Lampi cu incandescenta

Lampi cu incandescenta

Sunt lampile la care energia electrica este folosita pentru incalzirea filamentului pana la temperaturi ridicate.

Filamentul incandescent emite energie sub forma de radiatii, a caror putere si compozitie spectrala sunt determinate de legile radiatiei termice.

Se defineste corpul negru ca fiind corpul care absoarbe in intregime toate radiatiile incidente oricare ar fi directia sau lungimea lor de unda.

Legile radiatiei termice

a) Legea Stefan-Boltzmann exprima fluxul energetic total radiat pe toate lungimile de unda, de unitatea de suprafata a corpului negru - excitanta energetica totala.

reprezinta constanta Stefan- Boltzmann

sau

(*)

C_n=5,67 constanta de radiatie a corpului negru

b) Legea Wien - Planck (legea deplasarii maximului) stabileste fluxul energetic radiat de unitatea de suprafata a corpului negru, pentru o anumita lungime de unda.

unde :

Daca

Densitatea spectrala a excitantei energetice a corpului negru

Pentru temperaturile lampilor obisnuite (2500K.3000K) maximul curbelor se afla in domeniul radiatiilor infrarosii.

c)Legea lui Kirchhoff

Din fluxul energetic primit de un corp, o parte este absorbit, alta parte trece prin corp si restul este reflectat.

Se definesc factorii energetici de absorbtie, de transmisie si de reflexie , aflati in relatia:

pentru corpul negru,

Legea lui Kirchhoff arata ca raportul dintre excitanta energetica a unui corp si factorul sau de absorbtie, este o constanta universala si nu depinde de natura corpului.

excitanta energetica a corpului negru

Deci

(**)

Corpurile naturale au

Densitatea spectrala a excitantei energetice a corpului negru si a filamentului de wolfram, in functie de lungimea de unda

Inlocuind in expresia (**), expresia (*) se obtine:

Unde:

gradul de innegrire, care se da in tabele in functie de temperatura in ⁰C.

C- constanta de radiatie a corpului negru.

La aceste lampi emisiunea luminoasa se produce prin incalzirea unui filament de wolfram (tungsten) la o temperatura cuprinsa intre 2000-3000 K.

Caracteristicile energetice, fotometrice si calorimetrice ale unei lampi cu incandescenta sunt determinate de temperatura filamentului incandescent.

Variatia marimilor electrice si fotometrice ale lampilor cu incandescenta in functie de temperatura T a filamentului

La tensiune constanta aplicata lampii;

La oscilatii ale temperaturii T, sub 10% in jurul unei valori T₀.

I - curentul absorbit de lampa;

P- puterea consumata;

- fluxul luminos emis;

- eficacitatea luminoasa;

D - durata de viata a lampii; relatie valabila pentru lampi cu gaze

inerte.

relatie valabila pentru lampi cu vid.

Variatia marimilor electrice si fotometrice ale lampilor cu incandescenta in functie de tensiunea de alimentare

La variatia tensiunii de alimentare in jurul unei valori U₀

Marimi electrice

Marimi fotometrice

relatie valabila pentru lampi cu gaze inerte.

relatie valabila pentru lampi cu vid.

Eficacitatea luminoasa a unei lampi cu incandescenta are valori in intervalul 8.20 lm/W, valorile mai mici corespunzand lampilor de putere mica (15 W).

Aceasta marime este proportionala cu puterea a 6-a a temperaturii filamentului ceea ce duce la tendinta cresterii temperaturii filamentului.

T - temperatura filamentului.

Relatia este valabila pentru oscilatii ale temperaturii sub 10% in jurul unei valori T₀.

Avantaje

Odata cu cresterea temperaturii lumina trece de la culoarea galben spre alb.

Dezavantaje

Odata cu cresterea temperaturii filamentului, creste si viteza de evaporare a metalului din care este fabricat filamentul ceea ce duce la reducerea duratei de functionare a lampii din cauza ruperii filamentului.

- pentru lampi cu gaze inerte;

- pentru lampi cu vid.

Fluxul luminos al lampii se diminueaza din cauza innegririi balonului de sticla prin condensarea si depunerea particulelor evaporate de la suprafata filamentului.

Pentru diminuarea acestui dezavantaj se umple balonul lampii cu un gaz inert (Kripton, Xenon) sau se spiralizeaza simplu sau dublu filamentul (se obtine astfel reducerea pierderilor termice).

Durata de functionare a lampii cu incandescenta normale, adica timpul in care fluxul luminos scade pana la 80% din valoarea initiala, este standardizata la 1000 ore.

Luminanta acestor lampi este foarte mare, de ordinul a 10⁷ [] producand fenomenul de orbire.

Temperatura de culoare este de 2850 K pentru lampile umplute cu gaz.