Коммерциялық  емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Өндірістік кәсіпорындарды электрмен жабдықтау кафедрасы

 

Ауыл шаруашылығындағы жарықтандыру және сәулелендіру қондырғылары

5В081200 – Ауыл шаруашылығын энергиямен қамтамасыз ету  мамандығының студенттеріне арналған
дәрістер жинағы

 

 

Алматы 2013

 

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Живаева О.П., Бакенов К.А. Ауыл шаруашылығындағы жарықтандыру және сәулелендіру қондырғылары: 5В081200 – Ауыл шаруашылығын энергиямен қамтамасыз ету мамандығының студенттеріне дәрістер жинағы. – Алматы: АЭжБУ, 2013. - 37 б.

 

Бұл дәрістер жинағында келесі мәселелер қарастырылған: оптикалық сәулелену және оның энергияның басқа түріне өзгеруі; оптикалық сәулеленудің шамалары және олардың өлшем бірліктері; жылылық бөлу көздері; люминесцентті шамдар; жоғарғы қысымды газразрядты шамдар; сәулелендіру диодтары; жарықтандыру аспаптары және сәуле түсіргіштер.

Без. 20, библиогр. - 8 атау.

 

Пікір беруші: ф.ғ.к., доцент Нурмаханова М.К.

 

«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2012 ж. баспа жоспары бойынша  басылып шығады.

 

© «Алматы энергетика және байланыс университетінің» КЕАҚ, 2013 ж.

 

Мазмұны

 

1 Дәріс. Оптикалық сәулелендіру және сәулелендіру спектрлері

4

2 Дәріс. Жарықтық сәулелендірудің шамалары және олардың өлшем бірліктері

 

8

3 Дәріс. Оптикалық сәулелендіру көздері

12

4 Дәріс. Газ разрядты жарық көздері

16

5 Дәріс. Жарық диодтары

21

6 Дәріс. Жарықтандыру аспаптары және сәуле түсіргіштер

23

7 Дәріс. Ауыл шаруашылығы өндірісіндегі ультра күлгін (УК) сәулелендіру құрылғылары

 

29

8 Дәріс. Ауыл шаруашылығы өндірісіндегі инфра қызыл (ИҚ) сәулелендіру құрылғылары

 

31

Әдебиеттер тізімі

36

 

1 Дәріс. Оптикалық сәулелендіру және сәулелендіру спектрлері

 

Дәрістің мазмұны:

- оптикалық сәулелендірудің түрлері; оптикалық сәулелендірудің көздері және қолдану облысы, сәулелендіру спектрлерінің негізгі түрлері.

Дәрістің мақсаты:

- оптикалық сәулелендірудің және сәулелендіру спектрлерінің негізгі түрлерін оқу.

 

Оптикалық сәулелендіру – толқын ұзындығы 100÷10000 нм болатын электрмагниттік сәулелендіру. Электрмагниттік сәулелендіру бір секундтағы толық тербеліс циклын немесе толқынның ұзындығын көрсететін тербеліс жиілігімен, яғни  бір тербеліс уақытында таралатын сәулелену қашықтығымен сипатталады. Сәулелендірудің таралу жылдамдығы өрнекпен анықталады:  

 

 

с  = f l, м/с

 

 

мұндағы l – толқын ұзындығы, м;

f – электрмагниттік тербеліс жиілігі, Гц.

 

Оптикалық сәулелендіру толқын ұзындығына байланысты ультра күлгін, көрінетін және инфра қызыл сәулелендірулерге бөлінеді.

Ультра күлгін сәулелендіру [1].

Ультра күлгін сәулелендіру – көріну және рентген сәулелендіру спектрлерінің аралығындағы көзге көрінетін оптикалық сәулелендіру. Ультра күлгін сәулелендіру үш топқа бөлінеді: УК-А - толқын ұзындығы 315 нм-ден 380 нм дейін, УК-В - толқын ұзындығы 280 нм-ден 315 нм дейін, УК-С толқын ұзындығы 100 нм-ден 280 нм дейін. Ультра күлгін сәулелендіру облысы жақын (400-200 нм) и қашық немесе вакуумдық (200-10 нм) болып бөлінеді; вакуумдық облыс атауы осы бөліктің ультра күлгін сәулелері ауамен жұтылатыны және оның зерттеулері вакуумның ішінде орындалатынымен түсіндіріледі. Жақын ультра күлгін диапазонын жиі «қара жарық» деп атайды, өйткені ол адамның көзіне көрінбейді, бірақ кейбір материалдардан шағылысқанда сәулелендіру спектрі көріну облысына өтеді. Қашық және экстремалды диапазондары үшін жиі «вакуумдық» термині қолданылады, өйткені осы диапазондардың толқындары Жер атмосферасымен жұтылады. Ультра күлгін диапазонының негізгі көзі - Күн, ал жасанды көздері – газразрядты жарық көздері, эритемді шамдар, бактерицидті шамдар және сәуле түсіргіштер болып табылады.

Ультра күлгін сәулелендіруді қолдану облыстары. Ультра күлгін сәулелендіру тамақ өнеркәсібі мекемелерінде ауаны және жазықтықтарды зарарсыздандыру үшін кең қолданылады. Ультра күлгін шамдары бактериялар және микроорганизмдерді өлтіре алады, сондықтан кварцты шамдар адамдар көп жиналған жерлерде ауаны тазалауға (дезинфекциялауға) қолданылады. Құжаттарды жалғандықтан қорғау үшін оларды ультра күлгін жарықтандыруы кезінде ғана көрінетін ультра күлгін белгілермен жиі белгілейді. Ультра күлгін сәулелендіру көңіл көтеру мақсатында сахнада жарық эффектілерін жасау үшін қолданылады. Көріну сәулелендіру (жарық)

Көріну сәулелендіруі (жарық) – оптикалық сәулелендіруі, көздің тор қабығына түсіп, көру түйсігін шақыруы мүмкін (түйсік-ішкі тітіркенуді сана фактісіне айналдыру). Көріну сәулелендіруі монохроматикалық құраушыларының толқын ұзындығы 380 нм-ден 780 нм дейін. Әртүрлі жиіліктік жарық сәулелендіру адам көзімен әртүрлі түстер ретінде қабылданады.

Призмада ақ түсті сәуле бөлінген кезде, сәулелендірудің әртүрлі толқын ұзындықтары әртүрлі бұрышпен сынатын спектр пайда болады. Спектрдің құрамына кіретін түстер, яғни бір ұзындықты жарық толқындарымен  (немесе өте жіңішке диапазонымен) алынуы мүмкін болатын түстер спектрлік түстер деп аталынады. Негізгі спектрлік түстер:  фиолет (380-440 нм), көк (440-485 нм), көгілдір (485-500 нм), жасыл (500-565 нм), сары (565-590 нм), қанық сары (оранж) (590-625 нм) және қызыл (625-780 нм).

 

Инфра қызыл сәулелендіру [1].

Инфра қызыл сәулелендіру -  көріну жарығының қызыл соңы (толқын ұзындығы 780 нм) және қысқа толқындық радиосәулелендіру (толқын ұзындығы 1 нм) аралығындағы спектрлік облысын алатын оптикалық сәулелендіру.

Инфра қызыл сәулелендіруі алатын бүкіл облыс әртүрлі толқын ұзындықтарымен 3 диапазонға бөлінеді:

- 800 нм-ден 1400 нм дейінгі аралықтағы қысқа толқындар;

- 1400 нм-ден 3000 нм дейінгі аралықтағы орта толқындар;

- 3000 нм-ден 10000 нм дейінгі аралықтағы ұзын толқындар.

 

Әдетте инфра қызыл сәулелендіруін микрометр бірлігімен өлшейді. Инфра қызыл сәулелендіру абсолютті нөлден жоғары температурадағы барлық денелерден шығарылады. Инфра қызыл сәулелендіруді «жылулық» сәулелендіру деп те атайды, өйткені қызған заттардан шығатын инфра қызыл сәулелендіруді адамның терісі жылу сияқты сезінеді. Сонда денеден сәулелендірілген толқын ұзындығы қызу температурасына байланысты: температура жоғары болған сайын толқын ұзындығы қысқа және сәулелендіру интенсивтілігі жоғары болады. Инфра қызыл сәулелендіру көздері. Табиғи инфра қызыл сәулелендіру  көздеріне жатады: Күн сәулелендіруі, (термалды) сулар, атмосферадағы жылу-салмақ-алмасу процестері, орман өрттері, барлық қызған денелер. Техногендік инфра қызыл сәулелендіру көздеріне жатады: газразрядтық шамдар, көмір және электр доғалар, спиральды электр пештер, плазмалық құрылғылар, электр қыздырғыш аспаптар, пештер, қозғалтқыштар, генераторлар, атом реакторлары, инфра қызыл лазерлер. Инфра қызыл сәулелендіруінің қолдану облысы. Инфра қызыл сәулелері физиотерапияда, дистанциялық басқаруда, өндірісте - боялған жазықтықтарды кептіруде, тамақ өндірісінде - азық-түлікті тазалауда (стерильдеу), тат басуға қарсы, жайларды және көше кеңістігін жылытуда, желі-оптикалық байланыс жүйелерінде қолданылады.

Сәулелендіру спектрлері. 

Сәулелендіру спектрі - толқын ұзындығының өзгеру ретімен рет-ретімен орналасқан сәулелендірудің құраушылары (жинағы).

Заттардың сәулелендіру спектрлік құрамы әртүрлі және күрделі. Соған қарамастан, тәжірибе көрсеткендей барлық спектрлерді үш түрге бөлуге болады: тұтас, сызықты және жолақ.

 

Тұтас спектр.

Тұтас спектр - сәулелендіру болған шектегі монохроматикалық құраушылары толқын ұзындығының интервалын үзіліссіз толтыру спектрі (1 суретті қара).

 

 1 Сурет – Тұтас сәулелендіру спектрі

 

Тұтас спектрді қызған қатты және сұйық заттар, жоғары қысымда қызған газдар сәулелендіреді. Күн спектрі және доғалық шам спектрі үзіліссіз болады. Тұтас спектрдің сипаты және оның болу шындығы (фактысы) жеке сәулелендіру атомдарының қасиетімен ғана емес, және де атомдардың бір-бірімен әрекетіне байланысты. Үзіліссіз спектрді жоғары температуралы плазма да береді. Электрондар иондармен соқтығысқанда, плазмадан электр магниттік толқындар сәулелендіріледі.

 

Сызықты спектрлер.

Сызықты спектр – бір-біріне тимейтін, бөлек орналасып тұратын монохроматикалық сәулелендіру спектрі (2 суретті қара).

Сызықты спектр газдармен, атомарлық қалыптағы тығыздығы аз булармен сәулелендіріледі. Әртүрлі түсті бір-біріне тимейтін, бөлек орналасып тұратын сызықтардан (толқын ұзындығы, жиілігі) тұрады. Әрбір атом белгілі жиіліктердегі электр магниттік толқындар жинағын сәулелендіреді. Сондықтан әрбір химиялық элементтің өз спектрі болады.

 

 2 Сурет – Сызықты сәулелендіру спектрі

 

Жолақ спектрлер.

Жолақ спектр – монохроматикалық құраушылары дискретті топтарды құрайтын (жолақтар), көптеген тығыз орналасқан сызықтардан тұратын спектр (3 суретті қара).

Жолақ спектр – молекулярлық күйі газдан сәулелендірілетін спектр.

 

3 Сурет – Жолақ сәулелендіру спектрі

 

Жолақ спектр күңгірт аралықтармен бөлінген бөлек жолақтардан тұрады. Өте жақсы спектралды аппараттың көмегімен әрбір жолақтың  монохроматикалық құраушылары дискретті топтарды құрайтын (жолақтар), көптеген тығыз орналасқан сызықтардан тұратын спектр екенін анықтауға болады. Жолақ спектрлердің сызықты спектрлерден айырмашылығы: жолақ спектрлер атомдармен емес, бір-бірімен байланыссыз немесе әлсіз байланысқан молекулалармен құрылады.                                                    

Молекулярлық спектрлерді және сызықты спектрлерді бақылау үшін оттағы будың жарқылын немесе газ разрядының жарқылын қолданады.

 

2 Дәріс. Жарықтық сәулелендірудің шамалары және олардың өлшем бірліктері

 

Дәрістің мазмұны:

- жарықтық сәулелендірудің шамалары, есептеу және өлшем бірліктері

Дәрістің мақсаты:

- жарықтық сәулелендірудің шамаларын есептеу әдістерімен танысу.

 

Жарықтың сандық және сапалық параметрлерін бағалау үшін арнайы жарықтық сәулелендірудің шамалар жүйесі құрастырылған.

Сандық параметрлерге жарықтық сәулелендіру ағыны Ф, жарық күші І, жарықтандыру Е, беттің ашық жарығы L және шағылысу коэффициенті ρ жатады. Сапалық параметрлер көру түйсігінің жұмысының шарттарын сипаттайды. Бұл түсініктер: фон, объекттің фонмен контрастылығының шамасы К, көру V жарық түсу кезіндегі көру функциясының бұзылу көрсеткіші Р.

Сәулелендіру ағыны.

Сәулелендіру ағыны Ф – уақыт бірлігінде кеңістік бірлігі ағымындағы жарық энергиясының қуаты. Сәулелендіру ағыны – адам көзімен жарық ретінде қабылданатын сәулелендіру қуатының бөлігі және жарық көзінің қуатымен сипатталады. Сәулелендіру ағыны өрнекпен анықталады [1,2,5]:

 

 

,

 

 

мұндағы Q – сәулелендіру қуатының энергиясы, Вт;

t – сәулелендіру энергиясының уақыт бірлігі, с.

Жарық ағынының өлшем бірлігі - люмен (лм).

Жарық ағыны тек физикалық шама ретінде ғана емес және де физиологиялық шама ретінде анықталады, өйткені оның өлшемі адам көзімен жарық ретінде қабылданатына негізделеді.

Жарық ағынын кеңістікте және заттардың бетінде бағалау қабылданған.

Бірінші жағдайда жарық күшімен І - жарық ағынының кеңістіктегі тығыздығымен сипатталады, ал екінші жағдайда жарықтандырумен Е сипатталады.

Жарық ағынын жарық көзінен өлшеу арнаулы аспаптармен – сфералық фотометрлермен орындалады. Сәулеленетін ағынды барлық бағыттарда өлшеу қажеттігі өлшеу қиындығын келтіреді. Ол үшін ішкі фильтрмен жабылған сфераның щағылысу коэффициенті 1-ге тең болатын сфералық фотометрді қолдануға болады. Зерттелетін жарық көзі сфераның центріне орнатылады және сфераның қабырғасына құрылған және өткізу қисығы көздің спектрлік сезгіштігінің қисығына тең болатын фильтрмен жабылған фотоэлементтің көмегімен, фотоэлементтің жарықтандыруына пропорционалды, ол өз кезегімен  осы құрылғыда жарық көзіндегі жарық ағынына пропорционалды болатын сигнал өлшенеді (фотоэлемент тек бытыраңқы жарықты өлшейді, өйткені ол тура сәулелендіру көзінен арнайы экранмен көлегейленген). Алынған сигналды эталондық жарық көзінің сигналымен салыстыру жолымен жарық көзінің абсолюттік жарық ағынын өлшеуге болады.

Жарық күші.

Барлық жарық көздері және оның ішінде жарықтандыру аспаптары да кеңістікке жарық ағынын біркелкі сәулелендірмейді, сондықтан сәулелендіру  ағынының кеңістіктегі тығыздығы – жарық күші енгізіледі (4 суретті қара).

Жарық күші І сәулелендіру ағынының кеңістіктегі тығыздығы. Сәулелендіру күші І (жарықтың энергетикалық күші немесе жарық күші) жарық көздерінен шыққан және элементарлы денелік бұрыштың ішінде біркелкі таралатын сәулелендіру ағынының осы бұрыштың шамасына қатынасымен анықталады [1,2,5].

 

 

,

 

 

мүндағы Ф – сәулелендіру ағыны, лм;

w – денелік бұрыш, ср.

Өлшем бірлігі - канделла (кд). Майшамнан сәулелендірілетін жарық күші шамамен 1 канделлаға тең.

 4 Сурет – Жарық күші

 

Жарықтандыру.

Жарықтандыру Е – бетке түскен сәулелендіру ағынымен беттің жарықтануын сипаттайтын физикалық шама. Жарықтандыру бет элементіне түскен сәулелендіру ағынының осы элементтің аумағына қатынасымен анықталады (5 суретті қара) [1,2,5].

 

 

,

 

 

мұндағы Фсәулелендіру ағыны, лм;

S – жарықтандыру бетінің аумағы, м2.

Жарықтандырудың өлшем бірлігі – люкс (лк).

Жарықтандыру жарық күшіне пропорционалды болады. Жарықтандыру бетінен қашықтаған сайын жарықтандыру арақашықтықтың квадратына кері пропорционалды азаяды. Жарық сәулелері жарықтандыру бетіне қисық түскенде жарықтандыру сәуле түсу бұрышының косинусына пропорционалды азаяды [1,2,5].

 

 

,

 

 

мұндағы I – сәулелендіру күші (жарық күші), кд;

l – жарық көзінен жарықтандыру бетінің арақашықтығы, м;

a – жарықтандыру бетіне сәуле түсу бұрышы.

Жарықтандырудың өлшем бірлігі – люкс (лк).

Бетке түскен жарықтың жарықтандыруын люкспен өлшейді. Жарықтандыруды анықтау үшін люксметр аспабы қолданылады. Ең қолайлы жарықтандыру - 200 люкс. Кеңселерді 120 – 250 лк, қоймаларды 60 – 120 лк, өндірістік жайларды – 120 – 150 лк шамасында жарықтандыру жеткілікті болады.

 

5 Сурет– «Жарықтандыру» ұғымына анықтама

 

Ашық жарық.

Ашық жарық L – жарықтандыру бетінен сәулелендірілген жарық күшінің оның проекциясының аумағына қатынасы (6 суретті қара) [1,2,5]:

 

 

,

 

 

мұндағы I – белгілі бағыттағы беттің жарық күші, кд:

Sбеттің аумағы, м2 ;

a – ашық жарықты анықтайтын бетке перпендикуляр мен бағыт арасындағы бұрыш.

Ашық жарықтың өлшем бірлігі -  канделланың шаршы метрге қатынасы (кд/м2).

 

6 Сурет – «Жарық» ұғымына анықтама

Барлық фотометриялық шамалардың арасында ашық жарық көру қабілетімен өте жақын байланысты, өйткені көздің талшықтарында заттардың келбетінің жарықтандыруы осы заттардың ашық жарығына пропорционалды болады.

Ол жарық күшіне, беттегі сәулелендіру ағынының түсу бұрышына, заттың түсіне және т.б. тәуелді болады. Аса ашық жарық жалтыл деп аталады.

Денелік бұрыш.

Денелік бұрыш w конустық бетпен шектелген кеңістіктің бөлігі.  Денелік бұрыш ерікті қабылданған радиус сферасында осы бұрышпен кесілген аумақтың осы радиустың квадратына қатынасына тең (7 суретті қара) [1,5].

 

 

,

 

 

мұндағы R – ерікті қабылданған радиус, м;

S – денелік бұрышпен кесілген аумақ, м2.

Денелік бұрыштың өлшем бірлігі - стерадиан (ср).

7 сурет – Денелік бұрыщ

 

Шағылысу коэффициенті.

Заттардың бетіне түскен жарықтың щағылысуы шағылысу коэффициентімен r сипатталады .

Шағылысу коэффициенті – беттен сәулелендіру ағынының  шағылысу шамасының, бетке жарық көзінен немесе шамнан түскен  сәулелендіру ағынының шамасына қатынасы [1]:

 

 

,

 

 

Заттың шағылысу коэффициенті жоғары болған сайын ол соғұрлым жарық сияқты көрінеді. Материалдардың шағылысу коэффициенті материалдардың қасиеттеріне және де беттің өңделу сипатына тәуелді болады.

Объекттің фонмен контрасты.

Объекттің фонмен контрасты К объекттің және фонның ашық жарықтығының қатынасымен сипатталады:

 

 

,

 

мұндағы L – фонның ашық жарықтығы, кд/м2;

L – объекттің ашық жарықтығы, кд/м2.

К > 0,5 болғанда объекттің фонмен контрасты жоғары, К =0,2-0,5 –орташа және К< 0,2 – төмен болып есептелінеді.

Көріну.

Көріну V – жарықтандыруға, көлеміне, ашық жарықтығына, объекттің фонмен контрасты және экспозицияның ұзақтығына байланысты көздің объектті тану қабілеті:

 

 

,

 

 

мұндағы К – объекттің фонмен контрасты;

Kш – шектік контраст, яғни көзбен ажыратылатын ең төмен шамалы контраст, оның аз ғана төмендеуі кезінде объект танылмайды.

Жарық түсу кезіндегі көру функциясының  бұзылу көрсеткіші.

Жарық түсу кезіндегі көру функциясының  бұзылу көрсеткіші Р – жарықтандыру құрылғысының көру функциясын  бұзуын бағалау критериі.

 

 

,

 

 

мұндағы S – көру функциясының  бұзылу коэффициенті, көру аумағында көру функциясын  бұзу көзі болған және болмаған кездегі  ашық жарықтың шектік айырымының қатынасына тең.

 

 

3 Дәріс. Оптикалық сәулелендіру көздері

 

Дәрістің мазмұны:

- жарық көздерінің негізгі параметрлері, жылулық жарық көздері.

Дәрістің мақсаты:

-  жарық көздерінің негізгі параметрлерімен, жылулық жарық көздерінің сипаттамалары және қолдану облысымен танысу.

 

Қандай да бір энергия түрін оптикалық сәулелендіруге (ОС) (толқын ұзындығы 1 нм-ден 10б нм дейінгі электр магниттік сәулелендіру) өзгертетін құрылғы жасанды сәулулендіру (жарық) көздері деп аталады.

ОС физикалық табиғатына байланысты үш түрге бөлінеді: жылулық, люминесценция және жартылай өткізгіштік өткеліндегі сәулелендіру.

Денелерді қыздыру кезінде пайда болатын ОС жылулық сәулелендіру деп аталады. Қатты денелерде ол дененің температурасына және оның оптикалық қасиеттеріне тәуелді үзіліссіз спектрді құрайды. Қыздыру кезінде жарық шығаратын барлық жарық көздері жылулық сәулелендіргіштер болып табылады.

Люминесценциялау деп спонтанды сәулелендіру, жылулық сәулеленуден асатын, егер оның ұзақтығы сәйкестендірілген сәулелендірудің электр магниттік толқынындағы тербеліс периодынан біршама асатын болса. Люминесценттік газ тәрізді, сұйық және қатты денелерде байқалады. Әртүрлі қоздыру жағдайының арқасында жарық шығару қасиетіне ие қатты және сұйық заттар, люминофорлар деп аталады.

Жартылай өткізгіштік өткеліндегі сәулелендіру – электр тогын тура бағытта  өткізген кезде, заряд тасушылар – электрондар мен саңылаулар фотондардың сәулелендірілуімен (электрондардың бір энергетикалық деңгейден басқа деңгейге өтуіне байланысты) рекомбинацияланады.

Жарық көздерінің (шамдардың) параметрлері.

Жарық көздерінің (шамдардың) параметрлерін 2 топқа бөлуге болады: техникалық және эксплуатациялық.

Шамдардың техникалық параметрлеріне барлық электрлік, сәулелендіру (жарықтық) және механикалық параметрлері жатады.

Жарық көздерінің (шамдардың) электрлік параметрлері: номиналды кернеу, номиналды қуат, қоректендіру тогының түрі, номиналды ток.

Жарық көздерінің (шамдардың) сәулелендіру жарық-техникалық параметрлері: сәулелендіру (жарық) ағыны, разрядтық аралықтың ашық жарықтығы, қыздыру денесінің габаритті ашық жарықтығы, сәулелендіру (жарық)  күші, жарық беру, түстік температура, жарық беру индексі Rа (жылулық – Rа=100, газ разрядтық – Rа<100).

Жарық көздерінің (шамдардың) механикалық параметрлері: габариттік өлшемдері, колбаның формасы, оның оптикалық қасиеттері, массасы, цоколінің түрі, қыздыру денесінің орналасуы және разрядтық аралығы, разрядтық колбаның формасы және өлшемі, шамның жұмыстық орналасуы.

Жарық көздерінің (шамдардың) эксплуатациялық параметрлері: қызмет ету мерзімі (толық және пайдалы), сыртқы ауа райы факторларына орнықтылығы (температура, қысым, қоршаған ортаның ылғалдығы), механикалық әсерлерге (соққылар, дірілдер, дыбыстар) орнықтылығы, қоректендіру торабының кернеуінің тербелісіне орнықтылығы.

Толық қызмет ету мерзімі - эксплуатациялау немесе сынаудан бастап толық немесе жартылай жұмыс істемегенге дейінгі жану ұзақтығы. Мысалы, қыздыру шамдарында – жіптің жанып кетуінен, галогенді шамдарда – жану қабілетін жоғалтқанда.  

Пайдалы қызмет ету мерзімі - эксплуатациялау немесе сынаудан бастап шамның осы түрінің пайдаланылуын анықтайтын параметрлерінің бірі (мысалы, жарықтандыру және сәулелендіру шамдарының ағынының немесе ашық жарықтығының орнатылған шектерден төмендеуі немесе доғасының қалпының тұрақты болмауынан жоғары ашық жарықты арнайы ГШ-ды жарық-оптикалық аспаптарда эксплуатациялауға болмайтындығы) орнатылған шектерден ауытқыған кезге дейінгі жану ұзақтығы. Сенімділіктің маңызды көрсеткіші шамдардың минималды жану ұзақтығымен көрсетілетін берілген уақытта бұзылыссыз жұмыс істеу мүмкіндігі болып табылады.  

Жылулық сәулелендіру ( жарық) көздері [1, 7].

Жылулық сәулелендіру (жарық) көздеріне қыздыру шамдары және галогенді шамдар жатады.

Қыздыру шамдары – жарықтандыру аспабы, жасанды жарық көзі, онда жарық қыздырылған металл спиральдан электр тогы аққан кезде сәулеленеді.

 

1 – қыздыру денесі;

2 – колба;

3 – инертті газ;

4 – электрод;

5 – ұстағыш;

6 – ұстағыштың шынысы;

7 – электрод;

8 – контактылы өткізгіш;

9 – цоколь;

10 – төменгі контакт;

11 –  күрекше.

 

8 Сурет – Қыздыру шамының құрылысы

 

Шыны колба қоршаған ауада жіпті күюден сақтайды. Жоғары қуатты шамдарға үлкен өлшемді колба қажет, өйткені жіптің материалы үлкен аймаққа таралуы және мөлдірлікке көп әсер етпеуі керек.

Шамдар инертті газбен толтырылады (төменгі қуатты шамдар вакууммен толтырылады). Бұл жіп материалының шашырау жылдамдығын азайтады. Осы кезде жылу өткізгіштік арқылы пайда болатын жылу шығынын газды таңдау жолымен азайтады. Азоттың аргонмен, криптонмен немесе ксенонмен қоспасы қолданылады.

Шамдарда осмий-вольфрам қоспасынан жасалған спиральдар қолданылады. Конвекцияны азайту мақсатында өткізгіш жиі екі спираль түрінде болады. Шығынды азайту үшін қыздыру жібі спираль түрінде жасалады.

Ток беру үшін шамда никельден жасалған электродтар болады. Электродтар қыздыру денесін ұстап тұратын негізгі бекіту элементінің функциясын да атқарады. Қыздыру денесі қосымша молибденнен жасалған арнайы ілгіштермен бекітіледі.

Колбаның мойнына арнайы дәнекермен цоколь бекітіледі. Жарықтандыру шамдарында цокольдар бұрандалы және де  бұрандасыз жасалады, автомобильдерде цокольсыз шамдар жасалады.  

Галогенді қыздыру шамдары (ГҚШ) [1, 7].

Галогенді қыздыру шамдарының (ГҚШ) қыздыру шамымен салыстырғанда уақыт бойынша жарық ағыны тұрақты болады, сондықтан пайдалы қызмет ету мерзімі ұзақ, өлшемі кіші, кварцтан жасалған колбаны пайдаланудың арқасында жылуға төзімділігі және механикалық әсерге беріктігі жоғары болады. Өлшемінің кішілігі және сыртқы қабатының беріктігі шамды қымбат тұратын ксенонмен жоғары қысымда толтыруға мүмкіндік береді және осының негізінде жоғары ашық жарықты және жоғары жарық беруді (немесе физикалық қызмет ету мерзімін ұзартуды) қамтамасыз етеді.

9 Сурет – Галогенді қыздыру шамының құрылысы

 

Галогенді қыздыру шамының (ГҚШ) құрылысы 9 суретте көрсетілген. Шамның колбасы – ұзын жіңішке кварц түтік 1; вольфрамды ұстағыштарда 3 колбаның өсі бойынша бекітілген қыздыру денесі – түзу сызықты вольфрамды спираль 2. Түтіктің  екі соңында орналасқан вольфрамды кірмелер 4 кварцқа молибден фольгамен 6 шығыстарына 5 дәнекерленген. Штенгельдің дәнекерлеу орны 7 колбаның бүйірінде орналасқан. Галогенді қыздыру шамының (ГҚШ) қыздыру денесі арнайы вольфрамды өткізгіштен, көбінесе спираль түрінде, шамның ішінде электродтар және ұстағыштар арқылы қажетті форма беріле жасалады. Толтырылатын газдың құрамына аз мөлшерде галогендер – фтор, хлор, бром және йод енгізіледі.

Галогенді қыздыру шамының (ГҚШ) әрекет ету принципі колбаның қабырғасында ұшып жүрген қосындылар – вольфрамның галогенидтерінің пайда болуы, олардың қабырғадан ұшып шығуы, қыздыру денесінде бөлінуі және қайтадан ұщып шыққан вольфрам атомдарын оған қайтарылуымен сипатталады.

Артықшылықтары: бағасы арзан, өлшемі кіші, жинаудың қарапайымдылығы, қосу-реттеу қондырғысының қажетсіздігі, оларды қосқанда бірден жанады; қауіпті қомпоненттердің болмауы, айнымалы токта жұмыс істегенде жылпылдау және гуілдің болмауы.

Кемшіліктері: төменгі жарық беру, қызмет ету мерзімі аз, жарық беру және қызмет ету мерзімі кернеуге тікелей тәуелді, жоғары энергия тұтыну.

Қыздыру шамдарының (ҚШ) классификациясы және шартты белгісі. Қыздыру шамдарының (ҚШ) 2 классификациясы бар: пайдаланылуы бойынша (жалпы және арнайы) және құрылысы (конструкциясы) бойынша      (үлкен өлшемді, орта өлшемді, кіші өлшемді, миниатюрлі, шам-фаралар, шам-шырақтар, галогенді).

Жалпы пайдаланылуы бойынша қыздыру шамдары (ҚШ) үйлерді, әкімдік және өндірістік ғимараттарды, көшелерді жарықтандыруға пайдаланылады. Жалпы пайдаланылу бойынша қыздыру шамдары (ҚШ) 127 және 220 В кернеуге (орынды жарықтандыру үшін – 12 В немесе 36 В) 15 Вт-тан 1000 Вт-қа дейінгі қуатқа арналып жасалады.

Шамдардың белгісінде шамның түрін сипаттайтын бір немесе екі әріп болады (В – қыздыру денесі спиральды вакуумды, Б – аргонмен толтырылған және қыздыру денесі биспиральды, ОЖ - орынды жарықтандыру үшін). әріптен кейін жұмыс кернеулерінің диапазоны вольт бірлігімен және сызықша арқылы ватт бірлігімен қуат көрсетіледі.

Арнайы қыздыру шамдарына (ҚШ) әр түрлі көліктердің шамдары (автомобиль, ұшақ, темір жол, кеме, трамвай), оптикалық аспаптарда, прожекторларда, кино проекторларында, миниатюрлы, өте миниатюрлы, коммутаторлық, декоративтік, жарық өлшеуіштерінде пайдаланылатын шамдар жатады.

Галогенді қыздыру шамдары (ГҚШ) екі топқа бөлінеді – сызықтық және кіші мөлшерлі (компактылы). Сызықтық ГҚШ-дың екі жақты бүйірде орналасқан цоколі болады. 2000 Вт және одан да жоғары қуатты шамдарды цокольсыз, өткізгіш иілетін шығысымен немесе «бұранда» қысқышымен жайпақ контактылармен жасайды. Сызықтық шамдардың қуат диапазоны - 100 Вт-тан 20000 Вт дейін, номиналды  кернеуі – 110, 127, 220 В. Сызықтық шамдар КГ немесе КИ (кварц-галогенді немесе йодты) әріптерімен және номиналды кернеуді және қуатты сипаттайтын сандармен белгіленеді. 

Кіші мөлшерлі (компактылы) ГҚШ  кернеуі 220 В, қуаты 500 Вт-тан 5000 Вт-қа дейінгі прожекторлар үшін жасалады. Бұл шамдардың арнайы конструкциясы және әр түрлі арнаулы цокольдары болады.

Сызықтық ГҚШ ашық кеңістіктерді, ғимараттардың фасадын, жарнамалық тақталарды прожекторлармен жарықтандыру үшін пайдаланылады. Кіші мөлшерлі (кіші габаритті) ГҚШ мұражай және көрме экспонаттарын, сауда қатарларын (витрина) акценттік жарықтандыру үшін, оптикалық және жарық дабылдық аспаптарда пайдаланылады.

 

 

4 Дәріс. Газ разрядты жарық көздері

 

Дәрістің мазмұны:

- газ разрядты, люминесцентті, доғалы сынапты, металл галогенді, натрийлі шамдардың жалпы қасиеттері.

Дәрістің мақсаты:

- газ разрядты сәулелендіру (жарық) көздерінің сипаттамаларымен және оларды пайдалану облысымен танысу.

 

Газ разрядты шамдардың (ГРШ) жалпы қасиеттері [1].

Газдардағы, булардағы немесе олардың қоспаларындағы электрлік разряд нәтижесінде оптикалық сәулелендіру пайда болатын шамдар газ разрядты шамдар (ГРШ) деп аталады. ҚШ-мен салыстырғанда ГРШ ең жоғары жарық беру және қызмет ету мерзімінің ұзақтығымен, және де әр түрлі сәулелендіру спектрлерін алу және қуат, ашық жарықтық және басқа параметрлерінің диапазон шамаларының кең болуымен  ерекшеленеді.

ГРШ-дың әрекет ету принципі әр түрлі формалы мөлдір колбада дәнекерленген екі электродтың аралығындағы электрлік разряд нәтижесінде оптикалық сәулелендіру пайда болатынына негізделген. Кейде жануды жеңілдету үшін қосымша электродтар дәнекерленеді. Ішкі кеңістігіндегі ауа шығарылған соң колба қажетті қысым шамасына дейін газбен (жиі инертті газбен) немесе инертті газ және буының беріктігі жоғары металдың, мысалы сынаптың, натрийдің азғана мөлшерімен толтырылады.

ГРШ-дың классификациясы физикалық (спектр, сәулелендіру түстері, ашық жарықтығы, потенциалдың градиенті, энергетикалық ПӘК), конструктивтік ерекшеліктеріне, эксплуатациялық қасиеттеріне және пайдалану облыстарына байланысты болады.  

Разряд пайда болатын газдардың немесе булардың құрамына байланысты ГРШ: газдар, металл булары, металл булары және олардың қоспалары разряды шамдарына бөлінеді. 

ГРШ-ы жұмыс қысымы бойынша төменгі қысымды (0,1÷104 Па), жоғарғы қысымды (3´104÷106 Па) және өте жоғарғы қысымды (106 Па-дан жоғары) болып бөлінеді. ГРШ-ы разрядының түрі бойынша доғалық разрядты,  бықсу разрядты, импульстық разрядты болып бөлінеді.

Негізгі сәулелендіру көздеріне байланысты ГРШ-ы бөлінеді:

1) атомдардың, молекулалардың қоздырылуымен немесе иондардың рекомбинациялануымен пайда болған газбен немесе бумен сәулелендіру;

2) разряд қоздыратын люминофорлардан сәулелендіру пайда болатын фотолюминесценттік (немесе люминесценттік);

3) жоғарғы температуралық разрядта қыздырылған электродтармен пайда болатын электродты сәулелендіру.

Колбасының формасы бойынша ГРШ бөлінеді:

1) электродтарының ара қашықтығы түтіктің ішкі диаметрінен екі есе және одан да үлкен болатын цилиндрлі колбалардағы түтіктік немесе сызықтық;

2)  түтіктің ішкі диаметрі 4 мм-ден кіші болатын капиллярлық;

3) электродтарының ара қашықтығы колбаның ішкі диаметрінен кіші немесе тең болатын шар тәріздес (ГРШ-дың колбасы жиі шар формасында немесе шар формасына жуықтау болады, сондықтан шар тәріздес атауы берілген); оларды және де доғасының ұзындығы қысқа немесе орта ГРШ деп атайды.

Салқындату тәсілі бойынша ГРШ табиғи және жасанды (ауамен немесе сумен) салқындатуға бөлінеді.

Люминесцентті шамдар.

Люминесцентті шам – төменгі қысымды разрядтық жарық көзі, онда разряд сынап және инертті газдың буларының қоспасында болады.  Шамның құрылысы 10 суретте көрсетілген. Шамның колбасы 1 - шыны цилиндр. Цилиндрдің екі соңында шыны аяқшалар 2 герметикалық түрде дәнекерленген. Оларға колбаның ішкі жағынан электродтар 3 орнатылған. Электродтар вольфрам өткізгіштен жасалады. Электродтар сыртқы жағынан  цокольдың 5 шығысына 4 дәнекерленген. Люминесцентті шамның колбасынан ауа аяқшаларға дәнекерленген штенгель 6 арқылы шығарылады, колбаның сыйымдылығы инертті газбен толтырылады және оған кішкене тамшы түрінде сынап 8 енгізіледі. Колбаның цилиндрлі бөлігіне ішкі жағынан сынап атомдарының ультра күлгін (УК) сәулелендіруін көрінетін сәулелендіруге (жарыққа) өзгертетін жұқа люминофор 9 қабаты жағылған. Люминофор ретінде сурьма және мырыш қоспаларымен кальций галофосфаты қолданылады. Люминофорды УК сәулелендіру кезінде ол әр түсті ақ жарық бере бастайды.

 

 10 Сурет – Люминесцентті шамның құрылысы

 

Жұмыс істеу принципі.

Люминесцентті шамның екі соңындағы екі электродтың аралығында бықсу разряды пайда болады. Шам толтырылған инертті газ және сынап буларымен ағатын ток УК сәулелендіруінің пайда болуын келтіреді. УК сәулелері адам көзіне көрінбейді, сондықтан оны люминесценция құбылысы көмегімен көріну жарығына түрлендіреді.

Барлық люминесцентті шамдарды екі топқа бөлуге болады: сызықтық және компактылы. Люминесцентті шамдарды сәулелендірудің әр түрлі түстерімен жасап шығарады. Сәулелендірудің түстерін түстік температурамен Тт сипаттауға болады. Жылы-ақ түске Тт = 2700-3000 К, ақ – Тт = 3500 К, суық-ақ – Тт= 4200 К, табиғи – Тт = 5000 К, күндізгі – Тт = 6000-6500 К температуралары сәйкес келеді. 

Люминесцентті шамның артықшылықтары: 75 лм/Вт дейінгі жоғарғы жарық берілу, жоғарғы ПӘК (20-25%); стандартты шамдарда 10000 сағатқа дейінгі қызмет ету ұзақтығы, түс берілу сапасының жоғарылығы.

Люминесцентті шамның кемшіліктері: шамның үлкен өлшемі (габариті) жарық ағынын қажетті деңгейде таратуға мүмкіндік бермейді; шамның жарық ағыны қоршаған орта температурасына тәуелді болады; шамдарда экологиялық қатер келтіретін сынап пайдаланылады; жарық ағыны шамды жаққан кезде бірден орнатылмайды, біраз уақыт өткен соң орнатылады, ол шамның құрылысына, қоршаған ортаның және шамның температурасына тәуелді; желіге қосу үшін қосымша аспаптарды қажет етеді. 

          Жоғарғы қысымды газ разрядты шамдар.

Доғалы сынап шамдар (11 суретті қара) шыны колбада орналасқан, ішкі жазықтығында жұқа люминофор қабаты бар, УК сәулелендіруді түтіктің доғалы разряды арқылы жарықтандыруға қажетті көріну жарығына түрлендіретін кварц түтігінен (жандырғыш) тұрады.

1 – сыртқы шыны колба;

2 – люминофор қабаты;

3 – кварц шынысынан жасалған разрядтік түтік; 4 – жұмыс электроды;

5 – жандыру электроды; 6 – жандыру электроды тізбегіндегі шектеуіш кедергілер (резисторлар);   

7 – экран; 8 – сынап.

11 Сурет – Доғалы сынап шамының құрылысы

Кварц шынысынан жасалған түтіктің активті қабаты бар және шамның цоколінің орта бөлігіне жалғанған екі негізгі вольфрамды электрод  және екі қосымша екі электрод (жандыру электродтары) дәнекерленген. Түтікте сынап тамшысы (25-165 мг) болады. Ауаны шығарған соң, люминофордың қасиеттерін тұрақтандыру үшін колба таза инертті газбен (аргонмен) толтырылады. Төменгі қысымды люминесцентті шамдарға қарағанда, сыртқы колбасының болуы ДРЛ түріндегі шамның жарық техникалық сипаттамасы қоршаған ортаның температурасына практика жүзінде сезімтал емес. Олар қоршаған орта ауасының температурасының шамасы -30 °С ÷ +40 °С аралығында сенімді жұмыс істейді. Қоршаған орта ауасының температурасы шамды жандыру кернеуіне және оның жану уақытына әсерін тигізеді.

 

Жарықтандыру құрылғыларын пайдалану кезінде ДРЛ түріндегі шамдардың қандай жағдайда да орналасуы орынды. Бірақ горизонталды жағдайда жандырғыштағы доға газдардың конвекциялық ағынымен жоғары көтеріледі. Бұл қуаттың, жарық берілудің және шамның қызмет ету мерзімінің төмендеуіне келтіреді.

Доғалы сынап шамдарының артықшылықтары: 40-60 лм/Вт болатын жоғарғы жарық берілу; қызмет ету мерзімінің ұзақтығы – 24000 сағат, және де осы мерзімнің аяғында жарық ағыны бастапқыдан 70 % дейін төмендейді; жоғарғы бірліктік қуат кезіндегі өлшемінің кішілігі (компактылығы).

Доғалы сынап шамдарының кемшіліктері: түс берілу сапасы төмен       (Rа = 45-55); бастапқы тұтану уақытының ұзақтығы (10 минут); қызған шамның қайтара қосылмауы; сыртқы колбаның жоғарғы температурасы (250-300°С); желіге қосу үшін қосымша аспаптарды қажет етеді. Жоғары қысымды доғалы сынап шамдары түс берілу сапасы қажет етілмейтін орындарды – көшелерді, қоймаларды, өндірістік мекемелерді жарықтандыруда пайдаланылады.

Металл галогенді шамдар (МГШ).

Металл галогенді шамдар (МГШ) құрылысына қарай жоғары қысымды доғалы сынап шамдарына ұқсайды, бірақ олардың колбасы люминофор қабатынсыз, олар мөлдір шыныдан жасалған (12 суретті қара).

Общий вид осветительных металлогалогенных ламп

1 – серіппелі распорки; 2 – разрядтық түтік;

3 – негізгі электродтар; 4 – жандыру электроды; 5 – жылыту қабаты;  

6 –жылуға төзімділікті шектейтін кедергі.

12 Сурет – Металл галогенді шамдардың құрылысы

Мөлдір колбада екі жағынан электродтар дәнекерленген разрядтық түтік орналасқан. Колбаның негізінде экран орнатылған. Сыртқы колба ретінде люминофор қабатынсыз ДРЛ шамының стандартты колбасы пайдаланылады (суреттегі шамның модификациясы - 5), немесе цилиндр түріндегі колба (модификациясы - 6). 5-ші модификациялы шамдар барлық жағдайда, ал  6-шы модификациялы шамдар горизонталды орналасқан жағдайда жұмыс істейді. МГШ-да түсті түзету үшін және түстің берілуін жоғарылату үшін арнайы жарықты сәулелендіру қосымшалары – металдардың галогенді қоспалары қолданылады.

 

МГШ-дың артықшылықтары: жоғарғы жарық берілу, қызмет ету мерзімінің ұзақтығы – 15000 сағат, жоғарғы түс берілу (Rа = 90); шашыратқыштың көмегімен кеңістікте жарық ағынын оңай тарату үшін габариті кіші жандырғышы бар.   

МГШ-дың кемшіліктері: бағасы қымбат, бастапқы тұтану уақытының ұзақтығы (10 минут); жарық ағынының пульсациясының өте тереңдігі, қызған шамның қайтара қосылмауы; желіге қосу үшін қосымша аспаптарды қажет етеді.

Натрийлі шамдар.

Натрийлі шамдар жарық өткізгіш поликристалды керамикадан (алюминий қышқылы) жасалған, іші сәулелендіру жарығына сары-қанық сарғыш түс беретін натрий қосылған ксенонмен және амальгама түріндегі сынаппен толтырылған (13 суретті қара). Жанарғы цилиндр немесе эллипс түріндегі, цоколі бұрандалы колбада орналастырылған. Шамды қосқан кезде жанарғы  оның жұмысын тұрақтандыратын сынап және натрий буларында доғалық разряд пайда болады. Колбаның ауасы дәнекерленген штенгель 5 арқылы шығарылып, колбаның сыйымдылығы инертті газбен толтырылады. Шамның жұмыс істеу кезінде ол ваккумды-тығыз ток кірмесінің және электродтың ұстағышының, ал оның сыртқы бөлігі натрий амальгамасының сыйымдылығы болып табылатын суық аймақтың рөлін атқарады. Штенгель 5 ниобийдан жасалған тұтас түтіктен тұрады, оның шамның ішіндегі шығысының электродты бекіту үшін арнайы формасы болады.

1 – керамикалы қақпақ; 2 – керамикалы жарық өткізгіш түтік; 3 – сыртқы балқымайтын шыны колба; 4 – электрод;

5 – ниобийлі штенгель; 6 – барийлі геттер (газ сіңіргіш); 7 – цоколь.

13 сурет – Натрийлық шамның құрылысы

Жоғарғы қысымды натрийлі шамдардың қоршаған ортаның температурасын сезгіштігі аз және -60÷ +40 °С температуралар диапазонында жұмыс істейді. Электрлік тораптың кернеуінің тербелісі натрийлі шамдардың сәулелендіру және электрлік параметрлеріне  әсерін тигізеді. Сонымен бірге, натрийлі шамдар жану кезінде дұрыс орналастыруды сақтауды талап етеді: тік орнатылудан нормалы ауытқу бойынша цоколі төмен немесе жоғары орналастырылады.

 

Натрийлі шамдардың артықшылықтары: жарық көзінің үнемділігі; жоғарғы жарық беру (150 лм/Вт); қызмет ету мерзімінің ұзақтығы - 28000 сағат.

Натрийлі шамдардың кемшіліктері: нашар түс беру; бастапқы тұтану уақытының ұзақтығы (5-7 минут); жарық ағынының пульсациясының өте тереңдігі (80%); қызған шамның қайтара қосылмауы; желіге қосу үшін қосымша аспаптарды қажет етеді.

Натрийлі шамдар көшелерді, туннельдерді, алаңдарды жарықтандыруға пайдаланылады.

 

 

5 Дәріс. Жарық диодтары

 

Дәрістің мазмұны:

- жарық диодтарының жалпы қасиеттері.

Дәрістің мақсаты:

- жарық диодтарының сипаттамаларымен және пайдалану облыстарымен танысу.

 

Жарық диоды – электр тогын тікелей жарықты сәулелендіруге түрлендіретін жартылай өткізгіш аспап [1].

Жарық диодтарында жартылай өткізгіш және  өткізгіш материалдар шекарасынан электр тогы аққан кездегі жарық генерациясы принципі қолданылады. Диодқа тура кернеу келтірілгенде электрондар n-облысынан p-облысына инжектирленеді, онда олар саңылаулармен рекомбинацияланады. Осы кезде белгілі толқын ұзындығымен жарық кванты сәулелендіруі түрінде энергия бөлінеді.  

Жарық диоды қазіргі заманғы микроэлектроника әдістерімен өткізгіште өсірілген жартылай өткізгіш материалдардың бірнеше қабатынан тұрады.

Жарық диодының құрылысы 14 суретте көрсетілген. Жарық диодының негізін өткізгіште 2 орналасқан жартылай өткізгіш кристалл 1 құрайды. Кристалға 1 және өткізгішке 2 кірмелер 3, 4 арқылы электрлік кернеу беріледі. Кристалл 1 жарықты бір жаққа бағыттауға арналған шашыратқышпен 5 айнала қоршалған. Кристалл 1 сыртқы әсерлерден поликарбонаттан жасалған корпуспен 6 қорғалады. Корпустың жоғарғы бөлігі белгілі қисықпен доғаланып жасалады және жарық түйінін құрайтын линза рөлін атқарады.

 

14 суретЖарық диодының құрылысы

 

Жарық диодын қоректендіру үшін төменгі кернеулі тұрақты ток қажет, оның шамасы сәулелендірудің түсіне байланысты: қызыл жарық диодында -1,9-2,1 В, жасыл жарық диодында 2,5-3 В, көк және ақ жарық диодында 4 В. Номиналды жұмыс тогы 20 мА. Жеке жарық диодының ең жоғарғы қуаты 5 Вт.  Ақ жарық диодының жарық беруі 35 лм/Вт дейін, қызыл және жасыл жарық диодының жарық беруі 1,9-2,1 лм/Вт дейін, жасыл жарық диодының жарық беруі 2,5-3 лм/Вт дейін, көк және ақ жарық диодының жарық беруі 50 лм/Вт дейін болады. Жарық диодын қосқанда полярлігін сақтау керек, болмаса аспап істен шығуы мүмкін.

Жарық диодының екі негізгі түрі болады: индикаторлық және жарықтандыру. Индикаторлық жарық диодтарының бағасы арзан, жарық көзінің  қуаты аз болады, индикаторлық панельдерді және электронды аспаптарды, компьютер дисплейлерін немесе автомобильдің аспаптық панельдерін жарықтандыру үшін жарық индикаторлары ретінде пайдаланылады. Жазықтықты жарықтандыру жарық диодтары жоғарғы ашық жарықты және жоғарғы қуатты болады, олар сенімді қуатты құрылғылар, жарықтандырудың қажетті деңгейін қамтамасыз етеді және және әдеттегі жарық көздерінің жарық ағынына тең немесе артық жарық ағынын береді. Жарық диодтары арқылы ақ түс алудың екі әдісі болады. RGB түстер моделіне сәйкес ақ түсті қызыл (R), жасыл (G) және көк (B) жарық диодтарының сәулелендірулерін топтастырғанда алуға болады. Люминофорлы технология бойынша ақ түсті бір жарық диодын, мысалы көк жарық диодын сары люминофор қабатымен комбинациялау кезінде  алуға болады. Ақ түстің түсі және түс температурасы көк жарық диоды сәулелендірген жарықтың толқын ұзындығымен, люминофордың қалыңдығыиен және құрамымен анықталады.

Жарық диодтарының артықшылықтары:  қызмет ету мерзімінің өте  ұзақтығы – 50000 сағат; энергияны үнемдейтін жарық көзі; сыртқы әсер факторларына (қоршаған орта температурасына, ылғалдылыққа, механикалық жүктемелерге) төзімділігі; өлшемінің (габарит) кішілігі, жарық ағынын пайдалану коэффициенті жоғары; жеңіл басқарылуы, сынап болмағандықтан толық экологиялық қауіпсіздік; қызмет көрсетушілердің қауіпсіздігі; кең түс гаммалары және сәулелендіру бұрыштарының әртүрлілігі; электрлік монтаж жасаудың қарапайымдылығы.   

Жарық диодтарының кемшіліктері: бірліктік қуаты аз; жарық диодтарын арнайы аспаптар (трансформаторлар және түрлендіргіштер) арқылы қосуды қажет ететін төменгі қоректендіру кернеуі; бағасы өте қымбат.

Жарық диодтарының пайдаланылуы.

Көшелерді, өндірістік ғимараттарды жарықтандыруға пайдаланылады.

Жеке жарық диодтары ретінде (мысалы, аспаптың панелінде қосу индикаторы) және де сандық немесе әріптік-сандық көрсеткіштер (мысалы, сағаттағы сандар) ретінде пайдаланылады.

Жарық диодтарының массиві үлкен көше экрандарында, жүгірмелі жазуларда пайдаланылады. Мұндай массивтерді жарық диодтарының кластерлері немесе кластерлер деп атайды.

Қуатты жарық диодтары фонарьларда және бағдаршамдарда (светофор),  жарық диодты жол белгілерінде қолданылады.

Сұйық кристалды экрандардарды (мобильді телефондар, мониторлар, теледидарлар), ойыншықтарды, USB-құрылғыларды сәулелендіру үшін қолданады.

 

 

6 Дәріс. Жарықтандыру аспаптары және сәуле түсіргіштер

 

Дәрістің мазмұны:

- жарықтандыру аспаптары және сәуле түсіргіш құрылғыларының жарықтық-техникалық параметрлері, кластарға жіктеу,  мақсаты.

Дәрістің мақсаты:

- жарықтандыру аспаптармен және сәуле түсіргіш құрылғылармен танысу.

 

Жарықтандыру аспабы – жарық көзінің жарық ағынын кеңістікте  қажетті деңгейде тарату құрылғысы. Жарықтандыру аспабы жарық көзінен және  жарықтық-техникалық арматурадан тұрады.

Жарықтандыру аспабының жарықтық-техникалық арматурасының негізгі жұмысы:

1) кеңістікте шамның жарық ағынын қажетті бағыттарда тарату және концентрациялау;

2) шамнан жарық түсу кезіндегі көру функциясының  бұзылуынан көздерді қорғау;

3) шамды қоршаған ортада пайдалану факторларынан (шаң, ылғал, механикалық бұзылу) қорғау;

4) шамдарды бекіту және қоректендіру көзіне қосу.

Жарықтандыру аспабының жарықтық-техникалық параметрлері: жарық тарату; қорғаныс бұрышы; ПӘК.

Жарық тарату бойлық  жарық күшінің  қисығымен сипатталады. Жарық күшінің қисығы – аспаптың жарық күшінің жарықты тарату бағытына қатынасының графикалық сипаты. Жарық тарату сипатына байланысты жарықтандыру аспабы 5 класқа (15 суретті қара) бөлінеді: тура (П), көбінесе тура (Н), шашыраңқы (Р), көбінесе шағылысу (В) және  шағылысу (О) [1,4].

 

15 Сурет – Жарық тарату кластары

 

Жарық күшінің  қисығы 7 түрге бөлінеді: концентрацияланған (К), терең (Г), косинусты (Д), жартылай кең (Л), кең (Ш), синусты (С) және біркелкі (М) (16 суретті қара).

 

 

 

 16 Сурет – Жарық күшінің  қисықтарының түрлері

Қорғаныс бұрышы g – шамның жарығының тура түсуінен көздердің қорғанылу шектерінің бұрышы (17 суретті қара).

 

 17 Сурет – Жарықтандыру аспаптарының қорғаныс бұрыштары

 

 Жарықтандыру аспабының жұмысының эффективтілігі ПӘК-мен сипатталады.  Жарықтандыру аспабының ПӘК жарықтандыру аспабының жарық ағынының ФОП  жарық көзінің жарық ағынына ФИС қатынасымен сипатталады [5]:

 

 

 

Шамның энергетикалық ПӘК-ін бағалау үшін «шам–ПРА» комплексінің жұмысының эффективтілігін қосымша есепке алу керек.

Жарықтандыру аспабының ПӘК оның тиімділігін сипаттайды және жарықтандыру арматурасының материалына және жалпы  жарықтандыру аспабының конструкциясына тәуелді болады.

 

Шамдардың кластарға жіктелуі.

- жарықтық-техникалық функциясы бойынша: жарықтандыру аспаптары, жарықтық дабыл-сигнализация аспаптары және жарнамалық жарықтандыру; 

- эксплуатациялық шарттары бойынша: жайларға арналған жарық аспаптары, ашық кеңістікке арналған жарық аспаптары және экстремалды ортаға арналған жарық аспаптары;  

- жарық тарату сипаты бойынша: шамдар, прожекторлар және проекторлар;

- фотометриялық дененің формасы бойынша: симметриялы, дөңгелек-симметриялы және симметриялы емес  жарық аспаптары;

- эксплуатациялау кезінде тасымалдау мүмкіндігі бойынша: қозғалмайтын (стационарлы), тасымалданатын және қозғалатын;

- шамды қоректендіру әдісі бойынша: тораптық, жеке қоректендіру көзі және аралас қоректендіру көзі;

- оптикалық жүйесінің орнын өзгерту мүмкіндігі бойынша: қозғалатын және қозғалмайтын;

- жарықтық-техникалық сипаттамаларының өзгеру мүмкіндігі бойынша: реттелетін және реттелмейтін;

- орнату әдісі бойынша: қабырғада, төбеде, жерде, үстелде, ілгіште, құрылмалы, консольды, қолда ұстайтын.

Қорғаныс дәрежесі бойынша кластарға жіктеу.

IP жүйесі бойынша кластарға жіктелген шамға IP әріптерінен және екі саннан тұратын белгі қойылады. Бірінші сан қатты заттардан қорғаныс деңгейін, екінші сан ылғалдан қорғаныс  деңгейін белгілейді. 

Шамдарды электр тогының соғуынан және қоршаған ортаның әсерінен қорғаныс дәрежелері.

0-класс – электр тогының соғуынан қорғаныс негізгі (жұмыстық) оқшаулаумен қамтамасыз етіледі.

I-класс – электр тогының соғуынан қорғаныс негізгі (жұмыстық) оқшаулау және де шамның ашық ток өткізгіш бөліктерін стационарлы бір фазалық үш сым желілік немесе үш фазалық бес сым желілік қорғаныс (жерге қосылған) өткізгіш сым желіге жалғау арқылы қамтамасыз етіледі.  

II-класс – электр тогының соғуынан қорғаныс екі немесе одан да көп оқшаулаумен қамтамасыз етіледі.  

III-класс – электр тогының соғуынан қорғаныс шамасы өте төмен, қауіпсіз кернеумен (≤50 В) қоректендіру арқылы қамтамасыз етіледі.

Сәуле түсіргіш құрылғылар.

Белгілі бір спектрлік құрамы және интенсивтілігімен сәулелендіру энергиясын сәулелендіру көзінен сәулелендіру объектісіне беруге арналған құрылғылар сәуле түсіргіш құрылғылар деп аталады. Денемен сіңірілген  сәулелендіру энергиясы, фотоқабылдағышта  сапалық өзгертулер енгізетін фотозаттарға жартылай түрлендіріледі. Бактерицидті УК сәулелендіру судағы және ауадағы бактерияларды азайтады; көріну сәулелендіруі өсімдіктердің жасыл жапырақтарында көміртегі түрінде жинақталады;  кеңістіктер ИҚ сәулелендіру әсерімен қыздырылады. Фотоқабылдағыш арқылы басқа энергия түріне түрлендірілген, фотоқабылдағыштың сәуле түсіру аумағының шамасына тәуелді сәулелендіру энергиясы сәуле түсіру дозасы немесе экспозиция деп аталады.  Сәуле түсіргіш құрылғылар кеңістікте, уақыт және спектрлері  бойынша көрінбеу сәулелендіру қабылдағыштарының  реакциясын қамтамасыз ету мақсатында оптикалық сәулелендіруді генерациялау және қайта тарату үшін арналған. Сәуле түсіргіш құрылғылар сәулелендіру көздері табиғи, жасанды және аралас болып бөлінеді. Жасанды сәулелендіру көздері когерентті және когерентті емес болып бөлінеді.

Классқа жіктелу.

Барлық сәуле түсіргіш құрылғылар келесі кластарға жіктеледі: пайдаланылуы, қолданылатын сәулелендіру көздерінің түрі, сәулелендіру көзі және қабылдағыштың өзара орналасуы бойынша.

Пайдаланылуы бойынша класқа жіктелу. Оптикалық сәулелендіру       1,0 нм÷1,0 мм аралығындағы электр магниттік тербеліс облысын қамтиды. Бұл облыс 3 аймаққа бөлінеді: күлгін түстен қызыл түске дейінгі барлық түс гаммасын қамтитын УК, көріну және ИҚ сәулелендіру аймақтары. Әрбір аймаққа немесе оның бөлігіне өзінің сәулелендіру қүрылғысы сәйкес келеді;

УК-С – l = 100...280 нм (бактерицидті сәулелендіру). Бұл диапазонда суды, ауаны, қорапты және басқа да материалдарды, кеңістіктерді зарарсыздандыру құрылғылары жұмыс істейді.

УК-В – l = 280...315 нм (биологиялық әсер аймағы). Бұл диапазонда эритемдік (виталды) сәуле түсіру, тірі организмдерді стимулдау және емдеу құрылғылары жұмыс істейді.

УК-А – l = 315...380 нм (эффективті люминесценция). Бұл диапазонда люминесценттік талдауға арналған құрылғылар жұмыс істейді.   

УК – l =  100...380 нм (барлық УК аймағы). Бұл диапазонда себу сапасын жоғарылату және мутанттарды алу үшін дақылдардың тұқымдық материалдарын УК сұрыптау құрылғылары, ұшатын жәндіктермен күреске арналған  құрылғылар жұмыс істейді.  

ФАР – l = 360...720 нм (физиологиялық активті радиация). Бұл диапазонда жылыжай көшеттеріне және өсімдіктерге сәуле түсіргіш құрылғылар  жұмыс істейді. 

КС – l= 380...760 нм (көріну сәулелендіру аймағы). Бұл диапазонда жұмыстық және технологиялық сипаттағы жарықтандыру құрылғылары жұмыс істейді. 

ЖИҚС (жақын ИҚ сәулелендіру) – l = 760...10000 нм. Бұл диапазонда  қыздыру, жылыту, кептіру, ұшатын жәндіктер және олардың қуыршақтарымен күресу және дақылдардың тұқымдық материалдарын сұрыптау құрылғылары  жұмыс істейді.  

Аралас сәулелендіру құрылғылары әртүрлі оптикалық сәулелендіру аймақтарын құрайды. Оларда барлық УК және көріну аймағында сәулелендіру болатын бірдей шамдар да (мысалы, ДРТ), және де әр түрлі шамдар комбинациясы (мысалы, ИҚУК құрылғылары - инфрақызыл және ультра күлгін) пайдаланылады.

Сәулелендіру көзі және қабылдағыштың өзара орналасуы бойынша класқа жіктелу.

Стационарлы құрылғылар сәулелендіру көзі және қабылдағыштың өзара орналасуы өзгермейтінімен ерекшеленеді. Малдарды жылыту және сәуле түсіру, люминесценттік талдау, зарарсыздандыру  құрылғылары стационарлы  болады. Осындай құрылғыларға ОБУ, ББП, ЭО УК-аймақ, барлық өсімдіктерге сәуле түсіргіштер, ИҚ және аралас сәуле түсіргіштер жатады.

Қозғалатын құрылғылардың стационарлы құрылғылардан айырмашылығы – бір жұмыс циклында сәуле түсіргіштер бір немесе бірнеше орында болады. Тасымалданатын құрылғылар да қозғалатын құрылғыларға жатады. Сәуле түсіргіштердің астындағы қабылдағышты ауыстыру мүмкіндігі бар (мысалы, кептіру құрылғыларында); кептіру камерасындағы детальдар ауыстырылады.

Қозғалатын құрылғылар сәуле түсіргіштер сәулелендіруді қабылдағыштардың үстінде қозғалуымен (УОК, УО-4, У0-4М құрылғылары), немесе сәулелендіруді қабылдағыштар сәуле түсіргіш құрылғыларының астында қозғалуымен ерекшеленеді.

Қозғалатын құрылғыларда сәуленің түсірілуі уақыт бойынша өте баяу өзгереді. Мұндай сәуленің түсірілуінің өзгеруін  сәулелендіру көздеріне берілген қуаттың өзгеруімен (айнымалы сәуле түсіру құрылғыларымен)  алынады.

Импульсты құрылғылар. Импульсты құрылғыларда энергия сәулелендіру көзінен қабылдағышқа белгілі жиілікпен, және энергия берілісіндегі пауза сәуле түсіру уақытынан (импульс) әлдеқайда үлкен шамамен периодты беріледі. 

Сәуле түсіргіштің құрылысы 18 суретте көрсетілген [3,6,8]. Газ разрядты шамның балласт құрылғысы орналасқан корпусы 2 жылуға төзімді силикон резеңкемен нығыздалған фарфор патронмен 3, құрыштан жасалған тұтқа түрiндегі  аспалы түйiнмен 1 және екі шлангты кәбілмен 4 – біріншісі үш штырлы айырмен, екіншісі үш ұялы розеткамен жабдықталған.  жұп бойынша тығыз бекiтiлген (герметикалы) разъемдар құрастыратын айыр және розеткалар бес сәуле түсіргішті бірізді қоректендіру және корпустарын  жерге тұйықтауы бойынша топқа бірлестіреді.  Сәуле түсіргіштерді кернеуі 220 В торапқа қосады. Сәуле түсіргіштердің екі түрі болады: ОТ 400И – индуктивтікті теңгеру құрылғысы, ОТ 400Е –  индуктивтік-сыйымдылықты теңгеру құрылғысы. Сәуле түсіргіштердің екі түрінің де қуат коэффициенті cos j=0,5, бірақ біреуінде ток кернеуден кешігеді, екіншісінде асады, бұл екі түрін бір кезде қолданғанда сәуле түсіргіштердің қуат коэффициентін (cos j) бірге жуық етіп алуға болады. ОТ 400И сәуле түсіргішінің салмағы– 5 кг, ОТ 400Е сәуле түсіргішінің салмағы – 7 кг.

 

а – жалпы түрі; б – кеңістікті сәулелендіру тығыздығын тарату сипаттамасы; 1 – ілгіш түйіні; 2 – ПРА сәулелендіру көзі; 3 – нығыздағышты фарфоролы патрон; 4 – сәуле түсіргіштің қоректендіру кәбілі; 5 –ДРЛФ-400 шамы.

 18 Сурет – ОТ-400 жылыжай сәуле түсіргіші

7 Дәріс. Ауыл шаруашылығы өндірісіндегі ультра күлгін (УК) сәуле лендіру құрылғылары

 

Дәрістің мазмұны:

- ультра күлгін (УК) сәулелендіру құрылғылары, биологиялық әсері, дозалау.

Дәрістің мақсаты:

- ультра күлгін (УК) сәулелендіру құрылғыларымен танысу.

 

УК сәулелендірудің биологиялық әсері.

УК сәулелендіру – тірі организмдердің тіршілік етуіне үлкен әсер ететін сыртқы ортаның маңызды факторларының бірі.

Ауылшаруашылық жануарларының организміне УК сәулелендірудің биологиялық әсері тері түкшелеріндегі, кiлегейлi қабықтардағы және көру мүшелерiндегі фотохимиялық реакция, сонымен бiрге УК сәулелендіруде пайда болатын озонның, азоттың тотықтары, аэроиондар әсерi арқылы көрсетіледi.

УК сәулелендіру әсерімен жануарлардың терісінде зат алмасуды реттеуде маңызды роль атқаратын  пассивті провитаминнен активті витамин D құратын реакция жүреді. D витамині жеткіліксіз болса, минералды, белокты және көміртегілі-майлы алмасу бұзылады. Соның салдарынан ацидоз, остеомаляция, рахит және т.б. аурулар пайда болады. Төлдердің өсуі тоқтатылады, аурулар жиілейді, малдар мен құстардың өсуі төмендейді.

УК сәулелендіру әсерімен жем жақсы қорытылады, сүт, ет, жұмыртқа және жүн өнімділігі 7...12% пайызға көбейеді, төлдеу функциясы артады, төлдер өмір сүруге қабылетті және ауруларға төзімді болып дүниеге келеді.

Жануарларды және құстарды УК сәулелендіруге арналған қозғалмайтын (стационарлы) құрылғылар.

Қозғалмайтын (стационарлы) құрылғыларда ЛЭ 30-1 люминесцентті эритемді шамдары бар ЭО1-30М, ОЭ1 және ОЭ2 эритемді сәуле түсіргіштер, өте аз ЛРК-2М арматурасында доғалық сынап-кварцты  ДРТ 400 шамдар,  кейде «Астра-12» арматурасында доғалық сынап-вольфрамды эритемді  ДРВЭД 220-160  шамдар, УПМ-15 және шаңнан қорғанысты етіп жасалған қуаты 200 Вт дейінгі басқа да шамдар пайдаланылады.

Қозғалмайтын (стационарлы) құрылғыларда УК сәулелендіруді дозалау оның жұмыс уақыты бойынша есептелген кеңістіктегі сәулелендіру шамасымен жүргізіледі.  Есептелген кеңістік ретінде сәулелендіру нүктесінің ең үздік шарттары қабылданады, бұл жануарларды артық  сәулелендіруді болдырмауды түсіндіреді. 

Көріну және УК сәулелендірудің сәулелендіру объектіне бірлескен әсері олардың жеке әсерінің эффектісінің сомасынан артық эффект береді. Аралас сәулелендірудің әсері көптеген зерттеулермен тұжырымдалған.

Ауылшаруашылық жануарларын және құстарды аралас сәулелендіруді әртүрлі сәуле түсіру тәсілдері бар. 

1. Жануарларға сәуле түсіруді және жайды жарықтандыруды сәуле түсіргіш және жарықтандыру құрылғыларының көмегімен орындауға болады. Бұл жағдайда сәуле түсіргіш құрылғысы қозғалмайтын (стационарлы) эритемді люминесцентті шамдар немесе  қозғалатын доғалық сынап-кварцты шамдар болуы мүмкін, ДРТ 400 шамдарымен жабдықталған жылжымалы ОРК немесе ОРКШ сәуле түсіргіш құрылғылары пайдаланылады. Сәуле түсіргіш құрылғыларымен қатар люминесцентті шамдар негізіндегі жарықтандыру құрылғылары орнатылуы керек. Екі құрылғының әрқайсысында жеке қоректендіру көзі және басқару тораптары, сәуле түсіргіштер және шамдар, бекітуге арналған конструкциялар болуы керек.

2. Жануарларға сәуле түсіруді және жайды жарықтандыруды эритемді және жарықтандыратын люминесцентті екі шамы бар шам-сәуле түсіргіш негізіндегі жарықтандыру-сәуле түсіргіш құрылғыларының көмегімен орындауға болады. Шамдарды электр торабының әртүрлі тобына қосады, және оларды бір біріне тәуелсіз басқаруға болады.

3. Жарықтандыру-сәуле түсіргіш құрылғылары эритемді-жарықтандыру шамдары негізінде құрылуы мүмкін, олар көріну және толқын ұзындығы 280 нм артық болатын УК сәулелендіруді құрайды. ЛЭО 15, ЛЭО 15П және ДРВЭД 220-160 шамдары пайдаланылады.

Эритемді-жарықтандыру шамдары көріну және УК сәулелендіру ағындарының нақты қатынасын береді, олар ЛЭО 15 шамының люминофорының сандық қатынасына немесе мөлдір және ЛЭО 15П шамының колбасының ішкі кеңістігіндегі люминофор қабатының жолақтарының еніне байланысты болады.

ЛЭО шамының нақты сәулелендіру қатынасы жануарлар жайына берілген күндізгі жарықтың ұзақтығында эритемді сәуле түсіру дозасын қамтамасыз ету үшін пайдалану мүмкіндігін анықтайды.

Шамдарды эксплуатациялау уақытында УК ағынының төмендеуі кезінде эритемді сәуле түсірудің регламентті дозасын қамтамасыз ету үшін, олардың тәулік бойы жұмыс істеу уақытын көбейту қажеттілігі туындайды, ол электр энергиясының шығыны мен күндізгі жарық күнінің асқын оптималды ұзақтыққа ұзартылуына байланысты болады. Күндізгі жарық күнінің ұзақтығын тұрақты сақтау кезінде регламентті дозаға байланысты сәуле түсірудің шамасының төмендеуі болады, ол жарықтандыру-сәуле түсіргіш құрылғының экономикалық эффектілігін төмендетеді.

УК сәулелендіруді дозалау.

Сәулелендіруді қатаң дозалау – оптикалық сәулелендіру энергиясын пайдалану арқылы технологиялық процестің режимінің тиімділігінің қажетті  шарты.

УК сәулелендірудің тірі организмдерге әсері оның сапасына және санына байланысты пайдалы, тұнжырататын немесе құрытатын болады. Сәулелендірудің дозасы тапсырылған шамадан аз болса экономикалық тиімділігі болмайды, асқын сәулелендіру шығын келтіреді, өйткені өнімділікті азайтады.

Сәулелендіру ұзақтығы нақты бастапқы мәліметтерге негізделіп есептеледі: сәулелендіру көзінің және сәуле түсіргіштің түрі, сәуле түсіргіштің сәулелендіру объектісінің ара қашықтығы, сәулелендіру көзінің ағынына немесе есептеу кеңістігіндегі сәулелендірудің өлшеу нәтижелері.

Жануарлар мен құстарды УК сәулелендіруге арналған жылжымалы Подпись: пзқұрылғылар.

УО-4 механикаландырылған сәулелендіру құрылғысы қорада немесе жеке бөлімде бағылатын ауыл шаруашылық жануарларын УК сәулелендіруге арналған. Құрылғының құрылысы 19 суретте көрсетілген [3,6,8].

 

 

1 – тасушы сым; 2 – жетектеуші трос; 3 – шығыршықты каретка; 4 – ДРТ 400 шамымен жабдықталған сәуле түсіргіш; 5 – басқару шкафы; 6 – сәуле түсіргіштердің қоректендіру кәбілі; 7 – жетек станциясы.

19 Сурет – УО-4 сәулелендіру құрылғысы

 

УО-4 құрылғысын эксплуатациялауда ДРТ 400 шамымен жабдықталған сәуле түсіргіштің астындағы, оның сәулелендіру ағынымен сипатталатын сәулеленудің өзгеруіне байланысты сәуле түсіргіштің жануарлардың жоғары жағына асылу биіктігін реттеу керек.

 

 

8 Дәріс. Ауыл шаруашылығы өндірісіндегі инфра қызыл (ИҚ) сәулелендіру құрылғылары

 

Дәрістің мазмұны:

- инфра қызыл (ИҚ) сәулелендіру құрылғылары, биологиялық әсері, дозалау.

Дәрістің мақсаты:

- инфра қызыл (ИҚ) сәулелендіру құрылғыларымен танысу.

 

ИҚ сәулелендіру көріну және ИК сәулелендірулер сияқты сәулелендіру көзі мен қабылдауыштың арасында тікелей контакт болмаған кезде энергияны беруге мүмкіндік береді. Сәулелендіру арқылы энергияны берудің конвекцияны немесе жылу өткізгіштікті беруден  біраз артықшылықтары бар. ИҚ сәулелендіру ағыны бағытталып таратылады және сәулелендіру қабылдауышына концентрацияланады. ИҚ сәулелендірудің әр түрлі көздері мен шағылысу формаларын пайдалану арқылы локалды сәулелендіру құруға болады немесе  қажетті сәулелендіруді сәулелендіру кеңістігі бойынша біркелкі таратуды қамтамасыз етуге болады.  

ИҚ сәулелендіруді заттар әртүрлі сіңіреді. ИҚ сәулелендіру ауамен сіңірілмейді деп айтуға болады, судың ИҚ сәулелендіруді сіңіру коэффициенті өте жоғары болады. 

ИҚ сәулелендірудің электр көздерінің ПӘК өте жоғары, аз біріліктік қуаттарда инерциялылығы, металл сыйымдылығы және салмағы төмен болады, автоматика құрылғыларының көмегімен жеңіл реттеуге және бақылауға болады.                ИҚ сәулелендіру ауыл шаруашылық өндірісінде малдардың және құстардың төлдерін жылыту, жеміс-жидектерді кептіру, дақылдар мен жеміс-жидектердің тұқымдық материалдарын себу алдындағы сұрыптау, дезинсекциялау үшін және  басқа да ауыл шаруашылық өндірісінің процестерінде пайдаланылады.

ИҚ сәулелендірудің биологиялық әсері [3].

Мал шаруашылығы жайларына қажетті жылу режимі жалпы жылыту немесе жалпы және локалды аралас жылыту жүйелерімен қамсыздандырылуы мүмкін.

Бүкіл мал шаруашылығы жайындағы қажетті температураны сақтауға арналған жылыту жүйесі көп энергия шығынын қажет етеді. Малдардың және құстардың төлдерінің жайларының шектелген аймағында ғана ауа температурасы жоғары болатын аралас жылыту жүйесі тиімді.

Локалды жылытуды қамтамасыз ету үшін электр жылыту едені, электр қыздыру төсеніштері, панельдері және басқа да қыздыру құрылғылары пайдаланылады. Ауыл шаруашылығы өндірісінде төлдерді ИҚ жылыту кең таралған.

ИҚ сәулелендірудің ағыны жануардың денесіне жетіп, біразы шағылысады, бірақ қалған бөлігі терісімен және тері астындағы ағзамен жылу эффектін құрай сіңіріледі.

Сәулелендірілген тері бөліктерінде қанның мөлшері 10...15 есе көбейеді, 1...2 минуттан соң жылулық эритема пайда болады.

Тірі организммен ИҚ сәулелендіруді сіңіру – жануардың бүкіл организмі қатысатын өте күрделі биологиялық процесс. Сәулелендіру организмнің жүйке (нерв) жүйесіне терінің жылыту рецепторы арқылы әсер ете отырып, без функцияларының, қан айналу органдарының жұмысын және дененің ағзаларын қанмен қамтамасыз етуді жақсартады. 

ИҚ сәулелендіру басқа жылыту құрылғыларына қарағанда жануарларды жылыту әсерімен қатар олардың организмінде биологиялық процестерді, тонусын және резистенттігін жоғарылатады, жағдайын, өнімділігін, өсуін және сақталуын жақсартады.

Малдар және құстарды ИҚ сәулелендіру құрылғылары.

Сәулелендіру құрылғыларында СОПО1-250, ОРИ-1, ОРИ-2, ОВИ-1, «ЛатвИКО» малдардың орындарының жоғарғы жағына орналастырылған ИҚ сәулелендіргіштері пайдаланылады.  Сәулелендіргіштер құрылғының электр торабының желілерін өткізуге арналған ілгіштер көмегімен түтіктер немесе тростарда бекітіледі. Автоматтандырылған ИКУФ-1, ИКУФ-1М, «Луч» құрылғылары бір уақытта ауыл шаруашылық мал және құс төлдерін ИҚ жылыту және УК сәулелендіруге арналған.

Бір құрылғының құрамына 40 сәулелендіргіш және басқару пульті кіреді. Әрбір  сәулелендіргіш ( 20 суретті қара) қосу-реттеу құрылғысы бар 3 екі ИКЗК 220-250 1 ИҚ шамдардан және бір эритемді ЛЭ 15 2 (немесе эритемді-жарықтандыру ЛЭО 15) шамдардан тұрады [3,6,8].

 

1 – ИҚ шамы; 2 – эритемді шам; 3 – қосу-ажырату ажыратқыштары орналасқан ПРА қақпағы; 4 – аспалы ілгіш; 5 – қорғаныстық тор.

 20 Сурет –  ИКУФ-1 сәулелендіру құрылғысының конструкциясы

 

ИҚ сәулелендіруді пайдалану эффективтілігі салмақты дәрежеде ИҚ  сәулелендіру режиміне тәуелді.

Торайларды сәулелендіру үшін мегежін-шошқа қораларында екі температуралық режим құру қажет: біреуі - емізетін мегежіндер үшін, екіншісі - еметін торайлар үшін.

Торайларды ему кезеңінде олардың демалыс аймағында ОРИ-2, ССПО 1-250 құрылғыларының сәулелендіргіштерінің көмегімен жылыту керек. Әдетте ИКУФ, «Луч», ОРИ-1, «ЛатвИКО» құрылғыларының сәулелендіргіштерін екі межелі орындарды жылыту үшін, аралық бөлгіштердің жоғары жағына орналастыра пайдаланады. Егер жайда жалпы жылыту жүйесі болмаса, онда ИКУФ, «Луч» құрылғыларының сәулелендіргіштерін әр орынға бір-бірден орналастырады. 

Жайдағы ауа температурасы 16°С асқанда ИКУФ ИҚ сәулелендіргіштерінің шамдарын бірізді  жалғауға ауыстырып қосу керек. Бұзауларды жылыту үшін ИКУФ, «Луч» құрылғыларының сәулелендіргіштерін пайдаланған тиімді. Бұзауларды бөліктерде ұстағанда бір сәулелендіргішті межелі боліктердегі екі бұзауды сәулелендіру үшін пайдаланады. Бұзауларды топта ұстағанда, 4 м2 аумағына бір сәулелендіргіш есебімен жылыту алаңын жабдықтайды. Бұзауларды сәулелендіру режимі үзілісті – құрылғының жұмысының әрбір 1...1,5 сағатында құрылғы 30 минутқа ажыратылуы керек. Туғаннан кейінгі екі-үш күнде бұзаулар көп жататын болғандықтан, сәулелендіргішті ілу биіктігі 0,5...0,6 м болуы мүмкін, содан кейін оны 1,2 м биіктікке орнату керек.

Бұзаулар туғаннан кейінгі алғашқы сағаттарда оларды құрғату және жылыту үшін ИКЗК 220-250 шамы бар жылжымалы сәулелендіргіш бөліктің шарбақтарына орнатылады.

Құс балапандарын жылыту үшін тек қана колбасы сырланған ИҚ шамдар пайдаланылады. Қуаты 250 Вт болатын шаммен бірінші жастағы 100...120 тауық, 60...80 индюк, қаз немесе үйрек балапандарын жылытуға болады. ИКУФ, «Луч» автоматтандырылған құрылғылар тиімді.  Тікбұрышты рамада екі-екіден орнатылған ИКУФ, «Луч» құрылғыларының сәулелендіргіштерін БП-1 брудері орнына  пайдалануға болады. Құсты ИҚ жылыту бір ярусты бөлім батареяларында да қолданылады. Осы жағдайда сәулелендіргіштерді  бөлімнің еденінен 0,6...0,7 м биіктікте стационарлы орнатады.

Құстардың балапандарын 20...30 күнге дейін жылытады. Жылыту режимі - үзіліссіз.

 Сәулелендіру құрылғыларын эксплуатациялауда «Ауыл шаруашылығының малдары және құстарының төлдерін ИҚ сәулелендіру туралы нұсқауларында» көрсетілген ИҚ және УК сәулелендіру режимдерін қатаң сақтау қажет.

Жылулық режимді бақылау мақсатында температураны өлшеу үшін термометрлерді, термографтарды және басқа аспаптарды ИҚ сәулелендіргіштерінің астында қолдануға болмайды. ИҚ сәулелендірудің спецификалық ерекшеліктерінің салдарынан осы аспаптар сәулелендіру аймағында жылулық режимнің объективті мәліметтерін алуды болдырмайды.

ИҚ сәулелендіруді сәулелендіргіштердің астында реттеу сәулелендіргіштердің іліну биіктігі, ИКУФ-1 сәулелендіргіштерінің ИҚ шамдарын параллель жалғаудан бірізді жалғауға ауыстырып қосу немесе кернеуді реттеуіштер арқылы орындалады. Сәулелендіруді қолмен ( сатылы) немесе автоматты (жайлап, малдардың немесе құстардың жасына және өсуіне және оларды жайдағы ауа температурасына байланысты бағу) реттейді.

Көріну және ИҚ сәулелендіруді ауыл шаруашылық өндірісінің технологиялық процестерінде пайдалану.

Ауыл шаруашылық дақылдарына ИҚ сәулелендірумен дозалық әсер беру,  олардың себілу сапасын арттырады. Сұрыпталатын тұқым дірілдейтін  қалыпта 380 В кернеуге екіден бірізді қосылған қыздыру шамдарының астында тасымалданады. Дақыл 40...60 с бойы тасымалданған кезде, ол машинада 48...55°С градусқа қыздырылады.  Дақылды машинада сұрыптау бірнеше мақсатқа жеткізеді: дақыл кептіріледі, дезинсекцияға ұшырайды, өсімдіктердің өсіп шығуын, сапасын және өнім алуды жоғарылататын себу алдындағы сұрыптаудан өтеді. ИҚ  сәулелендірудің дезинсекциялық әсері тірі организмдерге олардың ИҚ сәулелендіруді сіңіру коэффициенті жоғары болатын  ылғалдылық құрамына байланысты селективті әсеріне негізделген.

Қаптарды дезинсекциялау үшін жылжымалы дезинсекторы жасалған. Құрылғы екі жайпақ вертикалды ИҚ сәулелендіргіштерден тұрады, олардың арасынан сұрыпталатын қаптар ілгіштерде үзіліссіз тізбекпен тасымалданады. 70 с уақытында мата  100°С дейін қыздырылады, ондағы жәндіктер өледі. Құрылғының қуаты 12,6 кВт, өнімділігі - бір сағатта 60 қап, меншікті энергия шығыны – 5 қапқа 1 кВт·с.  

Жеміс-жидектерді сұрыптау. Піскен жеміс-жидектердің көпшілігі піспеген жеміс-жидектерден түсімен, ал бұзылған жеміс-жидектер түсімен және формасымен ажыратылады.

Фотосұрыптау машиналар жүйесі белгілі, олардың әрекет ету принципі   зерттелетін азықтың (тағамның) оптикалық қасиеттерін бағалауға негізделген: толқын ұзындығы әртүрлі ИҚ және көрінетін сәулелендіру кезіндегі олардың шағылысуы, өткізуі, сіңіруі. Қызанақты сұрыптау машинасы толқын ұзындығы 550, 640 и 660 нм сәулелендіру бетінен шағылысу коэффициенттерін салыстыру негізінде олардың пісу дәрежесін анықтайды. Қызанақтардың 0,12 м·с-1 жылдамдықпен фотометрлік құрылғыдан өту моментінде оларды машина 5 фракцияға бөледі. Электронды құрылғының командасы бойынша итергіштер жемістерді бес қабылдауыш сыйымдылықтарға түсіреді.

Сүтті ИҚ сәулелендіру арқылы пастерлеудің дәстүрлі жылу алмастыру аппараттарында пастерлеу әдісінен артықшылықтары бар. ИҚ сәулелендіру әсер еткен кезде 3...4 с уақытында 99,8...99,9% бактериялар өлтіріледі, содан кейін сүт  +5°С температурада 8...10 тәулік сақталына алады.

ИҚ сәулелендіру көзі ретінде КГ 220-1000-1 кварцты галогендік қыздыру шамдары пайдалану ұсынылады.

 

Әдебиеттер тізімі

 

1. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2008.

2. Баев В.И. Практикум по электрическому освещению и облучению. – М.: КолосС, 2008.

3. Долгих П.П., Кунгс Я.А., Цугленок К.В. Облучение сельскохозяйственных объектов: Учебное пособие. Красноярск: Краснояр. гос. аграр. ун-т, 2006.  

4. Айзенберг Ю.Б. Основы конструирования световых приборов: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1996.

5. Кнорринг Г.М. Справочная книга для проектирования электрического освещения. – СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отделение, 1992.

6. Козинский В.А. Электрическое освещение и облучение. – М.: Агропромиздат, 1991.

7. Махнева О.П. Электрическое освещение: Учебное пособие. –  Свердловск: Свердлов. инж.-пед. ин-т, 1990.

8. Жилинский Ю.М., Кумин В.Д. Электрическое освещение и облучение. – М.: Колос, 1982.  

 

 

Жиынтық жоспар 2012 ж., реті  278