Физика в быту

По принципу работы они тоже относятся к лампам накаливания, но с некоторыми усовершенствованиями. Колба галогенной лампы наполнена не инертным газом, как во многих лампах накаливания, а химически активным газом – галогеном (это может быть фтор, хлор, бром или йод). Галогены вступают в химические реакции с испаряющимся вольфрамом нити накаливания, образуя летучие соединения. Галогениды вольфрама летают по всему объёму колбы, а вблизи нити накаливания снова разлагаются на исходные компоненты. Атомы вольфрама частично оседают обратно на нить и образуют вокруг нити вольфрамовую «атмосферу», замедляющую дальнейшее испарение. А ведь быстрое испарение нити накаливания – главное препятствие к повышению её температуры.

В галогенных лампах температура накала увеличена до 3000–3100 К. Из-за этого заметно повышаются КПД и светоотдача. Так, светоотдача 75-ваттной лампы накаливания составляет 12,5 лм/Вт, а галогенной лампы такой же мощности – 14,5 лм/Вт. У самых мощных галогенных ламп светоотдача достигает 25 лм/Вт. Спектр немного изменяется «в пользу» голубой составляющей, и свет воспринимается глазом как яркий белый, более холодного оттенка, чем у ламп накаливания, а цветопередача у галогенных ламп такая же, то есть приближается к 100.

Пульсации светового потока у них меньше, чем у традиционных ламп накаливания! Срок службы возрастает в 2–4 раза, а для низковольтных ламп ещё больше.

Можно было бы считать недостатком галогенных ламп слишком высокую температуру колбы (из-за этого в некоторых типах ламп её делают из кварцевого стекла). Но этот недостаток легко преодолевается путём помещения маленькой кварцевой колбы в привычный стеклянный баллон, так что издали вы не отличите такую лампу от обычной лампы накаливания.

Есть много разновидностей галогенных ламп по мощности, цоколю и типу исполнения. Отдельное направление – для автомобильных фар.

Галогенные лампы разнообразны и универсальны в употреблении. Есть виды, подходящие для точечного освещения, использования в натяжных потолках, лампы с отражателем для создания направленного светового потока, а есть варианты, заменяющие лампы накаливания в привычных светильниках. Их можно использовать с диммерами и выключателями, имеющими световой индикатор. Есть низковольтные лампы, питающиеся от сети напряжением в 12 в или 24 в (для их подключения требуется трансформатор).

В 2016 году среди проданных ламп больше половины составляли лампы накаливания, а в 2020 году их доля сократилась до 30 %, не считая галогенных ламп, доля которых в общем числе проданных ламп – 9,5 %.

Лампы накаливания долгое время были самыми популярными источниками света в наших домах, но последние десятилетия их начали активно вытеснять энергосберегающие типы ламп, люминесцентные и светодиодные.

Глава 4

Люминесцентные лампы

Исторически первыми на смену лампам накаливания пришли люминесцентные лампы: сначала – на производстве и общественных местах, а потом – и в быту. Переходим к разговору о них.

Принцип работы

Чтобы понять, как работают эти лампы, нам придётся вкратце познакомиться с двумя физическими явлениями: газовыми разрядами и люминесценцией.

При прохождении тока через газы могут возникнуть те или иные световые и шумовые явления. Например, молния (искровой разряд). Но нас сейчас интересует так называемый тихий разряд – тлеющий. Для его возбуждения надо заполнить стеклянную трубку каким-то газом при низком давлении и приложить значительное постоянное или выпрямленное напряжение. Тогда газ начнёт светиться. Но спектр свечения будет не непрерывный, а линейчатый. Если разложить свет разряда в спектр с помощью призмы, то мы увидим не сплошную полосу с радужной окраской, как в спектрах Солнца и лампы накаливания, а отдельные цветные линии, разделённые тёмными промежутками. Линии какого именно цвета будут представлены в спектре, зависит от состава газа. Спектр – «визитная карточка» газа. Подчеркнём ещё раз, это важно: свечение тлеющего разряда – смесь отдельных монохроматических излучений. Ну а глаз такую смесь воспринимает как некий цвет. К примеру, трубка с неоном даёт оранжево-красное свечение, с аргоном – синевато-зелёное. Такие трубки используют в рекламе.