Surse de radiatie artificiale – lampi cu incandescenta

Din marea varietate a surselor de radiatie artificiale folosite in practica,le voi prezenta pe cele folosite la masurarea energiei radiante optice.

Aprecierea si compararea acestor surse se face in functie de anumiti parametri:exitanta,randament,distributie spectrala si spatiala a fluxului emis,timpi de comutatie,regim de functionare(continuu,alternativ,in impulsuri),fiabilitate,reproductibilitate.

Surse(Lampi) cu incandescenta

O lampa cu incandescenta este o sursa in care lumina este produsa de un filament incalzit la incandescenta,incalzirea fiind obtinuta prin trecerea unui curent electric.

Incandescenta se defineste ca autoemisia de energie radianta concentrata in domeniul vizibil al spectrului datorata excitarii termice a atomilor si moleculelor.

Ea este alcatuita in principal dintr-un filament aflat intr-un balon de sticla sau cuart care delimiteaza o atmosfera favorabila emisiei si transmisiei radiatiei electromagnetice.In functie de spectrul dorit,de fluxul radiant,de destinatia lampii,de conditiile de functionare,filamentul si balonul au diferite forme si marimi.

Materialele cele mai uzuale pentru filament:platina,tantal,wolfram.

Utilizarea de materiale refractare conduce la randamente mai mari(~10lm/w),insa durata de functionare scade ca urmare a evaporarii filamentului.

Desi distributia spectrala relativa a unei lampi cu incandescenta este considerata adesea aceeasi cu cea a corpului negru,in realitate ele difera.Exemplu:pentru wolfram,la 3.000K :

Curba pentru wolfram este peste tot mai coborata fata de corpul negru cu o cantitate aproximativ constanta in regiunea vizibila,dar care deviaza mult la lungimi de unda mai mari.

Temperatura wolframului difera de cea a corpului negru sau a corpului gri,desi au curburi similare ale M.

Se defineste temperatura de culoare a unei surse termice-temperatura unui corp negru astfel aleasa incat radiatia emisa de acesta sa aproximeze cel mai bine culoarea sursei respective.

Cunoasterea acestui parametru este necesara in aplicatiile in care sursa utilizata trebuie sa aiba o anumita distributie spectrala.Exista mai multe metode de determinare a temperaturii de culoare in functie de temperatura reala,de obicei grafice.

Cresterea randamentului luminos se obtine prin cresterea temperaturii filamentului,fapt care duce la evaporarea acestuia.Pe langa pierderile de wolfram din filament,evaporarea determina si scaderea transmisiei balonului prin depunerea wolframului evaporat.

Cresterea timpului de functionare a lampii se realizeaza prin introducerea in balon a unui halogen,uzual iod.Halogenul se combina cu wolframul depus pe balon,formand iodura de wolfram si il transporta datorita gradientilor termici existenti spre filament,unde iodura de wolfram se disociaza.In acest fel,wolframul este redepus pe filament,pastrandu-se totodata balonul curat.Rezultatul direct al folosirii halogenilor:reducerea cu pana la 90% a diametrului balonului(deci,miniaturizare),cresterea duratei de utilizare si cresterea randamentului cu 10%.Prezenta halogenului afecteaza insa spectrul de emisie in regiunea vizibila.

Un alt procedeu de crestere a randamentului consta in realizarea in interiorul lampii a unui filtru selectiv,care sa reflecte spre filament radiatia emisa in infrarosu.

Alte dezavantaje ale folosirii halogenului:permeabilitatea marita la heliu a baloanelor folosite in acest caz,temperatura minima necesara functionarii,necesitatea unor socluri termorezistive.

Principalii parametri de catalog ai lampilor cu incandescenta:

 

tensiunea de filament nominala(U0)-tensiunea la care lampa prezinta curentul,fluxul optic si timpul de functionare pentru care sunt specificate datele de catalog:1-32V(vidate);1-14(halogen).

curentul nominal(I0)-curentul care trece prin filament cand lampa lucreaza la tensiunea nominala:6-350mA(vid);0,35-1,7A(halogen).

fluxul luminos mediu(f0)-media fluxului luminos total emis de lampa cand aceasta este alimentata de tensiunea nominala(unitati-zeci lumeni)

randament 0,1-0,7lm/W(vid);0,2-0,9(halogen).

temperatura balonului:600C(vid)à3000C(halogen).

timpul de functionare(la tensiunea nominala) tf0:103-105ore(vid);102-104ore(halogen).

 

Daca se lucreaza la alta tensiune diferita de tensiunea nominalaàf/f0=(U/U0)3,4;I/I0=(U/U0)0,55;h/h0=(U/U0)1,9;tf/ tf0=(U/U0)-12.Observatie:U cresteàh creste,tf scade.

 

Datorita variatiei rezistentei filamentului cu temperatura,curentul initial este de aproximativ 10 ori mai mare decat I0;de obicei,se foloseste o preincalzire cu o tensiune mai mica.

timpul de comutare directa td-definit ca intervalul de timp care trece de la aplicarea curentului pana cand se ajunge la o valoare a sterantei de 90% din valoarea finala~100¸300ms.

timpul de comutare inversa tI-timpul necesar ca steranta sa scada la 10% din valoarea nomianala dupa decuplarea tensiunii nominale(inainta de comutare,lampa fiind la echilibru):ti~40¸100ms.

Avantajele lampilor cu incandescenta:

spectru de emisie larg;
surse de alimentare fara probleme;
randament radiativ mare(80%) fata de LED(10%);
cost redus.

Advertisements

Tu ce crezi despre asta?

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s