Kunstige lyskilder er tekniske anordninger af forskellig udformning og med forskellige metoder til energiomdannelse, hvis hovedformål er at opnå lysstråling (både synlig og med forskellige bølgelængder , for eksempel infrarød ). Lyskilder bruger hovedsageligt elektricitet , men nogle gange bruges der også kemisk energi og andre metoder til lysgenerering (for eksempel triboluminescens , radioluminescens osv.). I modsætning til kunstige lyskilder er naturlige lyskilder naturlige materielle objekter: Solen , nordlys , ildfluer , lyn og så videre.
Forskellen mellem spektret af en kunstig lyskilde og spektret af en naturlig kan påvirke folks helbred negativt [1]
Den allerførste lyskilde, der blev brugt af mennesker i deres aktiviteter, var ilden (flammen) fra en brand. Med tidens gang og stigende erfaring med afbrænding af forskellige brændbare materialer har folk fundet ud af, at der kan opnås mere lys ved at brænde alle harpiksholdige træsorter, naturlige harpikser, olier og voksarter . Ud fra et synspunkt af kemiske egenskaber indeholder sådanne materialer en større masseprocent kulstof , og når de forbrændes, bliver sodne kulstofpartikler meget varme i flammen og udsender lys. Senere, med udviklingen af metalbearbejdningsteknologier, gjorde udviklingen af metoder til hurtig tænding ved hjælp af en flint og flint det muligt at skabe og væsentligt forbedre de første uafhængige lyskilder, der kunne installeres i enhver rumlig position, transporteres og genoplades med brændstof. Også et vist fremskridt i behandlingen af olie , voks, fedtstoffer og olier og nogle naturlige harpikser gjorde det muligt at isolere de nødvendige brændstoffraktioner: raffineret voks, paraffin , stearin , palmitin , petroleum osv. Sådanne kilder var primært stearinlys , fakler , olie og senere olielamper og lanterner. Fra et synspunkt om autonomi og bekvemmelighed er lyskilder, der bruger energien fra brændende brændstoffer, meget bekvemme, men ud fra et brandsikkerhedssynspunkt ( åben ild ), emissioner af produkter fra ufuldstændig forbrænding (sod, brændstofdamp, kulstof ). monoxid ) repræsenterer en kendt fare som en antændelseskilde. Historien kender rigtig mange eksempler på, at der er opstået store brande , som er forårsaget af olielamper og lanterner, stearinlys mv.
Yderligere fremskridt og udvikling af viden inden for kemi, fysik og materialevidenskab gjorde det muligt for folk også at bruge forskellige brændbare gasser , som afgiver mere lys under forbrænding. Gasbelysning var ret bredt udviklet i England og en række europæiske lande. En særlig bekvemmelighed ved gasbelysning var, at det blev muligt at belyse store områder i byer, bygninger osv., fordi gasser meget bekvemt og hurtigt kunne leveres fra centrallageret ( cylindre ) ved hjælp af gummierede manchetter ( slanger ) eller stål eller kobberrør , og det er også nemt at afbryde gasstrømmen fra brænderen ved blot at dreje på afspærringsventilen . Den vigtigste gas til organiseringen af bygasbelysning var den såkaldte " lysende gas ", fremstillet ved pyrolyse af fedt fra havdyr ( hvaler , delfiner , sæler osv.), og noget senere produceret i store mængder af kul under koksningen af sidstnævnte på gasbelysningsanlæg.
En af de vigtigste komponenter i lysgas, som gav den største mængde lys, var benzen , opdaget i lysgas af M. Faraday . En anden gas, der fandt betydelig anvendelse i gasbelysningsindustrien var acetylen , men på grund af dens betydelige tendens til at antænde ved relativt lave temperaturer og høje antændelseskoncentrationsgrænser, fandt den ikke udbredt anvendelse i gadebelysning og blev brugt i minedrift og cykel "carbid " lamper. En anden grund, der gjorde det vanskeligt at bruge acetylen inden for gasbelysning, var dets usædvanligt høje omkostninger sammenlignet med belysningsgas.
Parallelt med udviklingen af brugen af en bred vifte af brændstoffer i kemiske lyskilder, deres design og den mest rentable forbrændingsmetode (regulering af luftstrømmen), samt design og materialer til forbedring af lysudbytte og effekt (væger) , gasbrændende hætter osv.) blev forbedret. I stedet for kortlivede væger lavet af plantematerialer ( hamp ) blev vegetabilske væger imprægneret med borsyre og asbestfibre , og med opdagelsen af mineralet monazit blev dets bemærkelsesværdige egenskab opdaget at gløde meget klart, når de blev opvarmet og bidrage til fuldstændigheden af forbrænding af lysgas. For at øge sikkerheden ved brugen begyndte arbejdsflammen at blive indhegnet med metalnet og glashætter af forskellige former.
Yderligere fremskridt inden for opfindelse og design af lyskilder var i vid udstrækning forbundet med opdagelsen af elektricitet og opfindelsen af strømkilder . På dette stadium af videnskabelige og teknologiske fremskridt blev det ret indlysende, at det er nødvendigt at øge temperaturen i området, der udsender lys, for at øge lyskildernes lysstyrke. Hvis temperaturen af forbrændingsprodukterne i tilfælde af brug af forbrændingsreaktioner af forskellige brændstoffer i luft når 1500-2300 ° C, så når der bruges elektricitet, kan temperaturen stadig øges betydeligt. Når de opvarmes af en elektrisk strøm , udsender forskellige ledende materialer med et højt smeltepunkt synligt lys og kan tjene som lyskilder af varierende intensitet. Som sådanne materialer er blevet foreslået: grafit (kulfilament), platin , wolfram , molybdæn , rhenium og deres legeringer. For at øge holdbarheden af elektriske lyskilder begyndte deres arbejdslegemer (spiraler og filamenter) at blive placeret i specielle glascylindre (lamper) evakueret eller fyldt med inaktive eller inaktive gasser ( brint , nitrogen , argon osv.). Ved valg af arbejdsmateriale blev lampedesignerne styret af den maksimale driftstemperatur for den opvarmede spole, og hovedpræferencen blev givet til kulstof (Lodygins lampe, 1873) og senere til wolfram. Wolfram og dets legeringer med rhenium er stadig de mest udbredte materialer til fremstilling af elektriske glødelamper, da de under de bedste forhold kan opvarmes til temperaturer på 2800-3200 ° C. Parallelt med arbejdet med glødelamper i æraen med opdagelsen og brugen af elektricitet, blev arbejdet også påbegyndt og væsentligt udviklet på lysbuelyskilden (Yablochkov-stearinlys) og på lyskilder baseret på en glødeudladning. Elektriske lysbuer gjorde det muligt at realisere muligheden for at opnå kolossale lysstrømme (hundredetusinder og millioner af candelaer ) og lyskilder baseret på en glødeudladning - en usædvanlig høj effektivitet. I øjeblikket er de mest avancerede lyskilder baseret på en elektrisk lysbue krypton-, xenon- og kviksølvlamper og baseret på en glødeudladning i inerte gasser ( helium , neon , argon, krypton og xenon ) med kviksølvdamp og andre. Lasere er i øjeblikket de mest kraftfulde og klare lyskilder. Meget kraftige lyskilder er også en række forskellige pyrotekniske lyssammensætninger, der bruges til fotografering , belysning af store områder i militære anliggender (foto-luftbomber, blus og lysbomber).
For at opnå lys kan der bruges forskellige former for energi, og i den forbindelse er det muligt at pege på hovedtyperne (i form af energiudnyttelse) af lyskilder.
Lyskilder er efterspurgte inden for alle områder af menneskelig aktivitet - i hverdagen, i produktionen, i videnskabelig forskning osv. Afhængigt af et bestemt anvendelsesområde stilles der en række tekniske, æstetiske og økonomiske krav til lyskilder, og nogle gange præference gives til en eller anden parameter for lyskilden eller summen af disse parametre.
Sovjetisk blitz med kamerafælde FIL-107
Xenon forlygter på biler.
Luftfoto af fiskere, der lokker stillehavsblæksprutter med klare blå xenonlys (i midten) i Tsushima-strædet, der adskiller Japan og Sydkorea . Den orange farvetone (venstre) er i koreansk bylys, hvor natriumdamplamper typisk bruges til gadebelysning . I Japan (til højre) bruges kviksølvgasudladningslamper , som har en grønlig farvetone, mere almindeligt til belysning.
Lyskilder til en bestemt forfatning er meget ofte ledsaget af tilstedeværelsen af farlige faktorer, hvoraf de vigtigste er:
Lysintensitet af typiske kilder:
| Kilde | Power, W | Omtrentlig lysintensitet, cd | Farvetemperatur, K | Effektivitet, % | Tid til fiasko, h |
|---|---|---|---|---|---|
| Lys | en | ||||
| Moderne (2006) glødelampe | 100 | 100 | 2700 | 2.5 | 1000 |
| Almindelig LED | 0,015 | 0,001 | 4000 | 91 | 100.000 |
| Super lysstærk LED | 2.4 | 12 | 4000 | 91 | 100.000 |
| Moderne (2006) fluorescerende (fluorescerende) lampe | tyve | 100 | 6500 | 15.000 | |
| Elektrisk lysbue xenon lampe | op til 100 kW | ||||
| blitzlampe | op til 10 kW | ||||
| Elektrisk lysbue kviksølvlampe | op til 300 kW | 6500 | 12.000 | ||
| Atomeksplosion (20 Kt) | 2.1⋅10 21 | ||||
| Termonuklear eksplosion (50 Mt) | 5,3⋅10 24 | ||||
| Første rubinlaser | 0,1 |
| Kategori |
type |
Lyseffekt ( Lumen / Watt ) | effektivitet % |
|---|---|---|---|
| Forbrændingsbaseret | Lys | 0,3 [2] | 0,04 % |
| gasbrænder _ | 2 [3] | 0,3 % | |
| glødelampe | 5 W glødelampe (120 V) | 5 | 0,7 % |
| 40 W glødelampe (120 V) | 12,6 [4] | 1,9 % | |
| 100 W glødelampe (120 V) | 16,8 [5] | 2,5 % | |
| 100 W glødelampe (220 V) | 13,8 [6] | 2,0 % | |
| 100W halogenlampe (220V) | 16,7 [7] | 2,4 % | |
| 2,6W halogenlampe (5,2V) | 19.2 [8] | 2,8 % | |
| Kvarts halogenlampe (12-24V) | 24 | 3,5 % | |
| høj temperatur lampe | 35 [9] | 5,1 % | |
| Fluorescerende lampe | 5-24 W kompakt fluorescerende | 45-60 [10] | 6,6-8,8 % |
| T12 lineær, med magnetisk ballast | 60 [11] | 9 % | |
| T8 lineær, med elektronisk ballast | 80-100 [11] | 12-15 % | |
| T5 lineær | 70-100 [12] | 10-15 % | |
| Lysdiode | hvid LED | 10 - 97 [13] [14] [15] | 1,5-13 % |
| hvid OLED | 102 | femten % | |
| Prototype LED | op til 254 [16] | op til 35 % | |
| Bue lampe | Xenon lysbuelampe | 30-50 [17] [18] | 4,4-7,3 % |
| Bue kviksølv metalhalogen lamper | 50-55 [17] | 7,3-8,0 % | |
| udladningslampe | Højtryksnatriumlampe | 150 [19] | 22 % |
| Lavtryks natriumlampe | 183 [19] - 200 [20] | 27-29 % | |
| metalhalogen lampe | 65-115 [21] | 9,5-17 % | |
| 1400 W Svovllampe | 100 | femten % | |
| teoretisk grænse | 683.002 | 100 % |
| Begreber | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Forekomstens måde |
| ||||||||||||||
| Andre lyskilder | |||||||||||||||
| Typer af belysning |
| ||||||||||||||
| Belysningsarmaturer _ |
| ||||||||||||||
| relaterede artikler | |||||||||||||||