Artificiella ljuskällor är tekniska anordningar av olika design och med olika metoder för energiomvandling, vars huvudsakliga syfte är att erhålla ljusstrålning (både synlig och med olika våglängder , till exempel infraröd ). Ljuskällor använder huvudsakligen elektricitet , men ibland används också kemisk energi och andra metoder för ljusgenerering (till exempel triboluminescens , radioluminescens , etc.). Till skillnad från artificiella ljuskällor är naturliga ljuskällor naturliga materialobjekt: solen ,Polarljus , eldflugor , blixtar osv.
Diskrepansen mellan spektrumet av en artificiell ljuskälla och spektrumet av en naturlig kan påverka människors hälsa negativt [1]
Den allra första ljuskällan som användes av människor i sina aktiviteter var elden (lågan) från en eld. Med tidens gång och ökande erfarenhet av att bränna olika brännbara material har människor funnit att mer ljus kan erhållas genom att bränna alla hartsartade träslag, naturliga hartser, oljor och vaxer . Ur kemiska egenskapers synvinkel innehåller sådana material en större viktprocent kol , och vid förbränning blir sotiga kolpartiklar mycket varma i lågan och avger ljus. Senare, med utvecklingen av metallbearbetningstekniker, gjorde utvecklingen av metoder för snabb antändning med hjälp av en flinta och flinta det möjligt att skapa och avsevärt förbättra de första oberoende ljuskällorna som kunde installeras i vilken rumslig position som helst, bäras och laddas med bränsle. Också ett visst framsteg i bearbetningen av olja , vaxer, fetter och oljor och vissa naturliga hartser gjorde det möjligt att isolera de nödvändiga bränslefraktionerna: raffinerat vax, paraffin , stearin , palmitin , fotogen , etc. Sådana källor var i första hand ljus , facklor , olja, och senare oljelampor och lyktor. Ur autonomi och bekvämlighetssynpunkt är ljuskällor som använder energin från brinnande bränslen mycket bekväma, men ur brandsäkerhetssynpunkt ( öppen låga ), utsläpp av produkter av ofullständig förbränning (sot, bränsleånga, kol ). monooxid ) representerar en känd fara som en antändningskälla. Historien känner till många exempel på förekomsten av stora bränder , som orsakades av oljelampor och lyktor, ljus, etc.
Ytterligare framsteg och utveckling av kunskap inom området kemi, fysik och materialvetenskap gjorde det möjligt för människor att även använda olika brännbara gaser , som avger mer ljus under förbränning. Gasbelysning utvecklades ganska brett i England och ett antal europeiska länder. En speciell bekvämlighet med gasbelysning var att det blev möjligt att belysa stora ytor i städer, byggnader etc. på grund av att gaser mycket bekvämt och snabbt kunde levereras från centrallagret ( cylindrar ) med hjälp av gummerade hylsor ( slangar ) eller stål eller kopparrör , och det är också enkelt att stänga av gasflödet från brännaren genom att helt enkelt vrida på avstängningsventilen . Den viktigaste gasen för organisationen av stadsgasbelysning var den så kallade " upplysande gasen ", som producerades genom pyrolys av fettet från marina djur ( valar , delfiner , sälar , etc.), och som något senare producerades i stora mängder av kol under koksningen av den senare vid gasbelysningsanläggningar.
En av de viktigaste komponenterna i belysningsgas, som gav den största mängden ljus, var bensen , upptäckt i belysningsgas av M. Faraday . En annan gas som fann betydande användning i gasbelysningsindustrin var acetylen , men på grund av dess betydande tendens att antändas vid relativt låga temperaturer och höga antändningskoncentrationsgränser, hittade den inte stor användning i gatubelysning och användes i gruvdrift och cykel "karbid" " lampor. En annan anledning som gjorde det svårt att använda acetylen inom gasbelysning var dess exceptionellt höga kostnad i jämförelse med belysningsgas.
Parallellt med utvecklingen av användningen av ett brett utbud av bränslen i kemiska ljuskällor, deras design och den mest lönsamma förbränningsmetoden (reglering av luftflödet), samt design och material för att förbättra ljuseffekt och effekt (vekar) , gasförbränningslock etc.) förbättrades. Istället för kortlivade vekar gjorda av växtmaterial ( hampa ) impregnerades vegetabiliska vekar med borsyra och asbestfibrer , och med upptäckten av mineralet monazit upptäcktes dess anmärkningsvärda egenskap att lysa mycket starkt vid upphettning och bidra till fullständigheten av förbränning av tändgas. För att öka säkerheten vid användningen började arbetslågan att inhägnas med metallnät och glaskåpor av olika former.
Ytterligare framsteg inom området för uppfinning och design av ljuskällor var till stor del förknippad med upptäckten av elektricitet och uppfinningen av strömkällor . I detta skede av vetenskapliga och tekniska framsteg blev det ganska uppenbart att det är nödvändigt att öka temperaturen i området som avger ljus för att öka ljusstyrkan hos ljuskällor. Om, vid användning av förbränningsreaktioner av olika bränslen i luft, temperaturen på förbränningsprodukterna når 1500-2300 ° C, då när elektricitet används, kan temperaturen fortfarande höjas avsevärt. När de värms upp av en elektrisk ström avger olika ledande material med hög smältpunkt synligt ljus och kan fungera som ljuskällor av varierande intensitet. Som sådana material har föreslagits: grafit (kolfilament), platina , volfram , molybden , rhenium och deras legeringar. För att öka hållbarheten hos elektriska ljuskällor började deras arbetskroppar (spiraler och filament) placeras i speciella glascylindrar (lampor) evakuerade eller fyllda med inerta eller inaktiva gaser ( väte , kväve , argon , etc.). När man valde ett arbetsmaterial styrdes lampdesignerna av den uppvärmda spolens maximala driftstemperatur, och huvudpreferensen gavs till kol (Lodygins lampa, 1873) och senare till volfram. Volfram och dess legeringar med rhenium är fortfarande de mest använda materialen för tillverkning av elektriska glödlampor, eftersom de under de bästa förhållandena kan värmas till temperaturer på 2800-3200 ° C. Parallellt med arbetet med glödlampor i en tid präglad av upptäckt och användning av elektricitet påbörjades och utvecklades också arbetet avsevärt på ljusbågens ljuskälla (Yablochkov-ljus) och på ljuskällor baserade på en glödurladdning. Elbågsljuskällor gjorde det möjligt att realisera möjligheten att erhålla kolossala ljusströmmar (hundratusentals och miljoner candela ), och ljuskällor baserade på en glödurladdning - en ovanligt hög effektivitet. För närvarande är de mest avancerade ljuskällorna baserade på en ljusbåge krypton-, xenon- och kvicksilverlampor , och baserade på en glödurladdning i inerta gaser ( helium , neon , argon, krypton och xenon ) med kvicksilverånga och andra. Lasrar är för närvarande de mest kraftfulla och starkaste ljuskällorna. Mycket kraftfulla ljuskällor är också en mängd olika pyrotekniska ljuskompositioner som används för fotografering , belysning av stora områden i militära angelägenheter (foto-luftbomber, bloss och ljusbomber).
För att få ljus kan olika former av energi användas och i detta avseende kan man peka ut huvudtyperna (i termer av energiutnyttjande) av ljuskällor.
Ljuskällor är efterfrågade inom alla områden av mänsklig verksamhet - i vardagen, i produktionen, i vetenskaplig forskning etc. Beroende på ett visst användningsområde ställs en mängd olika tekniska, estetiska och ekonomiska krav på ljuskällor, och ibland preferens ges till en eller annan parameter för ljuskällan eller summan av dessa parametrar.
Sovjetisk blixt med kamerafälla FIL-107
Xenonstrålkastare på bilar.
Flygfoto av fiskare som betar Stillahavsbläckfisk med klarblå xenonljus (mitten) i Tsushimasundet som skiljer Japan och Sydkorea . Den orange nyansen (vänster) är i koreanska stadsljus, där natriumånglampor vanligtvis används för gatubelysning . I Japan (höger) används kvicksilvergasurladdningslampor , som har en grönaktig nyans, mer allmänt för belysning.
Ljuskällor för en viss konstitution åtföljs mycket ofta av närvaron av farliga faktorer, varav de viktigaste är:
Ljusintensitet för typiska källor:
| Källa | Power, W | Ungefärlig ljusintensitet, cd | Färgtemperatur, K | Effektivitet, % | Dags att misslyckas, h |
|---|---|---|---|---|---|
| Ljus | ett | ||||
| Modern (2006) glödlampa | 100 | 100 | 2700 | 2.5 | 1000 |
| Vanlig LED | 0,015 | 0,001 | 4000 | 91 | 100 000 |
| Superstark LED | 2.4 | 12 | 4000 | 91 | 100 000 |
| Modern (2006) fluorescerande (fluorescerande) lampa | tjugo | 100 | 6500 | 15 000 | |
| Xenonlampa för elektrisk ljusbåge | upp till 100 kW | ||||
| blixtlampa | upp till 10 kW | ||||
| Elektrisk ljusbåge kvicksilverlampa | upp till 300 kW | 6500 | 12 000 | ||
| Kärnvapenexplosion (20 Kt) | 2.1⋅10 21 | ||||
| Termonukleär explosion (50 Mt) | 5,3⋅10 24 | ||||
| Första rubinlasern | 0,1 |
| Kategori |
sorts |
Ljuseffekt ( lumen / watt ) | effektivitet % |
|---|---|---|---|
| Förbränningsbaserad | Ljus | 0,3 [2] | 0,04 % |
| gasbrännare _ | 2 [3] | 0,3 % | |
| glödlampa | 5 W glödlampa (120 V) | 5 | 0,7 % |
| 40 W glödlampa (120 V) | 12,6 [4] | 1,9 % | |
| 100 W glödlampa (120 V) | 16,8 [5] | 2,5 % | |
| 100 W glödlampa (220 V) | 13,8 [6] | 2,0 % | |
| 100W halogenlampa (220V) | 16,7 [7] | 2,4 % | |
| 2,6W halogenlampa (5,2V) | 19.2 [8] | 2,8 % | |
| Kvartshalogenlampa (12-24V) | 24 | 3,5 % | |
| högtemperaturlampa | 35 [9] | 5,1 % | |
| Lågenergilampa | 5-24 W kompaktlysrör | 45-60 [10] | 6,6–8,8 % |
| T12 linjär, med magnetisk ballast | 60 [11] | 9 % | |
| T8 linjär, med elektronisk ballast | 80-100 [11] | 12-15 % | |
| T5 linjär | 70-100 [12] | 10-15 % | |
| Ljusdiod | vit LED | 10 - 97 [13] [14] [15] | 1,5–13 % |
| vit OLED | 102 | femton % | |
| Prototyp LED | upp till 254 [16] | upp till 35 % | |
| Båglampa | Xenonbågslampa | 30-50 [17] [18] | 4,4–7,3 % |
| Arc kvicksilver metallhalogen lampor | 50-55 [17] | 7,3-8,0 % | |
| urladdningslampa | Högtrycksnatriumlampa | 150 [19] | 22 % |
| Lågtrycksnatriumlampa | 183 [19] - 200 [20] | 27-29 % | |
| metallhalogen lampa | 65-115 [21] | 9,5-17 % | |
| 1400 W svavellampa | 100 | femton % | |
| teoretisk gräns | 683.002 | 100 % |
| Begrepp | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sätt att inträffa |
| ||||||||||||||
| Andra ljuskällor | |||||||||||||||
| Typer av belysning |
| ||||||||||||||
| Belysningsarmaturer _ |
| ||||||||||||||
| relaterade artiklar | |||||||||||||||