При нагреве до 1000 К видимое излучение отсутствует. С повышением температуры световой к.п.д. черного тела быстро увеличивается и достигает максимума - 14,5% при температуре около 6500 К. При этом max излучения находится в видимой области спектра. Дальнейшее повышение температуры приводит к смещению max излучения в соответствии с законом Вина в УФ область спектра. В результате световой к.п.д. снижается.
Реальные тела, выполняющие роль тепловых излучателей, не могут быть нагреты до 6500 К. На практике до 3665 К может быть нагрет только вольфрам из-за нарушения механической прочности.
Излучатель | Температура излучателя, К | Световой к.п.д., % | ДоляИК излучения |
Пламя керосиновой лампы | 1850 | 0,04 | 98 |
Угольная нить лампы | 2135 | 0,52 | 93 |
Вольфрам при плавлении | 3665 | 8,1 | 70 |
Солнце в зените | 6000 | 13,8 | 50 |
Полный излучатель | 6500 | 14,5 | 47 |
Реальный к.п.д. ламп накаливания с вольфрамовой нитью не превышает 3,5 %.
Вместе с тем тепловой излучатель - высокоэффективный источник ИК излучения. Таким образом, лампы накаливания (ЛН) можно применять как для освещения, так и для облучения в технологических процессах. Тепловые излучатели, используемые для освещения, называются источниками света
(ИС), или лампами. Источники, богатые ИК излучением, называются ИК излучателями.
Принято также деление на «темные» и «светлые» источники. У «темных» доля видимого излучения не превышает доли процента, а температура тела накала обычно не выше 100(7 С. Это обычно ИК излучатели. У «светлых» доля видимого излучения и температура тела накала значительно выше (это ИС).
Лампы накаливания.
Достоинства ЛН:
1. Простота обслуживания
2. Удобство в обращении и дешевизна
3. Разнообразие конструкций, напряжений и мощностей
4. Малые первоначальные затраты при оборудовании ОУ
5. Высокий уровень механизации производства
Во многих областях применения ЛН не имеют равноценной замены.
Недостатки:
1. Низкая световая отдача (8-20 лм/Вт)
2. Малый срок службы < 2000 час
3. Неудовлетворительное качество цветопередачи
4. Недостаточная прочность рядов типов специальных ламп.
Устройство ЛН
В общем балансе светового потока всех выпускаемых ламп на долю ЛН приходится 30-35 %.
Основная часть - тело накала. Это W-проволока круглого сечения, помещенная в стеклянную колбу, из которой откачан воздух для защиты от окисления. W-проволока закреплена на держателях.
Форма колбы - от цилиндрической до шарообразной. На колбе закреплен цоколь для включения в сеть.
Виды цоколей
1. Резьбовой
2. Штифтовой
3. Цилиндрический
4. Фокусирующий
Кроме прозрачных, колбы делают матированными или «молочными» для уменьшения слепящей яркости накала. Однако в таких колбах теряется до 20% светового потока.
В лампах некоторых типов есть отражатель в виде зеркального или диффузного напыления на внутренней поверхности колбы.
Светотехнические характеристики зависят от температуры накала, которая, в свою очередь, ограничена не только tnmB W, но и его интенсивным распылением. Вследствие распыления уменьшается сечение W-проволоки, а на колбе образуется напыленная пленка W, которая снижает прозрачность колбы. Для уменьшения испарения:
1. наполняют колбу инертным газом
2. делают нить в виде спирали, биспирали, триспирали.
Чтобы снизить распыление W, внутрь лампы вводят дозированное количество йода. Эти лампы называют галогенными (ГЛН). Принцип работы ГЛН:
при 300 - 1200 С пары йода соединяются на стенке колбы с частицами W, и образуется иодид W - WI2, концентрация которого у стенок колбы повышается. Под действием диффузии WI2 перемещается к центру колбы (испаряется при температуре выше 250-300°). Вблизи тела накала при 1400-1600°С молекулы WI2 распадаются и атомы W оседают на теле накала (и других деталях), имеющих температуру выше 1600°С. Освободившиеся атомы I диффундируют в объеме лампы и соединяются на стенках колбы с W, вновь образуя WI2.
Условия образования иодно-вольфрамового цикла:
1. Температура внутренней стенки колбы должна быть> 250°С и < 1200°С, наиболее предпочтительна - 500-600°С, поэтому колбу изготавливают из кварца и придают ей необходимую форму для обеспечения равномерной
температуры.
2. Минимальная температура тела накала должна быть больше 1600°С.
3. I не должен образовывать на стенке лампы какие-либо другие химические соединения, кроме WI2 (поэтому недопустимо применять в лампе Ni, Mo, Al-Zr- и Р-газопоглотители, с которыми I активно взаимодействует.
4. Количество I дозировано, т. к. пары I заметно поглощают видимое излучение в области 500-520 нм.
Иодно-вольфрамовый цикл, препятствуя осаждению W на колбе, не обеспечивает возвращение его в дефектные участки тела накала. Поэтому механизм перегорания тела накала остается таким же, как в обычных ЛН.
Длинные линейные ГЛН имеют недостатки: их невозможно долго эксплуатировать в наклонном или вертикальном положении, т.к. при этом галогены и инертный газ из-за разности молекулярных масс отделяются друг от друга и регенеративный цикл прекращается.
Преимущества ГЛН:
1. Повышенная светоотдача - до 26 лм/Вт
2. Повышенный срок службы - в 2-3 раза больше, чем у обычных ЛН
Механически прочная кварцевая колба позволяет наполнять лампы до высоких давлений ксеноном, что позволяет еще больше повысить срок службы и светоотдачу.
Применение ГЛН: в прожекторном освещении, для общего и местного освещения, для ИК-облучения, в автомобильных лампах-фарах, в кино- и фотосъемке, в аэродромном освещении и т.д.
Дата: 2018-12-21, просмотров: 204.