .

Електричні джерела світла, прилади, світильники освітлювальних електроустановок, їх класифікація, призначення, конструкції.

Схеми включення ламп розжарювання.

Установчі та кріпильні вироби. Схеми і розподільні пристрої освітлювальних електроустановок.

Електричні джерела світла, прилади, світильники освітлювальних електроустановок.

Електричними джерелами світла є лампи розжарювання, лю­мінесцентні лампи низького тиску, люмінесцентні енергозберігаючі лампи, галогенні лампи (мал. 40.1).

Електричні лампи розжарювання (мал. 40.1, а) найпоширеніші. Принцип дії ламп розжарювання ґрунтується на перетворенні електричної енергії, що підводиться до її волоска, на енергію види­мих випромінювань, які впливають на органи зору людини і ство­рюють у неї відчуття світла, близького до білого. Процес перетво­рення відбувається в лампі при нагріванні її волоска з вольфраму до 2600—2700 °С. Волосок лампи не перегоряє, оскільки температу­ра плавлення вольфраму (3200—3400 °С) значно вища за температуру розжарювання волоска, а також внаслідок того, що з колби лампи вида­лене повітря або колба заповнена інерт­ними газами (сумішшю азоту, аргону, ксенону), в середовищі яких метал не окислюється.

Строк служби ламп розжарювання коливається в широких межах, оскільки залежить від умов роботи, в тому числі від стабільності номінальної напруги, на­явності чи відсутності механічних впли­вів на лампу (поштовхи, струси, вібра­ції), температури навколишнього середо­вища тощо. Середній строк служби лампи розжарювання загального призначення становить 1000—1200 год.

При тривалій роботі лампи розжарю­вання її волосок розжарення під дією високої температури нагрівання поступо­во випаровується, зменшуючись у діамет­рі, і, нарешті, перегоряє. Чим вища тем­пература нагрівання волоска розжарен­ня, тим більше світла випромінює лампа, але при цьому інтенсивніше відбува­ється процес випаровування волоска і скорочується строк служ­би лампи. Тому для ламп розжарювання встановлюється така температура розжарення волоска, за якої забезпечуються необ­хідна світловидатність лампи і певна тривалість її служби.

Лампи розжарювання, з внутрішнього об'єму (колби) яких видалено повітря, називаються вакуумними, а з колбами, запов­неними інертними газами, - газозаповненими.

Мал. 40.1. Електричні джерела світла: а - вакуумна лампа розжарювання, б - енергозберігаюча люмінесцентна лампа, в - галогенна (газоповна) лампа розжарювання, г - LED - лампа світлодіодна, д - люмінесцентна лампа денного світла.

Газоповні лампи за інших однакових умов мають більшу світловидатність, ніж вакуумні, оскільки газ, який знаходиться в колбі під тиском, перешкоджає випаровуванню волоска розжа­рення, що дає змогу підвищити її робочу температуру. Недоліком газоповних ламп є деяка додаткова втрата в них теплоти волос­ка розжарення через конвекцію газу, що заповнює внутрішню по­рожнину колби.

З метою зниження теплових втрат газоповні лампи заповнюють малотеплопровідними газами. Одним із способів зниження теплових втрат є також зменшення розмірів і зміна конструкції волоска розжарення. Волоски розжарення ламп виконують у ви­гляді щільної гвинтоподібної спіралі (моноспіралі) або подвійної спіралі (біспіралі).

Основний недолік ламп розжарювання — низька світловидат­ність: лише 2—4 % споживаної ними електричної енергії перетво­рюється на енергію видимих випромінювань, що сприймаються людським оком, решта енергії переходить, головним чином, у теп­лоту, яка випромінюється лампою.

Люмінесцентна лампа (мал.. 40.1, д) працює за рахунок виникнення розряду між двома електродами (нитками розжарювання) на кінцях лампи. При розряді, електрони, що виділяються з електродів бомбардують шар спеціального матеріалу люмінофору, яким покрита колба лампи з внутрішньої сторони і він починає світитися. Для кращої провідності розряду в колбу лампи поміщують незначну кількість ртуті, яка перебуває у вигляді пари.

Люмінесцентна енергозберігаюча лампа (мал. 40.1, б) працює за тим ж принципом, що й звичайна люмінесцентна, тільки відрізняється формою, габаритами та споживаною потужністю.

Галогенна лампа розжарювання (мал. 40.1, в) заповнена інертним газом галогеном, що дає змогу збільшити світловіддачу при тій самій потужності, що й в звичайних ламп розжарювання.

LED - лампа (мал. 40.1, г) світиться за рахунок світлодіодів, які споживають дуже малу кількість електроенергії при тих самих параметрах світіння і мають великий термін служби.

Електричні джерела світла також відрізняються своїми цоколями.

Цоколь - конструктивний елемент лампи, який необхідний для установки лампи в патроні. Він забезпечує зв'язок із зовнішнім електричним ланцюгом. Цоколь роблять з металу, рідше - кераміки. Всередині нього розташовані елементи самої лампи (нитки розжарення, електроди), а зовні - контакти.

У кожному світильнику використовується певний тип патрона, в який можна встановити тільки таку лампу, яка має відповідний цоколь. Таким чином, при купівлі світильника слід звернути увагу на тип цоколя ламп, які використовуються в світильнику.

Існує безліч видів і підвидів цоколів. Дві основні групи: різьбові і штирькові. У побуті найпоширенішим є різьбовий (гвинтовий) цоколь.

1. Перша буква в позначенні цоколя вказує його тип:

· E - різьбовий цоколь Едісона

· G - триконтактний цоколь

· R - цоколь з утопленими контактами

· B - штифтовий цоколь (байонет)

· S – софітний цоколь

· P - фокусуючий цоколь

· T - телефонний цоколь

· K - кабельний цоколь

· W - безцокольні лампи

2. Число, яке вказує розмір цоколя або відстань між контактами, наприклад E14, E27, G5, G13;

3. Рядкові букви вказують число сполучних контактів або пластин:

· s - один контакт

· d - два контакти

· t - три контакти

· q - чотири контакти

· p - п'ять контактів

Різьбовий цоколь Едісона "E"

Це найпоширеніший цоколь, винайдений ще самим Едісоном. Він має різьбову форму для швидкого з'єднання ламп, використовується в побутових світильниках і люстрах. Позначається як E xx , де xx - діаметр в міліметрах.

Мал. 40.2. Розміри різьбових цоколів Едісона «Е»

За розміром цоколь Едісона підрозділяють на:

· LES - мікроцоколь

· MES - мініатюрний цоколь

· SES - міньйон (малий цоколь)

· ES - середній цоколь

· GES - великий цоколь

Мал. 40.3. Цоколь E14

E14 - один із широко поширених типів цоколя. Для мініатюрних і класичних ламп розжарювання з таким цоколем прижився термін «міньйон». Традиційні лампи розжарювання є найбільш широко застосовуваним джерелом світла. Їх відрізняє велика різноманітність видів: грушоподібна, свічкоподібна, каплеподібна, куляста, дзеркальна та ін.

Мал. 40.4. Цоколь E27

E27 - найвідоміший і популярний тип цоколя, винайдений ще Едісоном. Крім класичних ламп розжарювання, такий цоколь тепер мають і лампи іншого типу, в тому числіенергозберігаючі компактні люмінесцентні лампи, галогенні лампи розжарювання, газорозрядні та інші. Будьте уважні - компактні люмінесцентні лампи з цоколем E27 і E14 не підходять для керування в схемах з димерами і електронними вимикачами.

Триконтактний цоколь "G"

Цифри в позначенні при двох контактах вказують на відстань між ними, а при більшій кількості контактів - на діаметр кола, усередині якого розташовані контакти. Букви UXYZ вказують на модифікацію конструкції. Такі цоколя не є взаємозамінними! Іноді цоколь розглядається як комбінація двох або більше аналогічних цоколів. У цьому випадку перед загальним позначенням вказується кількість поєднуваних цоколів: 2G11, 2G10, 2G13

Мал. 40.5. Цоколь G4

Цоколь G4 розроблений для мініатюрних галогенових ламп, які широко використовуються для декоративного світлового оформлення завдяки своєму яскравому точковому світлу. В основному, це низьковольтові лампи для напруги 12В або 24В. Переваги цих ламп проявляються, насамперед, у вбудованих стельових світильниках і гнучких системах освітлення. Термін служби таких ламп - понад 2000 годин. В даний час лампи з таким цоколем широко використовуються у світильниках із кришталевими стразами.

Мал. 40.6. Цоколь G5

Цоколь G5 використовується в люмінесцентних трубчастих лампах з діаметром колби 16 мм. Ці лампи випромінюють світло дуже високої якості кольором від теплого білого до холодного денного. Люмінесцентні лампи відрізняються високою світловою віддачею і малим споживанням електроенергії.

Лампи з цоколем GU5.3 (MR16) використовуються в побуті для вбудованого освітлення.

У ламп з цоколем GU10 є потовщення на кінці контактів, для поворотного з'єднання з патроном.

Цоколь з втопленим контактом "R"

Цей вид цоколів використовується в невеликих і легких кварцових галогенних лампах, в освітлювальних приладах високої інтенсивності, що працюють від мереж змінного струму. Цифри в позначенні цоколя позначають загальну довжину лампи в мм.

Штифтовий цоколь (байонет) "B"

Цей вид лампових цоколів з'явився в процесі еволюції конструкції Едісона. Він був розроблений для того, щоб прискорити процес заміни лампочок і зробити їх більш компактними. В його основі - пара симетрично розташованих круглих бічних штифтів, які вставляються у відповідні їм прорізи патрона. Потім цоколь фіксують, прокручуючи на чверть обороту. Цифра - зовнішній діаметр цоколя (B9s, B15d, B22d) в міліметрах. Різновидом подібного цоколя є цоколь типу Bay (BA). Характерною особливістю є несиметричні бічні контакти, що позиціонують лампу в тримачі (патроні) строго певним чином, що важливо для фокусування світлового потоку, наприклад в автомобільних двухспіральних лампах "ближнього-дальнього" світла або навігаційних суднових вогнях.

Софітний цоколь "S"

Цоколь "S" (Festoon або Torpedo Lamps / Гірлянда) - контакти розташовані з двох сторін, як у скляного запобіжника. Цифра позначає зовнішній діаметр корпусу в міліметрах (S6, S7, S8). Лампи з таким цоколем часто використовуються для освітлення салону і номерного знака автомобілів.

Фокусуючий цоколь "P"

Цоколь "P" (Prefocus type Bases / цоколь фокусуючого типу) - спеціального виконання для навігаційних вогнів, прожекторів, кінопроекторів, ліхтариків та ін. Збірна лінза, яка знаходиться у цоколі фокусує світловий потік в певну сторону. Цифри зазвичай позначають діаметр фокусуючого фланця або частини цоколя, на якій горизонтально встановлюється лампа.

Даний цоколь застосовується в лампах головного світла автомобіля.

Телефонний цоколь "T"

Ці цоколі підходять лампочкам підсвічування, пультів, мнемосхем і т.д. Цифри означають виміряну по контактним пластинкам зовнішню ширину в міліметрах. В даний час подібні лампи широко використовуються як індикаторні (сигнальні) лампи в різних щитах автоматики, мнемосхемах, пультах управління. Часто подібні лампи використовуються для підсвічування кнопок апаратури зв'язку. На відміну від повсюдно використовуваних в Україні комутаторних ламп типу КМ, з цоколем T6, 8, на Заході широке застосування одержали подібні лампи менших габаритів, з цоколями Т4,5 Т4,6 Т5,5. Останнім часом все частіше лампи розжарювання замінюються напівпровідниковими лампами в тих же габаритах. Напівпровідникові лампи (світлодіоди) споживають значно менше енергії при більшій яскравості.

На сьогоднішній день існує так само ряд нестандартних цоколів, використовуваних в деяких проекційних лампах: цоколь з кабельним з'єднанням "К", а також спеціальні цоколі для ламп ксенону, що позначаються літерою "Н" і цифрами відповідно до модифікації. У разі цоколя типу "W" контакт з патроном проходить прямо через струмові входи, які розташовані на скляній підставці лампи. Цифрами позначають загальну товщину скляної частини з одним струмовим введенням. Далі слідує знак множення і ширина підстави цоколя в міліметрах.