Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Войнихівської зош І-ІІІ ст

Скачати 307.68 Kb.

Войнихівської зош І-ІІІ ст




Скачати 307.68 Kb.
Сторінка1/3
Дата конвертації18.04.2017
Розмір307.68 Kb.
  1   2   3


Міністерство освіти і науки України

Мала академія наук України

Полтавське територіальне відділення МАН України

Лубенське районне наукове товариство учнів

Мала академія наук”


Відділення: науково – природниче

Секція: фізика
Друге життя люмінесцентної лампи
Автор:

Шелег Дмитро Олександрович,

учень 9 класу

Войнихівської ЗОШ І-ІІІ ст.

Науко́ве товари́ство - товариство, яке об'єднує фахівців з певної наукової дисципліни (гуманітарної, природничої, технічної). Діяльність товариства зазвичай поширюється на певний регіон, державу або мовний чи культурний простір.

Націона́льна акаде́мія нау́к Украї́ни (НАН України) - вища наукова самоврядна організація України, що є найбільшим центром наукових досліджень в Україні. У складі НАН України станом на початок 2016 року діють 168 наукових установ та 46 організацій дослідно-виробничої бази, в яких працюють 37447 співробітників, в тому числі 18346 наукових працівників, серед яких 2530 докторів наук та 7603 кандидатів наук. На 23.02.2016 до складу НАН України входять 197 дійсних членів (академіків), 379 членів-кореспондентів та 104 іноземні члени. Керівні органи НАН України перебувають у Києві.

Лубенської районної ради

Полтавської області


Науковий керівник:

Шелег Олександр Володимирович,

учитель фізики

Войнихівської ЗОШ І-ІІІ ст.

Лубенської районної ради

Полтавської області


Лубни – 2010

ЗМІСТ

Вступ ……………………………………………………………………………… 3

1.АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ……………………………………… 7

1.1. Історія відкриття лампи денного світла……………………………………..7

1.2.Застосування люмінесцентних ламп …………………………………………7

2. ПРИНЦИП РОБОТИ ЛЮМІНЕСЦЕНТНОЇ ЛАМПИ………………………12

2.1.Особливості підключення люмінесцентної лампи…………………………13

2.1.1.Електромагнітний баласт…………………………………………………..14

2.1.2. Механізм запуску лампи з електромагнітним баластом…..……………15

2.1.3. Електронний баласт……………………………………………..………...16

2.2.Характеристика люмінесцентних ламп……………………………..………16

2.3. Люмінофори і спектр випромінюваного світла…………………..……….18

2.3.1. Індекс кольоропередачі…………………………………………..……….19

2.4.2. Індекс світлової температури…………………………………..…………20

2.5. Причини виходу з ладу……………………………………………..………20

2.6. Проблема утилізації………………………………………………..………..21

3.ДРУГЕ ЖИТТЯ ЛЮМІНЕСЦЕНТНОЇ ЛАМПИ……………………..……..24

4. ПЕРЕВАГИ Й НЕДОЛІКИ ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧИХ ЛАМП…….………26

Висновки ………………………………………………………………….………29

Список використаних джерел…………………………………………….……..30



ВСТУП

Актуальність проблеми. Актуальність роботи визначається тим, що люмінесцентні лампи — найбільш розповсюджене й економічне джерело світла для створення розсіяного освітлення в приміщеннях нежитлових будинків: офісах, школах, навчальних і дослідницьких інститутах, лікарнях, магазинах, банках, підприємствах.

Головними перевагами люмінесцентних ламп у порівнянні з лампами розжарювання є висока світловіддача (люмінесцентна лампа у 23 Вт дає таку ж освітленість як 100 Вт лампа розжарювання) і тривалий термін служби (6000-20000 годин проти 1000 годин).

Джере́ла сві́тла - природні тіла або технічні пристрої різної конструкції і різними способами перетворення енергії, основним призначенням яких є отримання світлового випромінювання з різною довжиною хвилі, - як видимої частини спектру, так і невидимі для людського ока промені (наприклад, інфрачервоні).

Ла́мпа розжа́рення (жарíвка) - освітлювальний прилад, в якому світло випромінюється тугоплавким провідником, нагрітим електричним струмом до розжарення.

Це дозволяє люмінесцентним лампам заощаджувати значні кошти, незважаючи на вищу початкову ціну.

Застосування люмінесцентних ламп особливо доцільне у випадках, коли висока освітленість потрібна в приміщенні тривалий час, оскільки вмикання для цих ламп є найнебезпечнішим режимом і постійні вмикання-вимикання сильно знижують термін їхньої служби. Найбільш розповсюдженим різновидом подібних джерел світла є ртутна люмінесцентна лампа.

Основною причиною виведення люмінесцентних ламп з експлуатації (близько 65 % випадків), є перегоряння одного катода.

Значна частина виведених з експлуатації люмінесцентних ламп здатна засвічуватися й горіти тривалий час за умови використання спеціальних схем. Однак дотепер, з цілої низки причин, жодна з відомих розробок не одержала широкого застосування в системах освітлення через складність, великих габаритних розмірів, високої вартості та низьких експлуатаційних показників у порівнянні з найпоширенішим дросельно-стартерним пускорегулюючим апаратом.

Вартість більшості відомих пристроїв, що дозволяють повторно використовувати виведені з експлуатації люмінесцентні лампи, як правило, у кілька разів перевищує вартість нової лампи, що й пояснює їх неефективність і недоцільність широкого застосування.



Зв'язок роботи з науковими програмами, планами НДР, темами. Проблема переробки й поховання токсичних відходів, до яких належать і виведені з експлуатації люмінесцентні лампи, має загальнодержавне значення. Вона знайшла відбиття у розпорядженні Кабінету Міністрів України від 13 листопада 1999 р. № 1236р “Про поліпшення екологічної й техногенної ситуації в країні, вирішення питань переробки й поховання токсичних відходів”. Робота узгоджується з постановою Кабінету Міністрів України № 1216 від 03.09.98 р.

Кабіне́т Міні́стрів Украї́ни - вищий орган у системі органів виконавчої влади України. Кабінет Міністрів України відповідальний перед Президентом України та Верховною Радою України, підконтрольний і підзвітний Верховній Раді України у межах, передбачених Конституцією України.

Постанова Кабінету Міністрів України - нормативно-правовий акт Уряду України - Кабінету Міністрів.

і Державною політикою України в галузі енергетики й охорони навколишнього природного середовища, «Порядком встановлення нормативів збору за забруднення навколишнього природного середовища і стягнення цього збору» затвердженим Постанова Кабінету Міністрів України №303 від 01.03.99р.

Довкілля, або бюрократично навко́лишнє приро́дне середо́вище - всі живі та неживі об'єкти, що природно існують на Землі або в деякій її частині (наприклад, навколишнє середовище країни). Сукупність абіотичних та біотичних факторів, природних та змінених у результаті діяльності людини, які впливають на живий світ планети.



Мета й завдання дослідження. Метою роботи є розробка електротехнічних пристроїв, що дозволяють використовувати виведені з експлуатації люмінесцентні лампи, в яких перегоріла хоча б одна нитка розжарювання.

Досягнення мети ґрунтувалося на ідеї повторного використання виведених з експлуатації люмінесцентних ламп (без їх відновлення) у серійних світлових приладах, оснащених спеціально розробленим пусковим пристроєм.

Відповідно до поставленої мети були визначені основні завдання дослідження:

- пошук структури й розробка принципової електричної схеми спеціального пускорегулюючого пристрою;

Електри́чна схе́ма - це технічний документ, що містить у вигляді умовних графічних зображень чи позначень інформацію про будову виробу, його складові частини та взаємозв'язки між ними, дія якого ґрунтується на використанні електричної енергії.

- оцінка енергетичних параметрів люмінесцентних ламп, що були в споживанні, встановлення основних причин виведення їх з експлуатації та визначення «слабкої ланки»;

- оцінка довговічності люмінесцентних ламп при їх повторному використанні в серійних світлових приладах, оснащених додатковим пусковим пристроєм;

- техніко-економічне обґрунтування доцільності повторної експлуатації люмінесцентних ламп.

Об'єкт дослідженняелектричні схеми пускорегулюючих апаратів для запуску газорозрядних ламп низького тиску та виведені з експлуатації люмінесцентні лампи.

Електри́чне ко́ло - сукупність сполучених між собою провідниками електронних компонентів, джерел струму й напруги, перемикачів тощо, через яку може проходити електричний струм.

Газорозря́дна ла́мпа - розрядна лампа, електричний розряд якої відбувається в газі.



Предмет дослідження - електричні характеристики пускорегулюючої апаратури, що забезпечує стабільний пробій міжелектродного проміжку і стійке формування дугового розряду в люмінесцентних лампах з холодними (дефектними) катодами, оптимізація параметрів пускового імпульсу, робочих характеристик струму й напруги.

Дугови́й розря́д - вид самостійного газового розряду, який виникає за високої температури між електродами, розведеними на невелику відстань, і супроводжується яскравим світінням у формі дуги.



Методи дослідження – експериментально-аналітичні. Фізичні експерименти в лабораторних умовах. Натурні експерименти в реальних умовах експлуатації. Статистичні методи обробки результатів експериментальних досліджень.

Умо́ви експлуата́ції - сукупність факторів, що діють на виріб при його експлуатації і впливають на функціювання й працездатність цього виробу.

Стати́стика - наука, що вивчає методи кількісного охоплення і дослідження масових, зокрема суспільних, явищ і процесів. А також власне кількісний облік масових явищ. Зокрема, облік у будь-якій галузі господарства, суспільного життя, що здійснюється методами цієї науки, а також дані цього обліку.



Практична цінність отриманих результатів. Оснащення серійних світлових приладів розробленим пусковим пристроєм, дозволяє використати повторно до 90 % виведених з експлуатації люмінесцентних ламп.

Основні технічні рішення, отримані в ході виконання роботи, становлять практичний інтерес для будь-яких споживачів, що застосовують у системах освітлення люмінесцентні джерела світла, а також можуть бути використані в навчальному процесі.



Особистий внесок здобувача. У ході виконання роботи автором особисто виконані:

дослідження з визначення основних причин виведення люмінесцентних ламп з експлуатації при їх роботі в серійних дросельно-стартерних пускорегулюючих апаратах;

науково обґрунтована структура спеціального пускорегулюючого пристрою;

розроблений пусковий пристрій, оптимізовані його пускові й робочі характеристики;

проведені натурні випробування для визначення довговічності люмінесцентних ламп використовуваних повторно в серійних світлових приладах, оснащених даним пусковим пристроєм.


  1. АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

1.1. Історія відкриття лампи денного світла

Першим пращуром лампи денного світла була лампа Генріха Гайслера, який у 1856 році одержав синювате світіння від заповненої газом трубки, збудженої за допомогою соленоїда.

Св́ітло - електромагнітні хвилі видимого спектру. До видимого діапазону належать електромагнітні хвилі в інтервалі частот, що сприймаються людським оком (7.5×1014 - 4×1014 Гц), тобто з довжиною хвилі від 390 до 750 нанометрів.

Люмінесце́нтна (флуоресцентна) ла́мпа, лампа денного світла - газорозрядне джерело світла, світловий потік якого визначається в основному світінням люмінофорів під впливом ультрафіолетового випромінювання розряду: широко застосовується для загального освітлення, оскільки світлова віддача і термін служби в кілька разів більший, ніж у ламп з ниткою розжарювання того ж призначення.

У 1893 році на всесвітній виставці в Чикаго, штат Іллінойс, Томас Едісон вперше показав людству люмінесцентне світіння.

То́мас А́лва Е́дісон (англ. Thomas Alva Edison; 11 лютого 1847 Мілан, Огайо - 18 жовтня 1931) - американський вчений і винахідник, автор винаходів, на які видано 1093 патенти США та 1239 патентів інших країн.

Ілліно́йс, іноді Ілліно́й (англ. Illinois, МФА: [ˌɪləˈnɔɪ̯]) - штат на Середньому Заході США. Межує з озером Мічиган. Площа - 149 998 км², населення за переписом 2010 року - 12 830 632 осіб.

У 1894 році М. Ф. Моор створив лампу, у якій використовувався азот і вуглекислий газ, що випромінювали рожево-біле світло. Ця лампа мала досить помірний успіх. У 1901, Пітер Купер Г'юіт демонстрував ртутну лампу, яка світилася синьо-зеленим кольором, і в такий спосіб була непридатна для практичних застосувань.

Пітер Купер (англ. Peter Cooper; нар.12 лютого 1791(17910212), Нью-Йорк - пом.4 квітня 1883) - американський промисловець, винахідник, філантроп. Сконструював і збудував перший американський паровоз.

Її дизайн, однак, був дуже наближеним до сучасного, і лампа мала набагато вищу ефективність, ніж лампи Гайслера чи Еллінойса. У 1926 році Едмунд Джермер та його співробітники запропонували збільшити тиск у колбах, а також почали покривати їх флуоресцентним порошком, який перетворював ультрафіолетове світло, що випромінюється збудженою плазмою у однорідне біле світло. Е. Джермер сьогодні визнаний як винахідник лампи денного світла. General Electric пізніше викупила патент Е.

General Electric ( GE , вимовляється Дженерал Електрик ) - американська багатогалузева корпорація, найбільший у світі виробник багатьох видів техніки, включаючи локомотиви, енергетичні установки (в тому числі й атомні реактори), газові турбіни, авіаційні двигуни, медичне обладнання, виготовляє також освітлювальну техніку, пластмаси та герметики.

Джермера, і під керівництвом Джорджа Е. Інмана забезпечила лампам денного світла широке комерційне використання, починаючи з 1938 року.
1.2.Застосування люмінесцентних ламп


Л
Рис 1.2.1


юмінесцентні лампи — найбільш розповсюджене й економічне джерело світла для створення розсіяного освітлення в приміщеннях нежитлових будинків: офісах, школах, навчальних і дослідницьких інститутах, лікарнях, магазинах, банках, підприємствах. З появою сучасних, зображених на рисунку 1.2.1, компактних люмінесцентних ламп, призначених для встановлення в звичайні патрони замість ламп з ниткою розжарювання, вони стали завойовувати популярність і в побуті. Застосування електронних пускорегулюючих пристроїв (баластів) замість традиційних, електромагнітних, дозволяє ще більше поліпшити характеристики люмінесцентних ламп — позбутися від мерехтіння і гудіння, збільшити економічність, підвищити компактність та зручність.

Головними перевагами люмінесцентних ламп у порівнянні з лампами з ниткою розжарювання є висока світловіддача (люмінесцентна лампа у 23 Вт дає таку ж освітленість як 100 Вт лампа розжарювання) і тривалий термін служби (6000-20000 годин проти 1000 годин). Це дозволяє люмінесцентним лампам заощаджувати значні кошти, незважаючи на вищу початкову ціну.

З
Рис 1.2.2.
астосування люмінесцентних ламп особливо доцільне у випадках, коли висока освітленість потрібна в приміщенні тривалий час, оскільки вмикання для цих ламп є найнебезпечнішим режимом і постійні вмикання-вимикання сильно знижують термін їхньої служби. Найбільш розповсюдженим різновидом подібних джерел світла є ртутна люмінесцентна лампа. Вона є скляною трубкою (колбою), заповненою парами ртуті, з нанесеним на внутрішню поверхню шаром люмінофора, зображена на рисунку 1.2.2.
Люмінесцентні лампи широко застосовуються для загального освітлення, при цьому їхня світлова віддача і термін служби в кілька разів більші, ніж у ламп розжарювання того ж призначення.

Світлова́ відда́ча - відношення світлового потоку, що випромінюється до спожитої потужності. Одиницею світлової віддачі є люмен-на-ват (лм/Вт).

Оптичне випромінювання (ультрафіолетове, видиме, інфрачервоне) має значний фізіологічний і психологічний вплив на організм людини, здебільшого позитивний.

Людське тіло - фізична структура людини, людський організм. Тіло людини утворено клітинами різних типів, характерним чином організується в тканини, які формують органи, заповнюють простір між ними або покривають зовні.

Денне світло – найбільш корисне. Воно впливає на багато життєвих процесів і на здоров`я людини. Але активна діяльність людини продовжується і тоді, коли Cонце ховається за обрієм.

Діяльність - це процес взаємодії людини з довкіллям, завдяки чому вона досягає свідомо поставленої мети, яка виникла внаслідок появи потреби.

На зміну денному світлу приходить штучне освітлення.

Штучне освітлення - це освітлення будинків, приміщень і споруд, зовнішнього освітлення міст, селищ і сільських населених пунктів, територій підприємств і закладів, установки оздоровчого ультрафіолетового випромінювання тривалої дії, установки світлової реклами, світлові знаки та ілюмінаційні установки за допомогою спеціальних електроосвітлювальних установок - світильників.

Довгий час для штучного освітлення використовувалися (і використовуються) тільки лампи розжарювання – теплове джерело світла, спектр якого відрізняється від денного світла перевагою жовтого і червоного випромінювання і повною відсутністю ультрафіолету. Крім того, лампи розжарювання неефективні, їхній коефіцієнт корисної дії 6-8%, а термін служби відносно малий. Високий технічний рівень освітлення з цими лампами неможливий. От чому цілком закономірною стала поява люмінесцентних ламп – розрядного джерела світла, що має в 5-10 разів більшу світлову віддачу, ніж лампи розжарювання, і в 8-15 разів більший термін служби. Подолавши різні технічні труднощі, науковці й інженери створили спеціальні компактні люмінесцентні лампи для житла, що практично являють собою цілковиту копію звичного зовнішнього вигляду і розмірів ламп розжарювання, не втрачаючи при цьому власних переваг (компактність, комфортна передача кольору, простота обслуговування), а попри те економічність компактних ламп така сама, як і звичних люмінесцентних ламп.

Завдяки своїм фізичним особливостям, люмінесцентні лампи мають ще одну дуже важливу перевагу перед лампами розжарювання: можливість створювати світло різного спектрального складу – теплий, природний, білий, денний, що може істотно збагатити колірну палітру домашнього затишку.

Таким чином, люмінесцентні лампи, що забезпечують досить багато світла в квартирі, зберігають тим самим зір, знижують стомлюваність, підвищують працездатність і піднімають настрій; крім того, спектральний склад їхнього випромінювання легко варіюється за кольором. Усе це робить такі лампи винятково привабливими.

Зупинимося на недоліках люмінесцентного освітлення, до яких багато хто зараховують його горезвісну «шкідливість для здоров`я». Природа газового розряду така, що будь-які люмінесцентні лампи мають у спектрі невелику частку ультрафіолетового випромінювання.

Ультрафіолетове випромінювання (від лат. ultra - «за межами»), скорочено УФ-випромінювання або ультрафіолет - невидиме оком людини електромагнітне випромінювання, що посідає спектральну область між видимим і рентгенівським випромінюваннями в межах довжин хвиль 400-10 нм.

Відомо, що при передозуванні навіть природного сонячного світла можуть виникнути неприємні явища, зокрема, надлишкове ультрафіолетове опромінення може призвести до захворювань шкіри, ушкодження очей.

Приро́дне осві́тлення - це освітлення приміщень світлом неба (природним або денним світлом) та сонячними променями, які проникають крізь світлові отвори в зовнішніх загороджувальних конструкціях. Денне (природне) світло - теплове випромінювання Сонця, що пройшло крізь атмосферу.

Варто зауважити, що реальні умови освітлення в приміщеннях бувають у десятки разів більш поблажливими, чим природні. Порівнявши вплив на людину природного сонячного і штучного люмінесцентного випромінювання, стає зрозуміло, що припущення про шкоду випромінювання люмінесцентних ламп є необґрунтованим.

Важливим при використанні люмінесцентних ламп є обмеження пульсації світлового потоку. Річ у тім, що традиційні лінійні (іноді фігурні) трубчасті люмінесцентні лампи, під’єднанні до мережі за допомогою електромагнітного пускорегулюючого пристрою, створюють не постійне у часі світло, а «мікропульсуюче», тобто при частоті мережі змінного струму 50 Гц перезапалювання лампи відбувається 100 разів на секунду.

Змі́нний струм - електричний струм, сила якого періодично змінюється з часом.

І хоча ця частота вище від критичної для людського ока і, отже, миготіння яскравості освітлюваних об`єктів оком не вловлюється, тривала пульсація освітлення може негативно впливати на людину, викликаючи підвищену стомлюваність, зниження працездатності, особливо при виконанні напружених зорових робіт: читанні, роботі за комп`ютером тощо. Тому однолампові світильники з лінійними лампами рекомендується використовувати в так званих неробочих зонах житлової квартири (у коридорах, підсобних приміщеннях, для підсвічування полиць тощо).

У
Рис 1.2.3
багатолампових світильниках, зображених на рисунку 1.2.3, зазначена особливість роботи люмінесцентних ламп практично цілком усувається, але такі світильники з лінійними люмінесцентними лампами досить громіздкі, а для місцевого освітлення просто незручні. Тому для традиційного освітлення житла люстрами, настінними, настільними світильниками доцільно застосовувати компактні люмінесцентні лампи. Вони укомплектовані спеціальними електронними пускорегулюючим пристроями, що зводять нанівець шкідливий вплив пульсації світлового потоку (оскільки підвищують частоту струму живлення лампи в 10-100 разів).

Люмінесцентна лампа містить краплю ртуті – 30-40 мг (у компактних люмінесцентних лампах – 2-3 мг, а в деяких типах амальгамних компактних люмінесцентних ламп ртуті в чистому вигляді практично немає – вона перебуває в зв`язаному стані). Вміст у лампі настільки незначної кількості ртуті не є причиною для серйозного занепокоєння.

Отже, про шкоду люмінесцентного освітлення говорити не доводиться. Дотримання правил грамотного влаштування освітлення (обмеження прямого і відбитого блиску, обмеження пульсації світлового потоку, забезпечення сприятливого розподілу яскравості і правильної передачі кольору) цілком усуває застереження щодо люмінесцентного освітлення.

Люмінесцентні лампи в житлі – це не тільки більш ощадне, ніж лампа розжарювання, джерело світла. Грамотне освітлення люмінесцентними лампами має безліч переваг перед традиційним: достатність і барвистість світла, рівномірність розподілу світлового потоку, менша яскравість ламп і значно менше виділення тепла.


  1   2   3


Скачати 307.68 Kb.

  • Друге життя люмінесцентної лампи Автор
  • ВСТУП Актуальність проблеми.
  • Звязок роботи з науковими програмами, планами НДР, темами.
  • Кабінету Міністрів України
  • Мета й завдання дослідження.
  • Обєкт дослідження – електричні схеми
  • Предмет дослідження
  • Методи дослідження
  • Практична цінність отриманих результатів.
  • Особистий внесок здобувача
  • АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ 1.1. Історія відкриття лампи денного світла
  • 1.2.Застосування люмінесцентних ламп