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

31040. Проблемы славянского этногенеза. Восточные славяне: територия, хозязствово, быт, культура, религия 33 KB
  Восточные славяне: територия хозво быт культура религия. Славяне относятся к одной из самых многочисленных групп индоевропейских народов. Как самостоятельные народы начали свое существование греки латины славяне и др. Тогда же оформились три славянские ветви: западные славяне поляки чехи словаки южные болгары сербы хорваты и др восточные русские украинцы белорусы.
31041. Центры зарождения славянской государственности. Полемика историков вокруг проблемы образования Древнерусского гос-ва. Политика первых правитиелей Руси: Олега, Игоря, Ольги, Святослава 31.5 KB
  Главными проблемами являются вопросы о причинах возникновения госва Русь кто такие русыи откуда взялось название страны Русь кто были варяги. Немецкие ученые Байер и Миллер считали что слово русь означало название варяжского племени пришедшее с Рюриком что Древнерусское госва было создано норманнамиварягами. Название русь он связал с древним народом сарматамироксаланами и с названием реки Рось. В современной отечественной и зарубежной науке большинство ученых склоняется к мнению о скандинавском происхождении термина русь.
31042. Русь при Владимире 1 и Ярославе Мудром. Внешняя и внутренняя политика. Крещение и распространение христианства на Руси 31 KB
  Русь при Владимире 1 и Ярославе Мудром. шла междоусобица сыновей Святослава которую выиграл Владимир9801015. При Владимире завершилось объединение восточнославянских земель. При Владимире в Древнерусское госво вошли червенские земли земли радимичей северных угрофинов и др.
31043. Древнерусское общество и государство в 9-12 веках 31 KB
  Завещание разделило русскую землю на уделы. Это означало окончательный распад Руси на уделы. Постепенно малые бедные окраины стали превращаться в цветущие и сильные уделы. Многие уделы он сконцентрировал в руках своих сыновей.
31044. Тенденции развития различных древнерусских земель в 12 – начале 13 веков. Крупнейшие княжества и земли 33 KB
  Условной датой начала раздробленности на Руси считают 1132г когда умер Мстислав сын Мономаха и раздрася вся русская земля. Время раздробленности на Руси тянулось с начала 12века по147080г. На юге и юговостоке Руси неособо любили метсное боярство поэтому занятие киевского престола всякий раз обуславливалось сочетанием борьбы. В Западной Руси сильны были федеративные тенденции.
31045. Русь в международных отношениях 11-13веков: отношения с Великой Степью, Византией и Западной Европой 30.5 KB
  Первая встреча русских с монголотатарами произошла 31 мая 1223г. Впоследствии установилась зависимость русских земель от державы Батыя продлившаяся для СевВост Руси до 1480г а для Южной до 1362г. Эти 2 победы были очень важны: они прервали череду поражений русских для церкви же особенно было важно недопущение католического влияния на русских землях.
31046. Альтернативы объединительных процессов на Руси. Центры объединения русских земель в 14-15веках. Московская и Литовская Русь 31 KB
  Альтернативы объединительных процессов на Руси. Главными центрами объединения Руси выступили в 14в. Но реализовать свой шанс на объединение всей Руси этому княжеству не удалось во многом решающую роль здесь сыграли религиозные противоречия и сближение Литвы с Польшей что впоследствии преобразится в Речь Посполитую1569г. В Москву же была перенесена резиденция митрополита всея Руси.
31047. Природа социально-политического строя Московской Руси в 15-16веках. Российское гос-во при Иване 3 и Василии: органы централизованого и местного управления, доктрина Москва – Третий Рим, нарпавленность внешней политики 30 KB
  Российское госво при Иване 3 и Василии: органы централизованого и местного управления доктрина Москва Третий Рим нарпавленность внешней политики. москвичи осадили Тверь и с этого момента ученые обычно отсчитывают историю единого Московского госва. При Иване 3 уделов не стало он оказался государем всея Руси. Для централизованных стран харрно: сильный гос аппарат в центре чиновничество единое войско законодательство суд единообразное налогооблажение.
31048. Россия и Европа в 15-16в. Европеизация России в 17в(причины, хараткер, особенности, последствия) 31.5 KB
  Россия и Европа в 1516в. После брака Ивана 3 и Софьи Палеолог за рубежом стало встречаться еще одно название Россия. В ходе Ливонской войны15581583 и Смуты начала 17 века Россия остро ощущала как ей тяжело соперничать с европейскими странами особенно в военнотехнич области. Россия вывозила за границу лес меха.