Estructura y principio de la fuente de luz

Las fuentes de luz comúnmente utilizadas en proyectos de iluminación incluyen lámparas incandescentes incandescentes y lámparas halógenas de tungsteno, lámparas fluorescentes de descarga de gas de baja presión y lámparas fluorescentes de mercurio de alta presión de descarga de gas de alta potencia, lámparas de halogenuros metálicos y lámparas de sodio de alta presión.

 

Luces incandescentes y halógenas de tungsteno

Incandescente

Cualquier fuente de luz que funcione según el principio de la radiación térmica puede llamarse lámpara incandescente. En la actualidad, las lámparas incandescentes de uso común se dividen en dos categorías, a saber, lámparas incandescentes ordinarias y lámparas halógenas de tungsteno.

La lámpara incandescente se basa en la energía eléctrica para calentar el filamento a la incandescencia para emitir luz. Cuando el filamento emite luz, también produce una gran cantidad de radiación infrarroja y una pequeña cantidad de radiación ultravioleta, que finalmente se pierden en forma de energía térmica. Evidentemente, si quieres mejorar la eficiencia luminosa de las lámparas incandescentes, debes elegir como filamentos materiales con un alto punto de fusión y hacerlos funcionar a la temperatura más alta posible.

(1) La estructura de la lámpara incandescente

Las bombillas incandescentes ordinarias están compuestas por filamentos de tungsteno, bombillas de vidrio, portalámparas, soportes, cables conductores, etc., llenos de argón, nitrógeno o gas mixto de argón y nitrógeno, la presión de trabajo habitual es de aproximadamente 1.013x105Pa, y la proporción de argón -el nitrógeno viene determinado por la tensión nominal y dependiendo de la temperatura del filamento, las lámparas incandescentes suelen utilizar argón entre un 86% y un 98%.

El filamento es la parte principal de la lámpara incandescente que emite luz. Las formas de filamento comúnmente utilizadas incluyen filamento recto, filamento en espiral simple, filamento en espiral doble, etc. La forma y el tamaño del filamento tienen un impacto directo en la vida útil y la eficiencia luminosa de la lámpara incandescente. Los filamentos de tungsteno de la misma longitud y grosor se enrollan en una sola hélice con una alta eficiencia luminosa. La estructura del filamento es compacta, el punto luminoso es pequeño y la tasa de utilización es alta.

Tipos de bombillas incandescentes: Las bombillas incandescentes incluyen bombillas generales, bombillas tipo hongo, bombillas redondas, bombillas tipo vela, bombillas reflectoras, bombillas navideñas y bombillas de maní.

(2) La temperatura de color y el índice de reproducción cromática de las lámparas incandescentes

La eficiencia de la luz de las lámparas incandescentes es baja (alrededor de 12 ~ 17 lm / W), y la temperatura del color es generalmente de 2400 ~ 2900 K, pero la reproducción del color es mayor y el índice de reproducción del color Ra es tan alto como 99 ~ 100. Hasta el momento, es la fuente de luz más utilizada.

Lámpara halógena

Las lámparas halógenas de tungsteno son fuentes de luz de radiación térmica y su principio de funcionamiento es básicamente el mismo que el de las lámparas incandescentes ordinarias, pero hay una gran diferencia en la estructura. La diferencia más destacada es que el gas que llena la bombilla halógena de tungsteno contiene algunos elementos halógenos o haluros.

Las lámparas halógenas de tungsteno tienen una alta eficiencia luminosa (alrededor de 18-21 lm/W), baja temperatura de color generalmente 2700-3300K, alta reproducción cromática e índice de reproducción cromática Ra de hasta 99-100.

(1) Estructura de la lámpara halógena de tungsteno

Las lámparas halógenas de tungsteno están compuestas por filamentos de tungsteno, bombillas de vidrio llenas de halógeno y casquillos de lámpara. Las lámparas halógenas de tungsteno se dividen en bombillas dobles, simples y dobles;

Estructura de lámpara halógena de tungsteno tubular de dos extremos: la lámpara es tubular, la potencia es de 100 ~ 2000 W, el diámetro del tubo es de 8 ~ 10 mm y la longitud es de 80 ~ 330 mm. Se utilizan juntas magnéticas en ambos extremos y también se instala un fusible en el tubo magnético cuando es necesario. Este tipo de lámpara se utiliza principalmente para iluminación de inundación en interiores y exteriores;

Para convertir el haluro generado en la pared del tubo en estado gaseoso, la temperatura de la pared del tubo es mucho más alta que la de las lámparas incandescentes ordinarias. En consecuencia, el tamaño de la bombilla de la lámpara halógena de tungsteno es mucho más pequeño y la temperatura es mucho más alta. Vidrio de cuarzo de alta temperatura o vidrio de sílice alto.

(2) Clasificación de las lámparas halógenas de tungsteno

Las lámparas halógenas de tungsteno pueden ser lámparas de tungsteno de yodo y lámparas de tungsteno de bromo según los diferentes halógenos cargados en la bombilla.

Las lámparas halógenas de tungsteno se pueden dividir en lámparas halógenas de tungsteno de vidrio duro y lámparas halógenas de tungsteno de vidrio de cuarzo según los diferentes materiales de la carcasa de la bombilla.

Las lámparas halógenas de tungsteno se pueden dividir en lámparas halógenas de tungsteno de red (220 V) y lámparas halógenas de tungsteno de bajo voltaje (6 V, 12 V, 24 V) según el voltaje de trabajo.

Las lámparas halógenas de tungsteno se pueden dividir en lámparas halógenas de tungsteno de dos extremos y de un solo extremo según la estructura de la tapa de la lámpara.

(3) Principio de funcionamiento de la lámpara halógena de tungsteno

Cuando se enciende una bombilla llena de una sustancia halógena, el tungsteno evaporado del filamento se combina con el halógeno en el área de la pared de la bombilla para formar un compuesto de tungsteno halógeno volátil. El compuesto de tungsteno halógeno se difunde y se mueve en la bombilla. Cuando se difunde al área alrededor del filamento más caliente, el compuesto de tungsteno halógeno se descompone en halógeno y tungsteno. El tungsteno liberado se deposita en el filamento y el halógeno continúa difundiéndose en la bombilla con una temperatura más baja. El área de la pared se combina con el tungsteno para formar un ciclo de haluro de tungsteno.

El ciclo de halógeno de tungsteno inhibe efectivamente la evaporación de tungsteno, por lo que la vida útil de la lámpara halógena de tungsteno se puede prolongar, mientras que la temperatura del filamento se puede aumentar aún más, se puede obtener una mayor eficiencia luminosa y se puede reducir la atenuación del flujo luminoso durante el uso. reducido.

(4) Características de trabajo de las lámparas halógenas de tungsteno

Tabla de colores y reproducción cromática

La lámpara halógena de tungsteno es una fuente de luz de baja temperatura de color y su temperatura de color generalmente está entre 2800 y 3200K. En comparación con las lámparas incandescentes ordinarias, la cromaticidad de la luz es un poco más fría, pero la reproducción cromática es mejor, el índice de reproducción cromática Ra=100;

 

Aplicación de lámpara halógena de tungsteno.

Preste atención a los siguientes problemas cuando utilice lámparas halógenas de tungsteno:

Para hacer que el haluro generado en la pared de la bombilla esté en estado gaseoso, la lámpara halógena de tungsteno no es adecuada para situaciones de baja temperatura. Cuando la lámpara halógena de tungsteno de dos extremos está funcionando, el tubo de la lámpara debe instalarse horizontalmente y su ángulo de inclinación no debe exceder los 40, de lo contrario, se acortará su vida útil.

Dado que la lámpara halógena de tungsteno produce altas temperaturas (temperatura de la pared del tubo 6000C) cuando está funcionando, no se permite colocar sustancias inflamables cerca de la lámpara halógena de tungsteno, y el cable de entrada del pin de la lámpara debe ser un cable de alta temperatura . Además, dado que el filamento de la lámpara halógena de tungsteno es delgado y quebradizo, se deben evitar las vibraciones y los impactos cuando se utiliza la lámpara halógena de tungsteno, y no es adecuado como accesorio de iluminación móvil.

Luz fluorescente

Las lámparas fluorescentes y las lámparas incandescentes tienen principios de iluminación completamente diferentes. Las lámparas fluorescentes son una lámpara de descarga de gas de baja presión. La llamada descarga de gas se refiere al fenómeno de descarga cuando la corriente pasa a través del medio gaseoso. Los fenómenos de descarga de gases son muy comunes. Por ejemplo, los relámpagos durante las tormentas eléctricas en Xiamen, la luz fuerte generada cuando se usan máquinas de soldar eléctricas, etc., son todos fenómenos de descarga de gas.

El primer uso de descarga de gas para iluminación fue una lámpara de arco de carbón producida al energizar una barra de carbón. Esta descarga no es fácil de controlar. Más tarde, las personas tienen una comprensión profunda de la naturaleza de la descarga de gas. En 1936, realizó con éxito la descarga en el tubo cerrado para producir la lámpara fluorescente. Hasta el momento, la industria de las lámparas fluorescentes ha formado un enorme sistema industrial con muchos tipos de productos y aún se encuentra en continuo desarrollo. Las lámparas fluorescentes se han convertido en la principal fuente de iluminación.

El principio luminoso de las luces fluorescentes

El fósforo comúnmente utilizado para lámparas fluorescentes es el halofosfato de calcio; una lámpara de descarga de vapor de mercurio de baja presión. Los átomos de vapor de mercurio en el tubo excitan una luz ultravioleta de 253,7 nm durante la descarga. La radiación ultravioleta es absorbida por el fósforo de la pared del tubo y convertida en luz visible. La eficiencia de conversión y el color de la lámpara dependen principalmente del tipo y la naturaleza del fósforo.

Características fotoeléctricas de las luces fluorescentes

Características de voltaje: Los cambios en el voltaje de la fuente de alimentación provocarán cambios en varias características. Ya sea que el voltaje sea demasiado alto o demasiado bajo, acortará la vida útil de la lámpara. Debido a que aumenta el voltaje de la fuente de alimentación, la corriente de la lámpara aumentará, el tubo de la lámpara se ennegrecerá y la vida útil se acortará; y el voltaje de la fuente de alimentación disminuirá, la temperatura del electrodo disminuirá, la lámpara no será fácil de encender y se promoverá el material del electrodo. Las salpicaduras también acortan la vida útil, por lo que el rango de fluctuación del voltaje de la fuente de alimentación debe estar dentro de ±6 del valor nominal. Al mismo tiempo, la selección y combinación del balasto de la lámpara también es muy importante.

1.    Características de trabajo de las lámparas fluorescentes.

A medida que se prolonga el tiempo de iluminación, el fósforo envejecerá. Al mismo tiempo, debido al efecto del gas impuro restante en el tubo, el fósforo se ennegrecerá y el material del electrodo se salpicará, lo que hará que el extremo del tubo se ennegrezca y el vidrio se ennegrecerá debido al sodio. evolución. El flujo luminoso de las lámparas fluorescentes se reduce. Por lo general, cae rápidamente en las primeras 100 horas y luego es relativamente lento. El tiempo de iluminación cuando el flujo luminoso total cae por debajo del 70 % del flujo luminoso inicial (la lámpara fluorescente con alta reproducción cromática cae por debajo del 60 %) se define como la vida útil de la lámpara.

Cuando aumenta el voltaje de la lámpara fluorescente, aumenta la corriente de trabajo y aumenta la temperatura del electrodo, lo que hará que el electrodo y el tubo de la lámpara se sobrecalienten, lo que acelerará la evaporación del material negativo y el tubo se volverá negro rápidamente, lo que resultará en una disminución en la vida. Si el voltaje es demasiado bajo, será difícil encender la lámpara fluorescente y aumentará la cantidad de arrancadores, lo que agravará la pulverización catódica del material y acortará la vida útil.

2. La influencia de la temperatura ambiente en las lámparas fluorescentes

Las características de trabajo de la lámpara también dependen de la presión de vapor del mercurio en el tubo, por lo que también se ve afectada por la temperatura ambiente. Cuando la temperatura es demasiado baja, la presión de vapor de mercurio disminuye, la tasa de ionización del átomo de mercurio disminuye, es difícil comenzar y la radiación ultravioleta disminuye. Cuando la temperatura ambiente es demasiado alta, la presión del vapor de mercurio en el tubo aumenta, pero los rayos ultravioleta disminuyen y otras líneas espectrales aumentan. Por lo tanto, tanto la temperatura ambiente alta como la baja afectarán la eficiencia luminosa de la lámpara fluorescente. Las luces fluorescentes no deben usarse al aire libre.

 

3. La influencia de los tiempos de cambio en la vida

El encendido frecuente de las lámparas fluorescentes consumirá en gran medida el material del cátodo, lo que reducirá la vida útil. En general, la vida de una lámpara fluorescente se refiere al tiempo total de uso de 3 horas cada vez que se enciende. Cuanto mayor sea el tiempo de trabajo continuo, mayor será la vida útil. Por lo tanto, no es adecuado utilizar lámparas fluorescentes en lugares donde las lámparas se encienden y apagan con frecuencia.

 

4. Características de luminosidad y cromaticidad de varias lámparas fluorescentes

En general, las fuentes de iluminación, de acuerdo con las características de color de la luz de las lámparas fluorescentes, se pueden clasificar en color de luz diurna, alta reproducción cromática, tres colores primarios, blanco frío y blanco cálido, etc.

 

5. Las perspectivas de desarrollo de las lámparas fluorescentes.

La perspectiva de desarrollo de las lámparas fluorescentes es bastante rápida. La mejora del tubo de la lámpara y el circuito de control hace que la eficiencia de la luz del tubo de la lámpara se desarrolle de 35 lm/W en 1940 a aproximadamente 100 Lm/W ahora, y la vida útil de la lámpara de 2000h a 15000h ahora. La aparición de tres fósforos de colores primarios aumenta el efecto de suministro del tubo de la lámpara, mejora las características de mantenimiento del lumen del tubo de la lámpara y mejora en gran medida la reproducción cromática de la lámpara fluorescente. Las lámparas fluorescentes recubiertas con fósforos de banda multiespectral tienen una reproducción cromática extremadamente alta (Ra superior a 90) y una alta eficiencia luminosa, que han reemplazado a las lámparas más antiguas.

Antes de que algunas lámparas fluorescentes se recubran con polvo fluorescente, se aplica una película protectora a la pared interior del tubo de la lámpara. Esta película protectora puede evitar que el elemento de sodio en el tubo de vidrio se difunda en el polvo fluorescente, mejorando así significativamente las características de mantenimiento del lumen de la lámpara. Al mismo tiempo, la película protectora también puede reflejar los rayos ultravioleta, lo que ayuda a reducir la cantidad de fósforo. La película protectora también puede reducir significativamente la cantidad de mercurio requerida en cada lámpara fluorescente. Por ejemplo, la cantidad de inyección de mercurio de una lámpara fluorescente de tubo recto T5 es de solo 3 mg.