2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Естественные и искусственные источники света примеры

Источники света

Различные типы источников света

Источником света называют тело, излучающее энергию в световом диапазоне.

Классификацию источников света можно проводить в зависимости от различных их характеристик. Так в физике важным является деление источников света на точечные и непрерывные (модели источников света).

Возможно деление на естественные и искусственные источники света. К естественным источникам относят: Солнце, звезды, атмосферные электрические разряды и т.д. Искусственными источниками света считают: пламя, разного рода лампы, светодиоды, лазеры. Искусственные источники света делят в зависимости от вида энергии, которая переходит в излучение.

Источники света подразделяют на:

  • тепловые источники (свет в которых появляется в результате их нагрева до высоких температур);
  • люминесцентные источники (световое излучение в которых, возникает за счет превращения различных видов энергии, отличной от тепловой).

Также искусственные источники света могут делить в зависимости от их конструктивных особенностей.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Характеристики источников света. Сила света

Точечным называют источник света, размерами которого можно пренебречь, в сравнении с расстоянием от источника до места наблюдения. В оптически однородной и изотропной среде волны, которые излучает точечный источник, являются сферическими.

Для того чтобы охарактеризовать точечный источник применяют такое понятие как сила света ($I$), которую определяют как:

где $dФ$ — световой поток, который излучается источником в пределах телесного угла $dOmega $ . Если рассматривать сферическую систему координат, то можно сказать, что в общем случае сила света зависит от полярного ($vartheta$) и азимутального ($varphi $) углов ($I=I(vartheta,varphi )$).

Источник света носит название изотропного, если его сила света не зависит от направления. Для изотропного источника света можно записать, что:

где Ф — суммарный световой поток, который излучает источник по всем направлениям. Величину силы источника, которая определяется как (2) еще называют средней сферической силой света источника.

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Если источник света нельзя считать точечным (протяженный источник), то используют понятие силы света элемента его поверхности ($dS$). В таком случае в формуле (1) под величиной $dФ$ понимают световой поток, который излучает элемент поверхности источника ($dS$) в пределах телесного угла ($dOmega $).

Основной единицей измерения силы света в $СИ$ является кандела ($кд$) ( старое — свеча ($св$)). $1 кд$ излучает световой эталон в виде абсолютно черного тела при температуре $T=2046,6 K$ (температура затвердевания чистой платины) и давлении $101325 Па$.

Световой поток

Световой поток, который посылается точечным источником в телесный угол $dOmega ,$ определяется выражением:

Соответственно, полный световой поток, который исходит от источника, равен интегралу по полному телесному углу $4pi $:

Основная единица измерения светового потокалюмен ($лм$), который равен световому потоку, который испускает источник в $1 кд$ внутрь телесного угла $1 стерадиан$.

Освещенность

Величина ($E$) равная:

называется освещенностью. В выражении (5) $dФ_$ — величина светового потока, который падает на элемент поверхности $dS.$ Освещенность измеряется с СИ в люксах (лк).

при равномерном распределении потока по поверхности.

Освещенность, которую создает точечный источник можно вычислить как:

где r- расстояние от источника до поверхности, $alpha $ — угол между нормалью к поверхности и направлением на источник.

Светимость

Протяженный источник света характеризуют светимостью ($R$) его участков. Она характеризует излучение (отражение) света выделенным элементом поверхности по всем направлениям. Определяется она как:

где $_$- поток, который испускает элемент поверхности источника ($dS$) по всем направлениям в пределах $0le vartheta le frac<2>$, где $vartheta$ — угол, который образует выделенное направление с внешней нормалью к поверхности.

Светимость способна появляться из-за отражения поверхностью падающего на нее света. В таком случае под $_$ следует понимать в выражении (8) поток, который отражается элементарной поверхностью $dS $по всем направлениям.

Светимость измеряется в $люксах$.

Яркость

Яркость ($B$) используют для характеристики излучения (отражения) света в выделенном направлении. Направление при этом задается полярным углом ($vartheta$), который откладывается от внешней нормали ($overrightarrow$) к излучающей площадке и азимутальным углом ($varphi $). Данная физическая величина определяется как:

где $dS$ — элементарная светящаяся площадка. В общем случае $B=B(vartheta,varphi )$.

Источники света, яркость которых не изменяется в зависимости от направления, называют ламбертовскими (или косинусными, подчиняющимися закону Ламберта). Для ламбертовских светильников $dI$ элементарной площадки пропорциональна $cos vartheta.$

Светимость и яркость связаны соотношением:

Единица яркости $кандела$ на квадратный метр ($frac<кд><м^2>$).

Задание: Найдите световой поток, который излучает элементарная поверхность $dS$ внутрь конуса, ось которого перпендикулярна выделенному элементу. Угол конуса равен $vartheta_0$. Считать, что светящаяся поверхность подчиняется закону Ламберта и ее яркость равна $В$.

Решение:

За основу решения задачи примем определение яркости и из него выразим элемент светового потока:

Элементарный телесный угол в сферических координатах равен:

[dOmega =sinvartheta dvartheta dvarphi left(1.2right).]

Подставим выражение для телесного угла в выражение (1.1), получим:

[dФ=Bsinvartheta dvartheta dvarphi dScosvartheta left(1.3right).]

Найдем полный световой поток интегрированием выражения (1.3):

Ответ: $Ф=pi ВdSsin^2vartheta_0.$

Задание: Яркость однородного светящегося диска радиуса $r$ изменяется в соответствии с законом $B=B_0cosvartheta,$ где $B_0=const, vartheta — $угол с нормалью к поверхности. Каков световой поток (Ф), который испускает диск?

Решение:

Элемент светового потока, используя уравнение из условий задачи для ярости выразим как

[dФ=BdOmega dScosvartheta =B_0^2dOmega dSleft(2.1right),]

где элементарный телесный угол в сферических координатах равен:

[dOmega =sinvartheta dvartheta dvarphi left(2.2right).]

Световой поток найдем как интеграл от выражения (2.1) при использовании (2.2):

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Источники света

Искусственные источники света — технические устройства различной конструкции, преобразовывающие энергию в световое излучение. В источниках света используется в основном электроэнергия, но так же иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света (например, триболюминесценция, радиолюминесценция, биолюминесценция и др.).

Источники света, наиболее часто применяемые для искусственного освещения, делят на три группы — газоразрядные лампы, лампы накаливания и светодиоды. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити. В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминесценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.

В системах производственного освещения предпочтение отдается газоразрядным лампам. Использование ламп накаливания допускается в случае невозможности или экономической нецелесообразности применения газоразрядных.

Основные характеристики источников света:

· номинальное напряжение питающей сети U, B;

· электрическая мощность W, Вт;

· световой поток Ф, лм;

· световая отдача (отношение светового потока лампы к ее мощности) лм/Вт;

· срок службы t, ч;

· Цветовая температура Tc, К.

Лампы накаливания

Лампа накаливания — источник света, в котором преобразование электрической энергии в световую происходит в результате накаливания электрическим током тугоплавкого проводника (вольфрамовой нити). Эти приборы предназначаются для бытового, местного и специального освещения. Последние, как правило, отличаются внешним видом — цветом и формой колбы. Коэффициент полезного действия (КПД) ламп накаливания составляет около 5-10%, такая доля потребляемой электроэнергии преобразуется в видимый свет, а основная ее часть превращается в тепло. Любые лампы накаливания состоят из одинаковых основных элементов. Но их размеры, форма и размещение могут сильно отличаться, поэтому различные конструкции не похожи друг на друга и имеют разные характеристики.

Существуют лампы, колбы которых наполнены криптоном или аргоном. Криптоновые обычно имеют форму «грибка». Они меньше по размеру, но обеспечивают больший (примерно на 10%) световой поток по сравнению с аргоновыми. Лампы с шаровой колбой предназначены для светильников, служащих декоративными элементами; с колбой в форме трубки — для подсветки зеркал в стенных шкафах, ванных комнатах и т. д. Лампы накаливания имеют световую отдачу от 7 до 17 лм/Вт и срок службы около 1000 часов. Они относятся к источникам света с теплой тональностью, поэтому создают погрешности при передаче сине-голубых, желтых и красных тонов. В интерьере, где требования к цветопередаче достаточно высоки, лучше использовать другие типы ламп. Также не рекомендуется применять лампы накаливания для освещения больших площадей и для создания освещенности, превышающей уровень 1000 Лк, так как при этом выделяется много тепла и помещение «перегревается».

Читать еще:  Выращивание черного перца в домашних условиях

Несмотря на эти ограничения, такие приборы все еще остаются классическим и излюбленным источникам света.

Галогенные лампы накаливания

Лампы накаливания со временем теряют яркость, и происходит это по простой причине: испаряющийся с нити накаливания вольфрам осаждается в виде темного налета на внутренних стенках колбы. Современные галогенные лампы не имеют этого недостатка благодаря добавлению в газ-наполнитель галогенных элементов (йода или брома).

Лампы бывают двух форм: трубчатые — c длинной спиралью, расположенной по оси кварцевой трубки, и капсульные — с компактным телом накала.

Цоколи малогабаритных бытовых галогенных ламп могут быть резьбовыми (тип Е), которые подходят к обычным патронам, и штифтовые (тип G), которые требуют патронов другого типа.

Световая отдача галогенных ламп составляет 14-30 лм/Вт. Они относятся к источникам с теплой тональностью, но спектр их излучения ближе к спектру белого света, чем у ламп накаливания. Благодаря этому прекрасно «передаются» цвета мебели и интерьера в теплой и нейтральной гамме, а также цвет лица человека.

Галогенные лампы применяются повсюду. Лампы, имеющие цилиндрическую или свечеобразную колбу и рассчитанные на сетевое напряжение 220В, можно использовать вместо обычных ламп накаливания. Зеркальные лампы, рассчитанные на низкое напряжение, практически незаменимы при акцентированном освещении картин, а также жилых помещений.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы (ЛЛ) — разрядные лампы низкого давления — представляют собой цилиндрическую трубку с электродами, в которую закачаны пары ртути. Эти лампы значительно меньше расходуют электроэнергию, чем лампы накаливания или даже галогенные лампы, а служат намного дольше (срок службы до 20 000 часов). Благодаря экономичности и долговечности эти лампы стали самыми распространенными источниками света. В странах с мягким климатом люминесцентные лампы широко применяются в наружном освещении городов. В холодных районах их распространению мешает падение светового потока при низких температурах. Принцип их действия основан на свечении люминофора, нанесенного на стенки колбы. Электрическое поле между электродами лампы заставляет пары ртути выделять невидимое ультрафиолетовое излучение, а люминофор преобразует это излучение в видимый свет. Подбирая сорт люминофора, можно изменять цветовую окраску испускаемого света.

Разрядные лампы высокого давления

Принцип действия разрядных ламп высокого давления — свечение наполнителя в разрядной трубке под действием дуговых электрических разрядов.

Два основных разряда высокого давления, применяемых в лампах — ртутный и натриевый. Оба дают достаточно узкополосное излучение: ртутный — в голубой области спектра, натрий — в желтой, поэтому цветопередача ртутных (Ra=40-60) и особенно натриевых ламп (Ra=20-40) оставляет желать лучшего. Добавление внутрь разрядной трубки ртутной лампы галогенидов различных металлов позволило создать новый класс источников света — металлогалогенные лампы (МГЛ) , отличающиеся очень широким спектром излучения и прекрасными параметрами: высокая световая отдача (до 100 Лм/Вт), хорошая и отличная цветопередача Ra=80-98, широкий диапазон цветовых температур от 3000 К до 20000К, средний срок службы около 15 000 часов. МГЛ успешно применяются в архитектурном, ландшафтном, техническом и спортивном освещении. Еще более широко применяются натриевые лампы . На сегодняшний день это один самых экономичных источников света благодаря высокой светоотдаче (до 150 Лм/Вт), большому сроку службы и демократичной цене. Огромное количество натриевых ламп используется для освещения автомобильных дорог. В Москве натриевые лампы часто из экономии используются для освещения пешеходных пространств, что не всегда уместно из-за проблем с цветопередачей.

Светодиоды

Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток в световое излучение. Специально выращенные кристаллы дают минимальное потребление электроэнергии. Великолепные характеристики светодиодов (световая отдача до 120 Лм/Вт, цветопередача Ra=80-85, срок службы до 100 000 часов) уже обеспечили лидерство в светосигнальной аппаратуре, автомобильной и авиационной технике.

Светодиоды применяются в качестве индикаторов (индикатор включения на панели прибора, буквенно-цифровое табло). В больших уличных экранах и в бегущих строках применяется массив (кластер) светодиодов. Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях и прожекторах. Так же они применяются в качестве подсветки жидкокристаллических экранов. Последние поколения этих источников света можно встретить в архитектурном и интерьерном освещении, а так же в бытовом и коммерческом.

· Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие спирали и иных чувствительных составляющих).

· Длительный срок службы.

· Специфический спектральный состав излучения. Спектр довольно узкий. Для нужд индикации и передачи данных это — достоинство, но для освещения это недостаток. Более узкий спектр имеет только лазер.

· Малый угол излучения — также может быть как достоинством, так и недостатком.

· Безопасность — не требуются высокие напряжения.

· Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.

· Отсутствие ядовитых составляющих (ртуть и др.) и, следовательно, лёгкость утилизации.

· Недостаток — высокая цена.

· Срок службы: среднее время полной выработки для светодиодов составляет 100000 часов, это в 100 раз больше ресурса лампочки накаливания.

Естественные и искусственные источники света примеры

Авторизация

Ресурсы сайта

Предметный каталог

«Источники света. Распространение света»

Познакомить учащихся с примерами искусственных и естественных источников света. Разъяснить закон прямолинейного распространения света. Объяснить природу солнечных и лунных затмений.

Учебник «Физика. 8 класс». Пёрышкин А. В.; Сборник задач по физике 7-8 классы. Лукашик В. И.

Поурочные разработки по физике 8 класс. Полянский С. Е.; Тематические тесты по физике 7 — 8 классы. Орлов В. А.

Компьютер, экран , проектор, интерактивная доска.

Тестовые задания «Горячий картофель», задания для интерактивной доски; фотоизображения; видеоматериалы.

Тема: Источники света. Распространение света.

Цели урока: Познакомить учащихся с примерами искусственных и естественных источников света. Разъяснить закон прямолинейного распространения света. Объяснить природу солнечных и лунных затмений.

Задачи урока:

Образовательная: сформировать представление о световых явлениях, свете — как видимом излучении, естественных и искусственных источниках света, раскрыть сущность закона прямолинейного распространения света, показать роль света в природе и жизни человека.

Развивающая: формировать мотивацию постановкой познавательных задач, раскрытием связи опыта и теории, формировать умение решать поставленную проблему, анализировать факты при наблюдении явлений.

Воспитательная: показать практическое значение знаний о световых (оптических) явлениях,воспитывать любовь к прекрасному.

Методы урока: объяснительно — иллюстративный

Тип урока: урок изучения нового материала

Ход урока:

  1. Оргмомент
  2. Целеполагание и мотивация
  3. Актуализация знаний учащихся о физических явлениях
  4. Изучение нового материала
  5. Первичное закрепление учебного материала
  6. Информация о домашнем задании
  7. Рефлексия (подведение итогов урока).
  1. Оргмомент.
  2. Целеполагание и мотивация:

Природа разнообразна, многолика, таинственна. Наука о природе- физика, позволяет разделить многообразие природы на физические явления, происходящие в ней: тепловые, электрические, механические, магнитные, ядерные, световые (оптические). Нами изучены механические явления, тепловые, электрические, магнитные, но самые интересные – световые нам предстоит изучить. Сможем ли мы выделить из множества явлений природы только оптические (световые) и понять процессы, позволяющие нам любоваться природой.

(Приводятся примеры различных физических явлений (картинки, видео). Учащиеся называют примеры различных явлений, те, которые уже изучили. Если могут, то определяют оптические явления.)

  1. Мотивация знаний учащихся:
Читать еще:  Рассада плохо растет в торфяных горшочках

Чудный дар природы вечной,
Дар бесценный и святой,
В нем источник бесконечный
Наслажденье красотой:
Небо, Солнце, звезд сиянье,
Море в блеске голубом –
Всю картину мирозданья
Мы лишь в свете познаем.

Учитель рассказывает учащимся о значении света в познании человеком окружающего мира. Благодаря органу зрения человек видит окружающий мир, осуществляет связь с окружающей средой, может работать и отдыхать. От того, как освещаются предметы, зависит продуктивность труда. Без достаточного освещения растения не могут развиваться. Знание закономерностей световых явлений позволяет конструировать различные оптические приборы, которые находят широкое применение в практической деятельности человека.

(Рассказ учителя сопровождается наглядными примерами.)

«Минутный эксперимент»: закрыть на одну минуту глаза и представить себе «жизнь во тьме»!

  1. Изучение нового материала:

План изложения нового материала:

  1. Свет как видимое излучение
  2. Естественные и искусственные источники света
  3. Пучок и луч
  4. Закон прямолинейного распространения света
  5. Тень и полутень

В обыденной речи слово «свет» мы используем в самых разных значениях: свет мой, солнышко, скажи. ученье – свет, а неученье – тьма. В физике термин «свет» имеет гораздо более определенное значение.

ветэто электромагнитное излучение, вызывающее у человека зрительные ощущения. Такой способностью обладают только электромагнитные волны с частотами 4·10 14 – 8·10 14 Гц, которые являются видимым излучением. Однако, некоторые насекомые, например, пчелы способны «видеть» невидимое ультрафиолетовое излучение. А специальные приборы «ночного видения», часто используемые в военных целях, позволяют человеку видеть мир в инфракрасных лучах.

Эти три вида излучения видимое, ультрафиолетовое и инфракрасное обладают очень многими схожими свойствами.

идимое, ультрафиолетовое и инфракрасное излучения объединяют общим названием – оптические излучения, а раздел физики, занимающийся их изучением, называют оптикой. Таким образом, свет в широком смысле этого слова – это все оптические излучения.

Вопрос классу: Чем отличается излучение утюга или кипятильника от излучения электрической лампы накаливания? (предметом, который дает это излучение – т.е. источником)

Источниками света – называют тела, способные излучать свет.

Всякое светящееся тело состоит из огромного числа «элементарных излучателей»- называемых в физике точечными источниками излучений. Таким образом, оптическое излучение источников света представляет собой набор излучений отдельных атомов и молекул.

(Учащимся демонстрируются фотографии, видео, рисунки с различными источниками света. Цель демонстрации в подведении учащихся к пониманию, что существуют естественные источники света и искусственные источники света.)

Демонстрация: представляются различные источники света (горящая свеча, спичка, светящаяся лампа, фотографии или слайды Солнца, звезд, молнии, полярного сияния, радуги, светящихся живых организмов, рыб и т.д.).

Вопрос классу: что общего у этих источников и чем они отличаются?

Учитель: существуют естественные и искусственные источники света.

*Естественные источники света – это Солнце, звезды, атмосферные заряды, а также светящиеся объекты животного и растительного мира (светлячки, гнилушки и т.п.).

К искусственным источникам света относятся лампы накаливания, экран телевизора, пламя свечи и др., которые изготовлены руками людей.

Искусственные источники света, в зависимости от того, какой процесс лежит в основе получения излучения разделяют на тепловые и люминесцентные.

Тепловые источники светят потому, что сильно нагреты, например, пламя свечи или расплавленный металл на сталелитейном заводе.

Люминесцентный свет иначе называют «холодным светом». Источники этого света имеют невысокую температуру, например, лампа дневного света или экран телевизора. (На фотографии изображена рука в резиновой перчатке, держащая колбу с самосветящейся (люминесцирующей) жидкостью.)

Вопрос классу: приведите примеры естественных и искусственных источников света (выделите из числа предложенных естественные и искусственные, сгруппируйте их).

Основными понятиями геометрической оптики являются световой пучок и луч. Эти понятия не одно и то же.

Пучок света можно наблюдать, а луч чертить на бумаге.

Обычно источники испускают свет одновременно во всех направлениях в пространстве, как, например, обычная лампа. Но если ее закрыть непрозрачным корпусом с отверстием, то свет будет распространяться в виде светового пучка, расширяющегося по мере удаления от источника.

*Цилиндрические или конические каналы, внутри которых распространяется свет, называют световыми пучками.

(Например, на фотографии справа вы видите пучок желтоватого света от шахтерской лампы)

Как вы думаете, оказывают ли влияние друг на друга пересекающиеся пучки света? Чтобы ответить на этот вопрос, проделаем опыт.

Демонстрация:Возьмем два фонарика, расположив их так, чтобы световые пучки пересекались. Вы видите, что синий луч правого фонарика проходит сквозь красный луч левого. Однако это не приводит к искажениям изображений на экране.

Итак, закон независимости распространения светаутверждает, что световые пучки, пересекаясь, не влияют друг на друга.Однако этот закон справедлив лишь для световых пучков небольшой интенсивности.

Изображая распространение света на чертежах, световые пучки обычно заменяют лучами. *Световой луч– это линия, указывающая направление распространения энергии в пучке света. Луч является геометрической моделью физического понятия «пучок света». Характерной особенностью светового луча, как и луча геометрического, является его прямолинейность.

Однако, между ними есть и принципиальное различие: геометрический луч прямолинеен всегда, а луч света — только в прозрачной однородной среде.

Геометрическая оптика базируется на трех законах:

  1. Закон прямолинейного распространения света;
  2. Закон отражения света;
  3. Закон преломления света.

*Свет в однородной среде распространяется прямолинейно – так формулируется закон прямолинейного распространения света.

Вопрос классу: какие примеры вы можете привести для подтверждения прямолинейного распространения света?

Прямолинейность распространения света подтверждается образованием тени .

*Тень – область пространства, в которую не попадает световая энергия от источника света.

(Рассмотрим экспериментальное подтверждение закона прямолинейного распространения света. Проделаем опыты.)

В качестве источника света возьмем обычную электрическую лампочку. Правее нее подвесим на нити мяч. Проводя опыт в темной комнате, мы легко увидим на экране тень мяча. Кроме того, в пространстве правее мяча возникнет некоторая область, в которую световые лучи (световая энергия) не проникают.

Это пространство называют областью тени.

Воспользуемся теперь лампочкой с баллоном из белого стекла. Мы увидим, что теперь тень мяча окружена полутенью. И в пространстве правее мяча существует как область тени, куда лучи света не проникают вообще, так и область полутени, куда проникают лишь некоторые лучи, испущенные лампой.

*Полутень – область пространства, в которую световая энергия от источника света попадает частично.

Итак, оба физических явления – образование тени и образование полутени – являются экспериментальным подтверждением закона прямолинейного распространения света.

Образованием тени и полутени объясняются солнечные и лунные затмения. При солнечном затмении полная тень от Луны падает на Землю. Из этого места Земли Солнца не видно. Когда Луна, вращаясь вокруг Земли, попадает в её тень, то наблюдается лунное затмение.

Закон прямолинейного распространение света находит практическое применение в строительстве, прокладке дорог, определении высоты предметов и т.д.

  1. Первичное закрепление учебного материала:
  2. Как проверить, что три далеко расположенных друг от друга столба стоят вдоль одной прямой? На чем основан предложенный вами способ?
  3. Как просто и надежно проверить прямолинейность линейки? Начерченной на бумаге линии?
  4. На горизонтальной площадке стоят два вертикальных столба. Высота первого столба 2 м, длинна его тени 1 м. Какова высота второго столба, если длина его тени 70 см? Источником света является Солнце.
  5. Проведение тестирования.
  6. Выполнение заданий с использованием интерактивной доски.
  7. Информация о домашнем задании:
  8. § 62 учебника, вопросы к параграфу.
  9. Выполнить упражнение 29 (стр.151 учебника)
  10. Рефлексия (подведение итогов урока)

Виды источников света и их характеристики

Дата публикации: 20 июня 2015 .
Категория: Лампы.

Читать еще:  Цветы для клумбы неприхотливые многолетние

Классификация источников света

Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы ни использовалось искусственное освещение. Начало развития отрасли производства источников света было положено в 19 веке. Поводом для этого послужило изобретение дуговых ламп и ламп накаливания.

Тело, излучающее свет в результате преобразования энергии называется источником света. Почти все производимые в настоящее время типы источников света являются электрическими. Это значит, что для создания светового излучения в качестве первичной затрачиваемой энергии используют электрический ток. Источниками света считают приборы с излучением света не только в видимой части спектра (длинны волн 380 – 780 нм), но и ультрафиолетовой (10 – 380 нм) и инфракрасной (780 – 10 6 нм) областях спектра.

Различают следующие виды источников света: тепловые, люминесцентные и светодиодные.

Тепловые источники излучения являются самыми распространенными. Излучение в них появляется вследствие нагревания тела накала до темпер, при которых появляется не только тепловое излучение в инфракрасном спектре, но и наблюдается видимое излучение.

Люминесцентные источники излучения способны излучать свет не зависимо от того в каком состоянии находится их излучающее тело. Свечение в них возникает через преобразование различных видов энергии непосредственно в оптическое излучение.

В светодиодных источниках излучения свет образуется в полупроводниковом кристалле при переходе электронов с одного энергетического уровня на другой, в результате чего происходит излучение фотонов. Подробнее об этом можно прочесть в статье «Светодиодные лампы».

На основании изложенных различий источники света делят на четыре класса.

Тепловые

Сюда относят всевозможные типы ламп накаливания, включая галогенные, а также электрические инфракрасные нагреватели и угольные дуги.

Люминесцентные

К ним относят следующие виды электрических ламп: дуговые ртутные лампы, различные лампы тлеющего разряда, люминесцентные лампы низкого давления, лампы дугового, импульсного и высокочастотного разряда, в том числе и те, в которые добавлены пары металлов или на колбу которых нанесено люминофорное покрытие.

Смешанного излучения

Такие виды ламп освещения одновременно используются тепловое и люминесцентное излучение. Примером могут служить дуги высокой интенсивности.

Светодиодные

Кроме того, существуют другие признаки по которым производится классификация ламп (по области применения, конструктивно-технологическим признакам и тому подобные).

Основные параметры источников света

Световые, электрические и эксплуатационные свойства электрических источников света характеризуют рядом параметров. Сравнение параметров нескольких источников света, для их использования в той или иной области применения, позволяет остановиться на наиболее подходящем из них. Сопоставляя параметры отдельных экземпляров одного и того же источника света, обращая внимание на место и время изготовления, можно судить о качестве и технологическом уровне их производства.

Перечислим основные электрические характеристики ламп и в целом всех источников света:

Номинальное напряжение – напряжение, при котором лампа работает в наиболее экономичном режиме и на которое она рассчитывалась для ее нормальной эксплуатации. Для лампы накаливания номинальное напряжение равно напряжению питающей электрической сети. Обозначается такое напряжение Uл.н и измеряется в вольтах. Газоразрядные лампы такого параметра не имеют, так как напряжение разрядного промежутка определяется характеристиками примененного для ее стабилизации пускорегулирующего аппарата (ПРА).

Номинальная мощность Pл.н – расчетная величина характеризующая мощность потребляемую лампой накаливания при ее включении на номинальное напряжение. Для газоразрядных ламп, в цепь которых включают пускорегулирующие аппараты, номинальная мощность считается основным параметром. Основываясь на ее значении, путем экспериментов, определяются остальные электрические параметры ламп. Нужно учесть, что для определения мощности потребляемой из сети нужно сложить мощности лампы и пускорегулирующего аппарата.

Номинальный ток лампы Iл.н – ток потребляемый лампой при номинальном напряжении и номинальной мощности.

Род тока – переменный или постоянный. Данный параметр нормируется только для газоразрядных ламп. Он влияет на другие параметры (кроме указанных ранее), которые изменяются с изменением рода тока, причем это относится к лампам, работающим только на постоянном или только на переменном токе.

Основными световыми параметрами источников света являются:

Световой поток, излучаемый лампой. Для измерения светового потока лампы накаливания ее включают на номинальное напряжение. У газоразрядных ламп измерение производят когда она работает на номинальной мощности. Световой поток обозначается буквой Ф (латинская фи). Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

Сила света. Для некоторых видов специальных ламп накаливания вместо светового потока используются параметры средняя сферическая сила света или яркость тела накала. Для таких ламп они являются основными светотехническими параметрами. Используемые обозначения для силы света Iv, IvΘ, для яркости – L, их единицы измерения – соответственно кандела (кд) и кандела на квадратный метр (кд/м 2 ).

Световая отдача лампы, это отношение светового потока лампы к ее мощности

Единица световой отдачи – единица измерения параметра люмен на ватт (Лм/Вт). С помощью этого параметра можно оценить эффективность применения источников света в осветительных установках. Однако в качестве характеристики облучательных ламп используют другой параметр – величину отдачи потока излучения.

Стабильность светового потока – процентное отношение величины снижения светового потока в конце срока службы лампы к первоначальному световому потоку.

К эксплуатационным параметрам источников света относят параметры, характеризующие эффективность источника в определенных эксплуатационных условиях:

Полный срок службы τполн – продолжительность горения в часах источника света, включенного при номинальных условиях, до полного отказа (перегорание лампы накаливания, отказ в зажигании для большинства газоразрядных ламп).

Полезный срок службы τп – продолжительность горения в часах источника света, включенного при номинальных условиях, до снижения светового потока до уровня, при котором дальнейшая его эксплуатация становится экономически невыгодной.

Средний срок службы τ – основной эксплуатационный параметр лампы. Он представляет собой среднеарифметическое полных сроков службы групп ламп (не менее десяти) при условии, что среднее значение светового потока ламп группы к моменту достижения среднего срока службы осталось в пределах полезного срока службы, то есть при заданной стабильности светового потока. Это параметр особенно важен для ламп накаливания, так как увеличение их световой отдачи при прочих равных условиях приводит к сокращению срока службы. Так как экспериментальное определение срока службы приводит к выходу из строя испытуемых ламп, этот параметр определяется на определенном числе ламп с заданной степенью вероятности, рассчитываемой по законам математической статистики.

Динамическая долговечность – параметр, характеризующий срок службы ламп накаливания в условиях вибрации и тряски. Лампы с требуемой динамической долговечностью должны выдерживать определенное число циклов испытаний в установленном диапазоне частот.

Для уточнения работоспособности ламп кроме понятия среднего срока службы используют понятие гарантийного срока службы, определяющего минимальное время горения всех ламп в партии. Этому понятию иногда придают коммерческий смысл, считая гарантийный срок службы временем, в течение которого должна гореть любая лампа.

Сравнительно ограниченная продолжительность горения источников света, особенно ламп накаливания, устанавливает требование к их взаимозаменяемости, что может быть осуществлено только при повторяемости параметров отдельных ламп.

Для обеспечения экономичности осветительной установки важны как начальный световой поток лампы, так и зависимость его спада от времени эксплуатации. С увеличением длительности эксплуатации осветительной установки снижается роль капитальных затрат в стоимости световой энергии. Отсюда следует, что осветительные установки с малым числом часов горения в год целесообразно выполнять, используя более дешевые лампы накаливания и, наоборот, в промышленных осветительных установках, где продолжительность горения составляет 3000 часов и более, рационально использовать более дорогие, чем лампы накаливания, газоразрядные источники света с высокой световой отдачей. Стоимость единицы световой энергии определяется также тарифом на электроэнергию. При низких тарифах оправдано применение в осветительных установках ламп с относительно низкой световой отдачей и повышенным сроком службы.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector