Електричні джерела світла, їх конструкції і параметри

Електричні джерела світла за способом генерування ними випромінювання діляться на температурні (лампи розжарювання) і люмінесцентні (люмінесцентні і газорозрядні лампи).

Принцип дії ламп розжарювання заснований на вищеописаному тепловому випромінюванні. Використання цього принципу обумовлює основні недоліки ламп розжарювання, а саме:

- низький ККД (близько 2 %), оскільки переважна частина споживаної електроенергії цими лампами перетвориться не в світлову, а в теплову енергію;

- низький термін служби, який в середньому складає близько 1000 годин, обмежуваний терміном служби спіралі, яка працює при великих температурах. Термін служби ламп розжарювання знижується при їх вібраціях, частих включеннях і відключеннях, не вертикальному положенні.

Крім того, світло ламп розжарювання відрізняється від природного переважанням променів жовто-червоної частини спектру, що спотворює природне забарвлення предметів.

Не дивлячись на вказані недоліки, в даний час лампи розжарювання знаходять все ще широке розповсюдження у зв'язку з їх простотою в експлуатації, надійністю, компактністю і низькою вартістю.

Лампи розжарювання можуть бути вакуумними і газонаповненими. У останніх використовується аргон з додаванням 12-15 % азоту.

Різновидом ламп розжарювання є галогенові лампи, основна відмінність яких полягає в підвищеному терміні служби, як правило, до 2000 годин. Це досягається за рахунок того, що до складу газового заповнення колби галогенової лампи розжарювання додається йод, який за певних умов забезпечує зворотне перенесення частинок вольфраму спіралі, що випарувалися, із стінок колби лампи на тіло напруження.

Люмінесцентна лампа є запаяною з обох кінців скляною трубкою, внутрішня поверхня якої покрита тонким шаром люмінофора. З лампи відкачано повітря і вона заповнена інертним газом аргоном при дуже низькому тиску. У лампу поміщена крапля ртуті, яка під час нагрівання перетворюється на ртутні пари. Вольфрамові електроди лампи, як правило, мають вид спіралі. Паралельно спіралі розташовуються два жорсткі нікелеві електроди, кожний з яких сполучений з одним з кінців спіралі. При подачі на електроди напруги в газовому середовищі лампи виникає електричний розряд, зокрема між жорсткими електродами і спіраллю.

У циліндровому балоні ртутної лампи йде електричний розряд. Збуджені атоми ртуті випускають могутні потоки електромагнітного випромінювання, основна енергія якого лежить в ультрафіолетовій частині спектра. Під дією ультрафіолетового випромінювання відбувається свічення покритих люмінофором стінок лампи різним кольором. Поглинаючи ультрафіолетове випромінювання, суміш люмінофорів випромінює у видимій частині спектру і достатньою мірою відтворює спектр денного світла.

 

Зниження споживання електроенергії при повсюдному впровадженні люмінесцентних ламп у країнах СНД не менше 10 % електроенергії, що виробляється, споживається при освітленні житлових і невиробничих службових приміщень лампами розжарювання. З урахуванням вищевикладеного їх повсюдна заміна у вказаних приміщеннях люмінесцентними лампами дозволить понизити необхідну кількість електроенергії, що виробляється, на 7 %. Зокрема, для Республіки Білорусь при цьому в абсолютних числах щорічна економія електроенергії складатиме не меншого 4 млрд. кВт/год.

 

Експериментальна установка

 

 

Рис. 2.1. Схема експериментальної установки

 

Експериментальна установка (рис. 2.1) включає: 1 – лампу розжарювання; 2 – люмінесцентну лампу, що працює з частотою 35 000 Гц; 3 – ватметр для вимірювання споживаною лампами з мережі електричної потужності; 4 – вимикачі; 5 – прилад для вимірювання освітленості люксметр типа ЛК-3

 

Порядок виконання роботи

 

1. Встановити діапазон вимірювань люксметра 0–2500 лк.

2. Включити лампу розжарювання. Люксметром 5 зміряти величину освітленості на поверхні включеного світильника в 5 крапках.

3. За ватметром 3 визначити величину споживаної лампою розжарювання потужності з мережі.

4. Вимкнути лампу розжарювання.

5. Включити люмінесцентну лампу і провести для неї аналогічні вимірювання.

6. Отримані дані занести до табл. 2.1.

7. Зміряти діаметр d (м) і висоту h (м) циліндрового світильника і визначити його поверхню , м².

8. За наслідками розрахунків зробити висновок про економічність розглянутих джерел світла і доцільності їх використання.

 

 

Таблиця 2.1

Параметри	Включене електричне джерело світла
лампа розжарювання	люмінесцентна лампа, що працює на частоті 35000 Гц
Освітленість Е (лк) на поверхні світильника, в крапках
Розрахункове значення освітленості лк
Розрахункове значення світлового потоку , лм
Потік випромінювання Вт
Споживана потужність N, Вт
ККД джерела світла
Щільність потоку випромінювання (енергетична освітленість)