КПД тепловых источников излучения (ламп накаливания)
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?ости светового потока практически всех типов газоразрядных ламп и прежде всего люминесцентных ламп низкого давления; создание люминесцентных ламп с улучшенной цветопередачей и в колбах специальной формы для жилых помещений; развитие люминесцентных ламп повышенной интенсивности; создание безбалластных газоразрядных ламп; расширение ассортимента ламп типов ДРЛ, ДРИ, ДНаТ и др.
Требование повышения эффективности преобразования электрической энергии в световую не является абсолютным. На него накладываются ограничения в связи с необходимостью обеспечить разумную долговечность источников, необходимый спектральный состав излучения, достаточно низкую стоимость ламп, удобство их эксплуатации в осветительных приборах и т. п. Поэтому оценка эффективности источников света как преобразователей энергии должна осуществляться по критериям, учитывающим эти ограничения. В области создания таких критериев сделано уже немало.
В настоящее время главенствующее положение в светотехнике занимают источники света, основанные на использовании различных свойств электричества. Известно, что при прохождении электрического тока через проводник последний нагревается; это свойство электричества легло в основу создания тепловых источников света - ламп накаливания. Если к двум электродам, помещенным в пространство, заполненное инертным газом, подвести напряжение, то при определенных условиях между электродами возникнет электрический разряд, сопровождающийся свечением. Это явление легло в основу создания разнообразных типов газоразрядных ламп. Открытие люминофоров - веществ, способных преобразовать поглощаемую ими энергию в видимое излучение (люминесцировать), позволило создать, например, люминесцентные и электролюминесцентные источники света, в которых на люминофоры воздействуют соответственно энергии ультрафиолетового излучения и электрического поля.
Лампы накаливания изготовляются на напряжения от долей до сотен в, мощностью до десятков квт. Например, прожекторная лампа мощностью 10 квт имеет длину 475 мм и диаметр 275 мм. Увеличение напряжения на лампах накаливания против номинального на 1% повышает световой поток на 4%, но снижает срок службы на 15%. Кратковременное включение на напряжение, превышающее номинальное на 15%. выводит лампу из строя. Срок службы ламп накаливания колеблется от 5 ч (например, самолётные фарные лампы) до 1000 ч и более (например, транспортные лампы), поэтому лампы должны устанавливаться в местах, обеспечивающих лёгкость их замены. Световая отдача ламп накаливания зависит от конструкции, напряжения, мощности и продолжительности горения и составляет 10-35 лм/вт. В табл. 1 и 2 приводятся значения световой отдачи некоторых ламп различных конструкций.
Табл. 1. - Световая отдача некоторых ламп
Тип лампыСветовая отдача, лм/втПримечаниеКеросиновая лампа Лампа накаливания: с угольной биспиралью (галогенная)<1 2-378-912,5-13,522-27345 Общее освещение зданий, средств транспорта Специальные оптические приборы Малогабаритные кинопроекторы
По световой отдаче лампы накаливания уступают газоразрядным источникам света , однако они проще в эксплуатации (не требуют пусковых устройств и сложной арматуры) и для них практически нет ограничений по напряжению и мощности. Ежегодное производство ламп накаливания в мире достигает 10 млрд. штук, количество разновидностей более 2 тыс.
КПД и долговечность
Почти вся подаваемая в лампу энергия превращается в излучение. Потери за счёт теплопроводности составляет 5 %.
С возрастанием температуры КПД всего лишь несколько часов. Как показано на рисунке справа, при увеличении напряжения на 20 %, яркость возрастает в два раза. Одновременно с этим время жизни уменьшается на 95 %.
Уменьшение напряжения питания хотя и понижает КПД , но зато увеличивает долговечность. Так понижение напряжения в два раза (напр. при последовательном включении) сильно уменьшает КПД <http://