Klasyfikacja źródeł światła. Część 1. Żarówki i lampy halogenowe

Wyróżnia się trzy główne metody wytwarzania światła: promieniowanie cieplne, wyładowanie gazowe pod niskim i wysokim ciśnieniem.

Promieniowanie cieplne... Nagrzewanie drutu podczas przepuszczania prądu elektrycznego do najwyższej możliwej temperatury. Najlepiej nadaje się do tego pierwiastek wolframowy o najwyższej temperaturze topnienia wśród metali (3683 K). Przykład: żarówki żarowe i żarówki halogenowe.

Wyładowanie gazowe... W zamkniętym szklanym naczyniu wypełnionym gazami obojętnymi, oparami metali i pierwiastkami ziem rzadkich po przyłożeniu napięcia następuje wyładowanie łukowe. Powstała luminescencja wypełniaczy gazowych daje pożądaną barwę światła.

Przykład: lampy rtęciowe, chlorkowe i sodowe.

Proces luminescencyjny... Pod działaniem wyładowania elektrycznego pary rtęci wpompowane do szklanej rurki zaczynają emitować niewidzialne promienie ultrafioletowe, które padając na luminofor osadzony na wewnętrznej powierzchni szkła zamieniają się w światło widzialne. Przykład: lampy fluorescencyjne, kompaktowe lampy fluorescencyjne, diody elektroluminescencyjne (LED).Różne typy lamp różnią się takimi parametrami, jak skuteczność świetlna, charakterystyka widmowa (np. oddawanie barw), charakterystyka elektryczna (napięcie robocze, pobór mocy), charakterystyka konstrukcyjna (wymiary), żywotność oraz cena.

Klasyfikacja źródła światła

Żarówki

Żarówki są typowymi emiterami ciepła. W ich zamkniętej kolbie, wypełnionej próżnią lub gazem obojętnym, cewka wolframowa jest podgrzewana do wysokiej temperatury (około 2600-3000 K) pod działaniem prądu elektrycznego, w wyniku czego uwalniane jest ciepło i światło. Większość tego promieniowania znajduje się w zakresie podczerwieni.

Główne rodzaje żarówek to lampy ogólnego przeznaczenia, lampy specjalnego przeznaczenia, lampy dekoracyjne i lampy reflektorowe.

Skuteczność świetlna żarówek w zakresie od 25 do 1000 W wynosi około 9 do 19 lm/W dla lamp o średniej żywotności 1000 godzin. Większość żarówek przeznaczona jest do oświetlenia wewnętrznego i zewnętrznego w sieciach prądu przemiennego o napięciu znamionowym 220 V, 127 V i częstotliwości 50 Hz.

Żarówki różnią się mocą i typem żarówki. Żarówki produkowane są w klasycznym kulistym kształcie, jak również w mniejszych rozmiarach z bańką o kształcie "Grzybek" i "Świeczka". Przezroczyste lampy emitują piękne, bogate światło, a powłoka rozpraszająca światło zapewnia równomierny rozkład światła i niweluje efekt olśnienia.Produkowane są lampy przystosowane do wahań napięcia sieciowego, przeznaczone na podwyższone napięcie (230-240 V) (przy wzroście napięcia sieciowego o 10% żywotność zwykłych lamp skraca się 3-krotnie), co pozwala na zachowanie ich właściwości techniczne dłużej. Czas spalania żarówek przy normalnym napięciu wynosi nie mniej niż 1000 godzin, dla lamp o napięciu 127-135 V — 2500 godzin, dla lamp MO — 700 godzin.

Główne cechy żarówek:

1. Produkowane w szerokim asortymencie, dla różnych mocy i napięć oraz różnych typów, dostosowanych do specyficznych warunków użytkowania

2. Bezpośrednie połączenie z siecią bez dodatkowych urządzeń

3. Użyteczność (choć z gwałtownie zmieniającymi się charakterystykami) nawet przy znacznych odchyleniach napięcia sieciowego od wartości nominalnej

4. Nieznaczne (ok. 15%) zmniejszenie strumienia świetlnego do końca okresu eksploatacji

5. Niemal całkowita niezależność od warunków środowiskowych (aż do możliwości pracy w zanurzeniu w wodzie), w tym temperatury

6. Zwartość

Wady żarówek: niska skuteczność świetlna, przewaga żółto-czerwonej części widma w widmie emisyjnym, ograniczona żywotność, duża zależność charakterystyk żarówek od napięcia zasilania (gdyż wraz ze wzrostem napięcia temperatura włókno unosi się, w wyniku czego światło staje się bielsze, strumień świetlny gwałtownie wzrasta i nieznacznie spowalnia wydajność świetlną, żywotność jest znacznie zmniejszona).

Widmo żarówki:

Główne cechy żarówki to nominalne wartości napięcia, mocy, strumienia świetlnego, żywotności i gabarytów.

Najpopularniejsze rodzaje trzonków żarówek: E — gwintowane, Bs — sworzeń jednobolcowy, Bd dwubiegunowy.

Oznaczenie żarówek: pojedyncza cewka wypełniona gazem G (argon); B — wężownica podwójna z wypełnieniem argonem; BK — bispiral wypełniony kryptonem; MT — matowy; 125-135, 220-230, 230-240 - zakres napięć w woltach; 25-500 — moc nominalna w watach; 1 — 12 — charakterystyczna cecha modelu podstawowego.

Na przykład: B 230-240-40-1, MO 36-100

Produkowana jest również duża liczba innych rodzajów lamp żarowych: lampy kopalniane, do metra, do sygnalizacji świetlnej, projekcyjne, fotograficzne, miniaturowe i miniaturowe, przełączające, lustrzane (lampy-lampy z lustrzanymi lub rozproszonymi warstwami odblaskowymi w bańce) i inni.

Żarówki halogenowe

Żarówki halogenowe są porównywalne pod względem budowy i funkcji do żarówek. Zawierają jednak niewielkie dodatki halogenów (bromu, chloru, fluoru, jodu) lub ich związków w gazie pomocniczym. Za pomocą tych dodatków w pewnym zakresie temperatur można prawie całkowicie wyeliminować ciemnienie żarówki (spowodowane parowaniem atomów wolframu) i wynikający z tego spadek strumienia świetlnego. Dzięki temu można znacznie zmniejszyć rozmiar żarówki w żarówkach halogenowych, w wyniku czego z jednej strony można zwiększyć ciśnienie w gazie wypełniającym, az drugiej strony możliwe staje się zastosowanie drogiego gazu obojętnego gazy krypton i ksenon jako gazy wypełniające.

Cykl wolfram-halogen.

Główne cechy żarówki - wydajność świetlna i żywotność - są określane głównie przez temperaturę cewki: im wyższa temperatura cewki, tym większa moc świetlna, ale krótsza żywotność. Skrócenie żywotności jest konsekwencją szybko rosnącej szybkości parowania wolframu wraz ze wzrostem temperatury, co prowadzi z jednej strony do ciemnienia bańki, az drugiej strony do spalenia cewki.

Czernieniu bańki można skutecznie zapobiegać stosując dodatek halogenowy do gazu wypełniającego, który podczas cyklu wolfram-halogen zapobiega osadzaniu się już odparowanego wolframu na ściankach bańki. Wolfram odparowany z cewki podczas pracy lampy wchodzi w zakres temperatur (T1 1400 K) w wyniku dyfuzji lub konwekcji i tam ponownie się rozkłada.

Część wolframu jest ponownie przywracana wzdłuż spirali, ale w nowym miejscu. Tak więc normalny cykl wolfram-halogen powoduje jedynie zapobieganie ciemnieniu żarówki, ale nie zwiększa żywotności, która zakończy się w wyniku pęknięcia cewki na powstałych „gorących ogniwach”.

Żarówki halogenowe wyróżniają się szczególną zwartością, znacznie bielszym światłem, lepszym oddawaniem barw i podwójną żywotnością.

Dostępne są żarówki halogenowe o mocy do 20 kW.

Obecnie producenci oferują ogromny wybór lamp halogenowych — na każdy gust i do różnych celów.Dostępne są lampy o mocy 5-150 W dla napięcia obniżonego 12-24 V, a także o mocy 25-250 W (z pojedynczym trzonkiem ze standardowymi gniazdami E14 i E27) oraz 100-500 W (podwójne - z trzonkiem) przeznaczone do napięcia sieciowego 220-230 V. Można stosować lampy halogenowe z zewnętrznymi szklanymi odbłyśnikami ze specjalną powłoką interferencyjną — przepuszcza ona promieniowanie podczerwone, tworząc w ten sposób „zimną” wiązkę. Lampy z zewnętrznym aluminiowym odbłyśnikiem tworzą „głęboki” (o kącie rozproszenia 30-100) i „szeroki” (o kącie rozproszenia do 600) wiązki światła.

Oto główne zalety lamp halogenowych w porównaniu z konwencjonalnymi żarówkami:

- wyższa skuteczność świetlna — w niektórych przypadkach wzrasta do 25 lm/W, czyli 2 razy więcej niż w przypadku lamp żarowych;

- duża trwałość - ich żywotność jest 2-4 razy większa niż żarówek;

-małe gabaryty -dla niskonapięciowych lamp halogenowych (12V, 100W) średnica żarówki jest 5 razy mniejsza niż w przypadku żarówek o tej samej mocy;

— bogatsze widmo promieniowania — lampy halogenowe dają „bielsze” światło niż żarówki (ze względu na wyższą temperaturę ogrzewania — 30 000 K w porównaniu z 28 000 K dla konwencjonalnej lampy);

- możliwość regulacji strumienia świetlnego, a przy obniżonym napięciu strumień świetlny zachowuje odpowiednią "białość".

Pierwsze dwa punkty mówią o oczywistych zaletach ekonomicznych lamp halogenowych: jeśli takie źródło światła zostanie zainstalowane zamiast tradycyjnej żarówki, ale przy tych samych parametrach emisyjnych, zużycie energii przez punkt świetlny zmniejszy się średnio o 20 -40%. To jednak nie jedyna zaleta lamp halogenowych.Ich niewielkie rozmiary, wręcz miniaturowe, pozwalają na tworzenie zupełnie nowych opraw oświetleniowych, np. tzw. oświetlenia akcentującego — specjalnie zaprojektowany układ reflektorów pozwala na takie zwiększenie strumienia świetlnego, które daje projektantom dodatkowe możliwości w aranżacji pomieszczenia .