Электрические источники света, используемые в ПОП

 

 

ФГБОУ ВПО

«РЭУ им. Г.В.Плеханова»

Инженерно-экономический  факультет                     

                                                                                                             

Кафедра технологических  машин и оборудования

 

 

Реферат по дисциплине

«Оборудование предприятий  общественного питания»

 

 

На тему:

«Электрические источники света, используемые в ПОП»

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент 741 группы

Макаревич  Т. П.

Проверил:

Кирпичников В.П.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2013

Содержание

 

Введение.............................................................................................3

Классификация источников света. Лампы накаливания и галогенные лампы .............................................................................................3

Люминесцентные лампы .............................................................8

Металлогалогенные лампы  .............................................................11

Натриевые лампы высокого давления (ДнаТ) ...............................13

Ксеноновые лампы (ДКсТ) ............................................................. 13

    Светодиоды .................................................................................13

    Характеристики светодиодов  ...................................14

Выбор светильников для освещения  производственных помещений .......................................................................................................15

    Список литературы ..........................................................................17

 

 

 

 

 

Введение

Развитие  и преобразование всех световых технологий всегда проходило и проходит сейчас в тесной взаимосвязи с открытиями и различными достижениями в фундаментальных  науках и, конечно же, с изобретениями  в различных отраслях техники  и народного хозяйства. 
 
Сегодня невозможно представить жизнь человека без какого-либо электрического источника освещения, так как он просто необходим. 
 
Раньше световые технологии дешево особо не стоили, но с появлением новых аналогов с более усовершенствованным принципом работы электросветовые приборы стали уступать в цене. Еще несколько десятилетий тому назад самым распространенным источником освещения считалась обыкновенная лампа накаливания, отличающаяся сравнительно невысокой ценой, простотой эксплуатации и удобством установки, а сегодня все чаще на рынке встречаются лампы экономящие электроэнергию и обладающие безопасностью

Классификация источников света.

Лампы накаливания и галогенные лампы

Принципиально различают  три способа производства света: термоизлучение, газовый разряд низкого  и высокого давления.

Термоизлучение. Нагревание провода при прохождении электрического тока до как можно высокой температуры. Лучше всего подходит для этого элемент вольфрам с наивысшей среди металлов температурой плавления (3683 K). Пример: лампы накаливания и галогенные лампы накаливания.

Газовый разряд. В закрытой стеклянной емкости, наполненной инертными газами, парами металла и редкоземельными элементами, при возникновении напряжения появляется дуговой разряд. Возникающие при этом свечения газообразных наполнителей дают желаемую цветность света.

Пример: ртутные, металлогалогенные  и натриевые лампы.

Люминесцентный  процесс. Под действием электрического разряда закаченные в стеклянную трубку пары ртути начинают излучать невидимые ультрафиолетовые лучи, которые попадая на нанесенный на внутреннюю поверхность стекла люминофор, преобразуется в видимый свет. Пример: люминесцентные лампы, компактные люминесцентные лампы, Light Emitting Diodes (LEDs).

 

 

Лампы накаливания

Наиболее распространены электрические лампы накаливания. Принцип их действия основан на преобразовании электрической энергии, проходящей через ее нить, в энергию видимых  излучений, воздействующих на органы зрения человека и создающих у него ощущение света, близкого к белому. 
Этот процесс происходит при нагреве нити лампы до 2600—2700°С. Нить лампы не перегорает, так как температура плавления вольфрама, из которого сделана нить, значительно выше (3200—3400°С) температуры накала нити, а также вследствие того, что из колбы лампы удален воздух либо колба заполнена инертными газами (смесью азота, аргона, ксенона), в среде которых металл не окисляется. 
 
Срок службы ламп накаливания колеблется в широких пределах, поскольку зависит от условий работы, в том числе от стабильности номинального напряжения, наличия или отсутствия механических воздействий на лампу (сотрясения, вибрации), температуры окружающей среды и др. Средний срок службы ламп накаливания общего назначения составляет 1000—1200 ч. 
Чем выше температура нагрева нити накала, тем больше света излучает лампа, но при этом интенсивнее протекает процесс испарения нити и сокращается срок службы лампы. В связи с этим для ламп накаливания устанавливается такая температура накала нити, при которой обеспечиваются необходимая светоотдача лампы и определенная продолжительность ее службы.

Принцип действия

Принцип действия ламп накаливания основан на преобразовании электрической энергии, проходящей через нить, в световую. Температура разогретой нити достигает 2600...3000 °С. Но нить лампы не плавится, потому что температура плавления вольфрама (3200...3400 °С) превышает температуру накала нити. Спектр ламп накаливания отличается от спектра дневного света преобладанием желтого и красного спектра лучей.Колбы ламп накаливания вакуумируются или заполняются инертным газом, в среде которого вольфрамовая нить накала не окисляется: азотом; аргоном; криптоном; смесью азота, аргона, ксенона.

 
Рис. 4.1. Устройство и включение ламп накаливания

 Разновидности ламп накаливания  
Рис. 4.2. Примеры исполнения ламп накаливания

Примеры исполнения ламп накаливания  приведены на рис. 4.2. На рис. 4.2.а,б  — лампы одинаковой мощности, но на рис. 4.2.а — газонаполненная с аргоновым, а на рис. 4.2.6 — с криптоновым наполнителем (криптоновая). Размеры криптоновой лампы меньше. Лампа на рис. 4.2.в. напоминает свечу. Такие лампы часто применяют в люстрах и настенных светильниках. На рис. 4.2.г,д,е изображены, соответственно, биспиральная, биспиральная криптоновая и зеркальная лампы.

Устройство и работа ламп накаливания

Лампа накаливания (рис. 4.1) светится потому, что нить из тугоплавкой  вольфрамовой проволоки раскаляется  проходящим через нее током. Чтобы  спираль быстро не перегорела, из стеклянного  баллона выкачан воздух либо баллон заполнен инертным газом. Спираль укреплена  на электродах. Один из них припаян  к металлической гильзе цоколя, другой — к металлической контактной пластине. Их разделяет изоляция. Один из проводов присоединен к гильзе цоколя, а другой — к контактной пластине, как показано на рис. 4.1. Тогда  ток, преодолевая электрическое  сопротивление НИТИ, раскаляет ее.

Специальные лампы накаливания:

   
 
лампы накаливания прожекторные 
лампы накаливания кинопроекционные 
лампы накаливания сигнальные 
лампы накаливания транспортные и пр.  
 
Достоинства и недостатки ламп накаливания

Достоинства: - при включении  они зажигаются практически мгновенно;

- имеют незначительные  размеры;

- стоимость их невысока.

Основные недостатки:

- лампы обладают слепящей  яркостью, отрицательно отражающейся  на зрении человека, поэтому требуют  применения соответствующей арматуры, ограничивающей ослепление;

- обладают незначительным  сроком службы (порядка 1000 часов);

- срок службы ламп существенно  снижается при повышении напряжения  питающей электросети.

Световой КПД ламп накаливания, определяемый как отношение мощности лучей видимого спектра к мощности потребляемой от электрической сети, весьма мал и не превышает 4%.

Таким образом, основной недостаток ламп накаливания — низкая светоотдача. Ведь лишь незначительная часть потребляемой ими электрической энергии превращается в энергию видимых излучений, остальная часть энергии переходит  в тепло, излучаемое лампой.

 

Галогенные лампы  накаливания 

 Галоге́нная ла́мпа — лампа накаливания, в баллон которой добавлен буферный газ: пары галогенов (брома или иода). Это повышает время жизни лампы до 2000—4000 часов, и позволяет повысить температуру спирали. При этом рабочая температура спирали составляет примерно 3000 К. Эффективная светоотдача большинства массово производимых галогенных ламп на 2012 составляет от 15 до 22 лм/Вт.

Галогенные лампы могут  быть изготовлены как в компактных типоразмерах MR16, MR11, с цоколем GU 5.3, G4, GY 6.35 (на 12 вольт) или G9, GU10 (на 220 или 110 вольт), так и с цоколем Эдисона Е14 или Е27 (на 220 или 110 вольт), линейные с цоколем R7 различной длины (L=78 мм, L=118 мм и др.). Колба ламп может быть прозрачной, матированной, а также иметь рефлектор и/или рассеиватель.

 Лампы типоразмеров MR предназначены для установки  в транспортных средствах (автомобилях, мотоциклах, велосипедах), а также, при подключении через трансформатор, могут быть использованы для стационарного освещения («точечное освещение», компактные светильники) от бытовой сети.

Лампы типоразмера GU используются для стационарного освещения  аналогично лампам MR, в отличие от последних не требуя трансформатора. Определить, лампа какого типа (MR или GU) установлена в данном светильнике  или световой «точке», не вынимая  лампу, легко, проследив, как меняется яркость лампы при включении  и выключении: лампа GU загорается и  гаснет практически мгновенно, а  лампа MR — плавнее, обладая определённой инерцией (порядка 1/2 секунды).

Лампы с цоколем Е14 (миньон) или Е27 (стандарт) предназначены  для замещения обычных ламп накаливания. Они снабжены дополнительной внешней  колбой (по форме и размерам напоминающей колбу обычных ламп накаливания), защищающей внутреннюю кварцевую колбу  от загрязнений, случайных прикосновений  и контакта с легкоплавкими материалами.

 Вольфрамо-галогенный цикл.

 

Схема галогенного цикла (1–4 – последовательные этапы), в результате которого испарившиеся атомы вольфрама, взаимодействуя с атомами галогена, возвращаются на раскалённую спираль лампы; a – вольфрамовая нить; b – колба лампы из тугоплавкого стекла или кварца

Существенные характеристики лампы накаливания - световая отдача и срок службы - в основном определяются температурой спирали: чем выше температура спирали, тем выше световая отдача, но тем короче срок службы. Сокращение срока службы является последствием быстро растущей c поднятием температуры скорости испарения вольфрама, которая приводит с одной стороны, к потемнению колбы, а с другой - к прожиганию спирали.

Потемнение колбы можно  эффективно предотвратить с помощью  галогенной добавки к газу-наполнителю, которая в процессе вольфрамо-галогенного  цикла не дает уже испаренному  вольфраму осесть на стенках колбы. Испаренный из спирали в процессе работы лампы вольфрам попадает в результате диффузии или конвекции в температурную область (T1 1400 K) и там снова распадаются.

Часть вольфрама снова  восстанавливается на спирали, но уже  на новом месте. Нормальный вольфрамо-галогенный цикл приводит т.о. лишь к предотвращению потемнения колбы, но не к увеличению срока службы, который закончится в результате разрыва спирали  на возникших "горячих ячейках".

Галогенные лампы накаливания  отличаются особой компактностью, существенно  более белым светом, улучшенной цветопередачей, двойным сроком службы.

Галогенные лампы накаливания  выпускаются мощностью до 20 кВт.

Сегодня производители предлагают огромный выбор галогенных ламп –  на любой вкус и для разных целей. Есть лампы мощностью 5–150 Вт для  пониженного напряжения 12–24 В, а  также мощностью 25–250 Вт (одноцокольные  со стандартными цоколями Е14 и Е27) и 100–500 Вт (двухцокольные), рассчитанные на сетевое напряжение 220–230 В. Можно  использовать галогенные лампы, имеющие  внешние стеклянные отражатели со специальным  интерференционным покрытием –  оно пропускает инфракрасное излучение, благодаря чему создается "холодный" пучок. Лампы с внешним алюминиевым  отражателем образуют "глубокие" (с углом рассеяния 30–100) и "широкие" (с углом рассеяния до 600) пучки  света.

Приведем основные преимущества галогенных ламп по сравнению с обычными лампами накаливания:

1. более высокая световая отдача – в некоторых случаях она доведена до 25 лм/Вт, что в 2 раза выше, чем у ламп накаливания;
2. большая долговечность – их срок службы в 2–4 раза выше, чем у ламп накаливания;
3. меньшие размеры – у низковольтных галогенных ламп (12 В, 100 Вт) диаметр колбы в 5 раз меньше, чем у ламп накаливания той же мощности;
4. более богатый спектр излучения – у галогенных ламп свет более "белый", чем у ламп накаливания (за счет более высокой температуры нагрева – 30000 К против 28000 К у обычной лампы);
5. регулируемость светового потока, причем при пониженном напряжении световой поток сохраняет достаточную "белизну".

 Люминесцентные лампы

 Люминесцентные лампы делятся на две группы: общего и специального назначения. Лампы общего назначения предназначены для целей освещения. Лампы специального назначения имеют специальные эксплуатационные свойства, обусловленные конструкцией, спектром излучения и т. д. 
 
Люминесцентные лампы эксплуатируются в электрических сетях переменного тока частотой 50 Гц номинальньтм напряжением 220 В с соответствующей пускорегулирующей аппаратурой, обеспечивающей зажигание лампы, нормальный режим работы и устранение радиопомех.

Принцип работы

При работе люминесцентной лампы между двумя электродами, находящимися в противоположных концах лампы, горит дуговой разряд. Лампа заполнена инертным газом и парами ртути, проходящий ток приводит к появлению УФ излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом — люминофором, которое поглощает УФ излучение и излучает видимый свет. Изменяя состав люминофора, можно менять оттенок свечения лампы. В качестве люминофора используют в основном галофосфаты кальция и ортофосфаты кальция-цинка.