Источники инфракрасного излучения, их характеристики

Источники ИК-излучений в зависимости от спектрального диапазона излучения принято делить на светлые с λ = 750…1400 нм (коротковолновые) и тёмные с λ = 1400…10000 нм (длинноволновые).

К числу наиболее распространённых светлых источников ИК-излучения относятся кварцевые лампы накаливания с йодным (галогенным) циклом КГ-220-1000-1.

У с т р о е н ы они следующим образом (рис. 110): в колбу цилиндрической формы 3, выполненную из кварцевого стекла, хорошо пропускающего ИК-излучение, помещена вольфрамовая спираль 4, прикреплённая к двум молибденовым электродам 2. В кварцевую колбу ламп с галогеновым циклом вводится дозированное количество йода.

П р и н ц и п д е й с т в и я: в обычной лампе накаливания вольфрамовая нить накала постепенно распыляется, и её частицы оседают на внутренней поверхности колбы, уменьшая её прозрачность. В инфракрасной лампе частицы вольфрама, отрываясь от раскалённой нити накала, оседают на стенках колбы, где соединяются с йодом, образуя газообразное соединение йодид вольфрама. Вследствие интенсивного перемешивания в зоне высоких температур вблизи нити накала йодид вольфрама распадается на вольфрам и йод. Вольфрам выпадает на нить накала, а частицы йода возвращаются к стенкам колбы и вновь принимают участие в регенеративном йодном цикле.

1 – плоская ножка; 2 – молибденовый электрод; 3 – кварцевая колба;

4 – нить накала; 5 – вольфрамовые держатели; 6 – контактная пластинка

Рисунок 110 – Инфракрасная галогенная лампа КГ-220-1000-1

Срок службы галогенных ламп вдвое больше, чем обычных ламп накаливания, спектральный состав излучения более близок к естественному, световая отдача на 18…20% больше. Габаритные размеры этих ламп значительно меньше, что позволяет существенно уменьшить размеры и массу осветительных приборов. Для галогенных ламп характерны высокая прочность и термостойкость. Они выдерживают большое внутреннее давление и без последствий переносят в рабочем состоянии обливание холодной водой. Особенность эксплуатации галогенных ламп в том, что их монтируют только в горизонтальном положении.

^ Инфракрасные зеркальные лампы накаливания ИКЗК-220-250, ИКЗК-220-500, ЗС-1, ЗС-3 п р е д н а з н а ч е н ы для локального обогрева молодняка сельскохозяйственных птиц и животных.

У с т р о й с т в о инфракрасных зеркальных ламп аналогично обычным лампам накаливания, но имеются отличия: колба этих ламп имеет параболоидную форму и более высокую температуру нити накаливания. На внутреннюю поверхность колбы нанесено зеркальное покрытие, а на купол изнутри – специальное цветное покрытие, позволяющее получать излучение в инфракрасном диапазоне спектра. Нижняя часть колбы ИКЗК покрыта красным термостойким лаком, что снижает интенсивность видимого излучения. Нижняя часть колбы ламп ЗС выполнена прозрачной.

К числу тёмных источников ИК-излучения относятся трубчатые нагревательные элементы, так называемые ТЭНы (рис. 111).

У с т р о й с т в о: нагреватель с о с т о и т из металлической трубки 2, в которую вмонтирована нихромовая спираль. Концы спирали приварены к выводным шпилькам 4, которые предназначены для подключения ТЭНа к электрической сети. Спираль изолируют от стенок трубки наполнителем 3 в виде периклаза (кристаллическая окись магния MgO), обладающего хорошими электроизоляционными свойствами и теплопроводностью. После засыпки наполнителя в трубку её опрессовывают под давлением, в результате чего периклаз превращается в твёрдый монолитный материал, надёжно фиксирующий и изолирующий спираль внутри трубки.

1 – нихромовая спираль; 2 – трубка; 3 – наполнитель; 4 – выводная шпилька;

5 – герметизирующая втулка; 6 – гайка; 7 – выводы

Рисунок 111 – Трубчатый электронагреватель (ТЭН) герметичного исполнения

П р и н ц и п д е й с т в и я: при протекании тока по нагревательному элементу выделяется теплота Q равная:

Q = I ² · R · t, (20.1)

где I – ток, А;

R – сопротивление нагревательного элемента, Ом;

t – время работы, с.

Выделившаяся теплота за счёт теплопроводности наполнителя и металлической трубки нагревает среду, в которую помещён ТЭН, в том числе воду и воздух.

Срок службы ТЭНов 10 тыс. часов. Они вибропрочны. Температура нагрева поверхности до 700ºС.

Области применения самые разнообразные: в водонагревателях, калориферах, установках лучистого нагрева, электрообогреваемых полах и др.