Сообщение по физике на тему: "Свет"

1. Лампы накаливания. Общие положения

Электрический свет интернационален по месту своего рождения. В его открытии и создании участвовали выдающиеся учёные и изобретатели из многих стран мира. Первый этап разработки электрических источников света благодаря открытиям и изобретениям Деви, Вольта, Петрова, Мольена, Габела, Адамаса, Шпренгеля, Ладыгина, Яблочкова, Дедриксона и других завершился в 1879г. созданием Эдисоном лампы накаливания в привычном для нас конструктивном виде. Первые публичные установки электрического освещения появились в конце19 века в странах Западной Европы, в Америке и России.

Чем лампы отличаются друг от друга

Нас интересует целый ряд параметров ламп, определяющих, насколько они применимы в том или ином проекте (как говорят светотехники, в осветительной установке). Во-первых, это характеристики, определяющие количество света, которое дает та или иная лампа. Прежде всего, это световой поток в люменах, значение которого всегда приводится в каталогах. Например, установленная в люстре лампа накаливания мощностью 100 Вт может иметь световой поток в 1200 Лм, 35-ваттная «галогенка» — 600 Лм, а натриевая лампа мощностью 400 Вт в светильнике, освещающем проезжую часть — 48 000 Лм. Легко заметить, что разные типы ламп имеют разную световую отдачу, определяющую эффективность преобразования электрической энергии в свет и, следовательно, разную экономическую эффективность применения.

Эксплуатация — это серьезно

Лампы перегорают. Кроме того, световой поток лампы уменьшается в процессе работы. Срок службы — важнейший эксплуатационный параметр ламп — отражает оба этих неприятных факта: различают полный (пока не перегорит) и полезный (пока световой поток не упадет ниже определенного предела) срок службы. Проектируя световое решение, нельзя забывать о дальнейшей эксплуатации осветительной установки, в частности, о замене ламп.  Частая замена ламп в труднодоступных местах может превратить эксплуатацию в кошмар; еще худший вариант — длительная работа установки с перегоревшими лампами, разрушающими световой образ, что очень актуально для установок наружного архитектурного освещения. Современные источники света сильно отличаются по сроку службы. Абсолютным лидером здесь являются светодиоды: лампу накаливания пришлось поменять более 100 раз, а светодиоды горят и горят...

Сколько нужно ламп, чтобы осветить мир?

Источники света — один из самых массовых товаров, производимых человеком. Ежегодно производится и потребляется несколько миллиардов ламп, львиную долю которых  пока составляют лампы накаливания. Стремительно растет потребление современных ламп — компактных люминесцентных, натриевых, металлогалогенных. Заманчивые перспективы в энергосбережении, да и в дизайне осветительных остановок обещают ультрасовременные светодиоды. Происходящие качественные изменения позволяют надеяться, что источники света в новом тысячелетии станут важным инструментом архитектора, проектировщика, просто творческого человека — главного действующего лица наступающей эпохи дизайна.

2. Лампы накаливания. Принцип действия.

По особенностям устройства и принципа действия лампы накаливания, применяемые для целей освещения можно разбить на 2 большие группы: общего применения (обычные лампы в традиционном исполнении) и галогенные лампы накаливания. Устройство ламп, в принципе осталось таким же, как предложил Эдисон. Для повышения температуры тела накала и снижения его скорости распыления (это основные способы увеличения световой отдачи и срока службы ламп накаливания) вместо угольной нити в современных лампах используется спиральная или биспиральная (спираль из спирали) вольфрамовая проволока и в подавляющем большинстве типов ламп вместо вакуума применяется инертный газ: аргон или криптон. Появился также класс ламп с зеркальным отражателем, т.е. лампы светильники. Лампы очень чувствительны к колебаниям напряжения в сети: при перенапряжении резко снижается срок службы, а недостаточное напряжение ведёт к непропорционально большой потере светового потока (хотя срок службы при этом возрастает). Нормальная работа ламп обеспечивается при колебаниях напряжения не более чем на 5 %. За более чем 120-летнюю историю ламп накаливания их было создано огромное множество — от миниатюрных ламп для карманного фонарика до полукиловаттных прожекторных. Типичная для ЛН световая отдача 10-15 Лм/Вт выглядит очень неубедительно на фоне рекордных достижений ламп других типов. ЛН в большей степени нагреватели, чем осветители: львиная доля питающей нить накала электроэнергии превращается не в свет, а в тепло. В связи с этим сплошной спектр лампы накаливания имеет максимум в инфракрасной области и плавно спадает с уменьшением длины волны. Такой спектр определяет теплый тон излучения (Тцв=2400-2700 К) при отличной цветопередаче (Ra=100). Для сетей с постоянным перенапряжением в России выпускаются лампы с маркировкой 230-240В. Лампы накаливания одинаково хорошо работают на переменном и постоянном токе. Срок службы ЛН, как правило, не превышает 1000 часов, что, по временным меркам, очень немного. При работе в среднем 8 ч в день лампа живёт обычно 3-5 месяцев. Что же заставляет людей покупать (15 млрд в год!) столь неэффективные и недолговечные источники света? Кроме силы привычки и крайне низкой начальной цены (что, кстати, совершенно не означает, что применение ЛН экономически эффективно), причина этого в том, что существует огромный выбор декоративных типов стеклянных колб ЛН. В люстрах и бра их декоративная форма (свеча, шар, витая свеча, рифленая свеча) может выгодно дополнять конструкцию светильника.

Отличить лучшую по энергоэкономичности лампу можно по её белому излучению.Лампы накаливания – традиционный источник света в помещениях жилых и общественных зданий. Они создают неповторимую обстановку праздничности или уюта и применяются во всех случаях, когда это необходимо по условиям дизайна. В функциональном отношении они очень эффективны при освещении картин и других нестойких к воздействию света экспонатов. Их невысокий срок службы и световая отдача бывают не столь важны в помещениях с кратковременным пребыванием людей и при низких нормированных значениях освещённости.

3. Типы ламп накаливания

Основными типами ламп накаливания являются лампы общего назначения, лампы специального назначения, декоративные лампы и лампы с отражателем.

Промышленностью выпускаются различные типы ламп накаливания, отличающиеся номинальными значениями мощности и напряжения, размерами, формой колб, материалом и размером цоколей и т. д.

В обозначении ламп накаливания буквы означают:

1.     В — вакуумная;

2.     Г — газонаполненная;

3.     Б — биспиральная;

4.     БК — биспиральная криптоновая;

5.     ДБ — диффузная (с матовым отражательным слоем внутри колбы);

6.     МО — местного освещения и т. д.

Следующая за буквой цифра означает напряжение питания, а вторая — мощность лампы в ваттах. Зеркальные лампы выпускаются концентрированного светораспределения (ЗК), среднего (ЗС), широкого (ЗШ), зеркальные из ниодимового стекла концентрированного или широкого светораспределения — ЗКН, ЗШН. Зеркальные лампы предназначены для освещения высоких помещений и открытых пространств, декоративного освещения. Ниодимовые лампы используются там, где необходимо высокое качество цветопередачи.

Декоративные специальные лампы (Д) могут излучать белые (БЛ), желтые (Ж), зеленые (3), красные (К), опаловые (О) лучи. Выпускаются лампы накаливания с зеркальным отражателем — термоизлучатели, кварцевые галогенные (КГ-220-1200; ИКЗК-220-500).

Наибольшее большинство ламп накаливания предназначены для светильников внутреннего и наружного освещения в сетях переменного тока с номинальным напряжением 220 В, 127 В частоты 50 Гц.

Лампы накаливания различаются мощностью и типом колб. Лампы накаливания производятся в классической шарообразной форме, так и с меньшими габаритными размерами с колбой формы «Грибок» и «Свеча». Прозрачные лампы излучают красивый сочный свет, а светорассеивающее покрытие дает равномерное распределение света и исключает эффект ослепления. Выпускаются лампы, которые адаптированы к колебаниям напряжения в сети, рассчитанные на повышенное напряжение (230-240 В) (при повышении напряжения в сети на 10%, срок службы обычных ламп сокращается в 3 раза), что позволяет дольше сохранять их технические характеристики. Продолжительность горения ламп накаливания при нормальном напряжении не менее 1000ч, для ламп напряжения 127-135 В - 2500 ч., для ламп МО - 700 ч.