Электрические источники света, используемые в ПОП
ФГБОУ ВПО
«РЭУ им. Г.В.Плеханова»
Инженерно-экономический факультет
Кафедра технологических машин и оборудования
Реферат по дисциплине
«Оборудование предприятий общественного питания»
На тему:
«Электрические источники света, используемые в ПОП»
Выполнил:
Студент 741 группы
Макаревич Т. П.
Проверил:
Кирпичников В.П.
Москва 2013
Содержание
Введение......................
Классификация источников света.
Лампы накаливания и галогенные
лампы ..............................
Люминесцентные лампы ..............................
Металлогалогенные лампы
..............................
Натриевые лампы высокого
давления (ДнаТ) ..............................
Ксеноновые лампы (ДКсТ) ..............................
Светодиоды ..............................
Характеристики светодиодов
..............................
Выбор светильников для освещения
производственных помещений ..............................
Список литературы
..............................
Введение
Развитие
и преобразование всех световых технологий
всегда проходило и проходит сейчас
в тесной взаимосвязи с открытиями
и различными достижениями в фундаментальных
науках и, конечно же, с изобретениями
в различных отраслях техники
и народного хозяйства.
Сегодня невозможно представить жизнь
человека без какого-либо электрического
источника освещения, так как он просто
необходим.
Раньше световые технологии дешево особо
не стоили, но с появлением новых аналогов
с более усовершенствованным принципом
работы электросветовые приборы стали
уступать в цене. Еще несколько десятилетий
тому назад самым распространенным источником
освещения считалась обыкновенная лампа
накаливания, отличающаяся сравнительно
невысокой ценой, простотой эксплуатации
и удобством установки, а сегодня все чаще
на рынке встречаются лампы экономящие
электроэнергию и обладающие безопасностью
Классификация источников света.
Лампы накаливания и галогенные лампы
Принципиально различают три способа производства света: термоизлучение, газовый разряд низкого и высокого давления.
Термоизлучение. Нагревание провода при прохождении электрического тока до как можно высокой температуры. Лучше всего подходит для этого элемент вольфрам с наивысшей среди металлов температурой плавления (3683 K). Пример: лампы накаливания и галогенные лампы накаливания.
Газовый разряд. В закрытой стеклянной емкости, наполненной инертными газами, парами металла и редкоземельными элементами, при возникновении напряжения появляется дуговой разряд. Возникающие при этом свечения газообразных наполнителей дают желаемую цветность света.
Пример: ртутные, металлогалогенные и натриевые лампы.
Люминесцентный процесс. Под действием электрического разряда закаченные в стеклянную трубку пары ртути начинают излучать невидимые ультрафиолетовые лучи, которые попадая на нанесенный на внутреннюю поверхность стекла люминофор, преобразуется в видимый свет. Пример: люминесцентные лампы, компактные люминесцентные лампы, Light Emitting Diodes (LEDs).
Лампы накаливания
Наиболее распространены
электрические лампы
Этот процесс происходит при нагреве нити
лампы до 2600—2700°С. Нить лампы не перегорает,
так как температура плавления вольфрама,
из которого сделана нить, значительно
выше (3200—3400°С) температуры накала нити,
а также вследствие того, что из колбы
лампы удален воздух либо колба заполнена
инертными газами (смесью азота, аргона,
ксенона), в среде которых металл не окисляется.
Срок службы ламп накаливания колеблется
в широких пределах, поскольку зависит
от условий работы, в том числе от стабильности
номинального напряжения, наличия или
отсутствия механических воздействий
на лампу (сотрясения, вибрации), температуры
окружающей среды и др. Средний срок службы
ламп накаливания общего назначения составляет
1000—1200 ч.
Чем выше температура нагрева нити накала,
тем больше света излучает лампа, но при
этом интенсивнее протекает процесс испарения
нити и сокращается срок службы лампы.
В связи с этим для ламп накаливания устанавливается
такая температура накала нити, при которой
обеспечиваются необходимая светоотдача
лампы и определенная продолжительность
ее службы.
Принцип действия
Принцип действия ламп накаливания основан на преобразовании электрической энергии, проходящей через нить, в световую. Температура разогретой нити достигает 2600...3000 °С. Но нить лампы не плавится, потому что температура плавления вольфрама (3200...3400 °С) превышает температуру накала нити. Спектр ламп накаливания отличается от спектра дневного света преобладанием желтого и красного спектра лучей.Колбы ламп накаливания вакуумируются или заполняются инертным газом, в среде которого вольфрамовая нить накала не окисляется: азотом; аргоном; криптоном; смесью азота, аргона, ксенона.
Рис. 4.1. Устройство и включение ламп
накаливания
Разновидности ламп
накаливания
Рис. 4.2. Примеры исполнения ламп
накаливания
Примеры исполнения ламп накаливания приведены на рис. 4.2. На рис. 4.2.а,б — лампы одинаковой мощности, но на рис. 4.2.а — газонаполненная с аргоновым, а на рис. 4.2.6 — с криптоновым наполнителем (криптоновая). Размеры криптоновой лампы меньше. Лампа на рис. 4.2.в. напоминает свечу. Такие лампы часто применяют в люстрах и настенных светильниках. На рис. 4.2.г,д,е изображены, соответственно, биспиральная, биспиральная криптоновая и зеркальная лампы.
Устройство и работа ламп накаливания
Лампа накаливания (рис. 4.1) светится потому, что нить из тугоплавкой вольфрамовой проволоки раскаляется проходящим через нее током. Чтобы спираль быстро не перегорела, из стеклянного баллона выкачан воздух либо баллон заполнен инертным газом. Спираль укреплена на электродах. Один из них припаян к металлической гильзе цоколя, другой — к металлической контактной пластине. Их разделяет изоляция. Один из проводов присоединен к гильзе цоколя, а другой — к контактной пластине, как показано на рис. 4.1. Тогда ток, преодолевая электрическое сопротивление НИТИ, раскаляет ее.
Специальные лампы накаливания:
лампы накаливания прожекторные
лампы накаливания кинопроекционные
лампы накаливания сигнальные
лампы накаливания транспортные и пр.
Достоинства и недостатки
ламп накаливания
Достоинства: - при включении они зажигаются практически мгновенно;
- имеют незначительные размеры;
- стоимость их невысока.
Основные недостатки:
- лампы обладают слепящей
яркостью, отрицательно отражающейся
на зрении человека, поэтому требуют
применения соответствующей
- обладают незначительным сроком службы (порядка 1000 часов);
- срок службы ламп существенно
снижается при повышении
Световой КПД ламп накаливания, определяемый как отношение мощности лучей видимого спектра к мощности потребляемой от электрической сети, весьма мал и не превышает 4%.
Таким образом, основной недостаток
ламп накаливания — низкая светоотдача.
Ведь лишь незначительная часть потребляемой
ими электрической энергии
Галогенные лампы накаливания
Галоге́нная ла́мпа — лампа
накаливания, в баллон которой добавлен
буферный газ: пары галогенов (брома или
Галогенные лампы могут
быть изготовлены как в компактных
типоразмерах MR16, MR11, с цоколем GU 5.3, G4, GY 6.35 (на 12 вольт) или G9, GU10 (на 220 или 110 вольт), так и с цоколем Эдисона Е14 или Е27 (на 220 или 110 вольт),
линейные с цоколем R7 различной длины
(L=78 мм, L=118 мм и др.). Колба ламп может быть
прозрачной, матированной, а также иметь рефлектор и/или рассеива
Лампы типоразмеров MR
предназначены для установки
в транспортных средствах (авто
Лампы типоразмера GU используются для стационарного освещения аналогично лампам MR, в отличие от последних не требуя трансформатора. Определить, лампа какого типа (MR или GU) установлена в данном светильнике или световой «точке», не вынимая лампу, легко, проследив, как меняется яркость лампы при включении и выключении: лампа GU загорается и гаснет практически мгновенно, а лампа MR — плавнее, обладая определённой инерцией (порядка 1/2 секунды).
Лампы с цоколем Е14 (миньон) или Е27 (стандарт) предназначены для замещения обычных ламп накаливания. Они снабжены дополнительной внешней колбой (по форме и размерам напоминающей колбу обычных ламп накаливания), защищающей внутреннюю кварцевую колбу от загрязнений, случайных прикосновений и контакта с легкоплавкими материалами.
Вольфрамо-галогенный цикл.
Схема галогенного цикла (1–4 – последовательные этапы), в результате которого испарившиеся атомы вольфрама, взаимодействуя с атомами галогена, возвращаются на раскалённую спираль лампы; a – вольфрамовая нить; b – колба лампы из тугоплавкого стекла или кварца
Существенные характеристики лампы накаливания - световая отдача и срок службы - в основном определяются температурой спирали: чем выше температура спирали, тем выше световая отдача, но тем короче срок службы. Сокращение срока службы является последствием быстро растущей c поднятием температуры скорости испарения вольфрама, которая приводит с одной стороны, к потемнению колбы, а с другой - к прожиганию спирали.
Потемнение колбы можно эффективно предотвратить с помощью галогенной добавки к газу-наполнителю, которая в процессе вольфрамо-галогенного цикла не дает уже испаренному вольфраму осесть на стенках колбы. Испаренный из спирали в процессе работы лампы вольфрам попадает в результате диффузии или конвекции в температурную область (T1 1400 K) и там снова распадаются.
Часть вольфрама снова восстанавливается на спирали, но уже на новом месте. Нормальный вольфрамо-галогенный цикл приводит т.о. лишь к предотвращению потемнения колбы, но не к увеличению срока службы, который закончится в результате разрыва спирали на возникших "горячих ячейках".
Галогенные лампы накаливания отличаются особой компактностью, существенно более белым светом, улучшенной цветопередачей, двойным сроком службы.
Галогенные лампы накаливания выпускаются мощностью до 20 кВт.
Сегодня производители предлагают огромный выбор галогенных ламп – на любой вкус и для разных целей. Есть лампы мощностью 5–150 Вт для пониженного напряжения 12–24 В, а также мощностью 25–250 Вт (одноцокольные со стандартными цоколями Е14 и Е27) и 100–500 Вт (двухцокольные), рассчитанные на сетевое напряжение 220–230 В. Можно использовать галогенные лампы, имеющие внешние стеклянные отражатели со специальным интерференционным покрытием – оно пропускает инфракрасное излучение, благодаря чему создается "холодный" пучок. Лампы с внешним алюминиевым отражателем образуют "глубокие" (с углом рассеяния 30–100) и "широкие" (с углом рассеяния до 600) пучки света.
Приведем основные преимущества галогенных ламп по сравнению с обычными лампами накаливания:
- более высокая световая отдача – в некоторых случаях она доведена до 25 лм/Вт, что в 2 раза выше, чем у ламп накаливания;
- большая долговечность – их срок службы в 2–4 раза выше, чем у ламп накаливания;
- меньшие размеры – у низковольтных галогенных ламп (12 В, 100 Вт) диаметр колбы в 5 раз меньше, чем у ламп накаливания той же мощности;
- более богатый спектр излучения – у галогенных ламп свет более "белый", чем у ламп накаливания (за счет более высокой температуры нагрева – 30000 К против 28000 К у обычной лампы);
- регулируемость светового потока, причем при пониженном напряжении световой поток сохраняет достаточную "белизну".
Люминесцентные лампы
Люминесцентные
лампы делятся на две группы: общего
и специального назначения. Лампы общего
назначения предназначены для целей освещения.
Лампы специального назначения имеют
специальные эксплуатационные свойства,
обусловленные конструкцией, спектром
излучения и т. д.
Люминесцентные лампы эксплуатируются
в электрических сетях переменного тока
частотой 50 Гц номинальньтм напряжением
220 В с соответствующей пускорегулирующей
аппаратурой, обеспечивающей зажигание
лампы, нормальный режим работы и устранение
радиопомех.
Принцип работы
При работе люминесцентной лампы между двумя электродами, находящимися в противоположных концах лампы, горит дуговой разряд. Лампа заполнена инертным газом и парами ртути, проходящий ток приводит к появлению УФ излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом — люминофором, которое поглощает УФ излучение и излучает видимый свет. Изменяя состав люминофора, можно менять оттенок свечения лампы. В качестве люминофора используют в основном галофосфаты кальция и ортофосфаты кальция-цинка.
Дуговой разряд поддерживается за счёт термоэлектронной эмиссии заряженных частиц (электронов) с поверхности катода. Для запуска лампы катоды разогреваются либо пропусканием через них тока (лампы типа ДРЛ, ЛД), либо ионной бомбардировкой в тлеющем разряде высокого напряжения («лампы с холодным катодом»). Ток разряда ограничивается балластом.
В обозначении лампы буквы и цифры означают:
Лампы люминесцентные
компактные
Компактные люминесцентные
лампы являются современными энергоэкономичными
источниками света, используются в светильниках
местного, общего, и декоративного освещения
жилых И административных помещений. Лампы
включают в сеть переменного тока частотой
50 Гц напряжением 220 В с соответствующей
пускорегулирующей
аппаратурой (ПРА). Лампы типа
КЛ имеют встроенный в цоколь стартер
и эксплуатируются с электромагнитными
ПРА. Компактные люминесцентные лампы
типа КЛУ предназначены для работы как
с электромагнитными, так и с электронными
ПРА.
Лампы типа КЛЭ имеют встроенный
в цокольную часть лампы электронный ПРА,
стандартный цоколь Е14 или Е27 и предназначены
для прямой замены ламп накаливания.
Преимущества
компактных люминесцентных интегрированных
ламп по сравнению с лампами
• до 80% меньшее потребление тока при том же количестве света;
• увеличенный в 3 – 8 раз срок службы (в зависимости от модели и производителя);
• низкие затраты на обслуживание
по сравнению с лампами
• большое количество применений
благодаря широкой гамме
• возможность выбора цветовых оттенков;
• ровное свечение без мерцания;
• низкая температура нагрева лампы.
Данные лампы имеют
универсальное применение: в жилище,
в офисе, в торговых местах, в промышленности
и бизнесе. Интегрированные компактные
люминесцентные лампы пригодны к
использованию везде, где применяются
лампы накаливания.
Дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ)
Маркировка: Д - дуговая Р - ртутная Л - лампа В - включается без ПРА
Люминесцентные ртутно-
Под влиянием ультрафиолетового излучения, возникающего в ртутно-кварцевой трубке, светится люминофор, придавая свету определенный синеватый оттенок, искажая истинные цвета. Для устранения этого недостатка в состав, люминофора вводятся специальные компоненты, которые частично исправляют цветность; эти лампы получили название ламп ДРЛ с исправленной цветностью. Срок службы ламп – 7500 ч.
Достоинства ламп ДРЛ:
1. Высокая световая отдача (до 55 лм/Вт)
2. Большой срок службы (10000 ч)
3. Компактность
4. Некритичность к условиям окружающей среды (кроме очень низких температур)
Недостатки ламп ДРЛ:
1. Преобладание в спектре
лучей сине-зеленой части,
2. Возможность работы только на переменном токе
3. Необходимость включения через балластный дросель
4. Длительность разгорания
при включении (примерно 7 минут)
и начало повторного зажигания
после даже очень
5. Пульсации светового потока, большие чем у люминисццентных ламп
6. Значительное уменьшение светового потока к концу службы.
Металлогалогенные лампы
Металлогалоге́нная ла́мпа (МГЛ) — один из видов газоразрядных ламп (ГРЛ) высокого давления. Отличается от других ГРЛ тем, что для коррекции спектральной характеристики дугового разряда в парах ртути в горелку МГЛ дозируются специальные излучающие добавки (ИД), представляющие собой галогениды некоторых металлов. МГЛ — компактный, мощный и эффективный источник света (ИС), находящий широкое применение в осветительных и светосигнальных приборах различного назначения. Основные области применения: утилитарное, декоративное и архитектурное наружное освещение, осветительные установки (ОУ) промышленных и общественных зданий, сценическое и студийное освещение, ОУ для освещения больших открытых пространств (железнодорожные станции, карьеры и т. п.), освещение спортивных объектов и др. В ОУ технологического назначения МГЛ могут использоваться как мощный источник видимого и ближнего ультрафиолетового излучения. Компактность светящегося тела МГЛ делает их весьма удобным ИС для световых приборов прожекторного типа с катоптрической и катадиоптрической оптикой.
Конструкция МГЛ и назначение элементов
а – лампа 400 Вт в эллипсоидальной прозрачной внешней колбе.
б – лампа 2000 Вт в циллиндрической прозрачной колбе.
в – электрическая схема включения.
1 – пружинящие распорки, 2 – разрядная трубка, 3 – основные электроды, 4 – зажигающий электрод, 5 – утепляющее покрытие,
6 – ограничительное
биметаллическое реле, отключающее ЗЭ после включения лампы.
По внешнему виду металлогалогенные лампы очень похожи на ртутную лампу. Кварцевая горелка с двумя основными электродами и поджигающим электродом помещена в колбу из тугоплавкого стекла, имеющую размеры и внешний вид, подобные ртутной лампе той же мощности. Сама кварцевая горелка содержит инертный газ для зажигания, некоторое количество ртути и один или более галоидных соединений металлов (обычно иодиды). В процессе работы вся ртуть испаряется и образуется стабилизированная стенками колбы дуга, горящая в газовой среде высокого давления, состоящей в основном из паров ртути, при давлении в несколько атмосфер. При достаточной температуре стенок иодиды также испаряются с последних и молекулы иодидов диффундируют в зону высокотемпературного дугового разряда, где они разлагаются. Атомы металла ионизируются, возбуждаются и создают присущие им спектральные линии излучения. Диффундируя за пределы разряда обратно к стенкам, атомы металлов соударяются с атомами иода в более холодном газе около стенок и вновь воссоединяются, образуя молекулы иодида.
В МГЛ для общего освещения в качестве излучающих добавок наиболее широкое применение получили две композиции (кроме ртути и Ar ): иодиды Na , Tl и In (так называемая тройная смесь) и иодиды Na , Sc ( и Th ). Лампы с этими наполнениями имеют высокую световую отдачу, достаточно большой срок службы и обеспечивают приемлемое качество цветопередачи ( Ra =55-65).
HMI-лампы
Короткодуговые лампы HTI
- металлогалогенные лампы с
Для оптических целей были разработаны короткодуговые металлогалогенные лампы HTI с малыми межэлектродными расстояниями. Они отличаются очень высокой яркостью. Поэтому они используются прежде всего для световых эффектов, как позиционные источники света и в эндоскопии.
Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ)
Маркировка: Д - дуговая; На - натриевая; Т -трубчатая.
Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ) являются одной из самых эффективных групп источников видимого излучения: они обладают самой высокой световой отдачей среди всех известных газоразрядных ламп (100 - 130 лм/Вт) и незначительным снижением светового потока при длительном сроке службы.
У этих ламп внутри стеклянной цилиндрической колбы помещается разрядная трубка из поликристаллического алюминия, инертная к парам натрия и хорошо пропускающая его излучение. Давление в трубке порядка 200 кПа. Продолжительность работы – 10 -15 тыс. часов. Однако чрезвычайно желтый свет и соответственно низкий индекс цветопередачи (Ra=25) позволяют использовать их в помещениях, где находятся люди, лишь в комбинации с лампами других типов.
Ксеноновые лампы (ДКсТ)
Дуговые ксеноновые трубчатые лампы ДКсТ при низкой световой отдаче и ограниченном сроке службы отличаются наиболее близким к естественному дневному спектральным составом света и наибольшей из всех источников света единичной мощностью. Первое достоинство практически не используется, так как лампы внутри зданий не применяются, второе обусловливает их широкое применение для освещения больших открытых пространств при установке на высоких мачтах. Недостатки ламп являются очень большие пульсации светового потока, избыток в спектре ультрафиолетовых лучей и сложность схемы зажигания.
Светодиоды
Светодио́д или светоизлучающий
Строго не рекомендуется подключать несколько светодиодов параллельно, используя один резистор, поскольку в силу определенных особенностей это может привести к уменьшению их срока службы.
Характеристики
Вольт-амперная характеристика светодиодов в прямом направлении нелинейна. Диод начинает проводить ток начиная с некоторого порогового напряжения. Это напряжение позволяет достаточно точно определить материал полупроводника.
Современные сверхъяркие светодиоды обладают менее выраженной полупроводимостью, чем обычные диоды. Высокочастотные пульсации в питающей цепи (т. н. «иголки») и выбросы обратного напряжения приводят к ускоренному деградированию кристалла. Скорость деградирования также зависит от питающего тока (нелинейно) и температуры кристалла (нелинейно).
Преимущества
По сравнению с другими
электрическими источниками света
(преобразователями
Высокя световая отдача.
Высокая механическая прочность, вибростойкость
Длительный срок службы — от 30000 до 100000 часов (при работе 8 часов в день — 34 года
Малая инерционность — включаются сразу на полную яркость, в то время как у ртутно-фосфорных (люминесцентных-экономичных) ламп время включения от 1 сек до 1 мин, а яркость увеличивается от 30 % до 100 % за 3-10 минут, в зависимости от температуры окружающей среды.
Различный угол излучения — от 15 до 180 градусов.
Низкая стоимость индикаторных светодиодов.
Безопасность — не требуются высокие напряжения, низкая температура светодиода или арматуры, обычно не выше 60 градусов Цельсия.
Нечувствительность к
низким и очень низким температурам.
Однако, высокие температуры
Экологичность — отсутствие ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения в отличие от люминесцентных ламп.
Выбор светильников для освещения производственных помещений
Факторы, определяющие выбор светильников
Выбранные светильники должны быть
расположены и установлены
а) безопасность и удобный доступ к светильникам для обслуживания;
б) создание нормированной освещенности наиболее экономичным путем;
в) соблюдение требований к качеству освещения (равномерность освещения, направление света, ограничение вредных факторов: теней, пульсаций освещенности, прямой и отраженной блескости;
г) наименьшая протяженность и удобство монтажа групповой сети;
д) надежность крепления светильников.
Основными факторами, определяющими выбор светильников являются:
а) условия окружающей среды (наличие пыли, влаги, химической агрессивности, пожароопасных и взрывоопасных зон);
б) строительная характеристика помещения (перепланировка жилых помещений, в том числе высота, наличие ферм, технологических мостиков, размеры строительного модуля, отражающие свойства стен, потолка, пола и рабочих поверхностей);
в) требования к качеству освещения.
Выбор конкретного типа светильника осуществляется по конструктивному исполнению, светораспределению и ограничению слепящего действия, экономическим соображениям.
Список литературы
- В.П.Кирпичников, М.И.Ботов «Оборудование предпр
иятий общественного питания. Ч.2.Тепловое оборудование» – М.: Издательский центр «Академия», 2010г. - Д.М.Давыдов, М.И. Ботов, В.П.Кирпичников «Электротепловое оборудование предприятий индустрии питания» – Москва: ФГБОУ ВПО «РЭУ им. Г.В.Плеханова», 2012г.
- С.В.Некрутман, В.П.Кирпичников «Электротепловое оборудование предприятий общественного питания» - М.:Экономика, 1981г.
- http://www.twirpx.com/file/
1061845/
- «Практикум по электрическому освещению и облучению», В.И. Баев, , изд-во КолосС, 2008 г.
- http://www.elektrostandard.ru/
lamps.html - «Энергосбережение в освещении», Под ред. проф. Ю.Б.Айзенберга, изд-во Знак, 1999 г.
- «Справочная книга по светотехнике», под ред. Ю.Б. Айзенберга, изд-во Знак, 2006 г.
- http://electricalschool.info/

- Электрические машины
- Электрические машины
- Электрические машины
- Электрические машины
- Электрические машины
- Электрические методы
- Электрические опыты Б. Франклина
- Электрические датчики
- Электрические датчики неэлектрических величин
- Электрические измерения
- Электрические измерения
- Электрические измерения неэлектрических величин
- Электрические и плазменные явления в атмосфере
- Электрические искусственные источники света