Источники света – Источники света – виды, осветительные приборы
Источники света — Традиция
Облако, окутанное лучами Солнца — главного источника тепла и света на ЗемлеИсточник света — светящийся объект, излучающий энергию в световом диапазоне.
Cвойства источников света[править]
Различают тепловые источники света — И. с., в которых свет возникает при нагревании тел до высокой температуры, и люминесцентные, в которых свет возникает в результате превращения тех или иных видов энергии непосредственно в оптическое излучение, независимо от теплового состояния излучающего тела. Искусственные И. с. могут подразделяться: по роду используемой энергии на химические, электрические, радиоактивные и др., по назначению на осветительные, сигнальные и т. п. Каждый из типов, в свою очередь, может классифицироваться по различным дополнительным признакам, например по конструктивно-технологическим, эксплуатационным и др.
Первые искусственные И. с. (костёр, лучина, факел) появились в глубокой древности. До конца 19 в. применялись в основном тепловые И. с., основанные на сжигании горючих веществ (свечи, масляные и керосиновые лампы, калильные сетки). Излучение в них создаётся раскалёнными в пламени мельчайшими частицами твёрдого углерода или калильными сетками. Они дают непрерывный спектр излучения. Их световая отдача очень мала и не превышает 1 лм/вт (теоретический предел для белого света около 250 лм/вт).
В конце 19 в. появились первые практически пригодные электрические И. с., в создание которых большой вклад внесли русские учёные П. Н. Яблочков, В. Н. Чиколев, А. Н. Лодыгин и др. С начала 20 в. электрическая лампа накаливания благодаря экономичности, гигиеничности и удобству в эксплуатации начинает быстро и повсеместно вытеснять И. с., основанные на сжигании. Современная электрическая лампа накаливания — тепловой И. с., в котором излучение создаётся спиралью из вольфрамовой проволоки, накалённой до высокой температуры (около 3000 К) проходящим через неё электрическим током. Лампы накаливания — наиболее массовые И. с. Их светоотдача составляет 10—30 лм/вт.
Начиная с 30-х гг. ХХ века широкое распространение получили газоразрядные источники света. Благодаря более высокому кпд излучения, большему разнообразию по спектральному составу и другим характеристикам, чем у ламп накаливания, газоразрядные источники света находят применение для освещения, сигнализации, рекламы (см. Газосветная трубка) и для других целей. Особенно широко для освещения применяются люминесцентные лампы, в которых электрический разряд происходит в разряжённых парах ртути. Они относятся к люминесцентным источникам света (или к источникам света смешанного излучения, т. е. люминесценции и теплового). Ультрафиолетовое излучение ртутного разряда с помощью люминофоров преобразуется в видимое; светоотдача современных люминесцентных ламп белого света до 80—85 лм/вт.
Существуют также и лампы в которых электрический разряд происходит в разряжённых парах натрия. Эти лампы не требуют люминофора, так как, линия излучения натрия находится в жёлтой части спектра. В этой области спектра глаз человека обладает наибольшей чувствительностью. Такие лампы являются достаточно экономичными. Однако, так как спектр излучения таких ламп линейчатый и узкозональный (только в жёлтой области спектра) различать цвета при таком освещении практически невозможно.
В так называемых электролюминесцентных панелях, люминесценция порошкообразных люминофоров, находящихся в среде диэлектрика, возникает под действием переменного электрического поля. По эффективности такие панели близки к лампам накаливания и применяются главным образом как световые индикаторы, табло, декоративные элементы и т. д. В полупроводниковых И. с. люминесценция возникает при прохождении тока через P/N переход. P/N переходы на основе арсенида галлия, например, дают инфракрасное излучение, фосфид галлия и карбид кремния — видимое и т. д. Эти И. с. применяются для специальных целей; кпд их изначально был невелик. В катодолюминесцентных И. с. люминофор возбуждается быстрыми электронами (индикаторные радиолампы, электронно-оптические преобразователи, электроннолучевые трубки и т. д.).
В радиоизотопных И. с. люминофор возбуждается продуктами радиоактивного распада некоторых изотопов, например трития. Эти И. с. не требуют внешнего источника энергии, имеют большой срок службы, но дают небольшие световые потоки малой яркости. В принципе возможны хемилюминесцентные И. с., в которых люминесценция возникает в результате превращения энергии химических реакций в излучение (например, как при свечении, наблюдаемом в животном и растительном мире, — глубоководные рыбы, светлячки и др.). Подробнее см. ст. Люминесценция.
Природа возникновения света[править]
Излучение фотона света при переходе атома с зарядом ядра +Ze с третьего энергетического уровня во второй. —- До 1923 года большинство физиков отказывались верить в то, что электромагнитное излучение обладает квантовыми свойствами. Вместо этого они склонны были объяснять поведение фотонов квантованием материи, как, например, в модели атома водорода, предложенной Бором. Хотя все полуклассические модели были опровергнуты экспериментами, они привели к созданию квантовой механики.Флуоресцениция и её частный случай, люминесценция, в зависимости от возбуждающего начала, или от физической природы подразделяются на виды:
Установлено, что энергия атомов носит дискретный характер и может иметь лишь определённые значения, свой набор величин для каждого атома. Эти установленные возможные значения энергий атомов получили названия энергетических или квантовых уровней. Электроны, находясь на одном из высших энергетических уровней, самопроизвольно переходят на более низшие через промежуток времени порядка 10
При переходе из более высоких состояний в более низкие испускается порция энергии — фотон. Согласно формуле Планка испускаемая энергия рассчитывается так:
где h — постоянная Планка, а νnm — частота фотона при переходе из уровня n на уровень m (n>m), которую можно рассчитать через энергии этих уровней: \(\nu_{nm}=\frac{E_n-E_m}{h}\)
Нагретое до определённой температуры вещество начинает излучать свет. Неважно, будь то вольфрамовый волосок в электрической лампочке или Солнце, у которого температура на поверхности составляет тысячи градусов.
С ростом температуры тела излучение дополняется всё более высокими частотами. Таким образом, излучение тела, нагретого до нескольких тысяч градусов, будет представлять сплошной спектр: от инфракрасного до ультрафиолетового.
См. также: Корпускулярно-волновой дуализм, Вынужденное излучение
Интенсивность света[править]
Любой источник света характеризуется своей интенсивностью — средним по времени значением величины вектора Пойнтинга:
\(I==\)Таким образом, интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды колебаний электомагнитного поля: \(I \sim E_0^2 \sim B_0^2\)
Через значение напряжённости электрического поля её можно выразить следующим образом:
\(I=\frac{\varepsilon_0 c \sqrt{\varepsilon \mu} E_0^2}{2}\),где \(\varepsilon_0\) — диэлектрическая постоянная, \(c=\frac{1}{\sqrt{\varepsilon_0 \mu_0}}\) — электродинамическая постоянная (скорость света в вакууме), \(\sqrt{\varepsilon \mu}\) — коэффициент преломления среды, \(\mu\) — магнитная проницаемость вещества, \(\varepsilon\) — диэлектрическая проницаемость вещества.
Моделирование источников света в виртуальных пространствах[править]
В приложениях компьютерной графики реального времени, например в компьютерных играх, выделяют три основных вида источников света:
Они лишь приближённо описывают свои аналоги в физическом мире, тем не менее в сочетании с качественными моделями затенения, например затенением по Фонгу они позволяют создавать вполне реалистичные изображения.[2]
Типы источников света[править]
По своей природе источники света подразделяются на искусственные и естественные.
Естественные источники света[править]
Естественными И. с. являются Солнце, Луна, звёзды, атмосферные электрические разряды и др.
Искусственные источники света[править]
Пламя[править]
Лампы с нитью накаливания[править]
Электродные газовые лампы[править]
Флюоресцентные газоразрядные лампы[править]
Светодиоды[править]
Лазеры[править]
Лазеры дают когерентные световые пучки высоких интенсивностей, исключительной однородности по частоте и острой направленности.
Некоторые характеристики источников света[править]
| Источник света | Потребляемая мощность | Световой поток | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Группа | Тип | Ватт | lm/W (min) | lm/W (типовое) | lm/W (max) |
| Пламя | Свеча | ca. 50 (Wärmeleistung) | 0,1 | ||
| Керосиновая лампа | 0,2 | ||||
| Пламя + Ауэровский колпачёк | Мощные лампы | bis 1000 (тепловая мощность) | 5,0 | ||
| Светодиод | Синий | 0,05 bis >1 | 1,0 | 8,5 | 16,0 |
| Красный | 0,05 bis >1 | 5,0 | 47,5 | 90,0 | |
| Белый, Entwicklungsziel der EU | 0,05 bis >1 | 200,0 | |||
| Светодиод + люминофор | Белый (синий + люминофор) | 0,05 bis >1 | 1,0 | 50,5 | 150,0[3][4] |
| Лампы накаливания | лампа накаливания 230V | 5 | 5,0 | ||
| лампа накаливания 230V | 25 | 9,2 | |||
| лампа накаливания 230V | 40 | 10,0 | 10,0 | 10,3 | |
| лампа накаливания 230V | 60 | 11,5 | 12,0 | 12,5 | |
| лампа накаливания 230V | 75 | 12,4 | |||
| лампа накаливания 230V | 100 | 13,8 | 14,5 | 15,0 | |
| галогенная лампа 230V | 100 | 16,7 | |||
| галогенная лампа 230V | 500 | 19,8 | |||
| галогенная лампа 230V | 1000 | 24,2 | |||
| галогенная Niederspannung | 50 | 20 | |||
| галогенная 12 V (KFZ, real 13,8V) | 55 | 27,0 | 27,5 | 28,0 | |
| Газоразрядные лампы + Люминофор | Компактные люминесцентные лампы | 5 | 45,0 | ||
| Компактные люминесцентные лампы | 23 | 40 | 60 | 80 | |
| Компактные люминесцентные лампы | 26 | 70 | |||
| Компактные люминесцентные лампы | 70 | 75 | |||
| Leuchtröhre, auch als Kaltkathode oder CCFL bezeichnet | 11 | 50 | 55 | 60 | |
| Leuchtstofflampe mit konventionellem Vorschaltgerät (KVG, 50-Hz-Drossel) | 36 | 60 | 75 | 90 | |
| Leuchtstofflampe inkl. konventionellem Vorschaltgerät (KVG, 50-Hz-Drossel) | 55 | 40 | 50 | 59 | |
| Leuchtstofflampe mit elektronischem Vorschaltgerät (EVG) | 36 | 80 | 95 | 110 | |
| Leuchtstofflampe inkl. elektronischem Vorschaltgerät (EVG) | 50 | 58 | 68 | 79 | |
| Induktionslampe (Elektrodenlose Leuchtstoffröhre mit induktiver Speisung) | 80 | ||||
| Газоразрядные | Ксеноновые газоразрядные лампы высокого давления в видеопроекторах | 100-300 | 10,0 | 22,5 | 35,0 |
| Ксеноновые газоразрядные лампы (лампы высокого давления для кинопроекторов) | mehrere Kilowatt | 47 | |||
| Металлогалогенные лампы [5] | 35 bis >1000 | 70 | 94 | 106 | |
| Ртутная лампа высокого давления (HID)[6] | 50 | 55 | 60 | ||
| Тлеющий разряд, безлюминесцентные | 8 | ||||
| Ксеноновая дуговая лампа | 30 | 50 | 150 | ||
| Ртутно-ксеноновые дуговые лампы (автомобильные фары) | 35 | 50-80 | 52-93 | 106[7] | |
| Ртутные лампы высокого давления (HQL), некоторые с люминесцентными трубками | 50 | 36 | |||
| Ртутные лампы высокого давления (HQL), некоторые с люминесцентными трубками | 400 | 60 | |||
| лампы типа галоген-пары металла (HCI, HQI) | 250 | 93 | 100 | 104 | |
| Натриевые лампы высокого давления | ab 50 | 150 | |||
| Натриевые лампы низкого давления | ca. 80 | 150 | 175 | 200 | |
| Серная лампа | 1400 | 95 | |||
| Газоразрядные трубки | Натриевые лампы высокого давления | 35 — 1000 W | 120 | 140 | 150 |
| теоретический световой поток | тепловое излучение, 6600 K[8] | 95 | |||
| белый, 410–705 nm | 240 | ||||
| зелёный, 550 nm | 683 | ||||
- ↑ Г.С. Ландсберг Элементарный учебник физики. Том 3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. — 12-е изд.. — М.: Физматлит, 2001. — 656 с. — ISBN 5-9221-0138-2>
- ↑ Д. Роджерс Алгоритмические основы машинной графики = Procedural elements for computer graphics . — пер. с англ.. — М.: Мир, 1989. — ISBN 5-03-000476-9,0-07-053534-5>Регулярное выражение «ISBN» классифицировало значение «0070535345(англ.)» как недопустимое.
- ↑ белый светодиод 150 lm/W. Шаблон:Internetquelle
- ↑ weiße Leuchtdiode mit 136 lm/W: OSRAM Opto Semicondcutors: [1] 21. Juli 2008
- ↑ laut Osram
- ↑ nach Osram
- ↑ angeblich bei 50 W erreicht, Quelle
- ↑ The Great Internet Light Bulb Book, Part I
- Иванов А. П., Электрические источники света, ч. 1—2, М.—Л., 1938—48
- Шателен М. А., Русские электротехники второй половины XIX века, М.—Л., 1950
Внешние ссылки[править]
traditio.wiki
Источники света Википедия
Искусственные источники света — технические устройства различной конструкции и с различными способами преобразования энергии, основным назначением которых является получение светового излучения (как видимого, так и с различной длиной волны, например, инфракрасного). В источниках света используется в основном электроэнергия, но также иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света (например, триболюминесценция, радиолюминесценция и др.). В отличие от искусственных источников света, естественные источники света представляют собой природные материальные объекты: Солнце, Полярные сияния, светлячки, молнии и проч.
История развития искусственных источников света[ | ]
Древнее время — свечи, лучины и лампады[ | ]
Самым первым из используемых людьми в своей деятельности источником света был огонь (пламя) костра. С течением времени и ростом опыта сжигания различных горючих материалов люди обнаружили, что большее количество света может быть получено при сжигании каких-либо смолистых пород дерева, природных смол, масел и воска. С точки зрения химических свойств подобные материалы содержат больший процент углерода по массе и при сгорании сажистые частицы углерода сильно раскаляются в пламени и излучают свет. В дальнейшем при развитии технологий обработки металлов, развития способов быстрого зажигания с помощью огнива позволили создать и в значительной степени усовершенствовать первые независимые источники света, которые можно было устанавливать в любом пространственном положении, переносить и перезаряжать горючим. А также определенный прогресс в переработке нефти, восков, жиров и масел и некоторых природных смол позволил выделять необходимые топливные фракции: очищенный воск, парафин, стеарин,
Источники света — это… Что такое Источники света?
Искусственные источники света — технические устройства различной конструкции и различными способами преобразования энергии, основным предназначением которых является получение светового излучения (как видимого, так и с различной длиной волны, например, инфракрасного). В источниках света используется в основном электроэнергия, но так же иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света (например, триболюминесценция, радиолюминесценция, биолюминесценция и др.). В отличие от искусственных источников света, естественные источники света представляют собой природные материальные объекты: Солнце, Полярные сияния, светлячки, молнии и проч.
История развития искусственных источников света
Свеча
Древнее время — свечи, лучины и лампады
Самым первым из используемых людьми в своей деятельности источником света был огонь (пламя) костра. С течением времени и ростом опыта сжигания различных горючих материалов люди обнаружили, что большее количество света может быть получено при сжигании каких либо смолистых пород дерева, природных смол и масел и воска. С точки зрения химических свойств подобные материалы содержат больший процент углерода по массе и при сгорании сажистые частицы углерода сильно раскаляются в пламени и излучают свет. В дальнейшем при развитии технологий обработки металлов, развития способов быстрого зажигания с помощью огнива позволили создать и в значительной степени усовершенствовать первые независимые источники света, которые можно было устанавливать в любом пространственном положении, переносить и перезаряжать горючим. А также определенный прогресс в переработке нефти, восков, жиров и масел и некоторых природных смол позволил выделять необходимые топливные фракции: очищенный воск, парафин, стеарин, пальмитин, керосин и т. п. Такими источниками стали прежде всего свечи, факелы, масляные, а позже нефтяные лампы и фонари. С точки зрения автономности и удобства, источники света, использующие энергию горения топлив, очень удобны, но с точки зрения пожаробезопасности (открытое пламя), выделений продуктов неполного сгорания (сажа, пары топлива, угарный газ) представляют известную опасность как источник возгорания, и история знает великое множество примеров возникновения больших пожаров, причиной которых были масляные лампы и фонари, свечи и пр.
Газовые фонари
Дальнейший прогресс и развитие знаний в области химии, физики и материаловедения, позволили людям использовать также и различные горючие газы, отдающие при сгорании большее количество света. Газовое освещение было достаточно широко развито в Англии и ряде европейских стран. Особым удобством газового освещения было то, что появилась возможность освещения больших площадей в городах, зданий и др., за счёт того что газы очень удобно и быстро можно было доставить из центрального хранилища (баллонов) с помощью прорезиненых рукавов (шлангов), либо стальных или медных трубопроводов, а также легко отсекать поток газа от горелки простым поворотом запорного крана. Важнейшим газом для организации городского газового освещения стал так называемый «Светильный газ», производимый с помощью пиролиза жира морских животных (китов, дельфинов, тюленей и др.), а несколько позже производимый в больших количествах из каменного угля при коксовании последнего на газосветильных заводах. Одним из важнейших компонентов светильного газа, который давал наибольшее количество света, был бензол, открытый в светильном газе М. Фарадеем. Другим газом, который нашел значительное применение в газосветильной промышленности, был ацетилен, но ввиду его значительной склонности к возгоранию при относительно низких температурах и большим концентрационным пределам воспламенения, он не нашел широкого применения в уличном освещении и применялся в шахтерских и велосипедных «карбидных» фонарях. Другой причиной, затруднившей применение ацетилена в области газового освещения, была его исключительная дороговизна в сравнении с светильным газом. Параллельно с развитием применения самых разнообразных топлив в химических источниках света, совершенствовалась их конструкция и наиболее выгодный способ сжигания (регулирование притока воздуха), а также конструкция и материалы для усиления отдачи света и питания (фитили, газокалильные колпачки и др.). На смену недолговечным фитилям из растительных материалов(пенька) стали применять пропитку растительных фитилей борной кислотой (свечное производство), и волокна асбеста, а с открытием минерала монацита обнаружили его замечательное свойство при накаливании очень ярко светиться и способствовать полноте сгорания светильного газа. В целях повышения безопасности использования рабочее пламя стали ограждать металлическими сетками и стеклянными колпаками различной формы.
Появление электрических источников света
Дальнейший прогресс в области изобретения и конструирования источников света в значительной степени был связан с открытием электричества и изобретением источников тока. На этом этапе научно-технического прогресса стало совершенно очевидно, что необходимо для увеличения яркости источников света увеличить температуру области, излучающей свет. Если в случае применения реакций горения разнообразных топлив на воздухе температура продуктов сгорания достигает 1500—2300°С, то при использовании электричества температура может быть еще значительно увеличена. При нагревании электрическим током различных токопроводящих материалов с высокой температурой плавления они излучают видимый свет и могут служить в качестве источников света той или иной интенсивности. Такими материалами были предложены: графит (угольная нить), платина, вольфрам, молибден, рений и их сплавы. Для увеличения долговечности первых электрических источников света их рабочие тела (спирали и нити) стали размещать в специальных стеклянных баллонах (лампах), заполненных вакуумом или инертными либо неактивными газами (водород, азот, аргон и др.). При выборе рабочего материала конструкторы ламп руководствовались максимальной рабочей температурой нагреваемой спирали, и основное предпочтение было отдано углероду (Лампа Лодыгина, 1873 год) и в дальнейшем вольфраму. Вольфрам и его сплавы с рением и по настоящее время являются наиболее широкоприменяемыми материалами для изготовления электрических ламп накаливания, так как в наилучших условиях они способны быть нагреты до температур в 2800-3200°С. Параллельно с работой над лампами накаливания, в эпоху открытия и использования электричества также были начаты и значительно развиты работы по электродуговым источником света (свеча Яблочкова) и по источникам света на основе тлеющего разряда. Электродуговые источники света позволили реализовать возможность получения колоссальных по мощности потоков света (сотни тысяч и миллионы канделл), а источники света на основе тлеющего разряда — необычайно высокую экономичность. В настоящее время наиболее совершенные источники света на основе электрической дуги — криптоновые, ксеноновые и ртутные лампы, а на основе тлеющего разряда в инертных газах (гелий, неон, аргон, криптон и ксенон) с парами ртути и другие. Наиболее мощными и яркими источниками света в настоящее время являются лазеры. Очень мощными источниками света также являются разнообразные пиротехнические осветительные составы, применяемые для фотосъемки, освещения больших площадей в военном деле (фотоавиабомбы, осветительные ракеты и осветительные бомбы).
Типы источников света
Для получения света могут быть использованы различные формы энергии, и в этой связи можно указать на основные виды(по утилизации энергии) источников света.
- Электрические: Электрический нагрев тел каления или плазмы. Джоулево тепло, вихревые токи, потоки электронов или ионов.
- Ядерные: распад изотопов или деление ядер.
- Химические: горение (окисление) топлив и нагрев продуктов сгорания или тел каления.
- Термолюминесцентные: преобразование тепла в свет в полупроводниках.
- Триболюминесцентные: преобразования механических воздействий в свет.
- Биолюминесцентные: бактериальные источники света в живой природе.
Применение источников света
Источники света востребованы во всех областях человеческой деятельности — в быту, на производстве, в научных исследованиях и т.п. В зависимости от той или иной области применения к источникам света предъявляются самые разные технические, эстетические и экономические требования, и подчас отдается предпочтение тому или иному параметру источника света или сумме этих параметров.
Производство источников света
Опасные факторы источников света
Источники света той или иной конструкции очень часто сопровождаются наличием опасных факторов, главными из которых являются:
- Открытое пламя.
- Яркое световое излучение опасное для органов зрения и открытых участков кожи.
- Тепловое излучение и наличие раскаленных рабочих поверхностей способных привести к ожогу.
- Высокоинтенсивное световое излучение могущее привести к возгоранию, ожогу, и ранению — излучение лазеров, дуговых ламп и др.
- Горючие газы или жидкости.
- Высокое напряжение питания.
- Радиоактивность.
Типовые параметры некоторых источников света
Сила света типовых источников:
| Источник | Мощность, Вт | Примерная сила света, кд | Цветовая температура, К | КПД, % | Наработка на отказ, ч | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Свеча | 1 | |||||
| Современная (2006 г) лампа накаливания | 100 | 100 | 1000 | |||
| Обычный светодиод | 0.015 | 0.001 | 100 000 | |||
| Сверхъяркий светодиод | 2,4 | 12 | 100 000 | |||
| Современная (2006 г) флуоресцентная(люминесцентная) лампа | 20 | 100 | 15 000 | |||
| Электродуговая ксеноновая лампа | до 100 кВт | |||||
| Лампа-вспышка | до 10 кВт | |||||
| Электродуговая ртутная лампа | до 300 кВт | |||||
| Ядерный взрыв (20Кт) | 2,1*1021 | |||||
| Термоядерный взрыв (50Мт) | 5,3*1024 | |||||
| Первый рубиновый лазер | 0,1 |
См. также
Источники света в искусстве и архитектуре
Литература
Wikimedia Foundation. 2010.
partners.academic.ru
Искусственные источники света — Википедия
Искусственные источники света — технические устройства различной конструкции и с различными способами преобразования энергии, основным назначением которых является получение светового излучения (как видимого, так и с различной длиной волны, например, инфракрасного). В источниках света используется в основном электроэнергия, но также иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света (например, триболюминесценция, радиолюминесценция и др.). В отличие от искусственных источников света, естественные источники света представляют собой природные материальные объекты: Солнце, Полярные сияния, светлячки, молнии и проч.
История развития искусственных источников света
Древнее время — свечи, лучины и лампады
Самым первым из используемых людьми в своей деятельности источником света был огонь (пламя) костра. С течением времени и ростом опыта сжигания различных горючих материалов люди обнаружили, что большее количество света может быть получено при сжигании каких-либо смолистых пород дерева, природных смол, масел и воска. С точки зрения химических свойств подобные материалы содержат больший процент углерода по массе и при сгорании сажистые частицы углерода сильно раскаляются в пламени и излучают свет. В дальнейшем при развитии технологий обработки металлов, развития способов быстрого зажигания с помощью огнива позволили создать и в значительной степени усовершенствовать первые независимые источники света, которые можно было устанавливать в любом пространственном положении, переносить и перезаряжать горючим. А также определенный прогресс в переработке нефти, восков, жиров и масел и некоторых природных смол позволил выделять необходимые топливные фракции: очищенный воск, парафин, стеарин, пальмитин, керосин и т. п. Такими источниками стали прежде всего свечи, факелы, масляные, а позже нефтяные лампы и фонари. С точки зрения автономности и удобства, источники света, использующие энергию горения топлив, очень удобны, но с точки зрения пожаробезопасности (открытое пламя), выделений продуктов неполного сгорания (сажа, пары топлива, угарный газ) представляют известную опасность как источник возгорания. История знает великое множество примеров возникновения больших пожаров, причиной которых были масляные лампы и фонари, свечи и пр.
Газовые фонари
Дальнейший прогресс и развитие знаний в области химии, физики и материаловедения, позволили людям использовать также и различные горючие газы, отдающие при сгорании большее количество света. Газовое освещение было достаточно широко развито в Англии и ряде европейских стран. Особым удобством газового освещения было то, что появилась возможность освещения больших площадей в городах, зданий и др., за счёт того что газы очень удобно и быстро можно было доставить из центрального хранилища (баллонов) с помощью прорезиненных рукавов (шлангов), либо стальных или медных трубопроводов, а также легко отсекать поток газа от горелки простым поворотом запорного крана. Важнейшим газом для организации городского газового освещения стал так называемый «светильный газ», производимый с помощью пиролиза жира морских животных (китов, дельфинов, тюленей и др.), а несколько позже производимый в больших количествах из каменного угля при коксовании последнего на газосветильных заводах.
Одним из важнейших компонентов светильного газа, который давал наибольшее количество света, был бензол, открытый в светильном газе М. Фарадеем. Другим газом, который нашёл значительное применение в газосветильной промышленности, был ацетилен, но ввиду его значительной склонности к возгоранию при относительно низких температурах и большим концентрационным пределам воспламенения, он не нашёл широкого применения в уличном освещении и применялся в шахтерских и велосипедных «карбидных» фонарях. Другой причиной, затруднившей применение ацетилена в области газового освещения, была его исключительная дороговизна в сравнении с светильным газом.
Параллельно с развитием применения самых разнообразных топлив в химических источниках света, совершенствовалась их конструкция и наиболее выгодный способ сжигания (регулирование притока воздуха), а также конструкция и материалы для усиления отдачи света и питания (фитили, газокалильные колпачки и др.). На смену недолговечным фитилям из растительных материалов(пенька) стали применять пропитку растительных фитилей борной кислотой и волокна асбеста, а с открытием минерала монацита обнаружили его замечательное свойство при накаливании очень ярко светиться и способствовать полноте сгорания светильного газа. В целях повышения безопасности использования рабочее пламя стали ограждать металлическими сетками и стеклянными колпаками различной формы.
Появление электрических источников света
Дальнейший прогресс в области изобретения и конструирования источников света в значительной степени был связан с открытием электричества и изобретением источников тока. На этом этапе научно-технического прогресса стало совершенно очевидно, что необходимо для увеличения яркости источников света увеличить температуру области, излучающей свет. Если в случае применения реакций горения разнообразных топлив на воздухе температура продуктов сгорания достигает 1500—2300 °C, то при использовании электричества температура может быть ещё значительно увеличена. При нагревании электрическим током различных токопроводящих материалов с высокой температурой плавления они излучают видимый свет и могут служить в качестве источников света той или иной интенсивности. Такими материалами были предложены: графит (угольная нить), платина, вольфрам, молибден, рений и их сплавы. Для увеличения долговечности электрических источников света их рабочие тела (спирали и нити) стали размещать в специальных стеклянных баллонах (лампах), вакуумированных или заполненных инертными либо неактивными газами (водород, азот, аргон и др.). При выборе рабочего материала конструкторы ламп руководствовались максимальной рабочей температурой нагреваемой спирали, и основное предпочтение было отдано углероду (лампа Лодыгина, 1873 год) и в дальнейшем вольфраму. Вольфрам и его сплавы с рением и по настоящее время являются наиболее широко применяемыми материалами для изготовления электрических ламп накаливания, так как в наилучших условиях они способны быть нагреты до температур в 2800-3200 °C. Параллельно с работой над лампами накаливания, в эпоху открытия и использования электричества также были начаты и значительно развиты работы по электродуговым источником света (свеча Яблочкова) и по источникам света на основе тлеющего разряда. Электродуговые источники света позволили реализовать возможность получения колоссальных по мощности потоков света (сотни тысяч и миллионы кандел), а источники света на основе тлеющего разряда — необычайно высокую экономичность. В настоящее время наиболее совершенные источники света на основе электрической дуги — криптоновые, ксеноновые и ртутные лампы, а на основе тлеющего разряда в инертных газах (гелий, неон, аргон, криптон и ксенон) с парами ртути и другие. Наиболее мощными и яркими источниками света в настоящее время являются лазеры. Очень мощными источниками света также являются разнообразные пиротехнические осветительные составы, применяемые для фотосъемки, освещения больших площадей в военном деле (фотоавиабомбы, осветительные ракеты и осветительные бомбы).
Видео по теме
Типы источников света
Электролюминесцентные типы источников света (в полупроводниках)Для получения света могут быть использованы различные формы энергии, и в этой связи можно указать на основные виды (по утилизации энергии) источников света.
- Электрические: Электрический нагрев тел каления или плазмы. Джоулево тепло, вихревые токи, потоки электронов или ионов.
- Ядерные: распад изотопов или деление ядер.
- Химические: горение (окисление) топлив и нагрев продуктов сгорания или тел каления.
- Электролюминесцентные: непосредственное преобразование электрической энергии в световую (минуя преобразование энергии в тепловую) в полупроводниках (светодиоды, лазерные светодиоды) или люминофорах, преобразующих в свет энергию переменного электрического поля (с частотой обычно от нескольких сотен Герц до нескольких Килогерц), либо преобразующих в свет энергию потока электронов (катодно-люминесцентные)
- Биолюминесцентные: бактериальные источники света в живой природе.
Применение источников света
Источники света востребованы во всех областях человеческой деятельности — в быту, на производстве, в научных исследованиях и т. п. В зависимости от той или иной области применения к источникам света предъявляются самые разные технические, эстетические и экономические требования, и подчас отдается предпочтение тому или иному параметру источника света или сумме этих параметров.
Опасные факторы источников света
Источники света той или иной конституции очень часто сопровождаются наличием опасных факторов, главными из которых являются:
- Открытое пламя.
- Яркое световое излучение, опасное для органов зрения и открытых участков кожи.
- Тепловое излучение и наличие раскаленных рабочих поверхностей, способных привести к ожогу.
- Высокоинтенсивное световое излучение, которое может привести к возгоранию, ожогу и ранению — излучение лазеров, дуговых ламп и др.
- Горючие газы или жидкости.
- Высокое напряжение питания.
- Радиоактивность.
Типовые параметры некоторых источников света
Сила света типовых источников:
| Источник | Мощность, Вт | Примерная сила света, кд | Цветовая температура, К | КПД, % | Наработка на отказ, ч |
|---|---|---|---|---|---|
| Свеча | 1 | ||||
| Современная (2006 г.) лампа накаливания | 100 | 100 | 1000 | ||
| Обычный светодиод | 0.015 | 0.001 | 100 000 | ||
| Сверхъяркий светодиод | 2,4 | 12 | 100 000 | ||
| Современная (2006 г.) флюоресцентная (люминесцентная) лампа | 20 | 100 | 15 000 | ||
| Электродуговая ксеноновая лампа | до 100 кВт | ||||
| Лампа-вспышка | до 10 кВт | ||||
| Электродуговая ртутная лампа | до 300 кВт | ||||
| Ядерный взрыв (20 Кт) | 2,1·1021 | ||||
| Термоядерный взрыв (50 Мт) | 5,3·1024 | ||||
| Первый рубиновый лазер | 0,1 |
См. также
Примечания
- ↑ Defined such that the maximum value possible is 100 %.
- ↑ 1 candela*4π steradians/40 W
- ↑ Waymouth, John F., «Optical light source device», US patent # 5079473, published September 8, 1989, issued January 7, 1992. col. 2, line 34.
- ↑ Keefe, T.J. The Nature of Light (2007). Проверено 5 ноября 2007. Архивировано 1 июня 2012 года.
- ↑ How Much Light Per Watt?
- ↑ Bulbs: Gluehbirne.ch: Philips Standard Lamps (German)
- ↑ Osram halogen (нем.) (PDF). www.osram.de (недоступная ссылка — история). Проверено 28 января 2008. Архивировано 7 ноября 2007 года.
- ↑ Osram Miniwatt-Halogen. www.ts-audio.biz (недоступная ссылка — история). Проверено 28 января 2008. Архивировано 17 февраля 2012 года.
- ↑ Klipstein, Donald L. The Great Internet Light Bulb Book, Part I (1996). Проверено 16 апреля 2006. Архивировано 1 июня 2012 года.
- ↑ China energy saving lamp. Проверено 16 апреля 2006. Архивировано 17 февраля 2012 года.
- ↑ 1 2 Federal Energy Management Program (December 2000). «How to buy an energy-efficient fluorescent tube lamp» (U.S. Department of Energy). Проверено 2009-09-06.
- ↑ Department of the Environment, Water, Heritage and the Arts, Australia. Energy Labelling—Lamps (недоступная ссылка — история). Проверено 14 августа 2008. Архивировано 30 августа 2007 года.
- ↑ Klipstein, Donald L. The Brightest and Most Efficient LEDs and where to get them. Don Klipstein’s Web Site. Проверено 15 января 2008. Архивировано 17 февраля 2012 года.
- ↑ Cree launches the new XLamp 7090 XR-E Series Power LED, the first 160-lumen LED!. Архивировано 17 февраля 2012 года.
- ↑ Cree XM-L;. Архивировано 3 июня 2012 года.
- ↑ Cree Sets New R&D Performance Record with 254 Lumen-Per-Watt Power LED (англ.). Cree, Inc. Press Release (12 April 2012). Архивировано 27 июня 2012 года.
- ↑ 1 2 Technical Information on Lamps (pdf). Optical Building Blocks (недоступная ссылка — история). Проверено 14 октября 2007. Архивировано 27 октября 2007 года. Note that the figure of 150 lm/W given for xenon lamps appears to be a typo. The page contains other useful information.
- ↑ OSRAM Sylvania Lamp and Ballast Catalog. — 2007.
- ↑ 1 2 LED or Neon? A scientific comparison. Архивировано 9 апреля 2008 года.
- ↑ Why is lightning coloured? (gas excitations). Архивировано 17 февраля 2012 года.
- ↑ The Metal Halide Advantage. Venture Lighting (2007). Проверено 10 августа 2008. Архивировано 17 февраля 2012 года.
wiki2.red
Источники света Википедия
Искусственные источники света — технические устройства различной конструкции и с различными способами преобразования энергии, основным назначением которых является получение светового излучения (как видимого, так и с различной длиной волны, например, инфракрасного). В источниках света используется в основном электроэнергия, но также иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света (например, триболюминесценция, радиолюминесценция и др.). В отличие от искусственных источников света, естественные источники света представляют собой природные материальные объекты: Солнце, Полярные сияния, светлячки, молнии и проч.
История развития искусственных источников света
Древнее время — свечи, лучины и лампады
Самым первым из используемых людьми в своей деятельности источником света был огонь (пламя) костра. С течением времени и ростом опыта сжигания различных горючих материалов люди обнаружили, что большее количество света может быть получено при сжигании каких-либо смолистых пород дерева, природных смол, масел и воска. С точки зрения химических свойств подобные материалы содержат больший процент углерода по массе и при сгорании сажистые частицы углерода сильно раскаляются в пламени и излучают свет. В дальнейшем при развитии технологий обработки металлов, развития способов быстрого зажигания с помощью огнива позволили создать и в значительной степени усовершенствовать первые независимые источники света, которые можно было устанавливать в любом пространственном положении, переносить и перезаряжать горючим. А также определенный прогресс в переработке нефти, восков, жиров и масел и некоторых природных смол позволил выделять необходимые топливные фракции: очищенный воск, парафин, стеарин, пальмитин, керосин и т. п. Такими источниками стали прежде всего свечи, факелы, масляные, а позже нефтяные лампы и фонари. С точки зрения автономности и удобства, источники света, использующие энергию горения топлив, очень удобны, но с точки зрения пожаробезопасности (открытое пламя), выделений продуктов неполного сгорания (сажа, пары топлива, угарный газ) представляют известную опасность как источник возгорания. История знает великое множество примеров возникновения больших пожаров, причиной которых были масляные лампы и фонари, свечи и пр.
Газовые фонари
Дальнейший прогресс и развитие знаний в области химии, физики и материаловедения, позволили людям использовать также и различные горючие газы, отдающие при сгорании большее количество света. Газовое освещение было достаточно широко развито в Англии и ряде европейских стран. Особым удобством газового освещения было то, что появилась возможность освещения больших площадей в городах, зданий и др., за счёт того что газы очень удобно и быстро можно было доставить из центрального хранилища (баллонов) с помощью прорезиненных рукавов (шлангов), либо стальных или медных трубопроводов, а также легко отсекать поток газа от горелки простым поворотом запорного крана. Важнейшим газом для организации городского газового освещения стал так называемый «светильный газ», производимый с помощью пиролиза жира морских животных (китов, дельфинов, тюленей и др.), а несколько позже производимый в больших количествах из каменного угля при коксовании последнего на газосветильных заводах.
Одним из важнейших компонентов светильного газа, который давал наибольшее количество света, был бензол, открытый в светильном газе М. Фарадеем. Другим газом, который нашёл значительное применение в газосветильной промышленности, был ацетилен, но ввиду его значительной склонности к возгоранию при относительно низких температурах и большим концентрационным пределам воспламенения, он не нашёл широкого применения в уличном освещении и применялся в шахтерских и велосипедных «карбидных» фонарях. Другой причиной, затруднившей применение ацетилена в области газового освещения, была его исключительная дороговизна в сравнении с светильным газом.
Параллельно с развитием применения самых разнообразных топлив в химических источниках света, совершенствовалась их конструкция и наиболее выгодный способ сжигания (регулирование притока воздуха), а также конструкция и материалы для усиления отдачи света и питания (фитили, газокалильные колпачки и др.). На смену недолговечным фитилям из растительных материалов(пенька) стали применять пропитку растительных фитилей борной кислотой и волокна асбеста, а с открытием минерала монацита обнаружили его замечательное свойство при накаливании очень ярко светиться и способствовать полноте сгорания светильного газа. В целях повышения безопасности использования рабочее пламя стали ограждать металлическими сетками и стеклянными колпаками различной формы.
Появление электрических источников света
Дальнейший прогресс в области изобретения и конструирования источников света в значительной степени был связан с открытием электричества и изобретением источников тока. На этом этапе научно-технического прогресса стало совершенно очевидно, что необходимо для увеличения яркости источников света увеличить температуру области, излучающей свет. Если в случае применения реакций горения разнообразных топлив на воздухе температура продуктов сгорания достигает 1500—2300 °C, то при использовании электричества температура может быть ещё значительно увеличена. При нагревании электрическим током различных токопроводящих материалов с высокой температурой плавления они излучают видимый свет и могут служить в качестве источников света той или иной интенсивности. Такими материалами были предложены: графит (угольная нить), платина, вольфрам, молибден, рений и их сплавы. Для увеличения долговечности электрических источников света их рабочие тела (спирали и нити) стали размещать в специальных стеклянных баллонах (лампах), вакуумированных или заполненных инертными либо неактивными газами (водород, азот, аргон и др.). При выборе рабочего материала конструкторы ламп руководствовались максимальной рабочей температурой нагреваемой спирали, и основное предпочтение было отдано углероду (лампа Лодыгина, 1873 год) и в дальнейшем вольфраму. Вольфрам и его сплавы с рением и по настоящее время являются наиболее широко применяемыми материалами для изготовления электрических ламп накаливания, так как в наилучших условиях они способны быть нагреты до температур в 2800-3200 °C. Параллельно с работой над лампами накаливания, в эпоху открытия и использования электричества также были начаты и значительно развиты работы по электродуговым источником света (свеча Яблочкова) и по источникам света на основе тлеющего разряда. Электродуговые источники света позволили реализовать возможность получения колоссальных по мощности потоков света (сотни тысяч и миллионы кандел), а источники света на основе тлеющего разряда — необычайно высокую экономичность. В настоящее время наиболее совершенные источники света на основе электрической дуги — криптоновые, ксеноновые и ртутные лампы, а на основе тлеющего разряда в инертных газах (гелий, неон, аргон, криптон и ксенон) с парами ртути и другие. Наиболее мощными и яркими источниками света в настоящее время являются лазеры. Очень мощными источниками света также являются разнообразные пиротехнические осветительные составы, применяемые для фотосъемки, освещения больших площадей в военном деле (фотоавиабомбы, осветительные ракеты и осветительные бомбы).
Типы источников света
Электролюминесцентные типы источников света (в полупроводниках)Для получения света могут быть использованы различные формы энергии, и в этой связи можно указать на основные виды (по утилизации энергии) источников света.
- Электрические: Электрический нагрев тел каления или плазмы. Джоулево тепло, вихревые токи, потоки электронов или ионов.
- Ядерные: распад изотопов или деление ядер.
- Химические: горение (окисление) топлив и нагрев продуктов сгорания или тел каления.
- Электролюминесцентные: непосредственное преобразование электрической энергии в световую (минуя преобразование энергии в тепловую) в полупроводниках (светодиоды, лазерные светодиоды) или люминофорах, преобразующих в свет энергию переменного электрического поля (с частотой обычно от нескольких сотен Герц до нескольких Килогерц), либо преобразующих в свет энергию потока электронов (катодно-люминесцентные)
- Биолюминесцентные: бактериальные источники света в живой природе.
Применение источников света
Источники света востребованы во всех областях человеческой деятельности — в быту, на производстве, в научных исследованиях и т. п. В зависимости от той или иной области применения к источникам света предъявляются самые разные технические, эстетические и экономические требования, и подчас отдается предпочтение тому или иному параметру источника света или сумме этих параметров.
Опасные факторы источников света
Источники света той или иной конституции очень часто сопровождаются наличием опасных факторов, главными из которых являются:
- Открытое пламя.
- Яркое световое излучение, опасное для органов зрения и открытых участков кожи.
- Тепловое излучение и наличие раскаленных рабочих поверхностей, способных привести к ожогу.
- Высокоинтенсивное световое излучение, которое может привести к возгоранию, ожогу и ранению — излучение лазеров, дуговых ламп и др.
- Горючие газы или жидкости.
- Высокое напряжение питания.
- Радиоактивность.
Типовые параметры некоторых источников света
Сила света типовых источников:
| Источник | Мощность, Вт | Примерная сила света, кд | Цветовая температура, К | КПД, % | Наработка на отказ, ч |
|---|---|---|---|---|---|
| Свеча | 1 | ||||
| Современная (2006 г.) лампа накаливания | 100 | 100 | 1000 | ||
| Обычный светодиод | 0.015 | 0.001 | 100 000 | ||
| Сверхъяркий светодиод | 2,4 | 12 | 100 000 | ||
| Современная (2006 г.) флюоресцентная (люминесцентная) лампа | 20 | 100 | 15 000 | ||
| Электродуговая ксеноновая лампа | до 100 кВт | ||||
| Лампа-вспышка | до 10 кВт | ||||
| Электродуговая ртутная лампа | до 300 кВт | ||||
| Ядерный взрыв (20 Кт) | 2,1⋅1021 | ||||
| Термоядерный взрыв (50 Мт) | 5,3⋅1024 | ||||
| Первый рубиновый лазер | 0,1 |
См. также
Примечания
- ↑ Defined such that the maximum value possible is 100 %.
- ↑ 1 candela*4π steradians/40 W
- ↑ Waymouth, John F., «Optical light source device», US patent # 5079473, published September 8, 1989, issued January 7, 1992. col. 2, line 34.
- ↑ Keefe, T.J. The Nature of Light (неопр.) (2007). Дата обращения 5 ноября 2007. Архивировано 1 июня 2012 года.
- ↑ How Much Light Per Watt?
- ↑ Bulbs: Gluehbirne.ch: Philips Standard Lamps (German)
- ↑ Osram halogen (нем.) (PDF) (недоступная ссылка). www.osram.de. Дата обращения 28 января 2008. Архивировано 7 ноября 2007 года.
- ↑ Osram Miniwatt-Halogen (неопр.) (недоступная ссылка). www.ts-audio.biz. Дата обращения 28 января 2008. Архивировано 17 февраля 2012 года.
- ↑ Klipstein, Donald L. The Great Internet Light Bulb Book, Part I (неопр.) (1996). Дата обращения 16 апреля 2006. Архивировано 1 июня 2012 года.
- ↑ China energy saving lamp (неопр.). Дата обращения 16 апреля 2006. Архивировано 17 февраля 2012 года.
- ↑ 1 2 Federal Energy Management Program. How to buy an energy-efficient fluorescent tube lamp (англ.) : journal. — U.S. Department of Energy, 2000. — December. Архивировано 2 июля 2007 года. Архивная копия от 2 июля 2007 на Wayback Machine
- ↑ Department of the Environment, Water, Heritage and the Arts, Australia. Energy Labelling—Lamps (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 14 августа 2008. Архивировано 30 августа 2007 года.
- ↑ Klipstein, Donald L. The Brightest and Most Efficient LEDs and where to get them (неопр.). Don Klipstein’s Web Site. Дата обращения 15 января 2008. Архивировано 17 февраля 2012 года.
- ↑ Cree launches the new XLamp 7090 XR-E Series Power LED, the first 160-lumen LED! (неопр.). Архивировано 17 февраля 2012 года.
- ↑ Cree XM-L; (неопр.). Архивировано 3 июня 2012 года.
- ↑ Cree Sets New R&D Performance Record with 254 Lumen-Per-Watt Power LED (англ.). Cree, Inc. Press Release (12 April 2012). Архивировано 27 июня 2012 года.
- ↑ 1 2 Technical Information on Lamps (неопр.) (pdf) (недоступная ссылка). Optical Building Blocks. Дата обращения 14 октября 2007. Архивировано 27 октября 2007 года. Note that the figure of 150 lm/W given for xenon lamps appears to be a typo. The page contains other useful information.
- ↑ OSRAM Sylvania Lamp and Ballast Catalog. — 2007.
- ↑ 1 2 LED or Neon? A scientific comparison (неопр.). Архивировано 9 апреля 2008 года.
- ↑ Why is lightning coloured? (gas excitations) (неопр.). Архивировано 17 февраля 2012 года.
- ↑ The Metal Halide Advantage (неопр.). Venture Lighting (2007). Дата обращения 10 августа 2008. Архивировано 17 февраля 2012 года.
wikiredia.ru
Искусственные источники света — WiKi
Древнее время — свечи, лучины и лампады
Самым первым из используемых людьми в своей деятельности источником света был огонь (пламя) костра. С течением времени и ростом опыта сжигания различных горючих материалов люди обнаружили, что большее количество света может быть получено при сжигании каких-либо смолистых пород дерева, природных смол, масел и воска. С точки зрения химических свойств подобные материалы содержат больший процент углерода по массе и при сгорании сажистые частицы углерода сильно раскаляются в пламени и излучают свет. В дальнейшем при развитии технологий обработки металлов, развития способов быстрого зажигания с помощью огнива позволили создать и в значительной степени усовершенствовать первые независимые источники света, которые можно было устанавливать в любом пространственном положении, переносить и перезаряжать горючим. А также определенный прогресс в переработке нефти, восков, жиров и масел и некоторых природных смол позволил выделять необходимые топливные фракции: очищенный воск, парафин, стеарин, пальмитин, керосин и т. п. Такими источниками стали прежде всего свечи, факелы, масляные, а позже нефтяные лампы и фонари. С точки зрения автономности и удобства, источники света, использующие энергию горения топлив, очень удобны, но с точки зрения пожаробезопасности (открытое пламя), выделений продуктов неполного сгорания (сажа, пары топлива, угарный газ) представляют известную опасность как источник возгорания. История знает великое множество примеров возникновения больших пожаров, причиной которых были масляные лампы и фонари, свечи и пр.
Газовые фонари
Дальнейший прогресс и развитие знаний в области химии, физики и материаловедения, позволили людям использовать также и различные горючие газы, отдающие при сгорании большее количество света. Газовое освещение было достаточно широко развито в Англии и ряде европейских стран. Особым удобством газового освещения было то, что появилась возможность освещения больших площадей в городах, зданий и др., за счёт того что газы очень удобно и быстро можно было доставить из центрального хранилища (баллонов) с помощью прорезиненных рукавов (шлангов), либо стальных или медных трубопроводов, а также легко отсекать поток газа от горелки простым поворотом запорного крана. Важнейшим газом для организации городского газового освещения стал так называемый «светильный газ», производимый с помощью пиролиза жира морских животных (китов, дельфинов, тюленей и др.), а несколько позже производимый в больших количествах из каменного угля при коксовании последнего на газосветильных заводах.
Одним из важнейших компонентов светильного газа, который давал наибольшее количество света, был бензол, открытый в светильном газе М. Фарадеем. Другим газом, который нашёл значительное применение в газосветильной промышленности, был ацетилен, но ввиду его значительной склонности к возгоранию при относительно низких температурах и большим концентрационным пределам воспламенения, он не нашёл широкого применения в уличном освещении и применялся в шахтерских и велосипедных «карбидных» фонарях. Другой причиной, затруднившей применение ацетилена в области газового освещения, была его исключительная дороговизна в сравнении с светильным газом.
Параллельно с развитием применения самых разнообразных топлив в химических источниках света, совершенствовалась их конструкция и наиболее выгодный способ сжигания (регулирование притока воздуха), а также конструкция и материалы для усиления отдачи света и питания (фитили, газокалильные колпачки и др.). На смену недолговечным фитилям из растительных материалов(пенька) стали применять пропитку растительных фитилей борной кислотой и волокна асбеста, а с открытием минерала монацита обнаружили его замечательное свойство при накаливании очень ярко светиться и способствовать полноте сгорания светильного газа. В целях повышения безопасности использования рабочее пламя стали ограждать металлическими сетками и стеклянными колпаками различной формы.
Появление электрических источников света
Дальнейший прогресс в области изобретения и конструирования источников света в значительной степени был связан с открытием электричества и изобретением источников тока. На этом этапе научно-технического прогресса стало совершенно очевидно, что необходимо для увеличения яркости источников света увеличить температуру области, излучающей свет. Если в случае применения реакций горения разнообразных топлив на воздухе температура продуктов сгорания достигает 1500—2300 °C, то при использовании электричества температура может быть ещё значительно увеличена. При нагревании электрическим током различных токопроводящих материалов с высокой температурой плавления они излучают видимый свет и могут служить в качестве источников света той или иной интенсивности. Такими материалами были предложены: графит (угольная нить), платина, вольфрам, молибден, рений и их сплавы. Для увеличения долговечности электрических источников света их рабочие тела (спирали и нити) стали размещать в специальных стеклянных баллонах (лампах), вакуумированных или заполненных инертными либо неактивными газами (водород, азот, аргон и др.). При выборе рабочего материала конструкторы ламп руководствовались максимальной рабочей температурой нагреваемой спирали, и основное предпочтение было отдано углероду (лампа Лодыгина, 1873 год) и в дальнейшем вольфраму. Вольфрам и его сплавы с рением и по настоящее время являются наиболее широко применяемыми материалами для изготовления электрических ламп накаливания, так как в наилучших условиях они способны быть нагреты до температур в 2800-3200 °C. Параллельно с работой над лампами накаливания, в эпоху открытия и использования электричества также были начаты и значительно развиты работы по электродуговым источником света (свеча Яблочкова) и по источникам света на основе тлеющего разряда. Электродуговые источники света позволили реализовать возможность получения колоссальных по мощности потоков света (сотни тысяч и миллионы кандел), а источники света на основе тлеющего разряда — необычайно высокую экономичность. В настоящее время наиболее совершенные источники света на основе электрической дуги — криптоновые, ксеноновые и ртутные лампы, а на основе тлеющего разряда в инертных газах (гелий, неон, аргон, криптон и ксенон) с парами ртути и другие. Наиболее мощными и яркими источниками света в настоящее время являются лазеры. Очень мощными источниками света также являются разнообразные пиротехнические осветительные составы, применяемые для фотосъемки, освещения больших площадей в военном деле (фотоавиабомбы, осветительные ракеты и осветительные бомбы).
ru-wiki.org