Home > Про электричество. Разное > Электрические источники света

Электрические источники света

Электрическими источниками света служат лампы накаливания, люминесцентные лампы низкого давления и ртутные лампы высокого давления.

Наиболее распространены электрические лампы накаливания. Принцип их действия основан на преобразовании электрической энергии, проходящей через ее нить, в энергию видимых излучений, воздействующих на органы зрения человека и создающих у него ощущение света, близкого к белому.

Этот процесс происходит при нагреве нити лампы до 2600—2700°С. Нить лампы не перегорает, так как температура плавления вольфрама, из которого сделана нить, значительно выше (3200—3400°С) температуры накала нити, а также вследствие того, что из колбы лампы удален воздух либо колба заполнена инертными газами (смесью азота, аргона, ксенона), в среде которых металл не окисляется.

Срок службы ламп накаливания колеблется в широких пределах, поскольку зависит от условий работы, в том числе от стабильности номинального напряжения, наличия или отсутствия механических воздействий на лампу (сотрясения, вибрации), температуры окружающей среды и др. Средний срок службы ламп накаливания общего назначения составляет 1000—1200 ч.

При продолжительной работе лампы накаливания ее нить под воздействием высокой температуры нагрева постепенно испаряется, уменьшается в диаметре и, наконец, перегорает.

Чем выше температура нагрева нити накала, тем больше света излучает лампа, но при этом интенсивнее протекает процесс испарения нити и сокращается срок службы лампы. В связи с этим для ламп накаливания устанавливается такая температура накала нити, при которой обеспечиваются необходимая светоотдача лампы и определенная продолжительность ее службы.

Вакуумными называют лампы накаливания, из внутреннего объема (колбы) которых удален воздух.

Лампы с колбами, заполненными инертными газами, называют газополными.

Газополные лампы при равных условиях имеют большую светоотдачу, чем вакуумные, так как газ, находящийся в колбе под давлением, препятствует испарению нити накала, что позволяет повысить ее рабочую температуру.

Недостатком газополных ламп является некоторая дополнительная потеря в них тепла нити накала через конвекцию газа, заполняющего внутреннюю полость колбы.

С целью снижения тепловых потерь газополные лампы заполняют газами с низкой теплопроводностью. Другое направление сокращения тепловых потерь — это уменьшение размеров и изменение конструкции нити накала: ее выполняют в виде плотной винтообразной моноспирали или двойной спирали (биспирали).

Недостаток ламп накаливания — низкая светоотдача: только 2—4 % потребляемой ими электрической энергии превращается в энергию видимых излучений, воспринимаемых глазом человека; остальная часть энергии переходит преимущественно в тепло, излучаемое лампой.

Широкое применение в осветительных электроустановках предприятий, учреждений, учебных и лечебных заведений получили люминесцентные лампы, которые представляет собой герметически закрытую стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора. Люминофорами называются химические вещества, в которых под действием внешних факторов (электрического разряда и др.) возникает свечение, или люминесценция. Из трубки удаляется воздух и вводится небольшое количество газа (аргона) и определенное количество ртути. Внутри трубки в ее стеклянных ножках укреплены биспиральные электроды из вольфрама, соединенные с двухштырьковыми цоколями, служащими для присоединения лампы к электрической сети. При подаче к лампе напряжения между ее электродами в парах ртути возникает электрический разряд, и лампа начинает излучать свет. Чтобы обеспечить более интенсивное излучение электронов, электроды люминесцентных ламп покрывают активирующими веществами (оксидами стронция, бария или кальция).

Световой поток, излучаемый люминесцентными лампами, не одинаков по цвету. В зависимости от цветности излучаемого лампой светового потока различают:

лампы дневного света (ЛД);

белого света (ЛБ);

холодно-белого света (ЛХБ);

тепло-белого света (ЛТБ) и др.

При выполнении работы, требующей точного определения цветовых оттенков, например в типографии при изготовлении цветных репродукций, в художественной мастерской, на текстильном или швейном предприятии и т.д., применяют лампы ЛД, предназначенные для правильной цветопередачи.

Люминесцентные лампы низкого давления являются газоразрядными электрическими источниками света.

Люминесцентные.лампы низкого давления изготовляют на напряжение 127 В мощностью 15 и 20 Вт; на напряжение 220 В мощностью 30, 40, 80 и 125 Вт. Срок службы и нормальной работы люминесцентных ламп — около 5000 ч при условии нечастых включений, стабильности номинального напряжения и обеспечения оптимальной окружающей температуры (15—25°С).

Широкое применение в современных осветительных электроустановках промышленных предприятий находят дуговые ртутные лампы (ДРЛ) высокого давления. Эти лампы выпускаются с двумя и четырьмя электродами.

Четырехэлектродная ДРЛ состоит из резьбового цоколя, колбы (баллона) и кварцевой горелки. Внутри горелки находится определенное количество ртути и газ аргон. В концы горелки впаяны активированные основные и дополнительные электроды из вольфрама, а внутренняя поверхность колбы покрыта тонким слоем люминофора.

При подаче напряжения к электродам лампы в парах ртути высокого давления происходит электрический разряд, сопровождаемый интенсивным излучением света, в спектре которого отсутствуют оранжево-красные лучи, что делает лампу непригодной для освещения, поэтому состав люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность колбы, подобран так, что под воздействием ультрафиолетовых лучей спектра он излучает оранжево-красный свет, который, смешиваясь с основным световым потоком лампы, образует свет, воспринимаемый человеческим глазом как белый с легким зеленоватым оттенком.

Четырехэлектродные ДРЛ отличаются от двухэлектродных наличием двух дополнительных электродов, подключенных к основным электродам через добавочные сопротивления. Это облегчает зажигание лампы: при подаче напряжения к лампе между основным и ближайшим дополнительным электродами возникает тлеющий разряд, под действием которого пары ртути ионизируются, способствуя разряду между основными электродами. ДРЛ с цоколем диаметром 40 мм выпускают мощностью 250—1000 Вт.

Значительно экономичнее ламп накаливания газоразрядные источники света (люминесцентные лампы и ДРЛ) — их светоотдача и срок службы в несколько раз превосходят светоотдачу и срок службы ламп накаливания.