Презентация по технологии для 8 класса на тему:”люминесцентное и неоновое освещение”

Срок службы лампы ДРЛ

Данные лампы получили широкое распространение для уличного и промышленного освещения. В случае необходимости они могут использоваться и для внутреннего освещения помещений. Такая популярность стала возможной, благодаря таким эргономическим показателям, как соответствие излучения солнечному свету, коэффициент пульсаций светового потока и другим

Немаловажное значение имеет и тот факт, что ламп ДРЛ варьируется в очень широком диапазоне, значительно расширяя сферу их использования

Особое внимание следует обратить на сроки службы, заявленные производителями. Как показывает практика, ртутные лампы ДРЛ после 2-3 месяцев эксплуатации в зависимости от интенсивности использования, теряют значительную часть светового потока

Вместе с тем, расход электрической энергии остается на том же уровне. Кроме того, было достоверно установлено, что эти лампы обладают так называемым эффектом старения. То есть, через 400 часов работы их световой поток снизится примерно на 20%, а к концу срока эксплуатации данный показатель составит уже 50%.

Данные недостатки полностью перекрываются простотой и технологичностью, доступностью и низкой стоимостью ртутных газоразрядных лампочек. Их использование становится экономически выгодным при отсутствии жестких требований к освещению на конкретном объекте или участке.

https://youtube.com/watch?v=Yd4P3j2FzPM

Принцип работы

Характерной особенностью работы обычной трубки с ярким инертным газом является тот факт, что любая частица вещества в ней имеет наполненную оболочку, поэтому она не взаимодействует активно с иными атомами, а чтобы сместить от них хотя бы 1 электрон, необходимо много энергозатрат. На окончании трубки располагается электрод. Такие светильники могут качественно работать и от переменного, и от постоянного тока, но при данном варианте светиться будет только фрагмент трубки, расположенный возле 1 электрода.

Поэтому большая часть газовых ламп, которые мы знаем, питаются в основном переменным током огромного напряжения — около 15 тыс. Вольт. Этого вполне хватит, чтобы отсоединить от атома газа электрон с его орбиты. Если же напряжение сделать существенно меньше — электрону просто не будет хватать энергии, чтобы убежать от атома.

После всего этого атомы, которые лишились электронов, приобретают плюсовой заряд и тянутся к отрицательно заряженному электроду. В это же самое время свободные электроны притягиваются к плюсу. Все эти газовые частицы (так называемая плазма), замыкают электрическую цепь светильника. В результате всего этого процесса появляется яркое неоновое свечение.

Часто такой прибор заменяет даже популярную ленту из светодиодов в качестве светового источника. Эта подсветка будет такой же красивой, как и из светодиодов, а вот свет неона часто выглядит куда эффектнее. Кстати, что лента из светодиодов, что неоновый светильник легко устанавливается своими собственными руками.

Более наглядно процесс создания неоновых ламп вы можете посмотреть в видео ниже.

Схемы подключения и питания

Как неоновая лампа подключается к сети и можно ли это сделать самостоятельно? Попробуем это выяснить.

Для того чтобы заставить неон светиться, требуется много энергии, а потому неоновая лампа питается довольно высоким (киловольты) напряжением. В связи с этим просто так в розетку неоновую лампу не включишь. Для создания необходимого напряжения служат высоковольтные повышающие трансформаторы: электромагнитные или электронные.

Электронный трансформатор для неоновой лампы

Выше я сказал, что для питания газосветных приборов необходимы киловольты. Но сколько конкретно? Все будет зависеть от диаметра и длины лампы или группы однотипных ламп, которые можно включить последовательно. Если ты решил самостоятельно организовать подсветку неоновыми лампами (именно неоновыми), то в выборе трансформатора тебе поможет следующая табличка (длина лампы указана в метрах):

Зависимость питающего напряжения неоновой лампы от ее длины и диаметра:

Если же у тебя лампы не чисто неоновые, а наполнены стандартной газовой смесью К-4 (неон + аргон), то пользуйся вот этой табличкой (длина лампы указана в метрах):

Зависимость питающего напряжения неоновой лампы со смесью К-4 от ее длины и диаметра:

С трансформатором разобрались. Теперь о проводах. Поскольку питание газосветных приборов высоковольтное, то и провода, их питающие, должны быть высоковольтными, выдерживающими по изоляции минимум полтора рабочих напряжения.

Идеальным для наших целей будет провод ПМВК (провод высоковольтный, монтажный, теплостойкий), выдерживающий напряжение до 20 кВ. Стоит он относительно недорого (около 4 руб./м) и может работать при температурах от -60 до +80 градусов по Цельсию.

Высоковольтный провод ПМВК для питания неоновых ламп

Монтируя неоновую конструкцию, придерживаемся следующих основных правил:

• провод и неоновые лапы не должны касаться металлических конструкций. Для этого при необходимости используются держатели из поликарбоната;
• провода от разных трансформаторов должны располагаться друг от друга на расстоянии не менее 20 см;
• длина проводов должна быть по возможности минимальной;
• при прохождении провода сквозь отверстия в металлических конструкциях его нужно поместить в отрезок ПВХ трубки;
• все металлические части несущей конструкции и трансформатор должны быть заземлены.

Осталось рассмотреть схемы подключения неоновых ламп к трансформатору. Всего их две — стандартная и с нулевой точкой:

Стандартная схема подключенияСхема подключения с нулевой точкой

Вторая схема имеет некоторое преимущество перед первой. Во-первых, она позволит существенно сократить длину проводов, во-вторых, если выйдет из строя одна из ламп, то погаснет лишь одна секция.

Если будет выбрана вторая схема, то необходимо иметь в виду, что в обоих плечах должны стоять неоновые лампы одного диаметра и типа (одинаковое газонаполнение), а плечи должны иметь равную длину.

Варианты неонового освещения квартиры

На рынке товаров и услуг среди неоновых осветительных приборов можно встретить ленты, которые многие называют гибкими неонами. По внешнему виду ленты напоминают гирлянду, которая находится в трубке, выполненной из ПВХ материала.

Гибкие подсветки могут быть разноцветными либо однотонными. В процессе производства используют материалы высокого качества, в результате чего трубки могут быть матовыми либо прозрачными. Одноцветные варианты бывают исключительно матовыми.

Такие ленты, в отличие от лампочек, имеют большое количество преимуществ, среди которых можно выделить:

• вероятность нанести повреждение минимальная, стеклянные же светильники довольно легко разбить, именно поэтому они считаются опасными:
• наличие гидроизоляции;
• так как лента гибкая, ее можно установить совершенно в любом месте;
• в отличие от светодиодных светильников, неоновые ленты стоят гораздо дешевле.

Благодаря такой востребованности, имеется вероятность, что многие осветительные приборы будут вытеснены с рынка товаров и услуг.

Важно! Неоновые подсветки, в отличие от других источников света, имеют довольно обширный диапазон света.

Неоновые лампы для квартиры

Неоновые лампы можно использовать в жилом помещении в качестве подсветки мебели. Так можно наполнить помещение необычными и яркими цветовыми тонами. Чаще всего этот вариант используют в том случае, когда в помещении находится мягкая либо стеклянная мебель.

Кроме этого, можно использовать дополнительный свет для декоративных элементов, аксессуаров. Например, в непосредственной близости с картинами, в нишах, вокруг больших зеркал, высоких комнатных растений.

Важно понимать, что неоновые лампы можно использовать в жилом помещении не только в качестве яркого акцента. Например, такие осветительные приборы зачастую используют для осветления лестницы либо плинтусов

При необходимости источники света можно монтировать в предметы мебели в кухонной зоне.

Интересный вариант – освещение скульптур, выполненных из гипса, стекла либо ткани. В помещении гораздо эффектнее будет смотреться в качестве источника света красивая скульптура, нежели обычная лампа. На сегодняшний день популярностью пользуются светильники, выполненный в виде птиц из стекла либо дерева.

Совет! Отдавая предпочтение неоновой подсветке для оформления дизайна помещения, можно создать прекрасную конструкцию, которая позволит создать атмосферу праздника.

Гибкие неоновые светильники

Гибкие ленты смотрятся в дизайне довольно органично и презентабельно. С их помощью можно придать помещению некую изюминку. Кроме этого, их можно брать с собой на природу, что позволит создать необычную атмосферу.

Гибкие приборы незаменимы в быту, с их помощью можно подсвечивать потолок по всему периметру, создавая эффект парения, монтировать в аквариум либо мебель. При необходимости можно сделать так, чтобы зажигался свет при открытии дверцы шкафа, используя для этих целей неоновые шнурки.

Такие источники света отлично вписываются на кухню, так как их можно монтировать в мебель над рабочей поверхностью. Благодаря гибкости такие ленты можно использовать на любых поверхностях, придавать необходимую форму.

Особенности неона

В отличие от других ламп, неоновые значительно более долговечны, так как в них внутри нет нитей накаливания, которые создавали бы электронную эмиссию. Неоновая лампа требует большего напряжения, но при этом обладает значительно меньшим значением тока (до 75 миллиампер). Электроды, которые создают эмиссию, остаются довольно холодными. Именно поэтому неоновая лампа еще носит название «холодный катод». Физика процесса основана на законах бомбардировки нейтральных газовых атомов носителями заряда. Сталкиваясь, заряженные электроны выталкивают нейтральные атомы (инертные частицы) с их орбитали. Это приводит к возбуждению атомарной структуры. Данный процесс именуется ионизацией. Во время каждого столкновения выделяются несколько световых квантов. Так как такие столкновения очень частые (много раз за секунду), то получается устойчивое (для человеческого взгляда) свечение. Инертные газы обладают разными цветовыми качествами. Это позволяет создавать фотодинамические необычные эффекты.

А как получаются другие цвета света неоновых ламп?

Да, вы наверняка задавались этим вопросом, потому что неоновые лампы могут светиться просто невообразимым количеством цветов, а не только банальным красно-оранжевым.

Существует два основных способа получения определенного цвета

Первый заключается в использовании другого газа или даже смеси нескольких, ведь как упоминалось ранее — каждому благородному газу присущ свой собственный цвет свечения. Гелий, например, светится розовым, криптон дает зеленый свет, а аргон — синий. Если их смешать, можно получить и промежуточные цвета.

Другой способ предполагает нанесение на стекло трубки люминофоров или других химических веществ, которые будут светиться определенным цветом под воздействием энергии плазмы. Но из-за появления широкого диапазона доступных покрытий неоновые лампы были сильно потеснены люминесцентными лампами, в которых люминофор светится за счет ультрафиолетового излучения, возникающего при прохождении дугового электрического разряда через смесь аргона и паров ртути. В неоновых же лампах никаких таких разрядов не происходит — их электроды чинно «тлеют» и почти не нагреваются — не зря неоновые трубки еще называют лампами холодного катода. Именно этой характеристикой неоновых ламп объясняется их высокая надежность и долговечность. Да и для человеческого глаза чистое свечение благородного газа гораздо приятней.

На самом деле есть и еще один способ управлять цветом свечения неоновой лампы, хоть он реально и не применяется в освещении. Влияя на энергетические уровни, доступные возбужденным электронам, при помощи изменения плотности тока или его частоты, можно заставить неон светиться более красным цветом или же, наоборот, сместиться в синюю область спектра видимого света.

Как работает лампочка

С конструкционными особенностями, которые имеют газоразрядные лампы, мы разобрались в предыдущем разделе. Также вскользь коснулись и того, какой принцип работы имеет это изделие. Теперь рассмотрим принцип работы более детально, чтобы понять, каким же именно образом формирует освещение подобный тип источника света.

Принцип работы лампы

Газоразрядная лампа – особые источники освещения, которые способны генерировать свет вследствие создания внутри своей колбы электрического разряда. Принцип работы такой лампы основывается на ионизации газа, который находится внутри стеклянной колбы.
Принцип, по которому работает газоразрядная лампочка, предполагает, что внутри колбы под давлением закачивается определенный газ.
Чаще всего для освещения домов, улиц и авто используются благородные (инертные) газы:

• неон;
• криптон;
• аргон;
• ксенон;
• смесь газов в различных пропорциях.

Ртутная модель

Очень часто для освещения домов, авто и улиц используются такие источники света, в состав которых входят дополнительные газы

Например, в состав газовой смеси может входить натрий (натриевые модели) или ртуть (ртутные модели).
Обратите внимание! Ртутные лампочки сегодня имеют большее распространение, чем натриевые. Их часто вставляют в фонари при создании уличного типа освещения

Также они применяются для подсветки домов изнутри.

Ртутные и натриевые модели входят в группу металлогалогенных источников света.
Когда на газоразрядную лампочку подается питание, в трубке начинает генерироваться электрическое поле. Оно приводит к ионизации газа и свободных электронов. В результате этого электроны, которые вращаются на верхних уровнях атомов, начинают сталкиваться с другими электронами атомов металла (специальных добавок в газовые смеси). В результате столкновения происходит переход электронов на внешние орбитали. В конечном итоге происходит высвобождение энергии и фотонов. Таким образом и формируется свечение лампочки.

Вариант свечения лампы

Чтобы добиться различного цветового свечения, на колбу газоразрядных ламп наносят специальное люминесцентное покрытие. Им покрывают внутреннюю сторону колбы. С помощью такого покрытия происходит преобразование ультрафиолетового излучения в видимый свет.

Параметры света

В связи с тем, что искусственный тип освещения может негативным образом влиять как на зрительную систему, так и на общее самочувствие человека, были разработаны специальные нормы по уровню освещенности.

Все нормы касательно уровня освещенности, необходимого для формирования оптимального уровня искусственного света, прописаны в СНиП.

Таблица уровня освещений помещений

Определение нормы освещения, оптимального для наших глаз, происходит с учетом целого ряда параметров:

габариты помещения, а также его предназначение;

• высота потолка;
• оформление стен. Необходимо помнить, что такие поверхности, как стены, потолок и пол могут обладать определенным уровнем светоотражения. При наличии светлой отделки светоотражающая способность поверхностей возрастает, а при темных тонах — уменьшается;
• количество светильников, которые будут размещены в комнате. Здесь нужно учитывать не только их число, но и прозрачность плафонов;
• количество и тип источников света.

Все необходимые расчеты можно провести как самостоятельно, так и воспользоваться помощью программ. Во втором случае вы не только сэкономите время, но и получите более достоверные расчеты, так как при самостоятельном расчете можно допустить ошибки.
Если все было рассчитано правильно, то создать в любом помещении (жилом или нежилом) необходимый уровень освещенности можно достаточно легко. При этом искусственный свет не будет вредить вашим глазам.

Светодиодные светильники: общая информация

Подобные приборы отличаются от предшественников меньшим расходом электроэнергии при той же яркости и долговечностью. Область их применения весьма обширна. Они используются в качестве уличного, промышленного и бытового освещения, в автомобилестроении, медицине и даже растениеводстве. Применение светодиодов в фонариках позволило намного дольше их использовать без замены питающего элемента, а современные чипы повышенной яркости оставили далеко позади лампочки с нитью накаливания. Что касается светильников – сегодня производятся изделия различных видов и размеров, которыми без лишних трудозатрат можно заменить устаревшие аналоги.

Технические характеристики ДРЛ и её аналогов

Основная техническая характеристика источника света — его мощность — отражена в маркировке ламп ДРЛ. С остальными показателями, определяющими условия эксплуатации, необходимо ознакомиться дополнительно. Для этого следует изучить сопроводительные документы.

К прочим показателям относятся следующие технические характеристики:

• световой поток – от него зависит потребность в определенном количестве источников света для создания требуемой освещенности на единице площади;
• срок службы – определяет гарантированный период эксплуатации конкретной модели;
• типоразмер цоколя – задает параметры светильников, с которыми возможно использование конкретной лампы;
• габариты – также определяют возможность использования ламп с тем или иным светильником.

Основные технические характеристики ламп серии ДРЛ приведены в нижеследующей таблице:

Прибор для уличного освещения серии ЖКУ12, работающий с лампами ДРЛ

Как устроена и работает неоновая лампа

Прибор состоит из стеклянной трубки, заполненной неоном под низким давлением, в концы которой запаяны электроды. Вот и вся лампа.

Конструкция неоновой лампы-трубки

На рисунке показана ровная трубка из стекла, на самом деле приборы выпускаются любой конфигурации и длины. Это могут быть фрагменты букв, буквы, надписи, рисунки, элементы рисунков и пр. Никаких ограничений по форме и длине: все будет зависеть от производителя и желания заказчика.

Неоновые лампы в виде фрагментов букв

Буквы и слоги из неоновых ламп

Стилизованные изображения предметов из неоновых ламп

Принцип работы

Неоновая трубка, по сути, является газоразрядным прибором, но принцип его работы существенно отличается от принципа работы газоразрядных приборов других типов.

Приложенное к электродам напряжение выбирается такой величины, чтобы суметь сорвать с молекулы неона электрон, находящийся на внешней орбите. Остатки молекулы получают положительный заряд и начинают двигаться к отрицательному электроду, а электроны с отрицательным зарядом – к положительному. В трубке возникает электрический ток.

Соударяясь между собой, молекулы и «полумолекулы» неона постоянно обмениваются энергией, и если электрон получает энергию, он поднимается на более высокую орбиту. Если теряет, то опускается на более низкую. В первом случае выделяется тепло, во втором энергия выделяется в виде фотона – частицы света.

Параллельно этому неполные молекулы могут захватывать и свободные электроны, сорванные ранее напряжением. В этом случае электрон, сидящий на внешней орбите, теряет часть энергии и спускается на более низкую с выделением фотона. В результате трубка (она может быть прозрачной или матовой) начинает равномерно мягко светиться спектром неона — красно-оранжевым цветом.

Во время работы лампа нагревается до температуры не выше 40 градусов и потребляет очень малый ток. Если неоновая лампа питается переменным напряжением, она равномерно светится по всей длине. Если постоянным, то светится область только возле одного электрода. Поскольку неоновые лампы имеют малую инерционность их можно диммировать при помощи широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Присоединение неоновой лампы

Неоновые диоды в рабочий период остаются относительно холодными, так как не греются более 70-80°С.

Плюсы неоновых ламп

1. срок службы от 80000 часов;
2. эффектный световой эффект;
3. пожаро-безопасность, так как устройство не нагревается;
4. бесшумность работы;
5. управление яркостью газосветной лампы и подбор желаемого белого оттенка свечения.

Минусы неоновых ламп

1. хрупкость;
2. содержание веществ которые вредны для здоровья;
3. нужно большое напряжение в сети и высоковольтный преобразователь электрической энергии;
4. большая стоимость.

Каждому благородному газу и парам металла отвечает необыкновенный спектр (состав) света.

Главное! Разные оттенки свечения получаются при совмещении благородных газов или нанесении светонакопительные пигменты светящиеся в темноте на поверхность разрядной трубки.

В процедуре присоединения:

1. преобразователь электрической энергии выбирают по длине лампы и состава смеси газа, вторичное (выходное) напряжение преобразователя электрической энергии вычисляется по таблицам;
2. если нет указания в сопроводительных документах, электронные инверторы больше подходят для помещений закрытого типа;
3. в первую очередь заземление во время установки ламп на улице;
4. выбирают высоковольтный провод ПМВК необходимого сечения и длины: длина провода должна быть небольшой, для разделения провода от металлических частей конструкции применяют ПВХ-трубки;
5. лампу устанавливают в поликарбонатные кронштейны, благодаря указанной на трансформаторе схеме, а места соединений проводом изолируются лентой и специализированными трубками;
6. все токопроводящие части конструкции должны быть заземленными;
7. так как во время изготовления неновых диодов применяется силикатное стекло, нужно использовать покрытия для защиты из акрилового стекла или прозрачного пластика;
8. нужно віполнять при установке правила безопасности: не ронять и не трясти лампу — конструкция не должна разгерметизироваться, в другом случае лампа гореть не будет;
9. чтобы свечение было разного цвета, вовнутрь добавляют ртутные пары и светонакопительный пигмент светящийся в темноте.

газосветных сигнальных ламп
Вид
Усреднённая длитетельность горения
Рабочий ток
ТН- 0,2
не меньше 220 час
не больше 0,2 мА
ТН- 0,3
не меньше 220 час
не больше 0,3 мА
ТН- 0,5
не меньше 300 час
не больше 0,5 мА
ТН- 0,9
не меньше 300 час
не больше 0,9 мА
ТН-1
не меньше 100 час
не больше 1,0 мА
ТН-20
не меньше 1000 час
не больше 20 мА
ТН-30
не меньше 1000 час
не больше 30 мА

В таблице продемонстрированы диоды газосветные тлеющего разряда. Их применяют как световые сигналы в радиотехнических и электротехнических устройствах.

Главное! В обозначении типа лампы конкретно буква «Т» значит «тлеющий» (вид разряда), буква «Н» — «неон» (наименование газонаполнителя), указанные числа — max рабочий ток в миллиамперах.

Ключевые свойства всех неоновых диодов:

• внешний диаметр;
• линейная длина;
• цветность;
• индекс передачи цвета;
• поток света при токе 50 мА и 80 мА;
• употребление мощности при токе 50 мА и 80 мА;
• электрическая длина.

Сфера применения

Лампы и шнуры, которые в своем составе содержат инертные газы, сегодня применяются повсеместно. Их используют для:

• декоративного украшения комнат;
• создания скрытой подсветки;
• оформления наружного освещения зданий, архитектурных сооружений, памятников и т.д.;

Наружная подсветка зданий

• освещения наружной рекламы;
• подсветки взлетной полосы на аэропортах;
• оформления неповторимых интерьеров в жилых помещениях, на торговых площадках и т.д.

Достаточно обширная сфера применения подобного рода продукции объясняется целым рядом достоинств, среди которых выделяются качество и красота светового потока. С ними может поспорить только светодиодная лента.
Установив светильники с неоном у себя дома, вы получите отличное средство, которое поможет вам создать праздничную или романтическую атмосферу в любом помещении. Причем использовать ленту, благодаря ее качествам, можно и на улице. С ней ваш пикник в вечернее время станет незабываемым!

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin