Виды источников света – Виды и основные характеристики источников света

Виды и основные характеристики источников света

Дата публикации: 20 июня 2015.
Категория: Лампы.

Пример источника света относящийся к первому классу. Лампа накаливания общего применения в прозрачной колбе

Пример источника света относящийся ко второму классу. Дуговая натриевая лампа в прозрачной колбе

Пример источника света относящийся к третьему классу. Лампа смешанного типа в колбе покрытой люминофором

Пример источника света относящийся к четвертому классу. Светодиодная лампа выполненная в форме лампы накаливания общего применения

Классификация источников света

Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы ни использовалось искусственное освещение. Начало развития отрасли производства источников света было положено в 19 веке. Поводом для этого послужило изобретение дуговых ламп и ламп накаливания.

Тело, излучающее свет в результате преобразования энергии называется источником света. Почти все производимые в настоящее время типы источников света являются электрическими. Это значит, что для создания светового излучения в качестве первичной затрачиваемой энергии используют электрический ток. Источниками света считают приборы с излучением света не только в видимой части спектра (длинны волн 380 – 780 нм), но и ультрафиолетовой (10 – 380 нм) и инфракрасной (780 – 10⁶ нм) областях спектра.

Различают следующие виды источников света: тепловые, люминесцентные и светодиодные.

Тепловые источники излучения являются самыми распространенными. Излучение в них появляется вследствие нагревания тела накала до темпер, при которых появляется не только тепловое излучение в инфракрасном спектре, но и наблюдается видимое излучение.

Люминесцентные источники излучения способны излучать свет не зависимо от того в каком состоянии находится их излучающее тело. Свечение в них возникает  через преобразование различных видов энергии непосредственно в оптическое излучение.

В светодиодных источниках излучения свет образуется в полупроводниковом кристалле при  переходе электронов с одного энергетического уровня на другой, в результате чего происходит излучение фотонов. Подробнее об этом можно прочесть в статье «Светодиодные лампы».

На основании изложенных различий источники света делят на четыре класса.

Тепловые

Сюда относят всевозможные типы ламп накаливания, включая галогенные, а также электрические инфракрасные нагреватели и  угольные дуги.

Люминесцентные

К ним относят следующие виды электрических ламп: дуговые ртутные лампы, различные лампы тлеющего разряда, люминесцентные лампы низкого давления, лампы дугового, импульсного и высокочастотного разряда, в том числе и те, в которые добавлены пары металлов или на колбу которых нанесено люминофорное покрытие.

Смешанного излучения

Такие виды ламп освещения одновременно используются тепловое и люминесцентное излучение. Примером могут служить дуги высокой интенсивности.

Светодиодные

К светодиодным источникам света относят все типы ламп и световых приборов с использованием светоизлучающих диодов.

Кроме того, существуют другие признаки по которым производится классификация ламп (по области применения, конструктивно-технологическим признакам и тому подобные).

Основные параметры источников света

Световые, электрические и эксплуатационные свойства электрических источников света характеризуют рядом параметров. Сравнение параметров нескольких источников света, для их использования в той или иной области применения, позволяет остановиться на наиболее подходящем из них. Сопоставляя параметры отдельных экземпляров одного и того же источника света, обращая внимание на место и время изготовления, можно судить о качестве и технологическом уровне их производства.

Перечислим  основные электрические характеристики ламп и в целом всех источников света:

Номинальное напряжение – напряжение, при котором лампа работает в наиболее экономичном режиме и на которое она рассчитывалась для ее нормальной эксплуатации. Для лампы накаливания номинальное напряжение равно напряжению питающей электрической сети. Обозначается такое напряжение U_л.н и измеряется в вольтах. Газоразрядные лампы такого параметра не имеют, так как напряжение разрядного промежутка определяется характеристиками  примененного для ее стабилизации пускорегулирующего аппарата (ПРА).

Номинальная мощность P_л.н – расчетная величина характеризующая мощность потребляемую лампой накаливания при ее включении на номинальное напряжение. Для газоразрядных ламп, в цепь которых включают пускорегулирующие аппараты, номинальная мощность считается основным параметром. Основываясь на ее значении, путем экспериментов, определяются остальные электрические параметры ламп. Нужно учесть, что для определения мощности потребляемой из сети нужно сложить мощности лампы и пускорегулирующего аппарата.

Номинальный ток лампы I_л.н – ток потребляемый лампой при номинальном напряжении и номинальной мощности.

Род тока – переменный или постоянный. Данный параметр нормируется только для газоразрядных ламп. Он влияет на другие параметры (кроме указанных ранее), которые изменяются с изменением рода тока, причем это относится к лампам, работающим только на постоянном или только на переменном токе.

Основными световыми параметрами источников света являются:

Световой поток, излучаемый лампой. Для измерения светового потока лампы накаливания ее включают на номинальное напряжение. У газоразрядных ламп измерение производят когда она работает на номинальной мощности. Световой поток обозначается буквой Ф (латинская фи). Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

Сила света. Для некоторых видов специальных ламп накаливания вместо светового потока используются параметры средняя сферическая сила света или яркость тела накала. Для таких ламп они являются основными светотехническими параметрами. Используемые обозначения для силы света I_v, I_vΘ, для яркости – L, их единицы измерения – соответственно кандела (кд) и кандела на квадратный метр (кд/м²).

Световая отдача лампы, это отношение светового потока лампы к ее мощности

η_v = Ф / P .

Единица световой отдачи – единица измерения параметра люмен на ватт (Лм/Вт). С помощью этого параметра можно оценить эффективность применения источников света в осветительных установках. Однако в качестве характеристики облучательных ламп используют другой параметр – величину отдачи потока излучения.

Стабильность светового потока – процентное отношение величины снижения светового потока в конце срока службы лампы к первоначальному световому потоку.

К эксплуатационным параметрам источников света относят параметры, характеризующие эффективность источника в определенных эксплуатационных условиях:

Полный срок службы τ_полн – продолжительность горения в часах источника света, включенного при номинальных условиях, до полного отказа (перегорание лампы накаливания, отказ в зажигании для большинства газоразрядных ламп).

Полезный срок службы τ_п – продолжительность горения в часах источника света, включенного при номинальных условиях, до снижения светового потока до уровня, при котором дальнейшая его эксплуатация становится экономически невыгодной.

Средний срок службы τ – основной эксплуатационный параметр лампы. Он представляет собой среднеарифметическое полных сроков службы групп ламп (не менее десяти) при условии, что среднее значение светового потока ламп группы к моменту достижения среднего срока службы осталось в пределах полезного срока службы, то есть при заданной стабильности светового потока. Это параметр особенно важен для ламп накаливания, так как увеличение их световой отдачи при прочих равных условиях приводит к сокращению срока службы. Так как экспериментальное определение срока службы приводит к выходу из строя испытуемых ламп, этот параметр определяется на определенном числе ламп с заданной степенью вероятности, рассчитываемой по законам математической статистики.

Динамическая долговечность – параметр, характеризующий срок службы ламп накаливания в условиях вибрации и тряски. Лампы с требуемой динамической долговечностью должны выдерживать определенное число циклов испытаний в установленном диапазоне частот.

Для уточнения работоспособности ламп кроме понятия среднего срока службы используют понятие гарантийного срока службы, определяющего минимальное время горения всех ламп в партии. Этому понятию иногда придают коммерческий смысл, считая гарантийный срок службы временем, в течение которого должна гореть любая лампа.

Сравнительно ограниченная продолжительность горения источников света, особенно ламп накаливания, устанавливает требование к их взаимозаменяемости, что может быть осуществлено только при повторяемости параметров отдельных ламп.

Для обеспечения экономичности осветительной установки важны как начальный световой поток лампы, так и зависимость его спада от времени эксплуатации. С увеличением длительности эксплуатации осветительной установки снижается роль капитальных затрат в стоимости световой энергии. Отсюда следует, что осветительные установки с малым числом часов горения в год целесообразно выполнять, используя более дешевые лампы накаливания и, наоборот, в промышленных осветительных установках, где продолжительность горения составляет 3000 часов и более, рационально использовать более дорогие, чем лампы накаливания, газоразрядные источники света с высокой световой отдачей. Стоимость единицы световой энергии определяется также тарифом  на электроэнергию. При низких тарифах оправдано применение в осветительных установках ламп с относительно низкой световой отдачей и повышенным сроком службы.

artillum.ru

Источники света

Искусственные источники света — технические устройства различной конструкции, преобразовывающие энергию в световое излучение. В источниках света используется в основном электроэнергия, но так же иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света (например, триболюминесценция, радиолюминесценция, биолюминесценция и др.).

Источники света, наиболее часто применяемые для искусственного освещения, делят на три группы — газоразрядные лампы, лампы накаливания и светодиоды. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити. В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминесценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.

В системах производственного освещения предпочтение отдается газоразрядным лампам. Использование ламп накаливания допускается в случае невозможности или экономической нецелесообразности применения газоразрядных.

Основные характеристики источников света:

·         номинальное напряжение питающей сети U, B;

·         электрическая мощность W, Вт;

·         световой поток Ф, лм;

·         световая отдача (отношение светового потока лампы к ее мощности) лм/Вт;

·         срок службы t, ч;

·         Цветовая температура Tc, К.

Лампы накаливания

Лампа накаливания — источник света, в котором преобразование электрической энергии в световую происходит в результате накаливания электрическим током тугоплавкого проводника (вольфрамовой нити). Эти приборы предназначаются для бытового, местного и специального освещения. Последние, как правило, отличаются внешним видом — цветом и формой колбы. Коэффициент полезного действия (КПД) ламп накаливания составляет около 5-10%, такая доля потребляемой электроэнергии преобразуется в видимый свет, а основная ее часть превращается в тепло. Любые лампы накаливания состоят из одинаковых основных элементов. Но их размеры, форма и размещение могут сильно отличаться, поэтому различные конструкции не похожи друг на друга и имеют разные характеристики.

Существуют лампы, колбы которых наполнены криптоном или аргоном. Криптоновые обычно имеют форму «грибка». Они меньше по размеру, но обеспечивают больший (примерно на 10%) световой поток по сравнению с аргоновыми. Лампы с шаровой колбой предназначены для светильников, служащих декоративными элементами; с колбой в форме трубки — для подсветки зеркал в стенных шкафах, ванных комнатах и т. д. Лампы накаливания имеют световую отдачу от 7 до 17 лм/Вт и срок службы около 1000 часов. Они относятся к источникам света с теплой тональностью, поэтому создают погрешности при передаче сине-голубых, желтых и красных тонов. В интерьере, где требования к цветопередаче достаточно высоки, лучше использовать другие типы ламп. Также не рекомендуется применять лампы накаливания для освещения больших площадей и для создания освещенности, превышающей уровень 1000 Лк, так как при этом выделяется много тепла и помещение «перегревается».

Несмотря на эти ограничения, такие приборы все еще остаются классическим и излюбленным источникам света.

Галогенные лампы накаливания

 Лампы накаливания со временем теряют яркость, и происходит это по простой причине: испаряющийся с нити накаливания вольфрам осаждается в виде темного налета на внутренних стенках колбы. Современные галогенные лампы не имеют этого недостатка благодаря добавлению в газ-наполнитель галогенных элементов (йода или брома).

Лампы бывают двух форм: трубчатые — c длинной спиралью, расположенной по оси кварцевой трубки, и капсульные — с компактным телом накала.

 Цоколи малогабаритных бытовых галогенных ламп могут быть резьбовыми (тип Е), которые подходят к обычным патронам, и штифтовые (тип G), которые требуют патронов другого типа.

 Световая отдача галогенных ламп составляет 14-30 лм/Вт. Они относятся к источникам с теплой тональностью, но спектр их излучения ближе к спектру белого света, чем у ламп накаливания. Благодаря этому прекрасно «передаются» цвета мебели и интерьера в теплой и нейтральной гамме, а также цвет лица человека.

 Галогенные лампы применяются повсюду. Лампы, имеющие цилиндрическую или свечеобразную колбу и рассчитанные на сетевое напряжение 220В, можно использовать вместо обычных ламп накаливания. Зеркальные лампы, рассчитанные на низкое напряжение, практически незаменимы при акцентированном освещении картин, а также жилых помещений.

Люминесцентные лампы

 Люминесцентные лампы (ЛЛ) — разрядные лампы низкого давления — представляют собой цилиндрическую трубку с электродами, в которую закачаны пары ртути. Эти лампы значительно меньше расходуют электроэнергию, чем лампы накаливания или даже галогенные лампы, а служат намного дольше (срок службы до 20 000 часов). Благодаря экономичности и долговечности эти лампы стали самыми распространенными источниками света. В странах с мягким климатом люминесцентные лампы широко применяются в наружном освещении городов. В холодных районах их распространению мешает падение светового потока при низких температурах. Принцип их действия основан на свечении люминофора, нанесенного на стенки колбы. Электрическое поле между электродами лампы заставляет пары ртути выделять невидимое ультрафиолетовое излучение, а люминофор преобразует это излучение в видимый свет. Подбирая сорт люминофора, можно изменять цветовую окраску испускаемого света.

Разрядные лампы высокого давления

 Принцип действия разрядных ламп высокого давления — свечение наполнителя в разрядной трубке под действием дуговых электрических разрядов.

Два основных разряда высокого давления, применяемых в лампах — ртутный и натриевый. Оба дают достаточно узкополосное излучение: ртутный — в голубой области спектра, натрий — в желтой, поэтому цветопередача ртутных (Ra=40-60) и особенно натриевых ламп (Ra=20-40) оставляет желать лучшего. Добавление внутрь разрядной трубки ртутной лампы галогенидов различных металлов позволило создать новый класс источников света — металлогалогенные лампы (МГЛ), отличающиеся очень широким спектром излучения и прекрасными параметрами: высокая световая отдача (до 100 Лм/Вт), хорошая и отличная цветопередача Ra=80-98, широкий диапазон цветовых температур от 3000 К до 20000К, средний срок службы около 15 000 часов. МГЛ успешно применяются в архитектурном, ландшафтном, техническом и спортивном освещении. Еще более широко применяются натриевые лампы. На сегодняшний день это один самых экономичных источников света благодаря высокой светоотдаче (до 150 Лм/Вт), большому сроку службы и демократичной цене. Огромное количество натриевых ламп используется для освещения автомобильных дорог. В Москве натриевые лампы часто из экономии используются для освещения пешеходных пространств, что не всегда уместно из-за проблем с цветопередачей.

Светодиоды

Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток в световое излучение. Специально выращенные кристаллы дают минимальное потребление электроэнергии. Великолепные характеристики светодиодов (световая отдача до 120 Лм/Вт, цветопередача Ra=80-85, срок службы до 100 000 часов) уже обеспечили лидерство в светосигнальной аппаратуре, автомобильной и авиационной технике.

Светодиоды применяются в качестве индикаторов (индикатор включения на панели прибора, буквенно-цифровое табло). В больших уличных экранах и в бегущих строках применяется массив (кластер) светодиодов. Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях и прожекторах. Так же они применяются в качестве подсветки жидкокристаллических экранов. Последние поколения этих источников света можно встретить в архитектурном и интерьерном освещении, а так же в бытовом и коммерческом.

 

Преимущества:

·         Высокий КПД.

·         Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие спирали и иных чувствительных составляющих).

·         Длительный срок службы.

·         Специфический спектральный состав излучения. Спектр довольно узкий. Для нужд индикации и передачи данных это — достоинство, но для освещения это недостаток. Более узкий спектр имеет только лазер.

·         Малый угол излучения — также может быть как достоинством, так и недостатком.

·         Безопасность — не требуются высокие напряжения.

·         Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.

·         Отсутствие ядовитых составляющих (ртуть и др.) и, следовательно, лёгкость утилизации.

·         Недостаток — высокая цена.

·         Срок службы: среднее время полной выработки для светодиодов составляет 100000 часов, это в 100 раз больше ресурса лампочки накаливания.

svetoproekt.ru

3.Виды электрических источников света

С физической точки зрения источником света может быть названа любая материальная система, излучающая электромагнитную энергию в оптической области спектра. В технике источниками света называют приборы, служащие для преобразования какого-либо вида энергии в энергию оптического излучения.

Электрические источники света делятся на три больших класса:

К тепловым электрическим источникам оптического излучения относятся прежде всего разнообразные лампы накаливания, в которых свет излучается проводником (вольфрамовым телом накала), накаленным протекающим через него электрическим током. К этому классу можно также отнести: электрические дуги между угольными электродами, основным источником излучения которых является поверхность электрода; газокалильные лампы, в которых излучают сетки, накаленные внешней теплотой; электрические инфракрасные излучатели.

К люминесцентным источникам света относятся такие источники, свечение которых основано на явлении люминесценции. По определению, люминесценция — это «… избыток излучения над температурным излучением, если это избыточное излучение обладает конечной длительностью» Люминесценция не подчиняется законам теплового излучения. В основе ее лежит индивидуализированный перевод атомов и молекул вещества в возбужденное состояние, возвращаясь из которого в нормальное состояние, они излучают накопленную энергию в виде света. В зависимости от рода применяемой первичной (возбуждающей) энергии, люминесценция делится на различные виды: электролюминесценция (свечение веществ под действием электрического поля), фотолюминесценция (свечение веществ при облучении их светом), хемилюминесценция (свечение в результате химической реакции) и др.

Типичными представителями люминесцентных источников света являются трубчатые люминесцентные лампы низкого давления, а также дуговые ртутные лампы типа ДРЛ, в которых одновременно с электролюминесценцией паров ртути в плазме электрического разряда используется фотолюминесценция нанесенного на стенку колбы люминофора под действием излучения столба разряда. К этому же классу относятся различные безлюминофорные газоразрядные лампы тлеющего, дугового, высокочастотного и импульсного разрядов (трубки тлеющего разряда, лампы с парами натрия, импульсные лампы и др.).

Источниками света смешанного излучения называются такие, в которых имеют место одновременно и люминесценция, и тепловое излучение. Представителем этого класса источников света является, например, дуга высокой интенсивности, в которой свечение дуги обусловлено явлением электролюминесценции редкоземельных элементов, поступающих из фитиля анода в межэлектродное пространство, а свечение раскаленного анода является тепловым излучением.

По назначению все электрические источники света можно разделить на следующие основные классы:

1) общего назначения — для общего освещения помещений и открытых пространств

2) местного освещения — для освещения индивидуальных рабочих мест;

3) транспортные

4) для сигнализации и индикации

5) для оптических систем и приборов

6) метрологические

7) для технологических целей

8) для специальных светотехнических систем и установок

По конструктивно-технологическим признакам источники света разделяют прежде всего на три крупных класса:

Лампы накаливания;

Наиболее распространены электрические лампы накаливания. Принцип их действия основан на преобразовании электрической энергии, проходящей через ее нить, в энергию видимых излучений, воздействующих на органы зрения человека и создающих у него ощущение света, близкого к белому.

Этот процесс происходит при нагреве нити лампы до 2600—2700°С. Нить лампы не перегорает, так как температура плавления вольфрама, из которого сделана нить, значительно выше (3200—3400°С) температуры накала нити, а также вследствие того, что из колбы лампы удален воздух либо колба заполнена инертными газами (смесью азота, аргона, ксенона), в среде которых металл не окисляется.

Срок службы ламп накаливания колеблется в широких пределах, поскольку зависит от условий работы, в том числе от стабильности номинального напряжения, наличия или отсутствия механических воздействий на лампу (сотрясения, вибрации), температуры окружающей среды и др. Средний срок службы ламп накаливания общего назначения составляет 1000—1200 ч.

При продолжительной работе лампы накаливания ее нить под воздействием высокой температуры нагрева постепенно испаряется, уменьшается в диаметре и, наконец, перегорает.

Чем выше температура нагрева нити накала, тем больше света излучает лампа, но при этом интенсивнее протекает процесс испарения нити и сокращается срок службы лампы. В связи с этим для ламп накаливания устанавливается такая температура накала нити, при которой обеспечиваются необходимая светоотдача лампы и определенная продолжительность ее службы. [8]

Разновидности ламп накаливания

• Вакуумные (самые простые)

• Аргоновые (азот-аргоновые)

• Криптоновые (примерно +10% яркости от аргоновых)

• Ксеноновые (в 2 раза ярче аргоновых)

• Галогенные (наполнитель I или Br, в 2,5 раза ярче аргоновых, большой срок службы)

• Галогенные с двумя колбами

• Ксенон-галогенные (наполнитель Xe + I или Br, наиболее эффективный наполнитель, до 3х раз ярче аргоновых)

• Ксенон-галогенные с отражателем ИК ( инфро – красного) излучения (так как большая часть излучения лампы приходится на ИК диапазон, то отражение ИК излучения внутрь лампы заметно повышает КПД, производятся для охотничьих фонарей)

• Накаливания с покрытием преобразующим ИК излучение в видимый диапазон. Ведутся разработки ламп с высокотемпературным люминофором, который при нагреве излучает видимый спектр. [9]

Специальные лампы накаливания:

• лампы накаливания прожекторные

• лампы накаливания кинопроекционные

• лампы накаливания сигнальные

• лампы накаливания транспортные и пр. [5]

Преимущества:

• малая стоимость

• небольшие размеры

• отсутствие пускорегулирующей аппаратуры

• нечувствительность к ионизирующей радиации

• чисто активное электрическое сопротивление (единичный коэффициент мощности)

• быстрый выход на рабочий режим

• невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения

• отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации

• возможность работы на любом роде тока

• нечувствительность к полярности напряжения

• возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)

• отсутствие мерцания при работе на переменном токе (важно на предприятиях).

• отсутствие гудения при работе на переменном токе

• непрерывный спектр излучения

• приятный и привычный в быту спектр

• устойчивость к электромагнитному импульсу

• возможность использования регуляторов яркости

• не боятся низкой и повышенной температуры окружающей среды, устойчивы к конденсату

Недостатки:

• низкая световая отдача

• относительно малый срок службы

• хрупкость, чувствительность к удару и вибрации

• бросок тока при включении

• при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона

• резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения

• лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 25 Вт-100 °C, 40 Вт — 145 °C, 75 Вт — 250 °C, 100 Вт — 290 °C, 200 Вт — 330 °C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается ещё сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.

• нагрев частей лампы требует термостойкой арматуры светильников

• световой коэффициент полезного действия ламп накаливания, определяемый как отношение мощности лучей видимого спектра к мощности, потребляемой от электрической сети, весьма мал и не превышает 4 %. Включение электролампы через диод, что часто применяется с целью продления ресурса на лестничных площадках, в тамбурах и прочих затрудняющих замену местах, ещё больше усугубляет её недостатки. [9]

По виду различают:

• классические лампы накаливания (грушевидные, витые, свечеобразные, каплевидные)

• лампы с увеличенной яркостью

• лампы с мягким светом

• цветные и декоративные лампы [6]

Галогенные лампы накаливания по структуре и принципу действия сравнимы с лампами накаливания. Но они содержат в газе-наполнителе незначительные добавки галогенов (бром, хлор, фтор, йод) или их соединения. С помощью этих добавок возможно в определенном температурном интервале практически полностью устранить потемнение колбы (вызванное испарением атомов вольфрама) и обусловленное этим уменьшение светового потока. Поэтому размер колбы в галогенных лампах накаливания может быть сильно уменьшен, вследствие чего с одной стороны можно повысить давление в газе-наполнителе, и с другой стороны становится возможным применение дорогих инертных газов криптон и ксенон в качестве газов-наполнителей.

Газоразрядные лампы низкого давления

Лампы с колбами, заполненными инертными газами, называют газополными.

Газополные лампы при равных условиях имеют большую светоотдачу, чем вакуумные, так как газ, находящийся в колбе под давлением, препятствует испарению нити накала, что позволяет повысить ее рабочую температуру.

Люминесцентная лампа — газоразрядный источник света, в котором видимый свет излучается в основном люминофором, который, в свою очередь, светится под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; сам разряд тоже излучает видимый свет, но в значительно меньшей степени.

Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных ламп может в 10 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений.

Люминесцентные лампы нашли широкое применение в освещении общественных зданий: школ, больниц, офисов и т. д. С появлением компактных люминесцентных ламп с электронными балластами, которые можно включать в патроны вместо ламп накаливания, люминесцентные лампы завоёвывают популярность и в быту.

Люминесцентные лампы наиболее целесообразно применять для общего освещения, прежде всего помещений большой площади, позволяющими улучшить условия освещения и при этом снизить потребление энергии на 50-83 % и увеличить срок службы ламп. Люминесцентные лампы широко применяются также и в местном освещении рабочих мест, в световой рекламе, подсветке фасадов.

До начала применения светодиодов являлись единственным источником для подсветки жидкокристаллических экранов.

Принцип работы

При работе люминесцентной лампы между двумя электродами, находящимися в противоположных концах лампы, возникает тлеющий разряд. Лампа заполнена инертным газом и парами ртути, проходящий ток приводит к появлению УФ излучения. Это излучение невидимо для человеческого глаза, поэтому его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом — люминофором, которое поглощает УФ излучение и излучает видимый свет. Изменяя состав люминофора, можно менять оттенок свечения лампы. В качестве люминофора используют в основном галофосфаты кальция и ортофосфаты кальция-цинка.

Широкое применение в осветительных электроустановках предприятий, учреждений, учебных и лечебных заведений получили люминесцентные лампы, которые представляет собой герметически закрытую стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора. Люминофорами называются химические вещества, в которых под действием внешних факторов (электрического разряда и др.) возникает свечение, или люминесценция. Из трубки удаляется воздух и вводится небольшое количество газа (аргона) и определенное количество ртути. Внутри трубки в ее стеклянных ножках укреплены биспиральные электроды из вольфрама, соединенные с двухштырьковыми цоколями, служащими для присоединения лампы к электрической сети. При подаче к лампе напряжения между ее электродами в парах ртути возникает электрический разряд, и лампа начинает излучать свет. Чтобы обеспечить более интенсивное излучение электронов, электроды люминесцентных ламп покрывают активирующими веществами (оксидами стронция, бария или кальция). [8]

Световой поток, излучаемый люминесцентными лампами, не одинаков по цвету. В зависимости от цветности излучаемого лампой светового потока различают:

• лампы дневного света (ЛД)  

• белого света (ЛБ)

• холодно-белого света (ЛХБ)

• тепло-белого света (ЛТБ) [5]

studfile.net

виды, основные характеристики и области применения :: SYL.ru

Свет (с латинского языка lucis) или видимый свет представляет собой часть спектра электромагнитного излучения, которое воспринимается человеческим глазом. Элементарной единицей света является фотон. Элементарные частицы обладают определенной длинной волны, зависящей от источника света, который их породил. Фотон подчиняется законам квантовой механики и в разных физических условиях может проявлять себя либо как частица, либо как волна.

Историческая эволюция приборов для освещения

Первые источники видимого электромагнитного излучения, которые использовало человечество для своих нужд, были основаны на сжигании горючего топлива растительного (дерево) или животного происхождения (сало и жир).

Древние греки и римляне впервые стали использовать глиняные и бронзовые сосуды, в которые помещали горючие вещества. Эти сосуды стали прародителями современных ламп.

В конце XVIII века швейцарский химик Аргант изобрел лампу с фитилем, в которой в качестве топлива использовался керосин. В конце XIX века Эдисон запатентовал электрическую лампу накаливания. После этого изобретения и благодаря быстрой динамике развития индустрии, начинает появляться множество других электрических источников излучения.

Физика источников света

Спектр излучения, который видит глаз человека, лежит в приделах длин волн фотонов от 400 нм до 700 нм. Источником света является физический процесс, который происходит в атоме вещества. Атом в результате какого-либо действия может получить энергию извне, часть этой энергии он передает своей электронной подсистеме.

Энергетические уровни электрона в атоме являются дискретными, то есть каждому из этих уровней соответствует конкретная величина. Благодаря полученной извне энергии некоторые электроны атома могут перейти на энергетические уровни более высокого порядка, в этом случае можно говорить о возбужденном электронном состоянии. В этом состоянии электроны оказываются неустойчивыми и снова переходят на уровни с меньшей энергией. Этот процесс сопровождается излучением фотонов, которое и является светом, который мы воспринимаем.

Термическое излучение

Процесс термического излучения представляет собой физический процесс, при котором электронная подсистема возбуждается за счет передачи ей кинетической энергии от ядер атомов. Если какой-либо объект, например металлическую пластину, подвергнуть нагреву до высоких температур, то он начнет светиться. Сначала видимый свет будет иметь красный цвет, поскольку эта часть видимого спектра является наименее энергетической. При увеличении температуры металла он станет излучать бело-желтый свет.

Отметим, что при нагреве металла он сначала начинает испускать инфракрасные лучи, которые человек не способен видеть, но ощущает их в виде тепла.

Люминесцентное излучение

Этот тип излучения возникает без предварительного нагрева тела и состоит из двух последовательных физических процессов:

1. Поглощение электронной подсистемой энергии и переход этой подсистемы в возбужденное энергетическое состояние.
2. Излучение в световом диапазоне, связанное с возвращением электронной подсистемы в основное энергетическое состояние.

Если оба этапа происходят во временном интервале в несколько секунд, то процесс называется флуоресценцией, например, излучение экрана телевизора после его выключения является флуоресцентным. Если же оба этапа процесса излучения происходят в течение несколько часов и дольше, то такое излучение называется фосфоресценцией, например, светящиеся часы в темной комнате.

Классификация световых источников

Все источники видимого для человеческого глаза электромагнитного излучения в зависимости от его происхождения можно разделить на две большие группы:

1. Естественные источники. Они излучают электромагнитные волны благодаря естественным физическим и химическим процессам, например естественными источниками света являются звезды, светлячки и другие. Они могут быть объектами как живой, так и неживой природы.
2. Искусственные источники света. Они обязаны своим происхождением человеку, так как являются его изобретением.

Искусственные приборы видимого электромагнитного излучения

В свою очередь, искусственные источники бывают следующих типов:

• Лампы накаливания. Они излучают свет благодаря разогреву металлической нити накаливания до температуры нескольких тысяч градусов. Сама нить накаливания находится в герметичном стеклянном сосуде, который заполнен инертным газом, предотвращающим процесс окисления нити.
• Галогеновые лампы. Представляют собой новую эволюционную ступень ламп накаливания, в которых к инертному газу, в котором находится металлическая нить накаливания, добавляется галогеновый газ, например, йод или бром. Этот газ вступает в химическое равновесие с металлом нити, которым является вольфрам, и позволяет продлить срок службы лампы. Вместо стеклянного корпуса в галогеновых лампах используют кварц, который выдерживает более высокие температуры, чем стекло.
• Газоразрядные лампы. Этот вид источников света создает видимое электромагнитное излучение за счет электрических разрядов, которые возникают в смеси газов и паров металла.
• Флуоресцентные лампы. Эти электрические источники света создают излучение за счет флуоресцентного покрытия внутренней стороны корпуса лампы, которое возбуждается за счет ультрафиолетового излучения электрического разряда.
• Источники LED (от англ. Light Emitting Diode). Этот вид источников света представляет собой диодные источники электромагнитного излучения. Они отличаются простотой устройства и долгим сроком действия. Также их преимуществами перед другими электрическими источниками света является низкая потребляемая мощность и практически полное отсутствие теплового излучения.

Прямое и непрямое излучение

Прямыми источниками света являются приборы, природные тела и организмы, которые могут самостоятельно испускать электромагнитные волны в видимом спектре. К прямым источникам относятся звезды, температура которых достигает десятков и сотен тысяч градусов, огонь, лампа накаливания, а также современные приборы, например, плазменный телевизор или жидкокристаллический монитор компьютера, который производит излучение, индуцированное микро электрическим разрядом.

Другим примером прямых естественных источников света являются животные, которые обладают биолюминесценцией. Излучение в этом случае возникает как результат химических процессов, происходящих в организме существ. К ним относятся светлячки и некоторые жители морских глубин.

Непрямые источники света представляют собой тела, которые не излучают самостоятельно свет, но способны его отражать. При этом отражающая способность каждого тела зависит от его химического состава и физического состояния. Непрямые источники святятся только благодаря тому, что находятся под влиянием электромагнитного излучения прямых источников. Если непрямой источник не аккумулирует световую энергию, то при прекращении воздействия света на него он перестает быть видимым.

Примеры непрямого излучения

Традиционным примером источников света данного типа является спутник Земли — Луна. Это небесное тело отражается солнечные лучи, которые падают на нее. Благодаря процессу отражения мы можем видеть, как саму Луну, так и окружающие нас предметы ночью в лунном свете. По той же причине видны в телескоп планеты солнечной системы, а также наша планета — Земля (если смотреть на нее из космоса).

Еще одним примером объекта непрямого излучения, который отражает лучи от источника света, является сам человек. В общем, любой предмет является источником непрямого излучения за исключением черной дыры. Гравитационное поле черных дыр настолько сильно, что даже свет не может выбраться из него.

Основные характеристики приборов

Основными характеристиками источников света являются следующие:

• Световой поток. Физическая величина, которая характеризует количество света, испускаемого источником за одну секунду во всех направлениях. Единицей измерения светового потока является люмен.
• Интенсивность излучения. В некоторых случаях возникает необходимость в знании распределения светового потока вокруг его источника. Именно это распределение и описывает данная характеристика, которая измеряется в канделах.
• Освещенность. Измеряется в люксах и представляет собой отношение светового потока к освещаемой им площади. Эта характеристика важна для комфортного выполнения определенных видов работ. Например, по международным нормам освещенность на кухне должна быть около 200 люкс, а для учебы уже необходимы 500 люкс.
• Эффективность излучения. Является важной характеристикой любой электрической лампы, поскольку она описывает отношение светового потока, создаваемого данным прибором, к потребляемой им мощности. Чем больше это отношение, тем более экономичной считается лампа.
• Индекс цветопередачи. Указывает на то, насколько точно лампа воспроизводит цвета. Для ламп хорошего качества этот индекс лежит в области 100.
• Цветовая температура. Представляет собой меру «белизны» света. Так, свет с преобладающими красно-желтыми цветами считается теплым и имеет цветовую температуру меньше 3000 К, холодный свет имеет синие цвета и характеризуется цветовой температурой выше 6000 К.

Применение искусственных источников видимого излучения

Каждый искусственный источник электромагнитного излучения определенного типа используется человеком в той или иной сфере деятельности. Области применения источников света следующие:

• Лампы накаливания продолжают оставаться основными источниками освещения помещений благодаря их низкой цене и хорошему индексу цветопередачи. Однако эти лампы постепенно вытесняются галогеновыми.
• Галогеновые лампы задумывались как электроприборы, которые должны были повысить эффективность ламп накаливания, заменив их. В настоящее время они нашли свое применение в автомобилях.
• Флуоресцентные источники света применяются главным образом для освещения офисов и других служебных помещений благодаря своему разнообразию форм и излучению рассеянного и равномерного света. Эффективность излучения такого типа ламп повышается с увеличением их длины и диаметра.

Важность естественного света для здоровья человека

Для всех организмов, которые обитают на планете Земля, вращение нашей планеты и периодичность дня и ночи являются важными процессами для нормальной жизнедеятельности и протекания биологического цикла. Более того, чтобы быть здоровыми, большинство живых существ нуждаются в прямом солнечном излучении.

Если говорить о человеке, то недостаток солнечного света приводит к развитию депрессии, а также к недостатку витамина D, поскольку полученный человеком загар позволяет организму усваивать этот витамин с большей легкостью.

Результаты одного исследования продемонстрировали, что достаточное нахождение человека под прямыми солнечными лучами позволяет снизить и облегчить некоторые симптомы определенных заболеваний. В частности, связанные с депрессией проблемы полностью или частично исчезали у 20% пациентов. Естественно, что один лишь солнечный свет не является лекарством против депрессии, однако он является неотъемлемой частью комплексного лечения.

www.syl.ru

7. Источники света и их характеристики с точки зрения способности активации светящейся краски.

Основные характеристики света

• Свет и излучение. Под светом понимают электромагнитное излучение, вызывающее в глазу человека зрительное ощущение. При этом речь идет об излучении в диапазоне от 360 до 830 нм, занимающем мизерную часть всего известного нам спектра электромагнитного излучения.
• Световой поток Ф. Единица измерения: люмен [лм]. Световым потоком Ф называется вся мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека.
• Сила света I. Единица измерения: кандела [кд]. Источник света излучает световой поток Ф в разных направлениях с различной интенсивностью. Интенсивность излучаемого в определенном направлении света называется силой света I.
• Освещенность Е. Единица измерения: люкс [лк]. Освещенность Е отражает соотношение падающего светового потока к освещаемой площади. Освещенность равна 1 лк, если световой поток 1 лм равномерно распределяется по площади 1м²
• Яркость L. Единица измерения: кандела на квадратный метр [кд/м²]. Яркость света L источника света или освещаемой площади является главным фактором для уровня светового ощущения глаза человека.
• Световая отдача. Единица измерения: люмен на Ватт. Световая отдача показывает с какой экономичностью потребляемая электрическая мощность преобразуется в свет.

Характеристики источников света / Формулы
Сила света,      I [кд]	Световой поток в телесном углу / Телесный угол [ср]
Световой            поток,       Ф [лм]	. Сила света [кд] x Телесный угол [ср]
Освещенность,      E [лк]	. Сила света [кд] / [Расстояние в метрах [м]]2
Яркость,      L [кд/м2]	Cила света [кд] / Видимая светящаяся поверхность [м]2
Световая            отдача,              [лм/Вт]	Генерируемый световой поток [лм] / Потребляемая электрическая мощность [Вт]

Технические характеристики светильников

Цветовая температура. Единица измерения: Кельвин [K]. Цветовая температура источника света определяется путем сравнивания с так называемым «черным телом» и отображается «линией черного тела». Если температура «черного тела» повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает. Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 K, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света — 6000 K.

Цветность света. Цветность света очень хорошо описывается цветовой температурой. Существуют следующие три главные цветности света: тепло-белая < 3300 K, нейтрально-белая 3300 — 5000 K, белая дневного света > 5000 K. Лампы с одинаковой цветностью света могут иметь весьма различные характеристики цветопередачи, что объясняется спектральным составом излучаемого им света.

Цветопередача. В зависимости от места установки ламп и выполняемой ими задачи искусственный свет должен обеспечивать возможность наиболее лучшего восприятия цвета (как при естественном дневном свете). Данная возможность определяется характеристиками цветопередачи источника света, которые выражаются с помощью различных степеней «общего коэффициента цветопередачи» Ra.

Коэффициент цветопередачи отражает уровень соответствия естественного цвета тела с видимым цветом этого тела при освещении его эталонным источником света. Для определения значения фиксируется Ra сдвиг цвета с помощью восьми указанных в DIN 6169 стандартных эталонных цветов, который наблюдается при направлении света тестируемого источника света на эти эталонные цвета. Чем меньше отклонение цвета излучаемого тестируемой лампой света от эталонных цветов, тем лучше характеристики цветопередачи этой лампы. Источник света с показателем цветопередачи Ra = 100 излучает свет, оптимально отражающий все цвета, как свет эталонного источника света. Чем ниже значение Ra, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта.

КПД светильника. КПД светильника является важным критерием оценки энергоэкономичности светильника. КПД светильника отражает отношение светового потока светильника к световому потоку установленной в нем лампы.

Источники света как источник зарядки светящейся краски.

Чтобы люминофор светился, его надо возбуждать, т.е. подводить энергию. Делать это можно

разными способами. Самый распространенный способ возбуждения – светом (видимым

— солнечным, искусственным комнатным  или невидимым — ультрафиолетовым, инфракрасным).

Опытами Ньютона было установлено, что солнечный свет имеет сложный характер. Подобным же

образом, т. е. анализируя состав света при помощи призмы, можно убедиться, что свет большинства

других источников (лампа накаливания, газоразрядная лампа, дуговой фонарь и т. д.) имеет такой же

характер. Сравнивая спектры этих светящихся тел, обнаружим, что соответственные участки

спектров обладают различной яркостью, т. е. в различных спектрах энергия распределена по

разному. 

Для обычных источников эти различия в спектре не очень значительны, однако их можно без труда

обнаружить. Наш глаз даже без помощи спектрального аппарата обнаруживает различия в качестве

белого света, даваемого этими источниками. Так, свет свечи кажется желтоватым или даже

красноватым по сравнению с лампой накаливания, а эта последняя заметно желтее, чем солнечный

свет. 

Еще значительнее различия, если источником света вместо раскаленного тела служит трубка, наполненная газом, светящимся под действием электрического разряда. Такие трубки употребляются в настоящее время для светящихся надписей или освещения улиц. Некоторые из

этих газоразрядных ламп дают ярко желтый (натриевые лампы) или красный (неоновые лампы)

свет, другие  светятся беловатым светом (ртутные), ясно отличным по оттенку от солнечного.

Спектральные исследования  света подобных источников показывают, что в их спектре имеются

только отдельные более или менее узкие цветные участки.

В искусственных источниках света предназначенных для помещений используется в основном электроэнергия, но так же иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света.

Источники света, наиболее часто применяемые для искусственного освещения, делят на три основные группы: 1) газоразрядные лампы, 2) лампы накаливания и 3) светодиоды.

Стандартные лампы накаливания.

Принцип действия — вольфрамовая спираль, помещенная в колбу, из которой откачан воздух,

разогревается под действием электрического тока. За более чем 120-летнюю историю ламп

накаливания их было создано огромное множество — от миниатюрных ламп для карманного фонарика

до полукиловаттных прожекторных. Типичная для ЛН световая отдача 10-15 Лм/Вт выглядит очень

неубедительно на фоне рекордных достижений ламп других типов. ЛН в большей степени

нагреватели, чем осветители: львиная доля питающей нить накала электроэнергии превращается не

в свет, а в тепло. В связи с этим сплошной спектр лампы накаливания имеет максимум в

инфракрасной области и плавно спадает с уменьшением длины волны. Такой спектр определяет

теплый тон излучения (Тцв=2400-2700 К) при отличной цветопередаче (Ra=100).

Срок службы ЛН, как правило, не превышает 1000 часов, что, по временным меркам, очень немного.

Итак — по причине крайне низкой световой отдачи, для быстрой (в течение 10-15 минут) активации

фотолюминесцентных композиций подходит в самую последнюю очередь. Для наблюдения более-

менее приличной фотолюминесценции потребуется не менее 40 минут активации от двухрожковой

люстры с лампами накаливания в 100 Ватт каждая.

Галогеновые лампы накаливания.

Главным недостатком стандартной лампы накаливания является ее малая светоотдача и её короткий

срок службы. При наполнении ее галогенными соединениями (к группе галогенов относятся

неметаллические химические элементы фтор, хлор, бром, йод и астатин) можно избежать

образования сажи на внутренней стороне стеклянной колбы, так что лампа в течение всего срока

службы будет излучать постоянную световую энергию (люмен). Полезный эффект достигается за

счет того, что пары галогенов способны соединяться с испаряющимися частицами вольфрама, а

затем под действием высокой температуры распадаться, возвращая вольфрам на спираль.

Вылетающие с раскаленной спирали атомы вольфрама, таким образом, не долетают до стенок колбы

лампы (за счет чего и снижается почернение), а возвращаются обратно химическим путем. Это

явление получило название галогенного цикла.

За счет этого светоотдача и срок службы лампы значительно улучшаются. В то время, как

стандартная лампа накаливания достигает светоотдачи 10 лм/ватт, галогенная лампа накаливания

играючи достигает 25 лм/ватт. Кроме того, галогенные лампы накаливания имеют более компактную

конструкцию и пригодны для изящных и специальных светильников.

В специализированных магазинах сегодня имеются в продаже галогенные лампы накаливания для

работы с напряжением сети 220 вольт и лампы для низковольтного режима работы: на 6,12, 24

вольта. Для низковольтных галогенных ламп дополнительно требуется трансформатор.

Для декоративного акцентного освещения все больше используются галогенные отражающие лампы

мощностью 10-50 ватт, а также рефлекторные лампы с отражателями тлеющего свечения 20-75

ватт. При этих лампах 2/3 образующегося тепла отводится назад через отражатель, пропускающий

инфракрасные лучи, так что освещаемые этими лампами объекты не очень сильно нагреваются.

Стандартным сроком службы сетевых и многих низковольтных галогенных ламп принято считать

период в 2000 часов. Как и у обычных ламп накаливания, механические воздействия на лампы в

процессе эксплуатации (в особенности, для линейных ламп с большой длиной спирали), а также

частые включения сокращают их срок службы.

Цветовая температура галогенных ламп, как и реальная температура их нити накала, выше, чем у

традиционных ламп накаливания и составляет 3000-3200 К. Этот параметр можно изменить при

помощи встроенных или внешних светофильтров, а также подбором толщины интерференционного

отражающего слоя в зеркальных лампах. Индекс цветопередачи Ra галогенных ламп, как и у всех

тепловых источников света, максимален и равен 100, причем за счет более высокой температуры

накала (по сравнению с обычными лампами накаливания) свет галогенных ламп лучше

воспроизводит сине-зеленые цвета.

На сегодняшний день галогенные лампы остаются единственным сравнительно экономичным и при

этом недорогим видом источника света с «теплым» спектром. Этим объясняется их богатый

ассортимент, имеющий тенденцию к расширению. В первую очередь лампы данного вида находят

применение в бытовом и функционально-декоративном освещении.

Итак — лампы в целом сопоставимы по своим способностям к активации фотолюминофоров со

светодиодными лампами. Тем более, что светоотдача такая же.

Люминесцентные лампы.

Из всех типов ламп люминесцентные лампы имеют самую высокую светоотдачу. Так называемые

трёхленточные люминесцентные лампы при очень хорошей светопередаче достигают до 96 люменов/

ватт, т.е. почти в 10 раз больше, чем лампа накаливания. Поэтому люминесцентные лампы являются

хорошими источниками сбережения энергии, а значит и экономичными. Основная область

применения: промышленные зоны (мастерские, офисы, заводские цеха и т.д.)

В люминесцентных лампах свет производится с помощью ртути и нанесенного на внутренней

стороне колбы лампы люминесцентного слоя.

В качестве люминофоров служат инертные газы, например, неон, аргон или гелий. Возбуждаемые

электронами атомы ртути производят внутри колбы лампы невидимое для человека

ультрафиолетовое излучение, которое люминофоры преобразует в видимый свет, при этом

различные люминофоры имеют различные цвета света и свойства цветопередачи.

Светоотдача различных люминофоров также отличается друг от друга. Точно также как и компактные

люминесцентные лампы или энергосберегающие лампы, так и стандартные люминесцентные лампы

функционируют только с пускорегулирующим аппаратом. И в этом случае Вы должны приобретать

лампы только с электронным пускорегулирующим аппаратом.

Люминесцентные лампы рассчитаны на так называемую оптимальную окружающую температуру,

которая обычно совпадает с комнатной (18-25°С). При меньших или больших температурах

светоотдача лампы падает. Если окружающая температура ниже +5°С, зажигание лампы вообще не

гарантируется. С этой особенностью связаны ограничения, накладываемые на применение этих ламп

в наружном освещении.

Срок службы люминесцентных ламп определяется многими факторами и в основном зависит от

качества их изготовления. Физическое перегорание лампы происходит в момент разрушения

активного слоя либо обрыва одного из ее электродов. Наиболее интенсивное распыление электродов

наблюдается при зажигании лампы, поэтому полный срок службы сокращается при частых

включениях. Полезным сроком службы принято считать период, в течение которого лампа дает не

менее 70% от начального светового потока. Этот период может истекать задолго до перегорания

лампы как такового. Средний полезный срок службы современных люминесцентных ламп в

зависимости от модели составляет 8000-15000 ч.

Люминесцентные лампы охватывают практически весь диапазон цветовых температур от 2700 до

10000 К. Существуют также цветные лампы. Индекс цветопередачи Ra меняется от 60 для ламп со

стандартными люминофорами до 92…95 у ламп с очень хорошей цветопередачей. Улучшение

цветопередачи сопровождается некоторым снижением световой отдачи.

Эксплуатационными особенностями люминесцентных ламп являются мерцание светового потока с

частотой питающей сети и его спад в течение срока службы. Мерцание лампы незаметно глазу,

однако сказывается на утомляемости зрительной доли мозга. Подобное освещение непригодно для

напряженной зрительной работы (чтения, письма и т.п.) и может вызывать стробоскопический

эффект на вращающихся предметах. Электронные балласты полностью исключают эту проблему, так

что на сегодняшний день их можно рекомендовать для большинства применений.

Люминесцентный свет в настоящее время абсолютно доминирует на рынке внутреннего освещения

общественных зданий. Несмотря на стремительно развивающегося конкурента — светодиодные

системы — традиционные люминесцентные лампы будут удерживать свои позиции еще много лет. В

последнее время наблюдается также тенденция активного проникновения люминесцентного света в

бытовые и дизайнерские применения. Ранее этот процесс сдерживался в основном

несовершенством конструкции и не вполне удачной цветовой гаммой старого модельного ряда ламп.

Итак — наиболее оптимальный вариант  для активации фотолюминесцентов. Для помещения в 30

кв.м. достаточно лампы мощностью 40 Ватт, чтобы наш фотолюминесцентный рисунок был

активирован в течение 10-15-ти минут (использование лампы 60 Ватт позволит фотолюминесценту

заряжаться в течение 5-ти минут)

Разрядные лампы высокого давления.

Принцип действия разрядных ламп высокого давления — свечение наполнителя в разрядной трубке

под действием дуговых электрических разрядов. Дуговые разрядные лампы намного старше ламп

накаливания, в прошлом году электрической дуге исполнилось 200 лет. Два основных разряда

высокого давления, применяемых в лампах — ртутный и натриевый. Оба дают достаточно

узкополосное излучение: ртутный — в голубой области спектра, натрий — в желтой, поэтому

цветопередача ртутных (Ra=40-60) и особенно натриевых ламп (Ra=20-40) оставляет желать

лучшего. Добавление внутрь разрядной трубки ртутной лампы галогенидов различных металлов

позволило создать новый класс источников света — металлогалогенные лампы (МГЛ), отличающиеся

очень широким спектром излучения и прекрасными параметрами: высокая световая отдача (до 100

Лм/Вт), хорошая и отличная цветопередача Ra=80-98, диапазон Тцв от 3000 К до 6000 К, средний

срок службы около 15 000 часов.

Один из немногих недостатков МГЛ — невысокая стабильность параметров в течение срока службы —

успешно преодолевается с изобретением ламп с керамической горелкой. МГЛ успешно и

разнообразно применяются в архитектурном, ландшафтном, техническом и спортивном освещении.

Еще более широко применяются натриевые лампы. На сегодняшний день это один самых

экономичных источников света (до 150 Лм/Вт).

Огромное количество натриевых ламп используется для освещения автомобильных дорог. В Москве

натриевые лампы часто из экономии используются для освещения пешеходных пространств, что не

всегда уместно из-за проблем с цветопередачей.

Итак — высокая световая отдача (до 100 Лм/Вт), хорошая и отличная цветопередача Ra=80-98,

диапазон цветовых температур от 3000 К до 6000 К (оптимальна 4200 К) делают эти лампы весьма

подходящими для быстрой зарядки фотолюминесцентов в архитектурном, ландшафтном,

техническом и спортивном освещении..

Светодиодные лампы и ленты.

Полупроводниковые светоизлучающие приборы — светодиоды — называют источниками света

будущего. Если говорить о современном состоянии «твердотельной светотехники», можно

констатировать, что она выходит из периода младенчества. Достигнутые характеристики

светодиодов (для белых светодиодов световая отдача от 15-ти до 25 Лм/Вт при мощности прибора

до 5 Вт, Ra=80-85, срок службы 100 000 часов) уже обеспечили лидерство в светосигнальной

аппаратуре, автомобильной и авиационной технике. Светодиодные источники света стоят на пороге

вторжения на рынок общего освещения, и это вторжение нам предстоит пережить в ближайшие годы.

По сравнению с другими электрическими источниками света (преобразователями электроэнергии в

электромагнитное излучение видимого диапазона), светодиоды имеют следующие отличия:

Высокий КПД. Современные светодиоды уступают по этому параметру только люминесцентной

лампе с холодным катодом.

Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие спирали и иных чувствительных

составляющих).

Длительный срок службы. Но и он не бесконечен — при длительной работе и/или плохом охлаждении

происходит «отравление» кристалла и постепенное падение яркости.

Специфический спектральный состав излучения. Спектр довольно узкий. Для нужд индикации и

передачи данных это — достоинство, но для освещения это недостаток. Более узкий спектр имеет

только лазер.

Малая инерционность. Малый угол излучения — также может быть как достоинством, так и

недостатком.  Низкая стоимость. Безопасность — не требуются высокие

напряжения. Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие

температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.

Итак — светоотдача у светодиодных ламп или лент составляет от 15-ти до 25 Лм/Вт, что только чуть-

чуть  лучше, чем светоотдача у ламп накаливания (10-15 Лм/Вт). Спектр излучения у светодиодов

белого цвета, как известно, крайне узок, что даже при хорошей совокупной мощности (15-20 Ватт)

будет увеличивать время выдержки, необходимое для активации фотолюминофоров..

По причине низкой световой отдачи, для быстрой (в течение 10-15 минут) активации

фотолюминесцентных композиций подходит условно.

Для наблюдения более- менее приличной фотолюминесценции в помещении 30 кв.м. нам

потребуется не менее 30-40 минут активации от двухрожковой люстры со светодиодными

лампами мощностью не менее 5 Вт каждая. Лучше использовать более мощные лампы.

В случае использования светодиодной ленты белого цвета, тождественным будет 30-40-минутное

использование не менее 2-х погонных метров ленты, каждый из которых имеет мощность 4,8 Ватт.

При использовании светодиодной ленты 5-ти или 10-ти метровой длины, наклееной «под потолком»

по контуру комнаты, результат станет пропорционально лучше. 

Энергосберегающие ламы.

Энергосберегающие лампы состоят из колбы, наполненной порами ртути и аргоном, и

пускорегулирующего устройства (стартера). На внутреннюю поверхность колбы нанесено

специальное вещество, называемое люминофор. Люминофор, это такое вещество, при воздействии

на которое ультрафиолетовым излучением, начинает излучать видимый свет. Когда мы включаем

энергосберегающую лампочку, под действием электромагнитного излучения, поры ртути,

содержащиеся в лампе, начинают создавать ультрафиолетовое излучение, а ультрафиолетовое

излучение, в свою очередь, проходя через люминофор, нанесенный на поверхность лампы,

преобразуется в видимый свет.

Люминофор может иметь различные оттенки, и как результат, может создавать разные цвета

светового потока. Конструкции существующих энергосберегающих ламп делают под существующие

стандартные размеры традиционных ламп накаливания. Диаметр цоколя у таких ламп составляет 14

или 27 мм. Благодаря чему вы можете использовать энергосберегающие лампы в любом

светильнике, бра или люстре, для которых вы раньше применяли лампу накаливания.

а) Преимущества энергосберегающих ламп

Коэффициент полезного действия у энергосберегающей лампы очень

высокий и световая отдача примерно в 5 раз больше чем у традиционной лампочки накаливания.

Например, энергосберегающая лампочка мощностью 20 Вт создает световой поток равный

световому потоку обычной лампы накаливания 100 Вт. Благодаря такому соотношению

энергосберегающие лампы позволяют экономить экономию на 80% при этом без потерь

освещенности комнаты привычного для вас. Причем, в процессе долгой эксплуатации от обычной

лампочки накаливания световой поток со временем уменьшается из-за выгорания вольфрамовой

нити накаливания, и она хуже освещает комнату, а у энергосберегающих ламп такого недостатка нет.

Долгий срок службы. По сравнению с  лампами накаливания, настоящие (фирменные)

энергосберегающие лампы служат в несколько раз дольше. Обычные лампочки накаливания выходят

из строя по причине перегорания вольфрамовой нити. Энергосберегающие лампы, имея другую

конструкцию и принципиально иной принцип работы, служат гораздо дольше ламп накаливания в

среднем 5-15 раз.

Это примерно от 5 до 12 тысяч часов работы лампы (обычно ресурс работы лампы определяется

производителем и указывается на упаковке). 

Низкая теплоотдача. Благодаря высокому коэффициенту полезного действия у энергосберегающих

ламп, вся затраченная электроэнергия преобразуется в световой поток, при

этом энергосберегающие лампы выделяют очень мало тепла. 

Большая светоотдача. В обычной лампе накаливания свет идет только от вольфрамовой спирали.

Энергосберегающая лампа светится по всей своей площади. Благодаря чему свет от

энергосберегающей лампы получается мягкий и равномерный, более приятен для глаз и лучше

распространяется по помещению.

Выбор желаемого цвета. Благодаря различным оттенкам люминофора покрывающего корпус

лампочки, энергосберегающие лампы имеют различные цвета светового потока, это может быть

мягкий белый свет, холодный белый, дневной свет, и т.д.;

б) Недостатки энергосберегающих ламп

Единственным и значительным недостатком энергосберегающих ламп по сравнению с

традиционными лампами накаливания является их высокая цена. 

в) Мощность

Энергосберегающие лампы изготавливают с различной мощностью. Диапазон мощностей

варьируется от 3 до 90 Вт. Следует учитывать, что коэффициент полезного действия у

энергосберегающей лампы очень высокий и световая отдача примерно в 5 раз больше чем у

традиционной лампочки накаливания. Поэтому при выборе энергосберегающей лампы, надо

придерживаться правила — делить мощность обычной лампы накаливания на пять. Если вы в своей

люстре или светильнике применяли обычную лампочку накаливания мощностью 100 Вт, вам будет

достаточно приобрести энергосберегающую лампочку мощностью 20 Вт.

г) Цвет света

Энергосберегающие лампы способны светить разным цветом. Данная характеристика определяется

цветовой температурой энергосберегающей лампы.

·2700 К — теплы белый свет.

·4200 К — дневной свет.

·6400 К — холодный белый свет.

д) По поводу ультрафиолетовой составляющей энергосберегающих ламп. 

Свечение люминофора, которым покрыта трубка лампы, происходит в ультрафиолетовом свете,

люминофор просто увеличивает светоотдачу и исправляет спектр свечения (невидимое УФ

излучение преобразует в видимое).

Но ультрафиолетовое излучение не проходит через обычное силикатное стекло (из которого и

сделаны трубки ламп). Оно проходит только через кварцевое. Поэтому, даже с учетом того, что

трубки сделаны из очень тонкого стекла, говорить о данных лампах, как об источнике интенсивного УФ

излучения некорректно.

Тем более, если лампы установлены в светильники со стеклянными плафонами, УФ излучение не

может проходить через них вообще.

Итак — светоотдача сопоставимая с люминесцентными лампами «дневного света». Спектр

соответствующий цветовой температуре 4200К является наилучшим. Понижение цветовой

температуры или её повышение сдвигают спектр (хоть так — хоть так) в менее эффективную для

зарядки фотолюминофора область.

Для помещения 30 кв.м. оптимальная мощность для активации фотолюминофора в течение 10-15

минут составляет 26-27 Ватт.

Ультрафиолетовые лампы и светодиодные ленты.

 

 

В начале XIX в. было обнаружено, что н же (по длине волны) фиолетовой части спектра

видимого света находится невидимый ультрафиолетовый участок спектра.

Длины волн ультрафиолетового излучения заключены в пределах от 4·10-7 до 6·10-9 м. Наиболее

характерным свойством этого излучения является его химическое и биологическое действие.

Ультрафиолетовое излучение вызывает явление фотоэффекта, свечение ряда веществ

(флуоресценцию и фосфоресценцию). Оно убивает болезнетворные микробы, вызывает появление

загара и т.д. Но это не всё!

Уникальность ультрафиолетовой подсветки заключается в том что и без того яркие при

дневном свете флуоресцентные краски, или изделия в которые

были добавлены флуоресцентные пигменты, под такой лентой будут светиться в темноте! Это может

быть что угодно: одежда, детали интерьера, белый потолок и другое…

В то же время, наилучшим излучением для активации фотолюминесцентных пигментов является

диапазон 220-440 нм, с пиком на длине волны 356 нм.

Именно поэтому любой рисунок сделаный фотолюминесцентными красками (вне зависимости от

длительности свечения фотолюминофора на базе которого они сделаны) в ультрафиолетовом

излучении будет находиться в состоянии постоянной подзарядки, а процессы затухания яркости

свечения наблюдаться не будут.

Современная ультрафиолетовая лампа работает по тому же принципу, что и

обычная люминесцентная лампа: ультрафиолетовое излучение образуется в колбе вследствие

взаимодействия паров ртути и электромагнитных разрядов. Газоразрядная трубка изготавливается

из специального кварцевого или увиолевого стекол, имеющих способность пропускать УФ-лучи.

Увиолевое стекло является более «прогрессивным» решением, именно оно дает возможность снизить

образование озона, который в больших концентрациях может быть вреден для человека.

В России для интерьерной подсветки фотолюминесцентной или флуоресцентной росписи наилучшим

образом себя зарекомендовали ультрафиолетовые лампы компании «Philips™» с колбой из

увиолевого стекла и лампы компании «Camelion™».

По мощности эти лампы варьируются от 6 Ватт (малые мебельные светильники или карманные

детекторы банкнот) и до 400 Ватт (сценические прожекторы).

По мощности на эти лампы распространяется то же правило, что и для люминесцентных ламп (ламп

дневного света).

По форме бывают стандартной грушевидной (как лампы накаливания), могут быть внешне как

энергосберегающие лампы, или как мебельные и  настенные люминесцентные светильники

(размером от 33 см в длину, до 120 см — стандартный типоразмер большой люминесцентной лампы).

Наиболее популярен комнатный вариант лампы мощностью 26 Ватт под стандартный цоколь Е27

(форма лампы соответствует энергосберегающим лампам).

К минусам относят постепенное снижение интенсивности свечения лампы (одной лампы хватает не

более чем на три-четыре месяца активной эксплуатации), наличие стеклянной колбы (бьется, в

результате чего лампа выходит из строя), но главное — это невозможность использовать эти лампы

на улице в условиях высокой влажности (светильники не герметичны) и в условиях пониженых

температур (они просто не зажгутся). К тому же запитываются они ттолько от 220 Вольт.

Итак, для активации фотолюминофора в помещении 30 кв.м. в течение 5 минут, нам будет

достаточно лампы 26 Ватт (цоколь Е27).

Помните люминесцентные ультрафиолетовые лампы в клубах? А как часто такие лампы

бились!?

Ультрафиолетовую светодиодную ленту невозможно разбить!

Ультрафиолетовые светодиодные ленты предназначены специально для подсветки деталей

интерьера, клубов, баров и барных стоек, а также для подсветки кинотеатров!

Малые размеры светодиодной ленты позволяют встраивать её в любую доступную нишу, например –

алюминиевый порожек мебельного гарнитура или торец стекла!

Лента самоклеящаяся,  прекрасно переносит перепады температур от -30 С до +50 С. а в

силиконовом исполнении может использоваться на улице в любую погоду.

Допускается даже наматывать её на деревья и кустарники, прилегающие к фасадам зданий, для

подсветки флуоресцентной наружной рекламы. 

В отличие от УФ-ламп, запитка УФ-ленты возможно от любого источника 12 Вольт, даже

автомобильного аккумулятора.

При необходимости её можно нарезать на отрезки от 5 см до 0,3 или 0,5 метра и разместить их так

как необходимо в интерьере или на улице.

Итак — в случае использования ультрафиолетовой светодиодной ленты, 2-х погонных метров ленты  

(каждый из которых имеет мощность 4,8 Ватт) будет достаточно  для активации фотолюминофора в

течение 5 минут.

Оптические характеристики

·         Общая яркость ленты: 300 lumen

·         Тип светодиода: 3528 SMD светоотдача 5 lumen мощность 0.08 ватт

·         Угол света: 120 градусов

Конструкция ленты

·         Лента состоит из 60 SMD светодиодов.

·         Кратность резки 5 см (3 светодиода)

·         Лента выполнена на самоклеящейся основе «3M» и не требует дополнительного крепежа

·         Световой поток для катушки

           в 5 погонных метров: ширина 8 м, высота 3 м глубина не менее 4 м

Потребляемый ток

·         Мощность: 4,8 W

·         Питание: 12V DC

·         Рабочий ток: 0,4 А

 Скачать инструкцию IAMLED UV 60

xn--h1afdfbaeasmui9j.xn--p1ai

Новости » Современные источники света

Основными показателями, характеризующими источники света являются светоотдача и цветопередача.

Светоотдача — это относительная величина, выражающая величину светового потока в люменах (лм), получаемого при преобразовании одного ватта (Вт) потребленной электроэнергии — лм/Вт. Она является основным показателем, характеризующим экономичность источников света. Светоотдачу не следует путать с собственно световым потоком, яркостью, освещенностью — эти величины показывают отношение светового потока к излучающей, и, соответственно, освещаемой поверхности, и, поэтому, экономичность источников света они не характеризуют. Поэтому, например, если продавец перед вами включает две разных лампочки, предлагая вам самим убедиться, какая ярче, не стоит отдавать предпочтение той, которая сильнее ослепляет — не факт, что у нее выше светоотдача, следовательно, «экономичность».

Цветопередача — это показатель качества света, его способность передавать цвета освещаемых предметов без искажений. Для ее оценки разработаны различные шкалы, наиболее распространенной из которых является Ra8. Оценка цветопередачи производится по восьми эталонным карточкам или прямоугольникам, напечатанным в световых атласах.

Однако, следует учесть, что выбранные цвета и способы смешения красок для их получения, отнюдь не отображают все встречающиеся цвета и оттенки — спектры отражения окружающих предметов, а только лишь самые распространенные.
Поэтому, многие современные люминесцентные лампы с полосатыми спектрами излучения, оцениваемые высоко по этой шкале (80-90 единиц), на самом деле не передают многих оттенков, видимых при естественном дневном освещении — обладающим непрерывным спектром. Однако, среди газоразрядных источников света есть такие, спектр которых очень близок к солнечному - это ксеноновые лампы сверхвысокого давления, применяемыми в кинопроекторах и специальные металлогалогенные лампы сверхвысокого давления типа ДРИШ и их зарубежных аналогов.

Цветовая температура — величина, характеризующая цветность света. Она численно равняется температуре абсолютно черного тела (физическая идеализация, условное тело, полностью поглощающее весь падающий на него световой поток) при котором оно излучает свет данной цветности. С увеличением температуры, цвет меняется от красного в сторону белого, и, наконец, синего — по цвету длине наиболее интенсивно излучаемых волн.

Рассмотрим основные типы источников света, пришедших на замену лампам накаливания.

Галогенные лампы являются усовершенствованными лампами накаливания, в которых металл нити накала образует химические соединения с веществами, содержащимися в наполнении колбы — йодом, бромом, которые, при правильно подобранной температуре компактной колбы, не оседают на ней, а возвращается конвекционными потоками обратно к спирали, где на ее поверхности вновь высвобождается чистый металл. Таким образом, снижается расход металла на испарение, что позволяет нити накаливания работать при более высокой, чем у обычных ламп накаливания, температуре, от которой зависит светоотдача и цветовая температура света, а также увеличивается срок службы. светоотдача таких ламп составляет 17-24 лм/Вт, цветовая температура 2900-3000 K («теплый» свет), цветопередача Ra 99 срок службы 2-8 тыс. ч.

Более экономичными являются низковольтные галогенные лампы. Это объясняется тем, что у них, при равной мощность, нить короче и толще, что позволяет ей работать при повышенной температуре, и снижает риск перегорания, отчего и срок службы таких ламп всегда выше. Однако такие лампы требуют понижающих электронных трансформаторов. Галогенные лампы, рассчитанные на сетевое напряжения, однако, более удобны, поскольку не требуют трансформаторов и изготавливаются с внешней колбой и цоколем E27, позволяющим использовать их в обычных светильниках вместо ламп накаливания.

Линейные люминесцентные лампы. основаны на свечении люминофора, возбуждаемого ультрафиолетовым излучением разряда в парах ртути низкого давления. Светоотдача колеблется в пределах 70-104 лм/Вт, цветовая температура — 2700-6500 K (есть аквариумные лампы с цветовой температурой до 13000 K), цветопередача Ra 65-95, срок службы — 10-45 тыс. ч. Наиболее предпочтительными во всех отношениях, в том числе цены, для внутреннего освещения считаются лампы с трехполосным люминофором, излучающим спектр из трех длин волн, соответствующих максимальной чувствительности колбочек сетчатки — красный, зеленый и синий, белое свечение с различными оттенками достигается смешением этих лучей. а также света, излучаемого разрядом. Однако, как уже говорилось выше, данная система оценки цветопередачи не является полностью объективной, и такие лампы плохо передают небольшую разницу между оттенками, потому для освещения помещений печатной промышленности, художественных студий и тп., где требуется очень высокая степень цветоразличения. применяют лампы с пятиполосным люминофором и цветопередачей свыше 90. Кроме того, обычные старые лампы на галофосфатном люминофоре (типа ЛБ, ЛТБ и ЛД), на определенных участках спектра — в желто-зеленой области, даже выигрывают по передаче оттенков, однако они плохо передают красные и синие цвета, и обладают низкой светоотдачей, из-за чего, на данный момент, сняты с производства. Предпочтительнее использовать такие лампы в светильниках с электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА), которые обеспечивают большую частоту и стабильность электрических параметров, а также большую светоотдачу и срок службы ламп.

Компактно-люминесцентные лампы с резьбовыми цоколями E14 и E27 действуют по принципу, сходному с люминесцентными лампами. Будучи созданными для прямой замены ламп накаливания, они, однако обладают рядом недостатков: более низкая светоотдача — из-за меньшей, при равных мощностях, длины разрядных трубок, а также из-за значительных потерь при поглощении света в полости развитой поверхности трубок; меньший срок службы, в основном из-за более примитивного устройства ПРА, не обеспечивающего прогрева спиралей, а также часто выходящего из строя прежде разрядной трубки.

Светоотдача ламп составляет 50-75 лм/Вт, срок службы — 8-20 тыс. ч., цветовая температура — 2500-6400 лм/Вт, цветопередача Ra 80-85, выпускаются только с трехполосным люминофором.

Светодиодные лампы и светильники. Действие их основано на свечении кристаллов и люминофора, возбуждаемого частью видимого излучения кристалла (синего). Вопреки заявлениям многих производителей и продавцов, эти источники света, даже от самых известных производителей обладают пока весьма скромными характеристиками — светоотдача 50-80 лм/Вт, цветопередача Ra 60-80, цветовая температура — 3000-6000 K но технологии в этом направлении на данный момент развиваются. Спектр светодиодов в чем-то подобен спектру галофосфатных люминесцентных ламп — он состоит из из узкой синей полосы длиной волны ок. 450 нм и участка непрерывного спектра неравномерной интенсивности в зелено-оранжевой области. В не зависимости от цветовой температуры, светодиоды плохо передают красных цвет. Кроме того, синяя линия совпадают с пиком чувствительности мелатониновых рецепторов, отвечающих за состояние сна и бодрствования, что может приводить к переутомлению. Кроме того, синие лучи данного диапазона вызывают деградацию рецепторов синего света. Учитывая эти факторы, предпочтительнее выбирать светодиодные лампы с низкой цветовой температурой, в излучении которых, синий свет кристалла составляет меньшую часть.

Металлогалогенные лампы. Являются газоразрядными лампами высокого давления (не путать с галогенными лампами), в которых преобладающим является излучение ионов металлов, особенно редкоземельных, образующихся в ртутном разряде при температуре 900-1000 °C из добавок йодистых и бромистых солей. Обладают довольно широким диапазоном цветностей, в зависимости от добавок. Лампы, предназначенные для общего освещения, содержат, как правило соли редкоземельных элементов и дают почти непрерывный спектр. По материалу разрядной трубки (горелки) делятся на кварцевые и керамические. последние, из-за большей прочности, работают при более высоких давлениях, и обладают более высокой светоотдачей — до 130 лм/Вт. Цветовая температура — 2800-6000 K (существуют лампы и с более высокой цветовой температурой). Наибольшей цветопередачей. среди ламп высокого давление (существуют и короткодуговые лампы сверхвысокого давления) обладают лампы с керамической горелкой с цветовой температурой 5000-5500 K — их спектр по форме напоминает солнечный.

Основным недостатком этих ламп является долгий период разгорания и невозможность мгновенного включения после предшествующего выключения, значительный спад светового потока в течении службы, повышение потребления электроэнергии, нестабильность цветовых характеристик их значительная цена и недостаточные ассортимент светильников, предназначенных для них. Также запрещается использовать их без плафона, из-за большой яркости светящегося тела.

Заключение.

Выбор источников света чаще всего зависит от экономичности, цветовой температуры и цветопередачи, однако не всегда каждый из этих факторов имеет одинаковое значение для потребителя. Не во всех случаях требуется идеальная цветопередача, а экономичностью можно пожертвовать в пользу низкой цены и эстетических требований к светильнику, ограничением которых часто бывают габариты и форма ламп. Цветовая температура может зависеть от личных предпочтений и, что немаловажно, от оформления интерьера. поэтому выбор оптимального источника света — это личное дело покупателя, в котором мы советуем рукодствовать нашими рекомендациями.

www.ltsun.ru

виды, основные характеристики и области применения

Свет (с латинского языка lucis) или видимый свет представляет собой часть спектра электромагнитного излучения, которое воспринимается человеческим глазом. Элементарной единицей света является фотон. Элементарные частицы обладают определенной длинной волны, зависящей от источника света, который их породил. Фотон подчиняется законам квантовой механики и в разных физических условиях может проявлять себя либо как частица, либо как волна.

Историческая эволюция приборов для освещения

Первые источники видимого электромагнитного излучения, которые использовало человечество для своих нужд, были основаны на сжигании горючего топлива растительного (дерево) или животного происхождения (сало и жир).

Древние греки и римляне впервые стали использовать глиняные и бронзовые сосуды, в которые помещали горючие вещества. Эти сосуды стали прародителями современных ламп.

В конце XVIII века швейцарский химик Аргант изобрел лампу с фитилем, в которой в качестве топлива использовался керосин. В конце XIX века Эдисон запатентовал электрическую лампу накаливания. После этого изобретения и благодаря быстрой динамике развития индустрии, начинает появляться множество других электрических источников излучения.

Физика источников света

Спектр излучения, который видит глаз человека, лежит в приделах длин волн фотонов от 400 нм до 700 нм. Источником света является физический процесс, который происходит в атоме вещества. Атом в результате какого-либо действия может получить энергию извне, часть этой энергии он передает своей электронной подсистеме.

Энергетические уровни электрона в атоме являются дискретными, то есть каждому из этих уровней соответствует конкретная величина. Благодаря полученной извне энергии некоторые электроны атома могут перейти на энергетические уровни более высокого порядка, в этом случае можно говорить о возбужденном электронном состоянии. В этом состоянии электроны оказываются неустойчивыми и снова переходят на уровни с меньшей энергией. Этот процесс сопровождается излучением фотонов, которое и является светом, который мы воспринимаем.

Термическое излучение

Процесс термического излучения представляет собой физический процесс, при котором электронная подсистема возбуждается за счет передачи ей кинетической энергии от ядер атомов. Если какой-либо объект, например металлическую пластину, подвергнуть нагреву до высоких температур, то он начнет светиться. Сначала видимый свет будет иметь красный цвет, поскольку эта часть видимого спектра является наименее энергетической. При увеличении температуры металла он станет излучать бело-желтый свет.

Отметим, что при нагреве металла он сначала начинает испускать инфракрасные лучи, которые человек не способен видеть, но ощущает их в виде тепла.

Люминесцентное излучение

Этот тип излучения возникает без предварительного нагрева тела и состоит из двух последовательных физических процессов:

1. Поглощение электронной подсистемой энергии и переход этой подсистемы в возбужденное энергетическое состояние.
2. Излучение в световом диапазоне, связанное с возвращением электронной подсистемы в основное энергетическое состояние.

Если оба этапа происходят во временном интервале в несколько секунд, то процесс называется флуоресценцией, например, излучение экрана телевизора после его выключения является флуоресцентным. Если же оба этапа процесса излучения происходят в течение несколько часов и дольше, то такое излучение называется фосфоресценцией, например, светящиеся часы в темной комнате.

Классификация световых источников

Все источники видимого для человеческого глаза электромагнитного излучения в зависимости от его происхождения можно разделить на две большие группы:

1. Естественные источники. Они излучают электромагнитные волны благодаря естественным физическим и химическим процессам, например естественными источниками света являются звезды, светлячки и другие. Они могут быть объектами как живой, так и неживой природы.
2. Искусственные источники света. Они обязаны своим происхождением человеку, так как являются его изобретением.

Искусственные приборы видимого электромагнитного излучения

В свою очередь, искусственные источники бывают следующих типов:

• Лампы накаливания. Они излучают свет благодаря разогреву металлической нити накаливания до температуры нескольких тысяч градусов. Сама нить накаливания находится в герметичном стеклянном сосуде, который заполнен инертным газом, предотвращающим процесс окисления нити.
• Галогеновые лампы. Представляют собой новую эволюционную ступень ламп накаливания, в которых к инертному газу, в котором находится металлическая нить накаливания, добавляется галогеновый газ, например, йод или бром. Этот газ вступает в химическое равновесие с металлом нити, которым является вольфрам, и позволяет продлить срок службы лампы. Вместо стеклянного корпуса в галогеновых лампах используют кварц, который выдерживает более высокие температуры, чем стекло.
• Газоразрядные лампы. Этот вид источников света создает видимое электромагнитное излучение за счет электрических разрядов, которые возникают в смеси газов и паров металла.
• Флуоресцентные лампы. Эти электрические источники света создают излучение за счет флуоресцентного покрытия внутренней стороны корпуса лампы, которое возбуждается за счет ультрафиолетового излучения электрического разряда.
• Источники LED (от англ. Light Emitting Diode). Этот вид источников света представляет собой диодные источники электромагнитного излучения. Они отличаются простотой устройства и долгим сроком действия. Также их преимуществами перед другими электрическими источниками света является низкая потребляемая мощность и практически полное отсутствие теплового излучения.

Прямое и непрямое излучение

Прямыми источниками света являются приборы, природные тела и организмы, которые могут самостоятельно испускать электромагнитные волны в видимом спектре. К прямым источникам относятся звезды, температура которых достигает десятков и сотен тысяч градусов, огонь, лампа накаливания, а также современные приборы, например, плазменный телевизор или жидкокристаллический монитор компьютера, который производит излучение, индуцированное микро электрическим разрядом.

Другим примером прямых естественных источников света являются животные, которые обладают биолюминесценцией. Излучение в этом случае возникает как результат химических процессов, происходящих в организме существ. К ним относятся светлячки и некоторые жители морских глубин.

Непрямые источники света представляют собой тела, которые не излучают самостоятельно свет, но способны его отражать. При этом отражающая способность каждого тела зависит от его химического состава и физического состояния. Непрямые источники святятся только благодаря тому, что находятся под влиянием электромагнитного излучения прямых источников. Если непрямой источник не аккумулирует световую энергию, то при прекращении воздействия света на него он перестает быть видимым.

Примеры непрямого излучения

Традиционным примером источников света данного типа является спутник Земли — Луна. Это небесное тело отражается солнечные лучи, которые падают на нее. Благодаря процессу отражения мы можем видеть, как саму Луну, так и окружающие нас предметы ночью в лунном свете. По той же причине видны в телескоп планеты солнечной системы, а также наша планета — Земля (если смотреть на нее из космоса).

Еще одним примером объекта непрямого излучения, который отражает лучи от источника света, является сам человек. В общем, любой предмет является источником непрямого излучения за исключением черной дыры. Гравитационное поле черных дыр настолько сильно, что даже свет не может выбраться из него.

Основные характеристики приборов

Основными характеристиками источников света являются следующие:

• Световой поток. Физическая величина, которая характеризует количество света, испускаемого источником за одну секунду во всех направлениях. Единицей измерения светового потока является люмен.
• Интенсивность излучения. В некоторых случаях возникает необходимость в знании распределения светового потока вокруг его источника. Именно это распределение и описывает данная характеристика, которая измеряется в канделах.
• Освещенность. Измеряется в люксах и представляет собой отношение светового потока к освещаемой им площади. Эта характеристика важна для комфортного выполнения определенных видов работ. Например, по международным нормам освещенность на кухне должна быть около 200 люкс, а для учебы уже необходимы 500 люкс.
• Эффективность излучения. Является важной характеристикой любой электрической лампы, поскольку она описывает отношение светового потока, создаваемого данным прибором, к потребляемой им мощности. Чем больше это отношение, тем более экономичной считается лампа.
• Индекс цветопередачи. Указывает на то, насколько точно лампа воспроизводит цвета. Для ламп хорошего качества этот индекс лежит в области 100.
• Цветовая температура. Представляет собой меру «белизны» света. Так, свет с преобладающими красно-желтыми цветами считается теплым и имеет цветовую температуру меньше 3000 К, холодный свет имеет синие цвета и характеризуется цветовой температурой выше 6000 К.

Применение искусственных источников видимого излучения

Каждый искусственный источник электромагнитного излучения определенного типа используется человеком в той или иной сфере деятельности. Области применения источников света следующие:

• Лампы накаливания продолжают оставаться основными источниками освещения помещений благодаря их низкой цене и хорошему индексу цветопередачи. Однако эти лампы постепенно вытесняются галогеновыми.
• Галогеновые лампы задумывались как электроприборы, которые должны были повысить эффективность ламп накаливания, заменив их. В настоящее время они нашли свое применение в автомобилях.
• Флуоресцентные источники света применяются главным образом для освещения офисов и других служебных помещений благодаря своему разнообразию форм и излучению рассеянного и равномерного света. Эффективность излучения такого типа ламп повышается с увеличением их длины и диаметра.

Важность естественного света для здоровья человека

Для всех организмов, которые обитают на планете Земля, вращение нашей планеты и периодичность дня и ночи являются важными процессами для нормальной жизнедеятельности и протекания биологического цикла. Более того, чтобы быть здоровыми, большинство живых существ нуждаются в прямом солнечном излучении.

Если говорить о человеке, то недостаток солнечного света приводит к развитию депрессии, а также к недостатку витамина D, поскольку полученный человеком загар позволяет организму усваивать этот витамин с большей легкостью.

Результаты одного исследования продемонстрировали, что достаточное нахождение человека под прямыми солнечными лучами позволяет снизить и облегчить некоторые симптомы определенных заболеваний. В частности, связанные с депрессией проблемы полностью или частично исчезали у 20% пациентов. Естественно, что один лишь солнечный свет не является лекарством против депрессии, однако он является неотъемлемой частью комплексного лечения.

www.nastroy.net