| Světlo - rozdělení, veličiny a jednotky - Klikni zde pro originální téma |
| Hyena |
Na serveru jsem našel informace o světle, jednotkách apod (rozházený po aláhví kolika threadech), a napadlo mě, že bych to moh' sepsat a doplnit...
Něco o barvách
Druh záření----Označení----Vlnová délka----------Kmitočet
-------------------------------[nm]-----------------[THz]
Ultrafialové-------UV-C----------100 až 280---3 000 až 1 700
------------------UV-B-----------280 až 315-----1 700 až 950
------------------UV-A-----------315 až 380------950 až 789
Viditelné-----------fialová--------380 až 430------789 až 698
-------------------modrá--------430 až 490------698 až 612
-------------------zelená--------490 až 570-------612 až 526
-------------------žlutá----------570 až 600-------526 až 500
-------------------oranžová----600 až 630-------500 až 476
-------------------červená------630 až 780-------476 až 384
Infračervené------IR-A------------780 až 1 400-----384 až 214
------------------IR-B-----------1 400 až 3 000----214 až 100
------------------IR-C-----------3 000 až 10 000---100 až 30
Meze rozsahu viditelného záření nelze přesně definovat, neb se mění s pozorovatelem. Za spodní mez se obvykle považuje délka 380 nm, horní pak 780 nm.
Fotometrické veličiny a jednotky
Světelný tok
Ze zdroje světla vychází na všechny strany proud zářivé energie. Množství této energie procházející nějakou ploškou za jednotku času se nazývá zářivý tok touto ploškou; značíme jej (velký řecký fí s dolním indexem e). Zářivý tok udává výkon přenášený zářením a měří se proto ve wattech. Výkon zářivé energie, zhodnocený podle světelného vjemu, který vyvolává, nazýváme světelným tokem; značíme jej velký řecký fí.
Sítnice našeho oka je citlivá (viz nahoře) na světlo od 380 nm do 760 nm. Citlivost navíc není v celém tomto rozsahu stejná a její maximum je na 555 nm.
Podíl světelného toku fí a odpovídajícího zářivého toku fí(spodní index e)
K = fí / fí(spodní index e)
značíme K a nazýváme jej světelnou účinností záření.
Následujou žvásty... kde počítaj s každou vln. délku zvlášť
... ale pokračujeme celkem zajímavě ;) Pokud to budeme vztahovat na tabulky (jež pro značný rozsah nebudu uvádět), je patrné, že světelný tok vlnové délky 660 nm musí být alespoň 16x větší než pro zelenou 555nm, na ktertou je oko citlivka. To je pro zahrádkáře zarážející, páč kytky vidí přesně opačně (zelenou nevidí) a vzhledem k tomu, že sodík je v oranžové, má daleko větší výkon než se uvádí :) Přepočítání ale snad někdy jindy ;)
Svítivost
Máme světelný zdroj, vysílající světlo všemi směry. Budiž (to sou vobraty :)) fí světelný tok vyslaný do kužele prostorového úhlu omega steradiánů*). Svítivost I zdroje ve směru osy kužele, je definována jako podíl části světelného toku fí, který vychází ze zdroje do malého prostorového úhlu omega v tomto směru, a tohoto prostorového úhlu omega, tj. jako tok vyslaný do jednotkového prostorového úhlu; platí
I = fí / omega
(pro zjednodušení bez derivací ;))
takže celkový tok fí vyzařovaný izotropním zdrojem o svítivosti I do celého prostoru je
fí = 4.pí.I
Kandela
Je základní fotometrická jednotka. A je to kolmá svítivost 1/600 000 m2 povrchu absolutně černého tělesa při teplotě tuhnoucí platiny za tlaku 101 kPa. Nebo je možné říci, že svítivost 1cm2 absolutně černého tělesa v kolmém směru při teplotě tuhnoucí platiny je 60 cd. (to je teda definice :rolleyes: )
Lumen
Jednotka světelného toku. Lumen je světelný tok, který vyzařuje do prostorového úhlu jednoho steradiánu bodový zdroj, jehož svítivost je ve všech směrech 1 cd.
*) Steradián je vymezen pláštěm kužele, jehož vrchol je ve středu koule o poloměru r = 1 a který na této kouli vytíná jednotkovou plochu.
Ty definice sou trošku nesrozumitelný (až nestravitelný), ale co se dá dělat :(
|
|
|
| chell |
Radiometrie
Radiometrie se zabývá matematickým popisem a měřením šíření elektromagnetického záření, včetně jevů ovlivňujících tot záření jako jsou pohltivost, prpustnost, odrazivost, difraktace a refrakce látky ve skupenství pevném, kapalném nebo plynném. Používá odborného názvosloví a definuje základní radiometricé veličiny a jejich rozměry. Její uplatnění lze nalézt v těchto oblastech zkoumání:
• návrh elektromagnetických zářičů a senzorů (rádiové a telvizní vysílače a přijímače)
• studium prostorového přenosu záření (rozptyl a absorpce atmosférou, výzkum hvězd)
• studium záření vyvolané jadernými reakcemi
• měření radiačních dávek a citlivosti materiálů na expozici
• spektroskopii
• ve fotometrii, jako speciální části radiometrie
Druhy zářičů
V přírodě se vyskytují dva základní zdroje záření:
• zdroj elektromagnetického záření (tok fotonů)
• zdroj látkového záření
Jediný zdroj, který vyzařuje oba druhy záření je jaderná, nebo termojaderná reakce. Radioaktivní záření má původ v jádře atomu, který je vysílá. Podle radioaktivních přeměn prvku se vyskytují tři druhy záření s těmito vlastnostmi:
• Záření alfa je tok iontů helia He ( -částice), jejichž rychlost závisí na radioaktivním prvku. Vzniká např. při rozpadu jader atomu
• Záření beta má spojité spektrum a je to proud elektronů. S elektronem se současně vyzařuje neutrio, jehož hmota je nepatrná vůči hmotě elektronu. Vzniká při rozpadu atomových jader na urychlovačích.
• Záření gama je elektromagnetické záření o vlnové délce 0,001 až 0,01 nm. Vzniká v atomových jádrech při přechodech nukleonů z vyšších hladin na nižší, při brzdném záření a anihilaci částic.
Látkové záření se někdy nazývá korpuskulární záření a je to tok rychle letících částic (korpuskulí) s nenulovou klidovou hmotou. Částice mohou být elektricky neutrální (neutrony, neutria, atomy) nebo elektricky nabité (záření alfa, záření beta, protony, pozitrony, ionty).
Pohyb kladných iontů urychlovaný elektrickým polem se nazývá anodový paprsek (kanálové záření, ve směru od anody ke katodě), pohyb elektronů emitovaných katodou zase katodový paprsek. O světelných zdrojích a záření bude pojednáno v kapitole 1.6.
Dále rotlišujeme aktivní a pasivní zářiče. V prvním případě je zdroj záření ve vlastním emitujícím tělese, ve druhém případě je záření odráženo povrchem jiného tělěsa (reflektor).
Prostorový úhel
Zářiče vyzařují energii do prostoru, a proto se v radiometrii i fotometrii používá měrných jednotek vztažených k prostorovému úhlu . Osvětlíme některé souvislosti s prostorovým úhlem. Na obr. jsou vyznačeny prostorové úhly stejné velikosti. Paprsky vedené ze středu koule o jednotkovém poloměru vytínají na její ploše plochu 1m2. Takto vymezený prostor (obecný kužel, jehlan) je jednotkou prostorového úhlu o názvu steradián, značka sr. Analogicky je definován radián, což je úhel mezi dvěma rameny vedenými ze středu kružnice o jednotkovém poloměru a vytínající na kružnici oblouk o délce 1m.
Vzhledem k tomu, že plocha koule o jednotkovém poloměru je rovna 4 ,má celý prostorový úhel 4sr, poloprostor pak 2 sr. Zvolme další kouli o obecném poloměru Ri. Její plocha bude rovna Si=4 Ri2 = Ri2 == Si/Ri2. Prostorový úhel je nepřímo úměrný kvadrátu vzdálenosti dané plochy.
Radiometrické veličiny a jejich jednotky
v tomto článku budou postupně uvedeny názvy radiometrických veličin, jejich značky, názvy jednotek, jejich značky, rozměry a definice
zářivá energie We Joule J (m2kgs-2)
-energie přenášená elektromagnetickým zářením (tokem fotonů) nebo látkovým zářením (tok částic)
objemová hustota zářivé energie we Joule na krychlový metr Jm-3 (m-1kgs-2)
-prostorové rozdělění energie a je určena diferenciálním podílem:
we=dWe/dV
zářivý tok (výkon) e Watt W (m2kgs-3)
-vyjadřuje výkon přenášený zářením a je určen diferenciálním rozfílem zářivé energie (procházejících sledovaným místem) a času
e=dWe/dt
hustota zářivého toku e Watt na čtverečný metr Wm-2 (kgs-3)
-vyjadřuje intenzívnost záření procházejícího všemi směry daným místem prostoru. Je určena diferenciálním podílem zářivého toku dopadajícího na povrch elemntární koule, která je opsána kolem pozorovaného bodu, a plochy středového řezu této koule.
e=d e/dA
intenzita vyzařování Me Watt na čtverečný metr Wm-2 (kgs-3)
-je měrnou veličinou zářivého toku na povrchu zdroje a je určena diferenciálním podílem zářivého toku, vysílaného danou ploškou zdroje do poloprostoru, a obsahu této plošky.
Me=d e/dS
v derivacích se rozlišuje aktivní plocha S, která emituje záření, a pasivní plocha A, na kterou záření dopadá, nebo jím prochází
intenzita ozáření Ee Watt na čtverečný metr Wm-2 (kgs-3)
-je měrnou veličinou zářivého toku na ozařované ploše a je určena diferenciálním podílem zářivého toku a obsahu plošky, na niž tok z poloprostoru dopadá.
zářivost Ie Watt na steradián Wsr-1 (m2kgs-3)
-vyjadřuje schopnost přibližně bodového zdroje vyzařovat ve sledovaném směru. Je určena podílem elementárního zářivého toku a elementárního prostorového úhlu, v němž je tento tok vyzařován.
Ie=d e/d
zář Le Watt na čtverečný metr Wm-2 (kgs-3)
-je měrnou veličinou zářivosti plošného zdroje a je určena diferenciálnm podílem zářivosti dané plošky zdroje ve zvoleném směru a kolmého průmětu plošky v tomto směru.
Le=dIe/dScos
je li zářivost izotropní, potom je zář číselně rovna zářivosti zdánlivé plochy o velikosti jednoho metru čtverečního.
pozn.
- steradiány se v rozměrech jendotek nevyskytují, protože jsou bezrozměrné. Při radiometrických a fotometrických výpočtech je však musíme respektovat, jinak bychom nerozlišili zda jde o záření do celého, nebo části prostoru!
Spektrální radiometrické veličiny a jednotky
Doposud byly uvažován y úhrnné (integrální) radiometrické veličiny, bez zřetele na jejich spektrální rozdělení. Spektrální intenzita vyzařování není pro všechny vlnové délky záření konstantní, a proto byly zavedeny spektrální (monochromatické) veličiny a jendotky záření. Všechny spektrální veličiny jsou určeny derivací integrálnich jednotek podle vlnové délky a jsou označovány indexem malé .
Monochromatická hustota energie we Joule na metr na čtvrtou Jm-4 (m-2kgs-2)
-monochromatická objemová hustota zářivé energie vyjadřuje spektrální rozdělení hustoty zářivé energie ve zvoleném intervalu vlnové délky a šířky d tohoto intervalu:
we =dwe/d
integrací we přes oblast všech vlnových délek obdržíme we= we d
monochromatický(spektrální)zářivý tok e Watt na metr Wm-1 (mkgs-3)
-charkterizuje spektrální rozdělení zářivého toku v závislosti na vlnové délce. Je určen podílem elementrální části zářikvého toku, příslušejícího zvolenému intervalu vlnové délky, a šířky d tohoto intervalu:
e =d e/d
analogicky jako v předchozím případě obdržíme pro zářivý tok e= e d
monochromatická intenzita vyzařování Me Watt na metr krychlový Wm-3 (m-1kgs-3)
-vyjadřuje spektrální distribuci intenzity vyzařování v závislosti na vlnové délce. Je určena podílem intenzity vyzařování v daném intervalu vlnových délek a šířky d tohoto intervalu:
Me =dMe/d
Tato veličina má velký význam při generaci barvových prostorů. Pomocí ní a světelné účinnosti monochromatického záření lze např. stanovit hodnotu světelného toku emitovaného světelným zdrojem.
měrný světelný výkon (monochromatického záření) K lumen na watt lmW-1
-(světelná účinnost) je mírou zrakového vjemu monochromatického záření, který závisí na vlnové délce. Je dán podílem světelného a zářivého toku při dané vlnové délce elektromagnetického záření. Pro fotopické (čípkové) vidění dosahuje K maximální hodnoty Km=683 lm/W při vlnové délce záření =555nm. Pro skotopické (tyčinkové) vidění je maximální hodnota K m=1746 lm/W při =507nm. Pomocí Km se stanovuje mechanický ekvivalent světla, který je roven Mes=1/Km=0,00146 W/lm. Světelná účinnost je velmi důležitá konstanta, převádějící energetické jednotky záření na fotometrické jednotky.
poměrná světelná účinnost V bezrozměrné č. (1)
-vyjadřuje citlivost standardního pozorovatele (definovaného normou) jako funkci vlnové délky s průběhem určeným mezinárodní komisí pro osvětlení CIE (Commission Internationale de l,Eclairage, anglicky International Commissiion on Illumination).
Pro fotopické vidění je V určena poměrem světelné účinnosti K daného monochromatického záření k maximální světené účinnosti Km. Analogické vyjádření platí pro skotopické vidění.
V =K /Km V =K /K m
pomocí světelné účinnosti, nebo poměrné světelné účinnosti, lze stanovit např. z monochromatického zářivého toku e světelný tok :
= K d =Km V d
pro UV a IČ je V =0, takže světelný tok =0 i když 0. V předchozích definocích bylo použito pojmů světelný tok a lumen. Jsou to fotometrické jednotky, které budou uvedeny v další kapitole.
Fotometrie
Viditelné záření je malým výsekem z celého rozsahu elektromagnetického záření. Jen záření v rozsahu vlnových délek 380 až 760 nm působící na sítnici našeho oka. Záření těchto délek se nazývá viditelným zářením nebo světlem. Z toho je zřejmé, že předchozí energetické veličiny popisující záření obecně, budou pro viditelné záření jmenovitě odlišeny.
Fotometrií rozumíme obvykle jen metody, které se zabývají viditelným zářením, kdy významnou úlohu mají vlastnosti oka. Téměř každé energetické veličině (měřitelné dle vyzařované a přenášené energie) odpovídá fotometrická veličina, např. zářivému toku odpovídá světelný tok, atp. Hlavní fotometrickou veličinou je svítivost a její jednotka kandela je uvedená v soustave Systéme International ;d Unites (SI soustava). Obrázky k definicím fotometrických veličin jsou stejné jako u radiometrických veličin, a proto nejsou zakresleny. Rovněž označení veličin bude stejné až na rozdíl, kdy nebude použito indexu e, označujícího energetickou jednotku. V definicích fotometrickýchveličin rovněž nebudou uváděny jejich fyzikální rozměry, které se dají určit pomocí světelné účinnosti K .
svítivost I kandela cd
-vyjadřuje schopnost přibližně bodového zdroje vyzařovat v daném směru a vyvolat zrakový vjem. Kandela je rovna svítivosti přibližně bodového zdroje v daném směru, který vyzařuje monochroma- tické záření o frekvenci 5,4.1014Hz( =555nm) a jehož zářivost je rovna 1/683 watu na steradián.
pozn.
-název jednotky je odvozen z anglického slova candel, což znamená svíčka. Dříve, do roku 1948, se používalo jako etalonu Hefnerovy lampy v níž hořel amylacetát C2H14O2. Plamen výšky 40mm měl svítivost jedné hefnerovy svíčky. Později byla kandela definována jako svítivost dutiny při teplotě tuhnoucí platiny, tj. 2024,5K za normálního atmosferického tlaku. Výstupní otvor dutiny měl velikost 1/60cm2. Ani tato definice i realizace zdroje svítivosti nevyhověla náročným požadavkům fotometrie a platila do roku 1979. Byla založena na další definici (kelvinu). Realizace černého tělesa byla obtížná, teplota tuhnutí se mohla nepatrně měnit podle čistoty kovu. Navíc, spektrální intenzita vyzařování se významně liší ve viditelné oblasti. Prot byla ISO schválena výše uvedená definice kandely.
světelný tok Q lumen lm
-je to fotometrická veličina, vyjadřující schopnost daného zářivého toku vyvolat zrakový vjem. Z přibližně bodového zdroje o všesměrové svítivosti jendé kandely je do prostorového úhlu jednoho steradiánu vysílán světelný tok o velikosti 1lumenu. Matematické vyjádření je následující:
=I
lumen je odvozenou jednotkou. Izotropní bodový zdroj o svítivosti jedné kandely emituje do celého prostorového úhlu 4 lumenů. z definice vyplývá, že rozměr světelného toku je cd.sr. Analogicky lze postupovat při stanovení rozměru dalších fotometrických jendotek.
hustota světelného toku s lumen na metr čtverečný lm.m-2
-vyjadřuje mohutnost světla procházejícího ve všech směrech daným místem prostoru. je určena diferenciálním podílem světelného toku, dopadajícího na povrch elementární koule, a obsahu středového řezu této koule:
=d /dA
jas (luminance) L nit nt
-je měrnou veličinou svítivosti plošného zdroje. je určen podílem svítivosti elementárníh plošky zdroje ve zvoleném směru a kolmého průmětu plošky v tomto směru.
L=dI/dScos
je-li svítivost plošky izotropní, potom je jas číselně roven svítivosti zdánlivé plochy o velikosti jendoho metru čtverečního. Vztah je možno dále upravit.
L=dI/dScos =dI/r2d cos=d2 /r2d 2cos =d2 /dS2cos
v anglosaské literatuře se někdy používá jednotky jasu cd.m-2.
světlení M lumen na metr čtverečný lm.m-2
-je měrnou veličinou světelného toku na povrchu zdroje. Je dáno diferenciálním podílem světelného toku vysílaného danou ploškou zdroje do poloprostoru a velikosti této plošky:
M=d /dS
osvětlení E lux lx
-je měrnou veličinou světelného toku na osvětlnené ploše a je dáno diferenciálním podílem světelného toku a plošky, na kterou tok dopadá.
E=d /dA
světelné množství Q lumensekunda lm.s
-je určeno časovým integrálem světelného toku:
Q= ()d = st
kde s je střední hodnota světelného toku. Je to veličina analogická zářivé energii We
osvit (expozice) H luxsekunda lx.s
-je roven plošné hustotě světelného množství, které dopadlo na danou plochu v časovém intervalu o délce t.
H=dQ/dS=d s.t/dS=Es.t
pozn.
-v praxi se často zaměňuje pojem expozice s expozičním časem, což je nepřípustné. Proto je vhodnější používat jedotky pro osvit. |
|
|
| Hyena |
Chell> sem něděedel, že se o to taky zajímáš ;)
A to sem si řikal, že to nebudu zbytečně natahovat, aby mě někdo nenapadal, že tak podrobně to stejně nikoho zajímat nebude :angel:
Vono toho je hodně, ale spousta integrací který spostě lidí stejně nic neřeknou... Možná kdyby někdo chtěl, tak mu to pošlu. Sice to je z knihy z roku 1961, ale je to 800 stránkova optická bible :)
Navíc se toho moc nemění... maximálně standardy prechazí ze sodíku a césia na lasery
Mě ale šlo hlavně o to, že lumeny, jak se o nich baví spousta pěstitelů, sou dělany jako vjem pro naše voči, ale kytky vidí obráceně, takže všechny čísla sou špatně :D |
|
|
| jumpp |
hej to je mazec technika dnesnich groweru stoupa a jak tak koukam za chvili nebude co vylepsovat
tenhle obor je lakavej do te doby nez se ho musis naucit a udelat z nej zkousku myslim ty jednotky, telemetrii atd. jinak dobra prace aspon mam dalsi teorii takze vam obema dikz |
|
|
| chell |
Světelné zdroje, vyjma slunce, jsou zařízení, která vysílají viditelné záření. umožňují tak vytvoření určitého světelného prostředí, které vyhovuje hygienickým, eventuálně kolorimetrickým normám. Jsou tím zajištěny časově nezávislé standardizované pozorovací podmínky.
rozdělení elektrických světelných zdrojů:
.teplotní žárovky vakuované
plněné plynem klasické
halogenové
.výbojové nízkotlaké zářivky
kompaktní zářivky
indukční výbojky
sodíkové výbojky
vysokotlaké rtuťové
halogenidové
xenonové
sodíkové
l.laserove s pevnou látkou
kapalinové
plynové
polovodičové
V teplotních zdrojích procházející elektrický proud rozžhaví kovové vlákno, a tím dochází k excitaci atomů kovu. Spontánní emisí fotonů vzniká teplotní záření se spojitým spektrem. U výbojových světelných zdrojů je tomu zcela jinak. V elektrickém výboji dochází ke srážkám elektronů a iontů s atomy plynu nebo kovových par. Energie částic se mění v optické záření. Výbojky jsou velmi často na vnitřní straně opatřeny luminofory, které při excitaci UV zářením emitují viditelné světlo. Spektrum takových zdrojů je čárové, nebo spojité s význačnými spektrálními čárami.
Laserové záření je monochromatické s vysokou časovou a prostorovou koherencí. Proto se ho využívá v interferometrii, holografii a osvitových jednotkách. Pro značnou koncentraci energie záření nalézá uplatnění v chirurgii, tepelném zpracování kovů, svařování a řezání. Toto zařízení vzniká stimulovanou, tj. vynucnou emisí. Aktivní prostředí vyzářením fotonů o přesně kvantové energii přechází do základního energetického stavu. Aktivní prostředí je takové prostředí, kdy např. elektrony atomů jsou na vyšších energetických hladinách, nebo molekuly látky ve vyšších rotačně-vibračních stavech. U polovodičových laserů dochází k vynucenému záření injekcí elektronů do PN přechodu.
denní světlo
Zdrojem denního světla je Slunce. Toto světlo se podstatně liší od světla umělého a to zejména ve spektrálním složení a proměnlivosti intenzity. Povrchová teplota Slunc je asi 6000K. Spektrum je spojité s maximální intenzitou ve viditelné oblasti,viz obr.
Světlo se atmosférou pohlcuje a rozptyluje vlivem aerosolových částic a prachu. Nejvíce pohlcuje a rozptyluje krátkovlnné oblasti (Tyndallův jen-modrá obloha). Absorbce záření také závisí na úhlu, pod kterým světlo dopadá na zemský povrch. Atmosféra více pohlcuje modrou složku světla, proto se slunce jeví při východu a západu červenější - světlo překonává větší dráhu. Teplota chromatičnosti denního světla se během dne významně mění.
žárovky
První žárovky se začaly uplatňovat kolem roku 1880. Jejich konstrukce se postupně zdokonalovala, takže měrný výkon 2lm/W se zvýšil až na 20lm/W. Příkon žárovek je 20-2000W. Výhodou je spojité spektrum záření, což umožňuje dobré podání barev. Jen 10% energie se transformuje na světlo, zbytek je tepelná energie. Světlo je emitováno kovovým vlaknem. Od uhlíkového vlákna, kterého použil T.A.Edison, dospěl vývoj ke svinutému wolframovému vláknu. Baňky z měkkého sodno-vápenatého skla se plní netečným plynem - argonem, kryptonem, neonem s příměsí dusíku za účelem snížení odpařování vlákna. Komisí CIE je tento zdroj označen písmenem A. Vlákno má velký ohmický odpor a při průchodu elektrického proudu se rozžhaví. Konstrukce žárovek je znázorněna na obr.
Odpor studeného vlákna je mnohem menší než žhavého, a při zapnutí elektrického obvodu dochází k proudovému "nárazu". Baňka slouží k oddělení kyslíku (vzduchu) od vlákna. jinak se vlákno rychle odpařuje a shoří.
Zrcadlené žárovky
Mají speciálně tvarovanou baňku z foukaného skla, jež je pokovená a slouží jako reflektor. Příkon je 40-300W a jejich světelný tok je asi o15% menší než u žárovek pro všeobecné osvětlení. Pokovená může být přední nebo zdní plocha baňky. V prvním případě jde o nepřímé osvětlení, ve druhém případě je zadní plocha parabolická za účelem směrování světelného toku, např. u světel automobilů. Vyrábějí se také baňky z matového a opálového skla pro difúzní osvětlení. Spektrální charakteristiky žárovek jsou nakresleny na obr.
halogenové žárovky
Žhavené wolframové vlákno žárovek se částečně odpařuje a usazuje na vnitřní straně baňky, čímž dochází k jejímu zčernání. Tento "filtr" snižuje světelný výkon zdroje. Halogenové žárovky využívají zpětné chemické reakce mezi wolframovým vláknem a halogenem pro dosažení většího světelného výkonu. Vyrábějí se ve výkonech 300-10000W při teplotě chromatičnosti 3100K. Halogenový regenerační cyklus je zajištěn přítomností malého množství par halogenových prvků - jódu,brómu nebo fluóru. Při vysoké teplotě se vypařený wolfram slučuje s molekulou jodu a vytvoří tak jodid wolfeamu. Tyto se neusazují na baňku, ale zpět na žhavé vlákno, přičemž se uvolní jod a cyklus se opakuje. U moderních konstrukcí žárovek je baňka z křemenného skla plňena kryptonem a sloučeninami bromu - vromofosfonitrid, dibrommetan, bromovodík, metylenbromid. Světelný tok je asi o 30% větší než u žárovek a je konstantní po celou dobu životnosti žárovky. Vysoká provozní teplota vlákna vede k tomu, že vyhřívaný objem žárovky musí být minimální, a proto se tyto žárovky zpravidla požívají jako bodové zdroje, obr.
Žárovky spolu s parabolickým zrcadlem mohou být zdrojem tzv. "studeného" světla. V tomto případě je zrcadlo opatřeno dichroickým filtrem, který propouští IČ složku světla. Měrný výkon halogenových žárovek je 20lm/W. Vyrábějí se zpravidla pro napětí 12V. Není dovoleno dotýkat se křemenné baňky prsty. Mastnota vede k místnímu přehřátí a explozi žárovky.
plynem plňené výbojky a doutnavý výboj
Podle tlaku plynu rozdělujeme výbojky na nízkotlaké a vysokotlaké. V prvním případě je trubice výbojky částečně vakuovaná, ve druhém případě je tlak plynu vetší než atmosferický. Světlo je generováno elektrickým výbojem.
Skleněná trubice nebo baňka je naplněna inertním plynem (He,Ar,Kr) nebo parami kovů (Hg,Na). Elektrická vodivost plynů je podmíněna tvorbou volných nosičů náboje, tj. elektronů, nebo iontů. Jestiže je pro jejich vznik zapotřebí vnější energie, hovoříme o nesamostatné elektrické vodivosti plynu. Dosáhne-li elektrické pole kritické hodnoty, vzniknou podmínky pro tvorbu nosičů náboje samotným elektrickým proudem. Proud se udržuje bez pomoci vnějšího zdroje elektronů a iontů a dochází k samostatné elektrické vodivoasti plynu.
Proces odtržení elektronů od jader atomu se nazývá ionizace a podnět, který tento jev způsobuje, se nazývá ionizační činitel. Ionizačním činitelem může být UV záření, proud elektronů a -částic, které získávají na své dráze dostatečně velkou energii. Volné elektrony a kladné ionty vznikají na elektrodách, nebo uvnitř plynu. Volné náboje zanikají rekombinací a také záchytem na elektrodách, viz obr.
nárůst počtu párů elektrických nábojů v objemové jednotce za jednotku času je dán vztahem:
(dn/dt)g=g kde g je činitel generace
V objemové jednotce za jednotku času rekombinací zanikne počet párů nosičů náboje.
(dn/dt)r= - n2 kde je koeficient rekombinace
počet iontů zachycených elektrodou je určen vztahem
(dn/dt)e=i -/ed kde i je hustota elektrického proudu, d vzdálenost mezi elektrodami,
e je náboj
v ustáleném stavu musí platit podmínka:
(dn/dt)g+(dn/dt)r+(dn/dt)e=0
a tedy počet párů generovaných iontů se musí rovnat počtu párů zaniklých iontů:
g= n2+i/ed
tohoto vztahu použijeme pro popis volt-amperové charakteristiky plynu, viz obr.
V oblasti nesamostatné vodivosti plynu 1 je rpoudová hustota i malá a zanedbáme ji. Pro objemovou koncentraci částic nosič náboje dostaneme:
n+=n-=
hustota elektrického proudu je dána vztahem:
i= +v+ + -v- = e (v++v-)
kde +, - a v+, v- jsou hustoty volného kladného a záporného náboje a jejich ustálené střední hodnoty přenosové rychlosti. Rychlosti jsou přímo úměrné intenzitě elektrického pole: v+=u+E, v-=u-E, kde u+ a u- jsou pohyblivosti nabitých částic. Rovnici můžeme přepsat do tvaru:
i=e (u++u-)E
a proud I=iS je přímo úměrný elektrickému napětí E.
V horizontální části charakteristiky 2 je hustota proudu konstantni a proud je nasycený:
i=edg
Rekombinace byla mnohem menší než hustota proudu, a prot byla zanedbána. Proud je určen generovanými dvojicemi nosiče náboje.
V oblasti 3 charakteristiky dochází k nárůstu proudu v důsledku ionizace neutrálních částic plynu a sekundární emise elektronů na katodě. Elektrické pole je tak silné, že urychleně elektrony vyvolávají ionizaci plynu nárazem. Uvolněné elektrony se opět urychlují a dochází k lavinové ionizaci a exponenciálnímu nárůstu proudu:
nA=n0e d
(kde d je vzdálenost mezi elektrodami, je ionizační koeficient, který udává násobek volných nosičů nábojů při průchodu jednoho z nich jednotkovou dráhou. Urychlené kationty dopadají na katodu a nastává sekundární emise elektronů.
Doutnavý výboj je takový výboj, při němž sekundární emise elektronů převažuje nad tepelnou emisí. Výbojky s doutnavým výbojem mezi studenými elektrodami se někdy nazývají "neonky". Samostatný výboj s malou proudovou hustotou se nazývá tmavý výboj (Towsedův). Doutnavý výboj nastává při vyšších proudových hustotách a je provázen světélkováním plynu, přičemž světlo není rovnoměrně rozložené podél výboje, viz obr.
V katodové vrstvě tvořené prostorovým nábojem je velký gradient napětí. Elektrony v Crookesově prostoru jsou urychlovány tak, že v prostoru 4 dochází ke srážkám s neutrálními atomy a je emitováno katodové záření. Takto zpomalené elektrony jsnou znovu urychlovány a v anodovém sloupci vznikají nárazovou ionizací kladné ionty a záření charakteristické pro plynovou náplň(neon, argon). Anodové světlo je emitováno v úzké oblasti anody. Jsou-li elektrody rozžhaveny, zvyšuje se proud i spád napětí v katodové vrstvě a nastane obloukový výboj.
Na rozdíl od žárovek, které svítí ihned, u výbojek se ustálí výboj až za určitou dobu, za kterou se elektrody rozžhaví při vzniku kovových par, např. rtuti. Pokles napájecího napětí může přerušit obloukový výboj. Restartování nastane za několik vteřin až minutu. Všechny výbojky jsou opatřeny předřadníkem, které spouští startovací (zápalné) napětí a omezuje elektrický proud ve výboji.
a) nízkotlaké výbojky
Tyto výbojky vykazují největší měrný výkon 175lm/W. Vlnová délka monochromatického žlutooran-žového světla je =589nm, a proto je při tomto světle barevné vidění silně omezeno. Vakuová trubice z borosilikátového skla tvaru U je plněna argonem a sodíkem. Výbojka je uvnitř vakuovaná -tlak je kolem 0,01Pa, teplota 250 C a je vložena do vnější vakuované skleněné trubice. Zápalné napětí má hodnotu 600V. Světlo je generováno elektrony ve výboji sodíkových par. Hořáky jsou vyrobeny z polykrystalického korundu, aby dodaly agresivitě sodíkových par.
b)zářivky
Zářivky jsou nízkotlaké rtuťové výbojky opatřeny dvěma až čtyřmi vrstvami luminoforu, které modifikují složení světelného spektra. Trubice je ze sodno-vápenatého skla, na koncích opatřená wolframovými elektrodami pokrytými emisní látkou na bázi uhličitanů barya, strocia a vápníku. Vyrábějí se ve tvarech I, U, W. Světlo je v odstínech: růžové 2800K, teple bílé 3200K, bílé 3500-4200K, chladně bílé 4300-5500K. Třípásmové (triphosphor) mají příjemnou barvu světla a velmi dobré barevné podání. Ještě lepší jsou zářivky s plným spektrem, kdy kombinace až čtyř speciálních luminoforů zajišťuje nejdokonalejší barevné podání. Jsou dostupné i barevné zářivky - modrá, zelená, žlutá a červená. Měrný světelný výkon je kolem 70lm/W, výkon 18-180W. Teplota v okolí má být 20-30 C, potom má zářivka největší světelný výkon. Menší teplota snižuje tlak Hg par, což vede k nižší energii UV záření. Naopak vyšší teplota generuje UV záření delších vlnových délek a fluorescenční efekt je menší. Musejí být spouštěny jen s předřadníkem a elektronickým startérem, který zajišťuje vyšší zápalné napětí 330V.
c) kompaktní zářivky
V poslední době se stávají populárními a někdy s enazývají úspornými výbojkami. Opět jsou to nízkotlaké výbojky v kompaktním provedení. Třípásmový luminofor přeměňuje až 80% elektrické energie ve světlo. Jsou mnohem menších rozměrů než zářivky. Jejich trubice jsou různě tvarované - kruh, U, 2I, 3U, viz obr.
Výbojky s paticí jsou opatřeny integrovaným elektronickým předřadníkem. Jsou napájeny napětím s frekvencí 35Hz a vylučují tak stroboskopický efekt. Vykazují velkou životnost a světelnou účinnost a mají standardní žárovky. Příkon je 9-25W, měrný výkon je 80lm/W
d) kompaktní zářivky indukčně buzené
Jsou to nejnovější světelné zdroje, které se konstrukčně neliší od kompaktních zářivek. Uvnitř baňky s heliem, xenonem a párami rtuti je zatavena trubice s feritovým jádrem a indukční cívkou. Napájení zajišťuje vnější vysokofrekvenční generátor napětí s frekvencí 2,3MHz. Baňka je uvnitř opatřena luminoforem a je bez žhavených elektrod, takže ani velmi časté vypínání nezkracuje životnost zářivky. jsou poměrně drahé.
e) svítící trubice
Trubice byly původně plněny červeně zářícím neonem, a proto se jim často říká "neonové" trubice. Nemají žhavené elektrody a doutnavý výboj vzniká při vysokém napětí 6000-8000V. Okamžitě startují i při nízkých teplotách. Plněním různými plyny - He, Ne, Ar, Hg a při užití různých luminoforů lze dosáhnout široké škály barevných světel. Měrná světelná účinnost je kolem 30lm/W. Používá se jich pro reklamní účely
f)směsové výbojky
Žhavé wolframové vlákno uvnitř výbojky plní funkci předřadníku. Jde tedy o kombinaci žárovky a výbojky v jedné baňce. Světelný tok je asi o 50% větší než u žárovky stejného výkonu. Plného výkonu dosáhne až po několika minutách. Světlo je teple bílé. Vyrábějí se o výkonech 100-160W s měrným výkonem kolem 33lm/W.
g) vysokotlaké sodíkové výbojky
Zdrojem světla je obloukový výboj v parách sodíku o tlaku 0,026MPa. Protože pracují při vysokých teplotách a mírném tlaku, projevuje se vysokým korozivní účinek sodíku. Proto mají hořák z křemičitanu hlinitého, trubici nebo baňku z keramického skla(oxid hlinitý, polykrystallický materiál).
Zápalné napětí je 2500-5000K, výkon 35-1000W, měrný výkon až 130lm/W - ve světlo se mění 30% energie. Plného světelného výkonu dosahují po třech minutách od zapálení výboje. jejich hlavní využití je v pouličním osvětlení.
h) vysokotlaké rtuťové výbojky
Oblouková výbojka je konstruována z křemeného skla a propouští UV záření. Hlavní wolframové elektrody jsou povlečeny emisní látkou, wolframem barya. Obsahuje dvě pracovní elektrody a jednu startující elektrodu, rtuť a příměs Ar, Ne, Kr. Po zapnutí elektrického obvodu vznikne mezi startující a hlavní elektrodou elektrický oblouk. Dochází k ionizaci rtuti a klesá vnitřní odpor oblouku. V okamžiku kdy je menší než vnější odpor, přeskočí oblouk mezi hlavní elektrody. Ionizace se dále zvětšuje, a tím i světelný výkon výbojky. Ve spektru jsou obsaženy spektrální čáry Hg:404,7nm, 546,1nm,577,9nm a dále UV záření. Tlak uvnitř výbojky je 0,1-2MPa. Elektrické zapojení výbojky vyžaduje předřadné zařízení. Bez luminoforu mají měrný výkon 50lm/W a vyzařují v modrozeleném spektru. Pro zavedení červené složky spektra se používají yttriumvanadátové luminofory, nanesené na vnitřní stěně vnější baňky z tvrdého boro-křemičitého skla. Jsou plněny směsí argonu a dusíku. Teplota chromatičnosti je 3500-5000K, 15% energie se mění ve světelné záření.
k) Elektroluminiscenční zdroje
Jejich světlo je monochromatické (zelené, oranžové) o jasu kolem 3-10 nitů (monitor 100), měřeném výkonu 0,9lm/W. Luminiscenční panely se používají pro světelné informace a dekorační účely.
l) Světlo emitující diody
Využívají rekombinačního procesu na p-n polovodičovém přechodu. Zapojíme-li na p-n přechod napětí v propustném směru, přecházejí majoritní nosiče náboje přes rozhraní na druhou stranu kde se stávají minoritními nosiči. Proces se nazývá injekce minoritních nosičů. Tento přebytek minoritních nosičů náboje difunduje zpět rozhraním při rekombinacis majoritními nosiči, viz obr.
Kontaktní nebo difůzní potenciál V0 mezi oběma oblastmi závisí na teplotě a vznikne tím, že majoritní nosiče náboje jednoho polovodiče přecházejí k minoritním druhého polovodiče (např. elektrony polovodiče typu n k děrám polovodiče typu p). Vznikne tak na rozhraní p-n ochuzená (depleční) oblast s menším množstvím minoritních nosičů.
m) Lasery
Slovo laser je akronymem složeným z počátečních písmen slov Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation, což znamená zesílení světla na základě stimulované emise záření. Stimulovaná emise je proces, při kterém následkem interakce elektromagnetického záření o frekvenci s elektrony obsahujícími excitované stavy dojde k jejich přechodu na základní energetickou hladinu při vyzáření kvanta hv. Laseorvé záření se vyznačuje přibližně stejnou fází a říkáme, že je koherentní a monochromatické.
Při excitaci atomů, např. pomocí světelného záblesku, injekce elektronů, elektrického napětí, je dosaženo inverze populace, kdy počet elektronů (energetických stavů) na vyšších hladinách je větší než v základním stavu. Působením např. elektromagnetické vlny excitované atomy ihned přecházejí do základního stavu. Několik iniciačních fotonů strhává další elektrony z vyšších hladin, takže proces roste geometrickou řadou a záření se zesílí. Tím dochází ke stimulované emisi světla.
Většina světelných zdrojů vyzařuje spontánně, tzn., že např. teplem excitované elektrony obsazují základní energetické hladiny náhodně. Vyrábějí se lasery s pevnou látkou (rubín, Nd-YAG, Nd sklo), kapalinové s organickými látkami a plynové (He-Ne, Ar, Kr, CO2). Jejich využití v polygrafickém průmyslu, zejména u osvitových jednotek, laserových tiskáren a dále v interferometrii, lékařství, opracování kovů, holografie a jinde. |
|
|
| jumpp |
| ty chell ty se nezdas:D ale neco asi vi, nebo spis by si mela co?:D hej me se ty veci fakt hodi tak dikes mas to u me jp |
|
|
| Kubajs |
| wow, tak to je teda narez:). Az budu mit trochu vic casu tak si to tady prectu a budu spekulovat:) |
|
|
| r-man |
| No na holku fakt mazec..K+ at uz to mash z hlavy nebo opsany (kazdopadne se to asi ucish...) |
|
|
| Hnědojed |
Páááni. Chtěl bych potkat dívku která používá akronymi a ví co je to atom v excitovaném stavu .........
jinak K+ |
|
|
| chell |
no jako atom v excitovanem stavu to uz snad vi kazdy na zakladce ne :)
brzo bude nova varka ajen to musim nacvakat do pocitace... |
|
|
| sklerotik |
Hmmm o diodach zase....slaby to sou takova zahada pls patrej hledej informuj(!to nebylo na VB!)?
Tak se podivejme vono samej sodik a ted se ukazalo 80% kompaktni zarivka a sodik jenom 30% ucinosti :D
Mam pocit ze na tom teple neco bude pac vybojka pali moc oproti jinum zdrojum.... |
|
|
| Hnědojed |
| Hmmm ale mit doma misto jednoho sodiku skrin plnou setrivejch vybojek to asi neni uplne vonco. |
|
|
| expiry_date1 |
| Rozmýšľal som,kam dať môj príspevok,keďže nechcem kvôli tomu vytvárať nový thread a tu sa mi to zdá príhodné(aj keď sem už pár dní nikto nepísal).Takže,dnes som bol kupovať ventilátory(malé,čo sa používajú na PC zdroj,ináč fajn cena),no a všimol som si také tie tenké trubice,čo sa používajú na PC Tuning.Akurát,že na nich nebolo moc informácií,vlastne jediná,čo ma trochu zaujala-30000cd/m2.Nebola tam ani farba svetla ani nič podobné,len toto.Vlastne by ma zaujímalo,či by sa niečo také dalo použiť na klony,poprípade matky.Tak 2-3 ks.Podľa mňa by to mohlo svietiť dosť na studeno,takže by netrebalo nejak chladiť(myslím tým malé boxíky,napr 30x30x30).Mali veľa farieb,ale myslím,že to nemalo vplyv na vlnovú dĺžku svetla.Možno sú tie trubice len plnené diódami,neviem.V každom prípade mi tá hodnota nič nehovorí,ale tie trubice sa mi fakt páčili.A cena tiež nebola až tak špatná,prvú treba kúpiť aj so štartérom,ale ďalšie vraj stačí dokupovať len trubice(malé,skladné).Prosím,ak s tým máte niekto skúsenosti,napíšte.Aj by som to otestoval,ale mám len pár klonov,žiadnu matku a nerád by som o to prišiel. |
|
|
|
|
