Различные технологии изготовления ламп

Материал из Руководство по устройству электроустановок

Перейти к: навигация , поиск
Общие правила проектирования электроустановок
Подключение к распределительной сети высокого напряжения
Подключение к низковольтной распределительной сети
Руководство по выбору архитектуры сети высокого и низкого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Выбор сечения и защита проводников
Низковольтная распределительная аппаратура
Защита от перенапряжений в низковольтных сетях
Энергоэффективность в электрических сетях
Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник
Управление гармониками
Особые источники питания и нагрузки
Электроустановки жилых помещений и коттеджей
Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Содержание


Электроэнергия может быть использована для получения искусственного освещения двумя путями: тепловое излучение и электролюминесценция.

Тепловое излучение – излучение света посредством накаливания. Наиболее общим примером является нить, раскаленная до белого свечения посредством прохождения по ней электрического тока. Поступающая энергия преобразуется в джоулево тепло и световой поток.

Люминесценция – явление излучения материалом видимого света. Газы или пары под действием электрического разряда излучают свет (электролюминесценция газов).

Поскольку газ не проводит ток при нормальной температуре и давлении, разряд вызывается генерируемыми заряженными частицами, которые ионизируют газ. Состав, давление и температура газа определяют спектр видимого излучения.

Фотолюминесценция представляет собой люминесценцию материала, подвергаемого воздействию излучения видимого или почти видимого спектра – ультрафиолетовое (УФ) и инфракрасное (ИК) излучения.

Явление, когда вещество поглощает УФ-излучение и испускает видимое излучение, называется флуоресценцией.


Лампы накаливания

Лампы накаливания стали использоваться раньше других средств освещения и нашли самое широкое распространение в наши дни.

Они основаны на принципе накаливания нити в вакууме или нейтральной среде, предотвращающей перегорание нити накаливания.

Различаются два типа ламп:

  • Стандартные лампы

Содержат вольфрамовую нить и заполнены инертным газом (азот и аргон или криптон).

  • Галогенные лампы

Также содержат вольфрамовую нить, но заполнены галогенным составом и инертным газом (криптон или ксенон). Галогенный состав обеспечивает восстановление нити, что повышает срок службы ламп и предотвращает их почернение. Кроме того, он обеспечивает повышенную температуру нити и, как следствие, повышенную светимость в лампах малого размера.

Основные недостатки ламп накаливания состоят в значительном тепловыделении, что определяет их низкую световую эффективность.


Флуоресцентные лампы

Сюда включаются флуоресцентные трубки и компактные флуоресцентные лампы. Они известны как «ртутные лампы низкого давления».

Во флуоресцентных трубках электрический разряд вызывает столкновение электронов с ионами паров ртути, приводя к ультрафиолетовому излучению в результате активации атомов ртути. Флуоресцентный материал, которым покрыта внутренняя поверхность трубок, преобразует это излучение в видимый свет.

Флуоресцентные трубки выделяют меньше тепла и служат дольше, чем лампы накаливания, но для них требуется устройство зажигания, называемое «стартером», и устройство ограничения тока в дуге после зажигания. Последнее устройство, называемое «балластным сопротивлением», обычно представляет собой дроссель, расположенный последовательно с дугой.

Компактные флуоресцентные лампы основаны на том же принципе, что и флуоресцентные трубки. Функции стартера и балластного сопротивления обеспечиваются электронной цепью, встроенной в лампу, что позволяет использовать загнутые трубки.

Компактные флуоресцентные лампы (см. рис. N35) разработаны для замены ламп накаливания. Они обеспечивают значительную экономию электроэнергии (15 Вт вместо 75 Вт при одинаковом уровне яркости) и имеют повышенный срок службы.

Лампы, известные как «индукционные» или «безэлектродные», работают по принципу ионизации газа в трубке посредством электромагнитного поля очень высокой частоты (вплоть до 1 ГГц). Их ресурс может составлять 100000 часов.


Рис N35.jpg


Рис. N35 : Компактные лампы дневного света: [a] стандартные и [b] высокочастотные газоразрядные (индукционные)


Газоразрядные лампы

(см. рис. N36)

Свет излучается посредством электрического разряда между электродами в газовой среде кварцевой колбы лампы. Все такие лампы требуют балластного сопротивления для ограничения тока в дуге. Разработан ряд технологий для различных областей применения.

Натриевые лампы низкого давления

Имеют наилучшую светоотдачу, но при крайне низкой цветопередаче, поскольку обеспечивают только монохроматическое оранжевое излучение.

Натриевые лампы высокого давления излучают белый свет с оранжевым оттенком.

В ртутных лампах высокого давления разряд происходит в кварцевой или керамической колбе при высоких давлениях. Такие лампы называются «флуоресцентными ртутными разрядными лампами». Они излучают характерный голубовато-белый свет.

Лампы с галоидными соединениями металлов представляют последнюю технологию. Они обеспечивают широкий спектр цветов. Использование керамических трубок обеспечивает повышенную световую эффективность и лучшую цветостойкость.


Рис N36.jpg


Рис. N36 : Газоразрядные лампы


Светоизлучающие диоды (LED)

Принцип работы светодиодов состоит в излучении света полупроводником при прохождении через него электрического тока. Светодиоды находят широкое применение в многочисленных областях. Недавняя разработка белых или голубых диодов с высокой светоотдачей открывает новые перспективы, особенно для сигнализации (уличные светофоры, указатели выхода или аварийное освещение).

Светодиоды являются устройствами низкого напряжения и тока и пригодны для аккумуляторного питания. Требуется выпрямитель.

Преимущество светодиодов состоит в низком энергопотреблении. Как результат, они работают при очень низкой температуре, что обеспечивает их длительный срок службы. Однако стандартный светодиод имеет низкую яркость. Поэтому, для осветительной электроустановки высокой мощности требуется большое количество единиц, соединенных последовательно и параллельно.


Технология Применение                              Преимущества                                                           Недостатки                                            
Стандартная лампа накаливания - Бытовое освещение
- Локальное декоративное освещение (иллюминация)
- Прямое подсоединение без
промежу точного распредустройства

- Разумная цена
- Компактность
- Мгновенное освещение
- Хорошая цветопередача

- Низкая светоотдача и высокое энергопотребление
- Значительное тепловыделение
- Короткий срок службы

Галогенная лампа накаливания - Подсветка

- Интенсивное освещение

- Прямое подсоединение
- Эффективность
- Превосходная цветопередача

- Средняя светоотдача

Флуоресцентная

- Цеха, офисы, мастерские
- Наружное освещение

- Высокая светоотдача
- Средняя цветопередача

- Низкая яркость одной единицы
- Чувствительность к низким температурам

Компактная флуоресцентная лампа - Бытовое освещение
- Офисы
- Замена ламп накаливания
- Хорошая светоотдача
- Хорошая цветопередача
- Высокая стоимость в сравнении с лампами накаливания
Ртутная высокого давления - Мастерские, залы, ангары
- Заводские цеха
- Хорошая светоотдача
- Приемлемая цветопередача
- Компактность
- Долгий срок службы
- Время включения освещения порядка нескольких минут

Натриевая высокого давления

- Наружное освещение
- Большие залы
- Очень хорошая светоотдача - Время включения освещения порядка нескольких минут
Натриевая низкого давления - Наружное освещение
- Аварийное освещение
- Хорошая видимость в туман
- Экономичность в использовании
- Длительное время включения освещения (5 мин)

- Низкая цветопередача

С галоидными соединениями металлов - Большие участки
- Залы с высокими потолками
- Хорошая светоотдача
- Хорошая цветопередача
- Долгий срок службы
- Время включения освещения порядка нескольких минут
Светодиод - Сигнализация (трехцветные светофоры,
указатели выхода и аварийное освещение)
- Нечувствительность к циклам включения- отключения
- Низкое энергопотребление
- Низкая температура
- Ограниченное число цветов
- Низкая яркость единицы
Технология Мощность (Вт) КПД (люмен/Вт) Ресурс (час)
Стандартная лампа накаливания 3 – 1000 10 – 15 1000 – 2000
Галогенная лампа накаливания 5 – 500 15 – 25 2000 – 4000
Флуоресцентная трубка 4 – 56 50 – 100 7500 – 24000
Компактная флуоресцентная лампа 5 – 40 50 – 80 10000 – 20000
Ртутная высокого давления 40 – 1000 25 – 55 16000 – 24000
Натриевая высокого давления 35 – 1000 40 – 140 16000 – 24000
Натриевая низкого давления 35 – 180 100 – 185 14000 – 18000
С галоидными соединениями металлов 30 – 2000 50 – 115 6000 – 20000
Светодиод 0,05 – 0,1 10 – 30 40000 – 100000


Рис. N37 : Сравнительные характеристики осветительных устройств