МГЛ (ДРИ) дома, вопросы и ответы30.10.2022 20:01

Более полутора лет мы тестировали применение маломощных ламп МГЛ дома (газоразрядные лампы высокого давления). Один из интереснейших факторов, влияющих на комфортность освещения, оказалась общая инсоляция региона и время пребывания на открытом воздухе. Некоторые, особо удачные образцы, имеют наработку более 7000 часов, иные были почти сразу забракованы. МГЛ лампам, результатам тестов и не только посвящается эта статья.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: авторы статьи не несут ответственность за ущерб, причиненный при использовании МГЛ ламп в случаях отступления от рекомендаций производителя и иных проявлениях пользовательской неосмотрительности.

ВАЖНО: лампа должна быть абсолютно чистой, прикасаться к ней руками, щеками и прочими частями тела нежелательно. Если это произошло — удалите следы салфеткой, используя известные способы (спирт — дыхнуть — протереть и т.п.). Новая лампа третьего или второго поколения должна проработать от 40 до 100 часов, чтобы достигнуть заявленных производителем характеристик. В начальный период цветовая температура света лампы может меняться.

Выражаем благодарность ресурсу lamptech.co.uk за историю развития ламп, и авторам комментариев old-ighting.ru и ixbt.com.

Термины и понятия

Точка белого или ЦТ — это колориметрическая величина, показывающая соотношение «теплых» и «холодных» оттенков спектра. Спектр излучения естественного дневного света близок к спектру излучения абсолютно чёрного тела, нагретого до соответствующей температуры около 5400–5700°К. подробнее здесь.

Индекс цветопередачи CRI — условная величина, показывающая цветопередачу по сравнению с эталонным источником с индексом 100 (лампа накаливания).

МГЛ лампы не могут быть просто подключены в «розетку». Для запуска лампы нужен ЭПРА (электронный пускорегулирующий аппарат) или ЭмПРА+ИЗУ (электромагнитный пускорегулирующий аппарат и импульсное зажигающее устройство), которое создаст начальное пусковое напряжение (ИЗУ), а потом будет поддерживать ток в лампе (ЭмПРА) на определённом уровне. ЭПРА более предпочтительны ввиду энергоэффективности, лучших показателей стабильности света, габаритов и веса, а также отсутствия дополнительной обвязки. Напряжение пуска лампы — 4,5–5кВ при очень маленьком токе (как в пьезозажигалке). После возникновения дуги ток поддерживается напряжением 90–100В. При работе ЭПРА издают шум, который является отдельной, но решаемой проблемой.

Поколения ламп и характеристики

Металлогалогенные лампы выпускаются в разнообразных формфакторах, однако основное развитие керамических «hiCRI» ламп велось именно для ритейла. Исторически сложилось так, что самым распространёнными стали лампы с цоколями G12 и G8.5, мощностью 35,70 и 150Вт, цветовой температуры 3000k и 4200k. Лампы в данном исполнении имеют лучшие характеристики, направленные на максимально качественную передачу цветов, при этом имеют самую низкую стоимость.

Лампы

Спектры ламп и «поколения»

Существуют лампы 1-е, 2-е и 3-е поколения. Они существенно отличаются между собой сроком службы, качеством света и безопасностью. Все три параметра улучшались с каждым поколением. В этой статье мы рассматриваем только второе и третье поколение ламп МГЛ с керамической горелкой. Первое поколение ламп МГЛ с кварцевой горелкой взрывоопасно, его не рассматриваем и использовать не рекомендуем. Отметим, что случаи взрыва ламп МГЛ Osram или Philips с керамической горелкой поколений 2 и 3, при использовании с фирменным ЭПРА нам не известны.

*Горелка — внутренняя колба лампы. В качестве наполнения горелки используются соли металлов и пары ртути. Под воздействием энергии электрической дуги происходит переход веществ, наполняющих горелку, в возбуждённое состояние с последующим сбросом энергии в виде излучённых электромагнитных волн, преимущественно видимого диапазона.

Развитие ламп МГЛ с керамическими горелками велось для освещения магазинов. Производители делали акцент на высокие индексы цветопередачи и выпустили серию ламп с CRI > 90%.  Самыми распространёнными стали лампы с цоколями G12 и G8.5, мощностью 35, 70 и 150Вт, цветовой температуры 3000°К и 4200°К. Лампы в данном исполнении имеют лучшие показатели цветопередачи, а также самую низкую стоимость.

кратное сравнение ламп Philips CDM-TC 70Вт 3000kосновная разница между поколением ламп

оценочные спектры лампы от производителя, 3000°К и 4200°К, второго и третьего поколения

Разные производители по-разному обозначают третье поколение выпускаемых ламп: Philips — elite (выбирайте с зелёным логотипом), Osram — long life или excellence, Tungsram — precise.

Внешний вид и упаковка ламп разных поколений

Обозначение YXX, где  Y — индекс цветопередачи, а XX — цветовая температура, например: 942 — CRI > 90  цветовая температура 4200°k (NDL — neutral day light) нейтральный белый.

Слева на право лампы 70Вт, G8.5: Philips 830 (второе поколение), Philips 930 (третье поколение), Philips 942 (третье поколение), Osram 942 (второе поколение)Osram — 3-е поколение слева (long life)Philips — улучшенное третье поколение справа. 3-е поколение с красным значком «elite» имеет некоторые недочёты

Наш выбор ламп для ежедневного использования

Лампы «третьего поколения» тёплого и нейтрального белого света

Лампы «второго поколения» нейтрального белого света

Тёплые лампы «второго поколения» за исключением количества UVA и NIR, не имеют преимуществ перед лампами «третьего поколения» и могут быть рекомендованы только в некоторых случаях.

Положения горения ламп

Лампы Philips** и Osram, с цоколями G12 и G8.5, могут использоваться в любом положении (вертикальное, горизонтальное и т.д.). Некоторые из них имеют ограничения в показателях эффективности или срока службы в зависимости от положения. Максимальная производительность МГЛ ламп с такими цоколями достигается в вертикальном положении горения (позиция вверх). Для избежания ошибок сверяйтесь с инструкцией. Подробно — ГОСТ IEC 61549–2012

**в ОЕМ инструкции Philips указано — «универсальное положение горения применимо для всех одноцокольных ламп». Некоторые лампы имеют ограничение в положении горения для получения наилучших показателей светоотдачи.

Количество циклов включения

Лампы МГЛ не подходят для использования с циклами работы менее 30 минут ввиду особенностей запуска и сильных перепадов температуры горелки при переходных режимах. По данным производителей лампа МГЛ допускает не менее 1350 циклов переключения. Возможно, что эти цифры применимы для самых жёстких условий запуска при низкой температуре (ниже -30°С).

Выход из строя лампы (EOL, End-of-life)

Основным механизмом выхода из строя в конце срока службы ламп является утечка из горелки во внешнюю оболочку. Высокая рабочая температура постепенно истончает керамическую стенку горелки, что постепенно приводит к возникновению отверстия или трещины и утечке ее содержимого во внешнюю колбу. Утечка во внешнюю колбу обычно наблюдается внезапным и значительным падением светового потока и заметным «зеленением» света.

Вышеописанная ситуация часто сопровождается возникновением разряда за пределами горелки. Это происходит, когда разряд устанавливается между двумя токопроводящими частями. Тлеющие и дуговые разряды могут быть обнаружены программой ЭПРА по отклонению напряжения и/или тока от нормального. При аномальных значениях ЭПРА отключит лампу. Режим аварии снимается отключением от сети. Однако если вы заметили подобные неполадки в работе лампы, её следует немедленно отключить и заменить.

Перезапуск лампы

Время повторного включения зависит от типа горелки (сферическая, цилиндрическая), мощности лампы и скорости её остывания и варьируется в среднем от 4 до 10 минут. При попытке включения лампы до её остывания ЭПРА будет с периодически пытаться разжечь лампу. Если лампа не запустится в течение часа, то ЭПРА уйдёт в режим ожидания. Режим ожидания снимается отключением от сети.

Возможность взрыва лампы

Некоторые МГЛ можно использовать только в светильниках с защитным стеклом или плафоном. Для обозначения этого требования есть соответствующий значок. Это требование связано с необходимостью удержания осколков горелки лампы в случае её повреждения. Осколки работавшей лампы имеют температуру более 650 °С и могут вызвать пожар. У керамических МГЛ горелка со временем зазеркаливается и световой поток сильно падает. В инструкциях к лампам 2 и 3 поколений сочетание слов «взрыв» колбы лампы нами не обнаружено. Колба, вероятно может взорваться, если её резко охладить, например залить водой.

https://forum.ixbt.com/topic.cgi? id=48:11387:2191#2191

Возможность взрыва лампы МГЛ первого поколения с кварцевой горелкой действительно существенна. Такие лампы взрываются после наступления EOL, поэтому ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ! срок замены, указан в инструкции, и в среднем не превышает 8000 часов. Процессы, которые обычно происходят в лампе первого поколения перед возможным взрывом: кварц горелки начинает подплавляться, вероятно, за счёт постепенной диффузии рабочего вещества в кварц и снижения температуры его плавления, поэтому горелка постепенно увеличивается в размере. В момент, когда горелка касается внешней колбы происходит взрыв.

Утилизация ламп

Как и бытовую электронику, лампы нельзя утилизировать с бытовыми отходами. Самый простой вариант сдать лампу в пункт переработки или по месту приобретения. Отметим, что МГЛ лампа третьего поколения заменяет от 7 до 17 светодиодных ламп по 1000 люмен каждая, работающих одновременно. Кроме того, срок жизни светодиодных ламп, вопреки заверениям производителей, не превышает срок жизни МГЛ, а чаще всего он намного меньше. За 6000 часов происходит снижение светоотдачи светодиодной лампы на 20% и существенное ухудшение цветопередачи, за счёт деградации люминофора. Филаментные светодиодные лампы — это вообще отдельная история. Поэтому, прежде чем осуждать использование ртути в источниках света, желательно понять, что является основным источником загрязнения, даже без рассмотрения вопроса качества света.

Лампы в исполнении e27

Лампу Philips CDO-TT не рекомендуем к покупке, т.к. в них гудит арматура во время работы, и если проблемы шума ЭПРА решить можно, то с лампой — нет. Однако рефлекторную лампу Philips CDM-R покупать можно, но надо учитывать довольно большой световой поток данных ламп.

ЭПРА

Схема подключения

Основное правило:  1 ЭПРА = 1 лампа и мощность ЭПРА соответствует мощности лампы***, надо отметить, что максимальная длина провода до лампы не более двух метров. Установка выключателей после ЭПРА категорически запрещена!

***есть исключение — вариант на 2 лампы

Выбор ЭПРА, бренды и размеры блоков

Все ЭПРА для МГЛ ламп совместимы между собой. Советуем выбирать между Osram или Philips, оба бренда выпускают ЭПРА очень хорошего качества и производят их по сей день.

На что стоит обратить внимание: у маленьких ЭПРА HID-PV m 35 /S 913700696166 меньше размер электролитов, чем у «полноразмерной» версии HID-PV E 35 /S 913700680766, что при нестабильном напряжении в сети даст визуальные скачки яркости на лампе.

Хочу добавить, что на ЭПРА Osram — лампа стартует медленнее, видимо это связанно с тем, что большинство ламп G12, G8.5 данной компании являются «разогнанными». На ЭПРА Philips — лампа стартует быстрее на 30%.

ВНИМАНИЕ:  ЭПРА для ДНаТ/WhiteSON — HID-PV Base 70 SON 913712008766 и подобные — не подходят для МГЛ (другое напряжение на лампе), хотя лампа будет включаться и гореть, но возможет акустический резонанс.

Срок службы

Производитель (Philips/Osram) заявляет 40000ч, при отказе 10%. По факту работают дольше, если не уходить за рекомендованные условия эксплуатации (перегрев).

Нагрев

У блоков ЭПРА довольно высокий КПД, потери на ЭПРА 150Вт — 11Вт, 70Вт — 9Вт, 35Вт — 4Вт. ЭПРА рассчитаны на работу при температуре корпуса 85 градусов.

Устройство и схемотехника

Схемотехника HID-PV E 35 и 70 почти совпадает.

Один из вариантов электронной схемы ЭПРА на 70Вт (источник радиокот)

«Универсальные» ЭПРА

Схемотехника HID-PV E 35 и 70 почти совпадает, у некоторых производителей есть «универсальные» ЭПРА (снято с производства) Tridonic PCI PRO (datasheet). К данному ЭПРА можно включить одну лампу 35Вт или 70Вт.

Шум

Шум работы ЭПРА, проблема обусловлена низкой частотой работы дросселя: «квадратно-волновым током частотой 70…400 Гц». Причём чем выше мощность ЭПРА, тем сильнее слышен шум его работы. Самые популярные ЭПРА шумят довольно сильно Osram PTi 150 S,  Philips HID-PV C 150 /S. Несмотря на заявления производителя «Уровень шума Inaudible», «бесшумность» может не услышать разве что глухой. Philips пытался от гула избавится компаундом, но толи денег не хватило на исследования, то ли главный разработчик глухим оказался…

решение от производителя для снижения уровня шума Philips HID-PV C 150 /S

Вариант избавления от шума ЭПРА

Osram PTi 70 — почти бесшумное решение, шумит первые 3 минуты во время выхода на режим и/или закручивания дуги.

Philips HID-PV E 70 — шумные, особенно во время запуска. Например на кухне не критично, но в комнате я бы не использовал.

Osram PTi 35 S MINI — бесшумные.

Philips HID-PV E 35 — шумит, в тишине спальни слышно.

Чтобы решить проблему шумности мы применили решение без вмешательства в конструкцию ЭПРА. Для домашнего светильника МГЛ пришлось разработать шумоизолирующий кожух, сочетающий в себе элемент подвешивания к потолку. В ближайшее время мы представим обзорную статью про его конструкцию, где постараемся дать информацию для желающих смастерить самостоятельно, рассказав о явных «граблях», на которые мы уже наступали.

Инсоляция и источники освещения

При выборе ЦТ лампы мы учитываем, что цветопередача лучше у холодных ламп, однако…. в связке с экраном монитора или гаджета, особенно в осеннее-зимний период в северных регионах это может оказаться решением не удачным. Понятно, что эффект дискомфорта от экрана можно снизить, уменьшая ЦТ экрана. Но используя тёплую МГЛ или обычную галогенку удаётся избежать подкручивания ЦТ в «желтизну». Дело в том, что доля UV, компенсирующая холодную часть видимого спектра в холодных лампах относительно меньше, чем в тёплых и при использовании холодной МГЛ не остаётся «запаса» UV составляющей для компенсации влияния гаджета. В результате, когда длительно (несколько дней и более) нет возможности скомпенсировать недостаток UVA солнцем, появляется повышенное зрительное напряжение и развитие проблем со зрением. Врачи уже пишут об этом, но догадаться, в чем же дело никак не могут. Предлагают заедать проблемы витаминками. Прочитать можно здесь: fontanka.

Приводим таблицу UV спектров A (400–315нм), B (315–280нм) и C (280–200нм) от солнца и других источников света, измеренную прибором ТКА-ПКМ (поверенный). Значения энергетической освещённости приведены в мВт/м² на 1000лк:

На основании полученных данных можно сделать выводы о том, что есть два пути. Первый — мы говорим, что ультрафиолет и инфракрасное излучение — это вред, и тогда на улицу мы не ходим. Ну и второй, когда мы понимаем, что зачем-то это нужно, а может даже очень нужно, и пытаемся скомпенсировать недостаток ультрафиолета и инфракрасного при низкой инсоляции посредством источника света.
Хотелось бы заметить, что формирование синдрома SAD, при недостатке солнца, вероятно, вызвано отсутствием и NIR (750–1400нм) составляющей, которой совсем нет в светодиодном освещении. Влияние хорошего, полноспектрального освещения на здоровье человека явно недооценено. Мы этот вопрос изучаем, и уже можем ответить на вопросы участия UVA в зрительном процессе. Но, к сожалению, по вполне объективным причинам должны немного подождать с публикацией этих данных. Отдельную оценку влияния NIR дают в роспотребнадзоре, но как обычно в отрыве от исследования воздействия полного спектра.

Данная статья написана в соавторстве Вилисов Денис @UVA365 и Трость Алексей @atrost

Эта статья относится к циклу статей о способе снижения зрительного напряжения: часть 1

© Habrahabr.ru