Лампа накаливания как источники оптического излучения

Наиболее распространенными источниками оптического излучения являются лампы накаливания. Это объясняется сравнительной простотой их конструкции и надежностью эксплуатации, возможностью непосредственного включения в сеть, дешевизной.

Лампа накаливания состоит из стеклянной колбы; тела накала, выполненного из вольфрамовой проволоки; молибденовых крючков, которые придают определенную форму телу накала и препятствуют его провисанию; стеклянного стержня (штабика), в верхней части которого имеется утолщение (линзочка), куда впаяны крючки; полого стеклянного цилиндра с опресованной верхней частью (лопаткой), в которой соединены штабик, электроды и откачная трубка с отверстием; цоколя, состоящего из металлического стакана с резьбой, к которому припаян один из электродов и контактной шайбы, с припаянным вторым электродом. Контактная шайба крепится к стакану стекломассой, цоколь соединен с колбой специальной мастикой.  У вакуумных ламп воздух откачан до остаточного давления 1.33*10^-3 Па, рабочая температура тела накала 2400 – 2600 К. У газонаполненных ламп колба наполнена смесью аргона и криптона с азотом (14-16%) до давления 0,1 МПа. Форма тела накала также влияет на скорость испарения вольфрама и тепловые потери. Спиральное тело накала мене формоустойчиво, чем прямолинейное,  однако позволяет при том же сроке службы уменьшить тепловые потери за счет уменьшения длины и числа крючков, поддерживающих ее.  В зависимости от конструктивного исполнения лампы накаливания условно обозначают:  В – вакуумные до 25 Вт; Г – газонаполненные моноспиральные (150 – 1500 Вт); Б – биспиральные аргоновые (40 – 200 Вт); БК – биспиральные с криптоновым наполнителем (40 – 100 Вт). Принцип действия осветительных ламп накаливания основан на испускании излучения соответствующих длин волн за счет, в первом случае, электронного возбуждения молекул и атомов, во втором – теплового колебания ядер молекул тела накала. При повышении температуры тела накала увеличивается энергия поступательного, колебательного и вращательного движения его частиц, вследствие чего растет поток излучения и средняя энергия фотона. Длины волн смещаются в коротковолновую инфракрасную и далее в длинноволновую видимую область. Дальнейшее увеличение температуры тела обеспечивает энергию, достаточную для электронного возбуждения молекул и атомов и получения более коротковолнового видимого излучения.  Люминесцентная лампа низкого давления (1-1.5 Па) являются первыми газоразрядными лампами, благодаря высокой световой отдаче, хорошему спектральному составу и большому сроку службы нашли применение в целях общего освещения, несмотря на более сложное, чем у ламп накаливания включение в сеть.  Лампа ДРЛ содержит горелку в виде трубки из кварцевого стекла с основными и дополнительными вольфрамовыми электродами в торцах. Дополнительные электроды подключены через токоограничивающие резисторы к основным электродам на противоположном торце горелки. В плоскости горелки содержатся аргон и дозированное количество ртути. Внешняя колба выполнена из термостойкого стекла и изнутри покрыта слоем люминофора. Лампа ДРИ содержит трубчатую горелку из кварцевого стекла с помещенным в ее торцы вольфрамовыми электродами. Полость горелки заполнена аргоном, строго дозированными компонентами в виде ртути, иодидов редкоземельных металлов (гольмия, туллия, таллия), а также натрия и цезия. Горелка помещена во внешнюю прозрачную термостойкую колбу с вакуумом, обеспечивающим необходимый температурный режим горелки и устраняющим возможность электрического пробоя между токоведущими частями лампы. Лампа ДРНаТ содержит тонкостенную трубчатую горелку из поликристаллической окиси алюминия-керамики, хорошо пропускающей световое излучение и устойчивой к длительному воздействию паров натрия с температурой 1570-1670 К, содержащихся в горелке во время работы лампы. Кроме паров натрия, горелка заполнена ксеноном и парами ртути. На торцы горелки напаяны металлические колпачки с вольфрамовыми активированными электродами. Горелка помещена в колбу из термостойкого стекла, из которой откачан воздух для теплоизоляции горелки. Светильником называется осветительный прибор, осуществляющий перераспределение светового потока лампы внутри значительных телесных углов, защищающих глаз человека от чрезмерной яркости, предохраняющей источник света от механических повреждений и загрязнения.