Қазақстан Республикасы Білім жəне ғылым министрлігі
жүктеу/скачать 7,97 Mb.
|
монтаж
Жарық шамдардың түрлеріЖарық көздері-электромагниттік энергия жəне спектрдің көрінетін бөлігі. Жарық көздері электр жəне жарық техникалық параметрлермен — кернеуі, қуаты, жарық ағыны, Жарық қайтарымы, жарық күші жəне жану ұзақтығымен сипатталады. Жарық ағыны-оптикалық сəуле шығару қуаты бағаланатын шама. Мысалы, кернеуі 220 В 25 Вт электр шамының жарық ағыны 220 лм-ге тең. Мощность лампы — количество электрической энергии, потребляемой лампой в единицу времени. Жарықтану (Е) - жарықтану бетінің бірлігіне келетін жарық ағыны. Жарықтандыру бірлігі люкс (лк) болып табылады. Жарық күші осы бағыттағы жарық ағынының тығыздығын анықтайды жəне дене бұрышының ішіндегі көзден осы бұрышқа таралатын жарық ағынының қатынасына тең. Жарық күшінің бірлігі-кандела (кд). [9]. Берілген бағыттағы жарық күшінің үстіңгі тығыздығы жарықтылық деп аталады. Жарықтылық бірлігі шаршы метрге — кд/м2 кандела болып табылады. Жарық қайтарымы (лм/Вт) — шамның жарық ағынының оның қуатына қатынасы. Бұл шамның үнемділігін сипаттайды. Қыздыру шамдарының қуаты бірдей болғанда, бірақ əртүрлі номиналды кернеу кезінде шамдардың жарық қайтарымы да əртүрлі. Осылайша, 127 В номиналды кернеу кезінде қыздыру шамдары үшін жарық қайтарымы 220 В кернеуіне арналған қуаттағы шамға қарағанда шамамен 10% - ға жоғары. Жанудың орташа ұзақтығы (сағ) — шамдардың партиясының жануы ұзақтығының орташа арифметикалық сағат саны. Əдетте, қызмет ету мерзімі қыздыру тең 1000 сағ. жану кезінде қалыпты кернеу желісі [17]. Қазіргі жарық көздері екі негізгі топқа бөлінеді — қыздыру шамдары жəне газразрядты. 87 сурет. Қыздыру шамы (а), ДРЛ (б) жəне люминесцентті (в) жарық көздері: 1 — шұжық; 2 — қызған жіп; 3 — кварц жанарғы; 4 - люминофор қабаты; 5 — цоколь; 6 — шыны трубка Қыздыру шамы (87, а сурет) - жарық энергиясын жарық энергиясына түрлендіру баяу балқитын өткізгішті электр тогымен қыздыру есебінен болатын жарық көзі. Қыздыру шамы ішінде вакуумда немесе инертті газда баяу балқитын өткізгіштен жасалған жіп бар шыны колбаны білдіреді. Көбінесе қыздыру сымын (нить накала) бір немесе екі спираль түрінде жасайды [17]. Газ толтырылған шамдарға қарағанда, колбалары инертті газбен (азот, аргон, ксенон, криптон қоспалары) толтырылады. Газ толтырылған шамдар вакуумдық шамдармен салыстырғанда жақсы жарық бергішке ие, яғни қысым астындағы колбадағы газ вольфрамның булануына кедергі жасайдыБұл қыздыру температурасын арттыруға мүмкіндік береді, оның арқасында шамның жарық ағыны ұлғаяды жəне оның түсі жақсарады. Қыздыру шамдарының кемшілігі-пайдалы əсер коэффициенті төмен. Жарық ағынының энергиясына барлық тұтынылатын электр энергиясының 4% ғана айналады, ал қалған бөлігі лампамен сəулеленетін жылу энергиясына айналады. Электрлік, жарық техникалық сипаттамалары жəне қыздыру шамдарының жану ұзақтығы қоректік кернеудің өзгеруіне байланысты болады. Төмен кернеу кезінде жарық ағыны азаяды, ал жоғары болғанда — шамның жану ұзақтығы күрт төмендейді: кернеу номиналды шамадан 15% жоғарылап артқан кезде жарықшамы істен шығады. Жанудың орташа ұзақтығы мен жоғары емес жарық қайтарымына (10-13 лм/Вт) қарамастан қыздыру шамдары халық шаруашылығының əр түрлі салаларында кеңінен қолданылады. Бұл оларды пайдаланудың қарапайымдылығымен жəне қолайлылығымен, қолданудың əмбебаптығымен, сəулеленудің қанағаттанарлық спектрімен, конструкцияның ықшамдығымен жəне арзандығымен түсіндіріледі. Өнеркəсіп келесі стандартты қуаттарға арналған жалпы қыздыру шамдарын шығарады (Вт): 15, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750, 1000, 1500. Кəсіпорындардың ашық алаңдары мен аумақтарын жарықтандыру үшін галогенді қыздыру шамдарын қолданады. Конструкциялық шам галогендер қосылған инертті газбен толтырылған кварц түтігі немесе дененің баяу булануын қамтамасыз ететін олардың қосылыстары түрінде жасалған. Галогендік лампалардың қалыпты қыздыру шамымен бірдей қуаты аз, едəуір жоғары жарық қайтарымы (22-30 лм/Вт) бар, олардың қызмет ету мерзімі қалыпты қыздыру шамдарынан екі есе артық. Өнеркəсіп қуаты 500 Вт-тан 20 кВт-қа дейін галогенді шамдар шығарады газразрядты жарық көздері-толқын ұзындығы диапазонының сəулеленуі инертті газдардың, металл булары немесе олардың қоспаларының ортасында электр разрядының нəтижесінде пайда болатын шамдар (87, б, в сурет). Газразрядты жарық көздеріне люминесцентті шамдар, люминофоры бар доғалық сынапты шамдар (ДРЛ), ксенонды газразрядты шамдар (ДКсТ), иодидтері бар доғалық сынапты шамдар (ДРИ), жоғары қысымды доғалық натрийлі шамдар (ДНаТ) жатады. Люминесцентті шам - бұл жарық ағыны ультракүлгін сəулеленудің əсерінен люминофорлардың шамымен анықталады. төменде берілген 4- кестеде келтірілген. Люминесцентті шамның конструкциясы (87, в сурет) ұзақ, тұрақты жануды қамтамасыз етеді. Шамның шыны түтігі (түзу, U-тəрізді, сақиналы немесе басқа пішінді) ішінен люминофордың жұқа қабатымен жабылған жəне оның ұштары герметикалық дəнекерленген. Түтіктен ауа алынып, оның ішіне инертті газ —аргон жəне сынап тамшысы төмен қысымда көрінеді. Түтіктердің шет жағында қажетті электрондық эмиссияны алу үшін қызмет ететін оксидті жабыны бар вольфрамды арнайы электродтар бекітілген. 4 кесте. Негізгі жарық техникалық сипаттамалары люминесцентті шамдар
Шамды айнымалы ток көзіне қосқан кезде электродтардың қызуы болады, сынап буланады жəне электродтар арасында электр разряд пайда болады. Разряд интенсивті ультракүлгін сəулемен сүйемелденеді, оның əсерінен люминофор жарық шығарады. Люминесцентті шамдардың түрлі түстілігін люминофордың құрамын өзгерту арқылы алуға болады. Люминесцентті шамдар жалпы жарықтандыру үшін кеңінен қолданылады. Бұл ретте олардың 75 лм/Вт жететін жарық қайтарымы жəне қызмет ету мерзімі сол мақсаттағы қыздыру шамдарына қарағанда бірнеше есе көп. Мысалы, қуаты 40 Вт люминесцентті шам 3000 лм жарық ағыны жəне орташа қызмет ету мерзімі 10000 сағат, ал сол қуатты қыздыру шамының жарық ағыны 460 лм жəне қызмет ету мерзімі 1000 сағат. Жарық ағыны люминесцентті шамның 4000 сағат жануынан кейін жеткілікті үлкен болып қала береді (шам үшін 2250 лм 40 Вт), ал қыздыру шамы өз мерзімін өтеген. Бұл шамдардың кемшілігі электр тогының екі еселік жиілігіне тең жиіліктегі жарық ағынының периодтық пульсациясы болып табылады. Адам көзі көру инерциясының арқасында жарықтың осы диірмендерін байқай алмайды, бірақ егер бөлшектің қозғалыс жиілігі жарық импульстерінің жиілігіне сəйкес келсе, онда бөлшектер стробоскопиялық əсерге байланысты қозғалмайтын немесе баяу айналатын көрінеді. Бұл жағдайда шамдар үш фазалы токтың əр түрлі фазаларына қосылады (жарық ағынының пульсациясы əртүрлі жартылай периодтарға болады). Люминесцентті шамдар желіге қосылған кезде іске қосуды реттейтін аппараттармен жабдықталады, өйткені шамды желіге тікелей қосқан кезде кернеудің кез-келген қысқа мерзімді төмендеуі токтың күрт өсуіне жəне оның электродтарының жануына əкеледі. Сыртқы жарықтандыру қондырғыларында люминесцентті шамдарды қолдану бірқатар қиындықтарға байланысты. Шамның төмен температурада жұмыс істеуі үшін тұтану кернеуінің едəуір артуы қажет: температура 0°С төмен төмендеген кезде жарық ағыны 6-10 есе азаяды. Сондықтан аумақтарды, көшелерді, алаңдарды жарықтандыру үшін люминесцентті шамдарды пайдалану кезінде екі немесе үш шамдары, топтық жылу оқшаулағышы жəне бір іске қосуды реттейтін аппараты бар шамдарды жүйелі түрде қосу үшін арнайы шамдарды қолданады. Бұл шамдар +35-ден - 20°С аралығында тиімді жұмыс істейді. Төмен температурада шамдарда шамдардың қабырғаларында оңтайлы жылу режімін сақтауды қамтамасыз ететін арнайы қосымша құбырлы жылытқыштар қолданылады. Өнеркəсіп жалпы мақсаттағы люминесцентті шамдардың шамамен 100 түрлі өлшемін шығарады. Қуаты 15, 20, 30 Вт 127 В кернеуге жəне 40, 80, 125 Вт 220 В кернеуге ең көп тараған шам түрлері. Шамдардың жануының орташа ұзақтығы-10000 сағ. Люминесцентті шамдарды таңбалауда келесі əріптер қолданылады: Л-люминесцентті, Д-күндізгі, Б — ақ, ХБ-суық-ақ, ТБ- жылы-ақ жарық, Ц — жақсартылған түс беру, А — амальгамды. Люминофоры бар сынапты доғалы шамдар (ДРЛ) 5 цокольдан, 1 баллоннан (колба) жəне 3 кварцты жанарғылардан тұрады (85, б сурет). Екі негізгі жəне екі күйдіру электродтары бар кварц түтікті жанарғы 2,5 -4,5 кПа қысымдағы таза аргонмен жəне сынаптың мөлшерленген санымен (40 — 60 мг) толтырылған. Цоколь қарапайым бұрандалы түрде орындалады. Ішкі беті люминоформен жабылған колба оттықтың бөлшектерін тотығудан жəне механикалық зақымданудан қорғау үшін қызмет етеді, ультракүлгін сəуленің сыртқа шығуын болдырмайды жəне оттықтағы жəне люминофордың қабатындағы қажетті температуралық режімді қамтамасыз етеді. Ауа сорылғаннан кейін, колба аргонмен бірнеше ондаған кПа қысымына дейін толтырылады [17]. Шамның электродтарына кернеу беру кезінде сынап буында спектрдің көк-жасыл бөлігінде қарқынды ультракүлгін сəуле шығаратын электр разряды пайда болады. Ультракүлгін сəулелердің əсерінен люминофор қызғылт-қызыл түсті жарық ағынын шығарады, негізгі жарық ағынымен аралас, адам көзімен көрінетін жасыл реңкті ақ жарық жасайды. ДРЛ шамдарының люминофорлары үшін оңтайлы температура 250 — 350о С тең. ДРЛ шамдарының жинақы құрылымы, жарық ағынының жоғары концентрациясы, айтарлықтай үлкен меншікті жарық қайтарымы (40 — 55 лм/Вт), жарық ағынының қоршаған орта температурасынан практикалық тəуелсіздігі, жоғары қызмет ету мерзімі (6000 — 8000 с ). Шамдардың қызмет ету мерзімі қосу санына байланысты. Мысалы, шам 10 сағаттық режімде жұмыс жасаса, олардың қызмет ету мерзімі үздіксіз жану режіміне қарағанда 1,5 есе төмендейді. [9]. Өнеркəсіп қуаты шам шығарады 80, 125, 250, 400, 700, 1000 жарық ағыны 3200-ден 50000 лм дейін 2000 Вт (5 кесте). Сыртқы жарықтандыру қондырғыларында ДРЛ шамдарын пайдалану кезінде олардың тұтану сипаттамаларын ескеру қажет. 5 кесте. ДРЛ шамдарының жарық техникалық сипаттамалары
Қоршаған ауаның температурасы +20оС кезінде шамдар 180 В дейінгі кернеу кезінде жануы тиіс, температура -25 °С дейін төмендегенде, қуаты 400, 700 жəне 1000 Вт шамдарға тиісінше 205 В, 250 жəне 300 В кернеу талап етіледі. Еліміздің температурасы төмен аудандар үшін қуаты 125-1000 Вт (мысалы, ДРЛ-125 ХЛ1, ДРЛ-250 ХЛР типтері) солтүстік орындаудағы арнайы шамдар шығарылады. Сəуле шығаратын қоспалары бар металл галогенді доғалы шамдар (ДРИ) - ДРЛ шамдарын конструктивті түрде еске салады, бірақ сыртқы колба люминоформен жабылмаған, кварц жанарғылары қысқа жəне ұшында жылу шағылыстырғыш жабыны бар, ал жанарғылар колбасының ішіне сынаппен жəне кейбір металдардың (натрий, таллия, Үндістан жəне т.б.) аргонымен толтыратын газбен қатар енгізіледі. Бұл металдарды енгізу разрядты сəулеленудің спектралды құрамын кең ауқымда өзгертуге, сəулеленудің көрінетін бөлігін арттыруға жəне люминофорды пайдаланудан бас тартуға мүмкіндік береді. Бұл шамдардың жарық қайтарымы 90-100 лм / Вт жетеді, бұл ДРЛ шамдарына қарағанда 1,5 - 2 есе жоғары. ДРИ шамдарының қуаттары ДРЛ шамдарының əдеттегі қуатына сəйкес келеді, ал олардың электрлік сипаттамалары іс жүзінде сəйкес келеді немесе өте жақын. ДРИ шамдарының қызмет ету мерзімі ДРЛ шамынан аз жəне 3000-5000 сағ. ДРИ шамдарындағы катодтар тотықпен немесе ториймен белсендіріледі, сондықтан шамдарды жағу үшін желіде тіпті оң температурада да жоғары кернеу талап етіледі. Жоғары қысымды доғалы натрийлі шамдар (ДНаТ) — алюминийдің жарық өткізетін поликристалды тотығынан жасалған цилиндрлік разрядты түтікше болып табылады. Түтіктің ұштары белсендірілген вольфрамды электродтар бекітілген ниобийлі қалпақтармен герметикалық жабылған. Түтіктің ішіне дозаланған натрий, сынап жəне ксенон газы енгізілген. Жылу оқшаулауға арналған сыртқы баллонның 10-4 - 10-5 Па терең вакуумы бар. Жұмыс жағдайында натрий буының қысымы 25- 27 кПа құрайды, бұл ретте шам едəуір сары жарықпен қуатты жарық ағынын шығарады. Жарық беру шамдары 115-125 лм/Вт құрайды, ал жанудың орташа ұзақтығы 15-20 мың сағат, бұл оларды үлкен ашық кеңістікті жарықтандыру үшін қолдануға мүмкіндік береді: жоғары өтімді цехтар, карьерлер, құрылыс алаңдары, кəсіпорын аумақтары, алаңдар жəне т.б. [9]. Жарықдиодты шамдар (88 сурет) мынадай негізгі құрылымдық элементтерден тұратын техникалық құрылғылар болып табылады: шағылыстырғыш пен шашыратқыштан, жарықдиодты модульден, радиатордан жəне қорек көзінен (драйвер) алынған оптикалық жүйе. 88 сурет. Жарықдиодты шамдардың түрлері Қосымша элемент цоколь болып табылады, оның көмегімен шам патроны бар шамға қосылады. Мұндай жарықдиодты жарық көзінің ерекше ерекшеліктеріне мыналар жатады: шашыратқыш, шағылдырғыш жəне радиатор нысаны, сондай-ақ жарықдиодты модуль құрылғысы. Жарықдиодты шамдарға арналған жарықдиодты модульдер дискретті жарықдиодтарда немесе "платадағы чип" (СОВ) технологиясы бойынша орындалған жарықдиодтарда орындалады. Қуатты жарықдиодты СОВ құрастырмалары мұндай құрылғыларда жарықдиодты модульдердің рөліне жақсы сəйкес келеді, өйткені дəнекерлеу операциясы алынып тасталатын жəне пайдаланылатын материалдар саны азаюды дайындау процесінің ұзақтығын едəуір қысқартады. Алайда, мұндай жарықдиодты шамдардың конструкциялары əлі де жетілдіріледі жəне жетілдіріледі, өйткені дискретті жарықдиодтарда жиналған шаммен салыстырғанда СОВ негізіндегі шамның тиімділігі біршама төмен [20]. Жарықдиодты шамдар дəстүрлі жарық көздерін ауыстыратын болады қыздыру шамдары, люминесцентті, металл галогенді жəне басқа да шамдар жəне аналогы жоқ инновациялық шамдар. Ақ жарық алу тəсілі бойынша жарықдиодты шамдар пайдаланылатын шамдарға бөлінеді: – "көк чип-сары люминофор" жүйесінің ақ жарық жарықдиодтары люминофор арқылы көрінетін спектрдің сары диапазонының толқын ұзындығында "көк чип" сəулелену толқынының ұзындығын түрлендіру жəне ақ жарық алу үшін осы түстерді аддитивті араластыру негізінде алынған. Бұл ретте люминофор тікелей чипке жағылуы немесе одан біраз қашықтыққа алынуы мүмкін, мысалы, пластиктен люминофор енгізу арқылы; «көк чип» - «сары люминофор» - «қызыл люминофор» жүйелі ақ жарық беретін жарықдиодтары адам көзіне көрінетін диапазонның көп бөлігін жабуға мүмкіндік беріп, бұл жарық сапасын жақсартады; "көк чип" – "қызыл чип" – сары люминофор" жүйесінің ақ жарық жарықдиодтары жарық сапасын арттырады; бұл ретте қызыл чип көк немесе бөлек люминофор қабатының астында болуы мүмкін; "ультракүлгін чип" – " сары люминофор» жүйесінің ақ жарық жарықдиодтары; қуатты жарықдиодты "платадағы чип" құрастырмалары, ақ жарық диодтар үшін жоғарыда сипатталғандай жолмен алынады. Ақ жарықты көк, қызыл жəне жасыл чиптердің комбинациясы арқылы алуға болады, алайда жалпы жарықдиодты шамдарда RGB жүйесінің ақ жарықтың жарықдиодтары қолданылмайды, себебі бұл чиптердің оптикалық жəне электрлік сипаттамаларының температурадан тəуелділігі бір-бірінен қатты ерекшеленеді. Сонымен қатар, RGB жүйесі жарықтандырудың зияткерлік жүйелерінде сəулелену спектрін өзгерту функциясы бар жарықтандыру құрылғыларын құру үшін негіз ретінде əрекет етеді. Жарық сапасын жақсарту жəне 95-тен астам түс беру индексін алу тағы бір мүмкіндігі спектрдің қызғылт сары аймағында жатқан толқынның шық ұзындығы бар қосымша жарық диоды бар RGBA жүйесін пайдалану болып табылады. Мұндай жүйелер теориялық жағынан өте жоғары жарық тиімділігін беруге қабілетті, 400 лм/Вт. [20]. Пайдаланылатын компоненттер бойынша жарықдиодты шамдар бөлінеді: жалғыз жарықдиодты шамдар; жалғыз жарықдиодты шамдар; Шашыратқыш түрі бойынша жарықдиодты шамдар бөлінеді: жартылай мөлдір шашыратқыш жарықдиодты шамдар; люминофордың бөлшектері қосылған пластиктен шашыратқыш жарықдиодты шамдар. Теориялық мұндай жүйе люминофордағы шашыратқыштың болмауы жəне термиялық шығындар есебінен шамның жақсы тиімділігін қамтамасыз ете алады. Басқа жарық көздері алдында сапалы жарықдиодты шамдардың артықшылықтары: төмен энергия тұтыну жəне жоғары жарық қайтарымы; жылдам қосу жəне өшіру; діріл мен соққыларға төзімділігі; пайдалану жəне кəдеге жарату кезіндегі экологиялық жəне қауіпсіздік; 80-95 диапазонында түс беру индексінде жоғары сапалы ақ жарық; жарықтың болмауы; бастапқы мəннен 80% жарық ағынын сақтай отырып, 50 000 сағатқа дейін ұзақ қызмет ету мерзімі, яғни пайдаланудың қарапайымдылығы мен ыңғайлылығы жəне оны пайдаланудың барлық уақыты ішінде құрылғыны ауыстыру қажеттілігінің болмауы; бағытталған немесе шашыраңқы жарықты жасау мүмкіндігімен жарықтандыру мақсатына байланысты сəуленің бағытталуының оңтайлы диаграммасы; сəуле шығару спектрінде инфрақызыл құрамдауыштың болмауы, соның салдарынан жылу бөлінуінің төмендігі жəне қоршаған беттер мен заттардың қызуының болмауы; қоршаған ортаның кез келген ылғалдылығы мен температурасы -50- ден +50 °С дейін жұмыс істеу қабілеттілігінің кепілдігі. жүктеу/скачать 7,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||