Лучшие электрики здесь!
E-mail:
Пароль:
Эксперт Клуба Вольтмастер:
Клещев Сергей
Рейтинг: 316
Санкт-Петербург
Блог электриков>Освещение - цоколи и патроны.

Освещение - цоколи и патроны.

Тема цоколёвки ламп  несколько раз поднималась на форуме, но многие участники не утруждают себя чтением веток целиком, снова и снова переспрашивая одну и ту же информацию. Поэтому решил систематизировать свои сообщения, глубже раскрыть тему, а также дополнить иллюстрациями и интересными фактами. Я постараюсь раскрыть историю создания цоколя лампы накаливания, его развитие, и современную номенклатуру, применяемую в освещении современных жилых помещений. Некоторые факты и документы интересны тем, что я не смог обнаружить их ни на просторах Рунета, ни в популярной Википедии.

В статье я рассматриваю цоколи ламп накаливания (ЛН) и галогенных ламп, не затрагивая отдельно компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) со встроенным ЭПРА, и LED-лампы со встроенным драйвером. Это сделано потому, что цоколи не изменились – поменялся только излучатель света. Также я исключил из обзора патроны Свана (байонеты), так как в быту они не применяются. 

Для начала, немного интересной истории.

Постоянный электрический свет был впервые продемонстрирован в 1835 году, и в течение следующих десятилетий ученые и изобретатели всего мира работали над надёжной лампой накаливания. Так как лампы были недолговечны, вопрос их самостоятельной быстрой и безопасной замены встал почти сразу. В то время производители ламп использовали различные и несовместимые цоколи. Например, Thomson-Houston Electric Company использовала цоколь с резьбовой шпилькой и вторым плоским контактным кольцом, Сойер-Манн и Вестингауз использовали пружинный зажим, взаимодействующий с выемками на цоколе, и вторым контактом в нижней части.  

 

В 1879 года Томас Альва Эдисон запатентовал, а в 1880 запустил в производство свою лампу накаливания (патент US223898 A, приоритет от 4 ноября 1879 года, дата публикации 27 января 1880 года).

 

Обратите внимание, что патрон пока отсутствует.

Годом позже Эдисон патентует винтовой цоколь и патрон для своей лампы (патент US251554 A, заявлен 26 марта 1881 года, дата публикации 27 декабря 1881 года).

 
 
Обойдя главного конкурента – Томаса Эдисона, с его сетью постоянного тока, компания Джорджа Вестингауза выиграла контракт на электрификацию и освещение с сетью переменного тока Всемирной выставки 1893 года в Чикаго. В отместку компания General Electric, принадлежавшая Эдисону, запретила Вестингаузу использовать запатентованные Эдисоном лампы с винтовым цоколем. Чтобы обойти запрет, Джордж Вестингауз впервые использовал лампы с двухштырьковым цоколем (патент на лампу US543280 A, заявлен 29 августа 1892 года, дата публикации 23 июля 1895 года).
 
 Примерно к 1908 году цоколь Эдисона стал самым распространенным в США, вытеснив остальные из употребления. Так мы получили лампы накаливания с привычным цоколем. А разработка Вестингауза стала прообразом цоколей для галогенных, а позже, и люминесцентных ламп и стартеров. 
 

Итак, начну с ламп с цоколем Эдисона (Edison Screw). 

Несмотря на американское происхождение стандарта, обозначение EXX соответствует диаметру цоколя в миллиметрах.
 В РФ и большинстве стран Старого Света для светильников на ЛН используются лампы с цоколями E14 (SES, Small Edison Screw) и E27 (ES, Edison Screw). 

Перед тем, как вкручивать лампу в патрон E27, следует помнить, что выпускаются эти лампы не только на сетевое, но и на пониженное напряжение, - 12, 24, и 36 В. Эти лампы предназначены для местного освещения, и поэтому имеют обозначение «МО». Также в России по-прежнему производятся ЛН E27 на 127 В. 

В Северной Америке напряжение сети вполовину ниже, чем у нас, и используются другие размеры цоколей - E12 (CES, Candelabra Edison Screw) и E26 (ES, Edison Screw). Если при переделке «под Россию» патроны E12 необходимо заменять на E14, то с E26 проще – лампы с цоколем E27 вкручиваются в патрон E26. Этим, кстати пользуются некоторые сообразительные американцы и канадцы - из поездок по Европе они привозят лампы накаливания на напряжение 220В, и вкручивают в тех помещениях, где освещенность некритична. Так они получают практически вечную лампу, которую можно передавать по наследству.  

Для защиты от поражения электротоком фазный проводник подключается к центральному контакту. В этом случае исключен удар током в процессе установки и удаления лампы – при выкручивании сначала размыкается центральный контакт лампы, и только затем физически возможно касание цоколя. 

Для мощных ЛН, ртутных и натриевых ламп применяется цоколь E40 (GES, Giant или Goliath Edison Screw). По ту сторону океана используют цоколь E39. Это т.н. патрон промышленного стандарта, и в быту не применяется. Здесь следует отметить, что ртутные лампы нельзя включать без балласта, а натриевые лампы – без ПРА, а еще бывают они как на фазное, так и на линейное напряжение (последние имеют на колбе маркировку рабочего напряжения 400V).

 

Теперь посмотрим на цоколи галогенных ламп и патроны для них. 

По сравнению с обычными лампами накаливания, галогенные имеют ряд преимуществ - светоотдачу 20-35 лм/Вт, меньшие габариты, больший диапазон плавного регулирования потока излучения, срок службы ~2000 часов, единичную мощность от 6 до 2000 Вт (в быту, обычно, до 150 Вт). Платой за это служит более высокая рабочая температура колбы и цоколя, что предъявляет повышенные требования к патронам и подводящим проводникам. 

Все патроны для галогенных ламп можно разделить на две основные группы - для низковольтных галогенных ламп, и для сетевых галогенных ламп накаливания. Обозначение цоколей начинается с буквы G (материал колбы лампы G - Glass, стекло), вторая буква обозначает различия формы цоколя. Цифры после букв указывают расстояние в миллиметрах между центрами штырьков. Например, GU10 - с U-образной формой керамического основания цоколя, и с размером по осям контактов 10 мм. Отдельно стоят линейные галогенные лампы. 

Для патронов двух разных групп предъявляются разные требования к изоляции, защите, и испытаниям, поэтому низковольтные патроны нельзя применять для прямого включения в сеть.

 

Патроны для низковольтных галогенных ламп накаливания. 

В группу низковольтных входят патроны для ламп с цоколями G4(GU4, GZ4), G5.3(GU5.3, GX5.3, GY5.3), G6.35(GU6.35, GX6.35, GY6.35). 
 
Для примера, на иллюстрации - цоколи G4 и GU4. Первый встречается, в основном, у капсульных ламп, второй - у зеркальных ламп в точечных встраиваемых светильниках. 
 
 Также различаются и патроны - для капсульных ламп патрон часто встраивается в металлическую трубку люстры, для зеркальных ламп - крепится к основанию или остаётся свободным. Кстати, для примера я поместил на иллюстрации универсальный патрон - в него можно включать любую лампу формата G4(GU4, GZ4), G5.3(GU5.3, GX5.3, GY5.3) или G6.35. 
Капсульные лампы G4 также применяются в мебельных светильниках. Там используется прямоугольный патрон, жестко монтируемый сбоку светильника.
 Патроны для низковольтных ламп выпускают как с прикрепленными отрезками проводов, так и с плоскопружинными клеммами. При замене патронов G4 в люстрах, следует обязательно учитывать, что разные производители выпускают патроны с проводами разной длины, и в больших люстрах это бывает очень критично.

Максимальное рабочее напряжение (нормируемое напряжение), на которое рассчитаны эти патроны, составляет 24В, максимальный рабочий ток - 8А или 10А.

 Эти патроны нельзя включать напрямую в сеть. Несмотря на то, что по заказу наших продавцов китайские производители штампуют лампы на сетевое напряжение с цоколем  G5.3, использовать их недопустимо. Ни один нормальный производитель не выпускает лампы на 220В с цоколем G5.3. Если точечный светильник укомплектован патроном G5.3, но планируется питание от сети, необходимо заменить патрон на GU10 или GZ10 (см.ниже).

 

Патроны для сетевых галогенных ламп накаливания.

Во вторую группу, для питания от сети, входят патроны G8, GY8.6 (оба для ламп напряжением 120 В); G9; байонет GU10(GX10, GZ10); G12 (применяется для металлогалогенных ламп); G23 и GU24 (применяются для КЛЛ), G38 (для театрального света), и новый байонет GX53 (для КЛЛ и светодиодных ламп). 

В отличие от патронов первой группы, конструкция этих патронов обеспечивает недоступность прикосновения к токоведущим деталям для нормальной эксплуатации – без установленной лампы, с установленной лампой, и в процессе установки и удаления лампы. С этими цоколями выпускаются лампы только на сетевое напряжение, так искусственно обеспечивается несовместимость – низковольтные лампы невозможно по ошибке включить напрямую в сеть (китайские поделки не в счёт). 

Самыми распространенными патронами этой группы являются G9 (для капсульных ламп) и GU10(GX10, GZ10) (только для ламп с зеркальным рефлектором). Оба патрона рассчитаны на максимальный ток 2 А и напряжение 250 В. 

Патроны G9 выпускаются в различных модификациях, с разными вариантами крепления – двумя винтами или с резьбой М10 в задней части. Есть вариант с резьбой и кольцом в комплекте – для прямой установки плафона прямо на патрон. 
 
 

Чаще всего патроны G9 имеют плоскопружинные клеммы для подключения проводов, но есть варианты и присоединенными проводами. Патроны выпускают из керамики и пластика.

 

Цоколь GU10 сравнительно молод – он разработан компанией Havells Sylvania в 1997 году. У него существуют две другие разновидности – GZ10 и GX10. У GZ10 имеет прямое цилиндрическое основание. У GX10 основание имеет ступенчатое уменьшение диаметра и два выступа-ключа. Лампы GX10 и GZ10 невозможно вставить в патрон GU10. Самый универсальный патрон – GZ10 (на фото), в него можно установить лампы всех трёх типов.
 
Зачем нужны эти разные цоколи? Потому что имеют их разные лампы!
  • Обычные лампы с зеркальным отражателем типа MR16 имеют цоколь GU10. В качестве отражателя используется алюминиевое напыление. 
  • Цоколь GZ10 имеют лампы MR16 с дихроическим отражателем. В этих лампах применяется селективное дихроическое покрытие, которое отражает видимый свет, но пропускает инфракрасное излучение. Этот тип ламп меньше нагревает освещаемые объекты, так как в потоке света уменьшено инфракрасное излучение. Такие лампы должны использоваться только в совместимых светильниках, которые могут рассеивать тепло. Дихроические лампы недопустимо устанавливать на стене или в закрытых светильниках. Именно поэтому дихроическую лампу невозможно вставить в обычный патрон GU10.
  • Цоколь GX10 применяется для металлогалогенных ламп MR16. Эти лампы работают не напрямую от сети, а используют внешний ПРА, устанавленный в светильнике. Соответственно, такие светильники имеют патрон GX10, в который нельзя вставить обычные и дихроические галогенные лампы. 

Патроны GU10 (GX10, GZ10) выпускают из керамики и полибутилена, как с прикрепленными отрезками проводов, так и с плоскопружинными клеммами.

 

Цоколь GX53 появился совсем недавно, с распространением новых источников света. Патрон является частью светильника, встраиваемого в потолок. Из всех стандартных светильников, этот является самым плоским (вместе с установленной лампой). Пока встречался только с китайскими производителями не самого высокого качества.
 
 

Присоединение патронов с плоскопружинными клеммами. 

Для присоединения патронов с плоскопружинными клеммами крайне желательно применять термостойкие провода, например, РКГМ, ПВКВ, SiF/GL, SiF. Сечение подключаемого провода обычно ограничено в пределах от 0,5 до 1 мм², реже до 1,5 мм². Концы многожильных проводов, вводимые в клеммы, необходимо залудить или оконцевать соответствующими наконечниками НШВ. 

 

Патроны для линейных кварцевых галогенных ламп.

Третья группа – патроны для линейных кварцевыех галогенных ламп. Для бытового применения они полностью унифицированы, выпускаются только под сетевое напряжение, и имеют единственный цоколь (и соответственно патрон) R7s. Различается только длина лампы, которая зависит от мощности. Стандартная длина линейных галогенных ламп на 220 В составляет 78, 117, 130, 189, 255, и 330 миллиметров. Цифра 7 в типе цоколя означает диаметр контактной части лампы, в миллиметрах.
 
 
В некоторых светильниках установлена стандартная сборка из двух патронов R7s, приклёпанных к металлическому кронштейну. Встречал трех размеров, для ламп КГ длиной 78, 118, и 189 мм.
 
 В других светильниках на нужном расстоянии соосно установлены два отдельных патрона R7s. На иллюстрации я привел несколько видов. 

В связи с большой мощностью линейных ламп, патроны R7s всегда изготавливают из керамики, а к пружинному контакту неразъёмно прикреплен отрезок термостойкого провода.

 
****
 
При написании статьи использованы труды моего преподавателя, к.т.н. проф. Ольги Павловны Моховой, информация из каталогов производителей, русского, немного, и, в основном, англоязычного сегментов сети Интернет, в т.ч. ресурса Google Patents, сайта Министерства Энергетики США. Текст и компиляция иллюстраций уникальны, при использовании ссылка на автора обязательна.

 

Комментарии: