Электронный учебно-методический комплекс

«Источники оптического излучения»

доцент кафедры Светотехники О.А. Попов

Автор:

210100 Электроника и наноэлектроника,

Направление

программа: Светотехника и источники света

подготовки:

Дисциплина: Источники оптического излучения (6, 7 семестры)

Адрес ресурса:

Почтовые электронные адреса авторов ресурса, по которому можно Контактная получить дополнительную информацию, приобрести ресурс или информация:

заключить договор об его использовании: [email protected] Виды занятий, поддерживаемые ресурсом Лекции 1 час в неделю, практические занятия 1 час (6 семестр) и 2 часа (7 семестр) в неделю, лабораторные работы 1 час в неделю (7 семестр), курсовые работы 1 час в неделю. Самостоятельная работа 150 час за два семестра, из них 14 часов на расчетное задание.

Состав ресурса 1. Рабочая программа учебной дисциплины.

2. Технологическая карта работы студента по дисциплине.

3. Методические указания по проведению лекций.

4. Методические указания по проведению практических занятий.

5. Методические указания по проведению лабораторных работ.

6. Методические указания по проведению расчетных заданий, образцы типовых расчетов.

7. Методические указания по выполнению курсовых проектов, образцы курсовых проектов.

8. Контролирующие материалы в соответствии с рабочей программой дисциплины:

контрольныe вопросы, экзаменационные билеты.

Содержание ресурса Лекции 6 семестр 1. Общие сведения об источниках оптического излучения.

Механизмы генерации света. Классификация источников оптического излучения.

Типы спектров. Параметры источников оптического излучения.

2. Тепловые источники оптического излучения.

Вольфрам, как материал для тел накала. Основные узлы и конструктивные элементы ламп накаливания. Работа тела накала в среде инертного газа. Физические процессы, определяющие срок службы ламп накаливания. Классификация ламп накаливания.

Галогенные и зеркальные лампы накаливания. Лампы с селективно отражающим покрытием на оболочке.

3. Процессы в плазме и на электродах разряда низкого давления (НД).

Столкновительные и излучательные процессы в плазме низкого давления; баланс мощности плазмы. Излучение плазмы НД. Типы люминофоров, их спектральные и эксплуатационные характеристики. Электроды в разрядах низкого давления.

7 семестр 4. Разрядные люминесцентные лампы низкого давления.

Принцип действия и конструкция люминесцентных ламп (ЛЛ) низкого давления.

Энергоэкономичные и компактные люминесцентные лампы. Метод расчета конструктивных параметров ЛЛ и их светотехнических параметров.

5. Безэлектродные индукционные люминесцентные лампы.

Физические основы индукционных разрядов. Основные типы индукционных ламп:

их конструкции, основные узлы и светотехнические характеристики. Влияние давления рабочей смеси и частоты ВЧ поля на параметры лампы.

6. Ртутные лампы высокого давления.

Основы физики плазмы высокого давления (ВД). Спектр плазмы ВД и баланс мощности. Трубчатые ртутные лампы высокого давления: основные типы, светотехнические характеристики. Лампы типа ДРЛ: конструкции, принцип работы и схема включения и применяемые в ней люминофоры. Метод расчета и выбор параметров элементов конструкции ламп типа ДРЛ.

7. Металлогалогенные лампы (МГЛ) с излучающими добавками.

Принцип действия, замкнутый химический цикл, особенности конструкции лампы, материалы горелок. Баланс мощности в МГЛ. Нестабильность дуги, расслоение излучающих добавок и продольная неоднородность интенсивности излучения лампы.

Типы МГЛ; тенденции в их развитии.

8. Натриевые лампы высокого давления (НЛВД).

Принцип действия, конструкция горелки и металло-керамического узла НЛВД.

Влияние условий разряда на электрические и световые характеристики лампы. Типы натриевых ламп ВД и их электрические и световые параметры.

Практические занятия 6 семестр 1. Основные типы источников оптического излучения и их параметры: технические и эксплутационные.

2. Температурные зависимости параметров вольфрамовой проволоки. Определение конструктивных параметров прямого и спирального тела накала в вакууме. Инженерный метод расчета ламп накаливания.

3. Упругие и неупругие соударения электронов с атомами рабочей смеси.

Элементарные процессы в плазме с участием фотонов. Форма и ширина спектральной линии, механизмы ее уширения. Перенос излучения в плазме. Плазма положительного столба низкого давления (НД). Амбиполярная диффузия заряженных частиц к стенкам;

радиальное распределение плотности плазмы в положительном столбе с непроводящими стенками. Процессы в катодной и анодной областях. Баланс энергии на катодах различной конструкции.

7 семестр 4. Расчет светового потока на люминофорном слое, нанесенном на стенках люминесцентной лампы. Спектры и цветовые характеристики люминесцентных ламп.

Световая отдача положительного столба люминесцентной лампы. Метод расчета конструктивных параметров люминесцентных ламп.

5. Параметры плазмы индукционных ламп различных типов и конструкций ВЧ индукторов. Расчет мощности потерь в проводе индуктивной катушки и в сердечнике /магнитопроводе ВЧ индуктора индукционных ламп.

6. Плазма положительного столба разрядов высокого давления (ВД). Локальное термодинамическое равновесие, уравнение Больцмана и вывод уравнения Саха-Эггерта.

Баланс мощности в плазме ВД. Структура ртутной дуги ВД, радиальное распределение температуры плазмы и плотности разрядного тока. Форма дуги и спектр излучения ламп типа ДРТ и ДРШ. Баланс энергии, световая отдача лампы и ее зависимость от конструктивных параметров горелки. Расчет конструктивных параметров горелки и внешней колбы ДРЛ.

7. Излучающие добавки, используемые в МГЛ, и предъявляемые к ним требования.

Баланс энергии в МГЛ. Эмиссионные покрытия электродов в МГЛ и механизмы их разрушения. Зажигание и перезажигание дугового разряда в МГЛ. Особенности конструкции и характеристики короткодуговых МГЛ с добавками галогенидов олова.

Конструкции и светотехнические характеристики маломошных МГЛ.

8. Влияние температуры амальгамы на световые и цветовые характеристики натриевых ламп высокого давления (НЛВД). Зависимость световой отдачи НЛВД, напряженности электрического поля и температуры электронов от давления паров натрия, разрядного тока и диаметра горелки. Основы расчета конструктивных параметров горелки НЛВД.

1. Исследование электрических и светотехнических параметров трубчатых люминесцентных ламп различной мощности.

2. Исследование характеристик компактной люминесцентной лампы.

3. Исследование разгорания ртутной лампы типа ДРЛ и влияния колебаний напряжения внешней цепи на ее электрические и световые характеристики.

4. Исследование электрических и световых характеристик МГЛ в процессе ее разгорания и влияние колебаний напряжения сети на электрические и световые характеристики МГЛ.

5. Исследование разгорания НЛВД и влияния колебаний напряжения сети на «быструю» и «медленную» ВАХ лампы.

1. Типовой расчет лампы накаливания.

2. Типовой расчет галогенной лампы накаливания.

1. Расчет конструкции и характеристик люминесцентной лампы низкого давления.

2. Расчет конструкции и характеристик ртутной лампы высокого давления типа ДРЛ.