Джерела оптичного випромінювання

Світлотехнічні величини

Спектр оптичного випромінювання.

Всі тіла які мають температуру вищу за абсолютний нуль, випромінюють в оточуюче середовище енергію яку називають променистою.

Випромінювання має хвильові та корпускулярні властивості.

Рис. 9.1. Спектр електромагнітних коливань.

Електромагнітні коливання з довжиною хвиль від 1 нм до 1 мм називають оптичним випромінюванням.

Оптичне випромінювання з довжиною хвиль від 380 до 760 нм називають видимим.

Хвильові властивості характеризуються довжиною хвилі.

Довжина хвилі – це відстань яку проходить промінь певної частоти за час повного періоду коливання

де: с – швидкість поширення ел.маг. коливань у просторі с = 3 ∙ 10⁸ м/с;

υ – частота електромагнітних коливань, с^–1.

Корпускулярні властивості випромінювання характеризуються випромінюванням і поглинанням променистої енергії окремими порціями – квантами, які були названі фотонами.

де: ε – квант енергії випромінювання, Дж;

h – стала Планка, h = 6,626 ∙ 10^–34 Дж / Гц;

υ – частота електромагнітних коливань, с^–1.

Випромінювання є одним із основних видів енергії.

Потужністю випромінювання або потоком випромінювання називають енергію випромінювання за одиницю часу

Просторову густину світлового потоку в системі світлотехнічних величин і одиниць називають силою світла

де: Ф – світловий потік, лм;

ω – тілесний кут, ср (стеррадіан).

Освітленістю називають густину падаючого світлового потоку на по поверхні, що освітлюється

де: S – площа поверхні, м².

Поверхневу густину сили світла в заданому напрямку називають яскравістю. Вона являє собою відношення сили світла, що випромінюється світловою поверхнею в певному напрямку, до проекції цієї поверхні на перпендикуляр до даного напрямку площину

де: І – сила світла, кд;

S – світна поверхня, м²;

α – кут між перпендикуляром до світної поверхні і заданим напрямком, град.

Світова віддача – характеризує економічність джерел оптичного випромінювання і являє собою відношення світлового потоку джерела до його електричної потужності Р

де: Р – електрична потужність джерела світла, Вт.

Джерела оптичного випромінювання поділяються на теплові та газорозрядні.

Джерела теплового випромінювання.

Основні закони теплового випромінювання сформульовані для абсолютно-чорного тіла (Кірхгофа, Стефана-Больцмана, Віна).

Найбільше поширення отримали лампи розжарювання. Першу в світі електричну лампу розжарювання створив російський винахідник О.М.Ладигін.

Рис. 9.2. Будова лампи розжарювання: 1 – колба; 2 – тіло розжарювання; 3 – мо­лібденові гачки; 4 – лінзочка; 5 – штабик; 6 – електроди; 7 – лопат­ка; 8 – відкачувальна трубка; 9 – цоколь; 10 – ізоля­тор; 11 – нижній контакт.  

Простота виготовлення, дешевизна, зручність в експлуатації, суцільний спектр, можливість виготовлення ламп на напруги від одиниць до тисяч Ват сприяли тому, що лампи розжарювання стали найбільш поширеними джерелами світла.

Основним елементом ламп розжарювання є тіло розжарювання. Виготовляють його з вольф­рамового дроту, скрученого в спіраль.

З метою зменшення швидкості розпилю­вання вольфраму колби ламп заповнюють сумі­шшю інертних газів.

Світлова віддача ламп розжарювання з вольфрамового ниткою знаходиться в межах 11÷20 лм/Вт, а термін служби становить 1000 годин.

Основними характеристиками ламп розжарювання є номінальна напруга, В; електрична потужність, Вт; світловий потік, лм; світлова віддача, лм/Вт; строк служби, год; кольоровість випромінювання.

Різновиди ламп розжарювання: галогенні лампи; інфрачервоні; ультрафіолетові.

Газорозрядні джерела світла

В них використовується явище люмінесценції – власного випромінювання атомів і молекул речовин, що виникає при збудженні їх енергією якогось виду.

Існує багато різновидів люмінесценції: фотолюмінесценція; електролюмінес­ценція; біолюмінесценція.

В сучасних газорозрядних лампах використовують електричний розряд в атмосфері інертного газу (найчастіше аргону) і парах ртуті.

В залежності від тиску парів ртуті лампи діляться на:

1. лампи низького тиску

2. високого тиску

3. надвисокого тиску

До газорозрядних ламп низького тиску належать люмінісцєнтні лампи

Рис. 9.4. Електрична схема стартера: 1 – колба; 2 – біметалічний електрод; 3 – корпус; С – конденсатор.

Рис. 9.3. Пристрій ЛЛ: 1 – штирьки; 2 – цоколь; 3 – скляна ніжка; 4 – біспіраль; 5 – колба; 6 – шар люмінофору.

Лампа являє собою довгу скляну трубку (колбу) 5, внутрішня поверхня якої покрита шаром люмінофору 6. На обох кінцях трубки є цоколі 2, на яких закріплені електроди 1. Електроди являють собою вольфрамову біспіраль. В колбу введено невелику кількість ртуті, яка створює при температурі 30 ÷ 40^оС тиск її насиченої пари, та інертний газ (в основному суміш аргону і неону). При проходженні струму між електродами лампи в парах ртуті виникає електричний розряд, який викликає електролюмінісценцію (в основному в ультрафіолетовій області). Потім ультрафіолетові промені викликають фотолюмінісценцію в шарі люмінофору.

УФ лампи низького тиску використовують для дезінфекції і обеззаражування.

Газорозрядні лампи високого тиску мають високу світлову віддачу і значний термін служби. Найбільш поширені в сільському господарстві дугові трубчасті лампи ДРТ, дугові ртутні лампи ДРЛ, ДРИ, та ДРЛФ.

Рис. 9.5. Переріз лампи ДРТ: 1 – трубка з кварцового скла; 2 – моліб­деновий контактний штир; 3 – конденса­торна смужка; 4 – вольфрамовий активо­ваний електрод; 5 – тримач.  

Рис. 9.6. Переріз лампи ДРЛФ: 1 – внутрішня кварцева колба; 2 – основні електроди; 3 – зов­нішня колба; 4 – резистор; 5 – додатковий електрод.

Рис. 9.7. Переріз лампи ДРЛ: 1 – ртутно-кварцовий пальник; 2 – колба; 3 – шар люмінофора

Дата добавления: 2014-01-04