Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ёлектрические лампы накаливани€




Ёлектрическа€ вольфрамова€ лампа накаливани€ - осветительные прибор (рис.3.2), искусственный источник света.


–ис. 3.2. Ёлектрическа€ лампа накаливани€


–ис. 3.3. Ћампа накаливани€ при напр€жении 36¬


¬ лампе накаливани€ используетс€ эффект нагревани€ проводника (нити накалива- ни€) при протекании через него электрического тока (тепловое излучение Ц см.раздел 3.1.1). “емпература вольфрамовой нити накала резко возрастает после включени€ тока. Ќить излучает электромагнитное тепловое излучение в соответствии с законом ѕланка.  ак было описано выше, функци€ ѕланка имеет максимум, положение которого на шка- ле длин волн зависит от температуры. Ётот максимум сдвигаетс€ с повышением темпе- ратуры в сторону меньших длин волн (закон смещени€ ¬ина). ƒл€ получени€ видимого излучени€ необходимо, чтобы температура была пор€дка нескольких тыс€ч градусов, в идеале 6000K (температура поверхности —олнца). „ем меньше температура, тем мень- ше дол€ видимого света и тем более Ђкраснымї кажетс€ излучение (рис. 3.3.).

„асть потребл€емой электрической энергии лампа накаливани€ преобразует в излу- чение, часть уходит в результате процессов теплопроводности и конвекции. “олько ма- ла€ дол€ излучени€ лежит в области видимого света, основна€ дол€ приходитс€ на ин- фракрасное излучение. ƒл€ повышени€  ѕƒ лампы и получени€ максимально Ђбелогої света необходимо повышать температуру нити накала, котора€ в свою очередь ограни- чена свойствами материала нити Ч температурой плавлени€. »деальна€ температура в 6000K недостижима, т. к. при такой температуре любой известный материал плавитс€, разрушаетс€ и перестаЄт проводить электрический ток. ¬ современных лампах накали- вани€ примен€ют материалы с максимальными температурами плавлени€ Ч вольфрам (3410∞C) и, очень редко, осмий (3045∞C).

ѕри практически достижимых температурах 2300Е2900∞C излучаетс€ далеко не бе- лый и не дневной свет. ѕо этой причине лампы накаливани€ испускают свет, который кажетс€ более Ђжелто-краснымї, чем дневной свет.

¬ обычном воздухе при таких температурах вольфрам мгновенно превратилс€ бы в оксид. ѕо этой причине вольфрамова€ нить защищена стекл€нной колбой, заполненной нейтральным газом (обычно аргоном). ѕервые лампы делались с вакуумированными колбами. ќднако в вакууме при высоких температурах вольфрам быстро испар€етс€, дела€ нить тоньше и затемн€€ стекл€нную колбу при осаждении на ней. ѕозднее колбы стали заполн€ть химически нейтральными газами. ¬акуумные колбы сейчас используют только дл€ ламп малой мощности.

Ћампа накаливани€ состоит из цокол€, контактных проводников, нити накала, предо- хранител€ и стекл€нной колбы, заполненной буферным газом и ограждающей нить на- кала от окружающей среды.

—текл€нна€ колба защищает нить от сгорани€ в окружающем воздухе. –азмеры колбы определ€ютс€ скоростью осаждени€ материала нити. ƒл€ ламп большей мощно- сти требуютс€ колбы большего размера, дл€ того чтобы осаждаемый материал нити распредел€лс€ на большую площадь и не оказывал сильного вли€ни€ на прозрачность.


 

 олбы первых ламп были вакуумированые. —овременные лампы заполн€ютс€ бу- ферным газом (кроме ламп малой мощности, которые по-прежнему делают вакуумны- ми). Ёто уменьшает скорость испарени€ материала нити. ѕотери тепла, возникающие при этом за счЄт теплопроводности, уменьшают путЄм выбора газа, по возможности, с наиболее т€жЄлыми молекулами. —меси азота с аргоном €вл€ютс€ прин€тым компро- миссом в смысле уменьшени€ себестоимости. Ѕолее дорогие лампы содержат криптон или ксенон (мол€рные массы: азот: 28,0134 г/моль; аргон: 39,948 г/моль; криптон: 83,798 г/моль; ксенон: 131,293 г/моль)

Ќить накала в первых лампах делалась из угл€ - точка сублимации (испарени€) 3559 ∞C. ¬ современных лампах примен€ютс€ почти исключительно спирали из осмиево- ольфрамового сплава.

Ћампы изготавливают дл€ различных рабочих напр€жений. ѕри мощности 60 ¬т и рабочем напр€жении 230 ¬ через лампу должен протекать ток 0,26 ј, т. е. по закону ќма сопротивление нити накала должно составл€ть 882 ќм. “. к. металлы имеют малое удельное сопротивление, дл€ достижени€ такого сопротивлени€ необходим длинный и тонкий провод (именно поэтому нить накаливани€ изготавливаетс€ в виде спирали из провода толщиной 40-50 микрон).

“ак как при включении нить накала находитс€ при комнатной температуре, еЄ сопро- тивление много меньше рабочего сопротивлени€. ѕоэтому при включении протекает очень большой ток (в два-три раза больше рабочего тока). ѕо мере нагревани€ нити еЄ сопротивление увеличиваетс€ и ток уменьшаетс€.

 ѕƒ, долговечность и светова€ отдача (отношение светового потока к мощности) €р- кость света лампы накаливани€ завис€т от рабочего напр€жени€ (табл.3.2.).

“аблица 3.2.

ћощность лампы  ѕƒ —ветова€ отдача, Ћм/¬т
40 W 1,9% 12,6
60 W 2,1% 14,5
100 W 2,6% 17,5

ѕочти вс€ подаваема€ в лампу энерги€ превращаетс€ в излучение. ѕотери за счЄт теплопроводности и конвекции малы. ƒл€ человеческого глаза, однако, доступен только малый диапазон длин волн этого излучени€. ќсновна€ часть излучени€ лежит в невиди- мом инфракрасном диапазоне и воспринимаетс€ в виде тепла.  оэффициент полезного действи€ ламп накаливани€ достигает при температуре около 3400 K своего максималь- ного значени€ 15 % (в лампах-софитах). ¬ бытовых лампах при практически достижимых температурах в 2700K  ѕƒ составл€ет 5 %.

— возрастанием температуры  ѕƒ лампы накаливани€ возрастает, но при этом суще- ственно снижаетс€ еЄ долговечность. ѕри температуре нити 2700K врем€ жизни лампы составл€ет примерно 1000 часов, при 3400K всего лишь несколько часов.  ак показано на рисунке справа, при увеличении напр€жени€ на 20 %, €ркость возрастает в два раза. ќдновременно с этим врем€ жизни уменьшаетс€ на 95 %.

”меньшение напр€жени€ в два раза (например, при последовательном включении) хот€ и уменьшает  ѕƒ, но зато увеличивает врем€ жизни почти в тыс€чу раз. Ётим эф-

фектом часто пользуютс€, когда необходимо обеспечить надЄжное дежурное освещение без особых требований к €ркости, например, на лестничных площадках. „асто дл€ этого же лампу подключают последовательно с диодом.

√алогенные лампы (рис.3.4) за счет добавлени€ в буферный газ паров галогенов (брома или йода) имеют значительно продолжительное врем€ жизни лампы (до 2000Е4000 часов). ѕри этом рабоча€ температура спи- рали составл€ет примерно 3000  . —ветова€ отдача галогенных ламп достигает 28 лм/¬т.

ƒобавление галогенов предотвращает осаждение


 

вольфрама на стекле, при условии, что температура стекла выше 250 ∞C. ѕо причине отсутстви€ почернени€ колбы, галогенные лампы можно изготавливать в очень компакт- ном виде. ћалый объЄм колбы позвол€ет, с одной стороны, использовать большее ра- бочее давление (что оп€ть же ведЄт к уменьшению скорости испарени€ нити) и, с другой стороны, без существенного увеличени€ стоимости заполн€ть колбу т€жЄлыми инерт- ными газами, что ведЄт к уменьшению потерь энергии за счЄт теплопроводности. ¬сЄ это удлин€ет врем€ жизни галогенных ламп и повышает их эффективность.

¬виду высокой температуры колбы любые загр€знени€ поверхности (например, отпе- чатки пальцев) быстро сгорают в процессе работы, оставл€€ почернени€. Ёто ведЄт к локальным повышени€м температуры колбы, которые могут послужить причиной еЄ раз- рушени€. “акже из-за высокой температуры, колбы изготавливаютс€ из кварцевого стек- ла.

Ќовым направлением развити€ ламп €вл€етс€ т. н. IRC-галогенные лампы (сокра- щение IRC обозначает Ђинфракрасное покрытиеї). Ќа колбы таких ламп наноситс€ спе- циальное покрытие, которое пропускает видимый свет, но задерживает инфракрасное (тепловое) излучение и отражает его назад, к спирали. «а счЄт этого уменьшаютс€ поте- ри тепла и, как следствие, увеличиваетс€ эффективность лампы. ѕо данным фирмы OSRAM, потребление энергии снижаетс€ на 45 %, а врем€ жизни удваиваетс€ (по срав- нению с обычной галогенной лампой).

’от€ IRC-галогенные лампы не достигают эффективности ламп дневного света, их преимущество состоит в том, что они могут быть использованы как пр€ма€ замена обыч- ных галогенных ламп.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-12-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1048 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—воим успехом € об€зана тому, что никогда не оправдывалась и не принимала оправданий от других. © ‘лоренс Ќайтингейл
==> читать все изречени€...

573 - | 512 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.013 с.