Основные параметры светового потока

ПАРАМЕТРЫ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА

Опубликовано в Основные понятия и еденицы светотехники

Получаемое в источниках света оптическое излучение характеризуется рядом параметров, с помощью которых качественно и количественно оценивается каждый тип ламп. Номинальными называются значения параметров, при которых лампы должны работать и которые они должны иметь при заданных условиях эксплуатации.

Они устанавливаются, как правило, на основании статистической обработки результатов испытаний выборок из партии ламп данного типа, а затем распространяются на всю партию или совокупность ламп данного типа и поэтому являются величинами вероятностными. Фактические параметры отдельных образцов обычно отличаются от номинальных определенным разбросом (дисперсией).

Параметры источников света условно можно разделить на две основные группы: технические (физические) и эксплуатационные. Технические параметры характеризуют излучение (световой поток, сила света, яркость, спектр излучаемого света), электрический режим (мощность лампы, рабочее напряжение на ней, напряжение питания, сила и род тока, для газоразрядных ламп - потери мощности в пускорегулирующих аппаратах (ПРА), коэффициент мощности лампы и лампы в комплекте с ПРА и др.) и конструктивные особенности (габаритные размеры, размеры излучающего тела, форма колбы, ее оптические свойства - прозрачная, матированная и т. п., конструкция и размеры электродов и т, д.). К числу наиболее важных эксплуатационных параметров источников света относят эффективность (КПД лампы, световая отдача лампы) и надежность. Под надежностью понимается свойство объекта выполнять требуемые функции в определенных условиях эксплуатации в течение заданного времени при сохранении значений основных параметров в заранее установленных пределах. Для источников оптического излучения наиболее важным показателем надежности является срок службы. Различают полный срок службы (до перегорания источника света), полезный срок службы (до момента выхода одного из параметров за допустимые пределы), а также минимальную продолжительность горения, которая определяется с учетом вероятности безотказной работы лампы в течение заданного времени.

Мощность электромагнитное излучения количественно характеризуется лучистым потоком, т. е. количеством энергии, излучаемой в единицу времени. В светотехнике пользуются понятием светового потока (Ф), под которым понимается та часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как видимый свет. За единицу измерения светового потока принят люмен (лм), что в переводе с латинского означает «свет». Физическое представление о величине люмена могут дать следующие примеры: на 1 см² поверхности земли в летний день при сплошной облачности падает около 1 лм, а без облаков - около 10 лм, световой поток обычной лампы накаливания мощностью 60 Вт при напряжении 230 В составляет около 800 лм, а электрической лампы карманного фонаря - 6 лм.

Однако источник света может излучать световой поток в разных направлениях и с различной интенсивностью. Например, открытая лампа без светотехнической арматуры излучает свет по всем направлениям, а та же лампа, помещенная в прожектор, концентрирует его в определенном пучке. В обоих случаях световой поток одинаков, но плотность его разная. Поэтому световой поток не является исчерпывающей характеристикой источника света. В связи с этим введено понятие силы света (I), которое определяет интенсивность излучения источника в любом направлении окружающего пространства. В фотометрии единицей силы света является кандела (кд), что в переводе с латинского означает «свеча».

3.Природные источники света

Естественные источники света

[править | править вики-текст]

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Естественные источники света — это природные материальные объекты и явления, основным или вторичным свойством которых является способность испускать видимый свет. В отличие от естественных источников света, искусственные источники света являются продуктом производства человека или других разумных существ.

К естественным или природным источникам света прежде всего относят: Солнце, кометы, Полярные сияния, атмосферные электрические разряды, биолюминесценцию живых организмов, свет звезд и иных космических объектов, свечение окисляющихся органических продуктов и минералов, и проч. Естественные источники света играют первостепенную роль в существовании жизни на Земле и других планетах, и оказывают значительное воздействие на окружающую среду.

Содержание

[убрать]

· 1 Солнце — важнейший природный источник света

· 2 Межзвездный газ

· 3 Биолюминесценция

· 4 Радиолюминесценция

Солнце — важнейший природный источник света[править | править вики-текст]

Межзвездный газ[править | править вики-текст]

Межзвёздный газ — это разрежённая газовая среда, заполняющая всё пространство между звёздами. Межзвёздный газ прозрачен. Полная масса межзвёздного газа в Галактике превышает 10 миллиардов масс Солнца или несколько процентов суммарной массы всех звёзд нашей Галактики. Средняя концентрация атомов межзвёздного газа составляет менее 1 атома в см³. Основная его масса заключена вблизи плоскости Галактики в слое толщиной несколько сотен парсек. Плотность газа в среднем составляет около 10−21 кг/м³. Химический состав примерно такой же, как и у большинства звёзд: он состоит из водорода и гелия (90 % и 10 % по числу атомов, соответственно) с небольшой примесью более тяжёлых элементов. В зависимости от температуры и плотности межзвёздный газ пребывает в молекулярном, атомарном или ионизованном состояниях. Наблюдаются холодные молекулярные облака, разреженный межоблачный газ, облака ионизованного водорода с температурой около 10 тыс. К. (Туманность Ориона), и обширные области разреженного и очень горячего газа с температурой около миллиона К. Ультрафиолетовые лучи, в отличие от лучей видимого света, поглощаются газом и отдают ему свою энергию. Благодаря этому горячие звёзды своим ультрафиолетовым излучением нагревают окружающий газ до температуры примерно 10 000 К. Нагретый газ начинает сам излучать свет, и мы наблюдаем его как светлую газовую туманность. Более холодный, «невидимый» газ наблюдают радиоастрономическими методами. Атомы водорода в разреженной среде излучают радиоволны на длине волны около 21 см. Поэтому от областей межзвёздного газа непрерывно распространяются потоки радиоволн. Принимая и анализируя это излучение, учёные узнают о плотности, температуре и движении межзвёздного газа в космическом пространстве.

Биолюминесценция[править | править вики-текст]

Биолюминесце́нция — способность живых организмов светиться, достигаемая самостоятельно или с помощью симбионтов. Название происходит от греческого слова «биос», что означает жизнь, и латинского «люмен» — свет. Свет создаётся у более высоко развитых организмов в специальных светящихся органах (напр., в фотофорах рыб), у одноклеточных эукариот — в особых органоидах, а у бактерий — в цитоплазме. Биолюминесценция основывается на химических процессах, при которых освобождающаяся энергия выделяется в форме света. Таким образом, биолюминесценция является особой формой хемилюминесценции.

Радиолюминесценция[править | править вики-текст]

Радиолюминесценция — люминесценция вещества, вызванная воздействием ионизирующего излучения. Некоторые химические соединения, излучающие гамма- и рентгеновские лучи, а также альфа- или бета-частицы, используют для образования радиолюминесцентного слоя в некоторых веществах, например, в сульфиде цинка. Красители, состоящие из смеси сульфида цинка и вещества-источника ионизирующей радиации, способны излучать свет очень долго: в течение нескольких лет или даже десятилетий. Часто источником радиации служило небольшое количество тория или радия-226. Долгое время (приблизительно с 1920-го до 1980 годов)- именно такие вещества применялись в радиолюминесцентных красках для покрытия элементов циферблатов часов, приборов и проч. В специальных источниках относительно большой яркости часто использовался криптон-85.

Радиолюминесцентные источники света нашли применение в тех областях техники, где требуется высокая автономность источника света — морские бакены, ампулированные источники для ночного обозначения габаритов несущих винтов вертолетов, источники света для работы во взрывоопасных средах (в шахтах и на рудниках), различного рода аварийные и автономные осветители, указатели, источники света для циферблатов приборов, подсветки оружейных прицелов и так далее.

4. искуственные источники света

Искусственные источники света

[править | править вики-текст]

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 марта 2014; проверки требуют 4 правки.

Искусственные источники света — технические устройства различной конструкции и с различными способами преобразования энергии, основным назначением которых является получение светового излучения (как видимого, так и с различной длиной волны, например, инфракрасного). В источниках света используется в основном электроэнергия, но также иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света (например, триболюминесценция,радиолюминесценция и др.). В отличие от искусственных источников света, естественные источники света представляют собой природные материальные объекты:Солнце, Полярные сияния, светлячки, молнии и проч.

Содержание

[убрать]

· 1 История развития искусственных источников света

o 1.1 Древнее время — свечи, лучины и лампады

o 1.2 Газовые фонари

o 1.3 Появление электрических источников света

· 2 Типы источников света

· 3 Применение источников света

· 4 Опасные факторы источников света

· 5 Типовые параметры некоторых источников света

· 6 См. также

· 7 Примечания

История развития искусственных источников света[править | править вики-текст]

Свеча

Древнее время — свечи, лучины и лампады [править | править вики-текст]

Самым первым из используемых людьми в своей деятельности источником света был огонь (пламя) костра. С течением времени и ростом опыта сжигания различных горючих материалов люди обнаружили, что большее количество света может быть получено при сжигании каких либо смолистых пород дерева, природных смол, масел и воска. С точки зрения химических свойств подобные материалы содержат больший процент углерода по массе и при сгорании сажистые частицы углерода сильно раскаляются в пламени и излучают свет. В дальнейшем при развитии технологий обработки металлов, развития способов быстрого зажигания с помощью огнива позволили создать и в значительной степени усовершенствовать первые независимые источники света, которые можно было устанавливать в любом пространственном положении, переносить и перезаряжать горючим. А также определенный прогресс в переработке нефти, восков, жиров и масел и некоторых природных смол позволил выделять необходимые топливные фракции: очищенный воск, парафин, стеарин, пальмитин, керосин и т. п. Такими источниками стали прежде всего свечи, факелы, масляные, а позже нефтяные лампы и фонари. С точки зрения автономности и удобства, источники света, использующие энергию горения топлив, очень удобны, но с точки зрения пожаробезопасности (открытое пламя), выделений продуктов неполного сгорания (сажа, пары топлива, угарный газ) представляют известную опасность как источник возгорания. История знает великое множество примеров возникновения больших пожаров, причиной которых были масляные лампы и фонари, свечи и пр.

Газовые фонари [править | править вики-текст]

Основная статья: Газовая лампа

Газовый фонарь вВроцлаве(Польша)

Дальнейший прогресс и развитие знаний в области химии, физики и материаловедения, позволили людям использовать также и различные горючие газы, отдающие при сгорании большее количество света. Газовое освещение было достаточно широко развито в Англии и ряде европейских стран. Особым удобством газового освещения было то, что появилась возможность освещения больших площадей в городах, зданий и др., за счёт того что газы очень удобно и быстро можно было доставить из центрального хранилища (баллонов) с помощью прорезиненных рукавов (шлангов), либо стальных или медных трубопроводов, а также легко отсекать поток газа от горелки простым поворотом запорного крана. Важнейшим газом для организации городского газового освещения стал так называемый «светильный газ», производимый с помощью пиролиза жира морских животных (китов, дельфинов, тюленей и др.), а несколько позже производимый в больших количествах из каменного угля при коксовании последнего на газосветильных заводах.

Одним из важнейших компонентов светильного газа, который давал наибольшее количество света, был бензол, открытый в светильном газе М. Фарадеем. Другим газом, который нашёл значительное применение в газосветильной промышленности, был ацетилен, но ввиду его значительной склонности к возгоранию при относительно низких температурах и большим концентрационным пределам воспламенения, он не нашёл широкого применения в уличном освещении и применялся в шахтерских и велосипедных «карбидных» фонарях. Другой причиной, затруднившей применение ацетилена в области газового освещения, была его исключительная дороговизна в сравнении с светильным газом.

Параллельно с развитием применения самых разнообразных топлив в химических источниках света, совершенствовалась их конструкция и наиболее выгодный способ сжигания (регулирование притока воздуха), а также конструкция и материалы для усиления отдачи света и питания (фитили, газокалильные колпачки и др.). На смену недолговечным фитилям из растительных материалов(пенька) стали применять пропитку растительных фитилей борной кислотой и волокна асбеста, а с открытием минерала монацита обнаружили его замечательное свойство при накаливании очень ярко светиться и способствовать полноте сгорания светильного газа. В целях повышения безопасности использования рабочее пламя стали ограждать металлическими сетками и стеклянными колпаками различной формы.

Появление электрических источников света [править | править вики-текст]

Свеча Яблочкова

Дальнейший прогресс в области изобретения и конструирования источников света в значительной степени был связан с открытием электричества и изобретением источников тока. На этом этапе научно-технического прогресса стало совершенно очевидно, что необходимо для увеличения яркости источников света увеличить температуру области, излучающей свет. Если в случае применения реакций горения разнообразных топлив на воздухе температура продуктов сгорания достигает 1500—2300 °C, то при использовании электричества температура может быть ещё значительно увеличена. При нагревании электрическим током различных токопроводящих материалов с высокой температурой плавления они излучают видимый свет и могут служить в качестве источников света той или иной интенсивности. Такими материалами были предложены: графит (угольная нить), платина, вольфрам, молибден, рений и их сплавы. Для увеличения долговечности электрических источников света их рабочие тела (спирали и нити) стали размещать в специальных стеклянных баллонах (лампах), вакуумированных или заполненных инертными либо неактивными газами (водород, азот, аргон и др.). При выборе рабочего материала конструкторы ламп руководствовались максимальной рабочей температурой нагреваемой спирали, и основное предпочтение было отдано углероду (лампа Лодыгина, 1873 год) и в дальнейшем вольфраму. Вольфрам и его сплавы с рением и по настоящее время являются наиболее широко применяемыми материалами для изготовления электрических ламп накаливания, так как в наилучших условиях они способны быть нагреты до температур в 2800-3200 °C. Параллельно с работой над лампами накаливания, в эпоху открытия и использования электричества также были начаты и значительно развиты работы по электродуговым источником света (свеча Яблочкова) и по источникам света на основе тлеющего разряда. Электродуговые источники света позволили реализовать возможность получения колоссальных по мощности потоков света (сотни тысяч и миллионы кандел), а источники света на основе тлеющего разряда — необычайно высокую экономичность. В настоящее время наиболее совершенные источники света на основе электрической дуги — криптоновые, ксеноновые и ртутные лампы, а на основе тлеющего разряда в инертных газах (гелий, неон, аргон, криптон и ксенон) с парами ртути и другие. Наиболее мощными и яркими источниками света в настоящее время являются лазеры. Очень мощными источниками света также являются разнообразные пиротехнические осветительные составы, применяемые для фотосъемки, освещения больших площадей в военном деле (фотоавиабомбы, осветительные ракеты и осветительные бомбы).

Типы источников света[править | править вики-текст]

Электролюминесцентные типы источников света (в полупроводниках)

Для получения света могут быть использованы различные формы энергии, и в этой связи можно указать на основные виды (по утилизации энергии) источников света.

· Электрические: Электрический нагрев тел каления или плазмы. Джоулево тепло, вихревые токи, потоки электронов или ионов.

· Ядерные: распад изотопов или деление ядер.

· Химические: горение (окисление) топлив и нагрев продуктов сгорания или тел каления.

· Электролюминесцентные: непосредственное преобразование электрической энергии в световую (минуя преобразование энергии в тепловую) в полупроводниках (светодиоды, лазерные светодиоды) или люминофорах, преобразующих в свет энергию переменного электрического поля (с частотой обычно от нескольких сотен Герц до нескольких Килогерц),либо преобразующих в свет энергию потока электронов (катодно-люминесцентные

· Биолюминесцентные: бактериальные источники света в живой природе.

Применение источников света[править | править вики-текст]

Источники света востребованы во всех областях человеческой деятельности — в быту, на производстве, в научных исследованиях и т. п. В зависимости от той или иной области применения к источникам света предъявляются самые разные технические, эстетические и экономические требования, и подчас отдается предпочтение тому или иному параметру источника света или сумме этих параметров.

Опасные факторы источников света[править | править вики-текст]

Источники света той или иной конституции очень часто сопровождаются наличием опасных факторов, главными из которых являются:

· Открытое пламя.

· Яркое световое излучение, опасное для органов зрения и открытых участков кожи.

· Тепловое излучение и наличие раскаленных рабочих поверхностей, способных привести к ожогу.

· Высокоинтенсивное световое излучение, которое может привести к возгоранию, ожогу и ранению — излучение лазеров, дуговых ламп и др.

· Горючие газы или жидкости.

· Высокое напряжение питания.

· Радиоактивность.

Типовые параметры некоторых источников света[править | править вики-текст]

Сила света типовых источников:

5.мощность и основная температура источников света

Основные светотехнические единицы измерения, применяемые в светотехнике и светодиодном освещении