Световой к.П.Д. И световая отдача некоторых излучателей

Световой отдачей излучения называют отношение светового поток.1 выраженного в люменах, к лучистому потоку, выраженному в ваттах:

Для ламп световой отдачей считают отношение светового потока к подведенной электрической мощности.

В табл. 2.1 приведены значения светового к.п.д. и световой отдачи некоторых излучателей. Для источников света основной энергетической характеристикой является световая отдача, так как она показывает эффективность преобразования электрической энергии в световой поток.

Основной частью лампы накаливания является тело накала, нагревание которого проходящим через него током приводит к излучению потока. Тело накала выполняют из вольфрама. Электроды, подводящие ток к телу накала, у вакуумных ламп де­лают из меди, а у газополных ламп –из никеля. Выбор никеля для электродов вызван его хорошими вакуумными свойствами, токопроводящим свойствами, хорошей свариваемостью и ковкостью. Держатели (крючки) изготовляют, как правило, из молиб­дена, сохраняющего упругость при высокой температуре. Молибден используют для изготовления вводов в тугоплавкие стекла. Материал стеклянных деталей ламп - силикатное стекло. Наибольшая рабочая температура стекла С-90-1 составляет 200°С, у стекла С-49-5к она равна 350 °С. Кварцевое стекло допускает рабочую температуру до 800 —900 °С. Согласованный впай ввода со стеклом С-90-1 получают при применении платинита. Ввод — это прово­лока диаметром не более 0,8 мм железоникелевого сплава, покрытая слоем меди и буры для усиления смачиваемости стеклом.

Рис. 2.1. Графическая интерпретация световой к. п. д.

Для повышения рабочей температуры тела накала без уменьшения срока службы колбы наполняют инертным газом или смесью газов. При этом растут тепловые потери (на нагрев газа), но падает скорость рас­пыления вольфрама. Давление газов в колбе 8 • 10⁴ Па.

Выбор вольфрама в качестве материала для тела накала определен его положительными свойствами: высокая температура плавления (3390°С, рабочая температура нити вакуумных ламп 2100 —2300 °С, газополных ламп —2500 °С; высокая пластичность, позволяющая получать проволоку очень малого диаметра; низкая скорость испарения по сравнению со скоростью испарения других металлов; селективность излучения; устой­чивость формы при высоких температурах.

Для уменьшения рекристаллизации вольфрама к нему добавляют присадки - окиси тория (для катодов газоразрядных ламп), кремния (для спиралей) и алюминия (для биспиралей).

К электрическим характеристикам лампы накаливания относят номи­нальное напряжение и потребляемую мощность. Лампы.должны работать при номинальном напряжении. Если к лампе подведено повышенное напря­жение, световые характеристики ее улучшаются, но снижается срок служ­бы - увеличивается скорость испарения вольфрама. Основная доля потреб­ляемой мощности лампы накаливания преобразуется в тепловое излу­чение.

Энергетический баланс лампы накаливания мощностью 100 Вт, %*

Излучение:

видимое..…………………………………………..............… 7,0 (13,0)

невидимое...........………………………………………. 86,0 (76,0)

Потери:

в держателях.......………………………………………............7,0 (2,0)

в газе………………………………………………………………. (9,0)

* Без скобок — для лампы вакуумной, в скобках— для газонаполненной.

Световые характеристики — это световой поток и сила света (последнюю приводят только для ламп с зеркальными колбами, имеющими направленное светораспределение), эксплуатационные — световая отдача, габаритные размеры, условия работы и срок службы.

Различают несколько сроков службы ламп: полный срок службы время до перегорания; гарантированный — время, которое должна гореть каждая лампа, выпущенная заводом; полезный — время, за которое световой поток лампы уменьшается на 20%. На срок службы лампы накаливания влияют испарение вольфрама; образование окислов вольфрама с газами выделяющимися из материалов лампы; рекристаллизация вольфрама.

Колбы галогенных ламп накаливания наполнены инертным газом с галогенными добавками (соединениями йода, брома). В колбе с таким наполнением в процессе работы устанавливается цикл возврата. Ламп, имеет кварцевую колбу, температура которой при работе 500 — 6004 В колбе вокруг нити 1 (рис. 18.2) существует зона разложения 4 с температурой более 1600 °С, а около внутренней поверхности колбы — зона соединения. Частицы испарившегося вольфрама, попадая в зону соединении образуют газообразные соединения с йодом, которые не дают осадка на колбе. Попадая в зону разложения 4, газообразные соединения разлагаются на первоначальные составляющие.

Для существования цикла возврата внутри лампы основным условием является поддержание необходимого температурного режима в зоне разложения и на внутренней поверхности колбы. За счет цикла возврата температура нити накаливания в галогенной лампе увеличена до 2727 °С Световая отдача при этом равна 22 — 26 лм/Вт. Достоинства галогенных ламп: прозрачность колбы (газообразные соединения не дают осадка, а у обычных ламп испарившийся вольфрам, оседая на стенках колбы, уменьшает прозрачность стекла) и высокая световая отдача. Срок службы галогенной лампы зависит от расчетного значения световой отдачи. Основные технические характеристики кварцево-галогенных ламп, применяющихся в авиации, приведены в табл. 18.2.

Авиационные лампы накаливания малогабаритны. Их механическая нагруженность обусловлена в первую очередь вибрациями, которые испытываем ЛА. Для обеспечения плотного электрического -контакта лампы имеют патроны со штырьками вставляемыми в патронодержатели с пружинными замками. Нити ламп изготовляют из вольфрама с кремнеториевой присадкой для повышения вибра­ционной прочности и по сравнению с лампами общего назначения из более толстой проволоки, которая допускает большую рабочую температуру что, увеличивает суммарную энергетическую светимость и, следовательно, световую отдачу. Основные технические характеристики авиационных малогабаритных ламп приведены в табл. 2.3.

Лампы удобны в эксплуатации, имеют простые схемы включения. Их излучение не зависит от температуры окружающей среды, они мгновенно включаются, имеют низкую стоимость, технология их про­изводства хорошо отработана. Но они имеют и недостатки: низкую световую отдачу (12 ч- 15 лм/Вт), неудовлетворительный спектральный состав и большой расход энергии на невидимое излучение.

Рис 2.2 Разрез галогенной лампы накаливания

Таблица 2.2