- •5 Виды фотобиологического воздействия
- •7. Воздействие оптического излучения на человека
- •9. Воздействие оптического излучения на животных и птицу
- •6. Воздействие оптического излучения на растения. Спектр действия фотосинтеза
- •10 Основные величины ультрафиолетового излучения и единицы их измерения
- •11 Основные величины оптического излучения, используемого в растениеводстве, и единицы их измерения
- •16. Основные характеристики и эксплуатационные свойства люминесцентных ламп
- •Зависимость световой отдачи от давления в лампе
- •18. Дуговые металлогалоидные лампы высокого давления (дри)
- •14.. Натриевые лампы высокого давления (дНаТ)
- •12. Дуговые ксеноновые лампы (дКсТ)
- •37. Газоразрядные источники уф излучения низкого давления
- •38. Газоразрядные источники уф излучения высокого давления
- •31 Основные тебования к фитолампам
- •32. Осветительные установки в животноводстве
- •33. Осветительные установки в птицеводстве
- •34. Использование уф излучения в различных технологических процессах сельскохозяйственного производства
- •35Установки для ик облучения
- •§ 16.1. Биологическое действие ик излучения
- •§ 16.3. Использование видимого и ик излучений в технологических процессах сельскохозяйственного производства
16. Основные характеристики и эксплуатационные свойства люминесцентных ламп
В современных люминесцентных лампах около 20% подводимой электрической энергии превращается в излучение видимого диапазона длин волн. Световая отдача в 4... 6 раз превышает соответствующий показатель ламп накаливания такой же мощности. Выпускаемые нашей промышленностью люминесцентные лампы общего назначения различаются главным образом по единичной мощности и по распределению энергии в спектре излучения Лампы мощностью 15 и 20 Вт рассчитаны на включение в сеть с номинальным напряжением 127 В. Лампы мощностью 30, 40, 80, 125, 150 Вт включаются в сеть с напряжением 220 В. Размеры люминесцентных ламп непосредственно связаны с их мощностью, номинальным напряжением, световым потоком и световой отдачей. Длина лампы определяется ее рабочим напряжением, а диаметр при заданной мощности и длине выбирается таким, чтобы плотность тока составляла 0,03 ...0,063 А-см-2. При этом тепловая нагрузка на поверхность лампы должна быть 0,025 ...0,05 Вт-см~2, что обеспечивает нагрев трубки в номинальных условиях (при температуре неподвижного окружающего воздуха +20 °С) до 4О...5ОСС, когда давление паров ртути в колбе достигнет требующейся величины (1,3 Па) и выход ультрафиолетового излучения с длиной волны 253,7 нм будет максимальным. Это, в свою очередь, обеспечит наибольшее для данной лампы значение светового потока, излучаемого люминофором. Лампы мощностью 40 Вт имеют наиболее удачное сочетание размеров с электрическими параметрами. Поэтому при прочих равных условиях они обладают наивысшей световой отдачей, что следует из таблицы 2 приложений. На светотехнические свойства люминесцентных ламп оказывает влияние ряд весьма различных факторов. В качестве примеров можно назвать следующие: единичная мощность и состав люминофора, вид балластного сопротивления и соотношения длины и диаметра трубки лампы и др. Световая отдача люминесцентных ламп зависит как от состава люминофора, так и от единичной мощности. Наивысшей световой отдачей обладают при равных единичных мощностях лампы оттенка ЛБ, а при одинаковой цветности излучения наибольшую световую отдачу имеет лампа мощностью 40 Вт. Яркость люминесцентных ламп составляет 3000... 10 000 кд-м~2. В средней части трубки, на протяжении примерно 2/з ее длины, яркость наибольшая и постоянная. По мере приближения к концам трубки яркость уменьшается за счет снижения интенсивности возбуждающего ультрафиолетового излучения, затенения стенок трубки электродами и других причин. Практическое значение имеет соотношение между световым потоком и Силой света. Для бтёчёственных ламп бнб выражается зависимостью F = 9,251. (7.1) Соотношение между световым потоком и средней яркостью лампы в направлении, перпендикулярном ее продольной оси, имеет следующий вид: Яркость люминесцентных ламп во много раз меньше яркости ламп накаливания, что является преимуществом при использовании первых в осветительных установках.
Выпускаются люминесцентные рефлекторные лампы, предназначенные для эксплуатации в условиях повышенной запыленности. Отличие этих ламп от обычных состоит лишь в том, что примерно на 2/з внутренней поверхности вдоль всей колбы под слоем люминофора наносится диффузно отражающий слой с высоким коэффициентом отражения. Весь световой поток лампы излучается направленно в пределах выходного окна (рис. 7.7). Сила света в направлении выходного окна превышает на 70 ...80% силу света обычной люминесцентной лампы. Основным преимуществом таких ламп является то, что их можно использовать в светильниках без отражателей, кроме того, резко снижается влияние запыления поверхности лампы, так как пыль, оседающая главным образом на верхней части колбы, не уменьшает ее световой поток. За счет потерь в отражающем слое световой поток лампы на 15% меньше, чем у обычной лампы, такой же цветности и мощности. Однако следует иметь в виду, что потери светового потока за счет запыления в обычных лампах могут достигать 30% и более. Пульсация светового потока свойственна любому источнику излучения, питаемому от сети переменного тока. Однако у источников, основанных на тепловом излучении, она практически неощутима благодаря большой тепловой инерции тела накала. Газоразрядные источники излучения, в которых не используется свечение люминофора, безынерционны, то есть мгновенное значение светового потока пропорционально изменяющемуся во времени значению разрядного тока. Излучение люминесцентных ламп обладает некоторой инерционностью за счет явления «послесвечения» люминофора, которое выражается в том, что световой поток при переходе мгновенного значения тока через нулевое значение уменьшается не до нуля. Явление «послесвечения» проявляется в различной степени в зависимости от состава люминофора. Пульсация светового потока (рис. 7.8) оценивается коэффициентом пульсации Следует отметить, что глубина пульсаций светового потока зависит и от вида балластного сопротивления, так как длительность паузы тока и форма кривой его мгновенных значений определяются видом балластного сопротивления, включенного последовательно с газоразрядной лампой. Пульсация светового потока отрицательно влияет на органы зрения, снижает работоспособность. Особо необходимо подчеркнуть, что возникающее в условиях периодической пульсации светового потока явление стробоскопического эффекта, выражающегося в искажении зрительного восприятия движущихся предметов, создает опасность травматизма. Например, если наблюдаемый объект освещается люминесцентной лампой и вращается или
тельное движение с частотой, равной или кратной частоте пульсации светового потока, то создается иллюзия неподвижности объекта. Поэтому при люминесцентном освещении производственных и других помещений, особенно когда в поле зрения людей находятся движущиеся предметы, необходимо принять меры, направленные на устранение стробоскопического эффекта. Для этой цели применяются
специальные схемы включения люминесцентных ламп, позволяющие сдвинуть во времени пульсации световых потоков двух или трех ламп, освещающих одно рабочее место, так, чтобы суммарный их поток имел значительно меньшую глубину пульсаций. Двух- и трехламповые схемы включения люминесцентных ламп позволяют существенно уменьшить глубину пульсации суммарного светового потока (см. рис. 8.2). Средняя продолжительность работы люминесцентных ламп, установленная ГОСТом, составляет от 12 000 до 15 000 ч. Среднее значение светового потока к концу этого срока должно быть не менее 60% от номинального. Резкое снижение светового потока происходит в первые десятки часов работы лампы. Номинальным считается поток после 100 ч работы. Срок службы люминесцентных ламп существенно зависит от способа зажигания, вида балластного сопротивления и числа включений, так как при каждом зажигании расходуется оксидное покрытие электродов (особенно интенсивно при зажигании лампы без предварительного подогрева электродов). Число срабатываний стартера может значительно превосходить число включений лампы, так как зажигание лампы может длиться в течение минуты, на протяжении которой стартер успеет многократно замкнуть свои контакты. Стартер рассчитан на 10s срабатываний и на 1500 включений люминесцентной лампы. Влияние отклонений напряжения питающей сети на показатели работы люминесцентных ламп зависит от вида балластного сопротивления, его значения, а также от схемы включения лампы.
20. Ртутные лампы высокого давления (ДРЛ, ДВЛ)
Энергия, подводимая к столбу газового разряда, распределяется на нагревание стенок колбы, содержащей газ, нагревание самого газа, находящегося в пределах столба. Зависимость световой отдачи ртутного разряда от давления ртутного пара показана на рисунке 1. Из рисунка видно, что при повышении давления (и плотности тока) до определенных пределов разряд становится все более эффективным по излучению и при этом имеет место излучение нерезонансных линий. Вследствие относительно малого потенциала ионизации ртути зажигание разряда в парах ртути при наличии аргона возможно уже при таком давлении ее паров, которое имеет место при нормальной температуре. По мере прохождения тока через разрядный промежуток стенки сосуда нагреваются, что приводит к росту давления паров ртути. Когда температура стенок достигает температуры кипения ртути, она полностью испаряется и дальнейший рост давления паров ртути будет пропорционален их средней температуре (в Кельвинах), вместо резкой зависимости от температуры самой холодной части колбы, как это было при насыщающих парах, т.е. при наличии в сосуде ртути в жидком виде. Конечное давление, которое создадут пары ртути в данной лампе, будет зависеть от количества ртути в ней и тока, определяемого для любых газоразрядных ламп параметрами последовательно с ней включенного балласта, т.е. давление паров будет зависеть от количества введенной в лампу ртути, рассеиваемой в лампе мощности, размеров ее колбы и условий охлаждения. С ростом давления паров ртути изменяется излучение разряда. Главной особенностью излучения при повышенном давлении является наличие наряду с излучением в видимой области спектра значительного излучения в ультрафиолетовой области, в особенности в интервале длин волн 300-400 нм, полное отсутствие в красной области видимого спектра в интервале длин волн 600…700 нм. Эти особенности излучения потребовали для целей освещения исправление его цветности путем преобразования ультрафиолетового излучения в красное.
Для получения ртутного разряда высокого давления, дающего описанное выше излучение, используются трубчатые кварцевые лампы, которые принято называть "горелками", рис.2. В кварцевую трубку с обоих концов запаяны самокалящиеся оксидные катоды 3, рассчитанные на большие токи, чем катоды люминесцентных ламп низкого давления. Так как лампы рассчитаны на работу в сетях переменного тока, то оба электрода одинаковы и