Обзор существующих осветительных приборов

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра электронных систем

Реферат

Обзор существующих осветительных приборов

Выполнил: Булин Андрей Львович

Шифр: 101 061 998

Специальность:140 211.65

Курс: 4

Проверил:

Санкт-Петербург

2013 г.

1. Введение

2. Осветительные приборы: прошлое, настоящее и будущее

3. Тепловые источники света

4. Газоразрядные источники света

5. Люминесцентные лампы

6. Светодиоды

7. Вывод

8. Вопрос для самопроверки

9. Библиографический список

1.

Введение

Осветительные приборы предназначаются для освещения, облучения, световой сигнализации или проекции и делятся на осветительные, облучательные, сигнальные и проекционные. Обычно осветительные приборы состоит из источника оптического излучения, устройства для перераспределения лучистого потока в пространстве по заданным направлениям, а также конструкционных деталей, объединяющих все части осветительные приборы и обеспечивающих необходимую защиту источника излучения и светоперераспределяющего устройства от механических повреждений и воздействия окружающей среды. Осветительные приборы с газоразрядными источниками света могут дополняться устройствами для зажигания лампы и стабилизации её работы.

В зависимости от назначения осветительные приборы используется либо излучение только части оптического спектра (ультрафиолетовое, видимое или инфракрасное), либо излучение всего оптического спектра. По степени концентрации лучистого потока осветительные приборы делят на три класса: максимально концентрирующие световой поток вдоль оптической оси (прожекторы), максимально концентрирующие световой поток в малом объёме на некотором участке оптической оси (проекторные приборы) и перераспределяющие световой поток в большом телесном угле (светильники).

Для перераспределения светового потока в осветительные приборы используют: направленное отражение света зеркальными отражателями параболоидной (рис., а), эллипсоидной (рис., б) или произвольной (рис., в) формы; направленное пропускание света френелевскими (дисковыми или цилиндрическими) линзами (рис., г), асферическими или конденсорными линзами (рис., д) либо призматическими устройствами (рис., е); диффузное и направленно-рассеянное отражение света диффузными, эмалированными и матированными отражателями (рис., ж); диффузное и направленно-рассеянное пропускание света глушёными (молочными), опаловыми и опалиновыми или матированными рассеивателями (рис., з). Основные светотехнические характеристики осветительные приборы — распределение силы света, яркости и освещённости, а также кпд, равный отношению полезно использованного светового потока к полному световому потоку источника излучения.

Схематическое изображение световых приборов с различными способами светоперераспределения: прожекторы (а, г), проекторные приборы (б, д), светильники (в, е, ж, з); 1 — источник света; 2 — отражатель; 3 — линза; 4 — рассеиватель. Стрелками показан ход световых лучей.

2. Осветительные приборы: прошлое, настоящее и будущее С конца 19 века благодаря гениальным открытиям русских изобретателей А. Н. Лодыгина и П. Н. Яблочкова началось бурное развитие совершенно новых — электрических источников света. Электрические источники света с самого начала развивались по двум направлениям: «лодыгинское» — использование теплового действия электрического тока для разогрева тел до такой температуры, при которой они создают достаточный свет, и «яблочковское» — использование для генерации света электрического разряда между двумя электродами. Первое направление привело к созданию тепловых источников света, второе — газоразрядных.

В последние годы кроме этих двух типов появился третий тип электрических источников света — полупроводниковый. По прогнозам специалистов именно этому новому типу принадлежит будущее. Уже сейчас начинается массовое повсеместное внедрение полупроводниковых источников света — светодиодов — не только для световой сигнализации, где они уже сегодня составляют серьезную конкуренцию традиционным лампам накаливания, но и общего освещения.

3. Тепловые источники света К тепловым источникам света относят все лампы накаливания, в том числе галогенные и зеркальные. Отличие галогенных ламп накаливания от обычных состоит в том, что для уменьшения испарения вольфрама и осветления стенок колбы используется вольфрамово-галогенный цикл. В состав наполняющего газа вводится небольшое количество галогенов — соединений элементов седьмой группы таблицы Менделеева. В настоящее время чаще используют технологичные соединения брома — бромистый метан СН2Вr2 и бромистый метилен СН3Вr. Если у обычных осветительных ламп мощностью 500 Вт на напряжение 220 В световая отдача равна 15 лм/Вт при сроке службы 1000 часов, то у галогенной лампы такой же мощности эти параметры равны 19 лм/Вт и 1500 часов.

Галогенные лампы накаливания делятся на две большие группы — линейные и малогабаритные (компактные). Линейные лампы, как правило, имеют двухстороннюю цоколевку с торцевыми цоколями R7s. Лампы мощностью 2000 Вт и более часто делают без цоколей с гибкими проволочными выводами или плоскими контактами для зажима «под винт». Диапазон мощностей линейных ламп — от 100 до 20 000 Вт; номинальное напряжение — 110, 127, 220 В (лампы зарубежного производства часто делают на 130 и 230 В). Лампы российского производства маркируются буквами КГ или КИ (кварцевые галогенные или йодные) и цифрами, обозначающими номинальное напряжение и мощность. Малогабаритные галогенные лампы с отражателями или в светильниках используются для акцентирующего освещения.

4. Газоразрядные источники света К газоразрядным или просто разрядным источникам света относятся все люминесцентные лампы (в том числе компактные и безэлектродные), металлогалогенные, натриевые высокого и низкого давления, ксеноновые, неоновые и другие.

5. Люминесцентные лампы Люминесцентная лампа — это типичный разрядный источник света низкого давления, в котором разряд происходит в смеси паров ртути и инертного газа, чаще всего — аргона. В середине 90-х годов на мировом рынке появилось новое поколение люминесцентных ламп, в рекламной и технической литературе называемое «серией Т5» (в Германии — Т16). У этих ламп наружный диаметр колбы уменьшен до 16 мм (или 5/8 дюйма, отсюда и название Т5). В конструкцию ламп внесено одно очень важное изменение — люминофор с внутренней стороны покрыт тонкой защитной пленкой, которая защищает люминофор от попадания на него частиц ртути, благодаря чему обеспечивается высокая стабильность светового потока в течение срока службы.

Однако люминесцентные лампы имеют и множество недостатков, которые необходимо знать и учитывать:

— в лампах содержится ртуть — очень ядовитый металл, что делает их экологически опасными;

— световой поток ламп устанавливается не сразу после включения, а спустя некоторое время;

— глубина пульсаций светового потока значительно выше, чем ламп накаливания. Это отрицательно сказывается на самочувствии людей, работающих при таком освещении;

— люминесцентные лампы, как и все газоразрядные приборы, требуют для включения в сеть дополнительных устройств. Самая простая и распространенная схема включения люминесцентных ламп — стартернодроссельная, когда для ограничения тока через лампу на требуемом уровне используется дроссель. Дроссели создают два неприятных момента — провоцируют сдвиг фаз между током и напряжением, а также создают гудящий звук той или иной интенсивности. Многие недостатки люминесцентных ламп и дросселей устраняются при использовании электронных высокочастотных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) (рис.1).

Принципиальное отличие электронных схем включения люминесцентных ламп от стартерно-дроссельных заключается в том, что лампы в таких схемах питаются током высокой часто-ты, обычно 20 — 40 кГц, вместо 50 Гц. Высокочастотное питание ламп дает следующие положительные результаты:

1. Из-за особенностей высокочастотного разряда увеличивается световая отдача ламп;

2. Глубина пульсаций светового потока с частотой 100 Гц уменьшается примерно до 5%;

3. Исключаются звуковые помехи, создаваемые дросселями;

4. Исключается мигание ламп при включении;

5. За счет исключения миганий при включении и точного прогрева электродов повышается срок службы ламп;

Таким образом, электронные пускорегулирующие аппараты устраняют большинство недостатков люминесцентных ламп со стартерно-дроссельными схемами включения.

6. Светодиоды осветительный прибор люминесцентная лампа В светоизлучающих диодах используется принцип генерации света при прохождении электрического тока через границу полупроводникового и проводящего материалов.

Основу светодиодов (рис. 2) составляет полупроводниковый кристалл 1, расположенный на проводящей подложке 2. К кристаллу и подложке подводится электрическое напряжение через вводы 3 и 4. Кристалл окружен отражателем 5, направляющим свет в одну сторону. От внешних воздействий кристалл защищен корпусом 6 из прозрачной эпоксидной смолы или поликарбоната. Внутренний отражатель и корпус-линза формируют световой поток, излучаемый кристаллом надлежащим образом, поэтому в светильниках со светодиодами не требуется применения какой-либо дополнительной оптической системы, как при «обычных» источниках света. Кроме большого срока службы (50 000 часов), светодиоды имеют много других достоинств: высокую надежность; очень высокую устойчивость к внешним воздействующим факторам (окружающей температуре, влажности, механическим нагрузкам); малые габариты; полную экологическую безопасность из-за отсутствия ртути и стекла. В России несколько фирм делают светодиоды, по качеству не уступающие зарубежным, а часто и превосходящие их. Например, фирма КорветЛайтс первой в мире начала делать «полноцветные» светодиоды, в которых красные, зеленые и синие кристаллы объединены в одном корпусе, что позволяет получать практически неограниченное количество цветовых оттенков излучения одного светодиода.

7. Вывод Как в свое время расширение производства ламп накаливания спровоцировало развитие производства специального стекла и тугоплавких материалов, так и расширение применения светодиодов даст толчок к развитию производства новых материалов и технологий в различных областях. Не следует также забывать о том, что производство классических источников света экологически более опасно, нежели производство светодиодов. Да и утилизация вышедших из строя ламп (особенно ртутных) процесс гораздо более сложный, дорогостоящий и экологически более опасный.

8. Вопрос для самопроверки У какого источник искусственного освещения самая высокая светоотдача?

· Лампа накаливания;

· Галогеновые лампы накаливания;

· Разрядные лампы (металлгалогеновые);

· Люминисцентные лампы;

· Светодиоды.

9. Библиографический список

1. Карякин Н. А., Световые приборы прожекторного и проекторного типов, М., 1966;

2. Айзенберг Ю. Б., Ефимкина В. Ф., Осветительные приборы с люминесцентными лампами, М., 1968;

3. Трембач В. В., Световые приборы, М., 1972.

4. В. В. Мешков, М. М. Епанешников. «Осветительные установки»