лекция 3-8 (835967), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

- срок службы;

4) конструктивными - форма колбы лампы, форма тела накала -

прямолинейная, спиральная, биспиральная, триспиральная; наличие и состав ГАЗА, заполняющего колбу, давление газа.

В качестве источников света на промышленных предприятиях применяют: ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ И ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ЛАМПЫ.

Имеется еще один НОВЫЙ тип ламп - СВЕТОДИОДНЫЕ

ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ являются источниками света ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕ

НИЯ, видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

- удобны в эксплуатации;

- не требуют дополнительных устройств для включения в сеть;

- низкая инерционность при включении;

- просты в изготовлении;

- создают малую пульсацию.

НЕДОСТАТКИ :

- низкая световая отдача (7-20 лм/Вт);

- сравнительно малый срок службы (до 2,5 тыс.час);

- спектр сильно отличается от солнечного света, преобладают желтые и красные

лучи, что искажает цветопередачу;

ИСПОЛЬЗУЮТ вакуумные (НВ), газонаполненные биспиральные (НБ),

биспиральные криптоновые (НБК), зеркальные с диффузно-отражающим слоем, местного освещения и др.

В последнее время распространены ГАЛОГЕНОВЫЕ лампы накаливания с иодным циклом. Наличие в колбе паров иода позволяет повысить температуру накала нити, т.е. СВЕТОВУЮ ОТДАЧУ лампы (до 40 лм/Вт). Пары вольфрама, испаряющиеся с нити накаливания, соединяются с иодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль, препятствуя распылению вольфрамовой нити и увеличивая срок службы лампы до 3 тыс.часов. Спектр излучения галогеновой лампы более БЛИЗОК к естественному. Галогенные лампы (КГ) представляют собой трубку кварцевого стекла с нитью накала, размещенной по ее оси на поддерживающих крючках.

ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ЛАМПЫ создают излучение оптического диапазона

спектра в результате электрического РАЗРЯДА в атмосфере инертных газов и паров металла, а также за счет явлений люминисценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

- большая световая отдача 40-110 лм/Вт;

- имеют большой срок службы до 8-12 тыс.час;

- можно получить световой поток любого желаемого спектра, подбирая соответствующим образом инертные газы, пары металлов, люминофоры.

НЕДОСТАТКИ :

- пульсация светового потока, ведущего к появлению стробоскопического эффекта, искажающего зрительное восприятие (при кратности или совпадении частоты пульсации источника света и обрабатываемых изделий вместо одного предмета видны изображения нескольких, искажается направление и скорость движения, что делает невозможным выполнение производственных операций и ведет к увеличению опасности травматизма);

- длительный период разгорания (до 10-15 мин);

- необходимость применения специальных пусковых приспособлений,

облегчающих зажигание ламп;

- могут создавать радиопомехи;

- зависимость работоспособности от температуры окружающей среды.

ЛЮМИНСЦЕНТНЫЕ газоразрядные лампы имеют форму цилиндрической трубки: внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора, преобразующего ультрафиолетовое излучение, возникающее при электрическом разряде в парах ртути, в видимый свет.

В зависимости от спектрального состава видимого света различают

- лампы дневного света (ЛД),

- дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ),

- холодного белого цвета (ЛХБ),

- теплого белого (ЛТБ);

- белого цвета (ЛБ).

Лампы ДУГОВЫЕ РТУТНЫЕ ЛЮМИНИСЦЕНТНЫЕ (ДРЛ) представляют собой ртутные лампы высокого давления с исправной цветностью, состоят из кварцевой колбы, пропускающей ультрафиолетовые лучи, которая заполнена парами ртути при давлении 0,2 - 0,4 МПа, с двумя электродами и внешней стеклянной колбы, покрытой люминофором.

Лампы галогенные ДРИ (дуговые ртутные с йодидами) по конструкции аналогичны лампам ДРЛ, ее колбу заполняют галогениды галлия, натрия, индия, лития и других редкоземельных элементов, ее спектр имеет практически сплошной характер, приближающийся к дневному свету.

Ксеноновые лампы ДКсТ (дуговые ксеноновые трубчатые) обладают стабилизированным разрядом и не нуждаются поэтому в балластном сопротивлении. Учитывая большую единичную мощность 5-50 кВт, чрезмерную долю ультрафиолетового излучения в спектре и высокое давление в колбе, эти лампы применяют только для освещения ТЕРРИТОРИЙ предприятий.

Натриевые лампы ДНаТ (дуговые натриевые трубчатые) обладают наивысшей эффективностью и удовлетворительной цветопередачей, применяют для освещения цехов с большой высотой, где требования к цветопередаче невысоки (кузнечно-прессовые, сварочные и т.д.).

СВЕТОДИОДНЫЕ ЛАМПЫ, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, являются полупроводниковыми приборами, которые преобразуют электрический ток непосредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь.

Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода между двумя контактами полупроводника с разной проводимостью.

Р-n-переход («составляющая» полупроводниковой техники) и представляет собой ни что иное, как соединение двух кусков полупроводника различной проводимости ( один из них имеет избыток электронов n -типов, другой избыток дырок p -типа ). Если к данному переходу подсоединить источник питания, положительным полюсом к p -части, то через него будет проходить ток.

Нас же интересует вопрос, что будет, если через p-n переход идет ток ( момент рекомби- нации ). Рекомбинация может быть излучательной. В тот момент, когда происходит столкновение электрона и дырки выделяется энергия в виде излучения кванта света – фотона.

Однако, не все p-n переходы выделяют ( излучают ) свет. Отчего это так:

1. Ширина запрещенной зоны в активной области светодиодов должна приближаться к энергии квантов света видимого диапазона.

2. Вероятность излучения во время рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть достаточно высокой.

Для этого кристалл должен содержать наименьшее количество дефектов, в результате чего рекомбинация будет идти без излучения. Так или иначе, данные условия противоречат друг другу.

Чтобы «иметь в своем распоряжении» оба условия, в кристалле одного p-n перехода не хватит. Необходимо изготавливать многослойные полупроводниковые структуры. Другое название этих структур – гетероструктуры.

• - Квантовый выход- число излученных квантов света на одну рекомбинировавшую элеткронно-дырочную пару. Есть внутренний и внешний квантовый выходы. Внутренний – в самом p-n переходе. Внешний – для прибора в целом. Внутренний квантовый выход для хороших кристаллов может достигать 100 процентов. Для красных светодиодов – 55 процентов. Синие светодиоды – 35 процентов. Внешний квантовый выход –важнейшая характеристика эффективности светодиода в целом.

• Светодиод представлен двумя выводами – анодом и катодом. Катод крепится к алюминиевому параболическому рефлектору ( отражателю ). Внешне он представляет собой чашеобразное углубление. На дне располагают светоизлучающий кристалл.

• Активный элемент представлен полупроводниковым монокристаллом ( в 5 мм светодиодах он выполнен в виде кубика-чипа ) . Размеры последнего небольшие – 0,3*0,3*0,25 мм. Он содержит p-n переход или гетеропереход и омический контакты.

Кристалл соединяется с анодом перемычкой, произведенной из золотой проволоки. Полимерный корпус – фокусирующая линза. Она с рефлектором и определяют угол излучения ( диаграмма направленности ) светодиода.

Положительные характеристики:

• наименьшее, по сравнению с любыми другими типами бытовых ламп, потребление электроэнергии — в 8-10 раз меньшее, чем у ламп с нитью накаливания;

• высокая световая отдача, порядка 120 люменов на каждый затраченный ватт энергии. Для сравнения светоотдача «ламп Ильича» составляет от 10 до 24 лм на каждый ватт, у люминесцентных ламп — от 60 до 100 лм на ватт;

• наивысший, по сравнению с любыми другими лампами освещения, срок службы порядка 50 000 часов, при условии качественного построения самой светодиодной лампы и применении в ее изготовлении высококачественных материалов;

• получение различных характеристик спектра без использования светофильтров, т.е. по аналогии с лампами накаливания;

• прочность и безопасность для пользователей. Светодиодная лампа при случайном падении не разобьется и не будет повреждена, т.е. осколков стекла, характерных для подобной ситуации с любой другой осветительной лампой, не будет. Ее элементы не содержат сколько-нибудь опасных компонентов химического происхождения, присутствующих, к примеру, в люминесцентных лампах;

• не зависит от количества включений и отключений, в случае других ламп количество включений-отключений серьезно влияет на продолжительность службы;

• безопасна в работе — не требуется ток высокого напряжения, наибольшая температура светодиода и ограждающей арматуры не превысит 60 °С.

Отрицательные характеристики:

• - высокая цена. Стоимость светодиодных ламп на сегодня превышает стоимость люминесцентных ламп аналогичной мощности в 8-10 раз. Снижение розничной цены без потери качества — главная задача производителей светодиодных ламп;

• - потребность в отводящем тепло радиаторе. Размеры светодиодов слишком малы и не достаточны для самостоятельного отвода тепла, выделяемого им при работе — чем мощнее светодиодная лампа, тем большего размера и площади радиатор ей необходим. Соответственно, внушительный размер алюминиевого радиатора влияет на себестоимость лампы, к тому же мощную светодиодную лампу будет трудно или невозможно установить в обычные светильники — она в них не поместится;

• - в отсутствии конденсатора, выравнивающего световой поток светодиодов, наблюдается заметная пульсация света;

• - при построении лампы на дешевых светодиодах ее светоотдача понижается до максимальных 100 лм/Вт и становится равной люминесцентным лампам, т.е. утрачивается важное преимущество светодиодной лампы;

• - световой спектр, генерируемый светодиодами, монохромен и существенно отличается от естественного солнечного освещения. Для смягчения монохромного светового излучения требуется люминофоры специального состава;

• - генерируемый световой поток узко направлен и требует установки нескольких разнонаправленных ламп или рассеивателя света, однако применение последнего существенно снижает интенсивность освещения.

Важная роль в создании качественного и эффективного освещения помещения принадлежит СВЕТИЛЬНИКАМ, представляющего собой совокупность источника света и осветительной арматуры, предназначенной для

- перераспределения излучаемого источником светового потока в требуемом направлении,

- предохранения глаз рабочего от слепящего действия ярких элементов источника света,

- защиты источника от механических повреждений, воздействия окружаю щей среды,

- эстетического оформления помещений.

Характеристикой распределения светового потока светильником служит график силы света в полярной системе координат.

Степень предохранения глаз работников от слепящего действия источника света определяют защитным углом светильника, который представляет собой угол между горизонталью и линией, соединяющей нить накала (поверхность лампы) с противоположным краем отражателя.

Важная характеристика светильника - его коэффициент полезного действия, равный отношению фактического светового потока светильника к световому потоку помещенной в него лампы.

По распределению светового потока в пространстве различают светильники прямого, преимущественного прямого, рассеянного, преимущественно отраженного и отраженного света.

В зависимости от конструктивного исполнения различают светильники открытые, защищенные, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащищенные, взрывобезопасные.

Светлая окраска потолка, стен, мебели, оборудования способствует увеличению освещенности рабочих мест, за счет лучшего ОТРАЖЕНИЯ, и создания более РАВНОМЕРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЯРКОСТЕЙ в поле зрения,

В этом случае увеличивается коэффициент использования осветительной установки или ее КПД, который зависит от

- типа источника света и светильника,

Характеристики

Список файлов лекций