9:30 PM
Генерация света

В источниках искусственного света используют три физических процесса: тепловое излучение, газовый разряд и люминесценцию.
 

Тепловое излучение. Любое тело с температурой Т (К) испускает электромагнитные волны. Тепловое излучение имеет сплошной спектр. Распределение спектральной плотности теплового излучения, согласно закону Планка, определяется только температурой тела Т (рис. 2).

Максимальная спектральная плотность соответствует Хмакс(нм) = 2,9 х 106/Т (К): чем выше Т, тем короче максимум. Для того чтобы максимум распределения совпал с X = 555 нм, Т должна быть приблизительно равна 5200К (цветовая температура солнца).

Относительное спектральное распределение энергии излучения

Все ранее существовавшие источники света: факелы, масляные лампы, свечи - тепловые излучатели.

Последней в этой серии является лампочка накаливания.
 

Газовый разряд. Газоразрядная лампа состоит из стеклянной колбы, наполненной инертным газом, пара-ми металла (натрий, ртуть) или их смесью; в оба конца лампы впаяны электроды. При включении лампы сначала происходит разогрев электродов, приводящий к тепловой эмиссии свободных электронов. Затем разогрев прекращается и к электродам прикладывается разность потенциалов. Свободные электроны при своем движении к положительно заряженному электроду соударяются с атомами инертного газа или металла, находящимися в лампе.
 

Если энергия свободного электрона во время столкновения достаточна велика, то может произойти переход электрона атома на орбиту с более высокой энергией и, следовательно, возбуждение атома. Возбужденный атом может возвратиться в основное состояние. Этот переход сопровождается излучением кванта энергии.

Спектральные линии, испускаемые при таком переходе, известны как резонансные линии. Резонансное излучение сильно поглощается газом, наполняющим лампу, так как квант энергии имеет как раз ту величину, которая необходима для перевода атома в возбужденное состояние.
 

Возбужденный атом может вторично испытать соударение со свободным электроном и перейти в новое возбужденное состояние. После повторного соударения атом может перейти на прежний уровень возбуждения, испуская квант, после чего либо цикл повторяется, либо атом возвращается в основное энергетическое состояние, с испусканием второго кванта.
 

Если при столкновении электрона с атомом образуется ион, то число свободных электронов и ионов в разряде постоянно увеличивается, и ток при постоянном напряжении на лампе будет все время возрастать. Для ограничения тока в газоразрядных лампах используют нагрузку, включаемую в цепь питания последовательно с лампой.
 

Если свободный электрон сталкивается с ионом, то последний поглощает его, в результате чего снова возникает нейтральный атом. В этом случае кинетическая энергия электронов преобразуется в излучение со сплошным спектром. Чем выше давление газа, тем больше вероятность такой рекомбинации, так как на единицу объема приходится больше ионов и свободных электронов.
 

Люминесценция. Так же, как и в случае соударения со свободным электроном, атом может возбуждаться путем поглощения кванта с достаточной энергией. При возвращении атома в основное состояние излучается квант с энергией, характерной для возбужденного атома (резонансное излучение). Применяя соответствующие люминофоры, можно преобразовывать УФ-излучение в световое. Излучение твердотельных люминофоров имеет не линейчатый, а полосатый спектр с полосами разной ширины. Комбинируя различные люминофоры, можно получить сплошной спектр, который заключает в себе большую часть диапазона видимого излучения.
 

Критерии оценки источников света
Для сравнения источников света следует учитывать две характеристики: световую отдачу и цветопередачу.
 
1.  Световая отдача (выражается в лм/Вт) определяет экономичность ламп и численно равна отношению излучаемого лампой светового потока к ее электрической мощности (включая мощность, израсходованную в нагрузке, и т.д.). При внутреннем освещении важно помнить, что часть энергии преобразуется в тепло, которое влияет на микроклимат данного помещения. При использовании ламп с высокой светоотдачей требуется меньше мощности для обеспечения заданного уровня освещенности.

 

2.    Цветопередача света лампой.
При расчетах установки и оценке ее экономических показателей необходимо знать средний срок службы ламп и другие данные, зависящие от факторов, не имеющих отношения к источнику света.

 

Категория: Свет искусственный | Просмотров: 134 | Добавил: laborsafety | Теги: Генерация света, искусственный свет, свет | Рейтинг: 0.0/0