A mesterséges fényforrások különböző kialakítású és különféle energiaátalakítási módszerekkel rendelkező műszaki eszközök, amelyek fő célja a fénysugárzás ( látható és különböző hullámhosszúságú , például infravörös ) előállítása. A fényforrások főként elektromosságot használnak , de néha kémiai energiát és más fénygenerálási módszereket is alkalmaznak (például tribolumineszcenciát , radiolumineszcenciát stb.). A mesterséges fényforrásokkal ellentétben a természetes fényforrások természetes anyagi objektumok: a Nap , az aurora , a szentjánosbogarak , a villámlás stb.
A mesterséges fényforrás spektruma és a természetes fényforrás spektruma közötti eltérés negatívan befolyásolhatja az emberek egészségét [1]
Az emberek által tevékenységeik során használt legelső fényforrás a tűz tüze (lángja) volt. Az idő múlásával és a különféle éghető anyagok elégetésével kapcsolatos tapasztalatok növekedésével az emberek azt tapasztalták, hogy több fény nyerhető bármilyen gyantás fa, természetes gyanta, olaj és viasz elégetésével . Kémiai tulajdonságok szempontjából az ilyen anyagok nagyobb tömegszázalékban tartalmaznak szenet , és égéskor a kormos szénrészecskék a lángban nagyon felforrósodnak és fényt bocsátanak ki. Később, a fémmegmunkálási technológiák fejlődésével, a tűzkő és kovakő segítségével történő gyorsgyújtási módszerek kifejlesztése lehetővé tette az első független, bármilyen térbeli helyzetbe beépíthető, hordozható és üzemanyaggal feltölthető fényforrások létrehozását és jelentős fejlesztését. Ezenkívül az olaj , viaszok, zsírok és olajok, valamint néhány természetes gyanta feldolgozásában elért bizonyos előrelépés lehetővé tette a szükséges tüzelőanyag-frakciók elkülönítését: finomított viasz, paraffin , sztearin , palmitin , kerozin stb. Ilyen források elsősorban a gyertyák , fáklyák voltak. , olaj, majd később olajlámpák és lámpások. Az autonómia és a kényelem szempontjából nagyon kényelmesek az égő tüzelőanyagok energiáját használó fényforrások, de tűzbiztonsági szempontból ( nyílt láng ) a tökéletlen égésből származó termékek (korom, üzemanyaggőz, szén ) kibocsátását. monooxid ) ismert veszélyt jelentenek gyújtóforrásként. A történelem nagyon sok példát tud a nagy tüzek előfordulására , amelyeket olajlámpák és lámpák, gyertyák stb.
A kémia, a fizika és az anyagtudomány területén a tudás további fejlődése és fejlődése lehetővé tette az emberek számára, hogy különféle éghető gázokat is használjanak , amelyek több fényt bocsátanak ki az égés során. A gázvilágítást meglehetősen széles körben fejlesztették Angliában és számos európai országban. A gázvilágítás különleges kényelmét jelentette, hogy lehetővé vált városokban, épületekben stb. nagy területek megvilágítása, mivel a központi tárolóból ( palackokból ) nagyon kényelmesen és gyorsan lehetett gázokat szállítani gumírozott hüvelyekkel ( tömlők ) vagy acéllal. vagy rézcsöveket , és az égőből a gázáramot is egyszerűen el lehet zárni az elzárószelep egyszerű elfordításával . A városi gázvilágítás megszervezésének legfontosabb gáza a tengeri állatok ( bálnák , delfinek , fókák stb.) zsírjának pirolízisével keletkezett, majd később szénből nagy mennyiségben előállított úgynevezett " világító gáz " volt. ez utóbbiak kokszolása során gázvilágító üzemekben.
A világítógáz egyik legfontosabb összetevője, amely a legtöbb fényt adta, a benzol volt, amelyet M. Faraday fedezett fel a világítógázban . Egy másik gáz, amely jelentős felhasználást talált a gázvilágítási iparban, az acetilén volt , de viszonylag alacsony hőmérsékleten és magas gyulladási koncentrációhatárokon való jelentős gyulladási hajlama miatt nem talált széles körű alkalmazást az utcai világításban, és bányászatban és kerékpáros keményfémben használták. "lámpák. Egy másik ok, ami megnehezítette az acetilén felhasználását a gázvilágítás területén, a világítógázhoz képest rendkívül magas költsége volt.
A különféle tüzelőanyagok vegyi fényforrásokban való felhasználásának fejlesztésével párhuzamosan ezek kialakítása és a legjövedelmezőbb égési mód (levegőáramlás szabályozása), valamint a fénykibocsátást és teljesítményt fokozó kialakítás és anyagok (kanócok) , gázégető sapkák stb.) továbbfejlesztették. A növényi anyagokból ( kender ) készült, rövid élettartamú kanócok helyett a növényi kanócokat bórsavval és azbesztszálakkal impregnálták , és a monacit ásvány felfedezésével felfedezték annak figyelemre méltó tulajdonságát, hogy hevítés közben nagyon fényesen világít, és hozzájárul a teljességhez. a világítógáz elégetése. A használat biztonságának növelése érdekében a munkalángot fémhálókkal és különféle formájú üvegkupakokkal kezdték el keríteni.
A fényforrások feltalálása és tervezése terén elért további előrelépés nagyrészt az elektromosság felfedezésével és az áramforrások feltalálásával függött össze . A tudományos és technológiai fejlődés ezen szakaszában nyilvánvalóvá vált, hogy a fényforrások fényerejének növelése érdekében a fényt kibocsátó terület hőmérsékletét növelni kell. Ha különféle tüzelőanyagok égési reakcióinak levegőben történő alkalmazása esetén az égéstermékek hőmérséklete eléri az 1500-2300 ° C-ot, akkor elektromos áram használata esetén a hőmérséklet még jelentősen növelhető. Elektromos árammal hevítve a különféle , magas olvadáspontú vezetőképes anyagok látható fényt bocsátanak ki, és különböző intenzitású fényforrásként szolgálhatnak. Ilyen anyagokként a következőket javasolták: grafit (szénszál), platina , volfrám , molibdén , rénium és ötvözeteik. Az elektromos fényforrások tartósságának növelése érdekében a munkatesteket (spirálok és izzószálak) speciális üveghengerekbe (lámpákba) kezdték elhelyezni, amelyeket kiürítettek vagy inert vagy inaktív gázokkal ( hidrogén , nitrogén , argon stb.) töltöttek. A munkaanyag kiválasztásánál a lámpatervezőket a fűtött tekercs maximális üzemi hőmérséklete vezérelte, és a fő előnyben részesítették a szenet (Lodygin lámpa, 1873), majd később a volfrámot. A volfrám és réniumötvözetei még mindig a legszélesebb körben használt anyagok az elektromos izzólámpák gyártásához, mivel a legjobb körülmények között 2800-3200 ° C-ra melegíthetők. Az izzólámpákkal párhuzamosan az elektromosság felfedezésének és felhasználásának korszakában megkezdődött és jelentősen fejlődött az elektromos ívfényforrással (Yablochkov-gyertya) és az izzókisülésen alapuló fényforrásokkal is. Az elektromos íves fényforrások lehetővé tették a kolosszális fényáramok (több százezer és millió kandela ), valamint az izzókisülésen alapuló fényforrások előállítását - szokatlanul nagy hatásfokkal. Jelenleg az elektromos íven alapuló legfejlettebb fényforrások a kripton, xenon és higanylámpák , valamint az izzító kisülésen alapuló - inert gázokban ( hélium , neon , argon, kripton és xenon ) higanygőzzel és másokkal. A lézerek jelenleg a legerősebb és legfényesebb fényforrások. Nagyon erős fényforrások a fotózáshoz használt különféle pirotechnikai világítási kompozíciók is , amelyek katonai ügyekben nagy területeket világítanak meg (foto-levegőbombák, fáklyák és világítóbombák).
A fény megszerzésére különféle energiaformákat lehet felhasználni, és ezzel kapcsolatban ki lehet emelni a fényforrások főbb típusait (energiahasznosítás szempontjából).
A fényforrások az emberi tevékenység minden területén igényesek – a mindennapi életben, a termelésben, a tudományos kutatásban stb. Egy adott alkalmazási területtől függően a fényforrásokkal szemben számos műszaki, esztétikai és gazdasági követelmény támaszt, és időnként előnyben részesítjük a fényforrás egyik vagy másik paraméterét vagy ezeknek a paramétereknek az összegét.
Szovjet vaku kameracsapdával FIL-107
Xenon fényszórók az autókon.
Csendes- óceáni tintahalat csali halászok légifelvétele fényes kék xenonfényekkel (középen) a Japánt és Dél-Koreát elválasztó Tsusima-szorosban . A narancssárga árnyalat (balra) a koreai városi lámpákban látható, ahol általában nátriumgőzlámpákat használnak utcai világításra . Japánban (jobbra) a zöldes árnyalatú higanygázkisülési lámpákat gyakrabban használják világításra.
Egy adott alkotmány fényforrásait nagyon gyakran veszélyes tényezők jelenléte kíséri, amelyek közül a legfontosabbak:
Tipikus fényforrások fényintenzitása:
| Forrás | Power, W | Hozzávetőleges fényerősség, cd | Színhőmérséklet, K | Hatékonyság, % | A kudarc ideje, h |
|---|---|---|---|---|---|
| Gyertya | egy | ||||
| Modern (2006) izzólámpa | 100 | 100 | 2700 | 2.5 | 1000 |
| Közönséges LED | 0,015 | 0,001 | 4000 | 91 | 100 000 |
| Szuper fényes LED | 2.4 | 12 | 4000 | 91 | 100 000 |
| Modern (2006) fénycső (fluoreszkáló) lámpa | húsz | 100 | 6500 | 15 000 | |
| Elektromos ív xenon lámpa | 100 kW-ig | ||||
| villanólámpa | 10 kW-ig | ||||
| Elektromos ív higanylámpa | 300 kW-ig | 6500 | 12 000 | ||
| Nukleáris robbanás (20 Kt) | 2,1⋅10 21 | ||||
| Termonukleáris robbanás (50 Mt) | 5,3⋅10 24 | ||||
| Az első rubin lézer | 0.1 |
| Kategória |
típusú |
Fényteljesítmény ( lumen / watt ) | hatékonyság % |
|---|---|---|---|
| Égés alapú | Gyertya | 0,3 [2] | 0,04% |
| gázégő _ | 2 [3] | 0,3% | |
| izzólámpa | 5 W-os izzólámpa (120 V) | 5 | 0,7% |
| 40 W-os izzólámpa (120 V) | 12,6 [4] | 1,9% | |
| 100 W-os izzólámpa (120 V) | 16,8 [5] | 2,5% | |
| 100 W-os izzólámpa (220 V) | 13,8 [6] | 2,0% | |
| 100W halogén lámpa (220V) | 16,7 [7] | 2,4% | |
| 2,6 W halogén lámpa (5,2 V) | 19,2 [8] | 2,8% | |
| Kvarc halogén lámpa (12-24V) | 24 | 3,5% | |
| magas hőmérsékletű lámpa | 35 [9] | 5,1% | |
| Fluoreszkáló lámpa | 5-24 W-os kompakt fénycső | 45-60 [10] | 6,6-8,8% |
| T12 lineáris, mágneses előtéttel | 60 [11] | 9 % | |
| T8 lineáris, elektronikus előtéttel | 80-100 [11] | 12-15% | |
| T5 lineáris | 70-100 [12] | 10-15% | |
| Fénykibocsátó dióda | fehér LED | 10-97 [13] [14] [15] | 1,5-13% |
| fehér OLED | 102 | tizenöt % | |
| Prototípus LED | 254-ig [16] | akár 35% | |
| Ívlámpa | Xenon ívlámpa | 30-50 [17] [18] | 4,4-7,3% |
| Ív higany fémhalogén lámpák | 50-55 [17] | 7,3-8,0% | |
| kisülőlámpa | Nagynyomású nátriumlámpa | 150 [19] | 22% |
| Alacsony nyomású nátriumlámpa | 183 [19] - 200 [20] | 27-29% | |
| fémhalogén lámpa | 65-115 [21] | 9,5-17% | |
| 1400 W -os kénlámpa | 100 | tizenöt % | |
| elméleti határ | 683.002 | 100 % |
| Fogalmak | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Előfordulás módja |
| ||||||||||||||
| Egyéb fényforrások | |||||||||||||||
| A világítás típusai |
| ||||||||||||||
| Világítótestek _ |
| ||||||||||||||
| kapcsolódó cikkek | |||||||||||||||