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

10722. Избранные педагогические сочинения А.С. Макаренко Педагогическая логика 597.69 KB
  Избранные педагогические сочинения А.С. Макаренко Педагогическая логика Не может быть вопроса более для нас важного чем вопрос о логике педагогического средства. Интересно бросить взгляд на историю этого вопроса тем более что история эта очень коротка. Нам нечег...
10723. Прогрессивные технологические процессы (ТП) на основе современных достижений науки и техники 462.12 KB
  Введение Уровень сельскохозяйственного машиностроения является определяющим фактором всего хозяйственного комплекса страны. Важнейшими условиями ускорения развития хозяйственного комплекса являются рост производительности труда повышение эффективности произв...
10724. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ 21.38 KB
  ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ Электрические сети в сельской местности. Электрическими сетями называют часть электрической системы состоящей из трансформаторных подстанций и линий различных напряжений. В сельской местности по эле...
10725. Проектирование системы автоматического регулирования, которая впоследствии была смоделирована в системе MatLab 938.36 KB
  ВВЕДЕНИЕ Важнейшей отраслью промышленности Украины является черная металлургия. От объема производства и качества металла зависит развитие народного хозяйства. Продукция предприятий черной металлургии составляет весомую долю в экспортной политике государства.
10726. Наводнения конца XX в 111.5 KB
  Наводнения конца XX в. Наводнения сопутствуют человеческому обществу с древнейших времен. До наших дней дошли сведения о катастрофических разливах Хуанхэ в 2297 г. до н.э. и на Ниле примерно 3 тыс. лет назад. Но если ранее эти стихийные бедствия были чрезвычайно редкими то за...
10727. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К МЕНЕДЖМЕНТУ ПРЕДПРИЯТИЯ 64 KB
  Системный подход к менеджменту предприятия Содержание Организация как система и объект управления. Принципы системного подхода. Обеспечение системы управления. Комплексная система управления предприятием. 1.Организация как система и объект...
10728. Разработка сумматора-умножителя 213.7 KB
  Умножение закодированного двоично - четверичного множимого на два разряда в дополнительных кодах. Преобразование множителя производится для исключение из процесса умножения диады 10 и 11 множителя
10729. Проблема человека и его свобода в философии 93.5 KB
  Проблема человека и его свобода в философии Проблема человека занимает важнейшее место в философии. Что такое человек Что составляет его сущность Каково его место в мире и в обществе Дисциплина отвечающая на эти вопросы получила название философская антропология....
10730. Структура и динамика процесса познания 77.5 KB
  Структура и динамика процесса познания Философия традиционно выделяла в акте человеческого познания два его различных вида: чувственное перцептивное и рациональное. Первый самоочевидно связан с деятельностью наших органов чувств зрения слуха осязания и пр.. Втор