Источники света

Лекция 2.

Источники света

Электрическое освещение предназначено для создания комфортных световых условий в быту, на производстве и в различных учреждениях. Основными устройствами в электрическом освещении являются источники света. Источники света преобразуют электрическую энергию в электромагнитные волны видимого спектра от 0,38 до 0,78 мкм.

Источники света подразделяются на тепловые и газоразрядные. Тепловые источники света при нагревании излучают свет. К ним относятся лампы накаливания, дуговые угольные источники, различные инфракрасные нагреватели. Газоразрядные источники света используют разряд в газах при прохождении электрического тока, в результате чего излучается свет. К газоразрядным источникам света относятся люминесцентные лампы, дуговые ртутные лампы, лампы высокочастотного и импульсного разряда.

Электрические источники света характеризуются световыми и электрическими величинами. К электрическим величинам относятся номинальное напряжение, мощность и ток. Основными световыми величинами являются световой поток Ф, излучаемый лампой, световая отдача лампы и освещенность Е. Световая отдача лампы равна отношению светового потока Ф к потребляемой источником электрической мощности Р. Единицей световой отдачи является люменна ватт (лм/Вт). Чем больше световая отдача, тем более экономичным и совершенным является источник света.

Важной характеристикой электрических источников света является срок их службы, измеряемый в часах. Срок службы широко применяемых источников света составляет от 200 до 20000 ч.

Основной задачей электрического источника света является создание необходимой освещенности рабочей поверхности. Чем больше освещенность, тем более комфортными являются условия работы. Распределение освещенности по рабочей поверхности зависит от источника света, расстояния до него и вида светильника.

Выбор освещенности различных рабочих мест производится в соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП). Рабочие места характеризуются разрядами в зависимости от зрительной работы с объектами различных размеров. Так, зрительные работы с объектами размером 0,1 мм требуют освещенности рабочего места в 5000 лк, а работа с объектами размером более 5 мм - 200 лк. Для освещения площадей и улиц в ночное время достаточно 15 ... 20 лк.

Лампы накаливания.

Лампы накаливания (ЛН) находят широкое применение в качестве источников света в быту и на производстве. Это объясняется их простой конструкцией и простотой в эксплуатации. Лампа накаливания не требует специальных дополнительных устройств для включения в электрическую цепь. Конструкция ЛН приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Конструкция лампы накаливания

Основными элементами ЛН являются колба 1, вольфрамовая нить 2 и цоколь З. Вольфрамовая нить при нагревании излучает свет и теплоту, что при водит к испарению и утончению нити. Для замедления этого процесса колбы либо выполняются вакуумными, либо наполняются инертным газом (криптоном, аргоном и др.). Материалом нити обычно служит тугоплавкий металл - вольфрам. Для увеличения светоотдачи ЛН нить накала выполняется в виде спирали. Для соединения ЛН с сетью служит цоколь, который имеет несколько типоразмеров: Е11, Е27, Е40. Срок службы ЛН составляет 1 000 - 1 100 ч.

Основным достоинством ЛН являются простота конструкции и эксплуатации. Номенклатура ЛН составляет более 1 500 наименований. На некоторых производствах применяются только лампы накаливания.

Недостатками ЛН являются малая светоотдача, небольшой срок службы и большая зависимость срока службы от напряжения. При повышении напряжения на 10% срок службы ЛН сокращается в 3-4 раза.

Галогенные лампы накаливания.

В настоящее время широкое распространение получили галогенные лампы накаливания (ГЛН). Материалом накала является вольфрам, а колба изготовлена из кварцевого стекла и заполнена ксеноном с добавкой галогенного элемента. Образующиеся во время работы галогениды вольфрама препятствуют испарению вольфрама накала. Это позволяет повысить вдвое срок службы ГЛН по сравнению с ЛН при большей сортовой отдаче. Световая отдача ГЛН в 2 -3 раза больше, чем у ЛН.

Рисунок 2.2 – Конструкция галогенной лампы накала

Устройство ГЛН представлено на рис. 2.2. В длинную кварцевую колбу 5 помещена вольфрамовая спираль-накал 4, закрепленная на держателях. Вольфрамовые вводы 3 соединены с выводами 1 с помощью, впаянной в кварц молибденовой фольги 2. Накал ГЛН изготавливается из специальных марок вольфрамовой проволоки в виде спирали. Основное применение ГЛН находят в светильниках общего освещения и прожекторах, киносъемочном освещении, автомобильных фарах, аэродромных огнях и т. д.