Електричні джерела світла
Електричними джерелами світла служать лампи розжарювання, люмінесцентні лампи низького тиску та ртутні лампи високого тиску.
Найбільш поширені електричні лампи розжарювання. Принцип їх дії заснований на перетворенні електричної енергії, що проходить через її нитку, в енергію видимих випромінювань, що впливають на органи зору людини і створюють у нього відчуття світла, близького до білого.
Цей процес відбувається при нагріванні нитки лампи до 2600-2700 ° C. Нитка лампи не перегорає, так як температура плавлення вольфраму, з якого зроблена нитка, значно вище (3200-3400 ° C) температури розжарення нитки, а також внаслідок того, що з колби лампи видалено повітря або колба заповнена інертними газами (сумішшю азоту, аргону , ксенону), в середовищі яких метал не окислюється.
Термін служби ламп розжарювання коливається в широких межах, оскільки залежить від умов роботи, в тому числі від стабільності номінального напруги, наявності або відсутності механічних впливів на лампу (струсу, вібрації), температури навколишнього середовища та ін Середній термін служби ламп розжарювання загального призначення становить 1000-1200 ч.
При тривалій роботі лампи розжарювання її нитка під впливом високої температури нагріву поступово випаровується, зменшується в діаметрі і, нарешті, перегорає.
Чим вище температура нагрівання нитки напруження, тим більше світла випромінює лампа, але при цьому інтенсивніше протікає процес випаровування нитки і скорочується термін служби лампи. У зв'язку з цим для ламп розжарювання встановлюється така температура розжарення нитки, за якої забезпечуються необхідна світловіддача лампи і певна тривалість її служби.
Вакуумними називають лампи розжарювання, з внутрішнього об'єму (колби) яких вилучено повітря.
Лампи з колбами, заповненими інертними газами, називають газополнимі.
Газополние лампи при рівних умовах мають велику світловіддачу, ніж вакуумні, так як газ, що знаходиться в колбі під тиском, перешкоджає випаровуванню нитки напруження, що дозволяє підвищити її робочу температуру. Недоліком газополних ламп є деяка додаткова втрата у них тепла нитки напруження через конвекцію газу, що заповнює внутрішню порожнину колби.
З метою зниження теплових втрат газополние лампи заповнюють газами з низькою теплопровідністю. Інший напрямок скорочення теплових втрат - це зменшення розмірів і зміна конструкції нитки напруження: її виконують у вигляді щільної гвинтоподібних моноспіралі або подвійної спіралі (біспіралі).
Недолік ламп розжарювання - низька світловіддача: тільки 2? 4% споживаної ними електричної енергії перетворюється в енергію видимого випромінювання, що сприймаються оком людини; інша частина енергії переходить переважно в тепло, випромінюване лампою.
Широке застосування в освітлювальних електроустановках підприємств, установ, навчальних і лікувальних закладів отримали люмінесцентні лампи, які представляє собою герметично закриту скляну трубку, внутрішня поверхня якої покрита тонким шаром люмінофора. Люмінофора називаються хімічні речовини, в яких під дією зовнішніх факторів (електричного розряду і ін) виникає світіння, або люмінесценція. З трубки видаляється повітря і вводиться невелика кількість газу (аргону) і певну кількість ртуті. Всередині трубки в її скляних ніжках укріплені біспіральние електроди з вольфраму, з'єднані з двухштирьковимі цоколями, що служать для приєднання лампи до електричної мережі. При подачі до лампи напруги між її електродами в парах ртуті виникає електричний розряд, і лампа починає випромінювати світло. Щоб забезпечити більш інтенсивне випромінювання електронів, електроди люмінесцентних ламп покривають активуючими речовинами (оксидами стронцію, барію або кальцію).
Світловий потік, випромінюваний люмінесцентними лампами, не однаковий за кольором. Залежно від кольоровості випромінюваного лампою світлового потоку розрізняють:
♦ лампи денного світла (ЛД);
♦ білого світла (ЛБ);
♦ холодно-білого світла (ЛХБ);
♦ тепло-білого світла (ЛТБ) і ін
При виконанні роботи, що вимагає точного визначення колірних відтінків, наприклад, у друкарні при виготовленні кольорових репродукцій, в художній майстерні, на текстильному або швейному підприємстві і т. д., застосовують лампи ЛДІ, призначені для правильної передачі кольору.
Люмінесцентні лампи низького тиску є газорозрядними електричними джерелами світла.
Люмінесцентні лампи низького тиску виготовляють на напругу 127 В потужністю 15 і 20 Вт; на напругу 220 В потужністю 30, 40, 80 і 125 Вт. Термін служби та нормальної роботи люмінесцентних ламп - близько 5000 год за умови нечастих включень, стабільності номінального напруги та забезпечення оптимальної температури навколишнього (15-25 ° C).
Широке застосування в сучасних освітлювальних електроустановках промислових підприємств знаходять дугові ртутні лампи (ДРЛ) високого тиску. Ці лампи випускаються з двома і чотирма електродами.
Четирехелектродная ДРЛ складається з різьбового цоколя, колби (балона) і кварцовою пальника. Всередині пальника знаходиться певна кількість ртуті і газ аргон. У кінці пальника впаяні активоване основні та додаткові електроди з вольфраму, а внутрішня поверхня колби покрита тонким шаром люмінофора.
При подачі напруги до електродів лампи в парах ртуті високого тиску відбувається електричний розряд, супроводжуваний інтенсивним випромінюванням світла, в спектрі якого відсутні оранжево-червоні промені, що робить лампу непридатною для освітлення, тому склад люмінофора, що покриває внутрішню поверхню колби, підібраний так, що під впливом ультрафіолетових променів спектру він випромінює оранжево-червоний колір, який, змішуючись з основним світловим потоком лампи, утворює світло, що сприймається людським оком як білий з легким зеленуватим відтінком.
Четирехелектродние ДРЛ відрізняються від двоелектродної наявністю двох додаткових електродів, підключених до основних електродів через додаткові опору. Це полегшує запалювання лампи: при подачі напруги до лампи між основним і найближчим додатковим електродами виникає тліючий розряд, під дією якого пари ртуті іонізуються, сприяючи розряду між основними електродами. ДРЛ з цоколем діаметром 40 мм випускають потужністю 250-1000 Вт
Значно економічніше ламп розжарювання газорозрядні джерела світла (люмінесцентні лампи і ДРЛ) - їх світловіддача і термін служби в кілька разів перевершують світловіддачу і термін служби ламп розжарювання.