1. Оптические свойства материалов

Световой поток Φ_п, падающий на некоторое тело, частично отражается (Φ_ρ), поглощается (Φ_α) и, наконец, пропускается (Φ_τ) этим телом. Потоки Φ_ρ, Φ_α, Φ_τ определяют коэффициенты:

1. отражения ρ= Φ_ρ / Φ_п ;

2. пропускания τ= Φ_τ / Φ_п ;

3. поглощения α= Φ_α / Φ_п ;

Для любого материала τ + ρ + α=1. Кроме этих коэффициентов материалы характеризуются еще кривыми рассеяния (табл. 1)⁴, дающимивозможность судить о степени рассеяния отраженного или пропущенного ими светового потока. По характеру рассеяния светового потока материалы делятся на диффузно рассеивающие, направленно рассеивающие (матированные) и смешено рассеивающие (направленное+диффузное пропускание или отражение света).

Коэффициенты ρ, τ, α необходимо знать для правильного определения нормируемой освещенности, расчета осветительных установок, а также для расчета яркости и светимости различных поверхностей. Характер рассеяния света (табл. 1) материалами необходимо знать для правильного выбора осветительных средств при проектировании искусственного освещения. Например, блестящие поверхности (направленное отражение) при «точечных» светильниках дают их изоражение (блики), мешающие видимости объектов, расположенных на них. Блики могут быть устранены применением крупногабаритных светильников из рассеивающих материалов, светящих панелей и потолков.⁵

2. Электрические источники света

2.1 Лампы накаливания

Непосредственными излучателями света являются лампы накаливания (рис. 1). Лампы состоят из трех частей: цоколя, нити накала, колбы

_{Рис. 1. Конструкция лампы накаливания}

_{1 – колба, ; 2 - спираль; 3 – крючки; 4 – линзы; 5 – штабик; 6 – электроды; 7 – лопатка; 8 – штенгель (стержень); 9 – цоколь; 10 – изолятор; 11 – нижний контакт.}

Цоколь служит для крепления лампы с патроне и получения контакта нити накала с электрической сетью.

Нить накала заключается в колбу. Промышленностью выпускаются и продаются в магазинах разные типы ламп, многих модификаций, конфигураций и исполнений.

Основными световыми величинами являются световой поток, освещенность, сила света, световая отдача.

Световым потоком называется мощность излучения, которая оценивается по световому ощущению, производимому на глаза человека. Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

Освещенность – величина светового потока, приходящаяся на единицу поверхности, измеряется в люксах (лк).

Понятие сила света служит для характеристики распределения светового потока в заданном направлении. Единицей измерения силы света является кандела (кд).

Световая отдача лампы – отношение светового потока к ее мощности. Световая отдача ламп накаливания возрастает с увеличением мощности.

Лампы накаливания имеют низкую светоотдачу – только 2…4% потребляемой ими электрической энергии превращается в энергию видимых излучений, воспринимаемых глазом человека, остальная часть энергии переходит в тепло, излучаемое лампой.

С момента их изобретения традиционно применяют не только для освещения жилищ, но и в автомобилях, киноаппаратуре, различного типа карманных фонариках и других устройствах. Обычная бытовая лампа накаливания состоит из дутого стеклянного баллона, внутри которого помещена нить из тугоплавкого металла, обычно из вольфрама.

Для того, чтобы нить лампы работала длительное время, из ее баллона выкачан воздух, и она заполнена инертным газом. В баллоне нить укреплена на специальных проволочках-держателях. Конец одной из проволочек выведен через утолщенную часть баллона и припаян к контакту в центре нижней части цоколя, а конец другой проволочки припаян к винтовой нарезке на цоколе. Эти припаянные концы проволочек изолированы друг от друга стекловидной изоляционной массой. Баллон приклеен к цоколю специальным огнеупорным клеем. Лампа с помощью винтовой нарезки на цоколе ввертывается в электропатрон, соединенный проводами с квартирной электросетью. При включении выключателя, находящегося в цепи лампы, электрический ток проходит через нить и разогревает ее до температуры 2600…2700ºC, в результате чего происходит излучение света. В бытовых осветительных приборах используются лампы накаливания мощностью от 15 до 300 Вт.

Лампы накаливания различаются по мощности, напряжению, световому потоку, конструктивному исполнению, габаритам, газовому наполнению, характеру светоотрожающей и светопропускающей способности. Они делятся на две большие группы: лампы накаливания общего назначения, используемые для общего и местного освещения в быту, промышленности, на транспорте и для наружного освещения; лампы накаливания специальные, характеризующиеся особым конструктивным исполнением, большой точностью и стабильностью световых и электрических величин.

Электрические, световые характеристики (табл. 2)⁶, продолжительностью горения ламп накаливания зависят от изменения питающего напряжения. Напряжение, указанное на лампе, должно соответствовать напряжению сети. Лампы накаливания общего назначения выпускаются на напряжение 127 и 220 В. Кроме того, промышленностью выпускаются нестандартные лампы на напряжение 110, 120, 135, 180, 230, 240 В.

На срок службы ламп накаливания влияют механические воздействия (толчки, сотрясения, вибрации), температура окружающей среды и др. При продолжительной работе лампы нить накала под воздействием высокой температуры нагрева постепенно испаряется, уменьшаясь в диаметре, - лампа перегорает. Чем выше температура нагрева нити накала, тем больше света излучает лампа, следовательно, интенсивнее протекает процесс испарения нити и сокращается срок службы лампы.⁷

Простота схемы включения делает лампы накаливания надежными источниками света. Их невысокая стоимость, удобство и простота эксплуатации, разнообразие конструкция, напряжений и мощностей обуславливают широкое применение этого источника света. Важным достоинством ламп накаливания являются также низкие значения коэффициента пульсации светового потока (среднее значение составляет около 7%). Главным недостатком является их низкая эффективность при преобразовании электрической энергии в световое излучение: их световая отдача не превышает 20 лм\Вт, что достаточно ниже чем у газоразрядных ламп.⁸