Экономия эннерги при освещении, альтернативные источники энергии, страница 4

Вопрос 5. 15 минут Создание новых  и модернизация обычных источников освещения.

Экономичность источника света характеризуется таким показателем как светоотдача - отношением светового потока источника излучения к потребляемой им электрической мощности.

Следующей важной характеристикой источников  света является срок службы. Срок службы – определяется средней продолжительностью горения, которая является средним арифметическим из продолжительности горения ламп одной партии.    Обычно половина ламп в соответствии со средним статистическим распределением перегорает раньше вторая позже. Завод-изготовитель дает гарантию того, что при правильной эксплуатации ни одна из ламп не перегорит раньше указанного срока. Обычно эта величина составляет около 70% от средней продолжительности горения. Для некоторых типов ламп указывается срок службы, во время, которого световой поток снижается не более чем на 20% или 25%.

В настоящее время большинство используемых электрических источников света – электрические лампы накаливания. В видимой области спектра спектр ламп накаливания с вольфрамовой нитью близок к спектру абсолютно черного тела. Они являются самыми неэффективными источниками из всех применяемых. Все лампы накаливания можно разделить на две группы: обычные лампы накаливания, имеющие стеклянную колбу и галогеновые лампы с малогабаритной кварцевой колбой.  Нить накала изготавливается из вольфрама и помещается внутри колбы, в которой находится инертный газ, не вступающий в соединение с вольфрамом. Обычно это смесь азота и аргона, иногда применяют криптон или ксенон. В обычных лампах накаливания давление внутри холодной колбы составляет 500 – 700 мм рт. ст. При работе давление увеличивается  за счет разогрева нити до 850 – 900 мм рт. ст., поэтому если лампочка разбивается во время работы, то слышен взрыв и осколки колбы разлетаются на значительное расстояние. Вольфрам  во время работы испаряется и оседает на колбе, уменьшая ее прозрачность. Колбы у обычных ламп больших размеров. Это позволяет применять не термостойкое стекло и уменьшать влияние от осаждения вольфрама на стенках колбы.

Галогеновые лампы отличаются от обычных наличием в колбе небольшой добавки галогенов: йода или брома. Вольфрамовая нить у этого типа ламп такая же, как и у обычной, но баллон имеет небольшие размеры и изготавливается из толстого кварцевого стекла  т.к. температура поверхности колбы должна быть не менее 250°С (обычно 600°С) иначе образующиеся в процессе работы лампы йодиды или бромиды вольфрама будут оседать на поверхности стекла и образовывать непрозрачную пленку. Галогенид вольфрама, попадая на нить или ее контакты разлагается на вольфрам и на галоген, который затем опять вступает в реакцию с испаряющимся вольфрамом нити и цикл повторяется снова. Кроме того, большое давление внутри колбы приводит к уменьшению испарения вольфрама. Таким образом, увеличивается срок службы в 3 – 5 раз по сравнению с обычными лампами, а за счет увеличенной температуры нити накала увеличивается, и световая отдача у таких ламп световая отдача составляет 26 – 29 лм/Вт. В настоящее время ведутся работы по увеличению их коэффициента полезного действия. Так, например, применение специальных светофильтров позволяет увеличить их световую отдачу.

В зависимости от электрического напряжения изменяются основные параметры ламп накаливания. Так, например, при напряжении в 75% от номинального срок службы лампы увеличивается в среднем в 42 раза, но световая отдача составляет только 0,62, если напряжение составляет 105%, то срок службы уменьшается почти в 2 раза, но световая отдача уже 108% . Таким образом, при сравнительно небольшом увеличении к.п.д. лампы   значительно уменьшается ее срок службы последнее особенно относится к галогеновым лампам.

Люминесцентные лампы представляют собой трубчатые ртутные лампы низкого давления. На  внутреннюю поверхность трубки   нанесен слой люминофора. Электрический разряд между электродами в парах ртути аргона  вызывает интенсивное ультрафиолетовое излучение, которое преобразуется люминофором в видимое свечение. Световая отдача люминесцентных ламп большая  в зависимости от мощности лампы и находится в пределах от 34 до 65 лм/м2. Они бывают следующих типов: ЛД (лампа дневная), ЛДЦ (лампа дневная с улучшенной  цветопередачей), ЛБ (лампа белая), ЛТБ (лампа тепло-белая). Как видно из названий они разделяются по цветности излучения. Свет ламп ЛД и ЛТБ близок к дневному свету при сплошной облачности, ламп ЛХБ к солнечному свету, ЛБ к сильно перекаленным лампам накаливания, ЛТБ имеют зеленоватый оттенок. При увеличении частоты питания до нескольких килогерц  возрастает экономичность всех люминесцентных светильников  примерно на 30%.