Класифікація і маркування теплових джерел світла, особливості деяких їх типів
Теплові джерела світла класифікують головним чином за двома основними ознаками: областю застосування та за основною конструкційною ознакою. Відповідно до цих ознак у наш час виготовляють ЛР таких найменувань: загального призначення, місцевого освітлення, транспортні (автомобільні, залізничні, судові, для літаків), індикаторні та сигнальні (мініатюрні, надмініатюрні, комутаторні, світлофорні, для маяків, у циліндричних балонах), для оптичних приладів (звичайні, в циліндричних колбах, прожекторні, кінопрожекторні), лампи-фари (автомобільні, інфрачервоні для літаків), дзеркальні лампи-світильники (концентровані, середнього і широкого світлорозподілiнь, з дифузним відбиваючим шаром, аргонові, криптонові), метрологічні (світловимірювальні, сили світла, світлового потоку, пірометричні), для технологічних цілей і спеціальні лампи (для рудників, підводні).
Маркують ЛР також відповідно до основних ознак класифікації. Перші літери у маркуванні означають найважливіші фізичні та конструкційні особливості ламп (В - вакуумна моноспіральна, Г - газонаповнена моноспіральна, Б - газонаповнена біспіральна, К - криптонова, МТ - з матованою колбою і т. ін.) або вказують на основну галузь застосування ламп (А - автомобільна, З - для залізничного транспорту, КМ - комутаторна, ПЖ - прожекторна, ЛТ - для літаків і т. ін.).
Ряд спеціальних ламп літерних позначень не має.
Цифри у маркуванні вказують номінальну напругу лампи в вольтах і через дефіс - номінальну потужність у ватах. Для двоспіральних ламп через знак плюс вказують потужність однієї і другої спіралі. Далі маркування може містити цифру, яка вказує на порядковий номер розробки лампи, якщо вона здійснюється повторно.
Галогенні лампи виділяють у самостійний тип. Перша літера в їхньому маркуванні вказує на матеріал колби (К - кварцова), друга - на вид галогенної домішки (Й - йод, Г - галоген), третя - на область застосування (О - опромінювальна) або конструкційну особливість (М - малогабаритна). Далі цифри вказують номінальну напругу в вольтах і номінальну потужність у ватах. Можуть бути вказані й інші параметри. Остання цифра в маркуванні означає порядковий номер розробки після першої.
Асортимент ЛР, що виготовляються, дуже великий. Класифікація ЛР за областю використання або за основною конструкційною ознакою дає можливість виділити з усієї маси ЛР лампи, які відповідають певним загальним вимогам або мають певні особливості. Деякі типи ламп, особливості яких наведені нижче, показані на рис. 2.14-2.16. Літерами на цих рисунках позначені основні розміри.
Характерним для ЛР загального призначення, які встановлюють у світильниках загального освітлення приміщень та відкритих зон, а також призначених для використання в побуті, є живлення їх від стандартної електричної мережі. Найчастіше виготовляють їх з різьбовими цоколями.
Спільним для ЛР, які призначені для місцевого освітлення, є те, що їхня номінальна напруга відповідно до вимог техніки безпеки не повинна перевищувати 36 В, а для особливо небезпечних приміщень - 12 В. Виготовляють їх з номінальною потужністю 15, 25, 40 і 60 Вт.
Рис. 2.14. Деякі типи ЛР різного призначення : а - кінопроекційна; б - залізнична для індивідуального освітлення; в - надмініатюрна; г - прожекторна з фокусуючим цоколем
Рис. 2.15. Двониткові асиметричні ГЛР для автомобілів:
а - без зовнішньої колби; б - із зовнішньою колбою
Рис. 2.16. Інфрачервона дзеркальна ЛР: 1 - дзеркалізований відбивач; 2 - матована ділянка колби
До особливостей ЛР для транспортних засобів перш за все відноситься те, що вони здатні протистояти досить сильним вібраціям і струсам, які виникають під час руху та маневрування транспортних засобів, тобто ЛР цього асортименту мають підвищену механічну міцність. Наприклад, ЛР для залізничного транспорту витримують не менш, ніж 1000 струсів з прискоренням 3g та з частотою 40 - 100 ударів за хвилину, а ЛР, призначені для літаків, ще міцніші.
Необхідна механічна міцність та вібростійкість транспортних ЛР досягаються перш за все завдяки досить низькій їхній номінальній напрузі. При однаковій потужності ЛР P, чим нижчою є її номінальна напруга, тим меншим є її електричний опір, а це значить, що її тіло розжарювання має меншу довжину bн та більшу площу поперечного перерізу Sн, оскільки
де ρн - питомий електричний опір матеріалу, з якого виготовлене тіло розжарювання. Тому ці ЛР і мають більшу міцність. Так, номінальна напруга більшості ЛР для залізничного транспорту - 54 В, ЛР для літаків - 28 В, автомобільних і для тракторів та мотоциклів - 13,5 і 6,7 В. Такі значення номінальної напруги ЛР цього асортименту дають можливість, коли необхідно, забезпечити їх живлення і від акумуляторів, які зазвичай мають напругу 24, 12 або 6 В, що для транспортних засобів є дуже важливою умовою. Номінальна напруга ЛР для суден 110 і 127 В. Вони для підвищення механічної міцності та вібростійкості мають більшу кількість тримачів тіла розжарювання, що зменшує їхню світлову віддачу.
Багато ЛР, що призначені для використання на транспорті, виготовляють галогенними, оскільки об’єм, в якому вони повинні розташовуватися, часто буває дуже обмеженим.
Завдяки низькій номінальній напрузі автомобільні ЛР, а також ЛР для тракторів і мотоциклів вмикаються в однопровідну систему живлення, що дуже вигідно з економічної точки зору.
Лампи розжарювання для автомобільних фар мають два тіла розжарювання (ближнє і дальнє світло). Виготовляють також двониткові герметичні автомобільні лампи-фари з потрібним розподіленням світлового потоку у просторі. Вони не мають цоколя і підключаються до джерела живлення за допомогою контактних ламелей або гвинтових контактів. Важливою особливістю цих джерел світла є стабільність оптичних властивостей протягом усього строку служби. Проте вартість їх набагато більша за звичайних автомобільних ЛР і при перегоранні однієї з ниток вони повинні замінюватися цілком.
Лампи розжарювання для залізничних світлофорів мають фокусуючий цоколь з фіксаторами, які дозволяють установлювати ці лампи з поворотом на кут 45° і одночасно виключають можливість навіть випадкового випадання їх з патрона. Ці ЛР також мають підвищену механічну міцність і більшу надійність. Виготовляють їх з
номінальною потужністю 15, 25 і 35 Вт, а їхня номінальна напруга становить 10...12 В.
Лампи розжарювання, які призначені для використання у кіноапаратурі, прожекторах і маяках, мають концентроване тіло розжарювання і характеризуються високою яскравістю. Тіло розжарювання у ЛР цього типу, які встановлюються цоколем до верху, значно віддалене від ніжки, щоб запобігти перегріванню цоколя.
Прожекторні ЛР для залізничного транспорту мають номінальну напругу 50 В, для морських суден - 110 В, загального призначення - 127 і 220 В.
Лампи розжарювання для маяків відрізняються від прожекторних тим, що призначені для роботи в лінзових оптичних системах з великим кутом обхвату. Це виключає можливість розташування їхніх тіл розжарювання в одній площині. Напруга живлення цих ЛР - від 6 до 110 В, а потужність - від 3 до 1000 Вт.
Мініатюрні та надмініатюрні ЛР, які широко застосовуються в медицинських приладах, в електронній апаратурі, обчислювальній техніці як індикатори, мають невелику потужність і низьку номінальну напругу. Для них замість номінальної потужності вказують номінальний струм. Характерним для них є використання найменших різьбових та штифтових цоколів і бусинкових ніжок. Хоч такі ЛР і застосовують у найрізноманітніших областях, але їх об’єднує в один ряд те, що виготовляються вони на подібному спеціальному технологічному обладнанні.
Характерною особливістю різних ЛР, які встановлюються в акумуляторних світильниках для рудників, є те, що вони мають запасне тіло розжарювання. Воно має окремий вивід і для більшої надійності - менший номінальний струм. Використовують його у випадку перегорання основного тіла розжарювання.
Комутаторні ЛР, які найчастіше застосовують як сигнальні джерела світла в телефонних комутаторах, характеризуються значеннями номінального струму і сили світла в напрямку осі лампи. Вони розраховані на напругу від 6 до 60 В і мають дуже малий діаметр та бусинкову ніжку.
Інфрачервоні дзеркальні лампи, призначенням яких є утворення направленого променевого теплового потоку, мають колби із дзеркальновідбивною внутрішньою поверхнею, у фокусі якої розташовується тіло розжарювання. Для того, щоб променевий потік цих ЛР був головним чином інфрачервоним (тепловим), температура їхніх тіл розжарювання є значно нижчою, ніж у освітлювальних, завдяки чому строк служби цих ламп досягає 5000 год. Відбиваюча дзеркалізована поверхня колб цих ламп направляє їхній променевий тепловий потік на поверхню тіл, що обігріваються. Виготовляють ці ЛР потужністю від 40 до 1000 Вт і вони розраховані на напругу 127, 220, а також 240 В.
З розвитком техніки ЛР постійно удосконалюються і їхній асортимент істотно розширюється.
При створенні нових економічних в енергетичному відношенні ЛР велику увагу приділяють розробці та широкому впровадженню ЛР, в яких використовують спеціальні багатошарові прозорі покриття колб (плівки), що відбивають значну частку потоку інфрачервоного (теплового) випромінювання назад на тіло розжарювання і таким чином зменшують теплові втрати потужності ламп. Тому для забезпечення необхідної робочої температури тіл розжарювання ЛР з такими покриттями колб споживають значно меншу потужність. Уже створені нові ГЛР з танталово-кремнієвими окисними плівками на їхніх сферичної форми колбах, які мають на 35 — 50 % більшу світлову віддачу, ніж аналогічні лампи без таких плівок. Проте енергетична економічність ГЛР цього виконання може бути і більшою. Економія електроенергії у подібних ГЛР може перевищувати 60 %. Колірна температура цих ГЛР складає 2900 К.
Подальший розвиток ЛР може бути досягнутий в результаті:
- створення та застосування в ЛР нових антистоксових люмінофорів, які були б здатні ефективно перетворювати інфрачервоне випромінювання, яке в ЛР є основним, в видиме;
- створення нових прозорих для видимого випромінювання матеріалів, які б одночасно більшою мірою відбивали інфрачервоне випромінювання, і виготовлення з них спеціальних теплових екранів або нанесення їх на поверхні колб ЛР для зменшення надмірно великих теплових втрат потужності;
- виготовлення тіл розжарювання з матеріалів з більшою, ніж у вольфрама допустимою робочою температурою, зокрема, з вуглеграфітових матеріалів, керметів (електропровідних керамік), карбідів металів та інших матеріалів.
Подібні досягнення здатні значно збільшити світлову віддачу ЛР, низькі значення яких, як уже неодноразово підкреслювалось, є одним з найбільших недоліків ЛР.