Лампы накаливания кварцевые галогенные КГ

Лампы КГ применяются в светильниках наружного и внутреннего освещения в быту, для освещения производственных площадей, в осветительных системах для кино и телевидения. Отличаются высокой световой отдачей при малых габаритах, высокой механической прочностью, нечувствительностью к перепадам температуры.

Лампынакаливания кварцево-галогенные КГ работают в сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц без пускорегулирующих устройств.

В обозначении типов ламп буквы КГ означают следующее:

К — кварцевая колба

Г — галогенная добавка.

Кварцевое стекло пропускает уф, поэтому стекло работает как светофильтр.

Лампы имеют следующие преимущества перед классическими лампами накаливания:

увеличенный вдвое средний срок службы (2000 ч); снижение удельных затрат электроэнергии в 1,5 раза; постоянство светового потока на протяжении всего срока службы; улучшенный показатель цветопередачи благодаря величине цветовой температуры (2900-3200 К). Основные эксплуатационные характеристики приведены в таблице.
Лампы предназначены для работы в светильниках наружного и внутреннего освещения в электрических сетях переменного тока частоты 50 Гц, напряжением 220 В и применяются для общего и архитектурного освещения больших открытых пространств, кино-, телестудий, производственных и культурно-спортивных помещений, памятников, рекламных и информационных систем.

Применение

Наиболее эффективно эти лампы применяются в кинематографии и на телевидении. Они используются также в светильниках наружного и внутреннего освещения и прожекторах. Лампы находят широкое применение в технологических процессах как термоизлучатели для сушки, полимеризации, стимулировании химических и биологических процессов, используются в термокопировальных, электрографических аппаратах и пр.

Принцип работы

Галогенные лампы накаливания имеют кварцевую оболочку, назначение которой герметичная изоляция тела накала от внешней среды и обеспечение условий его нормальной работы.
Тело накала в галогенных лампах изготовляют из вольфрамовой проволоки как прямолинейной, так и спиральной, причем применяют и моноспираль, и биспираль. В галогенных лампах нашли применение многие конструктивные исполнения тел накала. Это прямолинейные моноспирали с удлиненными концами или без них.
Плоские моноспирали применяют в кинопроекционных или других типах ламп, где требуется наличие плоской площадки определенных размеров.
Для линейных галогенных ламп софитного исполнения тела накала имеют вид длинных моноспиралей как со сплошной, так и с прерывистой навивкой.
Тела накала с прерывистой навивкой применяют в лампах для электрографических и термокопировальных аппаратов, где необходимо определенное светораспределение по длине лампы.
Для большой группы ламп, особенно прожекторных, тела накала изготовляют в виде многосекционных спиралей, расположенных как в одной плоскости, так и в двух. Конструкция такого тела накала представляет собой несколько секций коротких прямолинейных спиралей, расположенных параллельно и соединенных между собой короткими отрезками прямолинейной проволоки, сформованными в виде дужек.
Для наполнения галогенных ламп используются газы: азот, аргон, криптон и ксенон, применяются и смеси этих газов. Выбор рода и состава наполняющих газов зависит от типа ламп, их параметров и назначения.
Большинство типов галогенных ламп снабжено специальными цоколями, с помощью которых лампы крепятся к патронам и подключаются к источникам питания.

Газоразрядные лампы

Высокого давления:

Особенностями газоразрядных ламп, по словам специалистов, является их высокая светоотдача и длительный срок службы в широком диапазоне температур окружающей среды. В нашем климатическом поясе для архитектурного (наружного) освещения предпочтительней использовать именно газоразрядные лампы, поскольку они отлично работают при минусовой температуре.

Применение газоразрядных ламп рекомендуется только с защитным стеклом, качественными комплектующими и квалифицированной сборкой схемы, иначе они небезопасны для домашнего использования. Так, например, взрыв лампы или короткое замыкание в цепи может привести к пожару. Также следует отметить, что газоразрядные лампы светят в полную силу не сразу, а по истечении 2 - 7 минут.

Все газоразрядные лампы можно разделить на четыре основные группы:

• металлогалогенные лампы,
• натриевые лампы высокого давления,
• ртутные лампы высокого,
• натриевые лампы низкого давления.

источник света, излучающий энергию в видимом диапазоне. Физическая основа — электрический разряд в газах. В последнее время принято называть газоразрядные лампы разрядными лампами.

По источнику света, выходящего наружу и используемого человеком, газоразрядные лампы делятся на:

• люминесцентные лампы (ЛЛ), в которых в основном наружу выходит свет от покрывающего лампу слоя люминофора, возбуждаемого излучением газового разряда;
• газосветные лампы, в которых наружу выходит сам свет от газового разряда;
• электродосветные лампы, в которых используется свечение электродов, возбуждённых газовым разрядом.

По величине давления разрядные лампы делятся на:

• газоразрядные лампы высокого давления — ГРЛВД, подробнее см. — лампа ДРЛ.
• газоразрядные лампы низкого давления — ГРЛНД, подробнее см. — люминесцентная лампа.

Разрядные лампы обладают высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую. Эффективность измеряется отношением люмен/Ватт.

В разрядных лампах могут использоваться разные газы: пары металлов (ртути или натрия), инертные газы (неон, ксенон и другие), а также их смеси. Наибольшей эффективностью, на сегодняшний день, обладают натриевые лампы (ДНаТ), они работают в парах натрия и имеют эффективность 150 лм/Вт. Подавляющее большинство разрядных ламп — это ртутные лампы, они работают в парах ртути. Среди ртутных ламп можно упомянуть дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ). Кроме этого, широко распространены металлогалогенные лампы (МГЛ или ДРИ) — в них используется смесь паров ртути, инертных газов и галогенидов металлов. Меньше распространены безртутные разрядные лампы, содержащие инертные газы: ксеноновые лампы (ДКсТ), неоновые лампы и другие.

Разрядные источники света (газоразрядные лампы) постепенно вытесняют привычные ранее лампы накаливания, однако недостатками остаются линейчатый спектр излучения, утомляемость от мерцания света, шум пускорегулирующей аппаратуры (ПРА), вредность паров ртути в случае попадания в помещение при разрушении колбы, невозможность мгновенного перезажигания для ламп высокого давления.

Характеристики

• Срок службы от 3000 часов до 20000.
• Эффективность от 40 до 220 лм/Вт.
• Цвет излучения: от 2200 до 20000 К
• Цветопередача: хорошая (3000 K: Ra>80), отличная (4200 K: Ra>90)
• Компактные размеры излучающей дуги, позволяют создавать световые пучки высокой интенсивности

Области применения

• Магазины и витрины, офисы и общественные места
• Декоративное наружное освещение: освещение зданий и пешеходных зон
• Художественное освещение театров, кино и эстрады [профессиональное световое оборудование]
• Автомобильные фары
• Фонари для подводного использования (элемент дайверского снаряжения)

Преимущества

• Высокая эффективность ламп.
• Длительный срок службы по сравнению с лампами накаливания.
• Экономичность.

Недостатки

• высокая стоимость;
• большие размеры;
• необходимость пускорегулирующей аппаратуры;
• долгий выход на рабочий режим;
• высокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения;
• наличие токсичных компонентов и как следствие необходимость в инфраструктуре по сбору и утилизации;
• невозможность работы на любом роде тока;
• невозможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт);
• наличие мерцания и гудения при работе на переменном токе промышленной частоты;
• прерывистый спектр излучения;
• непривычный в быту спектр.

Газы для них

• Неон
• Аргон
• Криптон
• Ксенон

Принцип работы

Принцип действия современных газоразрядных ламп высокого давления абсолютно иной, чем у ламп накаливания.
Электрические разряды между электродами вызывают свечение наполнителя в разрядной трубке. Излучаемый лампой свет — это следствие происходящих в ней дуговых разрядов. Для ограничения тока и для зажигания всем газоразрядным лампам необходимы специальные ПРА. В отличие от газоразрядных ламп (например, ксеноновых ламп) паросветным лампам после зажигания необходимо определенное время пускового режима (тип. 2-3 минуты), чтобы достичь своей полной световой отдачи. Это время необходимо собственно для того, чтобы вещества-наполнители могли полностью испариться.

Металлогалогенные лампы

Металлогалогенные лампы - это ртутные лампы высокого давления, в которых используются добавки из йодидов металлов, в том числе редкоземельных, а также сложные соединения цезия и галогенида олова. Все эти добавки значительно улучшают световую отдачу и характеристики цветопередачи ламп при ртутном разряде.

Все металлогалогенные лампы дают белый свет с различной цветовой температурой. Их особенность состоит в хорошем уровне цветопередачи. Любые предметы и растения под ними смотрятся абсолютно естественно.

По словам специалистов, металлогалогенные лампы широко используются в освещении объектов коммерческой недвижимости, а также выставок, служебных помещений, гостиниц и ресторанов, для подсветки рекламных щитов и витрин, освещения спортивных сооружений и стадионов, для архитектурной подсветки зданий и сооружений.

Достоинства металлогалогенных ламп:

высокая световая отдача (60 - 110 лм/Вт);
большой срок службы (до 15000 часов);
компактные размеры;

Недостатки металлогалогенных ламп:

высокая стоимость (в несколько раз дороже ДРЛ, особенно лампы с керамическими горелками); большое время разгорания (до 10 минут); большая глубина пульсаций светового потока (у ламп с редкоземельными элементами, имеющих наилучшую цветопередачу, —до 100 %); невозможность повторного включения горячей лампы после ее погасания хотя бы на доли секунды; необходимость применения зажигающих устройств.

Принцип действия

Светящимся телом МГЛ является плазма дугового электрического разряда высокого давления. В этом МГЛ схожа с другими типами РЛ. Основным элементом наполнения разрядной трубки (РТ) МГЛ является инертный газ (как правило, аргон Ar) и ртуть Hg. Помимо них в газовой среде наполнения присутствуют галогениды некоторых металлов (ИД), обычно иодид натрия и иодид скандия. В холодном состоянии ИД в виде тонкой плёнки конденсируются на стенках РТ. При высокой температуре дугового разряда происходит испарение этих соединений, диффузия паров в область столба дугового разряда и разложение на ионы. В результате ионизированные атомы металлов возбуждаются и создают оптическое излучение (ОИ).

По устройству МГЛ похожи на ртутные лампы высокого давления, но внешняя колба у них не покрыта люминофором, а сделана из прозрачного или (гораздо реже) из матового стекла. Первичным источником излучения, как и в лампах ДРЛ, служит горелка из кварца или поликристаллической окиси алюминия, наполненная инертным газом и ртутью. Но если в лампах ДРЛ для исправления цветности и повышения световой отдачи применяется люминофор, то в металлогалогенных лампах для этой же цели применяются специальные светоизлучающие добавки: галогенные соединения различных металлов (чаще всего — натрия и скандия, а также галлия, индия, таллия и редкоземельных элементов — диспрозия, гольмия, тулия и др.).

Для того чтобы давление паров светоизлучающих добавок в металлогалогенных лампах было достаточно большим, горелка должна нагреваться до более высоких температур, чем в лампах ДРЛ, и давление «стартового» инертного газа в ней должно быть выше. Такого простого решения для зажигания разряда, как в ДРЛ (установка поджигающих электродов вблизи основных), уже недостаточно: если в ДРЛ разряд возникает при напряжении ниже сетевого, то в МГЛ для этого требуется напряжение от3до5 киловольт.

Изменяя состав светоизлучающих добавок, можно в широких пределах изменять цветность излучения — от тепло-белого с 7Цв = 3000 К до дневного с 7Цв = 6500 К, а также создавать цветные лампы.

Ксеноновая лампа вспышка.

Ксенон - источник света, основанный на принципе газового разряда высокой интенсивности.

Принцип работы ксеноновой лампы таков:

внутри газоразрядной колбы высокого давления находится смесь газов, основным из которых является газ "ксенон" - 56 элемент таблицы Менделеева. Два электрода, подсоединенные сверху и снизу колбы помещены концами в колбу, которая в свою очередь запаяна. Блоки розжига создают большую разность потенциалов на электродах — до 25 киловольт. Под действием возникшего электромагнитного поля начинается процесс ионизации частиц, которые часто сталкиваются друг с другом, при столкновении часть энергии переходит в световую. Таким образом, из-за отсутствия спирали между электродами ксеноновые лампы не изменяют светоотдачи в течение всего срока службы, а по долговечности намного превосходят другие типы ламп (что, в общем-то, логично, ведь перегорать в таких лампах просто нечему). Ксеноновый HID источник принципиально отличается от галогеновой лампы накаливания. Свет излучает дуговой разряд, созданный сильным электромагнитным полем, а в галогеновой лампе свет излучает нагретая до высоких температур вольфрамовая нить. Ксенон мощнее в 2 раза, нежели галогеновая лампа. Ксеноновый свет по своему спектру максимально приближен к дневному свету. Дело в том, что глаз человека лучше всего видит при дневном свете. Природа создавала человека таким, чтобы его зрение было наиболее эффективно в тех условиях, в которых он живет. Солнечный свет - нормальные условия, в которых глаз чувствует себя комфортно.

Если освещение отличается от солнечного, то мышцы глаза работают активнее и быстрее устают. Дневной свет примерно соответствует цветовой температуре 5500К, максимальная же температура галогеновой лампы - 3200К (отклонение от нормы более 40%).
Нормальный срок службы ксеноновой лампы порядка 3000 часов, галогеновой - не более 400 часов. Это связано с тем, что долговечность ксеноновой лампы связана непосредственно со временем «старения» газа (а это практически всегда порядка 3000 часов). Долговечность же галогенки зависит от нити накаливания, которая в свою очередь подвержена механическому воздействию (поэтому-то галогеновые лампы нередко перегорают из-за сильной тряски, что с ксеноном быть не может в принципе).

Ксено́новая ла́мпа-вспы́шка — электрическая газоразрядная лампа, предназначенная для генерации мощных, некогерентных(несогласованны) краткосрочных импульсов света, цветовая температура которых близка к солнечному свету.

Устройство

Ксеноновая лампа-вспышка представляет собой запаянную трубку из кварцевого стекла, которая может быть прямой или согнутой в виде различных фигур, в том числе спирали, в форме буквы , или окружности, для размещения вокруг объектива фотоаппарата при «бестеневой» фотографии. Трубка заполнена смесью «благородных» газов, преимущественно ксеноном. Электроды впаяны в оба конца трубки и подключены к электролитическому конденсатору большой ёмкости (в некоторых случаях подключение через дроссель). Напряжение на обкладках конденсатора составляет от 180 В до 2 000 Вольт в зависимости от длины трубки и состава газовой смеси. Третий электрод представляет собой металлизированную дорожку вдоль внешней стенки трубки или тонкую проволоку, намотанную вокруг трубки лампы спиралью с отступом от основных электродов.

Затем на третий (поджигающий) электрод подаётся импульс высокого напряжения, вызывающий ионизацию газа в трубке, электрическое сопротивление газа в лампе уменьшается и происходит электрический разряд между электродами лампы.

Импульсная лампа может иметь только два электрода, поджигающий электрод совмещён с катодом.

Принцип работы

Вспышка происходит после ионизации газа и прохожднии через него мощного импульса электрического тока. Ионизация необходима, чтобы уменьшить электрическое сопротивление газа, чтобы ток силой в сотни Ампер смог пройти через газ внутри лампы. Первоначальную ионизацию можно получить, например трансформатором Теслы. Кратковременный высоковольтный импульс, поданный на поджигающий электрод, создаёт первые ионы. Ток, начинающий протекать через газ, возбуждает атомы ксенона, заставляя электроны занимать орбиты с более высокими энергетическими уровнями. Электроны немедленно возвращаются на прежние орбиты, излучая разницу энергий в виде фотонов. В зависимости от размеров лампы, давление ксенона в лампе может быть от нескольких кПа до десятков кПа (или 0,01-0,1 атм. или 10-100 мм рт. ст.).

На практике для первоначальной ионизации газа используется поджигающий импульсный трансформатор. Короткий импульс высокого напряжения прикладывается относительно одного из электродов (чаще всего катода) к поджигающему электроду, тем самым ионизируя содержащийся в лампе газ и вызывая разряд конденсаторов на лампу. Поджигающий импульс, в среднем превышает рабочее напряжение лампы в 10 раз. Для поджига двухэлектродной лампы накопительные конденсаторы заряжаются напряжением, выше напряжения самопробоя лампы (данный параметр присутствует у всех типов импульсных ламп), вследствие чего происходит ионизация и разряд в газе.

Для зажигания импульсной лампы важно знать ее параметры, такие как: рабочее напряжение, энергия вспышки, напряжение самопробоя, интервал между вспышками и фактор нагрузки.

Энергия вспышки рассчитывается по формуле: , где

— энергия вспышки, Дж;

— ёмкость конденсатора, Фарад;

— Прохождение электрического тока через ионизированный газ прекращается, как только напряжение на обкладках конденсатора снизится до определённого значения, напряжения гашения , обычно 50—60 Вольт.

Формула энергии вспышки будет выглядеть так:

Параметр напряжение самопробоя используется для расчёта двухэлектродных ламп.

Также особое внимание необходимо обратить на фактор нагрузки (размерность — мкФ × кВт·ч). Этот параметр превышать не рекомендуется — это повлечёт ускоренный выход лампы из строя. То есть — работать при данной энергии лампы и не превышать рабочего напряжения.

Также при вспышке в лампе происходит выделение тепла. Необходимо соблюдать интервал между вспышками. Для обычного стекла максимальная температура составляет 200 °C, для кварцевого стекла — 600 °C. Для мощных ламп используется охлаждение — вода, иногда — кремнийорганические соединения (наиболее эффективное охлаждение).

электрическое напряжение на конденсаторе, Вольт.

16. Линза Френеля (Fresnel lens)

В более общем смысле обозначает световой прибор, оснащенный линзой Френеля (поз 1 на рисунке). Это линза, которая состоит из нескольких примыкающих друг у другу колец, образующих практически параллельные лучи без заметных потерь мощности, имеет малый вес и габариты, достаточно резистентная к температурному воздействию. Целый список важных свойства приборов с линзой Френеля привел к широкому применению. Была высоко оценена их способность без больших потерь мощности создавать относительно мягкий свет, качественная растушевка теней и границ светового пятна, создание ровного светового пятна и возможность регулировать площадь освещения.

В кинопроизводстве существует (ну, или, во всяком случае, существовала) постоянная нехватка мощности, поэтому проблематично использовать рассеивающие гели или ткани, они «съедают» дополнительные одну-две, а то и больше ступеней, что весьма критично в таких условиях. Использование линзы Френеля в этом случае эффективнее. Она без потерь дает более мягкий свет, который образуется не за счет рассеивания, а за счет прохождение его через специальную линзу, которая не только делает его мягким, но и фокусирует его поверхность выбранного диаметра. Тем самым вся мощность света, получаемого с помощью прибора с линзой Френеля, используется в достаточно мягком виде на участке определенного выбранного диаметра.
Выбором размера линзы мы можем регулировать еще некоторые параметры. Так, мягкость света регулируется размером самой линзы, (а она может достигать 60 сантиметров в диаметре), т.е. габаритными размерами прибора, а световое пятно – оптическими свойствами линзы Френеля, и в некоторых их можно менять, тем самым изменяя начальные оптические параметры.

Существуют как «теплые», построенные на базе галогенных ламп и имеющие цветовую температуру 3200 K, так и «холодные» («белые»), использующие HMI-лампы и имеющие цветовую температуру 5600 K. Для того чтобы цветовую температуру одного типа ламп привести к другой, либо для того, чтобы выровнять их по отношению к импульсному источнику света, широко применяются конверсионные фильтры. Номер 204 или 201.

Рассеянный свет.

Рассеянный свет — свет, равномерно и одинаково освещающий все поверхности объекта, вследствие чего на них отсутствуют тени, блики и рефлексы. Такое освещение передаёт на фотографии соответствующими тонами только форму и цвет объекта. Из-за отсутствия теней и полутеней объект на рисунке кажется почти плоским.

Рассеянный свет создаёт солнце, закрытое облаками. Такое же освещение создаёт электролампа из молочного и матового стекла в рефлекторе с матированной поверхностью или с рассеивающим экраном перед источником света. Рассеянный свет даёт мягкое освещение, отчего фотографии получаются малоконтрастными.

К осветителям рассеянного света относятся приборы с зеркальными лампами и бестеневого диффузного света. Осветители данного типа по сравнению с осветителями направленного освещения имеют небольшую силу света и служат для создания полутонов и снятия контрастности освещения объекта съемки. В то же время зеркальные лампы, смонтированные блоком по нескольку штук, позволяют получать довольно сильное рассеянное освещение.

Зонт. Зонты позволяют получить "полумягкий" и рассеянный свет. Зонты бывают просветными, то есть рассеивающими свет, проходящий через белую ткань, из которой они сшиты, а также отражающими. У отражающих зонтов нерабочая внешняя поверхность выполняется из черной ткани, а рабочая может быть либо белой с высоким коэффициентом диффузного отражения, либо металлизированной - серебристая или золотистая.

Софтбокс.
Прямоугольные конструкции, рассеивающие свет, дает мягкий, рассеянный свет. Характер освещения софтбокса зависит от его формы, размеров и растояния до модели. Чем больше площадь источника света, а так же чем ближе он находится к снимаемому объекту, тем мягче свет на снимке.

Стрипбокс.Длина в несколько раз превышает ширину. Чаще всего используются для освещения моделей в полный рост, а также при съёмке крупных предметов. Отлично подходят для создания длинных и узких бликов на отражающих поверхностях.