8248

Штучні джерела оптичного випромінювання

Контрольная

Физика

Штучні джерела оптичного випромінювання. Основні закони теплового випромінювання. Лампи розжарювання. Будова принципи дії, структура позначень, переваги та недоліки. Галогенні лампи розжарювання. Будова,пр...

Украинкский

2013-02-07

582.63 KB

15 чел.

Штучні джерела оптичного випромінювання

1 Основні закони теплового випромінювання.

  1.  Лампи розжарювання. Будова принципи дії, структура позначень, переваги та недоліки.
  2.  Галогенні лампи розжарювання. Будова, принцип дії, переваги та недоліки.

В залежності від способу перетворення електричної енергії в оптичну електроосвітлювальні установки поділяються на 5 груп:

  1.  Джерела теплового випромінювання (лампи розжарювання)
  2.  Газорозрядні джерела оптичного випромінювання (люмінесцентні лампи, лампи типу ДРЛ, ДРИ, ДНаТ, ДКсТ).
  3.  Джерела змішаного - теплової і газорозрядної дії (лампа типу ДРВ).
  4.  Джерела люмінісцируючої дії (електролюмінісцентні панелі).
  5.  Лазерне випромінювання (рідинні, газові, твердотілі).

В с.г. виробництві найбільш широке розповсюдження отримали джерела теплового випромінювання і газорозрядні джерела.

1. Основні закони теплового випромінювання

Основні закони теплового випромінювання сформульовані відносно абсолютно чорного тіла під яким розуміється оптичний приймач, який повністю поглинає падаюче на нього випромінювання.

Закон Кірхгофа встановлює зв'язок між здатністю тіла випромінювати чи поглинати випромінювання, а формулюється так:

Відношення щільності випромінювання тіл з однаковою температурою

дорівнює відношенню їх коефіцієнтів. Закон Кірхгофа можна записати так:

де  - щільність випромінювання абсолютно чорного тіла при тій же температурі, 

Закон Стефана - Больцмана встановлює зв'язок між щільністю випромінювання тіла і його температурою. А формулюється так:

Щільність випромінювання тіла залежить тільки від його температури і пропорційна четвертій її степені.

де  - постійна, яка дорівнює 

              Т - абсолютна температура, °К 

         Закон зміщення Віна встановлює положення максимуму кривої спектральної інтенсивності щільності випромінювання абсолютно чорного тіла.

При підвищенні температури випромінюючого тіла максимуму кривої спектральної інтенсивності щільності випромінювання зміщується в сторону більш коротких довжин хвиль і пропорційна її 5 степені.

де  - максимальна спектральна інтенсивність щільності

випромінювання абсолютно чорного тіла, 

              С3 - постійна, яка дорівнює   

      При теоретичних розрахунках і експериментальних дослідженнях більш практичне значення має не щільність випромінювання, а світловий ккд від температури нагріву тіла.

При підвищенні температури ккд зростає до 14,5 % при температурі 6500°К

Лампи розжарювання

Лампа розжарювання складається :

1. Склянна колба, діаметр якої залежить від потужності лампи. Починаючи із 40 Вт колба заповнюється инертним газом (аргон - 86 % + азот 14 %.).

  1.  Номінальна напруга - це напруга при якій лампа призначена для роботи. Автомобільні і тракторні лампи 6,2В; лампи для місцевого освітлення 12 і 36 В; залізно дорожні - 24,50,74 В; освітлювальні 125... 135 В, 220...235 В, 235...240 В.
  2.  Електрична потужність - освітлювальні лампи випускаються потужністю від 15 до 1000 Вт. Враховуючи велику чутливість ЛР до коливань напруги, наприклад при вмиканні лампи Б 220-230-100 (біспіральна) на  її споживана потужність буде дорівнювати 97 Вт (-3%).
  3.  Світловий потік - величина, яка залежить від потужності лампи і температури нагрівання тіла накалу. Визначається в люменах.
  4.  Світлова віддача - одна із основних характеристик, яка визначає економічність ламп і виражається в . Величина світлової віддачі залежить від температури нагрівання тіла.
  5.  Термін служби - ГОСТом передбачено середній термін горіння лампи всіх типів загального призначення не менше 1000 г при номінальній напрузі.

Структура позначень

Приведемо на прикладі лампи Г220-230-200 Г - газонаповнена лампа 

        220-230 - діапазон напруги 

        200 - номінальна потужність

Переваги та недоліки ламп розжарювання

Переваги: - простота будови;

  •  низька вартість;
  •  надійність в роботі при змінні температури навколишнього середовища в широкому діапазоні;

Недоліки: - низька світлова віддача - до 12 лм/;

ККД = 70,9;

                      - незадовільний спектральний склад випромінювання. (В видимому  

                      спектрі переважно оранжево-червоні випромінювання з довжиною   

                     хвиль X = 600 - 780. Синіх випромінювань з довжиною хвиль X = 380 -  

                     450 нм в 10 раз менше. Такий спектральний склад не забезпечує  

                     правильної кольоропередачі);

                  - малий термін роботи;

                  - велика яркість світіння.

4. Галогенні лампи розжарювання

Циліндрична колба 3 виготовлена із кварцового скла. В колбі розмішують 1 -2 гр. йоду і заповнюють аргоном під тиском 800 ГПа. Тіло накалу 4 виконано в вигляді моно спіралі із особливо чистого вольфраму змонтованого на осі трубки на вольфрамових тримачах 5. Ввід в лампу виконано молібденовими електродами 2, які впаяні в кварцові ніжки 1. В мережу лампа включається контактними поверхнями 6.

Принцип дії

При проходженні електричного струму по моноспіралі вона нагрівається і випромінює світло. Особливість роботи кварцево-гологенної лампи заключається в слідуючому. Як відомо, світловий потік, світлова віддача, світловий ККД при всіх рівних умовах залежить тільки від температури нагрівання випромінюючого тіла.

підвищення температури не просто, так як нагрівання тіла накалу супроводжується розпиленням речовин нитки розжарювання і чим більша температура тим більше розпилювання. При підвищенні температури тіла накалу (2400-2800) на 1 % швидкість розпилення збільшується  2 рази, а отже термін служби різко зменшується.

Тому в галогенних лампах з йодним циклом процес розпилення нитки розжарювання не усунено, зате знайдені надійні засоби боротьби з його наслідками, що дозволило значно покращити показники робот ламп цього типу.

Регенеративний йодний цикл роботи лампи заключається в слідуючому:

При нагріванні нитки розжарювання, частинки вольфраму рухаються від нитки до стінок колби, де вступають в реакцію з йодом, при цьому створюється йодид вольфраму WJ , концентрація якого буде велика біля стінок колби. Йодид вольфраму буде переміщуватись до спіралі і в умовах високої температури він буде розкладатись. Вольфрам осідає на спіраль, йод знову починає приймати участь в циклі. Тому підвищення напруги набагато більшого U не призводить до різкого зменшення терміну праці, навіть збільшуючи напругу ми можемо збільшувати потік випромінювання.

Переваги та недоліки

Переваги: - висока питома щільність випромінювання;

- стабільність потоку випромінювання на протязі терміну експлуатації;

- відносно малі габарити;

- можливість витримувати великі перевантаження;

- можливість регулювання потоку випромінювання зміною

напруги;

- термін служби - до 10 тис. год.

Недоліки:    - більш висока вартість за рахунок кварцового скла і особливо чистого вольфраму;

- робота тільки в горизонтальному положенні, щоб не було деформації нитки розжарювання.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54773. ЖИЗНЬ В ОКЕАНЕ 178 KB
  Продолжить формирование представлений и знаний о Мировом океане. Познакомить учащихся с особенностями и условиями жизни в океане с разнообразием его обитателей и их распределением и распространением. Оборудование: карта полушарий или карта Мирового океана книги видеофильм Жизнь в Океане таблицы рисунки доклады учащихся.
54774. Безработица 52 KB
  Основные понятия: безработица рабочая сила рынок труда естественная безработица фрикционная институциональная добровольная вынужденная структурная региональная циклическая скрытая частичная уровень безработицы полная занятость.
54775. Греческие колонии на берегах Средиземного и Чёрного морей 94 KB
  Этот период называют Великой греческой колонизацией временем когда греки активно осваивали новые земли и основали множество колоний. Нам предстоит сегодня выяснить: Что дала грекам колонизация т ответить навопросы слайд 2 Далее учитель обращается к учащимся с вопросом...
54776. ОРГАНИЗАЦИЯ ФИЗИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЯХ 126 KB
  Физкультурные минуты во время уроков; физические упражнения и подвижные игры на удлиненных переменах; ежедневный час здоровья в группах продленного дня; занятия ритмикой.; группы общей физической подготовки; б общешкольные физкультурно-массовые и спортивные мероприятия...