Источники света по накаливанию

Источники света по накаливанию

Тепловые источники света используют свойство тел излучать при нагревании лучистую энергию. При достаточно большой температуре это излучение переходит в область видимого — тело начинает светиться. Световое излучение увеличивается с увеличением температуры тела.

Действие ламп накаливания основано на тепловом излучении. Это наиболее простой и распространенный вид излучения, при котором потери атомами энергии на излучение света компенсируются за счет энергии теплового движения атомов излучающего тела. Чем выше температура тела, тем быстрее движутся атомы, и световое излучение увеличивается. При столкновении быстрых атомов друг с другом часть их кинетической энергии превращается в энергию возбуждения, и эти атомы затем также излучают свет.

Лампа накаливания — малоэкономичный источник, так как только 12 % всей энергии, выделяемой в ее нити электрическим током, преобразуется в световую энергию.

При повышении температуры излучающего тела I изменяется и цветовой состав излучения. Это хорошо видно при нагреве стали: сначала она становится красной, а затем раскаляется добела.

В первых моделях ламп накаливания использовалась угольная нить, в современных лампах применяется нить из вольфрама. Температура плавления вольфрама (около 3400 °С) позволяет раскалить нить до 2500...2700°С при условии предохранения ее от сгорания. Защита от сгорания может быть решена или полным удалением воздуха из стеклянной колбы, в которой размещена раскаленная нить, или заполнением ее инертным газом. В обоих случаях из-за отсутствия кислорода сгорания нити не происходит.

Вольфрам относится к группе тугоплавких металлов и широко применяется в электротехническом производстве. Вольфрам — металл серого цвета с очень высокой температурой плавления и большой твердостью. Получают его методом порошковой металлургии, т. е. в результате спекания спрессованных частиц металла. Прессованием частиц вольфрама в стальных пресс-формах получают заготовки — стержни, которые затем подвергают спеканию при 1 = 1300 °С. Спеченные вольфрамовые стержни имеют зернистое строение и являются хрупкими, поэтому их нагревают до 3000 °С и подвергают ковке и волочению. В результате такой обработки вольфрам приобретает волокнистое строение, обеспечивающее ему высокую механическую прочность и пластичность.

Скорость испарения вольфрама при 1 = 3000 °С составляет около 9 • 10-9 мг/(с • см2), однако при температуре нагрева нити близкой к температуре плавления она резко повышается. Пары вольфрама оседают на внутренней поверхности стекла колбы и делают ее менее прозрачной. Такое потемнение хорошо видно у перегоревших ламп. При испарении вольфрама нить делается тоньше и перегорает.

Для уменьшения теплрвых потерь в лампах нить свертывают в плотную спираль, а в некоторых типах ламп эту спираль свертывают еще раз в двойную спираль. Такие лампы называют биспиральными.

Лампы накаливания могут быть типа В127-15, В220-15, В127-25 и т.д.

Срок службы ламп накаливания колеблется в широких пределах, так как зависит от условий работы, в том числе от стабильности питающего напряжения, наличия механических воздействий, температуры окружающей среды. Средний срок службы ламп накаливания общего назначения 1000... 1200 ч.

Основная причина быстрого перегорания ламп накаливания — повышенное напряжение питания. Так при напряжении 230 В срок службы лампы составляет 570 ч, а при напряжении 240 В — 200 ч.

В помещениях, где часто перегорают лампы, необходимо последовательно с группой ламп, управляемых одним выключателем, включить дополнительное сопротивление. Хотя в сопротивлениях и теряется часть мощности, но все же устанавливать их экономически выгодно.