Лампа дневного света действие тока

Лампа дневного света действие тока

Задание 18. Установите соответствие между техническим устройством (прибором) и действием электрического тока, лежащим в основе его принципа действия.

А) двигатель постоянного тока

А) Двигатель постоянного тока крутится благодаря отталкивающей магнитной силе между обмоткой якоря и постоянными магнитами.

Б) Лампа дневного света испускает световые лучи вследствие теплового разогрева спирали при прохождении через нее электрического тока.

Принцип работы ламп дневного освещения со стартером и без

Освещение является важной составляющей работы и быта современного человека. Начиная от цехов и офисов и заканчивая жилыми помещениями, везде сейчас присутствуют осветительные приборы. Во многих из них использованы люминесцентные газоразрядные источники света, больше известные как лампы дневного освещения.

Описание люминесцентных ламп

Относительно недавно люминесцентные лампы не пользовались столь широким спросом, так как выдаваемый ими спектр оттенков был крайне мал: бело-розовый и бело-зелёный. Но с развитием осветительного оборудования модернизировались и совершенствовались лампочки дневного света. Тем более что они позволяли создавать светильники практически любых дизайнов, да и самой лампе можно было придать любую сложную форму. А сильно расширившийся спектр свечения и низкое энергопотребление позволили не только догнать, но и перегнать по популярности обычные лампы накаливания.

Что касается устройства, то такие осветительные приборы представляют собой колбу, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора и наполнена ртутными парами. При возникновении электрического тока ртуть начинает излучать ультрафиолет, который преобразует люминофор в видимый свет. Чем больше люменов, тем большую светоотдачу имеет лампа. Степень освещённости принято измерять в люксах.

Помимо этого, колба наполняется инертным газом, который позволяет получать свечение различных оттенков. Так, если используется неон, то свет будет красным, аргоновые изделия выдают голубой оттенок, а колбы, наполненные гелием, могут выдавать от светло-жёлтого до бледно-розового.

Принцип работы

В основе ламп дневного света лежит тот же принцип, что и в обыкновенной лампочке накаливания. Это усовершенствованный вид последних. Ведь схема лампы дневного света более сложная, чем её налог с нитью накаливания. Хотя и здесь присутствуют вольфрамовые нити, которые при воздействии на них электрического тока сильно разогреваются. Пожалуй, это самое основное сходство между обоими вариантами.

Несмотря на внешне кажущуюся сложность устройства люминесцентных лампочек, работают они по простому принципу. Между электродами, находящимися на разных концах устройства, при подаче напряжения возникает дуговой разряд.

Колба заполнена любым инертным газом и небольшим количеством ртути, которые при воздействии тока начинают излучать ультрафиолет.

Так как УФ человеческий глаз не способен видеть, приходится такое излучение преобразовать в видимый свет. С этим отлично справляется так называемый люминофор, который наносят на внутреннюю поверхность стеклянной колбы. В его основе, как правило, используются производные кальция или цинка. Хотя вполне допустимо применение и других элементов. Ведь именно от состава люминофора зависит оттенок, который даёт свет прибора.

Полученный дуговой разряд постоянен из-за того, что с поверхности катода происходит выбивание электронов за счет высокой температуры. Разогревают катоды, пропустив через них ток, либо бомбардировкой ионов в тлеющем разряде с высоким напряжением, где для ограничения тока используется балласт.

Балласт, или пускорегулирующий автомат, помогает решить ряд проблем, которые возникают при использовании ЛДС. Ведь напрямую люминесцентные лампы подключить к сети нельзя, так как они имеют довольно высокое сопротивление, что, в свою очередь требует наличие импульса большого напряжения, чтобы получить разряд для зажигания. Помимо этого, в цепь обязательно необходимо включить сопротивление, которое не позволит случиться короткому замыканию, вследствие чего лампа сгорит. Случается это из-за отрицательного дифференциального сопротивления, которое возникает во время появления разряда в лампе.

Виды и формы

Несмотря на общую внешнюю схожесть, существуют значительные различия между разными люминесцентными лампами. Так, есть варианты низкого и высокого давления. Как можно понять из названий, одни заполняются газами под низким давлением, другие, напротив, под высоким. Если необходимо осветить жилое помещение, офис или цех, то предпочтительнее использовать именно ЛДС низкого давления. Что касается изделий с высоким давлением, то их принято эксплуатировать в приборах, требующих высоких мощностей, к примеру, при настройке уличного освещения.

Это не единственное отличие таких изделий. Ещё одной из важных характеристик является спектр излучения. Свет, излучаемый лампой, кажется белым, однако в действительности может искажать цвета окружающих предметов. Происходит это по той причине, что применяемый люминофор излучает одни цвета больше, а другие меньше. Глаз неспособен увидеть подобное различие, но отлично воспринимает искажение цвета в окружающей обстановке. Однако такие лампы имеют хорошую световую отдачу, что также ценно в ряде случаев.

Если вспомнить биологию, то глаз имеет цветовые рецепторы трёх типов, остальное дорабатывает мозг. Таким образом, можно его «обмануть» и сделать ЛДС, которые позволяют видеть весь спектр. Для этого достаточно применить трёхполосный или пятиполосный люминофор. Правда, такие варианты будут стоит гораздо дороже.

Как понятно, выбор зависит непосредственно от нужд и места, которое необходимо осветить. Поэтому существует специальная маркировка, позволяющая определить, какую светимость даёт изделие:

• Д — таким образом обозначается обыкновенная стандартная лампа.
• ЛДЦ — лампы, маркированные такими буквами, имеют улучшенный показатель цветности.
• ЛБ — маркировка говорит о том, что лампочка выдаёт белый свет.
• ЛХБ — подразумевается, что лампа светит белым, но уже холодным светом.
• ЛТБ — такие люминесцентные лампы также излучают белый, но уже тёплый свет.

Что касается формы, то здесь существует неограниченное разнообразие. В большинстве случаев известны простые линейные люминесцентные лампы. Но всё чаще можно увидеть компактные изогнутые, U-образные и другие формы. Это позволяет сделать сам светильник более компактным, красивым и удобным. А варианты стандартной маркировки Е27, Е14 и Е40 рассчитаны на использование вместо ламп накаливания в различных осветительных приборах

Пускорегулирующие аппараты (балласты)

Существует два вида пускорегулирующих аппаратов. На сегодняшний день наиболее востребованы устройства дневного освещения с электромагнитным (ЭмПРА) и электронным (ЭПРА) балластами.

Электромагнитный пускорегулирующий аппарат является дросселем с заданным индуктивным сопротивлением, который последовательно подключён к лампе (или к нескольким лампам) известной мощности. Стартер в виде неоновой лампочки с биметаллическими электродами, а также конденсатор подключаются к нитям накала последовательно. Между собой неоновая лампа и конденсатор соединены параллельно.

Дроссель позволяет засчет самоиндукции получить пусковой импульс до 1 кВ, при этом заодно ограничить ток, проходящий через лампу, благодаря индуктивному сопротивлению.

Несмотря на простоту, надёжность и долговечность, эта схема подключения лампы дневного света со стартером всё же имеет несколько недостатков:

• Длительный (до 3 сек.) запуск светильника.
• Дроссель потребляет огромное количество энергии.
• При старом или некачественно дросселе может возникать низкочастотное гудение.
• Мерцание, что негативно отражается на зрении, а также при совпадении вращения с частотой сети подвижные части могут казаться неподвижными. Вследствие чего лампочки с таким балластом запрещены для освещения механизмов с вращающимися частями без дополнительной подсветки.
• Большая масса и немалые габариты.
• Не работают при низких температурах.

Электронный балласт, обозначающийся ЭПРА, более современный и предпочтительный аналог. У него практически нет недостатков, но есть много достоинств, что отличает его от электромагнитного.

• Ввиду того что лампы питаются высокочастотным напряжением от 25 до 133 кГц, а не стандартным сетевым (50−60 Гц), полностью исключается возможность мигания. Это положительно сказывается не только на зрении, но и на работе в целом. Особенно с движущимися деталями механизмов и машин.
• Потребление электричества на 20−25% ниже, чем при использовании электромагнитного аппарата.
• Значительно ниже затраты не только на утилизацию, но и на изготовление, так как используется меньше меди и железа.
• Возможна централизованная система освещения, регулируемая автоматически, что позволяет экономить электроэнергию до 85%.
• Некоторые варианты электронных балластов позволяют регулировать яркость ламп.

Достоинства и недостатки

Выбирая осветительное оборудование, человек должен представлять, какие плюсы и минусы есть у люминесцентных ламп. Так, из основных преимуществ можно выделить:

• отличную световую отдачу и высокие показатели КПД;
• длительное время эксплуатации;
• освещение, воспринимаемое человеком почти как естественное;
• превосходную цветопередачу;
• низкую чувствительность к скачкам напряжения;
• отличную ценовую политику.

Конечно, есть у них и свои недостатки, которые не являются преградой для высокой популярности у населения. Основным из недостатков можно считать наличие в подобных изделиях ртути, что делает его в некотором роде опасным, но при правильной эксплуатации и своевременной утилизации этот показатель стремится к минимуму.

Некоторые модели таких осветителей могут выдавать пульсации, вредные для органов зрения. Однако, выбирая лампу и учтя ряд нюансов, этого недостатка можно избежать.

Понижение уровня светового потока в процессе эксплуатации также неизбежно. Но несмотря на это, при соблюдении самых простых условий использования, описанных в инструкции к изделию, время качественной работы измеряется десятками тысяч часов, что значительно больше предполагаемой работы ламп накаливания.

Утилизация вышедших из строя изделий

Так как люминесцентные лампы содержат в своём составе ртуть, являющуюся ядовитым веществом 1-го класса опасности, то подобные изделия должны быть подвержены обязательной утилизации и переработке. Постоянное воздействие паров ртути на человека сказывается не очень хорошо на его здоровье. Поэтому вышедшие из строя и отработанные изделия положено сдавать в специальные пункты приёма, которые принимают их бесплатно. Такие пункты могут располагаться в ЖЭУ, ДЭЗ, РЭУ и даже в магазинах.

После этого отработанные лампы проходят этап утилизации и термодемеркуризацию, благодаря которой ртуть в дозе от 1 до 70 мг на изделие собирается и используется в дальнейшем производстве.

Лампы дневного света

Лампами дневного света называют все люминесцентные источники линейной формы, различных типоразмеров и мощности. Они обладают превосходной цветопередачей и цветовой температурой, в чем состоит их главное отличие от ламп любой другой технологии. Цветопередача большинства ламп составляет 80-90 единиц. Аналогичные параметры свойственны солнечному свету, поэтому окружающая палитра такими лампами передается в естественном цвете.

Температура свечения для ламп дневного света обладает полным спектром: теплый (2 700 К), холодный (4 000 К) и очень холодный (от 5 000 К) свет. Это позволяет подобрать нужную тональность под любую задачу – будь то освещение уличной территории, детской комнаты или офисного помещения. Лампы образуют приятное свечение без пульсаций, защищая зрение от усталости и перенапряжения. Их производят в различных типоразмерах: Т4, Т5, Т8 (наиболее востребованный) и Т12.

Выпускают в 4 основных вариантах мощности – 18W, 36W, 58W и 80W, от которых определяется длина колбы: 60, 120, 150 и 180 см соответственно. При высокой светоотдаче до 90 Лм/Вт отличаются малым энергопотреблением, что в сравнении с лампой накаливания делает свет в четыре раза дешевле. В процессе работы корпус приборов практически не нагревается, разрешая монтировать лампы дневного света вблизи уязвимых предметов или объектов (например, растений). В зависимости от модификации приборы служат до 80 тысяч часов.

Какое действие тока используется в электрических лампах

Вскоре после открытия электричества появились электрические устройства освещения. Очень долгое время среди источников искусственного света доминировали лампы накаливания. В последние годы, в связи с обострением борьбы за энергетическую эффективность, широкое распространение получают новые приборы освещения – энергосберегающие люминисцентные и светодиодные лампы. Действие тока используется в электрических лампочках по-разному, ниже приводятся описания типов и принципов получения света.

Виды источников искусственного света

• Лампочка накаливания – наиболее простой и дешёвый источник искусственного света. Преобразование электрической энергии в световую происходит за счёт сильно разогретой под действием электрического тока металлической нити в виде спирали. Рабочая температура нити около 2500 °С. Нагретое до такой температуры тело начинает генерировать электромагнитное излучение в видимом диапазоне спектра, проще говоря — свет. Спираль изготавливается из тугоплавкого металла, чаще всего вольфрама или рения. Для предотвращения быстрого испарения и разрушения, нить накаливания помещена в герметичную колбу. Воздух из колбы откачивается, либо колба наполняется инертным газом: азотом, аргоном, криптоном.

• Галогеновые лампы являются разновидностью ламп накаливания с улучшенными характеристиками. Внутри колбы такой лампы содержится так называемый «буферный» газ в виде паров галогенов йода или брома. Наличие галогенов препятствует испарению металла спирали и осаждению его на стенках колбы. В результате становится возможным повышение температуры до 3000°С. При этом размер колбы может быть уменьшен, а срок службы лампы увеличен.

• Газоразрядные источники используют явление свечения газов под воздействием электрического тока (газовый разряд). Внутри стеклянной колбы, наполненной газом, смесью газов или парами металлов, между двумя электродами, расположенными на концах трубки, протекает ток, вызывающий свечение газа. В зависимости от состава газовой среды, цвет свечения может быть разным.

• Люминисцентные источники – это частный случай газоразрядных ламп. В лампах дневного света трубка наполнена парами ртути. Электрический разряд в парах ртути создаёт ультрафиолетовое свечение. На поверхность трубки нанесен специальный состав – люминофор. Под воздействием ультрафиолета люминофор генерирует вторичное излучение, близкое к дневному свету, откуда эти приборы и получили своё название. В зависимости от состава люминофора возможны различные оттенки белого света, более тёплые или холодные. Сведения об оттенке обычно содержатся в маркировке ламп и называются цветовой температурой.

• В светодиодных лампах источником света является прибор, излучающий свет при прохождении электрического тока через твердотельный кристалл полупроводник. Цвет свечения зависит от материала полупроводника. Светодиод белого свечения появился относительно недавно. Получение белого света стало возможным с появлением синего светодиода. На самом деле, белый формируется с помощью люминофора, облучаемого синим или фиолетовым излучением от полупроводникового кристалла. Цветовая температура светодиодов белого свечения варьируется в широких пределах. Светодиод — достаточно сложный в производстве прибор, потому светодиодные лампы имеют высокую стоимость.

Цветовая температура

Характеризует оттенок белого света, выражается в градусах Кельвина и находится в диапазоне от 1000 до 10 000°К. Низкие значения ближе к красному — теплый оттенок, высокие, бело-синие – холодный. Дневной свет имеет цветовую температуру около 5200 К. Основная масса осветительных приборов выпускается в диапазоне 2700—6500 К.

Как видно, несмотря на то, получение света является результатом действия электрического тока, используется он в электрических лампах разных типов по своему. Современные источники света достигают очень высокого КПД и в сравнении с лампами накаливания. Светодиоды являются настоящим прорывом в области получения искусственного света.

Читайте также:

• Условия существования электрического тока
• Вихревое электрическое поле
• Удельное электрическое сопротивление