КПД тепловых источников излучения (ламп накаливания)
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ния тела накала. Только в 1935 г., после разработки технологии изготовления формоустойчивого вольфрама, началось их массовое производство. С 1936 г. в качестве газов-наполнителей лампы стали применять криптон (рис. В.4,е) и ксенон.
Практическое использование свечения электрического разряда в газе для целей освещения началось в 1893 г., когда американский инженер Ф. Мур предложил конструкции светящихся трубок, наполненных разреженными газами (азот и углекислота). Этому событию предшествовали исследования многих ученых в области создания источников тока, получения вакуума, изучения свойств и разновидностей газового разряда. В 1910 г. для светящихся трубок стали применять неон, аргон и другие газы, что позволило упростить их конструкцию. Параллельно создавались лампы и светящиеся трубки с парами металлов. Первой такой лампой, использующей свечение ртутных паров, была ртутная лампа И. Репьева, предложенная в 1879 г. В 1900-1901 гг. в эти лампы были введены конструктивные усовершенствования, которые сделали их Удобными для практического применения. В результате начатых в 1904 г. работ, связанных с использованием для ртутных ламп кварцевых колб, была создана надежная конструкция ламп с металлическими вводами (1912-1913 гг.) и твердыми оксидными катодами (1930-1932 гг.). Эти лампы были интенсивными источниками излучения в ультрафиолетовой области спектра.
г. ознаменовался крупным событием, открывшим новую страницу в развитии тепловых источников света, были созданы галогенные лампы накаливания в кварцевой колбе. Введение галогенов (например, йода) в лампу обеспечивало при определенных условиях обратный перенос испарившихся частиц вольфрама со стенок колбы на тело накала. При этом колба в процессе работы лампы остается прозрачной, световой поток - более стабильным, что позволяет существенно уменьшить размеры лампы по сравнению с обычными лампами той же мощности. Относительно малые размеры этих ламп и высокая прочность их кварцевых оболочек позволили повысить давление наполняющей лампы среды до 4 - 5*105 Па (3000-4000 мм рт. ст.) и тем самым существенно увеличить срок службы галогенных ламп (примерно в 2 раза) по сравнению с обычными лампами накаливания. В СССР в настоящее время создано и выпускается свыше 100 типоразмеров галогенных ламп накаливания, используемых для инфракрасного нагрева, прожекторного освещения, кино-, теле- и фотосъемок, автотранспорта, оптических приборов и других целей (рис. В.8).
Изобретение галогенных ламп накаливания навело на мысль использовать циклы в парах простейших химических соединений в газоразрядных лампах. Это позволяет создать лампы, сочетающие высокую световую отдачу и хорошую цветопередачу, присущие люминесцентным лампам, с высокой мощностью излучения, которой отличаются ртутные лампы высокого давления. За последние 10-15 лет много сделано для практической реализации этой идеи. Уже начали выпускаться так называемые металлогалогенные дуговые лампы (типа ДРИ), т. е. ртутные лампы высокого давления с введением йодидов натрия, таллия, индия и др. Световая отдача этих ламп достигает 80-90 лм/Вт, что в 1,5-2 раза больше, чем у аналогичных ламп типа ДРЛ.
Важным достижением последнего времени является разработка и освоение производства натриевых ламп высокого давления.
Создание таких ламп (типа ДНаТ), имеющих световую отдачу до 110-120 лм/Вт, срок службы около 20 тыс. ч и удовлетворительную цветопередачу, стало возможным в связи с созданием свето-' прозрачных трубок-колб из поликристаллической окиси алюминия. Такие колбы могут работать при более высокой температуре, чем кварцевые, и хорошо противостоят воздействию разряда в парах щелочных и щелочноземельных металлов.
Развитие источников света, совершенствование конструкций происходили на основе использования достижений фундаментальных наук, в тесной связи с развитием других отраслей науки и техники. Важнейшими научными предпосылками явилось открытие теплового действия электрического тока (1800 г.), открытие электрической дуги и возможности получения от нее света (1802 г.), исследование и формулирование законов теплового излучения тел (вторая половина XIX в.), развитие теории светящегося электрического разряда в газе (работы английского физика М. Фарадея, начатые в 1838 г.), развитие исследований в области техники освещения и облучения. К главным техническим предпосылкам развития источников света можно отнести изобретение гальванического элемента, электрификацию, создание вакуумной техники, получение вольфрамовой проволоки, развитие техники обработки стекла, получение кварцевого стекла, организацию промышленного получения азота, аргона, криптона и ксенона и снижение их стоимости и др. Отметим основные пути и направления дальнейшего развития электрических источников света. Главная проблема - повышение эффективности преобразования электрической энергии в световую, увеличение световой отдачи источников света. В тепловых источниках света это может быть достигнуто за счет отыскания новых материалов для тела накала, совершенствования конструкции тел накала и оптимизации окружающих их сред, дальнейшего исследования возвратных (регенеративных) циклов и совершенствования на этой основе галогенных ламп накаливания, развития работ по применению антистоксовых люминофоров в лампах накаливания и др.
Важными научно-техническими задачами в области газоразрядных ламп являются улучшение цветности натриевых ламп высокого давления; повышение срока службы ламп типа ДРИ; повышение стабиль?/p>