ТИПЫ
ЛАМП
Различают следующие типы ламп:
-
лампы накаливания-
галогенные лампы-
ксеноновые лампыЛампа 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;
- в
течение срока эксплуатации ксеноновых ламп меняется спектр их излучения в
сторону повышения цветовой температуры, т.е. со временем они "синеют"
(4300К перейдет в 5000К, 5000К - в 6000К и т.д.);
- 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 |