Fényforrások (1) - elméleti, 2. oldal
1.3.1 Thermal sugárforrások
Thermal fényforrások tulajdonát szervek bocsátanak ki sugárzó energia melegítéssel. Kellően magas hőmérsékleten, ez a sugárzás bejut a régióban a látható - a test elkezd izzani. Fénykibocsátás növelésével nőtt testhőmérséklet.
Bármely testület, amelynek a színhőmérséklete az abszolút nulla sugározhat energiát. Ha a gerjesztett állapot az atomok és a molekulák a test hő által okozott, a sugárzás által továbbított ezt a testet a térben termikus.
Hősugárzás a változások eredményeképpen az energia állapotok elektronok és ionok tartozó sugárzó test, függetlenül annak halmazállapotban. Ahhoz azonban, hogy a világítás a legnagyobb érdeklődés szilárd halmazállapotú. Sugárzás ezekből a forrásokból áll, egy végtelenül nagy számú monokromatikus sugárzást, amelyek teljesítménye folyamatosan változik a változás hullámhossz (5. ábra).
5. ábra. A spektrális energia eloszlását hőforrások: 1 - izzólámpa; 2 - Sun
Egy példa a hőforrás lehet egy közönséges izzólámpa, amelynek van egy sugárzó elem általában formájában egy spirális izzószál vagy volfrám. Amellett, hogy a fő elektromos (névleges feszültség, áram), világítás (fényáram, fényerősség) és a teljesítmény (élettartam) izzólámpa lehetőségek egy fontos jellemzője - fénykibocsátás. Ez a mennyiség, kifejezni lm / W, bemutatva, hogy mennyi fényt (lumen) fényt bocsát per watt villamos energiát a lámpa. A nagyobb fényhasznosítás, jobban végrehajtani az átalakítás a villamos energia fénnyé. A fényhasznosítás izzólámpák alacsony, és eléri a 7-22 lumen / watt.
Használják a gyakorlatban, mint fényforrások a termikus radiátorok nagymértékben különböznek egymástól spektrális összetételét és a sugárzási teljesítmény. Jellemzésére hőforrások azok gyakorlati alkalmazása és azok összehasonlíthatóságát egymással a mesterséges modell a termikus emitter - feketetest.
A
Szín hőmérséklet -, amelynél a relatív spektrális összetételét sugárzás azonos a kompozíció egy igazi test sugárzás. A koncepció a színhőmérséklet kizárólag az hősugárzás forrása egy folytonos spektrummal. Csak elegendő mértékű közelítés is jellemezhető színhőmérséklete a kevert sugárforrások.
1.3.2 mentesítés források
Gáz-kisülési fényforrások, készülékek, amelyeknél az elektromos energia alakul, hogy az optikai sugárzás alatt átfolyó villamos áram segítségével gázok és mások. Matter (például higany), amelyek a gőz állapotban.
A források ilyen típusú sugárzás használt keletkező gázok által a jelenlegi átmenő őket. Nagyszámú gázok és gőzök fém, amely be tudja szerezni az elég erős kisülés megteremtését tette lehetővé a nagyszámú fajták. HID lámpák. Kisülő fényforrást egy üveg, kerámia vagy fém (átlátszó kimeneti ablakban) a henger alakú héj, gömb vagy más alakú tartalmú gáz, néha egy bizonyos mennyiségű fém vagy hasonló. Matter (halogén-só) a kellően nagy gőznyomás. A hüvely tömítetten felszerelt (forrasztott) elektródák, amelyek között kisülés lép fel. Vannak kisülési fényforrások elektródákkal működő nyitott légkör, vagy gázcsatorna, például a szén-ív.
Mentesítés fényforrás használható általános világítás, az expozíciót és egyéb jelzéseket. Célok. A HID fényforrások általános világítási fontos nagy fényhasznosítás, elfogadható szín, az egyszerűség és megbízhatóan működnek. A legnépszerűbb gázkisüléses fényforrások általános világítási fénycső egy gázkisülési forrásból képezik a vonal spektrum által meghatározott inert gáz vagy fémgőz készítmény, amelyben elektromos kisülés lép fel. Ebben a folyamatban, az atomok vagy molekulák a gáz által gerjesztett elektron ütközés, majd a fényt kibocsátja bemegy a kezdeti állapot. Egy példa az ilyen forrás szolgálhat egy nagynyomású higanylámpával (ábra6). Amelyet az ábrán csak a helyét a spektrális vonalak higany jellemző.
6. ábra. A spektrális eloszlása nagynyomású higanylámpával energiát.
A forrás vonal spektrum kibocsátás lép fel egy szűk spektrális régióban. A sugárzási fluxus forrás vonalszerű spektrumot áll különálló vonalak monokromatikus áramlások:
ahol - a teljes fluxus a sugárforrás egy vonallal spektrum; ,,, .... -monohromaticheskie flow egyes emissziós vonalak.
A fény színe és jellege a spektrum összetételétől függ a gáz vagy gőz, a fényforrás a töltési és kisülési feltételek. Kiválasztásával megfelelő feltételeket gázkisülő és fogadni sugárzás bármely része a spektrum.
Kisülőlámpák lehet folyamatos vagy pulzáló égés. A folyamatos égés gázkisüléses lámpákat használnak előnyösen izzanak és ívkisülések.
Egy parázsfény jellemző az alacsony nyomású gáz vagy fémgőz kitöltésével a szikraköz, és egy kis áramsűrűség a lámpa elektródáit. Glow kisülőlámpák van általában az a hosszú cső. Mert az alacsony áramsűrűség sugárzás intenzitása az ilyen forrásokból viszonylag alacsony.
Az ívkisülés létrejön a nagy áramsűrűség. Ez a fajta mentesítést legelterjedtebb kisülőlámpák, as használata lehetővé teszi nagy fényerejű fényforrások viszonylag alacsony üzemi feszültséget.
Pulzáló kisülőlámpák létrehozásához használt mind a ritka, de erős impulzusok és a gyakori, de kevésbé erős. Az időtartam a vaku impulzus egy rövid ideig. Ezért annak ellenére, nagy fény ereje impulzusok az impulzus teljes teljesítménye elég kicsi.
1.3.3 Sugárzás források alapján iumineszcenciajelenség
Under lumineszcencia megérteni képességét az egyes anyagok bocsátanak ki tárolt energiát az atom az átmenetnél az elektronok a magasabb energia szintje alacsonyabb. Attól függően, hogy mi az energia miatt gerjesztés előfordul atom, megkülönböztetni fotolumineszcens, kemilumineszcencia katódlumineszcens stb
Beeső fényt az anyag részben visszaverődik, részben felszívódik. Az energia az elnyelt fény, a legtöbb esetben csak akkor okoz fűtőtesteket. Azonban néhány szervek maguk kezdik essen közvetlen befolyása alatt beeső sugárzás. Ez fotolumineszcens. Fény gerjeszti az atomok az anyag. Fotolumineszcencia kisugárzott fény hullámhossza általában hosszabb, mint a fény, mely gerjeszti lumineszcencia. Leggyakrabban használt fotolumineszcencia fluoreszcens.
Fotolumineszcencia jelenség széles körben használják a létrehozása sugárforrások. Összefoglaló fotolumineszcens van fotó gerjesztés a foszfor - anyagok rácshibasűrűséget. Ez képes, hogy megvilágítsa mind a gerjesztési folyamat és után - az UV elnyelt fotonok optikai sugárzás spektrumát.
Lumineszcencia, és különösen, fotolumineszcencia használt fényforrások, amelyek során UV-sugarak alkalmazásával fényporos fényt a látható spektrális régióban. Leggyakrabban használt fotolumineszcencia fluoreszcens.
Ahol a legnagyobb része a sugárzási fluxus a sugárforrás tartalmaznak pontosan fénypor.
Bizonyos kémiai reakciók haladva az energia felszabadítását, része ennek az energiának költenek közvetlenül a kibocsátott fény. Fényforrás hideg. Ezt a jelenséget nevezzük kemilumineszcenciás. Nyár az erdőben látható rovar szentjánosbogár éjszaka. A testületnél „ég” kis zöld „lámpás”. A világító folt hátán közel azonos hőmérséklet a környező levegő. Tulajdonságait a fény, és rendelkeznek más élő szervezetek: baktériumok, rovarok élnek a mély vízben, sok halat. A világ sötét darab rothadó fa.
lumineszcens források (lámpák) jönnek létre alapján ez a jelenség egy üvegcső egy evakuált, amelynek belsejében van egy kis mennyiségű higanyt és egy alacsony dózisú inert gáz.
Fénycsövek - a világ második leggyakoribb forrása a fény, és Japánban, vesznek még az első helyre, megelőzve egy izzólámpa. Évente a világ által termelt több mint egymilliárd fénycsövek Fluorescent Lamp - egy tipikus kisnyomású kisülő fényforrást, amelynek a kisülés létrejön keverékében higanygőzt és inert gázt, leggyakrabban - argon.
7. ábra. A spektrum a fénycső sugárzás
Élettartam hagyományos fénycsövek két tényező határozza meg: a fényáram csökkenése miatt „mérgezés” foszfor atomok és a higanyt termékek elektródák és porlasztva elektródák veszteséget emissziós miatt a teljes fogyasztás aktiváló bevonattal. Vannak lámpák védő filmréteget a foszfor jelentősen csökkenti a visszaesés a fényáram és élettartamát az új generációs lámpa (T5) határozzuk meg, alapvetően csak a kibocsátási elektróda kapacitás. Ezért, a teremtés lámpák elektróda nélkül - ez az igazi módja, hogy javítsa az élet a fénycsövek.
Por foszforok belsejében alkalmazott cső felületén egy vékony, egyenletes rétegben. Az így kapott, amikor az elektromos töltés a higanygőz ad a vonal spektrum, egy nagy részét, amely kerül kibocsátásra a UV terület 254 nm-nél. Ez a rövidhullámú sugárzás gerjeszti a higany a látható lumineszcencia a lumineszcens bevonat a cső belsejében. Attól függően, hogy a keverési arány a foszfor fénycső ad kékes lumineszcens vagy sárgásfehér. Emellett lumineszcens sugárzás fedelét fényében a fluoreszcens lámpa higanyt tartalmaz sorban, és áthatoló a fényporréteg ábra7).
1.3.4 Optikai kvantum generátorok (lézerek)
A lézer - olyan eszköz, amely a generátor egy erőltetett, koherens térben és időben sugárzás.
Lézer alapuló berendezés kezelését energia állapot atomok és molekulák, amelyekből készült. Mi korábban tárgyalt a hősugárzás fényforrás szintén kapcsolatban van az átmenet az atomok egyik állapotból a másikba. Azonban ezek az átmenetek a termikus sugárforrások véletlenszerű időben, és így a kibocsátott fény hullámok egy időben vannak különböző fázisokban. A lézer emissziós folyamat zajlik az összes atom egyszerre. Ezért a fényhullámok a sugárzás lézer teljesen koherens, azaz a azonos fázisban.
Ha olyan rendszert hozzon létre gerjesztett atomok aktív (lézer aktív közepes), és átengedjük neki a sugárzás, akkor lehet nyerni ezt a sugárzást. Az ilyen amplifikációs optikai sugárzásnak használatán alapuló stimulált emisszió, a lézer nevezzük amplifikációs.
Annak érdekében, hogy a lézer erősítőt, hogy alakulnak a generátor lézersugarat injektált pozitív visszajelzés. Pozitív visszacsatolás optikai rezonátor. Ezek két félig átlátszó tükör és többszörös áthaladását a sugárzás révén a hatóanyag. Általában, egy optikai üreget - egy olyan rendszer fényvisszaverő, refraktív és más optikai elemek közötti térben, amely lehet gerjeszteni optikai sugárzás.
Egy egyszerűsített blokkvázlata a lézer lehet, amely a következő alapvető komponenseket (8. ábra).
1. Az energiaforrás, amely létrehozta a szivattyúzási energia. Szívatás a lézer gerjesztés folyamat olyan anyag, amely elvezet a megjelenése a lézer aktív közeg. Attól függően, hogy milyen a bemeneti energia megkülönböztetni az optikai, elektromos, elektronikus, vegyipari szivattyú.
8. ábra. Egyszerűsített tömbvázlata egy lézer
2. A lézer emitter, átalakítja a pumpáló energiát a lézersugárzás, és amely egy vagy több aktív elemek:
a) a szivattyúrendszer - számos olyan elemet szánt energiaátalakítás és áthelyezi az áramforrás a lézer-aktív elem;
b) a lézer aktív elem anyagot tartalmazó, ahol az aktív közeg jön létre a szivattyúzás során;
c) egy optikai rezonátor.
A strukturális diagramja a lézer általában egészíteni számú elemek, melyek biztosítják működőképességét lézeres vagy arra szolgálnak, hogy ellenőrizzék a lézersugárzás.
Típusának megfelelően az aktív elem használják a félvezető lézerek vannak osztva, gáz, szilárd és folyékony. A természet a kibocsátási lézerek vannak osztva pulzáló és folyamatos fény. Nyomtatás a legnagyobb érdeklődés a gáz és a szilárdtest lézerek.
Meglévő gázlézereket teszik a generációs széles tartományban, az ultraibolya az infravörös. Gáz lézer aktív közeg képződik, amikor az elektromos töltés kisülési plazma. Kétféle bit: ív - erős magas hőmérsékletű kisülési plazmában a magas fokú ionizáció; glow - alacsony hőmérsékleten, alacsony fokú a plazma ionizációs.
A leggyakoribb típus a gázkisüléses lézer egy hélium-neon, működő parázsfénykisülést. Az intézkedés alapján a kisülési izgatott héliumatomokkal amelyek az ütközési energiát továbbítják neon atomok, amelyeknek pontosan ugyanaz gerjesztés szinten.
Szilárdtest lézerek különböznek a gáz alapvetően csak pumpáló jellegű. Az aktív közeget használunk kristályos vagy amorf szigetelő rendelkező lumineszcens központok.
következtetés
Világítás - a tudomány és a technológia, amelyek tárgya a kutatás és fejlesztés elveinek módszereket generáló és térbeli eloszlása mérjük az optikai emissziós jellemzőit, valamint átalakítja energiáját más energiaforrások, és használja különböző célokra. Lámpatestek szintén magában foglalja a tervezés és a technológiai fejlődés fényforrások és ellenőrzési rendszerek, világítás, besugárzás és világítóberendezések, készülékek és rendszerek, a szabványosítás, tervezése, telepítése és karbantartása világítóberendezések.
Forrásai fényforrásokat az elektromágneses energia a látható (vagy optikai, hogy nem csak akkor látható, hanem az ultraibolya és infravörös) régió a spektrum.
Végén a 19. században. voltak az első gyakorlati alkalmasságát az elektromos fényforrások. a létrehozását, amely egy nagy hozzájárulást tett orosz tudósok PN Apple, VN Chikolev, AN Lodygin et al. Mivel a 20. század elején. villamos izzólámpa köszönhetően a hatékonyság, a higiénia és a könnyű kezelhetőség gyorsan beindítható és egyetemesen, hogy kiszorítsa a fényforrások alapján égés. A modern elektromos izzó, - termikus fényforrás, ahol a sugárzás jön létre a wolfram huzal, spirál, szív-verni, hogy a magas hőmérsékleten (körülbelül 3000 K) a rajta áthaladó elektromos áram. Izzólámpák - a legnagyobb tömegű.