Klassifizierung von Lichtquellen. Teil 1. Glühlampen und Halogenlampen

Es werden drei Hauptmethoden zur Lichterzeugung unterschieden: Wärmestrahlung, Gasentladung bei niedrigem und hohem Druck.

Wärmestrahlung... Erwärmung des Drahtes beim Durchleiten des elektrischen Stroms auf die höchstmögliche Temperatur. Hierfür eignet sich am besten das Wolframelement mit dem höchsten Schmelzpunkt aller Metalle (3683 K). Beispiel: Glühlampen und Halogenglühlampen.

Gasentladung... In einem geschlossenen Glasgefäß, gefüllt mit Edelgasen, Metalldämpfen und Seltenerdelementen, kommt es beim Anlegen einer Spannung zu einer Bogenentladung. Die resultierende Lumineszenz gasförmiger Füllstoffe ergibt die gewünschte Lichtfarbe.

Beispiel: Quecksilber-, Metallchlorid- und Natriumlampen.

Lumineszenzprozess... Unter Einwirkung einer elektrischen Entladung beginnt in die Glasröhre gepumpter Quecksilberdampf unsichtbare ultraviolette Strahlen auszusenden, die auf den auf der Innenfläche des Glases abgeschiedenen Leuchtstoff fallen und sich in sichtbares Licht verwandeln. Beispiel: Leuchtstofflampen, Kompaktleuchtstofflampen, Leuchtdioden (LED).Verschiedene Lampentypen unterscheiden sich in Parametern wie Lichtausbeute, spektralen Eigenschaften (z. B. Farbwiedergabe), elektrischen Eigenschaften (Betriebsspannung, Stromverbrauch), Designeigenschaften (Abmessungen), Lebensdauer und Preis.

Klassifizierung der Lichtquelle

Glühlampen

Glühlampen sind typische Wärmestrahler. In ihrem versiegelten, mit Vakuum oder Inertgas gefüllten Kolben wird die Wolframwendel unter Einwirkung von elektrischem Strom auf eine hohe Temperatur (ca. 2600–3000 K) erhitzt, wodurch Wärme und Licht freigesetzt werden. Der Großteil dieser Strahlung liegt im Infrarotbereich.

Die wichtigsten Arten von Glühlampen sind Allgebrauchslampen, Speziallampen, Dekorationslampen und Reflektorlampen.

Die Lichtausbeute von Glühlampen im Bereich von 25 bis 1000 W beträgt etwa 9 bis 19 lm/W für Lampen mit einer durchschnittlichen Lebensdauer von 1000 Stunden. Die meisten Glühlampen sind für die Innen- und Außenbeleuchtung in Wechselstromnetzen mit einer Nennspannung von 220 V, 127 V und einer Frequenz von 50 Hz bestimmt.

Glühlampen unterscheiden sich in Wattzahl und Lampentyp. Glühlampen werden in der klassischen Kugelform sowie in kleineren Größen mit einer Glühbirne in den Formen „Pilz“ und „Kerze“ hergestellt. Die transparenten Lampen strahlen ein schönes, sattes Licht aus und die lichtstreuende Beschichtung sorgt für eine gleichmäßige Lichtverteilung und verhindert Blendeffekte.Es werden Lampen hergestellt, die an Netzspannungsschwankungen angepasst sind und für eine erhöhte Spannung (230-240 V) ausgelegt sind (bei einer Erhöhung der Netzspannung um 10 % verringert sich die Lebensdauer gewöhnlicher Lampen um das Dreifache), wodurch sie ihre Lebensdauer behalten technische Eigenschaften länger. Die Brenndauer von Glühlampen bei Normalspannung beträgt mindestens 1000 Stunden, für Lampen mit einer Spannung von 127–135 V 2500 Stunden und für MO-Lampen 700 Stunden.

Die Hauptmerkmale von Glühlampen:

1. Hergestellt in einer breiten Palette, für unterschiedliche Leistungen und Spannungen und verschiedene Typen, angepasst an spezifische Einsatzbedingungen

2. Direkte Verbindung zum Netzwerk ohne zusätzliche Geräte

3. Gebrauchstauglichkeit (wenn auch mit stark wechselnden Eigenschaften) auch bei erheblichen Abweichungen der Netzspannung vom Nennwert

4. Leichte (ca. 15 %) Reduzierung des Lichtstroms bis zum Ende der Lebensdauer

5. Nahezu vollständige Unabhängigkeit von Umgebungsbedingungen (bis hin zur Fähigkeit, unter Wasser zu arbeiten), einschließlich der Temperatur

6. Kompaktheit

Nachteile von Glühlampen: geringe Lichtausbeute, Vorherrschen des gelb-roten Teils des Spektrums im Emissionsspektrum, begrenzte Lebensdauer, hohe Abhängigkeit der Eigenschaften von Glühlampen von der Versorgungsspannung (da mit zunehmender Spannung die Temperatur steigt). der Glühfaden steigt und dadurch wird das Licht weißer, der Lichtstrom steigt schnell an und die Lichtausbeute verlangsamt sich leicht, die Lebensdauer wird stark verkürzt.

Spektrum einer Glühlampe:

Die Hauptmerkmale einer Glühlampe sind die Nennwerte von Spannung, Leistung, Lichtstrom, Lebensdauer und Gesamtabmessungen.

Die gebräuchlichsten Arten von Glühlampensockeln: E – mit Gewinde, Bs – einpoliger Stift, Bd zweipoliger Stift.

Bezeichnung der Glühlampen: G-Gas gefüllte Monowendel (Argon); B – Doppelspule mit Argonfüllung; BK – mit Krypton gefüllte Bispirale; MT – matt; 125-135, 220-230, 230-240-Spannungsbereich in Volt; 25-500 – Nennleistung in Watt; 1 — 12 — Besonderheit des Basismodells.

Zum Beispiel: B 230-240-40-1, MO 36-100

Es werden auch zahlreiche andere Arten von Glühlampen hergestellt: Minenlampen, für die U-Bahn, für Ampeln, Projektion, für Fotografie, Miniatur und Miniatur, Schaltlampen, Spiegellampen (Lampen mit Spiegel- oder diffusen Reflexionsschichten in der Glühbirne) und andere.

Halogenglühlampen

Halogenglühlampen sind in Aufbau und Funktion mit Glühlampen vergleichbar. Sie enthalten jedoch geringfügige Beimengungen von Halogenen (Brom, Chlor, Fluor, Jod) oder deren Verbindungen im Hilfsgas. Mit Hilfe dieser Zusätze ist es in einem bestimmten Temperaturbereich möglich, die Verdunkelung der Glühbirne (verursacht durch die Verdampfung von Wolframatomen) und den daraus resultierenden Rückgang des Lichtstroms nahezu vollständig zu beseitigen. Daher kann die Größe des Kolbens bei Halogenglühlampen erheblich reduziert werden, wodurch einerseits der Druck im Füllgas erhöht werden kann und andererseits der Einsatz teurer Inertgase möglich wird Gase Krypton und Xenon als Füllgase.

Wolfram-Halogen-Zyklus.

Die Haupteigenschaften einer Glühlampe – Lichtausbeute und Lebensdauer – werden maßgeblich von der Temperatur der Wendel bestimmt: Je höher die Temperatur der Wendel, desto höher die Lichtausbeute, desto kürzer jedoch die Lebensdauer. Die Verringerung der Lebensdauer ist eine Folge der mit zunehmender Temperatur stark zunehmenden Verdampfungsrate von Wolfram, die einerseits zur Verdunkelung des Kolbens und andererseits zum Durchbrennen der Wendel führt.

Eine Schwärzung des Kolbens kann wirksam verhindert werden, indem dem Füllgas ein Halogenzusatz zugesetzt wird, der während des Wolfram-Halogen-Zyklus verhindert, dass sich das bereits verdampfte Wolfram an den Kolbenwänden absetzt. Das beim Lampenbetrieb aus der Wendel verdampfte Wolfram gelangt durch Diffusion bzw. Konvektion in den Temperaturbereich (T1 1400 K) und zersetzt sich dort wieder.

Ein Teil des Wolframs wird entlang der Spirale wieder wiederhergestellt, jedoch an einer neuen Stelle. Somit führt der normale Wolfram-Halogen-Zyklus nur dazu, dass die Verdunkelung der Glühbirne verhindert wird, nicht aber zu einer Verlängerung der Lebensdauer, die durch den Bruch der Spule an den entstehenden „heißen Zellen“ endet.

Halogenglühlampen zeichnen sich durch besondere Kompaktheit, deutlich weißeres Licht, verbesserte Farbwiedergabe und doppelte Lebensdauer aus.

Halogenglühlampen sind bis 20 kW erhältlich.

Heutzutage bieten Hersteller eine riesige Auswahl an Halogenlampen an – für jeden Geschmack und für unterschiedliche Zwecke.Es gibt Lampen mit einer Leistung von 5–150 W für eine reduzierte Spannung von 12–24 V sowie einer Leistung von 25–250 W (mit einer einzelnen Fassung mit Standard-E14- und E27-Fassungen) und 100–500 W (doppelt). - mit Sockel) ausgelegt für Netzspannung 220-230 V. Sie können Halogenlampen mit externen Glasreflektoren mit spezieller Interferenzbeschichtung verwenden – sie lassen Infrarotstrahlung durch und erzeugen so einen „kalten“ Strahl. Lampen mit einem externen Aluminiumreflektor bilden „tiefe“ (mit einem Streuwinkel von 30-100) und „breite“ (mit einem Streuwinkel von bis zu 600) Lichtstrahlen.

Hier sind die wesentlichen Vorteile von Halogenlampen gegenüber herkömmlichen Glühlampen:

- höhere Lichtausbeute – in einigen Fällen steigt sie auf 25 lm/W, was 2-mal höher ist als die von Glühlampen;

- große Haltbarkeit – ihre Lebensdauer ist 2-4 mal höher als die von Glühlampen;

-kleine Abmessungen -bei Niedervolt-Halogenlampen (12 V, 100 W) ist der Durchmesser der Glühbirne fünfmal kleiner als der von Glühlampen gleicher Leistung;

– ein reichhaltigeres Strahlungsspektrum – Halogenlampen haben ein „weißeres“ Licht als Glühlampen (aufgrund der höheren Heiztemperatur – 30.000 K gegenüber 28.000 K bei einer herkömmlichen Lampe);

- Einstellbarkeit des Lichtstroms, und bei reduzierter Spannung behält der Lichtstrom einen ausreichenden „Weißgrad“.

Die ersten beiden Punkte sprechen für die offensichtlichen wirtschaftlichen Vorteile von Halogenlampen: Wird eine solche Lichtquelle anstelle einer herkömmlichen Glühlampe, aber bei gleichen Emissionsparametern, installiert, reduziert sich der Energieverbrauch des Lichtpunkts um durchschnittlich 20 % -40 %. Dies ist jedoch nicht der einzige Vorteil von Halogenlampen.Ihre geringe Größe, fast Miniatur, ermöglicht die Schaffung völlig neuer Beleuchtungskörper, beispielsweise der sogenannten Akzentbeleuchtung – ein speziell entwickeltes Reflektorsystem ermöglicht eine solche Erhöhung des Lichtflusses, dass Designer zusätzliche Möglichkeiten bei der Gestaltung des Raumes erhalten .