ЛЕКЦІЯ 1 Класифікація і характеристика джерел світла

Джерелом світла називається прилад, що перетворює будь-який вид енергії в енергію випромінювання оптичного діапазону спектра (області 10-106 нм).

Усі штучні джерела світла (ДС) можна розділити на три класи:

- теплові;

- розрядні;

- джерела змішаного випромінювання.

У теплових ДС випромінювання світла є результатом нагрівання тіла розжарювання до високих температур електричним струмом. У розрядних ДС випромінювання виникає в результаті розряду між електродами, що знаходяться у газі або парах металів. У джерелах змішаного випромінювання поєднуються механізми випромінювання обох вказаних вище класів.

Параметри джерел світла

Для оцінки якості ДС і визначення ступеня їх відповідності вимогам того чи іншого застосування користуються набором показників, які всебічно характеризують їх властивості. Ці показники називаються  параметрами джерел світла [1].

Параметри ДС поділяються на дві основні групи – технічні та експлуатаційні.

До технічних параметрів відносяться показники, що характеризують світлові, електричні й конструктивні параметри ламп.

До світлових параметрів відносять:

світловий потік  Ф, лм;

спектральну щільність світлового потоку φ(λ), лм/нм;

силу світла  І, кд;

яскравість  L, кд/м2;

спектр випромінювання;

кольоровість;

кольорову температуру  Ткол, К;

До електричних параметрів відносяться:

потужність  Рл, Вт;

напруга  Uл, В;

струм  Іл, А;

коефіцієнт потужності лампи – Кл=Рл/Uл·Іл  (цей показник стосується тільки розрядних ДС).

Експлуатаційні параметри характеризують ефективність, надійність, економічність джерел світла за умов експлуатації. Ефективність визначається насамперед коефіцієнтами корисної дії (ККД).

Енергетичний ККД лампи

,                                                     (1.1)

де Фе – енергетичний потік лампи, Вт;

Рл – потужність лампи, Вт;

φе(λ) – спектральна щільність потоку випромінювання, Вт/нм;

dλ – інтервал довжин хвиль випромінювання, нм.

Ефективний ККД (для відповідного приймача)

,                                       (1.2)

де Феф – ефективний потік випромінювання, Вт;

К(λ) – відносна спектральна чутливість приймача.

Світловий ККД

,                                                    (1.3)

де V(λ) – спектральна світлова ефективність випромінювання.

У тих випадках, коли джерело випромінювання використовується як джерело світла, оперують поняттям світлової віддачі лампи

,                                    (1.4)

де Н – світлова віддача, Лм/Вт;

Ф – світловий потік, Лм.

Надійність – це властивість об'єкта виконувати усі задані функції за певних умов експлуатації протягом заданого часу при збереженні основних його параметрів у встановлених межах.

Надійність характеризується рядом показників: безвідмовність, довговічність і т.д. Для ДС найбільш важливим показником надійності є різновиди строку служби.

Під повним строком служби (τповн) розуміють час горіння від початку експлуатації до моменту повної втрати працездатності (для теплових ДС – це час до перегорання тіла розжарювання; для розрядних ламп – час до втрати здатності запалювання).

Корисний строк служби (τкор) - це час від початку експлуатації до моменту відхилення одного з параметрів за встановлену межу, що робить використання лампи недоцільним.

Зміна параметрів ламп розжарювання залежно від напруги мережі і в момент увімкнення їх у мережу

У момент увімкнення ламп розжарювання миттєво (за десяті долі секунди) підвищуються температура, потужність, струм і світловий потік лампи. Зміна струму лампи в цей час (Іо) залежить від сталої температури тіла розжарювання (Тст) і сталого струму (Іст) наступним чином:

                                                           (1.5)

Указаний пусковий “кидок” струму призводить до зниження строку служби і цей факт треба враховувати при частому ввімкненні ламп і для ламп, які мають підвищену температуру тіла розжарювання у робочому режимі.

Світловий потік Ф, потужність Р, світлова віддача Н і строк служби τ ламп також залежать від напруги живлення U. Для малих змін напруги живлення ці залежності описуються наступними рівняннями:

   ;   ;     (1.6)

   ;   ;       (1.7)

   ;                                     (1.8)

   ;                                          (1.9)

де Ф1, Р1, Н1, τ1  і Ф2, Р2, Н2, τ2 – світловий потік, потужність, світлова віддача, строк служби ЛР при напрузі мережі U1 і U2 відповідно;

γф,  γр,  γн – коефіцієнти нестабільності відповідних параметрів лампи за напругою.

Для оцінки впливу відхилень напруги живлення на параметри ЛР можна рекомендувати такі усереднені значення коефіцієнтів нестабільності:

γф ≈3,6;            γр ≈1,6;         γн ≈2,0;        γτ ≈(-12)÷(-14).

Хід зміни характеристик лампи при коливаннях напруги живлення показано на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 – Зміна характеристик ЛР залежно від напруги мережі:

Ф – світловий потік; іл – струм лампи; Рл – потужність лампи; rл­ – опір; Н – світлова віддача; τ – строк служби


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я