Освещение - лампы накаливания

Продолжая серию публикаций необъятной темы освещения, расскажу немного о самых традиционных источниках света. Тема более чем актуальна, – в последнее время в топ-сегменте дизайна интерьеров наблюдается подъём интереса к традиционным светильникам с «лампами Эдисона». Знаю этот вопрос не понаслышке, профессионально занимаясь переделкой американских светильников под европейские лампы.

Лампы накаливания.

Лампы накаливания являются традиционным источником света со второй половины девятнадцатого века, и  до сих пор широко используются в декоративных светильниках. Эти лампы излучают теплый свет – их цветовая температура составляет 2000 К для декоративных ретро-ламп и от 2700 К до 2900 К для обычных ламп, что высоко ценится в жилых и гостиничных интерьерах,  а также исторических объектах.

Источником света служит вольфрамовая нить, через которую проходит электрический ток. В состоянии накаливания, нить излучает инфракрасное, видимое, и, в незначительной степени, ультрафиолетовое излучения. Переход электрической энергии в световую в лампе накаливания не отличается высокой  эффективностью. Гораздо больше энергии излучается в виде тепла: около 92% потребляемой электрической энергии преобразуется в тепло, и только оставшиеся 8% – в видимое излучение. Эффективность ламп зависит от их мощности – светоотдача у более мощных ламп выше. Об этом не знали или подзабыли законодатели, запретившие использование в РФ самой эффективной применяемой в быту лампы мощностью 100 Вт, со светоотдачей около 13,6 лм/Вт. Однако, конструкция большинства светильников не позволяет устанавливать в них лампы мощнее 60 Вт, её светоотдача – около 10 лм/Вт.

У ламп накаливания мощностью до 40 Вт внутри колбы находится вакуум, более мощные лампы имеют заполнение инертным газом. Это связано с тем, что нить должна отдавать тепло, а вакуум является теплоизолятором.

Воздействие электрического тока и тепла, приложенные к тонкой металлической нити, не позволяют такому источнику света жить долго: он имеет средний срок службы всего 1000 часов. Срок службы зависит от напряжения питания, что видно по таблице зависимости параметров ламп накаливания от уровня изменения напряжения питания:

Как видите, снижение напряжения питания на 7,5% продляет срок службы лампы более чем в 3 раза. А повышение напряжения питания всего на 2% сокращает срок службы лампы на четверть.

Не буду подробно останавливаться на внутреннем строении лампы накаливания, так как такой информации в Сети предостаточно. Хочу остановиться только на плавком предохранителе, который размещен внутри лампы под т.н. тарелкой, и срабатывает при перехлёсте спирали.

Проблема возникает в момент включения, в старых лампах с провисшей спиралью. Под действием электрического тока холодная нить сжимается, а затем, под действием температуры – расширяется. Этот процесс занимает миллисекунды, но этого иногда хватает, чтобы нить свернулась петлей. Происходит КЗ, и предохранитель внутри лампы перегорает. Иногда при этом успевает сработать и автоматический выключатель в квартирном щитке.

У предохранителя в лампах с цоколем E14 (и очень старых E27) есть побочный эффект. При перегорании образуется избыточное давление, которое при некачественной вклейке выстреливает колбу из цоколя. Часто второй проводник при этом отрывается, и колба превращается в маленький неуправляемый снаряд. Энергии выстрела хватает на то, чтобы разбить колбу о потолок или пол, а по пути пробить дыру в стеклянном плафоне.

Борьба с этим явлением проста – это профилактика. Не покупаем дешёвые лампы, и своевременно заменяем лампы с сильно провисшей спиралью.

Цоколи ламп унифицированы – E12, E17, E26, E39 для Северной Америки, и E14, E27, E40 для Европы, включая РФ и страны бывшего СССР. Несмотря на американское происхождение стандарта, обозначение EXX соответствует диаметру цоколя в миллиметрах.

Лампы с цоколем E27 можно вкрутить в патрон E26. Это потому, что по результатам моих замеров ламп Philips и Osram, цоколь E27 имеет диаметр не 27, а 26,2 мм. Необходимо обратить внимание, что цоколь ламп E27 на 4 миллиметра выше, поэтому существует небольшая опасность выступания цоколя из патрона, что в светильниках открытой конструкции может несколько снизить электробезопасность.

Лампы имеют различную форму, цвет, и отделку поверхности колбы.

На иллюстрации приведены некоторые формы ламп накаливания: 

Некоторые формы колбы для ламп накаливания практически не используют, например B, E, ED часто применяют для газоразрядных ламп. Самой необычной является колба PAR - это не колба, а сборка. «Sealed Beam» - это неразборная лампа-фара. Внутри находится небольшой источник света, обычно галогенная лампа. Сама колба не газонаполненная - верхняя прозрачная часть приклеена герметиком к рефлектору. Мне встречались такие только с цоколем GU10.

По американской классификации обозначение лампы состоит из буквы/двух букв и числа. Буква указывает на форму колбы. Число – это диаметр колбы в самом широком месте, в 1/8 дюйма. Немного сложно, но попробую объяснить на примере самой популярной в Северной Америке лампы A19. Диаметр колбы этой лампы 19/8 дюйма, т.е. 2 3/8 дюйма, или 60 мм в диаметре в самом широком месте.

В РФ самая распространенная форма лампы – A17. Это обычная грушевидная лампа диаметром 55 мм. Согласно ГОСТ Р МЭК 60064-99 «Лампы накаливания вольфрамовые для бытового и аналогичного общего освещения» размер лампы в ее типе указывается не так сложно, а непосредственно в миллиметрах, т.е. А55.

Также лампы могут иметь маркировку по международной системе кодирования ламп (International lamp coding system, ILCOS) DIN EN 61231-2014. Эта система принята для обозначения ламп в каталогах и на упаковке.

Так, обозначение А55 40 W означает:

А - тип колбы (грушевидная)

55 - размер колбы в мм

40 W - мощность лампы

Полная кодировка ILCOS состоит из 5 частей:

1. Категория лампы:  

IA - с диаметром колбы больше 45 мм

IB - с диаметром колбы меньше 45 мм

IR – рефлекторные лампы.

2. Форма и цвет колбы.

Форму и её код можно посмотреть на иллюстрации, которую я привел выше. Некоторые распространенные:

A – грушевидная;

C – свеча, CA – свеча на ветру, CF – витая свеча;

G – шарообразная;

K – криптоновая (в русском фольклоре эта форма называется «грибок»);

P – сферическая (овоидная, т.е. «яйцевидная»);

R – рефлекторная;

S – прямосторонняя;

T – трубчатая.

Дополнительные технические подробности исполнения колбы, например, цвет, указывается после обозначения типа колбы. Обозначения цвета приведены в таблице:

3. Технические характеристики лампы. Число после первого дефиса обозначает мощность лампы в Ваттах, после второго дефиса - напряжение в Вольтах.

4. Тип цоколя.

5. Габаритные размеры ламп. Первое число обозначает диаметр колбы, в мм, второе число – длину лампы в мм.

Отдельной группой стоят винтажные ретро-лампы, или «Лампы Эдисона». Так их называют за сходство с первыми лампами, запатентованными Томасом Эдисоном. Выпускают их нескольких видов (форму колбы можно посмотреть по иллюстрации в начале статьи), в основном в Поднебесной. Розничная цена в Китае – 4-8 долларов, в Москве – втрое дороже. В связи с низким спросом в магазинах их не продают. Однако, в некоторых светильниках без них не обойтись.

Эти лампы имеют увеличенную или обычную колбу, прозрачную или янтарного (коричневатого) цвета, пониженную светоотдачу, цветовую температуру от 2000 К до 2700 K. Из-за пониженной температуры нити в теории эти лампы более живучи, их заявленный срок службы 2800-3000 часов.

Продолжение следует.