Электрический свет

редактировать
Устройство, излучающее свет электричество Включены лампы накаливания (слева) и люминесцентные (справа)

Электрический свет - это устройство, которое производит видимый свет из электрического тока. Это наиболее распространенная форма искусственного освещения, незаменима в современном обществе, обеспечивающая внутреннее освещение зданий и внешнее освещение для вечерних и ночных мероприятий. В техническом использовании сменный компонент, излучающий свет от электричества, называется лампой . Лампы обычно называются лампочками ; например, лампа накаливания. Лампы обычно имеют основание из керамики, металла, стекла или пластика, которое фиксирует лампу в патроне осветительной арматуры. Электрическое подключение к розетке может быть выполнено с помощью основания с резьбой, двух металлических штифтов, двух металлических колпачков или байонетного колпачка.

. Тремя основными категориями электрических фонарей являются лампы накаливания, которые излучают свет с помощью 99>нить накала, нагретая добела электрическим током, газоразрядные лампы, которые излучают свет с помощью электрической дуги через газ, и светодиодные лампы, которые излучают свет за счет потока электронов через запрещенную зону в полупроводнике.

До того, как электрическое освещение стало обычным явлением в начале 20 века, люди использовали свечи, газовые фонари, масляные лампы и огни. Английский химик Хамфри Дэви разработал первую лампу накаливания в 1802 году, а затем первую практическую электрическую дуговую лампу в 1806 году. К 1870-м годам дуговая лампа Дэви была успешно коммерциализирован и использовался для освещения многих общественных мест. Усилия Суона и Эдисона привели к тому, что коммерческие лампы накаливания стали широко доступны в 1880-х годах, и к началу двадцатого века они полностью заменили дуговые лампы.

Энергоэффективность электрического освещения радикально выросла с момента первой демонстрации. дуговых ламп и ламп накаливания 19 века. Современные электрические источники света бывают самых разных типов и размеров, адаптированных для многих приложений. Большинство современного электрического освещения питается от централизованно генерируемой электроэнергии, но освещение также может работать от мобильных или резервных электрических генераторов или аккумуляторных систем. Фонари с питанием от батареи часто резервируются для случаев, когда стационарные фонари выходят из строя, часто в виде фонарей или электрических фонарей, а также в транспортных средствах.

Содержание

  • 1 Типы
    • 1.1 Лампа накаливания
      • 1.1.1 Галогенная лампа
    • 1.2 Люминесцентная лампа
    • 1.3 Светодиодная лампа
    • 1.4 Угольная дуговая лампа
    • 1.5 Разрядная лампа
    • 1,6 Форм-факторы
  • 2 Ожидаемый срок службы лампы
  • 3 Общественное освещение
  • 4 Использование помимо освещения
  • 5 Условные обозначения цепей
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки

Типы

Проверка долговечности и яркости электрического света

Типы электрического освещения включают:

Различные типы огни имеют сильно различающиеся эффективность и цвет света.

НазваниеОптический спектр Номинальная эффективность. (lm /W )Срок службы (MTTF ). (часы)Цветовая температура. (кельвин )Цвет Цвет. цветопередача. индекс
Лампа накаливания Непрерывный 4–172–20 0002400–3400Теплый белый (желтоватый)100
Галогенная лампа Непрерывный16–233,000–6,0003,200Теплый белый (желтоватый)100
Люминесцентная лампа Меркурий линия + Люминофор 52–100 ( белый)8,000–20,0002,700–5,000Белый (различные цветовые температуры), а также доступны насыщенные цвета15–85
Металлогалогенная лампа Квазинепрерывный50–1156,000–20,0003,000–4,500Холодный белый65–93
Серная лампа Непрерывный80–11015 000–20 0006 000Бледно-зеленый79
Натрий высокого давления Широкополосный55–14010,000–40,0001,800–2200Розовато-оранжевый0–70
Натрий низкого давления Узкая линия100–20018,000–20,0001,800Желтый, без цветопередачи0
Светодиодная лампа Линия плюс люминофор10–110 (белый)50 000–100 000Различный белый от 2700 до 6000Различная цветовая температура, а также насыщенные цвета70–85 (белый)
Безэлектродная лампа Меркурий линия + Люминофор 70–90 (белый)80,000–100,000Различный белый от 2700 до 6, 000Различные цветовые температуры, а также насыщенные цвета70–85 (белый)

Цветовая температура определяется как температура черного тела, излучающего аналогичный спектр; эти спектры сильно отличаются от спектров черных тел.

Наиболее эффективным источником электрического света является натриевая лампа низкого давления. Он производит для всех практических целей монохроматический оранжево-желтый свет, который дает аналогичное монохроматическое восприятие любой освещенной сцены. По этой причине он обычно используется для наружного освещения. Астрономы предпочитают натриевые лампы низкого давления для общественного освещения, поскольку создаваемое ими световое загрязнение можно легко отфильтровать, в отличие от широкополосных или непрерывных спектров.

Лампа накаливания

Знак с инструкциями по использованию лампочек Табличка в церкви Св. Иоанна Крестителя, Хэгли посвящена установке электрического освещения в 1934 году.

Современная лампа накаливания со спиральной вольфрамовой нитью, коммерциализированная в 1920-х годах, разработана на основе угольной лампы накаливания, появившейся около 1880 года.

Менее 3% входящей энергии преобразуется в полезный свет. Практически вся потребляемая энергия превращается в тепло, которое в теплом климате необходимо отводить из здания с помощью вентиляции или кондиционирования воздуха, что часто приводит к большему потреблению энергии. В более холодном климате, где отопление и освещение требуется в холодные и темные зимние месяцы, побочный продукт тепла имеет определенную ценность. Лампы накаливания прекращаются во многих странах из-за их низкой энергоэффективности.

Помимо ламп для нормального освещения, существует очень широкий диапазон, в том числе низковольтные и маломощные лампы, часто используемые в качестве компонентов в оборудовании, но теперь в значительной степени замененные светодиодами.

Галогенная лампа

Галогенные лампы обычно намного меньше стандартных ламп накаливания, поскольку для успешной работы обычно требуется температура колбы выше 200 ° C. По этой причине у большинства есть колба из плавленого кварца (кварца) или алюмосиликатного стекла. Часто его герметизируют дополнительным слоем стекла. Наружное стекло является мерой безопасности, чтобы уменьшить излучение ультрафиолета и удерживать горячие стеклянные осколки, если внутренняя оболочка взорвется во время работы. Масляные остатки от отпечатков пальцев могут привести к расколу горячего кварцевого конверта из-за чрезмерного нагрева в месте загрязнения. Риск ожогов или возгорания также выше при использовании оголенных лампочек, что приводит к их запрещению в некоторых местах, если они не закрыты светильником.

Те, которые рассчитаны на работу от 12 или 24 В, имеют компактные нити накала, полезные для хорошего оптического контроля. Кроме того, они имеют более высокую эффективность (люмен на ватт) и лучший срок службы, чем негалогенные типы. Световой поток остается практически постоянным на протяжении всего срока службы.

Люминесцентная лампа

Сверху, две компактные люминесцентные лампы. Внизу две люминесцентные лампы. Спичка слева показана для шкалы.

Люминесцентные лампы состоят из стеклянной трубки, содержащей пары ртути или аргона под низким давлением. Электричество, протекающее по трубке, заставляет газы выделять ультрафиолетовую энергию. Внутренняя часть трубок покрыта люминофором, который испускает видимый свет при воздействии ультрафиолетовых фотонов. У них намного более высокий КПД, чем у ламп накаливания. Для того же количества генерируемого света они обычно используют от четверти до одной трети мощности лампы накаливания. Типичная световая отдача флуоресцентных осветительных систем составляет 50–100 люмен на ватт, что в несколько раз превышает эффективность ламп накаливания с сопоставимой светоотдачей. Светильники люминесцентных ламп дороже, чем лампы накаливания, потому что для них требуется балласт для регулирования тока, проходящего через лампу, но более низкая стоимость энергии обычно компенсирует более высокую начальную стоимость. Компактные люминесцентные лампы доступны в тех же популярных размерах, что и лампы накаливания, и используются в качестве энергосберегающей альтернативы в домах. Поскольку они содержат ртуть, многие люминесцентные лампы классифицируются как опасные отходы. Агентство по охране окружающей среды США рекомендует отделять люминесцентные лампы от обычных отходов для переработки или безопасной утилизации, а в некоторых юрисдикциях требуется их переработка.

Светодиодная лампа

Светодиодная лампа с винтом E27 Эдисон цоколь

Твердотельный светодиод (LED) был популярен в качестве светового индикатора у потребителей электроника и профессиональная аудиотехника с 1970-х годов. В 2000-х годах эффективность и производительность выросли до такой степени, что светодиоды теперь используются в осветительных приборах, таких как автомобильные фары и стоп-сигналы, в фонариках и велосипедных фарах, а также в декоративных целях, например, в праздничном освещении. Светодиодные индикаторы известны своим чрезвычайно долгим сроком службы, до 100 000 часов, но светодиоды работают гораздо менее консервативно и, следовательно, имеют более короткий срок службы. Светодиодная технология полезна для дизайнеров освещения из-за ее низкого энергопотребления, низкого тепловыделения, мгновенного управления включением / выключением, а в случае одноцветных светодиодов - непрерывности цвета на протяжении всего срока службы диода и относительно низкой стоимости производства. Срок службы светодиода сильно зависит от температуры диода. Эксплуатация светодиодной лампы в условиях, повышающих внутреннюю температуру, может значительно сократить срок ее службы.

Угольная дуговая лампа

Ксеноновая лампа с короткой дугой мощностью 15 кВт , используемая в проекционной системе IMAX. A ртутная дуговая лампа от флуоресцентный микроскоп.

Угольные дуговые лампы состоят из двух стержневых угольных электродов на открытом воздухе, питаемых от токоограничивающего балласта. Электрическая дуга возникает при прикосновении к концам стержней и их разъединении. Возникающая дуга образует раскаленную добела плазму между наконечниками стержней. Эти лампы имеют более высокий КПД, чем лампы накаливания, но угольные стержни недолговечны и требуют постоянной регулировки при использовании, так как сильное тепло дуги разрушает их. Лампы излучают значительный ультрафиолет, они требуют вентиляции при использовании в помещении, а из-за своей интенсивности они нуждаются в защите от прямого взгляда.

Изобретенная Хамфри Дэви около 1805 года угольная дуга была первым практическим электрическим светом. Он использовался в коммерческих целях, начиная с 1870-х годов для освещения больших зданий и улиц, пока не был заменен в начале 20 века лампами накаливания. Угольные дуговые лампы работают с высокой мощностью и излучают белый свет высокой интенсивности. Они также являются точечным источником света. Они использовались в ограниченных приложениях, которым требовались эти свойства, таких как кинопроекторы, сценическое освещение и прожекторы, до окончания Второй мировой войны.

Газоразрядная лампа

Газоразрядная лампа имеет стеклянную или кремнеземную оболочку, содержащую два металлических электрода, разделенных газом. Используемые газы включают неон, аргон, ксенон, натрий, галогенид металла и ртуть.. Основной принцип работы такой же, как и у угольной дуговой лампы, но термин «дуговая лампа» обычно относится к угольным дуговым лампам, а более современные типы газоразрядных ламп обычно называются газоразрядными. В некоторых газоразрядных лампах для зажигания дуги используется очень высокое напряжение. Для этого требуется электрическая цепь, называемая воспламенителем, которая является частью схемы электрического балласта . После зажигания дуги внутреннее сопротивление лампы падает до низкого уровня, и балласт ограничивает ток до рабочего. Без балласта будет течь избыточный ток, что приведет к быстрому разрушению лампы.

Некоторые типы ламп содержат немного неона, который позволяет зажигать при нормальном рабочем напряжении без внешней схемы зажигания. Натриевые лампы низкого давления работают таким образом. Простейшие балласты представляют собой просто индуктор и выбираются там, где решающим фактором является стоимость, например, при уличном освещении. Более совершенные электронные балласты могут быть разработаны для поддержания постоянной светоотдачи в течение всего срока службы лампы, могут приводить лампу в движение прямоугольной волной для обеспечения полного отсутствия мерцания на выходе и отключаться в случае определенных неисправностей.

Форм-факторы

Многие ламповые блоки или лампочки указаны в стандартных кодах формы и названиях патронов. Лампы накаливания и их заменяемые детали часто обозначаются как «A19 / A60 E26 / E27», что является обычным размером для ламп такого типа. В этом примере параметры «A» описывают размер и форму колбы, а параметры «E» описывают базовый размер винта Эдисона и характеристики резьбы.

Ожидаемый срок службы лампы

Ожидаемый срок службы для многих типов ламп определяется как количество часов работы, при котором 50% из них выходят из строя, то есть средний срок службы ламп. Производственные допуски, составляющие всего 1%, могут привести к разбросу срока службы лампы на 25%, поэтому, как правило, некоторые лампы выходят из строя намного раньше номинального срока службы, а некоторые служат намного дольше. Для светодиодов срок службы лампы определяется как время работы, при котором 50% ламп испытали снижение светоотдачи на 70%.

Некоторые типы ламп также чувствительны к циклам переключения. В помещениях с частым переключением, таких как ванные комнаты, срок службы лампы может быть меньше, чем указано на коробке. Компактные люминесцентные лампы особенно чувствительны к циклам переключения.

Уличное освещение

Общее количество искусственного света (особенно от уличного фонаря ) достаточно для того, чтобы города были легко видны ночью с воздуха и из космоса. Этот свет является источником светового загрязнения, которое обременяет астрономов и других.

На этом составном изображении, сделанном в октябре 2012 года, искусственные огни выделяют особо развитые или населенные районы поверхности Земли, включая побережье Европы, восточные районы США, Индию, Японию и Южную Корею.

Использование в других целях, кроме освещение

Прозрачная стеклянная лампочка мощностью 60 Вт

Электрические лампы могут использоваться в качестве источников тепла, например, в инкубаторах, как инфракрасные лампы в фастфуде ресторанов и игрушек, таких как Kenner Easy-Bake Oven.

Благодаря своим нелинейным характеристикам сопротивления, вольфрамовые лампы накаливания долгое время использовались в качестве быстродействующих термисторов в электронных схемах. Популярные применения включают:

Стилизованное изображение лампочки представляет собой логотип турецкой АК Сторона.

Обозначения цепей

В принципиальных схемах лампы обычно показаны как символы. Есть два основных типа символов, это:

См. Также

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-18 11:21:04
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте