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Licht ist Energie in Form von elektromagnetischen Wellen. Radiowellen, (Radiowellen sind eine Art von elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen im elektromagnetischen Spektrum, die länger als Infrarotlicht sind), Licht, Röntgenstrahlen (Röntgenstrahlung ist eine Form von elektromagnetischer Strahlung) und Gammastrahlen (Gammastrahlen, bezeichnet durch den griechischen Kleinbuchstaben gamma, durchdringen elektromagnetische Strahlung einer Art, die durch den radioaktiven Zerfall von Atomkernen entsteht), die durch ihre Wellenlänge voneinander abweichen. Somit ist auch ihre Häufigkeit unterschiedlich. Die Lichtfarbe ändert sich je nach Wellenlänge. (In der Physik ist die Wellenlänge einer sinusförmigen Welle die räumliche Periode der Welle – der Abstand, über den sich die Wellenform wiederholt. (In der Optik ist ein Prisma ein transparentes optisches Element mit flachen, polierten Oberflächen, die das Licht brechen).
2.1 Lichtstrom F[lm] Der Lichtstrom ist der Gesamtlichtstrom einer Lichtquelle.
Die Lichtausbeute stellt das Verhältnis des emittierten Lichtstroms zur aufgenommenen elektrischen Leistung dar. Die Wirtschaftlichkeit verschiedener Lampen kann mit der Lichtausbeute verglichen werden.
Gemeinsam bestimmen sie die Lichtausbeute.
Der (nutzbare) Lichtstrom kann nun auf Basis der obigen Erfahrungswerte berechnet werden.
In einem Fotoelement erzeugt da
s einfallende Licht einen Strom, der durch ein Amperemeter (Ein Amperemeter ist ein Messgerät zur Messung des Stroms in einem Stromkreis) in Lux angezeigt wird. Bei punktförmigen Lichtquellen ändert sich die Beleuchtungsstärke quadratisch mit der Entfernung.
Er verbrennt. Damit der dünne Draht nicht verdunstet, wird der Glaskolben des Kolbens luftlos gepumpt. Die Lichtausbeute (Lichtausbeute ist ein Maß dafür, wie gut eine Lichtquelle sichtbares Licht erzeugt) f eine Glühlampe ist sehr gering. Es ist nur 10 20 lm/W. Der größte Teil der zugeführten Energie wird in Wärme umgewandelt.
Der zugesetzte Stickstoff (Stickstoff ist ein chemisches Element mit dem Symbol N und der Ordnungszahl 7) reduziert die Schwärzung des Kolbens. Das Gasgemisch erhöht jedoch die Wärmeabfuhr aus dem Draht. Dadurch leuchtet es nicht mehr so hell. Um dieses Problem zu vermeiden, wird die Wärmeabgabefläche, d.h. das Filament, vergrößert, indem das Filament wieder in ein Doppelfilament umgewandelt wird.
Füllen wir den Glaskolben mit Krypton anstelle von Argon, kann die Lichtleistung wieder um 10% gesteigert werden. Krypton (Krypton ist ein chemisches Element mit dem Symbol Kr und der Ordnungszahl 36) als Vorteil, dass die Temperatur des Drahtes um ca. 150°C erhöht werden kann.
Geg: U = 230V Ges:
96A/0,434A = 13,7 Þ 14-facher Einschaltstrom! (Einschaltstrom, Eingangsstoßstrom oder Einschaltstoß ist der maximale, unverzögerte Eingangsstrom, der von einem elektrischen Gerät beim ersten Einschalten aufgenommen wird). Bei Unterspannung werden die Bedingungen umgekehrt.
Da geringe Spannungsschwankungen im Lichtstrom und damit auch in der Beleuchtungsstärke (in der Photometrie ist die Beleuchtungsstärke der gesamte auf eine Fläche einfallende Lichtstrom pro Flächeneinheit) bereits große Unterschiede verursachen, sollte darauf geachtet werden, dass der Spannungsabfall in Beleuchtungsanlagen 3% nicht übersteigt.
Hier fließt ein höherer Strom durch den Glühdraht und wird dadurch stärker erhitzt. Dies führt zu einem höheren Lichtstrom (In der Photometrie ist der Lichtstrom oder die Lichtleistung das Maß für die wahrgenommene Lichtleistung) und einer höheren Farbtemperatur (weißeres Licht). Um eine ausreichende Lebensdauer zu gewährleisten, wird dem Kolben zusätzlich zum Füllgas eine geringe Menge Brom (Brom ist ein chemisches Element mit dem Symbol Br und der Ordnungszahl 35) Jod ( (Jod ist ein chemisches Element mit dem Symbol I und der Ordnungszahl 53) Halogene ) zugesetzt. Die verdampfenden Wolframatome bilden eine Verbindung mit den Halogenen und setzen sich dann wieder auf dem Filament ab. Deshalb wird die Glühbirne nicht schwärzen. Dieses Wolfram (Wolfram, auch Wolfram genannt, ist ein chemisches Element mit dem Symbol W und der Ordnungszahl 74) funktioniert nur bei einer Temperatur von mindestens 250°C. Um diese Temperatur zu erreichen, muss die Kolbenfläche klein gehalten werden. Die Betriebsspannung von Halogenlampen wird auf ein Minimum reduziert, um deren Wirkungsgrad zu verbessern. Auf keinen Fall darf das Quarzglas berührt werden, da der eingebrannte Handschweiß einen Wärmestau verursacht.
Ionen geladene Teilchen (Ladungsträger). (In der Physik ist ein Ladungsträger ein Teilchen, das sich frei bewegen kann und eine elektrische Ladung trägt, insbesondere die Teilchen, die elektrische Ladungen in elektrischen Leitern tragen: Dem Atom fehlt ein Elektron. Ein negatives Ion. (Ein Ion ist ein Atom oder ein Molekül, bei dem die Gesamtzahl der Elektronen nicht gleich der Gesamtzahl der Protonen ist, was dem Atom oder Molekül eine positive oder negative elektrische Nettoladung verleiht) – Ionisation – (Ionisation ist der Prozess , bei dem ein Atom oder ein Molekül eine negative oder positive Ladung erhält, indem es Elektronen gewinnt oder verliert, um Ionen zu bilden, oft in Verbindung mit anderen chemischen Veränderungen) Leitendes Gas durch Entfernen von Elektronen aus dem neutralen Atom. (Ein Atom ist die kleinste Einheit der gewöhnlichen Materie, die die Eigenschaften eines chemischen Elements hat) Fluoreszierende Strahlung Fluoreszierende Substanzen werden durch ultraviolette Strahlung zum Leuchten angeregt. Niederdrucklampe Niederdruck, meist röhrenförmig (z.B. Leuchtstoffröhren, FL). Kaltkathoden Unbeheizte Elektroden. Glühen (Glühen, in der Metallurgie und Werkstoffkunde, ist eine Wärmebehandlung, die die physikalischen und manchmal auch chemischen Eigenschaften eines Materials verändert, um seine Duktilität zu erhöhen und seine Härte zu verringern, wodurch es besser verarbeitbar wird) athodes Beheizte Elektroden.
Diese Substanzen enthalten immer einige Atome, denen Elektronen fehlen, d.h. positive Ionen und freie Elektronen. Wird eine ausreichend hohe Spannung an die Elektroden angelegt, bewegen sich die Ladungsträger mit hoher Geschwindigkeit zur ungleichmäßig geladenen Elektrode. Wird die Elektrode vorgewärmt, beginnen die Metallatome, die in einer Gitterstruktur zusammengehalten werden, zu schwingen. Diese thermische Bewegung bewirkt, dass zusätzliche freie Elektronen in das Rohr gelangen. Bei dieser Migration kollidieren die Ionen mit neutralen Atomen.
Die kinetische Energie (in der Physik ist die kinetische Energie eines Objekts die Energie, die es aufgrund seiner Bewegung besitzt) EKIN = mV2/2) dieses Stoßes lenkt Elektronen, die den Atomkern t umkreisen (Der Atomkern ist der kleine, dichte Bereich, der aus Protonen und Neutronen im Zentrum eines Atoms besteht und 1911 von Ernest Rutherford auf der Grundlage des 1909er Geiger-Marsden-Goldfolien-Experiments entdeckt wurde) oder einen energetischeren Weg für kurze Zeit. Bei der Rückkehr in die ursprüngliche Umlaufbahn gibt das Elektron die absorbierte Schlagenergie wieder als elektromagnetische Strahlung ab. (In der Physik bezieht sich elektromagnetische Strahlung auf die Wellen des elektromagnetischen Feldes, die sich durch den Raum ausbreiten und elektromagnetische Strahlungsenergie tragen. Bei höheren Spannungen nimmt die Geschwindigkeit der Ladungsträger zu, ihr Auftreffen auf die Atome wird heftiger. Die Elektronen werden nicht nur abgelenkt, sondern komplett aus ihren Bahnen geworfen. Sie sind nun frei, d.h. zwei neue Ladungsträger (Elektron, (Das Elektron ist ein subatomares Teilchen, Symbol oder, bei negativer elektrischer Elementarladung, Atomkörper = positives Ion) stehen zur Verfügung (Stoossionierung). Dadurch entsteht ein Lawineneffekt (Eine Elektronenlawine ist ein Vorgang, bei dem mehrere freie Elektronen in einem Übertragungsmedium durch ein elektrisches Feld stark beschleunigt werden und anschließend mit anderen Atomen des Mediums kollidieren, wodurch sie ionisiert werden). Die in der Zuleitung eingebaute Drossel muss den Stromanstieg begrenzen. Dazu wird die Spannung nach der Zündung auf die Brennspannung reduziert.
Da unser Netz eine Frequenz von 50 Hz hat, ändert sich die Stromrichtung 100 mal pro Sekunde. Das bedeutet, dass die Lampe genauso oft wieder gezündet werden muss. Diese Lichtunterbrechungen werden jedoch vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen, weil es zu träge ist. Werden jedoch bewegliche Teile (z.B. rotierendes Rad mit Speichen) mit solchem Licht beleuchtet, erscheinen sie langsam rotierend oder sogar stationär. Dies kann zu schweren Unfällen in Industrie- und Gewerbebetrieben führen. Es besteht aus einem Glasrohr mit beidseitig eingeschmolzenen Heizelektroden, die die Zündung erleichtern und damit die Lebensdauer verlängern. Das Rohr ist mit Argon gefüllt, (Argon ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ar und der Ordnungszahl 18), dem ein kleines Quecksilber (Quecksilber ist ein chemisches Element mit dem Symbol Hg und der Ordnungszahl 80) hinzugefügt wird. Während der Entladung wird hauptsächlich UV-Strahlunge(Ultraviolett ist eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 10 nm bis 400 nm, kürzer als das sichtbare Licht, aber länger als Röntgenstrahlen) von den angeregten Qücksilberatomen aufgenommen. Die UV-Strahlung wird in sichtbares Licht (Licht ist elektromagnetische Strahlung innerhalb eines bestimmten Teils des elektromagnetischen Spektrums) eine fluoreszierende Beschichtung auf der Innenseite der Glasröhre umgewandelt.
Sie geben den Hauttönen ein frisches Aussehen. De Lux Lampen werden dort eingesetzt, wo Objekte in möglichst natürlicher Farbe erscheinen sollen. Tageslichtlampen werden dort eingesetzt, wo kleine Farbunterschiede erkannt werden müssen.
Bei einer Temperatur von 25°C beträgt die Lichtleistung 100%, bei 0°C noch ca. 60%, bei 50°C ca. 80%. An exponierten Stellen (Außenlampen, Kühlhäuser, chemische Reinigung, etc.) sollte diese Temperaturabhängigkeit durch den Einsatz von temperaturgeschützten Leuchten berücksichtigt werden.
Wenn die FL gezündet wird, sollte sie mindestens 15 Minuten lang leuchten. Wenn das Rohr gewechselt werden muss, muss auch der Anlasser ausgetauscht werden.
Sie kann jedoch durch Vorwärmen abgesenkt werden. Dies führt zu einer Glimmentladung im gasgefüllten Starter. Dieser Vorgang erwärmt ihn und die in seiner Nähe angeordneten Bimetallelektroden biegen sich, bis sie sich berühren.
Nun kann ein größerer Strom fließen, der die Glühelektroden im Rohr erwärmt. Der Starter kühlt wieder ab, wenn die Glimmentladung (Eine Glimmentladung ist ein Plasma, das durch den Durchgang von elektrischem Strom durch ein Niederdruckgas gebildet wird) erlischt. Dadurch biegen sich die Bimetalle zurück und öffnen den Stromkreis. Das Magnetfeld (Ein Magnetfeld ist die magnetische Wirkung elektrischer Ströme und magnetischer Materialien) n der Induktor s (Ein Induktor, auch Spule oder Reaktor genannt, ist ein passives zweipoliges elektrisches Bauteil, das elektrische Energie in einem Magnetfeld speichert, wenn elektrischer Strom durch ihn fließt) bricht plötzlich zusammen. Selbstinduktion erzeugt eine Spannungsspitze (400 1000V). Dadurch wird die Stoßdämpfung ausgelöst, d.h. die Lampe zündet.
Wenn die Lampe aus Gründen wie ungünstiger Unterbrechungszeit in Bezug auf die Sinuskurve oder wegen kalter Witterung nicht startet, wird der Vorgang im Starter wiederholt, bis sich der FL entzündet. Der Strom fließt nun durch die Drossel und das Rohr. In der Drossel entsteht ein größerer Spannungsabfall, der die Brenn- bzw. Betriebsspannung auf ca. 110V reduziert. Da der Starter bei dieser Spannung nicht mehr zünden kann, bleibt er außer Betrieb. Aufgrund der Drossel haben FL-Schaltungen einen schlechten Leistungsfaktor cosj (je kürzer die Röhre, desto niedriger die Brennspannung, desto größer der Spannungsabfall an der Drossel, desto geringer der Leistungsfaktor). Der Leistungsfaktor (In der Elektrotechnik ist der Leistungsfaktor eines Wechselstromnetzes definiert als das Verhältnis der tatsächlich fließenden Leistung zur Scheinleistung im Stromkreis und ist eine dimensionslose Zahl im geschlossenen Intervall von -1 bis 1), die durch eine Mischschaltung verbessert wird.
Sie wird gemischt genannt, weil ein kapazitives FL-Gerät auf zwei induktiven FL-Geräten gemischt wird. Bei einem kapazitiven FL wird ein Kondensator in Reihe mit der Drossel geschaltet. Dieser Schwingkreis (Oszillation ist die sich wiederholende zeitliche Variation eines bestimmten Maßes um einen zentralen Wert oder zwischen zwei oder mehr verschiedenen Zuständen) verursacht jedoch Spannungsspitzen. Der Kondensator m (Ein Kondensator ist ein passives zweipoliges elektrisches Bauteil, das elektrische Energie in einem elektrischen Feld speichert) ist daher für Spannungen bis zu 450V ausgelegt. Eine kapazitive FL-Einheit hat einen cosj von 0,5 kapazitiv, eine induktive einen cosj von 0,5 induktiv.
Da kurze Lampen bis 20W eine geringere Zündspannung benötigen, können zwei solcher Lampen in Reihe an ein gemeinsames Vorschaltgerät angeschlossen werden. Beide Lampen benötigen einen speziellen 110V-Starter.
Vorteil: Nur ein Ballast.
Kurze Lampen möglich.
Nachteil: Wenn eine Röhre defekt ist, brennt auch die andere nicht.
Anwendung: Spiegelschrank, Deckenleuchten.
Die Funktion, ein Bimetallkontakt, der im Glühstarter (Eine Leuchtstofflampe oder eine Leuchtstoffröhre ist eine Niederdruck-Quecksilberdampf-Gasentladungslampe, die durch Fluoreszenz sichtbares Licht erzeugt) und dann wieder öffnet, bleibt gleich. Der Unterschied zum herkömmlichen Starter besteht darin, dass die Lampenkathoden besser vorgewärmt werden. Der Vorheizstrom fließt durch den Kontakt der Bimetallelektrode in der Reihenschaltung von Drossel – Elektrode – (Eine Elektrode ist ein elektrischer Leiter zur Kontaktierung eines nichtmetallischen Teils einer Schaltung (z.B. Starter – Parallelschaltung – Diode – NTC).
Da der NTC-Widerstand (A-Widerstand ist ein passives zweipoliges elektrisches Bauelement, das den elektrischen Widerstand als Schaltungselement realisiert) am Anfang noch kalt ist und daher einen hohen Widerstand hat, fließt der Strom hauptsächlich durch die Diode. (In der Elektronik ist eine Diode ein zweipoliges elektronisches Bauelement, das primär in die eine Richtung führt; sie hat einen geringen Widerstand gegen den Strom in die eine Richtung und einen hohen Widerstand in die andere) Dies entspricht einer Einweggleichrichtung. (Ein Gleichrichter ist ein elektrisches Gerät, das Wechselstrom, der periodisch die Richtung umkehrt, in Gleichstrom umwandelt, der nur in eine Richtung fließt) Das bedeutet, dass ein Gleichstrom (Gleichstrom ist ein Strom von elektrischen Ladungsträgern, der immer in die gleiche Richtung fließt) durch die Drossel abfällt, wobei die induktive Reaktanz a (in elektrischen und elektronischen Systemen ist die Reaktanz die Opposition eines Schaltungselements zu einer Änderung des Stroms oder der Spannung aufgrund der Induktivität oder Kapazität dieses Elements) und somit seine Impedanz (die elektrische Impedanz ist das Maß für die Opposition, die eine Schaltung zu einem Strom darstellt, wenn eine Spannung angelegt wird) reduziert wird. Für kurze Zeit fließt ein großer Strom, der die Lampenelektroden gut erwärmt. Nach etwa einer Sekunde zündet die Lampe flackerfrei. Der thermische Auslöser (rote Taste am Anlasser) unterbricht den Stromkreis bei Zündproblemen nach ca. 30 Sekunden, um die Drossel und den Anlasser vor Beschädigung zu schützen.