5.2.2. Светоизмерительные лампы светового потока.

По кон­струкции отечественные светоизмерительные лампы светового потока ана­логичны обычным лампам накаливания. Они отличаются от серийных ламп рядом конструктивных особенностей и, главным образом, технологическими приемами изготовления и тщательностью исполнения.

Промышленность выпускает серию светоизмерительных ламп светового потока по ГОСТ 10771-82. На рис. 5. 8 представлен внешний вид некоторых типов ламп. Их основные параметры по ГОСТ 10771-82 приведены в табл. 5. 7.

Форма баллона не имеет существенного значения для светоизмерительных ламп светового потока. Тем не менее, исходя из требований равномерности облучения поверхности фотометрического шара, предпочитают изготовлять баллоны по возможности близкими к шару, с одинаковыми физико-механи­ческими свойствами и толщиной стенки по всей поверхности. Хотя на внут­реннюю поверхность фотометрического шара наносится белая диффузно рас­сеивающая краска, рекомендуется баллоны светоизмерительных ламп свето­вого потока также покрывать изнутри диффузно рассеивающим покрытием. Это способствует дополнительному рассеиванию света, излучаемого лампой. Для обеспечения условий, при которых все участки внутренней поверхности фотометрического шара участвуют в процессах многократных отражений, необходимо, чтобы тело накала лампы было максимально рассредоточено, и лампа обеспечивала одинаковую силу света во всех направлениях.

Рис. 5. 8. Светоизмерительные лампы светового потока: 1 — СИП 107-20000; 2 — СИП 107-3500; 3 — СИП 107-500; 4 - СИП 3, 5-10

Рис. 5. 9. Симметричное расположение уз­ла тела накала светоизмерительных ламп светового потока: а — кольцеобразная мо­носпираль; б — зигзагообразная прямая нить

Таблица 5. 7. Светоизмерительные лампы светового потока

С учетом сказанного применять концентрированные, биспиральные тела накала нежелательно. Биспирали имеют малую длину и, как правило, монтируются на двух-трех поддержках в прямолинейном виде или в виде слегка закруглен­ной дуги. У таких биспиралей светораспределение в пространстве неравно­мерно, что приводит к дополнительным погрешностям измерений. Поэтому для светоизмерительных ламп светового потока рекомендуется применение моноспиральных, еще лучше — нитяных тел накала, достаточно длинных и смонтированных с помощью поддержек, расположенных симметрично отно­сительно оси лампы, равномерно по кругу. На рис. 5. 9 а, б показаны варианты оптимального расположения узла тела накала. В варианте б длинная прямо­линейная нить монтируется по поверхности цилиндра с помощью двух рядов держателей. Такая конструкция обеспечивает примерно одинаковую силу све­та во всех направлениях, что повышает точность измерений. Моноспиральное тело накала выполняется в виде спирализованных участков, чередующихся с прямолинейными («тире»), к которым с помощью сварки крепятся держатели. Если спираль не будет жестко прикреплена к держателям, то площадь соприкосновения витков с держателями будет постоянно изменяться не только при малейших сотрясениях, но даже при остывании тела накала и повторном включении лампы, что неизбежно приведет к изменениям светового потока. Такие изменения хорошо заметны у газонаполненных и низковольтных ламп, с короткими телами накала и небольшим расстоянием между держателями. Еще большие погрешности получаются, если тела накала изготавливать в виде сплошной спирали. В этом случае в местах расположения поддержек будет замыкаться некоторое количество витков, что также приведет к нестабиль­ности светового потока. Количество поддержек должно быть таким, чтобы не допустить провисания спирали во время работы лампы и минимально экранировать тело накала. Провисание спирали всегда сопровождается растя­жением навивки, большим охлаждением отдельных витков и, как следствие, изменением светового потока. Для сохранения формы тела накала при ра­бочих температурах нужно использовать держатели из толстых проволок. Таким образом, в отличие от обычных ламп, в которых держатели стремятся изготавливать по возможности из более тонкой проволоки для уменьшения тепловых потерь, в светоизмерительных лампах этот фактор не учитывается. Диаметр проволоки держателя тела накала должен исключать возможность ее колебания. Наиболее пригодной для этих целей является молибденовая проволока. К токовводам тело накала должно прикрепляться обязательно с помощью сварки.

Светоизмерительные лампы светового потока выпускают двух типов: ва­куумные — с цветовой температурой тела накала 2360 К и газонаполненные — с температурой 2800 К. Это связано с необходимостью обеспечить прозрач­ность стеклянного баллона на протяжении всего срока службы лампы и не допустить появления налета испарившегося вольфрама на стенку баллона, что гарантирует стабильность светового потока. Продолжительность горения светоизмерительных ламп, как правило, не оговаривается. Они пригодны для использования в течение времени, когда изменения их светового потока не пре­вышают нормированных значений. Метрологической характеристикой любой меры является воспроизводимость и стабильность во времени физической величины, которую она представляет, в данном случае — светового потока. По ГОСТ 10771-82 нестабильность светового потока не более 1 % должна со­храняться для вакуумных ламп в течение 25 ч и газонаполненных — в течение 15 ч. Вакуумные лампы, в принципе, более пригодны для метрологических целей, их параметры более стабильны, чем у газонаполненных ламп (отсут­ствует влияние теплоотвода через газ), однако их можно использовать только при температурах тела накала до 2360 К. В газонаполненных лампах в целях максимального снижения теплоотвода и уменьшения испарения вольфрама для наполнения следует применять наиболее тяжелые инертные газы — крип­тон и ксенон. Это приводит к некоторому увеличению стоимости ламп, однако их качество значительно повышается.

Отметим, что имеющаяся номенклатура отечественных светоизмеритель­ных ламп светового потока недостаточна. Наряду с лампами на малые потоки (до 10 лм), крайне необходимы лампы на большие световые потоки (10-30 клм и более). Наличие большого набора светоизмерительных ламп позволит по­высить точность измерений в широком диапазоне значений.

Эталонные светоизмерительные лампы необходимо периодически прове­рять. В принципе, следует стремиться использовать их по возможности редко, пользуясь для проведения световых измерений рабочими светоизмерительны­ми лампами.

При проведении визуальных световых измерений, их погрешность опре­деляется в основном свойствами глаза, для которого минимальное значение контрастной чувствительности при яркости, соответствующей яркости черно­го тела при температуре 1373 К, составляет 0, 5 %. Кроме того, погрешность измерения светового потока ламп определяется точностью электрических из­мерений, поскольку имеются установленные зависимости световых и электри­ческих параметров ламп. Так, при изменении напряжения, изменение свето­вого потока определяется соотношением

где  — световой поток при напряжении ;  — световой поток при напряжении .

При изменении силы электрического тока лампы

Где — световой поток при силе тока ;  — световой поток при силе тока .

Отсюда следует, что для обеспечения сходимости измерений светового по­тока с погрешностью 0, 1 % погрешность поддержания электрического напря­жения должна быть не более 0, 03 %; при выборе в качестве параметра силы то­ка погрешность поддержания этого параметра должна быть не более 0, 017%. При измерении электрических и световых параметров светоизмерительных ламп рекомендуется использовать для их питания источники постоянного то­ка. При использовании ламп допускается любое положение их в пространстве. Важным является сохранение единообразных условий измерений.