Типы ламп

Лампа накаливания - это стеклянная запаянная колба с вакуумом или инертным газом, в которой вольфрамовая спираль под действием электрического тока накаливается до температуры 2600-3000 К и излучает свет и тепло (видимое и инфракрасное излучение). Коэффициент полезного действия ламп накаливания достигает своего максимального значения 15 % при температуре около 3400 K. При практически достижимых температурах в 2700 K КПД лампы составляет 5 %, соответственно 95% потребляемой энергии идет на выработку тепла - на нагрев колбы и окружающего пространства.

Световая отдача и срок службы (важнейшие показатели лампы накаливания) определяются рабочей температурой спирали. При повышении температуры яркость возрастает, но вместе с тем быстрее происходит испарение вольфрама, который оседает на колбе в виде зеркального налета (при этом в разы уменьшается световой поток, рис.1), спираль становится тоньше и в определенный момент (при включении) расплавляется в самом тонком месте - лампа выходит из строя. Таким образом с увеличением яркости уменьшается срок эксплуатации лампы.

рис. 1 Лампа накаливания (в начале и конце срока эксплуатации)

Галогенная (галогеновая) лампа накаливания сравнима принципу работы с обычной лампой накаливания. Она содержит в газе-наполнителе незначительные добавки галогенов (бром, хлор, фтор, йод) или их соединения. С их помощью устраняется потемнение колбы. Испаренный из спирали вольфрам попадает в область более низкой температуры вблизи стенки колбы, где образует вольфрамо-галогенное соединение. Вместе с тепловым потоком эти соединения снова перемещаются в зону горячей спирали и там распадаются. Часть вольфрама восстанавливается на спирали, но уже на новом месте, спираль на вид становится рыхлой. Таким образом применение галогенов предотвращает потемнение колбы и увеличивает срок службы лампы.

рис. 2 Спираль галогенной лампы накаливания (в начале и конце срока эксплуатации)

Газоразрядная лампа представляет собой компактную стеклянную колбу, в которой вместо нити накала расположены два электрода. Физическая основа — электрический разряд в парах металлов (ртути).

Ксеноновая лампа - это газоразрядная лампа, содержащая в колбе инертный газ ксенон. Другое название ксеноновых ламп - HID лампы (High Intensity Discharge lamps). Спектр ксеноновой лампы по составу идентичен дневному солнечному свету, так что излучаемый ей свет кажется наиболее естественным. У ксеноновой лампы две колбы, внутренняя сделана из тугоплавкого кварцевого стекла, внешняя из силикатного (оно отсекает ультрафиолетовое излучение, которое губительно для отражателя и стекла фары), из пространства между колбами откачен воздух, что снижает теплопроводность и, следовательно, уменьшает нагрев внутри фары. Газоразрядные лампы по сравнению с лампами накаливания имеют более высокую светоотдачу. Это означает, что ксеноновая лампа, потребляя всего 35 Вт электрической мощности (вместо 55 Вт у галогенки), дает почти втрое больше света, чем классическая галогеновая лампа.

Цветовая температура - термин, заслуживающий подробного рассмотрения. Она измеряется в Кельвинах (К) и используется, когда нужно описать цвет предмета, излучающего тепло и свет (например, свечка или спираль лампы накаливания). Цвет обычных предметов (например, фруктов или одежды) характеризуют длиной волны или частотой (например красный 625 - 740 нм, оранжевый 590 - 625 нм и т.д.). Отметим также, что 1 Кельвин = 1 градусу Цельсия, а градусы Цельсия переводятся в Кельвины по формуле K = °C + 273,15.

Проведем эксперимент - возьмем обычную электрическую лампочку и комнатный выключатель с регулятором освещенности. Плавно включаем свет, и в определенный момент спираль лампочки начнёт светиться еле заметным красным цветом. Если в этот момент измерить температуру спирали, то она будет равна примерно 1200 К. Говорят, что красному цвету соответствует цветовая температура 1200К. Продолжаем уменьшать сопротивление выключателя, спираль нагреется до температуры 2000 К, и ее цвет будет оранжевым, далее при 3000 К - желтым. При 3683 K достигается температура плавления вольфрама и спираль перегорает, но если бы этого не произошло, то при температуре 4000-5500 К цвет излучения был бы белым, а при 6000 К голубоватым и далее ближе к фиолетовому. Эти цифры и есть цветовая температура нагретого излучающего тела.

Цветовая температура ксенона. Ксенон разных цветов получают изменением состава газовой смеси в колбе лампы, от тепло-белого ближе к желтому (<4000 K) до холодно-белого ближе к голубому (5000-7000 К) и фиолетовому (8000 -12000К).

На форумах и рынках /магазинах не прекращаются многочисленные споры о том, какой ксенон по-настоящему белый. Мы посвятили изучению этого вопроса немало времени и пришли к следующему результату.

Белый свет имеет широкий диапазон цветовых температур, от тепло-белого 3000К до холодно белого 6000-7000К. Следует различать понятия «солнечный свет», «свет неба» и «дневной свет». Под солнечным светом понимается прямое излучение солнца в районе 12-ти часов дня, имеющее желтоватый оттенок, его цветовая температура соответствует примерно 4000К. Свет неба представляет собой голубоватый свет с цветовой температурой около 7000К. Влияние света неба можно видеть зимой в тенях на снегу, а также летом, наблюдая голубовато-зелёный цвет травы, или голубоватый отлив на листьях деревьев. Так вот, под дневным светом понимается смесь солнечного и небесного света, и его цветовая температура равна усреднённой температуре этой «смеси», то есть 5500К. Эта цифра и взята за основу для так называемых «дневных» фотоплёнок. Эти плёнки хорошо работают при ясном небе и прямом солнечном свете, но стоит солнцу зайти за облако, то баланс цветовой температуры сразу же нарушается, и она «ползёт» в сторону повышения, от 5500К — к 6000-7000К. Именно поэтому в пасмурную погоду фотографии получаются с голубоватым отливом. С другой стороны, стоит цвету неба окраситься в более тёплые тона, например на закате, общий баланс цвета нарушается в сторону понижения цветовой температуры вплоть до 3000К, так как солнечный свет на закате тоже «уходит» в область более низких цветовых температур. (источник www.photo-element.ru)

Факты из области фото и видеосъемки, например об использовании осветительных приборов и вспышек с температурой 5000-5500К, приводят сторонники мнения о том, что ксенон 5000К имеет самый что ни есть белый цвет. Но вся эта информация актуальна и полезна для фотографии и полиграфии.

Если говорить об автомобильном свете, то наиболее предпочтительный – яркий и комфортный в условиях дорожного движения в темное время суток – ксенон с цветовой температурой 4300К (цвет прямого солнечного излучения).

В подтверждение этому мнению есть следующие факты:

  • штатный (заводской) ксенон на абсолютном большинстве автомобилей имеет цветовую температуру 4300К;
  • контрастность предметов на дороге в свете ксенона 5000К ниже, чем в свете ксенона 4300К;
  • чем выше цветовая температура, тем хуже воспринимаются объекты ночью на дороге и тем быстрее устают глаза водителя;

  • при включении галогенного дальнего света (в сравнении с любым ксеноном он имеет желтый цвет) наблюдается контраст цветов, т.е. вы видите все предметы сначала в желтоватом дальнем свете, а затем по мере приближения к ним в холодно-белом или синеватом. Чем ниже цветовая температура ксенона, тем меньше контраст с дальним светом;
  • чем ниже цветовая температура ксеноновой лампы, тем выше ее светоотдача, т.е. лампы 4300К светят заметно ярче ламп 5000-6000К.
  • Также на рынках появился желтый ксенон, специальный для противотуманных фар. Колбы этих ламп окрашены в лимонно-желтый свет. Именно желтый свет наиболее эффективен в туман из-за особенностей преломления света в капле воды, подробнее можно прочитать в статье Ксенон в противотуманках.

    Для розжига электрической дуги необходимо напряжение до 25 кВ, для этого применяются специальные блоки розжига (балласты). После пробоя межэлектродного пространства и зажигания дуги блок переходит в режим стабилизации мощности дугового разряда: на лампе поддерживается мощность 35 Вт, при этом между электродами лампы напряжение порядка 85 В. Блоки, штатно установленные на автомобиль, представляют собой сложные электронные устройства, построенные на специализированном микропроцессоре, с энергонезависимой памятью, в которую записывается текущий режим работы лампы, т.е. если выключить фары, когда лампа разгорелась не полностью, блок это учтет при следующем включении, и режим розжига будет иной. Если лампы вообще нет, блок не будет ждать, пока от высоковольтного разряда расплавится разъем, а уйдет в защиту, т.е. просто выключится. Также он выключится, если лампа прогорела от старости до короткого замыкания из-за металлизации колбы.

    Блоки розжига изнутри..

    рис. 4 Ксеноновая лампа
    рис. 5 Блок розжига


    04 сент. 2016

    Написать сообщение

    Пожалуйста, оцените по 5 бальной шкале