Излучательность а.ч.т. зависит только от его температуры и пропорциональна ее абсолютному значению в четвертой степени.

Закон смещения Вина устанавливает связь между положением максимума в спектре излучения а.ч.т. и температурой нагрева:

где  длина волны, соответствующая максимуму в спектре излучения а.ч.т., нм;

с – постоянная Вина, нм · К;      с = 2, 898 • 10⁶

Т.е. с увеличением температуры а.ч.т. максимум смещается в более коротковолновую часть спектра.

Действие рассмотренных законов наглядно проявляется в изменении функции спектральной плотности излучения тела, нагретого до различных температур. Видно, что доля излучения, приходящаяся на видимую область спектра, т.е. видимая глазом человека, очень мала.

 

Изменение функции спектральной плотности излучения а.ч.т. при различных температурах

 

 

Рис.2. Спектр излучения черного тела

 

Зависимость светового к.п.д. излучения а.ч.т. от температуры.

 

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 t_nmB 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.

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться: