WWW.INFO.Z-PDF.RU
БИБЛИОТЕКА  БЕСПЛАТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ - Интернет документы
 

«Название проекта: «История развития освещения. От лучины до электрической лампы» Учебный предмет, в рамках которого разрабатывается проект, и смежные с ним дисциплины: физика, информатика, ...»

Участники проекта:

Макарычева Людмила Викторовна и Аверин Дмитрий Игоревич

Ученики 8 класса

МОУ СОШ р.п.им. В.И. Ленина Барышского района Ульяновской области

Руководитель проекта: учитель физики Разоренова Галина Николаевна

Учебный проект

История развития освещения. От лучины до электрической лампы.

Р.п.им.В.И.Ленина 2016

Паспорт проекта

Название проекта: «История развития освещения. От лучины до электрической лампы»

Учебный предмет, в рамках которого разрабатывается проект, и смежные с ним дисциплины: физика, информатика, история

Тип проекта: учебный, межпредметный, долгосрочный

Цель проекта: выяснить, какие лампы выгодные для использования Задачи проекта: - изучить историю развития освещения - изучить историю появления лампы накаливания, люминесцентной лампы, светодиодной лампы; - рассмотреть и сравнить основные характеристики различных ламп; - сравнить расход электроэнергии в семье в стандартных условиях (использование ламп накаливания) и в условиях использования энергосберегающих ламп.

Руководитель проекта: Г.Н.Разоренова

Возраст участника проекта: 14 лет

Предполагаемый продукт проекта: проект «История развития освещения. От лучины до электрической лампы», презентация

8.Необходимое оборудование и ресурсы: компьютер, подключенный к сети Интернет, мультимедиа, принтер

Учебный проект

История развития освещения. От лучины до электрической лампы.

Аннотация.

Данный проект ориентирован на изучение истории развития освещения, выявление более выгодной лампы для освещения, выгодной с точки зрения: энергосбережения, безопасности, доступности.

Цель: выяснить, какие лампы выгодные для использования

Задачи:

Изучить историю развития освещения

Изучить историю появления лампы накаливания, люминесцентной лампы, светодиодной лампы

Рассмотреть и сравнить основные характеристики различных ламп

Сравнить расход электроэнергии в семье в стандартных условиях (использование ламп накаливания) и в условиях использования энергосберегающих ламп.

В результате работы авторы проекта изучили следующие вопросы: - изучили историю развития освещения - « История изобретения лампы накаливания», - « История изобретения люминесцентной лампы», - « История изобретения светодиодной лампы»; - составили сравнительную характеристику ламп и на основании ее выявили более выгодную лампу; - провели и обработали социологический опрос « Какие лампы вы используете?»; - рассчитали энергопотребление разных видов ламп в домашних условиях; - разработали памятки «Экономичное использование ламп накаливания» и « Правила использования энергосберегающих ламп».

Оглавление.

1. Введение. Значение искусственного освещения для жизни людей…….5

2. История развития освещения.

2.1. Древнее время — свечи, лучины, керосиновые лампы………….6

2.2. Лампа накаливания

2.2.1 Изобретение лампы накаливания…………………………8 2.2.2 Конструкция лампочки…………………………………….9 2.2.3 Принцип работы лампы накаливания……………………..10 2.2.4 Преимущества и недостатки ламп накаливания

2.3 История создания энергосберегающей лампы…………………….11

2.3.1 Принцип работы…………………………………………….12 2.3.2 Преимущества и недостатки энергосберегающей лампы..13

2.4.Светодиодные лампы

2.4.1 История создания…………………………………………..14 2.4.2 Конструкция светодиодного светильника…………….….16 2.4.3 Принцип работы…………………………………………....17 2.4.4 Преимущества и недостатки

3. Практическая часть

3.1 Сравнительная характеристика ламп накаливания, люминесцентных ламп и светодиодных ламп…………………19 3.2 Социологический опрос……………………………….……20 Заключение………………………………………………………………...…21

Список литературы………………………………………………………......22 Приложение 1………………………………………………………….…......23 Приложение 2…………………………………………………………….…..25

Приложение 3

1. Введение. Значение искусственного освещения для жизни людей.

Хорошее освещение – одна из важнейших потребностей человека.

Значение света для человека так велико потому, что свет является необходимым условием для работы глаза – важнейшего и тончайшего органа чувства человека. Ночь, тьма лишает человека возможности видеть, делает жизнь пассивной. Свет как бы удлиняет сознательную жизнь человека. Поэтому создание хороших источников света является очень важным вопросом техники. Сегодня мы редко задумываемся о том, какой долгий и сложный путь прошло человечество в своём стремлении к активному времяпрепровождению не только при свете дня, но и в тёмное время суток. На протяжении всего времени, что существует человек, он изобретал и продолжает изобретать всё новые способы искусственного освещения.

Энергосбережение - это не только экономия денег, но и забота о планете! Каждый из нас является частью планеты, поэтому любое наше действие или бездействие способно повлиять на развитие событий!

В связи с необходимостью экономии электроэнергии и сокращения выброса углекислого газа в атмосферу, во многих странах введен или планируется к вводу запрет на производство, закупку и импорт ламп накаливания. 1 сентября 2009 года в Евросоюзе, в соответствии с директивой 2005/32/EG, вступил в силу поэтапный запрет на производство, закупку магазинами и импорт ламп накаливания (за исключением специальных ламп). С 2009 года запрещены лампы накаливания мощностью 100 Вт и более (с 1 сентября 2010 года) и др. С 2005 года на Кубе ограничено использование ламп накаливания мощностью более 15 Вт. С 2009 года ограничения коснулись также Новой Зеландии и Швейцарии, с 2010 года-Австралии. В России 2 июля 2009 года на заседании в Архангельске президиума Государственного совета по вопросам повышения энергоэффективности, Президент Российской Федерации Д. А. Медведев предложил запретить в России продажу ламп накаливания. 23 ноября 2009 года Д.А. Медведев подписал принятый ранее Государственной думой и утвержденный Советом федерации закон «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Согласно документу, с 1 января 2011 года на территории страны не допускается продажа электрических ламп накаливания мощностью 100 Вт и более, а также запрещается размещение заказов на подставку ламп накаливания любой мощности для государственных и муниципальных нужд.

В настоящее время на полках магазина можно увидеть разные лампы: лампы накаливания, люминесцентные, светодиодные. Они отличаются как по мощности, так и по цене, и перед многими возникают вопросы: « Какая лампа лучше, безопаснее, энергосберегающая?»

2. История развития освещения.

Как ни странно, но дата появления первого источника света зафиксирована довольно точно. Это, по Византийскому варианту 1 сентября 5509 г. до н. э., когда Бог произнес: «Да будет свет!...». Правда, является ли этот источник света искусственным – вопрос спорный.

Дата появления первых источников света теряется во мраке веков, однако они явно появились не ранее, чем древние люди стали применять огонь, то есть около500000 г. до Р. Х. (Приложение 1). Несомненно, что первоначально огонь использовался для приготовления пищи, пока какому-то древнему изобретателю не понадобилось заглянуть в темную пещеру.

Одно из самых важных открытий человечества на заре его существования – овладение огнём – было и началом техники освещения.

2.1. Древнее время — свечи, лучины, керосиновые лампы.

Первым искусственным источником света был костёр, вернее, горящая ветка, вынутая из костра.

Перенесёмся мысленно на много веков назад.

Первобытный человек грелся у костра в суровое время года. Костёр защищал его от диких зверей. На костре же можно было жарить добычу. Основная задача костра – давать тепло, но одновременно костёр и освещал. Потом человек заметил, что ветка, вынутая из костра, продолжает гореть, освещая пространство вокруг себя. Горящая ветка и была первым искусственным источником света.

В дальнейшем ветку заменили лучиной – тонким и сухим куском дерева хвойных пород. Лучина много веков освещала жилища бедняков. Лучина укреплялась в держателе – светце. Светец состоит из деревянного основания с укрепленным на нем столбиком (высотой 96—120 см). В вершину столбика вставлялся железный короткий прут (светильня), рассеченный с одного конца на четыре «пальца». Под лучину ставили чашку с водой. Она выполняла сразу две функции – отражала и преумножала, таким образом, свет и служила защитой от возможных пожаров. Искорки падали прямо туда и гасли.

Такой простейший источник света широко применялся и использовался крестьянами в отдалённых деревнях вплоть до XX в. Для получения лучин использовали нож-косарь или топорик. Чтобы увеличить количество света, одновременно зажигали несколько лучин.

Люди заметили, что смолистые ветки деревьев горели ярче, давали больше света. Это привело к созданию факелов. В простейшем виде факел – это деревянная палка, один конец которой обмакивается в смолу. Факелами освещали комнаты в рыцарских замках, уличные шествия.

Свет, излучаемый такими источниками, был очень тусклым, а температура  пламени и не превышала 2000К.

Оказывается, горит не только смола. Горят жиры и масла. Так появляются жировые и масляные светильники, масляные лампы для освещения жилищ. Улицы в торжественных случаях освещались плошками, в которых горела смола, жир или масло.

Но выяснилось, что гореть могут не только жидкие масла и жиры, но и сало и воск. Наряду со светильником появились свечи. До XV в. свечи изготавливались путём пропитывания жиром папируса, бумаги, некоторых пористых растений. Постепенно стал приобретать популярность пчелиный воск и цилиндрическая форма для отливки. Такие свечи уже стали очень популярными и использовались без изменений долгое время.

В XIX в. произошло ещё несколько открытий, благодаря которым мы имеем современные свечи. Сначала в качестве основного материала был открыт стеарин,  изготовление свечей из которого было поставлено на поток. Примерно тогда же фитили стали пропитывать борной кислотой, что позволило не снимать вручную их остатки. Долгое время свечи были очень дороги, их жгли лишь во дворцах, где жили цари, и в церквах.

Техника изготовления свечей достигла большого совершенства. Этим зани-мались мыловары. Они получали воск из жира животных, а потом из полученной массы пекари делали свечи.

Свечи использовали еще и как часы. Люди подсчитали, как быстро сгорает свеча приблизительно за час, и сделали на ней отметки. Получились своеобразные часы. Вечерами целая семья могла коротать вечер при одной свече.

Чтобы свечи стояли в вертикальном положении, и воск не стекал на мебель, сделанную из дорогих пород дерева. Для этого использовали  подсвечники,  которые изготавливались из различного материала: дерева, меди, железа.

В пламени свечи сгорает все плохое. Если при горении слышится сильный треск, то вокруг много отрицательной энергии, если свеча горит без треска, значит, нас окружает положительная энергия, хорошее настроение.

Чтобы ветер не задувал свечу, изобрели призматический фонарь. Он состоит из четырех деревянных рам со стеклами. Одна из стенок фонаря приподнималась для того, чтобы вставить свечу.

Такие уличные фонари были установлены на некоторых перекрестках городов 90 лет назад. Электричества тогда не было. Каждый вечер и утро специальный работник обходил фонари с лестницей, зажигал и гасил их.

Свеча была удобнее в обращении, чем светильник. Свечами освещались не только дома, но и театры, дворцы. Следы свечного освещения можно увидеть и сейчас в театрах, в Эрмитаже, где до сих пор сохранились люстры в форме подсвечников.

Уже к концу XIX в.  химикам удалось выделить нефтяной воск – парафин, из которого и по сей день изготавливается большинство свечей.

В XIX в. из нефти был получен керосин. Свечу сменила керосиновая лампа. Снаружи, это корпус лампы. Внутри находится небольшая емкость, в которую наливают керосин и вставляют фитиль, сделанный из толстой ткани. Фитиль выводят к горелке. В лампу обязательно вставляют стекло, сужающееся кверху для увеличения воздушной тяги. Керосиновую лампу использовали для освещения обеденного стола или просто как люстру, или как - настольную лампу, около нее можно было шить, вязать или просто читать.

Лучина, жировые и масляные светильники, масляные лампы, свечи, призматический фонарь, керосиновая лампа - все эти источники света неудобны, требуют большого ухода, опасны в пожарном отношении, и, самое главное, каждый источник даёт очень мало света. Представьте себе, сколько нужно зажечь свечей в классе, чтобы можно было успешно работать, и сколько раз за время занятий их нужно было бы менять.

2.2. Лампа накаливания

Лампа накаливания - электрический источник света, в котором тело накала (тугоплавкий проводник), помещенное в прозрачный вакуумированный или заполненный инертным газом сосуд, нагревается до высокой температуры за счет протекания через него электрического тока, в результате чего излучает в широком спектральном диапазоне, в том числе видимый свет. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из сплавов на основе вольфрама.

2.2.1 Изобретение лампы накаливания

Лампа накаливания, как радио, телефон и кинематограф была изобретена в 19 веке и точно так же, как и радио у лампы накаливания несколько изобретателей.

В 1809 году англичанин Деларю сконструировал первую лампу накаливания (с платиновой спиралью).

В 1838 году бельгиец Жобар изобрел угольную лампу накаливания

В 1854 году немец Генрих Гёбель разработал первую «современную» лампу: обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде.

В 1860 год английский химик и физик Джозеф Уилсон Суон продемонстрировал первые результаты и получил патент, но с получением вакуума в те годы было сложно, и лампа Суона работала недолго и неэффективно. Он не остановился на достигнутом и в 1878 году получил патент на лампу с угольным волокном. В ней волокно находилось в разреженной кислородной атмосфере, что позволяло получать очень яркий свет.

11 июля 1874 года российский инженер Александр Николаевич Лодыгин получил патент за номером 1619 на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещенный в вакуумированный сосуд.

В 1875 году В.Ф.Дидрихсон усовершенствовал лампу Лодыгина, откачав из нее воздух и применил в лампе несколько волосков, чтобы в случае перегорания одного из них, следующий включался автоматически.

Во второй половине 1870-х годов Томас Эдисон взялся за усовершенствования лампы накаливания и провел серию опытов, используя в качестве нити различные металлы. По результатам опытов в 1879 году он запатентовал лампу с платиновой нитью, а в 1880 году он вернулся к работе с угольным волокном и создал лампу с временем жизни 40 часов. Одновременно с этим Эдисон изобрел бытовой поворотный выключатель. Несмотря на долговечность лампы Эдисона, постепенно начали вытеснять газовое освещение.

Лодыгин также не оставлял работы над усовершенствованием лампочек и в 1890-х годах он предложил применять в лампах нити из вольфрама и молибдена и закручивать нить накала в форме спирали. Предпринял первые попытки откачивать из ламп воздух, что сохраняло нить от окисления и увеличивало их срок службы. Первая американская коммерческая лампа с вольфрамовой спиралью впоследствии производилась по патенту Лодыгина.

2.2.2 Конструкция лампочки

Независимо от назначения ламп накаливания, конструктивно они мало отличаются друг от друга: тело накала, колба и токоотводы.

Колба защищает тело (спираль) накала от воздействия атмосферных газов. Размеры колбы определяются скоростью осаждения материала тела накала.

Газовая среда. Первые лампы были вакуумированными. Большинство современных ламп наполняются химически инертными газами (кроме ламп малой мощности, которые по-прежнему делают вакуумными). Смеси азота с аргоном являются наиболее распространенными в силу своей себестоимости, также применяют чистый осушенный аргон, реже - криптон или ксенон.

Тело накала может быть разной формы, наиболее распространенное - спираль из проволоки круглого поперечного сечения, но применяются и ленточные тела накала ( из металлических ленточек). Поэтому правильно будет использовать термин «тело накала», вместо «нить накала».

Цоколь. Форма цоколя с резьбой обычной лампы накаливания была предложена Джозефом Уилсоном Суоном. Размеры цоколей стандартизированы. У ламп бытового применения наиболее распространены цоколи Эдисона Е14, Е27 и Е40 – цифра обозначает наружный диаметр в миллиметрах. Также встречаются цоколи без резьбы.

2.2.3 Принцип работы лампы накаливания

В лампе используется эффект нагревания проводника (тела накаливания - спирали) при протекании через него электрического тока.

Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение, а часть уходит в результате процессов теплопроводимости и конвекции. Только малая доля излучения лежит в области видимого света, тогда как основная доля приходится на инфракрасное излучение.

Для повышения коэффициента полезного действия (КПД) лампы и получения максимально «белого» света необходимо повышать температуру нити накала, которая в свою очередь ограничена свойствами материала нити - температурой плавления.

Если бы вольфрамовые тела накала использовались на открытом воздухе, то при таких температурах вольфрам мгновенно бы превратился в оксид. Именно поэтому тело накала помещено в колбу, из которой откачан воздух.

Повышенное давление в колбе газонаполненных ламп резко уменьшают скорость испарения вольфрама, благодаря чему не только увеличивается срок службы лампы, но и есть возможность повысить температуру тела накала, что позволяет повысить КПД и приблизить спектр излучения к белому. Колба газонаполненной лампы не так быстро темнеет за счет осаждения материала тела накала, как у вакуумной лампы.

2.2.4 Преимущества и недостатки ламп накаливания

Преимущества Недостатки

Высокий индекс цветопередачи, Ra 100 Низкая световая отдача

Налаженность в массовом производстве Относительно малый срок службы

Низкая цена Хрупкость, чувствительность к удару и вибрации

Небольшие размеры При термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона

Нечувствительность к ионизирующей радиации Резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения

Невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения Мгновенное зажигание

Отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации Нагрев частей лампы требует термостойкой арматуры светильников

Возможность работы на любом роде тока Нечувствительность к полярности напряжения Возможность изготовления ламп на самое разное напряжение ( от долей вольта до сотен вольт) Отсутствие гудения при работе на переменном токе Возможность использования регуляторов яркости Не боятся низкой и повышенной температуры окружающей среды, устойчивы к конденсату Непрерывный спектр излучения Лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает, в зависимости от мощности, следующих величин: 25 Вт-100С, 40 Вт-145С, 75 Вт-250С, 100 Вт-290С, 200 Вт-330С. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается еще сильнее. Солома, касающаяся поверхности ламп мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.

2.3 История создания энергосберегающей лампы

Первым предком лампы дневного света были газоразрядные лампы. Впервые свечение газов под воздействием электрического тока наблюдал Михаил Ломоносов, пропуская ток через заполненный водородом стеклянный шар.

Официально первая люминесцентная или, как еще называют, флуоресцентная лампа была создана в начале прошлого века инженером – изобретателем из США Питером Купером Хьюиттом, получившим на нее патент 17 сентября 1901 года. Хотя некоторые исследователи оспаривают его первенство в изобретении, называя «отцом» люминесцентной лампы малоизвестного немецкого физика Мартина Аронса, экспериментировавшего с ртутными лампами в конце 19 века.

Изобретенная и запатентованная Хьюиттом люминесцентная лампа содержала ртуть, пары которой нагревались проведенным через нее электротоком. Лампа Хьюитта была шарообразной формы и слегка изогнута, она давала больше света, чем лампа Лодыгина –Эдисона, но свет этот был голубовато-зеленым, неприятным для глаза. По этой причине первые ртутные лампы использовали только фотографы и они не получили широкого распространения.

Люминесцентная лампа в ее практически современном виде была создана группой немецких изобретателей во главе с Эдмундом Гермером, запатентовавшими свое изобретение 10 декабря 1926 года. Именно Гермеру пришла идея нанести флуоресцирующее покрытие на поверхность лампы изнутри, которое преобразовывало ультрафиолетовое свечение ртутной лампы в белый свет, не режущий глаз. Альберт Халл, инженер компании « General Eleсtric», разработал люминесцентную лампу с аналогичным покрытием к началу 1927 года, но компания была вынуждена приобрести патент Эдмунда Гермера, как оформившего его раньше.

С момента приобретения патента Гермера инженеры « General Eleсtric» активно принялись за совершенствование люминесцентных ламп, стараясь довести их до серийного производства. Для сокращения размеров колбы были созданы лампы круглой и U-образной формы, продемонстрированные на стенде «GE» на всемирной Нью-Йоркской выставке 1939 года, лампы с компактной спиралевидной колбой разработаны инженером « General Eleсtric» Эдвардом Хаммером в 1976 году. Впрочем, спиралевидные люминесцентные лампы в 80-х так и не были запущены в производство, поскольку руководители компании сочли расходы на строительство новых заводов чрезмерными. В 1995-м медлительностью « General Eleсtric», воспользовались китайские производители, наладив выпуск энергосберегающих ламп со спиралевидными колбами.

2.3.1 Принцип работы

Компактные энергосберегающие лампы работают так же, как и обычные люминесцентные лампы с тем же принципом преобразования электрической энергии в световую. Трубка имеет на концах два электрода, которые нагреваются до 900-1000 С и испускают множество электронов, ускоряемых приложенным напряжением, которые сталкиваются с атомами аргона и ртути. Возникающая низкотемпературная плазма в парах ртути преобразуется в ультрафиолетовое излучение. Внутренняя поверхность трубки покрыта люминофором, преобразующим ультрафиолетовое излучение в видимый свет. Подбирая определенный вид люминофора, можно изменять цветность света лампы. К электродам подводится переменное напряжение, поэтому их функции постоянно меняются: они становятся то анодом, то катодом. Генератор подводимого к электродам напряжения работает на частоте в десятки килогерц, поэтому энергосберегающие лампы, по сравнению с обычными люминесцентными лампами, не мерцают.

2.3.2 Преимущества и недостатки энергосберегающей лампы

Преимущества Недостатки

приближенный к естественному спектру излучения лампы химическая опасность

низкий уровень потребления электричества увеличивает срок эксплуатации электрической проводки; неравномерный спектр

средняя продолжительность срока службы энергосберегающей лампы от года до нескольких лет; Фаза разогрева длится до 2 минут, мерцание лампы с частотой питающей сети

возможность выбора в товарной линейке товара с определенным уровнем свечения и необходимым оттенком (например, теплый дневной или холодный дневной); вышедший из строя стартёр вызывает фальстарт лампы (визуально определяется несколько вспышек перед стабильным зажиганием)

каждая лампа сопровождается гарантийным талоном Ограниченный температурный диапазон. Большинство энергосберегающих ламп не предназначены для эксплуатации их при температуре ниже -15°С.

отмечается больший по сравнению с лампой накаливания уровень свечения и площадь светового покрытия; Жёсткие требования к напряжению в сети. В случае снижения питающего напряжения энергосберегающих ламп более чем на 10% они попросту не зажигаются. Т. е, «в полнакала», как обычные лампы накаливания в «просаженной» сети эти лампы работать не будут.  Весьма важный фактор, т. к, далеко не все электрические сети у нас имеют стандартные показатели качества электроэнергии (зачастую, это сельские сети, сети дачных массивов).

энергосберегающие лампы обладают низким уровнем теплоотдачи. Это обстоятельство делает их безопасными для детей и расширяет спектр применения (можно использовать в светильниках и приборах, выполненных из материалов с низкой температурой плавления). Высокая стоимость

в процессе длительной эксплуатации производственные характеристики лампы остаются неизменными; Другим недостатком энергосберегающих ламп является то, что человек может находиться от них на расстоянии не ближе, чем 30 сантиметров. Из-за большого уровня ультрафиолетового излучения энергосберегающих ламп при близком расположении к ним может быть нанесен вред людям с чрезмерной чувствительностью кожи и тем, кто подвержен дерматологическим заболеваниям. Однако если человек находится на расстоянии не ближе, чем 30 сантиметров от ламп, вред ему не наносится.

Также не рекомендуется использовать в жилых помещениях энергосберегающие лампы мощностью более 22 ватт, т.к. это тоже может негативно отразиться на людях, чья кожа очень чувствительна. Очень многие люди стали пользователями энергосберегающих ламп, однако британские ученые обнаружили, что такие лампы могут нанести серьезный вред чувствительной коже и здоровью.

Специалисты провели исследование, которое показало, что свет энергосберегающих ламп может стать причиной мигреней и даже приступов эпилепсии. А вот у людей, у которых очень чувствительная кожа, из-за таких лампочек могут появиться сыпь, экземы, псориаз и отеки на коже. Также такие осветительные приборы вредны для нежной кожи младенцев. Медики отмечают, что энергосберегающие лампы не вырабатывают канцерогенных веществ. Не отмечено ни одного случая возникновения злокачественной опухоли, который был бы связан с применением этих источников света. Все жалобы, которые когда-либо касались таких ламп, связаны с чрезмерной чувствительностью кожи.

На сегодняшний день существует 2 вида энергосберегающих ламп: коллагеновые и флуоресцентные. Наиболее опасные из них - флуоресцентные. Специалисты советуют исключить из продажи лампочки этого вида, рассчитанные на 100 ватт. Лампы энергоемкостью 40 и 60 ватт считаются менее вредными, сообщили эксперты.

2.4.Светодиодные лампы

2.4.1 История создания.

Светодиодная лампа является одним из самых экологически чистых источников света. Принцип свечения светодиодов позволяет использовать в производстве и работе самой лампы безопасные компоненты. Светодиодные лампы не содержат ртутьсодержащих веществ, поэтому они не представляют опасности в случае выхода из строя или разрушения. Различают законченные устройства - светильники и элементы для светильников - сменные лампы.

Первое известное сообщение об излучении света твёрдотельным диодом было сделано в1907 году британским экспериментатором Генри Раундом из Маркони Лабс.

В 1961 году Роберт Байард и Гари Питтман из компании  HYPERLINK "http://infourok.ru/go.html?href=http%3A%2F%2Fru.wikipedia.org%2Fwiki%2FTexas_Instruments" Texas Instruments  открыли и запатентовали технологию инфракрасного светодиода.

Первый в мире практически применимый светодиод, работающий в световом (красном) диапазоне, разработал Ник Холоньяк в компании General Electric в 1962 году. Холоньяк, таким образом, считается «отцом современного светодиода». Его бывший студент, Джордж Крафорд, изобрёл первый в мире жёлтый светодиод и улучшил яркость красных и красно-оранжевых светодиодов в 10 раз в 1972 году. В 1976 году Т.Пирсол создал первый в мире высокоэффективный светодиод высокой яркости для телекоммуникационных применений, изобретя полупроводниковые материалы, специально адаптированные к передачам через оптические волокна.

Светодиоды оставались чрезвычайно дорогими вплоть до 1968 года (около $ 200 за штуку), их практическое применение было ограничено. Компания « HYPERLINK "http://infourok.ru/go.html?href=http%3A%2F%2Fru.wikipedia.org%2Fwiki%2FMonsanto_Company" Monsanto » была первой, организовавшей массовое производство светодиодов, работающих в диапазоне видимого света и применимых в индикаторах. Компании « HYPERLINK "http://infourok.ru/go.html?href=http%3A%2F%2Fwww.hp.com%2F" Hewlett-Packard » удалось использовать светодиоды в своих ранних массовых карманных калькуляторах.

Вплоть до начала 1970-х годов американскими учёными светодиоды назывались «Losev Light» (Свет Лосева). Постепенно название «Losev Light» упоминалось реже и реже, и постепенно забылось.

О. В. Лосев вполне оценил практическую значимость своего открытия, позволявшего создавать малогабаритные твёрдотельные (безвакуумные) источники света с очень низким напряжением питания (менее 10 В) и очень высоким быстродействием. Полученные им два авторских свидетельства на «Световое реле» (первое заявлено в феврале 1927г.) формально закрепили за СССР приоритет в области светодиодов, утраченный в 1960-гг. в пользу США после изобретения современных светодиодов, пригодных к практическому применению.

2.4.2 Конструкция светодиодного светильника

Светодиодный модуль; Осветительная арматура; Печатная плата; Алюминиевое основание; Светодиод; Винтовой цоколь; Блок питания; Место крепления.

Основу светодиода составляет искусственный полупроводниковый кристаллик размером 0,3 0,3 мм. Цвет свечения зависит от материала кристаллика. Так красные и желтые светодиоды, как правило, изготовляют на основе арсенида галлия, зеленые и синие - на галлий-нитридной основе. Усиления свечения добиваются разными способами. В одних случаях в состав кристаллика вводят специальные добавки и присадки, в других - применяют многослойные структуры, что позволяет реализовать в одном кристаллике сразу несколько р-n-переходов, увеличив тем самым яркость его свечения.

Кристаллик "сажают" в металлическую полированную чашечку (медную или алюминиевую), которая является отражателем и "катодом" (-), к самому кристаллику "приваривают" золотую нить -"анод" (+). Затем всю конструкцию заливают прозрачным компаундом*, которому придают определенную форму (назовем это колбой).

От нее зависит угол излучения света, испускаемого кристалликом. Если верх колбы плоский, свет выходит широким пучком (угол составляет 120-130°). Если верх выпуклый, получается линза, собирающая свет в более узкий пучок (угол 8-60°). Чем меньше угол излучения, тем более интенсивный световой поток дает кристалл.

Выпускаются светодиоды разных цветов: красного, желтого, зеленого, синего, сине-зеленого и белого; причем белые светодиоды с недавних пор бывает нескольких оттенков (холодного, теплого, "солнечного" и т. д.).

Стоимость светодиодов зависит от цвета и колеблется довольно существенно. Если выбрать для примера наиболее простые устройства с диаметром колбы 5 мм, то самыми дешевыми окажутся красные, а самыми дорогими - зеленые.

Иногда светодиодным светильником называют традиционный светильник с установленной сменной светодиодной лампой. Однако специально спроектированный светильник обладает большей энергоэффективностью и надежностью. Светодиодные источники света в основном используются для направленного или местного освещения по причине особенностей полупроводникового излучателя светить преимущественно в одном направлении.

2.4.3 Принцип работы

Сегодня физика работы светодиода кажется весьма простой: при подаче «прямого» напряжения на p- и n- области кристалла полупроводника, через p-n переход носителями положительных и отрицательных зарядов начинает создаваться электрический ток. В процессе передачи тока происходит так называемая рекомбинация – слияние и взаимная компенсация электронов (отрицательных зарядов) и «дырок» (положительных зарядов). Но рекомбинация, как явление энергетических превращений, обязательно сопровождается излучением какого-либо кванта. В обычных полупроводниках высвобожденная энергия рекомбинации превращается в тепло. Но изменяя состав полупроводникового кристалла, можно достичь эффекта, когда «свободным» квантом рекомбинации будет фотон. А фотон, как известно – квант света. Таким образом, свечение светодиода есть следствие рекомбинации зарядов в p-n переходе полупроводника специального состава. Очевидно, что если практически вся энергия рекомбинации переходит в световую энергию, то на тепловую ничего не остается. Этим объясняется отсутствие нагрева работающего светодиода. Цвет излучаемого светодиодом света не монохроматичен, как у лазера, но имеет довольно узкий спектр, что долгое время определяло область применения светодиодов как индикаторных приборов. Но в зависимости от состава полупроводника, оказалось возможным создавать светодиоды, излучающие от средне-инфракрасного до жесткого ультрафиолетового спектры. Эта особенность светодиодов сильно расширила горизонты использования приборов: от медицинских до научно-исследовательских лабораторий. Легкий, надежный, эффективный и стабильный источник излучения нашел применение в тысячах и тысячах отраслях

2.4.4 Преимущества и недостатки.

Преимущества Недостатки

Высокая световая отдача. Современные светодиоды сравнялись по этому параметру снатриевыми газоразрядными лампами и  HYPERLINK "http://infourok.ru/go.html?href=http%3A%2F%2Fru.wikipedia.org%2Fwiki%2F%D0%9C%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BB%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%B0" металлогалогенными лампами, достигнув 150 Люмен на Ватт. Очень высокая цена от 300 до 2000 рублей

Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие нити накаливания и иных чувствительных составляющих). при длительной работе и/или плохом охлаждении происходит «отравление» кристалла и постепенное падение яркости

Длительный срок службы — от 30000 до 100000 часов (при работе 8 часов в день — 34 года). Светодиоды дают направленный свет, поэтому для получения привычной освещенности, необходимо использовать более одной лампы

Спектр современных светодиодов бывает различным — от тёплого белого = 2700 К до холодного белого = 6500 К. Для стабильной и долговечной работы этих светильников нужно применять весьма дорогие источники питания и системы охлаждения. Без этих устройств светодиоды быстро деградируют. Источники питания используются импульсные, т.к. в наших электросетях большие перепады напряжения, несовместимые даже с ГОСТом, источники часто выходят из строя

Малая инерционность — включаются сразу на полную яркость, в то время как у ртутно-фосфорных ламп время включения от 1 секунды до 1 минуты, а яркость увеличивается от 30 % до 100 % за 3-10 минут, в зависимости от температуры окружающей среды. но относительно высокая стоимость при использовании в освещении, которая снизится при увеличении производства и продаж.

Количество циклов включения-выключения не оказывают существенного влияния на срок службы светодиодов (в отличие от традиционных источников света — ламп накаливания, газоразрядных ламп). Экологичность — отсутствие ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения в отличие от люминесцентных лампНизкая стоимость индикаторных светодиодов, Безопасность — не требуются высокие напряжения, низкая температура светодиода или арматуры, обычно не выше 60 градусов Цельсия. Нечувствительность к низким и очень низким температурам 3. Практическая часть

3.1 Сравнительная характеристика ламп накаливания, люминесцентных ламп и светодиодных ламп

Изучив преимущества и недостатки всех видов освещения, мы решили их объединить в одну таблицу, чтобы выяснить какая лампа имеет больше плюсов.

Лампа накаливания Компактно люминесцентная лампа Светодиодная лампа

Срок службы 1000-2000 часов 5000-10000 часов 30000-100000 часов

Потребление энергии 100 Вт 20 Вт 10 Вт

Безвредность безвредны содержат ртуть безвредны

Необходимость утилизации Не требует особых мер утилизации  требует специальных мер утилизации Не требует особых мер утилизации

Использование во влажных и пыльных помещениях возможно, но не желательно

нежелательно, сокращается срок службы возможно 

Задержка включения нет  да  нет 

Частое включение и отключение питания сокращает срок службы

сокращает срок службы

не влияет на срок службы

Мерцание есть возможно нет

Нагрев поверхности лампы 120 градусов

60 градусов

30 градусов

Виброустойчивость нет нет да

Техническое обслуживание  часто умеренно нет

Из этой таблицы можно сделать следующий вывод, что больше всего плюсов имеет светодиодная лампа, на втором месте лампа накаливания и последнее место занимает энергосберегающая лампа.

Значит, надо задуматься, стоит ли менять лампы накаливания на энергосберегающие? Поэтому мы разработали памятку «Экономичное использование ламп накаливания» (Приложение 2)

3.2 Социологический опрос

Изучив теорию, мы провели социологический опрос среди учащихся 6-11 классов и работников школы. Были предложены следующие вопросы:

1.Какие лампы вы используете для освещения? 2.Пользуетесь ли Вы настольными лампами при выполнении домашнего задания? 3. Какая лампочка стоит в настольной лампе? Лампа накаливания, лампа дневного света или энергосберегающая лампа? 4.Как вы избавляетесь от перегоревших ламп?

Проанализировав ответы, мы пришли к выводу, что:

- У 50% учащихся в доме есть энергосберегающие лампы; - 80% опрошенных, пользуются настольными лампами при выполнении домашнего задания; - У 37% в настольной лампе стоит энергосберегающая лампочка, у 39% - лампа накаливания и у 24% - лампа дневного света. - 94% опрошенных просто выбрасывают перегоревшие (испорченные) лампы

Большинство учащихся, а именно 89%, свет, исходящий от энергосберегающих ламп не раздражает, у остальных он вызывает неприятные ощущения.

По результатам опроса мы выяснили что:

Количество энергосберегающих ламп в домах наших учащихся недостаточно велико, эти лампы используют в комнатах, где не требуется нагрузка на глаза в вечернее время

80% опрошенных используют настольные лампы, в которых стоят энергосберегающие лампочки. Ученые доказали, что если человек находится на расстоянии ближе, чем 30 сантиметров от ламп, ему наносится вред и поэтому мне хотелось бы предостеречь учащихся нашей школы о правилах пользования энергосберегающими лампочками.

Все лампы этого типа выбрасываются, тем самым увеличивая с каждым днем количество соединений ртути в окружающей среде, что ухудшает экологическую обстановку.

Решение: разработать памятки « Правила использования энергосберегающих ламп» и донести их до населения (Приложение 3).

Заключение:

В настоящее время в продаже можно встретить и лампы накаливания, и энергосберегающие лампы, и светодиодные лампы. С целью экономии энергии лучше всего использовать энергосберегающие и светодиодные лампы. Но при использовании энергосберегающих ламп возникает проблема утилизации, так как они химически опасны, а светодиодные лампы имеют очень высокую цену. Выбор лампы это дело каждого человека. Я считаю, что можно использовать и лампу накаливания и платить столько же, как при использовании энергосберегающих ламп.

Список литературы

http://energosber.info/articles/energy-tools/61919/http://ru.wikipedia.org

http://www.netschools.ru/sch1567/dost/demowork/zaslav.pdfhttp://lib.znate.ru/docs/index-243535.htmlhttp://www.himtrade.com.ua/support/49.htmПриложение 1

Таблица 1. История развития источников света.

п/п Тип источника излучения Год

1 Начало использования огня 500000 г. до н. э.

2 Масляные лампы и факелы. 10000 г. до н. э.

3 Горящие камни в Малой Азии. 4000 г. до н. э.

4 Серийное производство глиняных ламп с маслом. 2500 г. до н. э.

5 Первые свечи в Греции и Риме. 500 г. до н. э.

6 Водородные лампы с электрическим зажиганием. 1780 г.

7 Лампа с сурепным маслом и плоским фитилем. 1783 г.

8 Лампы на угольном газе В. Мурдоха 1798 г.

9 Итал. физик Алессандро Вольта создал первый химический источник тока 1799 г.

10 Дуга Х. Дэви 1802 г.

11 Свечение накаленной проволоки из платины или золота. 1802 г.

12 Дуга В. В. Петрова между угольными стержнями. 1802 г.

13 Свечение тлеющего разряда в опытах В. В. Петрова. 1802 г.

14 Первые газовые лампы. 1811 г.

15 Первые парафиновые свечи. 1830 г.

16 Дуговая лампа Фуко с ручным регулированием длины дуги 1844 г.

17 Керосиновая лампа Лукашевича 1853 г.

18 Немецкий изобретатель Генрих Гебель разработал первую лампочку: обугленную бамбуковую нить ввакуумированном сосуде. 1854 г.

19 Лодыгин получил патент за номером 1619 на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень в вакуумированном сосуд. 1874 г.

20 “свеча” Яблочкова 1876 г.

21 Джозеф Сван получил в патент на лампу с угольным филаментом. В его лампах филамент находился в разреженной кислородной атмосфере. 1878 г.

22 Эдисон получает патент на лампу с угольной нитью. 1880 г.

23 Накаливающийся колпачок Ауэра 1885 г.

24 Газовые лампы “Газовый Рожок” 1886 г

25 Ацетиленовая лампа 1890 г.

26 Лампа с целлюлозной нитью 1895 г.

27 Купер-Хьюит изобретает ртутную лампу низкого давления. 1901 г.

28 Ауэр предлагает лампу с осмиевой спиралью. 1905 г.

29 Лодыгин продаёт патент на вольфрамовую нить компании General Electric 1906 г.

30 Кулиджу удалось получить ковкий вольфрам 1909 г.

31 Лэнгмюр предложил наполнять лампы инертным газом 1909 г.

32 Газонаполненная лампа Лангье с вольфрамовой спиралью. 1913 г.

33 Пирани изобретает натриевую лампу низкого давления. 1931 г.

34 Кух изобретает ртутную дуговую лампу высокого давления. 1935 г.

35 Ртутная лампа высокого давления с люминофором. 1946 г.

36 Шульц предлагает ксеноновую лампу. 1946 г.

37 Первые галогенные лампы накаливания. 1958 г.

38 Первые ртутные лампы высокого давления с йодистыми добавками. 1960 г.

39 Натриевые лампы высокого давления. 1961 г.

40 Безэлектродные серные лампы 1992 г.

41 Светодиоды белого свечения Nichia 2005 г.

Приложение 2

Памятка «Экономичное использование ламп накаливания»

Не забывайте выключать за собой свет там, где он не нужен.

Для улучшения естественного освещения в помещении выполняйте отделку стен и потолка светлыми тонами.

Не мешайте проникновению естественного света в помещение: следите за чистотой окон, не заставляйте подоконник комнатными растениями, не закрывайте без необходимости шторы днем.

Содержите в чистоте лампы и плафоны.

Приложение3

Памятка « Правила использования энергосберегающих ламп»

Люминесцентные лампы используйте в теплых помещениях при температуре от +20°С

Не выбрасывайте энергосберегающие лампы в мусоропровод и уличные мусорные контейнеры.

Если вы разбили лампу дома, то, чтобы не получить отравления парами ртути, надо предпринять меры по демеркуризации помещения: необходимо провести механическую очистку от соединений ртути и устроить проветривание помещения на несколько часов.

Люминесцентные лампы различаются по типу свечения: естественный свет, дневной и тёплый. Для освещения в доме и квартире используйте теплый свет.

Не используйте люминесцентные лампы в детских комнатах

Если вы используете люминесцентные лампы в настольных лампах, то располагайте их на расстоянии не менее 30 см от себя

Чтобы правильно рассчитать количество Ватт для комфортного освещения, в помещении нужно умножить площадь помещения на количество Вт из строчки таблицы, соответствующей типу освещения, в результате проведения вычислений можно определить количество ламп

Похожие работы:

«Новое в StarCraft II на BlizzCon 2016 Военные трофеи "Военные трофеи" — новая разновидность сезонного контента в StarCraft II. В новом режиме игрокам откроется новая звездная карта. По мере накопления очков опыта в рейтинговых играх или совместных заданиях игроки смогут открывать новые маршруты на к...»

«Музейный форум в Вологде: "Историко-культурное наследие Русского Севера". Более 60 участников из разных стран собрала Межрегиональная научно-практическая конференция "Историко-культурное наследие Русского Севера. Музейные исследования и реставрационные открытия...»

«№ п/пТема урока Часы Элементы содержания Требования к уровню подготовки учащихся Вид контроля. Измерители Домашнее задание Дата план факт Россия в первой половине XIX в. 1 Внутренняя политика Александра I в 1801-1806 гг. 1 Территория и население России в первой половине XIXвека. Император Александр I Нег...»

«МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕОРУДЬЕВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛАУТВЕРЖДАЮ Директор Муниципального общеобразовательного учреждения Орудьевской средней общеобразовательной школы /Ю.Д. Трусова/подпись расши...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИРОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования"ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Ишимский педагогический институт им. П.П. Ершова (филиал) Тюменского...»

«РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА. ИСТОРИЯ 11 КЛАССРабочая программа составлена на основе: Обязательного минимума содержания исторического образования, на основе Программы общеобразовательных учреждений, в соответствие с ФГОС; Федерального базисного учебного плана; Учебного плана МБОУ "Крестяхская...»

«МБОУ "Каменно-Бродская основная общеобразовательная школа" Конспект урока по курсу "Основы религиозных культур и светской этики". Модуль "Основы православной культуры" Учитель начальных классов: Журавель Светлана Алексеевна 2013 год Тема урока: Православная икона. Цель: сформировать...»

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕСИТЕТ Филологический факультет Кафедра истории русской литературы Халиуллин Карим РишатовичКОМПЛЕКС МОТИВОВ ГУСАРСКОЙ ЛИРИКИ И ЕГО ТРАНСФОРМАЦИЯ В РУС...»









 
2018 www.info.z-pdf.ru - «Библиотека бесплатных материалов - интернет документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 2-3 рабочих дней удалим его.