IV. Некогерентные источники излучения.

1.Лампы накаливания.

Лодыгин. 1872 – лампа накалывания угольной нитью. Эдисон. 1879 вольфрамовая нить. Яблочков. 1876 – дуговая лампа.

Источники видимого света и в ближней ИК- -области. Спектр – сплошной. Простота включения. Характеристики определяются температурой тела накала. Больше греют чем светят.

ИК – 70-80, видимое - 7-15

Нить накала – вольфрам с присадками.

Бывают вакуумные и газонаполненные. Заполнение инертным газом, позволяет поднять температуру нити до 3000 К.

Вольфрамовая нить постепенно испаряется и осаждается на колбе. Потемнение и перегорание. Галогенные лампы: вводится небольшое количество галогена (йод или бром). При температуре 300-1000С пары галогена соединяются с испарившимся вольфрамом, образуя галогениды. При температуре  1400С галогениды распадаются вблизи нити накала и вольфрам оседает на нить. Возвратный цикл. Удлиняется срок службы и можно поднять температуру накала до 3400 К. Колбы из кварца или тугоплавкого стекла.

Преимущества: малая стоимость, простота включения, большой срок службы.

Недостатки: малая световая отдача, большая инерционность нити накала.

2. Глобары. (силиты).

Стержни из проводящих малоокисляемых материалов. Карбид кремния (карборунд), графит, токопроводящие керамики, силиты. Температура стержня - 1000С. С защитным слоем до 2000С (окись тория). Используются: для аттестации ПИ в ближних ИК областях, как нагреватели (камины, шашлычницы и т.п.)

При включении стержня его сопротивление сначала падает при нагреве (до температуры - 400-300С), затем снова повышается. Чтобы концы не перегревались, их делают либо толще, вводят в стержень примеси железа. (понижение R). Концы должны иметь температуру - 200-300С.

Излучатель Нернста (штифт Нернста) стержень, спрессованный из двуокиси циркония (ZrO₂) и окиси иттрия (Y₂O₂) и спеченный при высокой температуре. В холодном состоянии – изолятор. При разогреве до 1100 К начинает проводить ток. При Т = 1700 К – 2 максимума: ₁ = 1,5мкм, ₂ = 5,5мкм. При Т = 2000 К 2-ой максимум исчезает.  - достигает - 0,5.

3. Газоразрядные ии.

Э лектрический разряд в атмосфере инертных газов, паров металлов и их смесей.

U_a

1

2

4

3

I

Рис.6.

1. – тихий

2. – тлеющий U_a - 50÷400B

3. – аномальный тлеющий

4. - дуговой

При низких давлениях и температуре спектр линейчатый.

а) Люминесцентные лампы



Пускатель

Дроссель

Рис.7

1 Па = 0,1 мм вод.ст. = 7,510^-3 мм рт.ст. Дуговой разряд в парах ртути заполняется аргоном + несколько мг ртути. Давление нескольких сот ПА (неск. мм рт.ст.)

Излучение УФ: ₁ = 0,25 ₂ = 0,18 мкм

Порошкообразный люминофор – вольфраматы, силикаты, фосфаты кальция, цинка и др. металлы. В пускателе – биметалл.

Пускатель (стартер): реле тлеющего разряда – загорается и замыкает контакты биметалла из-за нагрева. Остывает, снова загорается. Когда лампа загорится, напряжение на ней падает и реле гаснет.

U

Спектр смешанный



Рис. 8.

Р = 380 Вт, светоотдача – 80 лм/Вт, яркость до 7000 кд/м², срок службы до 12000ч.

Очень чувствительны к температуре и влажности.

Бактерицидные лампы без люминофора, из увиолевого стекла.

U

t

Рис. 9.

Излучает 100 Гц. Включают по 2 лампы со сдвигом по фазе.

б.) Ртутные лампы высокого (1 Па – 10^-2мм рт.ст. – 1000 Па) и сверхвысокого

(1 – 10 Мпа) давления

Они заполняются аргоном с ртутью. В лампе есть поджигающий электрод (вблизи от одного из основных). Вначале возникает разряд в аргоне между поджигающим и основным электродами (вольфрамовыми катодами). В момент зажигания - лампа низкого давления. В процессе разогрева катодов и испарения ртути давление повышается. При давлениях - 310⁷ Па – спектр сплошной со слабо выраженными полосами. Дуговой разряд имеет форму шнура. Изготовляются из цилиндрической трубки тугоплавкого стекла. Катоды из вольфрама. Есть в виде толстостенного шара из кварца (с малым расстоянием между катодами).

Время разогрева 25 мин.

Яркость до 210⁷ кд/м², световая отдача до 60 лм/Вт

Используются в качестве яркого источника излучения или УФ.

Типы: СВДШ – спектр полосовой (УФ и видимое)

ДРТ – излучение УФ.

Для повышения светоотдачи используются метало - галогенные лампы. Помимо ксенона, аргона и ртути вводится: йодиды ртути, натрия, лития, индия и йода. В зоне разряда (до 6000 К) йодиды распадаются на металлы и йод. У стенок (где Т – 1000 К) йод с металлами соединяется снова в йодиды. Активное участие принимают свободные атомы металлов и йода. Устанавливается галогенный цикл. Светоотдача при этом до 90 лм/Вт.

в) Газовые лампы высокого и сверхвысокого давления.

Используется дуговой разряд в тяжелых инертных газах (аргон, криптон, ксенон). Давление 150 атм. Давление меняется мало. Разгораются быстро. Спектр очень близок к солнечному. Ксеноновые лампы чаще питают постоянным током. Рабочее положение вертикальное. Анод массивный и сверху.

Шаровые ксеноновые лампы с естественным охлаждением – ДКСШ, с водяным – ДКСР.

Колбы из кварца. Лампы большой мощности только два электрода с малым расстоянием.