Skirtumas tarp natūralaus ir dirbtinio apšvietimo. Dirbtiniai šviesos šaltiniai ir jų efektyvumas

  • Elektros energija;
  • šviesos energija;
  • šiluminė energija;
  • cheminių ryšių energija, randama maiste ir degaluose, kiekviena iš šių energijos rūšių kadaise buvo saulės energija!

Taigi, pati svarbiausia – pagrindinė gyvybės žemėje energija – yra saulės energija.

dirbtiniai šviesos šaltiniai

Šiuolaikinė technologijų pažanga pažengė labai toli. Žmonija sugebėjo sukurti dirbtinę šviesos ir šilumos energiją, kuri tvirtai įsiliejo į žmogaus gyvenimą ir be kurios žmonija nebegali egzistuoti. Šiandien šiuolaikiniame pasaulyje gausu įvairių dirbtinių šviesos ir šilumos šaltinių.

Dirbtiniai šviesos šaltiniai – tai įvairios konstrukcijos ir įvairių energijos konversijos būdų techniniai įrenginiai, kurių pagrindinė paskirtis – gauti šviesos spinduliuotę. Šviesos šaltiniai daugiausia naudoja elektros energiją, tačiau kartais naudojama ir cheminė energija bei kiti šviesos generavimo būdai.

Pats pirmasis šviesos šaltinis, kurį žmonės naudojo savo veikloje, buvo ugnies ugnis. Bėgant laikui ir didėjant įvairių degių medžiagų deginimo patyrimams, žmonės pastebėjo, kad daugiau šviesos galima gauti deginant bet kokią dervingą medieną, natūralias dervas ir aliejus bei vaškus. Cheminių savybių požiūriu, tokiose medžiagose yra didesnis masės procentas anglies, o degdamos suodinės anglies dalelės labai įkaista liepsnoje ir skleidžia šviesą. Vėliau, tobulėjant metalo apdirbimo technologijoms, plėtojant greito uždegimo titnago pagalba būdus, jie leido sukurti ir žymiai patobulinti pirmuosius nepriklausomus šviesos šaltinius, kuriuos buvo galima įrengti bet kurioje erdvinėje padėtyje, neštis ir įkrauti. su kuru. Taip pat tam tikra pažanga apdorojant aliejų, vaškus, riebalus ir aliejus bei kai kurias natūralias dervas leido išskirti reikiamas kuro frakcijas: rafinuotą vašką, parafiną, steariną, palmitiną, žibalą ir kt. Tokie šaltiniai buvo visų pirma , žvakės, fakelai, alyvos, vėliau aliejinės lempos ir žibintai. Savarankiškumo ir patogumo požiūriu šviesos šaltiniai, naudojantys degančio kuro energiją, yra labai patogūs, tačiau priešgaisrinės saugos požiūriu nepilno degimo produktų emisija yra žinomas pavojus kaip uždegimo šaltinis, o istorija. žino daugybę didelių gaisrų, kuriuos sukelia aliejinės lempos ir žibintai, žvakės ir kt., pavyzdžių.

dujiniai žibintai

Tolimesnė pažanga ir žinių tobulinimas chemijos, fizikos ir medžiagų mokslo srityse leido žmonėms naudoti ir įvairias degias dujas, kurios degimo metu išskiria daugiau šviesos. Ypatingas dujinio apšvietimo patogumas buvo tai, kad atsirado galimybė apšviesti didelius plotus miestuose, pastatuose ir kt., nes dujas buvo galima labai patogiai ir greitai pristatyti iš centrinės saugyklos naudojant gumuotas įvores, plieninius ar varinius vamzdynus, taip pat lengva nutraukti dujų srautą iš degiklio tiesiog pasukant čiaupą.

Svarbiausios dujos miesto dujiniam apšvietimui buvo vadinamosios „apšvietimo dujos“, gaunamos pirolizės būdu jūros gyvūnų riebalams, o kiek vėliau dideliais kiekiais gaunamos iš anglies koksuojant pastarąsias dujinio apšvietimo įrenginiuose. . Vienas iš svarbiausių apšvietimo dujų komponentų, davusių daugiausia šviesos, buvo benzenas, kurį apšvietimo dujose atrado M. Faradėjus. Kitos dujos, kurios buvo plačiai naudojamos dujinio apšvietimo pramonėje, buvo acetilenas, tačiau dėl didelio polinkio užsiliepsnoti santykinai žemoje temperatūroje ir didelės koncentracijos užsiliepsnojimo ribose, jos nebuvo plačiai naudojamos gatvių apšvietime ir buvo naudojamos kasyboje ir dviračių karbido. “ lempos. Kita priežastis, apsunkinusi acetileno naudojimą dujinio apšvietimo srityje, buvo išskirtinai didelė jo kaina, palyginti su apšvietimo dujomis. Lygiagrečiai plėtojant įvairių kuro rūšių naudojimą cheminiuose šviesos šaltiniuose, buvo patobulinta jų konstrukcija ir pelningiausias degimo būdas, taip pat dizainas ir medžiagos, skirtos padidinti šviesos srautą ir galią. Norėdami pakeisti trumpalaikius dagčius iš augalinių medžiagų, jie pradėjo naudoti daržovių dagčių impregnavimą boro rūgštimi ir asbesto pluoštais, o atradę monazito mineralą, jie atrado jo nepaprastą savybę kaitinant labai ryškiai švytėti ir prisidėti prie apšvietimo dujų degimo užbaigtumas. Siekiant padidinti naudojimo saugumą, darbinė liepsna buvo pradėta aptverti metaliniais tinklais ir stikliniais dangteliais.

Elektrinių šviesos šaltinių atsiradimas

Tolesnė pažanga šviesos šaltinių išradimų ir projektavimo srityje daugiausia buvo susijusi su elektros atradimu ir srovės šaltinių išradimu. Šiame mokslo ir technologijų pažangos etape tapo akivaizdu, kad norint padidinti šviesos šaltinių ryškumą, būtina padidinti šviesą skleidžiančios srities temperatūrą. Jei naudojant įvairaus kuro degimo reakcijas ore, degimo produktų temperatūra siekia 1500-2300 ° C, tada naudojant elektrą temperatūrą vis tiek galima žymiai padidinti. Kaitinant elektros srove, įvairios laidžios medžiagos, kurių lydymosi temperatūra yra aukšta, skleidžia matomą šviesą ir gali būti įvairaus intensyvumo šviesos šaltiniai. Buvo pasiūlytos tokios medžiagos: grafitas, platina, volframas, molibdenas, renis ir jų lydiniai. Siekiant padidinti elektros šviesos šaltinių ilgaamžiškumą, jų darbiniai korpusai pradėti dėti į specialius stiklinius cilindrus, evakuoti arba užpildyti inertinėmis arba neaktyviomis dujomis. Rinkdamiesi darbinę medžiagą lempų konstruktoriai vadovavosi maksimalia kaitinamos gyvatuko veikimo temperatūra, o daugiausia pirmenybę teikė angliui, o vėliau – volframui. Volframas ir jo lydiniai su reniu vis dar yra plačiausiai naudojamos medžiagos gaminant elektrines kaitrines lempas, nes geriausiomis sąlygomis jas galima įkaitinti iki 2800–3200 °C temperatūros. Lygiagrečiai su kaitrinėmis lempomis, elektros atradimo ir naudojimo eroje, taip pat buvo pradėtas ir žymiai išplėtotas darbas su elektros lanko šviesos šaltiniu ir šviesos šaltiniais, pagrįstais švytėjimo išlydžiu.

Elektros lanko šviesos šaltiniai leido gauti milžiniškus šviesos srautus, o šviesos šaltiniai, pagrįsti švytėjimo išlydžiu, leido pasiekti neįprastai aukštą efektyvumą. Šiuo metu pažangiausi šviesos šaltiniai, pagrįsti elektros lanku, yra kriptono, ksenono ir gyvsidabrio lempos, o pagrįsti švytėjimo išlydžiu inertinėse dujose su gyvsidabrio garais ir kt.

Šviesos šaltinių tipai

Šviesai gaminti gali būti naudojamos įvairios energijos formos, todėl norėtume išskirti pagrindinius šviesos šaltinių tipus.

  • Elektrinis: elektrinis kaitinamųjų arba plazminių kūnų šildymas Džaulio šiluma, sūkurinės srovės, elektronų arba jonų srautai;
  • Branduolinis: izotopų skilimas arba branduolio dalijimasis;
  • Cheminis: kuro deginimas ir degimo produktų arba kaitinamųjų kūnų kaitinimas;
  • Termoliuminescencinė: šilumos pavertimas šviesa puslaidininkiuose.
  • Triboliuminescencinis: mechaninių poveikių pavertimas šviesa.
  • Bioliuminescencinis: bakteriniai šviesos šaltiniai laukinėje gamtoje.

Pavojingi šviesos šaltinių veiksniai

Tam tikros konstrukcijos šviesos šaltinius labai dažnai lydi pavojingi veiksniai, iš kurių pagrindiniai yra:

  • atvira liepsna;
  • Ryški šviesos spinduliuotė pavojinga regėjimo organams ir atviroms odos vietoms;
  • Šiluminė spinduliuotė ir karštų darbinių paviršių buvimas, galintis nudeginti;
  • Didelio intensyvumo šviesos spinduliavimas, galintis sukelti gaisrą, nudegimus ir sužalojimus – lazerių, lankinių lempų ir kt. spinduliavimas;
  • Degiosios dujos arba skysčiai;
  • Aukšta maitinimo įtampa;
  • Radioaktyvumas.

Ryškiausi dirbtinių šviesos šaltinių atstovai

Fakelas

Degiklis yra šviestuvo tipas, galintis užtikrinti ilgalaikę intensyvią šviesą lauke bet kokiu oru.

Paprasčiausia deglo forma yra beržo žievės ryšulėlis arba degikliai, pagaminti iš dervingų medžių rūšių, šiaudų krūva ir kt. Tolimesnis patobulinimas – įvairių rūšių dervos, vaško ir kt. degių medžiagų naudojimas. Kartais šios medžiagos tarnauja kaip paprasta degiklio šerdies danga.

XX amžiaus pradžioje pradėti naudoti elektriniai fakelai su baterijomis. Valstiečių gyvenime buvo galima sutikti ir pačių primityviausių fakelų formų. Fakelai visada buvo naudojami ir utilitariniais, ir religiniais tikslais. Jie buvo naudojami apšviečiant žuvis, per naktinį perėjimą per tankų mišką, tyrinėjant urvus, apšvietimui - vienu žodžiu, tais atvejais, kai nepatogu naudoti žibintus.

Šiuolaikiniai fakelai naudojami įvairioms ceremonijoms suteikti romantikos. Paprastai jie yra pagaminti iš bambuko ir turi skystos mineralinės alyvos kasetę kaip ugnies šaltinį. Paprastai gaminamas Kinijoje, tačiau yra išimčių. Žinomi Europos dizaineriai taip pat užsiima žibintuvėlių gamyba.

aliejinė lempa

Alyvos lempa yra lempa, kuri degina aliejų. Veikimo principas panašus į žibalinės lempos veikimo principą: į tam tikrą indą pilamas aliejus, ten nuleidžiamas dagtis - iš augalinių arba dirbtinių pluoštų sudaryta virvė, išilgai kurios pagal kapiliarinio efekto savybę. , aliejus pakyla. Antrasis dagčio galas, pritvirtintas virš aliejaus, padegamas, o aliejus, pakilęs palei dagtį, dega.

Aliejinė lempa buvo naudojama nuo seniausių laikų. Senovėje aliejinės lempos buvo gaminamos iš molio arba iš vario. Arabiškoje pasakoje „Aladinas“ iš kolekcijos „Tūkstantis ir viena naktis“ varinėje lempoje gyvena Džinas.

Žibalinė lempa

Žibalinė lempa – lempa, pagrįsta žibalo – naftos distiliavimo produkto – degimu. Lempos veikimo principas yra maždaug toks pat kaip aliejinės lempos: į indą pilamas žibalas, nuleidžiamas dagtis. Kitas dagčio galas yra pritvirtintas kėlimo mechanizmu degiklyje, suprojektuotu taip, kad iš apačios nutekėtų oras. Skirtingai nuo aliejinės lempos, žibalo dagtis turi pintą dagtį. Lempos stiklas sumontuotas ant degiklio - tam, kad sukibimas būtų užtikrintas, taip pat apsaugotų liepsną nuo vėjo.

Plačiai įvedus elektrinį apšvietimą pagal GOELRO planą, žibalinės lempos daugiausia naudojamos Rusijos pakraščiuose, kur dažnai nutrūksta elektra, taip pat vasaros gyventojai ir turistai.

kaitinamoji lempa

Kaitrinė lempa yra elektrinis šviesos šaltinis, kurio šviečiantis korpusas yra vadinamasis kaitinimo korpusas. Šiuo metu volframas ir jo pagrindu pagaminti lydiniai naudojami beveik vien kaip medžiaga HP gamybai. XIX pabaigoje - XX amžiaus pirmoje pusėje. TN buvo pagamintas iš pigesnės ir lengviau apdorojamos medžiagos – anglies pluošto. .

Veikimo principas. Kaitrinėje lempoje naudojamas laidininko šildymo efektas, kai juo teka elektros srovė. Įjungus srovę, volframo gijos temperatūra smarkiai pakyla. Kaitinamasis siūlas skleidžia elektromagnetinę šiluminę spinduliuotę pagal Planko dėsnį. Planck funkcija turi maksimumą, kurio padėtis bangos ilgio skalėje priklauso nuo temperatūros. Šis maksimumas pasislenka didėjant temperatūrai trumpesnių bangų ilgių link. Norint gauti matomą spinduliuotę, būtina, kad temperatūra būtų kelių tūkstančių laipsnių, idealiu atveju 5770 K. Kuo žemesnė temperatūra, tuo mažesnė matomos šviesos dalis ir tuo raudonesnė spinduliuotė.

Dalis kaitinamosios lempos suvartojamos elektros energijos virsta spinduliuote, dalis prarandama dėl šilumos laidumo ir konvekcijos procesų. Tik nedidelė spinduliuotės dalis yra matomos šviesos srityje, didžioji dalis yra infraraudonųjų spindulių. Norint padidinti lempos efektyvumą ir gauti maksimalią „baltą“ šviesą, reikia padidinti kaitinamojo siūlelio temperatūrą, kurią savo ruožtu riboja kaitinamojo siūlelio medžiagos savybės – lydymosi temperatūra. Ideali 5770 K temperatūra nepasiekiama, nes esant tokiai temperatūrai bet kuri žinoma medžiaga išsilydo, suyra ir nustoja laidi elektrą.

Įprastame ore esant tokiai temperatūrai volframas akimirksniu virstų oksidu. Dėl šios priežasties HP dedamas į kolbą, iš kurios gaminant LN išpumpuojamos atmosferos dujos. Pavojingiausi LN yra deguonis ir vandens garai, kurių atmosferoje HP greitai oksiduojasi. Pirmieji LN buvo pagaminti vakuuminiu būdu; šiuo metu evakuojamoje lemputėje gaminamos tik mažos galios lempos. Galingesnių LN kolbos pripildomos dujų. Padidėjęs slėgis dujomis užpildytų lempų kolboje smarkiai sumažina HP sunaikinimo greitį dėl purškimo. Dujomis užpildytų LN kolbos ne taip greitai pasidengia tamsia purškiamos HP medžiagos danga, o pastarųjų temperatūrą galima padidinti lyginant su vakuuminiais LN. Pastarasis leidžia padidinti efektyvumą ir šiek tiek pakeisti emisijos spektrą.

efektyvumas ir ilgaamžiškumas. Beveik visa į lempą tiekiama energija paverčiama šilumos laidumo spinduliuote, o konvekcija yra maža. Tačiau žmogaus akiai galimas tik nedidelis šios spinduliuotės bangų ilgių diapazonas. Didžioji spinduliuotės dalis yra nematomame infraraudonųjų spindulių diapazone ir yra suvokiama kaip šiluma. Kaitinamųjų lempų efektyvumas pasiekia didžiausią 15% vertę esant maždaug 3400 K temperatūrai. Esant praktiškai pasiekiamai 2700 K temperatūrai, efektyvumas yra 5%.

Kylant temperatūrai, kaitrinės lempos efektyvumas didėja, tačiau tuo pačiu žymiai sumažėja jos ilgaamžiškumas. Kai kaitinamojo siūlelio temperatūra yra 2700 K, lempos tarnavimo laikas yra maždaug 1000 valandų, o esant 3400 K – tik kelios valandos. Kaip parodyta paveikslėlyje dešinėje, padidinus įtampą 20%, ryškumas padvigubėja. Tuo pačiu metu tarnavimo laikas sutrumpėja 95%.

Ribotą kaitinamosios lempos eksploatavimo laiką mažiau lemia kaitinamojo siūlelio medžiagos išgaravimas eksploatacijos metu ir didesniu mastu kaitinamojo siūlelio nehomogeniškumas. Netolygus gijinės medžiagos garavimas lemia plonų plotų atsiradimą su padidėjusia elektrine varža, o tai savo ruožtu sukelia dar didesnį medžiagos įkaitimą ir išgaravimą tokiose vietose. Kai vienas iš šių susiaurėjimų tampa toks plonas, kad kaitinamojo siūlelio medžiaga toje vietoje išsilydo arba visiškai išgaruoja, srovė nutrūksta ir lempa sugenda.

Vyraujanti kaitinamojo siūlo susidėvėjimo dalis atsiranda staiga įjungiant lempą, todėl galima žymiai pailginti jos tarnavimo laiką naudojant įvairius minkštuosius paleidiklius. Volframo gijos atsparumas šalčiui yra tik 2 kartus didesnis nei aliuminio. Perdegus lempai dažnai nutinka taip, kad perdega variniai laidai, jungiantys pagrindo kontaktus su spiraliniais laikikliais. Taigi, įprastinė 60 vatų lempa įjungimo metu sunaudoja virš 700 vatų, o 100 vatų – daugiau nei kilovatą. Spiralei šylant, jos pasipriešinimas didėja, o galia sumažėja iki nominalios vertės. .

Didžiausiai galiai išlyginti gali būti naudojami termistoriai, kurių atsparumas stipriai krentantis įšylant, gali būti naudojamas reaktyvusis balastas talpos arba induktyvumo pavidalu. Įtampa ant lempos didėja spiralei šylant ir gali būti naudojama balastui šuntuoti su automatika. Neišjungus balasto, lempa gali prarasti nuo 5 iki 20% galios, o tai taip pat gali būti naudinga didinant išteklius.

Kaitinamųjų lempų privalumai ir trūkumai.

Privalumai

  • žema kaina;
  • maži dydžiai;
  • balastų nenaudingumas;
  • įjungus, jie užsidega beveik akimirksniu;
  • toksiškų komponentų nebuvimas ir dėl to surinkimo bei šalinimo infrastruktūros nebuvimas;
  • gebėjimas dirbti tiek nuolatine, tiek kintama srove;
  • galimybė gaminti įvairios įtampos lempas;
  • mirgėjimo ir zvimbimo trūkumas veikiant kintama srove;
  • nuolatinis emisijos spektras;
  • atsparumas elektromagnetiniam impulsui;
  • galimybė naudoti ryškumo valdiklius;
  • normalus veikimas esant žemai aplinkos temperatūrai.

Trūkumai

  • mažas šviesos srautas;
  • santykinai trumpas tarnavimo laikas;
  • ryški šviesos efektyvumo ir tarnavimo trukmės priklausomybė nuo įtampos;
  • spalvos temperatūra yra tik 2300–2900 k diapazone, o tai suteikia šviesai gelsvą atspalvį;
  • Kaitinamosios lempos yra gaisro pavojus. 30 minučių įjungus kaitinamąsias lempas, išorinio paviršiaus temperatūra, priklausomai nuo galios, pasiekia tokias reikšmes: 40 W - 145 ° C, 75 W - 250 ° C, 100 W - 290 ° C, 200 W - 330 °C Kai lempos liečiasi su tekstilės medžiagomis, jų lemputė dar labiau įkaista. 60 W lempos paviršių liečiantys šiaudai suliepsnoja maždaug po 67 minučių.

Išmetimas

Naudotos kaitrinės lempos neturi aplinkai kenksmingų medžiagų ir jas galima išmesti kaip įprastas buitines atliekas. Vienintelis apribojimas – draudimas juos perdirbti kartu su stiklo gaminiais.

LED apšvietimas

LED apšvietimas yra viena iš perspektyvių dirbtinio apšvietimo technologijų sričių, pagrįstų šviesos diodų, kaip šviesos šaltinio, naudojimu. LED lempų naudojimas apšvietime jau užima 6% rinkos. LED apšvietimo kūrimas yra tiesiogiai susijęs su LED technologine raida. Sukurti vadinamieji itin ryškūs šviesos diodai, specialiai sukurti dirbtiniam apšvietimui.

Privalumai

Lyginant su įprastomis kaitrinėmis lempomis, šviesos diodai turi daug privalumų:

  • ekonomiškai naudoti elektros energiją, palyginti su tradicinėmis kaitrinėmis lempomis. Pavyzdžiui, LED gatvių apšvietimo sistemos su rezonansiniu maitinimo šaltiniu gali pagaminti 132 liumenų vienam vatui, o natrio dujų išlydžio lempoms – 150 liumenų vienam vatui. Arba prieš 15 liumenų vienam vatui įprastoms kaitrinėms lempoms ir prieš 80–100 liumenų vienam vatui gyvsidabrio liuminescencinėms lempoms;
  • tarnavimo laikas yra 30 kartų ilgesnis, palyginti su LN;
  • galimybė gauti skirtingas spektrines charakteristikas, neprarandant šviesos filtrų;
  • naudojimo saugumas;
  • mažas dydis;
  • gyvsidabrio garų trūkumas;
  • nėra ultravioletinių spindulių ir mažai infraraudonųjų spindulių;
  • nedidelis šilumos išsiskyrimas;
  • tarp gamintojų būtent LED šviesos šaltiniai yra laikomi funkcionaliausia ir perspektyviausia kryptimi tiek energijos vartojimo efektyvumo, tiek sąnaudų, tiek praktinio pritaikymo požiūriu.

Trūkumai

  • auksta kaina. Itin ryškių šviesos diodų kainos ir liumenų santykis yra 50–100 kartų didesnis nei įprastos kaitrinės lempos;
  • įtampa yra griežtai standartizuota kiekvienam lempos tipui, šviesos diodui reikia vardinės darbinės srovės. Dėl šios priežasties atsiranda papildomų elektroninių komponentų, vadinamų srovės šaltiniais. Ši aplinkybė turi įtakos visos apšvietimo sistemos kainai. Paprasčiausiu atveju, kai srovė yra maža, galima prijungti šviesos diodą prie pastovios įtampos šaltinio, bet naudojant rezistorių;
  • kai maitinami pramoninio dažnio pulsuojančia srove, jie mirga stipriau nei fluorescencinė lempa, kuri savo ruožtu mirga stipriau nei kaitrinė lempa;
  • gali skleisti trumpalaikius trukdžius ir elektrinį triukšmą, kuris nustatomas eksperimentiškai lyginant su kitų tipų lempomis su osciloskopu.

Taikymas

Dėl efektyvaus elektros energijos suvartojimo ir dizaino paprastumo jis naudojamas rankiniuose apšvietimo įrenginiuose – žibintuvėliuose.

Jis taip pat naudojamas apšvietimo inžinerijoje kuriant dizainerių apšvietimą specialiuose šiuolaikinio dizaino projektuose. LED šviesos šaltinių patikimumas leidžia juos naudoti sunkiai pasiekiamose vietose dažnai keičiant.

Kompaktiška fluorescencinė lempa

Kompaktiška fluorescencinė lempa – fluorescencinė lempa, kuri yra mažesnė už lemputę ir mažiau jautri mechaniniams pažeidimams. Dažnai randama, skirta montuoti į standartinį kaitrinių lempų lizdą. Dažnai kompaktinės fluorescencinės lempos vadinamos energiją taupančiomis lempomis, o tai nėra visiškai tiksli, nes yra energiją taupančių lempų, pagrįstų kitais fiziniais principais, pavyzdžiui, šviesos diodais.

Žymėjimas ir spalvos temperatūra

Ant lempos pakuotės esančiame triženkliame kode paprastai pateikiama informacija apie šviesos kokybę.

Pirmasis skaitmuo yra spalvų perteikimo indeksas 1 × 10 Ra.

Antrasis ir trečiasis skaitmenys rodo lempos spalvos temperatūrą.

Taigi, žymėjimas "827" rodo spalvų perteikimo indeksą 80 Ra, o spalvos temperatūrą - 2700 K. .

Palyginti su kaitrinėmis lempomis, jos turi ilgą tarnavimo laiką. Tačiau eksploatavimo trukmės priklausomybė nuo įtampos svyravimų tinkle lemia tai, kad Rusijoje jis gali būti lygus kaitinamųjų lempų tarnavimo laikui arba net mažesnis. Tai iš dalies įveikiama naudojant įtampos stabilizatorius ir tinklo filtrus. Pagrindinės priežastys, mažinančios lempos tarnavimo laiką, yra įtampos nestabilumas tinkle, dažnas lempos įjungimas ir išjungimas.

Nauji pokyčiai leido naudoti energiją taupančią lempą kartu su apšvietimo mažinimo / didinimo įrenginiais. Nė vienas iš anksčiau sukurtų reguliatorių netinka fluorescencinėms lempoms pritemdyti – tokiu atveju reikėtų naudoti specialius elektroninius balastus su valdomumu.

Naudojant elektroninį balastą, jų charakteristikos yra patobulintos, palyginti su tradicinėmis liuminescencinėmis lempomis – greičiau įsijungia, nėra mirgėjimo ir zvimbimo. Taip pat yra lempų su švelnaus užvedimo sistema. Minkšto užvedimo sistema pamažu didina šviesos intensyvumą įjungus 1-2 sekundes: tai prailgina lempos tarnavimo laiką, tačiau vis tiek neišvengia „laikino šviesos aklumo“ efekto.

Tuo pačiu metu kompaktinės liuminescencinės lempos daugeliu atžvilgių yra prastesnės už LED lempas.

Privalumai

  • didelis šviesos efektyvumas, esant vienodai galiai, CFL šviesos srautas yra 4-6 kartus didesnis nei LN, o tai sutaupo elektros energiją 75-85%;
  • ilgas tarnavimo laikas;
  • galimybė kurti skirtingos spalvų temperatūros lempas;
  • korpuso ir lemputės įkaitimas yra daug mažesnis nei kaitrinės lempos.

Trūkumai

  • emisijos spektras: nuolatinė 60 vatų kaitrinė lempa ir linijinė 11 vatų kompaktinė fluorescencinė lempa, linijos spinduliuotės spektras gali iškraipyti spalvas;
  • nepaisant to, kad CFL naudojimas prisideda prie elektros energijos taupymo, masinio naudojimo kasdieniame gyvenime patirtis atskleidė nemažai problemų, iš kurių pagrindinė – trumpas tarnavimo laikas realiomis buitinėmis sąlygomis;
  • plačiai naudojamų šviečiančių jungiklių naudojimas lemia periodinį, kartą per kelias sekundes, trumpalaikį lempų uždegimą, dėl kurio lempa greitai sugenda. Šio trūkumo, išskyrus retas išimtis, gamintojai paprastai nenurodo naudojimo instrukcijose. Norint pašalinti šį efektą, į maitinimo grandinę lygiagrečiai su lempa reikia prijungti 0,33–0,68 mikrofaradų talpos kondensatorių, kurio įtampa ne mažesnė kaip 400 V;
  • tokios lempos spektras yra tiesinis. Tai lemia ne tik neteisingą spalvų atkūrimą, bet ir padidėjusį akių nuovargį. ;
  • šalinimas: CFL yra 3-5 mg gyvsidabrio – 1 pavojingumo klasės nuodingos medžiagos. Sugedusi ar pažeista lempos lemputė išskiria gyvsidabrio garus, kurie gali sukelti apsinuodijimą gyvsidabriu. Dažnai pavieniai vartotojai nekreipia dėmesio į fluorescencinių lempų perdirbimo problemą Rusijoje, o gamintojai linkę to išvengti.

Nuo 2011 m. sausio 1 d., remiantis federalinio įstatymo „Dėl energijos taupymo“ projektu, Rusijoje bus įvestas visiškas kaitrinių lempų, kurių galia didesnė nei 100 W, apyvartos draudimas. .

CFL su spiraline lempute yra netolygiai pritaikytas fosforas. Jis tepamas taip, kad jo sluoksnis vamzdžio pusėje, nukreiptoje į pagrindą, būtų storesnis nei toje vamzdžio pusėje, nukreiptoje į apšviestą plotą. Taip pasiekiamas spinduliuotės kryptingumas. .

Kai kuriuose lempų modeliuose naudojamas radioaktyvusis kriptonas - 85.

CFL yra laikoma aklaviete šviesos šaltinių kūrimo atšaka. Šiandien dauguma Europos šalių linkę naudoti LED šviesos šaltinius.

Dėl dažnų CFL gedimų atvejų dar gerokai prieš pasibaigiant gamintojų žadamiems terminams, vartotojai ėmė raginti CFL gaminiams įvesti specialias garantines sąlygas, atitinkančias deklaruojamus gamintojus rinkodaros tikslais.

Ryšium su „neigiamais“ teiginiais apie energiją taupančias lempas, nusprendėme į juos atidžiau pažvelgti ir pabandyti įnešti bent šiek tiek aiškumo šiuo klausimu.

Visų pirma, norime pažymėti, kad profesionalioje techninėje literatūroje tokios lempos vadinamos kompaktinėmis fluorescencinėmis lempomis, rusiškai - kompaktinėmis fluorescencinėmis lempomis, o antra vertus, jos vadinamos energiją taupančiomis lempomis.

Jau seniai diskutuojama apie galimą CFL žalą sveikatai, susijusią su kitokio spektro šviesos, mirgėjimo, „nešvarios elektros“, elektromagnetinės spinduliuotės, neišspręstu šalinimo klausimu ir kt. Tačiau mes nekonkretizuosime įrodymų šiais klausimais, nes. negalime užsiimti profesionaliais tyrimais ir nesame šios srities ekspertai, tiesiog norime rinkti, studijuoti ir analizuoti ekspertų internete pateiktą medžiagą.

Natūralus arba natūralus apšvietimas gaunamas iš natūralių šviesos šaltinių. Vidinė natūrali patalpos insoliacija sukuriama dėl nukreiptos saulės spinduliavimo energijos, atmosferoje išsibarsčiusių šviesos srautų, pro šviesos angas prasiskverbiančių į patalpą bei nuo paviršių atsispindinčios šviesos.

Dirbtinis apšvietimas gaunamas naudojant specialius šviesos spinduliuotės šaltinius, būtent: kaitrines lempas, fluorescencines arba halogenines lempas. Dirbtiniai šviesos šaltiniai, kaip ir natūralūs, gali duoti tiesioginę, išsklaidytą ir atspindėtą šviesą.

Ypatumai

Natūrali insoliacija turi svarbią savybę, susijusią su apšvietimo lygio pasikeitimu per trumpą laiką. Pakeitimai yra atsitiktiniai. Žmogus negali pakeisti šviesos srauto galios, jis gali ją koreguoti tik tam tikromis priemonėmis. Kadangi natūralios šviesos šaltinis yra maždaug tokiu pat atstumu nuo visų apšviestų objektų, toks apšvietimas gali būti tik bendras lokalizacijos požiūriu.

Dirbtinis metodas, skirtingai nei natūralus, priklausomai nuo šviesos šaltinio atstumo ir krypties, leidžia atlikti bendrą ir vietinę lokalizaciją. Vietinis apšvietimas su bendru variantu suteikia kombinuotą variantą. Dirbtinių šaltinių pagalba pasiekiami tam tikroms darbo ir poilsio sąlygoms būtini šviesos indikatoriai.

Dviejų tipų apšvietimo privalumai ir trūkumai

Išsklaidyti ir vienodi natūralios kilmės šviesos pluoštai yra patogiausi žmogaus akiai ir užtikrina neiškraipytą spalvų suvokimą. Tuo pačiu metu tiesioginiai saulės spinduliai turi akinantį ryškumą ir yra nepriimtini darbo vietose ir namuose. Apšvietos lygio sumažėjimas debesuotame danguje arba vakare, t.y. netolygus jo pasiskirstymas neleidžia apsiriboti natūraliu šviesos šaltiniu. Tuo metu, kai dienos šviesos laikas yra pakankamai ilgas, sutaupoma daug energijos, tačiau tuo pačiu metu patalpa perkaista.

Pagrindinis dirbtinio apšvietimo trūkumas yra susijęs su kiek iškreiptu spalvų suvokimu ir gana stipria regos sistemos apkrova, atsirandančia dėl šviesos srautų mikropulsacijos. Naudojant patalpų taškinį apšvietimą, kuriame lempų mirgėjimas yra abipusiai kompensuojamas ir pagal savo charakteristikas yra arčiausiai išsklaidytos saulės šviesos, galima sumažinti akių nuovargį. Taip pat taškinė šviesa gali apšviesti atskirą zoną erdvėje ir leidžia taupiai naudoti energijos išteklius. Dirbtinis apšvietimas reikalauja energijos šaltinio, skirtingai nei natūralus apšvietimas, tačiau toks apšvietimas turi pastovią šviesos srauto kokybę ir stiprumą, kurį galima pasirinkti savo nuožiūra.

Taikymas

Naudoti tik vieno tipo apšvietimą dažniausiai yra neracionalu ir neatitinka žmogaus poreikių išsaugant sveikatą. Taigi visiškas natūralios insoliacijos nebuvimas pagal darbo apsaugos standartus priskiriamas žalingiems veiksniams. Butą be natūralios šviesos net sunku įsivaizduoti. Dirbtinės šviesos šaltiniai leidžia maksimaliai padidinti patogius apšvietimo parametrus ir taip pat naudojami kuriant kambarį. Sietynai dažniausiai naudojami bendram gyvenamosios erdvės apšvietimui. Šviestuvai ar grindų lempos puikiai tinka vietinei vietovei paryškinti. Dėl šviestuvo gaubto ar lubų tokių šaltinių šviesa yra minkšta ir išsklaidyta. Ši savybė leidžia plačiai naudoti tokias lempas ne tik praktiniais apšvietimo tikslais, bet ir išryškinti bet kurį interjero elementą. Be to, šiuolaikiniai dirbtiniai šviesos šaltiniai yra tokie įvairūs ir gražūs, kad patys puikiai puošia interjerą.

Šviesos šaltinio, susijusio su pirmąja klase, pavyzdys. Kaitrinė lempa, skirta bendram naudojimui skaidrioje lemputėje
Šviesos šaltinio, priklausančio antrai klasei, pavyzdys. Lankinė natrio lempa skaidrioje lemputėje
Šviesos šaltinio, susijusio su trečiąja klase, pavyzdys. Mišraus tipo lempa kolboje, padengta fosforu
Su ketvirta klase susijusio šviesos šaltinio pavyzdys. LED lempa kaitrinės lempos pavidalu, skirta bendram naudojimui

Šviesos šaltinių klasifikacija

Nėra nė vienos šalies ūkio šakos, kurioje nebūtų naudojamas dirbtinis apšvietimas. Šviesos šaltinių pramonės plėtros pradžia buvo XIX a. To priežastis buvo lankinių lempų ir kaitinamųjų lempų išradimas.

Kūnas, kuris skleidžia šviesą dėl energijos konversijos, vadinamas šviesos šaltiniu. Beveik visi šiuo metu gaminami šviesos šaltinių tipai yra elektriniai. Tai reiškia, kad elektros srovė naudojama kaip pirminė energija, naudojama šviesos spinduliuotei sukurti. Šviesos šaltiniai yra įrenginiai, skleidžiantys šviesą ne tik matomoje spektro dalyje (bangos ilgis 380 - 780 nm), bet ir ultravioletinėje (10 - 380 nm) ir infraraudonojoje (780 - 10 6 nm) spektro srityse.

Yra šių tipų šviesos šaltiniai: terminiai, fluorescenciniai ir LED.

Labiausiai paplitę yra šiluminės spinduliuotės šaltiniai. Spinduliuotė juose atsiranda dėl kaitinimo siūlelio iki temperatūros, kuriai esant infraraudonųjų spindulių spektre atsiranda ne tik šiluminė spinduliuotė, bet ir stebima matoma spinduliuotė.

Liuminescencinės spinduliuotės šaltiniai gali skleisti šviesą nepriklausomai nuo jų spinduliuojančio kūno būklės. Švytėjimas juose atsiranda įvairių rūšių energiją tiesiogiai paverčiant optine spinduliuote.

Remiantis aukščiau pateiktais skirtumais, šviesos šaltiniai skirstomi į keturias klases.

Šiluminis

Tai apima visas rūšis, įskaitant halogeninius, taip pat elektrinius infraraudonųjų spindulių šildytuvus ir anglies lankus.

Fluorescencinis

Tai yra šių tipų elektros lempos: lankinės lempos, įvairios švytėjimo išlydžio lempos, žemo slėgio lempos, lankinės lempos, impulsinės ir aukšto dažnio išlydžio lempos, įskaitant tas, į kurias įpilama metalo garų arba ant lemputės yra padengta fosforo danga.

mišri spinduliuotė

Šio tipo apšvietimo lempos vienu metu naudoja šiluminę ir fluorescencinę spinduliuotę. Pavyzdys yra didelio intensyvumo lankai.

LED

LED šviesos šaltiniai apima visų tipų lempas ir apšvietimo įrenginius, naudojantys šviesos diodus.

Be to, yra ir kitų ženklų, pagal kuriuos lempos klasifikuojamos (pagal apimtį, konstrukciją ir technologines savybes ir panašiai).

Pagrindiniai šviesos šaltinių parametrai

Elektrinių šviesos šaltinių šviesos, elektrinės ir eksploatacinės savybės apibūdinamos daugeliu parametrų. Kelių šviesos šaltinių parametrų palyginimas, norint juos naudoti tam tikroje taikymo srityje, leidžia pasirinkti tinkamiausią. Lyginant atskirų to paties šviesos šaltinio kopijų parametrus, atkreipiant dėmesį į pagaminimo vietą ir laiką, galima spręsti apie jų pagaminimo kokybę ir technologinį lygį.

Mes išvardijame pagrindines lempų ir apskritai visų šviesos šaltinių elektrines charakteristikas:

Nominali įtampa- įtampa, kuria lempa veikia ekonomiškiausiu režimu ir kuriai ji buvo apskaičiuota normaliam veikimui. Kaitinamosios lempos vardinė įtampa yra lygi maitinimo tinklo įtampai. Ši įtampa yra nurodyta U l.n. ir matuojamas voltais. Išlydžio lempos tokio parametro neturi, nes išlydžio tarpo įtampą lemia balasto, naudojamo jam stabilizuoti, charakteristikos.

Vardinė galia P l.n - apskaičiuota vertė, apibūdinanti kaitrinės lempos suvartojamą galią, kai ji įjungiama esant vardinei įtampai. Dujų išlydžio lempoms, kurių grandinėje yra balastiniai įtaisai, vardinė galia laikoma pagrindiniu parametru. Remiantis jo verte, atliekant eksperimentus, nustatomi likę lempų elektriniai parametrai. Reikėtų atsižvelgti į tai, kad norint nustatyti tinklo suvartojamą galią, reikia pridėti lempos ir balasto galią.

Nominali lempos srovė aš l.n - lempos sunaudota srovė esant vardinei įtampai ir vardinei galiai.

Srovės tipas- kintamasis arba pastovus. Šis parametras standartizuotas tik dujų išlydžio lempoms. Tai turi įtakos kitiems parametrams (be anksčiau paminėtų), kurie keičiasi priklausomai nuo srovės tipo, ir tai taikoma lempoms, veikiančioms tik nuolatine arba tik kintama srove.

Pagrindiniai šviesos šaltinių šviesos parametrai yra šie:

Šviesos srautas skleidžiama lempos. Kaitinamosios lempos šviesos srautui matuoti ji įjungiama esant vardinei įtampai. Dujų išlydžio lempų matavimas atliekamas, kai jos veikia vardine galia. Šviesos srautas žymimas raide F (lot. phi). Šviesos srauto vienetas yra liumenas (lm).

Šviesos galia. Kai kurių tipų atveju vietoj šviesos srauto parametrai yra vidutinis sferinis šviesos stipris arba kaitinamojo siūlo ryškumas. Tokioms lempoms jie yra pagrindiniai apšvietimo parametrai. Naudojami šviesos intensyvumo simboliai Iv, aš vΘ , ryškumui - L, jų matavimo vienetai yra atitinkamai kandela (cd) ir kandela kvadratiniam metrui (cd / m 2).

Šviesos lempos efektyvumas, yra lempos šviesos srauto ir jos galios santykis

Šviesos galios vienetas- parametro liumenų matavimo vienetas vatui (Lm / W). Naudodami šį parametrą galite įvertinti šviesos šaltinių panaudojimo apšvietimo įrenginiuose efektyvumą. Tačiau kaip švitinimo lempų charakteristika naudojamas kitas parametras - spinduliuotės srauto grąžinimo vertė.

Šviesos srauto stabilumas- šviesos srauto sumažinimo procentas pasibaigus lempos eksploatavimo laikui iki pradinio šviesos srauto.

Šviesos šaltinių veikimo parametrai apima parametrus, apibūdinančius šaltinio efektyvumą tam tikromis eksploatavimo sąlygomis:

Pilnas tarnavimo laikasτ iš viso - šviesos šaltinio, įjungto vardinėmis sąlygomis, degimo trukmė valandomis iki visiško gedimo (kaitinamosios lempos perdegimas, daugumos dujų išlydžio lempų neužsidega).

Naudingas gyvenimasτ p – šviesos šaltinio, įjungto vardinėmis sąlygomis, degimo trukmė valandomis, kol šviesos srautas sumažėja iki tokio lygio, kad tolesnė jo eksploatacija tampa ekonomiškai nenaudinga.

Vidutinis tarnavimo laikasτ yra pagrindinis lempos veikimo parametras. Jis parodo lempų grupių (ne mažiau kaip dešimties) bendro naudojimo trukmės aritmetinį vidurkį, su sąlyga, kad vidutinis šios grupės lempų šviesos srautas, pasiekus vidutinę tarnavimo laiką, išlieka naudingo tarnavimo laiko ribose, ty esant tam tikram šviesos stiprumui. srauto stabilumas. Šis parametras ypač svarbus kaitrinėms lempoms, nes padidėjus jų šviesos efektyvumui, esant kitoms sąlygoms, sutrumpėja eksploatavimo laikas. Kadangi eksperimentinis eksploatavimo trukmės nustatymas lemia išbandytų lempų gedimą, šis parametras nustatomas tam tikram skaičiui lempų su tam tikru tikimybės laipsniu, apskaičiuotu pagal matematinės statistikos dėsnius.

Dinamiškas patvarumas- parametras, apibūdinantis kaitinamųjų lempų tarnavimo laiką vibracijos ir drebėjimo sąlygomis. Reikalingos dinaminės tarnavimo trukmės lempos turi atlaikyti tam tikrą skaičių bandymo ciklų nustatytame dažnių diapazone.

Siekiant patikslinti lempų veikimą, be vidutinės tarnavimo trukmės sąvokos, naudojama garantinio eksploatavimo trukmės sąvoka, kuri nustato minimalų visų partijos lempų degimo laiką. Šiai sąvokai kartais suteikiama komercinė prasmė, garantinis laikotarpis yra laikas, per kurį bet kuri lempa turi degti.

Santykinai ribota šviesos šaltinių, ypač kaitrinių lempų, degimo trukmė nustato jų pakeičiamumo reikalavimą, kuris gali būti pasiektas tik tuo atveju, jei atskirų lempų parametrai yra pakartojami.

Apšvietimo instaliacijos efektyvumui užtikrinti svarbus tiek pradinis lempos šviesos srautas, tiek jos nykimo priklausomybė nuo veikimo laiko. Ilgėjant apšvietimo įrenginio veikimo trukmei, mažėja kapitalo sąnaudų vaidmuo šviesos energijos sąnaudose. Iš to išplaukia, kad apšvietimo įrenginiai, kurių degimo valandų skaičius per metus yra nedidelis, turėtų būti gaminami naudojant pigesnes kaitinamąsias lempas ir, atvirkščiai, pramoniniuose apšvietimo įrenginiuose, kuriuose degimo laikas yra 3000 ar daugiau valandų, racionalu naudoti didesnius dujų išlydžio šaltinius. brangesnės nei kaitrinės lempos.didelio šviesos efektyvumo šviesa. Šviesos energijos vieneto kainą lemia ir elektros tarifas. Esant žemiems tarifams, apšvietimo įrenginiuose pateisinamas santykinai mažo šviesos efektyvumo ir ilgesnio tarnavimo laiko lempų naudojimas.










Pats pirmasis šviesos šaltinis, kurį žmonės naudojo savo veikloje, buvo ugnies ugnis. Laikui bėgant žmonės atrado, kad daugiau šviesos galima gauti deginant dervingą medieną, natūralias dervas, aliejus ir vašką. Cheminių savybių požiūriu tokiose medžiagose yra didesnis procentas anglies, o degdamos anglies dalelės labai įkaista liepsnoje ir skleidžia šviesą. Žvakė Senovės laikas Lucina


Dujiniai žibintai Kaip kuras buvo naudojamos apšvietimo dujos, gautos iš jūros gyvūnų (banginių, delfinų) riebalų, vėliau – benzenas. Idėja naudoti dujas gatvių apšvietimui priklausė būsimam karaliui George'ui IV, o tuo metu dar Velso princui. Pirmasis dujų žibintas buvo uždegtas jo rezidencijoje Carlton House. Po dvejų metų – 1807-aisiais – prekybos centre „Pall“, kuris tapo pirmąja gatve pasaulyje su dujiniu apšvietimu, atsirado dujinės lempos. Tuo metu iš atviro dujotiekio galo veržėsi užsidegusios dujos. Netrukus, siekiant apsaugoti degiklį, buvo pastatytas metalinis šviestuvo gaubtas su keliomis skylutėmis. Iki 1819 m. Londone buvo nutiesta 288 mylių dujotiekių, aprūpinančių dujomis 51 000 žibintų. Per ateinančius dešimt metų dauguma didžiausių Anglijos miestų centrinių gatvių jau buvo apšviestos dujomis.


Tolesnė pažanga šviesos šaltinių išradimų ir projektavimo srityje daugiausia buvo susijusi su elektros atradimu ir srovės šaltinių išradimu. Kaitinant elektros srove, įvairios laidžios medžiagos, kurių lydymosi temperatūra yra aukšta, skleidžia matomą šviesą ir gali būti įvairaus intensyvumo šviesos šaltiniai. Buvo pasiūlytos tokios medžiagos: grafitas (anglies siūlas), platina, volframas, molibdenas, renis ir jų lydiniai. Elektros kaitrinės lempos Elektros kaitrinės lempos


Per metus Lodyginas sukuria savo pirmąją kaitrinę lempą. 1873 metų rudenį vienoje Sankt Peterburgo gatvių užsidega Lodygino lemputės. Išradėjo amžininkas vėliau apie šį reikšmingą įvykį rašė: „Daugelis žmonių žavėjosi šiuo apšvietimu, šia dangaus ugnimi... Lodyginas pirmasis iš fizikos kabineto į gatvę išnešė kaitrinę lempą“ ir svarstė metais buvo sukurta elektros kaitrinė lempa. Pirmosios Lodygino lemputės buvo tiesiog sutvarkytos. Jie atrodo kaip šiuolaikinės lemputės. Išorinis apvalkalas buvo stiklo rutulys, į kurį buvo įkišti du variniai strypai, sujungti su srovės šaltiniu (per metalinį rėmą). Tarp strypų buvo sutvirtintas anglies strypas arba anglies trikampis. Per tokį laidininką praleidžiant elektros srovę, anglis dėl didelės varžos sušildavo ir švytėdavo. Iš pradžių A.N.Lodyginas nepumpavo oro iš savo lempų. Jis į stiklinę lempos kolbą įdėjo gana storą anglies strypą ir sandariai, hermetiškai uždarė lemputę. Tuo pačiu metu, kaip tikėjo išradėjas, visas baliono viduje likęs oro deguonis greitai bus sunaudotas anglies oksidacijai (t.y. jai sudeginti), o vėliau, kai lempoje nebeliks deguonies. , anglies strypas jau tinkamai tarnautų neperdegęs ir nesugesdamas. Tačiau bandymai parodė, kad tokios lempos vis dar yra trumpalaikės. Jie degė apie 30 minučių. Todėl vėliau oras iš lempų pradėtas išsiurbti. Žvakė Yablochkov Susideda iš 2 anglies strypų, tarp kurių atsiranda lanko iškrova. Lempa Lodygin


Jabločkovo žvakės pasirodė parduodamos ir pradėjo skirtis didžiuliais kiekiais, kiekviena žvakė kainavo apie 20 kapeikų ir degė 1½ valandos; po šio laiko į žibintą reikėjo įkišti naują žvakę. Vėliau buvo išrasti žibintai su automatiniu žvakių pakeitimu.kapeikos 1877 metų vasarį madingos Luvro parduotuvės buvo apšviestos elektros šviesa. Tada aikštėje priešais operos teatrą užsidegė Jabločkovo žvakės. Galiausiai 1877 m. gegužę jie pirmą kartą apšvietė vieną gražiausių sostinės gatvių – Avenue de lOpera. Prancūzijos sostinės gyventojai, pripratę prie blausaus dujinio gatvių ir aikščių apšvietimo, prasidėjus prieblandai plūdo pasigrožėti ant aukštų metalinių stulpų sumontuotomis matinės baltos spalvos kamuoliukų girliandomis. O kai visi žibintai iš karto sužibo ryškia ir malonia šviesa, publika nudžiugo. Ne mažiau susižavėjimo kėlė ir didžiulio Paryžiaus dengto hipodromo apšvietimas. Jo bėgimo taką apšvietė 20 lankinių lempų su atšvaitais, o žiūrovų sėdynes – 120 Jabločkovo elektrinių žvakių, išdėstytų dviejose Luvro hipodromo eilėse.


Volframo ritė, įdėta į kolbą, iš kurios išpumpuojamas oras, šildoma elektros srove. Per daugiau nei 120 metų kaitinamųjų lempų istoriją jų sukurta didžiulė įvairovė nuo miniatiūrinių žibintuvėlio lempų iki pusės kilovato projektoriaus lempų. LN būdingas šviesos efektyvumas Lm/W atrodo labai neįtikinamai kitų tipų lempų rekordinių pasiekimų fone. LN yra šildytuvai labiau nei šviestuvai: liūto dalis elektros, tiekiančios kaitrinį siūlą, virsta ne šviesa, o šiluma. LN tarnavimo laikas, kaip taisyklė, neviršija 1000 valandų, o tai pagal laiko standartus yra labai mažai. Kas verčia žmones pirkti (15 mlrd. per metus!) tokius neefektyvius ir trumpalaikius šviesos šaltinius? Be įpročio jėgos ir itin mažos pradinės kainos, to priežastis – didžiulis įvairių tipų LN stiklinių kolbų pasirinkimas. Šiuolaikinės kaitrinės lempos


Per volframo ritę einanti elektros srovė) įkaitina ją iki aukštos temperatūros. Kaitinamas volframas pradeda švytėti. Tačiau dėl aukštos darbinės temperatūros volframo atomai nuolat išgaruoja nuo volframo gijos paviršiaus ir nusėda (kondensuojasi) ant vėsesnių stiklinės lemputės paviršių, ribodami lempos tarnavimo laiką. Halogeninėje lempoje volframą supantis jodas cheminiu būdu susijungia su išgaruotais volframo atomais, neleidžiant pastariesiems nusodinti ant lemputės. Taigi volframo atomai yra sutelkti arba pačioje spiralės dalyje, arba šalia jos. Dėl to volframo atomai grįžta į spiralę, todėl galima padidinti spiralės darbinę temperatūrą (išgauti ryškesnę šviesą), pailginti lempos tarnavimo laiką Jodas su volframo atomais Halogeninės kaitrinės lempos IRC halogeninės lempos (IRC reiškia infraraudonųjų spindulių dangą). Tokių lempų lemputės padengiamos specialia danga, kuri praleidžia matomą šviesą, tačiau atitolina infraraudonąją (šiluminę) spinduliuotę ir atspindi ją atgal į spiralę. Dėl to sumažėja šilumos nuostoliai ir dėl to padidėja lempos efektyvumas. Naudojant infraraudonųjų spindulių šilumą, energijos suvartojimas sumažėja 45%, o tarnavimo laikas pailgėja dvigubai (palyginti su įprasta halogenine lempa)






DUJINĖS IŠLYDŽIO ŠVIESOS ŠALTINIAI ARBA ŠALTOS ŠVIESOS LEMPOS Tokių lempų veikimas pagrįstas tuo, kad pro jas tekant elektros srovei šviesą skleidžia dujos, dažniausiai inertinės, ir įvairių metalų garai. Toks šviesos spinduliavimo būdas vadinamas elektroliuminescencija.Šiuo atveju kiekviena dujos ar garai šviečia savo spalva. Todėl kartu su apšvietimu jie naudojami reklamai ir signalizacijai.




Liuminescencinės lempos (LL) žemo slėgio išlydžio lempos – tai cilindrinis vamzdelis su elektrodais, į kurį pumpuojami gyvsidabrio garai. Veikiant elektros išlydžiui, gyvsidabrio garai skleidžia ultravioletinius spindulius, dėl kurių ant vamzdžio sienelių nusėdęs fosforas skleidžia matomą šviesą. LL suteikia minkštą, vienodą šviesą, tačiau sunku kontroliuoti šviesos pasiskirstymą erdvėje dėl didelio spinduliavimo paviršiaus.Vienas pagrindinių LL privalumų – ilgaamžiškumas (tarnavimo laikas iki valandų). Dėl savo ekonomiškumo ir ilgaamžiškumo LL tapo labiausiai paplitusiais šviesos šaltiniais įmonių biuruose. Šalyse, kuriose yra švelnus klimatas, LL plačiai naudojami miestų lauko apšvietimui. Šaltuose regionuose joms plisti trukdo šviesos srauto kritimas esant žemai temperatūrai. Jei LL vamzdelį „sukite“ į spiralę, gauname CFL kompaktinę fluorescencinę lempą. Liuminescencinės lempos yra energiją taupančios fluorescencinės lempos




PAGRINDINIS NAUJOS KARTOS LEMPŲ TRŪKAS – jose yra gyvsidabrio garų, kiekvienoje maždaug po 3-5 mg medžiagos. Gyvsidabris priklauso pirmajai pavojingumo klasei (ypač pavojinga cheminė medžiaga). Energiją taupančių lempų perdirbimo sistema mūsų šalyje nebuvo apgalvota. Šalyje praktiškai nėra įmonių, kurios galėtų tinkamai utilizuoti šiuos gaminius. Žmonės įpratę panaudotas lempas išmesti kartu su įprastomis buitinėmis atliekomis. Šiuo atveju tai neleidžiama. Didžiausią žalą gali atnešti organiniai gyvsidabrio junginiai, kurie susidaro cheminei medžiagai patekus į aplinką kartu su krituliais. Neatsargus elgesys su energiją taupančiomis lempomis gali sukelti apsinuodijimą gyvsidabriu. Pavyzdžiui, jei netyčia sudaužysite tik vieną lemputę, didžiausios leistinos gyvsidabrio koncentracijos ore perviršis pasieks 160 kartų. Dėl to pažeidžiama žmogaus nervų sistema, kepenys, inkstai, virškinimo traktas. Jei netyčia sulaužėte energiją taupančios lempos lemputę, nedelsdami ir kruopščiai išvėdinkite kambarį. Be to, naujos kartos lemputės skleidžia intensyvesnę spinduliuotę nei įprastos. Didžiosios Britanijos dermatologų asociacijos teigimu, tai pirmiausia gali paveikti žmones, kurių oda yra jautresnė šviesai. Pasak mokslininkų, energiją taupančių lempų naudojimas gali pakenkti odos ligomis sergančiam žmogui ir sukelti odos vėžį, taip pat sukelti migreną ir galvos svaigimą epilepsija sergantiems žmonėms.


Šviesos diodai Puslaidininkiniai šviesą skleidžiantys įtaisai Šviesos diodai vadinami ateities šviesos šaltiniais. Pasiektos šviesos diodų charakteristikos – šviesos efektyvumas iki 25 Lm/W, laikrodžio tarnavimo laikas – jau užėmė lyderystę apšvietimo įrangos, automobilių ir aviacijos technologijų srityse. LED šviesos šaltiniai yra ant invazijos į bendrą apšvietimo rinką slenksčio, todėl ateinančiais metais turėsime išgyventi šią invaziją.


Šviesos diodų veikimo principas iš esmės skiriasi nuo įprastos kaitrinės lempos veikimo principo, srovė teka ne per kaitinimo siūlą, o per puslaidininkinę lustą. Štai kodėl LED lempoms veikti reikalinga nuolatinė srovė. Raudoni, žali ir geltoni šviesos diodai jau seniai naudojami, pavyzdžiui, monitoriuose ir televizoriuose. Tobulėjant technologijoms, atsirado galimybė gaminti ir mėlynus šviesos diodus (mėlynos spalvos šviesos diodus). Iš pradžių buvo naudojamas raudonų, žalių ir mėlynų šviesos diodų derinys, kad būtų sukurtas baltas švytėjimas. Tačiau dėl sparčios technologinės pažangos kuriant šviesos diodus, baltą spalvą dabar galima pasiekti naudojant 1 šviesos diodą. Norėdami tai padaryti, mėlynas šviesos diodas yra padengtas gelsva fluorescencine kompozicija, dėl didelio mėlynos šviesos srauto gaunama spalva bus šalto atspalvio (panašiai kaip ir su dienos šviesos liuminescencinėmis lempomis). Šviesos diodai, skirtingai nei standartinės lempos, skleidžia ne išsklaidytą šviesą, o kryptingą šviesą, kaip ir atšvaitai, tačiau tuo pačiu šviesos pluošto kampas yra siauresnis nei halogeninių lempų. Jai padidinti naudojami įvairūs lęšiai ir difuziniai ekranai. 120 laipsnių kampą galima gauti naudojant šviesos diodus be korpuso, kaip ir tada, kai jie montuojami tiesiai ant lentos be lęšių.


Šviesos diodų naudojimo privalumai: šviesos diodai pasižymi dideliu šviesos efektyvumu Lm/W, o standartinių lempų – 7-12 Lm/W. Tuo pačiu energijos sąnaudos išlieka gana mažos (40-100mW), todėl apšvietimui reikia vos kelių lempų. Vokiečių kompanijos Paulmann (Paulmann) gaminamos LED lempos su dideliu šviesos srautu sunaudoja tik 1W elektros energijos. Šviesos diodai beveik neskleidžia šilumos. Tačiau didelės galios lempoms naudojami radiatoriai, tačiau šiluma išsiskiria ir paskirstoma labai ribotame plote. Šviesos diodų tarnavimo laikas yra tūkstančiai valandų, o praėjus šiam laikui jie vis tiek veiks, nors ir suteiks mažiau nei 50% pradinės šviesos. Tai atitinka 11 metų nuolatinį elektros lemputės naudojimą. Tikslus spalvų atkūrimas dėl UV spinduliuotės nebuvimo. Atsparus vibracijai. Galimybė naudoti ilgesnį kabelį su DC arba AC 50Hz. Šviesos diodai vis dažniau naudojami lempose, jie veikia kaip šviesos šaltinis, o ne tik kaip dekoratyvinis apšvietimas. Naudojimo pavyzdžiai: lauke, vonios kambaryje, virtuvėje, prieškambaryje, svetainėje.


Dėl pasaulinės krizės energijos taupymo problema tapo dar aktualesnė visame pasaulyje. Šiuo atžvilgiu nuo 2009 m. rugsėjo 1 d. 27 ES šalys jau uždraudė prekiauti kaitrinėmis lempomis, kurių galia yra 100 vatų ir daugiau. O jau 2011 metais Europoje planuojama įvesti tarp pirkėjų populiariausių 60 vatų elektros lempučių prekybos embargą. Iki 2012 metų pabaigos planuojama visiškai atsisakyti kaitrinių lempų. 2013 m. JAV Kongresas priėmė įstatymą, kuriuo palaipsniui atsisakyta naudoti kaitrines lemputes. Pagal šiuos įstatymus Europos Sąjungos ir JAV gyventojai visiškai pereis prie energiją taupančių šviesos šaltinių – fluorescencinių ir LED lempų. Ukrainoje pagal vyriausybės nutarimą kaitinamųjų lempų gamybą ir pardavimą tikimasi nutraukti jau 2013 m.




Kai kuriose cheminėse reakcijose, kurios išskiria energiją, dalis šios energijos tiesiogiai išleidžiama šviesai. Šviesos šaltinis lieka šaltas (turi aplinkos temperatūrą). Šis reiškinys vadinamas chemiliuminescencija. Tikriausiai beveik visi esate su tuo susipažinę. Vasarą miške naktį galite pamatyti ugniagesį vabzdį. Ant jo kūno „dega“ mažas žalias „žibintuvėlis“. Pagavę ugniagesį pirštų nenudeginsite. Šviečiančioje vietoje ant nugaros yra beveik tokia pati temperatūra kaip ir aplinkinio oro. Savybę švytėti turi ir kiti gyvi organizmai: bakterijos, vabzdžiai, daugybė dideliame gylyje gyvenančių žuvų. Tamsoje dažnai švyti pūvančios medienos gabalai. Chemiliuminescencija


Šviesos sklidimo būdai 1. Šiluminė spinduliuotė – šviesos spinduliavimas ugnies liepsna, Saule, mediniu fakelu, žvake, elektros kaitrinėmis lempomis (Lodygino lempa, Jabločkovo žvakė, dujinės lempos, halogeninės lempos) 2. Elektroliuminescencija – liuminescencinės lempos, liuminescencinės lempos, reklaminiai vamzdeliai. 3. Katodoliuminescencija - televizoriaus ekrano švytėjimas, osciloskopai 4. Chemiliuminescencija - ugniagesių, pūvančių medžių, žuvų švytėjimas. 5. Puslaidininkių spinduliavimas, kai per juos teka srovė - LED lempos


Mus visada ir visur supa šviesa, nes ji yra neatsiejama gyvenimo dalis. Į šią kategoriją patenka ugnis, saulė, mėnulis ar stalinė lempa. Dabar mūsų užduotis bus apsvarstyti natūralius ir dirbtinius šviesos šaltinius.

Anksčiau žmonės neturėdavo išmaniųjų žadintuvų ir mobiliųjų telefonų, kurie padėtų atsikelti, kai to reikia. Šią funkciją atliko Saulė. Jis pakilo - žmonės pradeda dirbti, kaimas - ilsėtis. Tačiau laikui bėgant sužinojome, kaip gaminti dirbtinius šviesos šaltinius, apie juos išsamiau kalbėsime straipsnyje. Pradėti reikia nuo pačios svarbiausios koncepcijos.

Šviesa

Bendrąja prasme tai banga (elektromagnetinė), kurią suvokia žmogaus regos organai. Tačiau vis tiek yra kadrų, kuriuos mato žmogus (nuo 380 iki 780 nm). Prieš tai, nors mes to nematome, mūsų oda tai suvokia (saulės nudegimas), po šio karkaso ateina infraraudonoji spinduliuotė, kai kurie gyvi organizmai ją mato, o žmonės tai suvokia kaip šilumą.

Dabar panagrinėkime šį klausimą: kodėl šviesa būna skirtingų spalvų? Viskas priklauso nuo bangos ilgio, pavyzdžiui, purpurinę spalvą sudaro 380 nm spindulys, žalia – 500 nm, o raudona – 625. Apskritai yra 7 pagrindinės spalvos, kurias galime stebėti tokio reiškinio kaip vaivorykštė metu. Tačiau daugelis, ypač dirbtinių šviesos šaltinių, skleidžia baltas bangas. Net jei paimtumėte lemputę, kuri kabo jūsų kambaryje, 90 procentų tikimybe, ji užsidega balta šviesa. Taigi, jis gaunamas sumaišius visas pagrindines spalvas:

  • Raudona.
  • Oranžinė.
  • geltona.
  • Žalias.
  • Mėlyna.
  • Mėlyna.
  • Violetinė.

Juos labai lengva įsiminti, daugelis naudoja tokias linijas: kiekvienas medžiotojas nori žinoti, kur sėdi fazanas. Ir kiekvieno žodžio pirmosios raidės nurodo spalvą, beje, vaivorykštėje jos išsidėsčiusios būtent tokia tvarka. Išnagrinėję pačią koncepciją, siūlome pereiti prie klausimo „ir dirbtinis“. Mes išsamiai išanalizuosime kiekvieną tipą.

Šviesos šaltiniai

Mūsų laikais nėra nei vienos ūkio šakos, kuri savo gamyboje nenaudotų dirbtinių šviesos šaltinių. Kada žmogus pirmą kartą pradėjo gaminti?Tai buvo dar XIX amžiuje, o pramonės plėtros priežastis buvo lankinių ir kaitinamųjų lempų išradimas.

Natūralūs ir dirbtiniai šviesos šaltiniai yra kūnai, galintys skleisti šviesą, tiksliau, paversti vieną energiją kita. Pavyzdžiui, elektros srovė paverčiama elektromagnetine banga. Šiuo principu veikiantis dirbtinis šviesos šaltinis – kasdieniame gyvenime taip įprasta elektros lemputė.

Paskutiniame skyriuje sakėme, kad ne visą šviesą suvokia mūsų regėjimo organai, tačiau šviesos šaltinis yra objektas, skleidžiantis mūsų akims nematomas bangas.

klasifikacija

Pradėkime nuo to, kad jie visi yra suskirstyti į dvi dideles klases:

  • Dirbtinės šviesos šaltiniai (lempos, degikliai, žvakės ir kt.).
  • Natūralus (Saulės, Mėnulio šviesa, žvaigždžių spindesys ir kt.).

Kiekviena klasė savo ruožtu yra suskirstyta į grupes ir pogrupius. Pradėkime nuo pirmojo, dirbtiniai šaltiniai išskiria:

  • Šiluminis.
  • Liuminescencinis.
  • LED.

Toliau apsvarstysime išsamesnę klasifikaciją. Antroji klasė apima:

  • Saulė.
  • Tarpžvaigždinės dujos ir pačios žvaigždės.
  • Atmosferos išmetimai.
  • Bioliuminescencija.

natūralios šviesos šaltiniai

Visi objektai, skleidžiantys natūralios kilmės šviesą, yra natūralūs šaltiniai. Šiuo atveju šviesos spinduliavimas gali būti ir pirminė, ir antrinė savybė. Jei lygintume natūralius ir dirbtinius šviesos šaltinius, kurių pavyzdžius jau svarstėme, tai pagrindinis jų skirtumas slypi tame, kad pastarieji žmogaus, tiksliau, gamybos dėka skleidžia mūsų akiai matomą šviesą.

Visų pirma, kas ateina į galvą, natūralus šaltinis yra Saulė, kuri yra šviesos ir šilumos šaltinis visai mūsų planetai. Taip pat natūralūs šaltiniai yra žvaigždės ir kometos, elektros iškrovos (pavyzdžiui, žaibas per perkūniją), gyvų organizmų švytėjimas, šis procesas dar vadinamas bioliuminescencija (pavyzdys – ugniažiedės, kai kurie dugne gyvenantys vandens organizmai ir pan. ). Natūralūs šviesos šaltiniai vaidina labai svarbų vaidmenį tiek žmonėms, tiek kitiems gyviems organizmams.

Dirbtinių šviesos šaltinių tipai

Kodėl mums jų reikia? Įsivaizduokite, kaip pasikeis mūsų gyvenimas be įprastų lempų, naktinių šviestuvų ir panašių prietaisų. Kokia dirbtinės šviesos paskirtis? Kuriant žmogui palankią aplinką ir matomumo sąlygas, taip išsaugant sveikatą ir savijautą, mažinant regos organų nuovargį.

Dirbtinius šviesos šaltinius galima suskirstyti į dvi gana plačias grupes:

  • Yra dažni.
  • Kombinuotas.

Pavyzdžiui, apie pirmąją grupę, visos gamybos zonos visada apšviestos to paties tipo lempomis, kurios yra viena nuo kitos vienodu atstumu ir lempų galia yra vienoda. Jei mes kalbame apie antrąją grupę, tada prie aukščiau išvardytų pridedama dar keletas lempų, kurios stipriau išryškina bet kokį darbinį paviršių, pavyzdžiui, stalą ar mašiną. Šie papildomi šaltiniai vadinami vietiniu apšvietimu. Tuo pačiu metu, jei naudojamas tik vietinis apšvietimas, tai labai paveiks nuovargį, o dėl to sumažės efektyvumas, be to, galimi nelaimingi atsitikimai ir nelaimingi atsitikimai darbe.

Darbinis, tarnybinis ir avarinis apšvietimas

Jei atsižvelgsime į dirbtinių šaltinių klasifikaciją pagal funkcinę paskirtį, galime išskirti šias grupes:

  • Darbas;
  • pareiga;
  • Skubus atvėjis.

Dabar šiek tiek daugiau apie kiekvieną tipą. Darbinis apšvietimas yra visur, kur reikia, kad žmonės dirbtų arba apšviestų priešpriešinio eismo taką. Antroji apšvietimo klasė pradeda veikti po darbo valandų. Paskutinė grupė reikalinga gamybai palaikyti išjungus pagrindinį (darbinį) šviesos šaltinį, ji minimali, tačiau gali laikinai pakeisti darbinį apšvietimą.

kaitinamoji lempa

Šiais laikais gamybos zonoms apšviesti naudojamos šių tipų kaitrinės lempos:

  • Halogenas.
  • Dujų išleidimas.

O kas vis dėlto yra kaitrinė lempa? Pirmas dalykas, į kurį turėtumėte atkreipti dėmesį, yra tai, kad tai yra elektros šaltinis, o šviesą matome dėl karšto kūno, vadinamo gijų korpusu. Anksčiau (XIX amžiuje) šilumos kūnas buvo gaminamas iš tokios medžiagos kaip volframas arba iš jo pagrindu pagaminto lydinio. Dabar jis pagamintas iš pigesnio anglies pluošto.

Tipai, privalumai ir trūkumai

Dabar pramonės įmonės gamina daugybę įvairių kaitrinių lempų, tarp kurių populiariausios yra:

  • Vakuuminis.
  • Šviestuvai su kriptono užpildu.
  • Bispiralė.
  • Užpildytas argono ir azoto dujų mišiniu.

Dabar pažvelkime į paskutinį klausimą, kuris yra susijęs su privalumais ir trūkumais. Argumentai "už": nebrangiai pagaminti, mažo dydžio, įjungus nereikia laukti kol užsidegs, kaitinamųjų lempų gamyboje nenaudojami toksiški komponentai, veikia tiek tiesioginio, tiek kintamoji srovė, galima naudoti reguliatorių, geras nepertraukiamas darbas net esant labai žemai temperatūrai. Nepaisant tokio didelio privalumų skaičiaus, vis dar yra trūkumų: jie šviečia ne itin ryškiai, šviesa turi gelsvą atspalvį, eksploatacijos metu labai įkaista, o tai kartais sukelia gaisrą, kai liečiasi su tekstilės medžiaga.

išlydžio lempa

Visos jos skirstomos į aukšto ir žemo slėgio lempas, dauguma jų veikia gyvsidabrio garais. Būtent jie pakeitė kaitrines lempas, prie kurių esame taip įpratę, tačiau jos tiesiog turi daug minusų, iš kurių vieną jau minėjome, būtent apsinuodijimo gyvsidabriu galimybę, taip pat galime įtraukti triukšmą, mirgėjimą, dėl kurio atsiranda greitesnis nuovargis, linijinis spinduliuotės spektras ir pan.

Tokios lempos mums gali tarnauti iki dvidešimties tūkstančių valandų, žinoma, jei lemputė nepažeista, o jos skleidžiama šviesa arba šilta, arba neutraliai balta.

Dirbtinių šviesos šaltinių naudojimas yra gana įprastas, pavyzdžiui, išlydžio lempos labai dažnai iki šių dienų naudojamos parduotuvėse ar biuruose, dekoratyviniame ar meniniame apšvietime, beje, profesionali apšvietimo įranga taip pat neapsieidavo be išlydžio lempos.

Dabar dujų išlydžio lempų gamyba yra labai paplitusi, o tai apima daugybę tipų, šiuo metu laikysime vieną iš populiariausių.

Liuminescencinė lempa

Kaip jau minėta, tai yra vienas iš dujų išlydžio lempų tipų. Verta paminėti, kad jos dažnai naudojamos kaip pagrindinis šviesos šaltinis, fluorescencinės lempos yra daug galingesnės nei kaitrinės ir tuo pačiu sunaudoja tiek pat energijos. Kadangi jau pradėjome lyginti su kaitrinėmis lempomis, tiks ir toks faktas – liuminescencinių lempų tarnavimo laikas gali dvidešimt kartų viršyti kaitrinių lempų tarnavimo laiką.

Kalbant apie jų veisles, jie dažnai naudoja panašų vamzdelį, o viduje yra gyvsidabrio garų. Tai labai ekonomiškas šviesos šaltinis, įprastas viešose vietose (mokyklose, ligoninėse, biuruose ir pan.).

Šviesos šaltiniai, natūralūs ir dirbtiniai, kurių pavyzdžius mes svarstėme, yra tiesiog būtini žmonėms ir kitiems mūsų planetos gyviams. Natūralūs šaltiniai neleidžia mums pasiklysti laiku, o dirbtiniai šaltiniai rūpinasi mūsų sveikata ir gerove įmonėse, mažina nelaimingų atsitikimų ir nelaimingų atsitikimų procentą.