М. В. Петровський електроосвітлення icon

М. В. Петровський електроосвітлення

Реклама:



НазваМ. В. Петровський електроосвітлення
Сторінка9/29
Дата15.07.2012
Розмір2.61 Mb.
ТипКонспект
джерело
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   29
^

2.2. Галогенні лампи розжарювання (ГЛР)



Галогенні лампи, також як і лампи розжарювання, є високотемпературними випромінювачами. Спіраль із тугоплавкого вольфраму, поміщена в скляну колбу, наповнену інертним газом, розжарюється під впливом електричного струму. У результаті цього генеруються світло й тепло. У нормальних умовах під впливом високої температури паркий вольфрам з'єднується з газонаповненням, утворюючи галогенід вольфраму – газоподібну речовину, що рівномірно осідає на внутрішній поверхні колби.

Для запобігання випару вольфраму існує два способи:

1) збільшити вміст парів вольфраму;

2) додати галоген.

При температурі близько 1400 °С пари розпеченого вольфраму (рис. 2.3) вступають в реакцію із галогеном до того, як встигають досягти поверхні скляної колби.




A – температура нижче 1400 °С;

B – вольфрамова нитка розжарювання;

C – температура вище 1400 °С;

D – вольфрамовий галогенід;

E – галогени;

F – частинки вольфраму;

G – скляна колба


Рисунок 2.3 – Принцип дії ГЛР


У результаті конвекції галогенід, що утворився, циркулює поблизу нитки розжарювання та розщеплюється. Частинки вольфраму осідають на нитці розжарювання, а молекули галогену вивільняються і готові взяти участь у наступному циклі. Цьому циклічному процесу галогенні лампи зобов'язані такими своїми перевагами, як:

а) більша світлова віддача при тій самій витраті електроенергії внаслідок більш високої температури спіралі;

б) більш тривалий термін служби завдяки постійному відновленню нитки розжарювання;

в) постійна світловіддача впродовж терміну служби, оскільки не відбувається почорніння колби;

г) компактна конструкція, обумовлена вимогами циклічного процесу.

Оскільки колба галогенної лампи повинна витримувати більш високі температури та тиски, ніж колба звичайної лампи розжарювання, вона виготовляється із кварцового скла.

Малі розміри і міцна оболонка дозволяють наповнювати лампи до високих тисків ксеноном і одержувати на цій основі більш високу яскравість і підвищену світлову віддачу (або збільшений фізичний термін служби). Світлова віддача сучасних ГЛР становить близько 30 Лм/Вт. Типове значення колірної температури – Тк= 3000 °К. Існують ГЛР із Тк=4000 - 6000 °К. Передача кольору (Ra=100). "Точкова" форма лампи дозволяє управляти шириною променя в широких межах за допомогою мініатюрних відбивачів.

Особливо популярні низьковольтні ГЛР (потужністю
10 - 75 Вт) з відбивачем, що дозволяє фокусувати промінь у куті 8 - 38°.

Найбільш значне поширення одержали галогенні лампи низької напруги із дихроїчним відбивачем. Дихроїчний відбивач відводить 66% теплової енергії лампи назад, за рахунок чого освітлювані об'єкти не нагріваються.

Силу світіння галогенної лампи можна зменшити. Однак при цьому варто мати на увазі, що зниження сили її світіння приведе до зниження температури лампи і у такий спосіб послабить або взагалі припинить галогенний цикл і пов'язані з ним корисні ефекти та переваги. Тому рекомендується регулярно на кілька хвилин включати галогенні лампи при 100% потужності для того, щоб частинки вольфраму, що осіли на колбі, випарувалися і повернулися на спіраль.

^

2.3. Розрядні лампи



Джерела, що перетворять енергію електричного розряду в газах, парах металу або їхніх сумішах в оптичне випромінювання, називають газорозрядними джерелами.

Як газ використовують аргон, пари металів (ртуть, натрій).

Газорозрядні джерела класифікують за тиском, за принципом генерування ОВ, за видом розряду.

Залежно від тиску суміші аргону із ртуттю в трубці лампи джерела поділяють на:

- лампи низького тиску (від 0,1 до 104 Па);

- лампи високого тиску (від 3·104 до 106 Па);

- лампи надвисокого тиску (> 106 Па).

Тиск впливає на спектр випромінювання ртуті. При низьких тисках спектр наближається до монохроматичного (80 % випромінювання припадає на довжину хвилі 254 нм). У ламп високого тиску спектр випромінювання лінійчастий, у ламп СВД – наближається до суцільного.

За принципом генерування оптичного випромінювання джерела ділять на: електролюмінесцентні; фотолюмінесцентні.

Електролюмінесценція – випромінювання, що випускається атомами, молекулами, іонами речовини в результаті збудження їх електричною енергією.

Фотолюмінесценція – випромінювання речовини під впливом енергії оптичного випромінювання, що поглинається ним (при цьому довжина хвилі випромінювання завжди більша довжини оптичного випромінювання, що поглинається ).

^ За видом електричного розряду джерела бувають:

- дугового розряду (густина розрядного струму jp становить десятки, сотні А/см2);

- тліючого розряду (густина розрядного струму
10-4-10-2А/см2);

- імпульсного розряду.

Газорозрядні джерела принципово побудовані, як показано на рис. 2.4.

^ Принцип дії електролюмінесцентного джерела оптичного випромінювання такий: під дією напруги, прикладеної до електродів, між ними проходить електричний струм (електрони, іони). У початковий момент запалювання лампи електричний струм проходить тільки в середовищі аргону. Зі збільшенням температури випаровується ртуть, і струм переходить на пари ртуті.




а б


Рисунок 2.4 – Будова газорозрядних джерел ОВ:

а – електролюмінесцентний; б – фотолюмінесцентний


Електрична енергія витрачається на нагрівання, збудження та іонізацію атомів і молекул аргону та ртуті
(і нагрівання лампи). Нагрівання випаровує ртуть і збільшує температуру лампи до якогось значення. Збудження аргону та ртуті викликає оптичне випромінювання (електролюмінесценцію).

Спектр випромінювання залежить від тиску в лампі (низький тиск  = 254 нм, високий –  = 248, 254, 265 - 277,
302 - 546 та ін.).

Іонізація атомів і молекул збільшує електричний струм у трубці і якщо його не обмежувати, то лампа вийде з ладу через руйнування електродів.

^ Принцип дії фотолюмінесценції: під дією напруги, прикладеної до електродів, між ними проходить електричний струм. Електрони і іони, співударяючись із атомами ртуті та аргону, збуджують їх. Аргон і ртуть (головним чином) випускають оптичне випромінювання, що поглинається люмінофором і перетворюється в більш довгохвильове оптичне випромінювання, зокрема видиме.

^

2.3.1. Люмінесцентні лампи (ЛЛ)



Люмінесцентні лампи являють собою розрядні джерела світла низького тиску, у яких ультрафіолетове випромінювання ртутного розряду перетворюється люмінофором у більш довгохвильове випромінювання. Конструктивно (рис. 2.5) вони являють собою циліндричну скляну колбу, закриту герметично увареними ніжками. Електроди – біспіральні, вольфрамові.




Рисунок 2.5 – Будова люмінесцентної лампи:
1 – штирі; 2 – цоколь; 3 – скляна колба; 4 – біспіраль;
5 – колба; 6 – шар люмінофора


До другої половини 70-х років ХХ століття у світильниках загального освітлення приміщень використовували лінійні люмінесцентні лампи в колбах діаметром 38 мм із галофосфатними люмінофорами потужностями 20, 40, і 65 Вт. Кращі зразки ЛЛ потужністю 40 Вт мали світлову віддачу
= 70 - 72 лм/Вт, термін служби () не перевищував
7000 годин, спад світлового потоку (^ Фл) наприкінці терміну служби досягав більше 25%, а загальний індекс передачі кольору Ra = 60 - 65.

У 1978 р. почався другий етап у розвитку ЛЛ – було освоєне виробництво енергоекономічних ламп діаметром 26 мм на нових трикомпонентних люмінофорах (гексагональних алюмінатах). У цих ЛЛ із так званим трисмуговим спектром випромінювання вдалося підвищити світлову віддачу до 94 лм/Вт (при роботі з електромагнітною ПРА) і наблизитися до 100 лм/Вт у схемах включення з електронною ПРА (ЕПРА) при одночасному поліпшенні якості передачі кольору (Ra > 80) і зниження спаду Фл до 15% від початкового наприкінці терміну служби. Лампи діаметром 26 мм і потужністю 18, 36, і 58 Вт споживають при роботі з високочастотною ПРА 16, 32, і 50 Вт.

За останні роки світова електролампова промисловість досягла значного прогресу в галузі вдосконалювання характеристик лінійних ЛЛ масового призначення:

1. Габаритні розміри ЛЛ зменшені по діаметру і по довжині, що оптимізована до використання зі стандартними монтажними модулями підвісних стель.

2. Значення світлової віддачі в ЛЛ нового покоління більше ніж 100 лм/Вт при роботі у схемах з електромагнітною ПРА.

3. Середній термін служби збільшений з 7-9 до 12-
15 тис. год. і більше.

4. Спад світлового потоку наприкінці терміну служби знижений з 15-20 до 5% від початкового значення.

5. Вміст ртуті в ЛЛ зменшено в середньому на 80%.

Початком третього етапу в розвитку лінійних ЛЛ можна вважати 1995-1996 рр., коли були виготовлені лампи діаметром 16 мм зі зменшеною довжиною. Першими з них на ринку з'явилися ЛЛ із поліпшеною світловіддачею (до 104 лм/Вт) потужністю 14, 21, 28, 35 Вт. Наступним кроком у розвитку цих "тонких" ЛЛ був випуск серії ламп із збільшеним одиничним світловим потоком і підвищеною яскравістю.

Лампи вмикаються та працюють лише зі спеціально розробленими для них ЕПРА, мають двоштирьковий цоколь типу G-5 і мають усі переваги ЛЛ діаметром 26 мм на трикомпонентних люмінофорах, при цьому мають більшу світлову віддачу і середній термін служби, що при тригодинному циклі включення становить 16 тис. годин. Зменшення діаметра колб нових ЛЛ на 40% дає можливість більш ефективно використовувати їх із дзеркальними відбивачами та екрануючими ґратками, зменшити висоту підвісу світильників, знизити витрату всіх вихідних матеріалів при виготовленні як самих ламп, так і світильників. При цьому забезпечується більш раціональне використання складських приміщень, зменшуються витрати на пакувальні матеріали та утилізацію відпрацьованих ламп.

Зменшення довжини нових ЛЛ на 50 мм (порівняно зі стандартними розмірами ламп діаметром 26 мм) дозволило створити на їхній базі конструкції вмонтованих світильників,
які оптимально підходять до стандартних систем підвісних стель.

Освітлювальні установки, обладнані новими світильниками із ЛЛ діаметром 16 мм, більш економічні порівняно із системами освітлення, де використовуються ЛЛ діаметром 26 мм. Економія електроенергії становить 25% і більше завдяки зниженню споживаної потужності "тонкими" ЛЛ, високій світловій віддачі, малим втратам в ЕПРА (в однолампових світильниках від 2 до 6 Вт), високому ККД світильників.

Значний вплив на показники роботи люмінесцентної лампи виявляють умови навколишнього середовища і величина живильної напруги:

- підвищення напруги призводить до нагрівання електродів і зменшення терміну служби ;

- зниження напруги призводить до збільшення кількості спрацьовувань стартера.

Оптимальна робоча температура навколишнього середовища +15 – +40єС, при температурі < 10 єC лампи важко запалюються (міри: теплоізоляція, включення за спеціальними схемами). Вологість ? = 75 – 80 %, підвищена вологість впливає на напругу запалювання.

^ Маркування ламп базується на міжнародному позначенні кольорів лампи, складається із трицифрового коду і містить інформацію щодо якості світла – індексу передачі кольору та колірної температури (рис. 2.6).



Люмінесцентна лампа

Потужність лампи

Колірна температура

Передача кольору


Рисунок 2.6 – Приклад маркування люмінесцентних ламп Philips


^ Перша цифра міжнародного позначення визначає індекс передачі кольору в 1х10Ra:

9 - відповідає ступеню передачі кольору 1A (Ra 90-100);

8 - відповідає ступеню передачі кольору 1B (Ra 80-89);

7 - відповідає ступеню передачі кольору 2А (Ra 70-79);

6 - відповідає ступеню передачі кольору 2B (Ra 60-69);

5 - відповідає ступеню передачі кольору 3 (Ra 50-59);

4 - відповідає ступеню передачі кольору 3 (Ra 40-49).

Крім того, індекс передачі кольору може позначатися відповідно до DIN 5035, де діапазон передачі кольору 20-100Ra поділений на 6 частин – від 1А до 4.

^ Друга й третя цифри вказують на колірну температуру лампи:

27 - надтепле світло / близько 2700 єК;

30 - тепле світло / близько 3000 єК;

40 - білий природний / близько 4000 єК;

50 - холодне світло / близько 5000 єК;

65 - денне світло / близько 6500 єК.

Відповідно до ДСТ 6825-91 (МЕК 81-84) "Лампи люмінесцентні трубчасті для загального освітлення", лампи люмінесцентні лінійні, маркуються як:




Додавання літери Ц у кінці означає застосування люмінофора «де-люкс» з поліпшеною передачею кольору, а ЦЦ – люмінофора «супер де-люкс» із високоякісною передачею кольору.

^

2.3.2. Компактні люмінесцентні лампи (КЛЛ)



Перші серійні КЛЛ з'явилися на європейському ринку в 1981 році. Це були 2-канальні КЛЛ із вмонтованим стартером для роботи з виносним електромагнітним ПРА потужністю 5,7,9,11 Вт (тип PL фірми Philips і Dulux фірми Osram), a також КЛЛ типу SL (Philips) і Compacta (Osram) потужністю 9, 13, 18, 25 Вт зі світлороздільною оболонкою, вмонтованим електромагнітним ПРА та нарізним цоколем Е27.

У процесі вдосконалювання серійних і створення нових КЛЛ зусиллями фірм за останні роки були досягнуті такі показники.

1. Типовий ряд номіналів потужності з урахуванням усіх різновидів сучасних конструкцій КЛЛ: 5, 7, 9, 10, 11, 13, 15, 18, 20, 23, 24, 25, 26, 32, 36, 40, 42, 55 Вт.

2. Діапазон світлових потоків відповідно становить Фл = 200 - 4800 лм.

3. Світлова віддача ламп із виносним ПРА лежить у межах 50 - 80 лм/Вт, а ламп із вмонтованим ПРА – 40 - 65 лм/Вт.

4. Широка колірна гама колірних відтінків випромінювання із Тк від 2700 єК ("домашнє" тепле біле світло, максимально близьке до ЛН) до 6500 єК ("холодне" денне світло).

5. Із впровадженням ЕПРА середній термін служби при стандартному циклі включень підвищується до 10000 годин.

6. Повна довжина КЛЛ залежно від конструктивного виконання та потужності знаходиться в межах від 105 мм (5 Вт) до 535 мм (55 Вт); трубки розрядних каналів мають діаметри від 12 до 17 мм.

За конструктивними ознаками КЛЛ розділяють на дві великі групи: "А" лампи для включення з виносним ПРА і штифтованими цоколями (рис. 2.7а); "Б" лампи із вбудованими ПРА та нарізними (або байонетними) цоколями (рис. 2.7б).




а) б)

Рисунок 2.7 – Компактні люмінесцентні лампи


До групи "А" входять КЛЛ із числом розрядних каналів від двох до шести, потужністю від 5 до 55 Вт і Фл від 200 до 4800 лм.

Лампи підгрупи "А1" (2-канальні, 5-11 Вт). "А4"
(4-канальні, 10 - 26 Вт) і "А7" (6-канальні, 13-26 Вт) забезпечені вмонтованим у цоколь стартером і призначені для включення з виносним ЕПРА. КЛЛ цієї підгрупи комплектуються
2-штифтовими цоколями, тип яких залежить від потужності лампи і кількості розрядних каналів (G23, G24d-1, G24d-2, G24d-3, GX24d-1, GX24d-2, GX24d-3).

Лампи підгруп "А2" (2-канальні, 5-11 Вт), "А3"
(2-канальні, 18-55 Вт), "А5" (4-канальні, 18-36 Вт), "А6"
(4-канальні 18-36 Вт), "А8" (6-канальні, 13-42 Вт) розраховані на включення з виносними ЕПРА. Ряд типів ламп із цієї підгрупи можуть працювати і з нарізними цоколями для прямої заміни ламп розжарювання: КЛЛ із вбудованим ЕПРА, двома, чотирма, шістьома розрядними каналами, потужністю від 5 до 23 Вт і Фл = 200 – 1500 Вт а також КЛЛ із убудованим ЕПРА та зовнішньою оболонкою від 9 до 25 Вт (400 – 1200 лм). Лампи малої потужності (5, 7, 11 Вт) виготовляють із цоколем електромагнітним ПРА і виносними стартерами. Конструкції
4-штифтових цоколів, що використані тут, також розрізняють залежно від типу і потужності ламп (2G7, 2Gll, G24q-2, G24q-3, 2G10, GX24q-l, GX24q-2, GX24q-3, GX24q-4).

До групи "Б" входять лампи Е14, Е27, лампи потужністю від 15 до 25 Вт із цоколем Е27 (або В22 за спеціальним замовленням).

Аналіз характеристик ламп розжарювання та люмінесцентних ламп дозволяє зробити такі висновки.

1. Значно більша світлова віддача люмінесцентних ламп порівняно зі світловою віддачею ламп розжарювання дозволяє створювати вищі рівні освітленості на робочих поверхнях при тій самій встановленій потужності, що сприяє підвищенню видимості.

2. Спектральний склад люмінесцентних ламп дозволяє забезпечити більш правильну передачу кольору, що в ряді випадків є вирішальним при виборі джерела світла.

3. Істотно більша середня тривалість горіння люмінесцентних ламп порівняно з лампами розжарювання полегшує експлуатацію освітлювальної установки, а саме заміну перегорілих ламп.

Поряд з переліченими позитивними якостями люмінесцентних ламп варто зазначити ряд їхніх недоліків:

1. Стійка робота люмінесцентних ламп забезпечується у приміщеннях при температурі навколишнього середовища від +5 до +50 °С, що не дозволяє використати їх (без спеціальних пристроїв) для освітлення поза приміщеннями.

2. Люмінесцентним лампам, як і будь-яким розрядним лампам, що живляться змінним струмом промислової частоти, властива пульсація світлового потоку, що вимагає для усунення стробоскопічного ефекту ускладнення електричних освітлювальних мереж або застосування спеціальних схем включення.

3. Для люмінесцентного освітлення характерне підвищення нижньої межі зони зорового комфорту, у межах якого освітлення сприймається як достатнє. Якщо ця межа для ламп розжарювання відповідає освітленості 30-50 лк, то для люмінесцентних ламп ЛБ вона зростає до 150-200 лк, а ламп ДРЛ – до 300 – 500 лк, що свідчить про недоцільність використання люмінесцентних ламп при низьких рівнях нормованої освітленості.

^

2.3.3. Ртутні лампи високого тиску ДРЛ



Основними недоліками люмінесцентних ртутних ламп низького тиску є відносно мала потужність, більші габаритні розміри та залежність їхніх характеристик від температури навколишнього середовища. Люмінесцентні ртутні лампи високого тиску, що отримали назву ДРЛ, позбавлені цих недоліків.

^ Умовне позначення лампи розшифровується: Д – дугова,
Р – ртутна, Л – люмінесцентна. Цифри після літер
відповідають потужності лампи у ватах, далі в дужках зазначається «червоне відношення» у %, а через дефіс –
номер розробки (ДРЛ 250(10) – 1).

Стабільність роботи лампи, що базується на використанні випромінювання кварцової трубки-пальника, забезпечується розміщенням її усередині зовнішньої колби (рис. 2.8).
Остання слугує, крім того, носієм шару люмінофора, що за рахунок поглинання ультрафіолетової частини випромінювання ртутного розряду додає до видимого випромінювання цього розряду відсутнє в ньому випромінювання жовтогарячо-червоної області спектра.




Рисунок 2.8 – Будова лампи ДРЛ:

1 – зовнішня скляна колба; 2 – шар люмінофора;
3 – розрядна трубка з міцного кварцового скла; 4 – робочий електрод; 5 – запалювальний електрод; 6 – обмежувальні резистори в ланцюзі запалювальних електродів; 7 – екран

Таким чином, спектр ртутної лампи високого тиску значно виправляється та за кольоровістю наближається до спектра денного світла. Якість виправлення передачі кольору ламп типу ДРЛ визначається відносним вмістом червоного випромінювання – відношенням світлового потоку в червоній області спектра від 600 до 780 нм до загального світлового потоку лампи («червоне відношення»):


.


Для ламп ДРЛ червоне відношення буває 6, 10, 15%.

Для забезпечення охолодження кварцового пальника не тільки випромінюванням, а також конвекцією і тепловіддачею зовнішня колба наповнюється газом, що повинен бути інертним стосовно люмінофора та деталей монтажу ламп. Як газ, яким наповнюють в даний час, є азот.

Форму і розміри зовнішньої колби та положення пальника в ній вибирають із таким розрахунком, щоб усе ультрафіолетове випромінювання падало на шар люмінофора, і під час роботи лампи шар люмінофора мав оптимальну для його роботи температуру.

Розрахунки показують, що центральна частина колби повинна мати поверхню, близьку до еліпсоїда обертання, з великою віссю, що збігається з віссю пальника.

Період розгорання лампи 3 – 7 хвилин. За період розгорання відбуваються нагрівання пальника і випаровування ртуті. Тиск парів ртуті підвищується, і змінюються характеристики. Напруга підвищується від 25 – 30В до 115 – 145В, струм зменшується в 2 – 2,6 раза. При загасанні лампу можна запалювати після того, як вона охолоне (через 10 – 
15 хвилин).

Принцип дії лампи – електро- і фотолюмінесценція. Випромінювання ртуті – нерезонансне та містить довжини хвиль від  = 248 нм до  = 546 нм. Ультрафіолетове випромінювання ртуті поглинається люмінофором і перетворюється у видиме.

Основні характеристики:

1) електричні:

- номінальна напруга 220 В, 380 В;

- номінальна потужність 50, 80, 125, 250, 400, 700, 1000, 2000 Вт;

2) світлотехнічні:

- світловий потік залежить від потужності ламп, знижується до кінця терміну служби на 25 – 30 % ;

- спектр випромінювання містить довжини хвиль із
  580 нм;

- пульсація світлового потоку Кп 75 % (оскільки більша частина світлового потоку виробляється у результаті електролюмінесценції, а не люмінофором (порівняно із ЛЛ);

3) експлуатаційні:

- світлова віддача = 40 – 58,5 лм/Вт;

- термін служби ? = 6 – 15 тис. годин.

Лампи ДРЛ використовуються в установках зовнішнього освітлення і для освітлення високих приміщень промислових підприємств, де немає жорстких вимог до якості передачі кольору.

Вплив температури зовнішнього середовища відображається в першу чергу на напрузі запалювання ламп. При мінусових температурах запалювання ламп типу
ДРЛ ускладнено, що пов'язане зі значним зменшенням тиску парів ртуті, у результаті чого запалювання відбувається в чистому аргоні і має потребу в більш високих напругах, ніж за наявності парів ртуті. Відповідно до ДСТ 16354-77 лампи типу ДРЛ усіх потужностей повинні запалюватися при напрузі не більше 180 В при температурі навколишнього середовища
20-40 °С; при температурі -25 °С напруга запалювання ламп збільшується до 205 В, при -40 °С напруга запалювання для ламп потужністю 80 – 400 Вт становить не більше 250 В, потужністю 700 і 1000 Вт – 300 В. На світлові та електричні параметри ламп типу ДРЛ зміна зовнішньої температури практично не впливає.

^

2.3.4. Металогалогенні лампи ДРІ



Металогалогенні лампи (МГЛ), що з'явилися на початку 60-х років ХХ ст., відкрили нову сторінку в розвитку газорозрядних ламп. Перспективи їхнього використання визначаються винятково широкими можливостями варіювання спектральним розподілом випромінювання – від практично однорідного до безперервного – при високому ККД і високій питомій потужності.

^ Умовне позначення ламп розшифровується так:
Д – дугова, Р – ртутна, І – із випромінювальними добавками. Цифри після літер відповідають потужності лампи у ватах, далі через дефіс – номер розробки або модифікації. Колби можуть бути: еліпсоїдні або трубчасті.

Будова та принцип дії МГЛ (рис. 2.9) базуються на тому, що галогеніди багатьох металів випаровуються легше, ніж самі метали, і не руйнують кварцове скло. Тому всередину розрядних колб МГЛ, крім ртуті й аргону, додатково вводяться різні хімічні елементи у вигляді галоїдних сполук (тобто сполук із I, Br, C1). Після запалювання розряду, коли досягається робоча температура колби, галогеніди металів частково переходять у пароподібний стан. Потрапляючи в центральну зону розряду з температурою в кілька тисяч градусів Кельвіна, молекули галогенідів дисоціюють на галоген і метал. Атоми металу збуджуються й випромінюють характерні для них спектри. Дифундуючи за межі розрядного каналу і потрапляючи в зону з більш низькою температурою поблизу стінок колби, вони з'єднуються в галогеніди, які знову випаровуються. Цей замкнутий цикл забезпечує дві принципових переваги:
1) у розряді створюється достатня концентрація атомів металів, що дають необхідний спектр випромінювання, оскільки при робочій температурі кварцової колби 800 – 900 °С тиск парів галогенідів багатьох металів значно вищій, ніж самих металів, таких, як талій, індій, скандій, диспрозій та ін.; 2) з'являється можливість вводити в розряд лужні (натрій, літій, цезій) та інші агресивні метали (наприклад, кадмій, цинк), які в чистому



Рисунок 2.9 – Будова ламп ДРІ:

1 – розрядна кварцова трубка; 2 – робочий електрод;
3 – зовнішня скляна колба


вигляді викликають досить швидке руйнування кварцового скла при температурах вище 300 – 400 °С, а у вигляді галогенідів не викликають такого руйнування. Застосування галогенідів різко збільшило число хімічних елементів, що використовуються для генерації випромінювання, і дозволило створювати МГЛ із досить різними спектрами, особливо у випадку використання суміші галогенідів. Незважаючи на відносно малу концентрацію металів, що додаються, порівняно з концентрацією ртуті значна частина випромінювання розряду створюється висвічуванням атомів добавок, що пояснюється більш низькими потенціалами збудження цих атомів. Ртутні пари відіграють роль буфера, забезпечуючи високу температуру в розряді, високий градієнт потенціалу, малі теплові втрати та ін.

Принцип дії ламп ДРІ електролюмінесценція. Електричний розряд збуджує атоми ртуті, температура в трубці зростає, а при досягненні ~5000С починають збуджуватися атоми галоїдних сполук металів, випускають випромінювання у видимій частині спектра. Спектр випромінювання металів доповнюється спектральним випромінюванням ртуті.

На сьогодні для загального освітлення найбільш значне поширення одержали МГЛ із такими сполуками металогалогенних добавок (крім ртуті й запалювального газу):

1) йодиди натрію, талію та індію;

2) йодиди натрію, скандію та торію.

Лампи мають спектр, що складається з окремих ліній ртуті та ліній добавок, розташованих у різних областях спектра, завдяки чому вдається з'єднувати високу світлову віддачу із прийнятною якістю передачі кольору (у ламп потужністю 400 Вт = 80 лм/Вт, Ra = 65). Лампи із йодидами диспрозію та інших рідкоземельних металів мають спектр, настільки густо заповнений лініями диспрозію, що він здається безперервним по всій видимій області, завдяки чому досягається досить висока якість передачі кольору при високій світловій віддачі (у ламп потужністю 400 Вт = 70 – 80 лм/Вт, Ra>80).

^

2.3.5. Натрієві лампи високого тиску (НЛВТ)



Натрієві лампи високого тиску є одними з найбільш ефективних джерел світла (рис. 2.10) і вже сьогодні мають світлову віддачу до 160 лм/Вт при потужностях
30 – 1000 Вт; їхній термін служби може перевищувати
25000 годин. Запалювання НЛВТ відбувається за допомогою спеціальних запалювальних пристроїв, які дають імпульс із амплітудою 2-4 кВ. Час розпалювання ламп, як правило, становить 3-5 хв.




Рисунок 2.10 – Будова ламп ДНаТ (дугова натрієва трубчаста):

1 – розрядна трубка правильної циліндричної форми виконана з напівпрозорої кераміки (полікристалічного алюмінію) або із прозорого трубчастого монокристала (лейкосапфіра);
2 – робочий електрод; 3 – зовнішня скляна колба


До переваг сучасних НЛВТ можна віднести невеликий спад світлового потоку впродовж терміну служби, що, наприклад, для ламп потужністю 400 Вт становить 10-20% за 15 тисяч годин при 10-годинному циклі горіння. У ламп, що працюють при більш частих увімкненнях, спад світлового потоку зростає приблизно на 25% при кожному дворазовому скороченні циклу. Таке співвідношення застосовується для розрахунку зниження терміну служби.

Прийнято вважати, що ці лампи застосовуються там, де економічні показники більш важливі, ніж точне відтворення кольорів. Їх теплий жовтий колір підходить для освітлення парків, торгових центрів, доріг, а також, у деяких випадках, для декоративного архітектурного освітлення. Але розвиток цих джерел світла за останнє десятиліття привело до різкого поширення можливостей їхнього використання завдяки виникненню нових видів, а також ламп малої потужності та ламп із поліпшеною передачею кольору.

Однак у стандартних НЛВТ є ряд недоліків, з яких у першу чергу необхідно зазначити явно погіршені властивості передачі кольору, що характеризуються її низьким рівнем (Ra=25 – 28) і невисокою кольоровою температурою
(Тк = 2000 – 2200 єК).

Розширені резонансні лінії натрію обумовлюють золотаво-жовтий колір випромінювання. Передача кольору НЛВТ вважається задовільною для зовнішнього освітлення, але недостатньою для внутрішнього.

Поліпшення кольорових характеристик НЛВТ відбувається, головним чином, за рахунок підвищення тиску парів натрію в пальнику при збільшенні температури холодної зони або вмісту натрію в амальгамі, збільшенні діаметра розрядної трубки, введенні випромінювальних добавок, нанесенні на зовнішню колбу люмінофорів та інтерференційних покриттів і живлення ламп імпульсним струмом підвищеної частоти. Зниження світлової віддачі компенсується збільшенням тиску ксенону (тобто зменшенням теплопровідності плазми).

Над проблемою поліпшення спектрального складу випромінювання НЛВТ працюють багато фахівців, і деякими закордонними фірмами випускаються якісні лампи із поліпшеними колірними параметрами.

2.3.6. Світлодіоди



Напівпровідниковими світловипромінювальними приладами – світлодіодами – досягнуті такі характеристики (для білих світлодіодів – світлова віддача до 25 лм/Вт при потужності приладу до 5Вт, Ra=80 – 85, термін служби 100000 годин). Це забезпечує лідерство у світлосигнальній апаратурі, автомобільній і авіаційній техніці. Світлодіодні джерела світла знаходяться на порозі впровадження на ринок загального освітлення.
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   29

Реклама:

Схожі:

М. В. Петровський електроосвітлення iconВ. В. Левченко, Е. П. Петровський
Михайло Іванович Гордієвський — забутий професор Одеського державного університету

М. В. Петровський електроосвітлення iconУдк 94(477. 7) Е. П. Петровський
На численних конференціях і «круглих столах» робилася спроба знайти вихід із методологічної кризи

М. В. Петровський електроосвітлення iconРобоча програма навчальної дисципліни с/к Національний архівний фонд України для студентів за
Розробник: Петровський Едуард Петрович, кандидат історичних наук, доцент кафедри історії України

М. В. Петровський електроосвітлення iconУдк 94(477. 7) Е. П. Петровський
Української срр на початку 1930-х років не давав можливості забезпечити економіку країни, органи влади, наукові та культурні установи...

М. В. Петровський електроосвітлення iconРобоча програма навчальної дисципліни «новітня історія україни» Частина 2 (1946-2012 рр.) (назва навчальної дисципліни) для студентів за
Розробник: Петровський Едуард Петрович, кандидат історичних наук, доцент кафедри історії України

М. В. Петровський електроосвітлення iconРобоча програма навчальної дисципліни с/к Джерела з історії України для студентів за (назва навчальної дисципліни)
Розробник: Петровський Едуард Петрович, кандидат історичних наук, доцент кафедри історії України

М. В. Петровський електроосвітлення iconМетодичні вказівки І контрольні завдання з курсу «електропостачання» для студентiв спецiальності
Методичні вказівки і контрольні завдання з курсу «Електропостачання» / укладачі: П. О. Василега, Д. В. Муріков, М. В. Петровський....

М. В. Петровський електроосвітлення iconМетодичні вказівки та контрольні завдання з курсу «основи електропривода» для студентів спеціальності
Робоча програма, методичні вказівки і контрольні завдання з курсу «Основи електропривода» / укладачі: П. О. Василега, Д. В. Муріков,...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи