Источники света и осветительные приборы

Для обеспечения требуемой освещенности применяются различные осветительные приборы и источники света.

Свет - весьма важная часть нашей среды обитания. Свет влияет на здоровье, самочувствие и настроение людей. Научившись правильно обращаться с этим природным явлением, можно сделать значительный шаг в сторону гармонии мира, в котором мы живем.

Что же такое свет? Свет - это напрямую воспринимаемое глазом (видимое) электромагнитное излучение, которое лежит в промежутке длин волн от 380 до 780 нм (1 нм = 10^{-9 м). Конечно, чувствительность глаз конкретного человека индивидуальна, поэтому приведенный выше диапазон соответствует среднестатистическому человеку.}

Вплотную к свету или видимому излучению прилегают еще два излучения - слева по спектру ультрафиолетовое (от 10 нм до 380 нм) и справа по спектру инфракрасное излучение (от 780 нм до 1 мм). Ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучения (диапазон длин волн от 10 нм до 1 мм) совместно называются оптическим излучением. При этом свет (видимая человеком часть излучения) составляет всего 0,04% оптического диапазона, при этом сам оптический диапазон весьма незначителен в сравнении с остальным электромагнитным спектром.

Световое излучение каждой длины волны воспринимается как цветное. Чувствительность глаза к разным длинам волн неодинакова. Она наиболее высока в середине видимого диапазона, приходящейся на зеленый свет с длиной волны 555 нм, и минимальна к его краям, то есть в области синих и красных излучений (рис.2.1). Очевидно, что излучение одной и той же мощности воспринимается глазом как более интенсивное, если в его спектре больше зеленого света.

Белым светом обычно называется смесь цветных излучений, результат воздействия на глаз набора различных длин волн. Именно этим объясняется тот не всегда очевидный факт, что в природе не существует идеально белого (не имеющего оттенка) излучения. Любой реальный белый свет имеет оттенок, определяющийся соотношением входящих в него красных, синих и зеленых излучений.

Рис.2.1. Спектр электромагнитного излучения

Свет жизненно важен для человека, поскольку с его помощью человек получает более 90% всей получаемой информации об окружающем мире, свет помогает нам ориентироваться в пространстве, избегать несчастных случаев.

При недостатке естественного освещения люди научились использовать искусственные источники света.

Рис.2.2. Классификация источников освещения

Все источники света делятся на тепловые и газоразрядные.

В первом случае за счет сильного нагрева тело начинает излучать полный спектр излучения, включающий и видимую часть, а во втором - излучением света сопровождается высвобождение внутренней энергии электронов вещества за счет газового разряда.

Всем известные лампы накаливания относятся к тепловым источникам света. Стандартную конструкцию предпочтительно использовать там, где она целесообразна из-за короткого времени ее работы при включении, т.е. например, во вспомогательных помещениях, спальных комнатах, на лестничных клетках, в туалетах. Эти лампы относительно дешевые, но имеют плохую световую отдачу (10-15 лм/Вт). Только около 1-5% от используемой энергии преобразуется в лучистую энергию, а 95-99% - идет на разогрев спирали. У нее небольшой средний срок службы (около 1.000 рабочих часов)

Мир постепенно избавляется от ламп накаливания. Потребителям предлагают переходить на компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). В Австралии, Канаде, США, Израиле и некоторых странах Евросоюза внедрение энергосберегающих лампочек в жилищах граждан происходит на законодательном уровне: принимаются законы, гласящие, что к определенному сроку производство и продажа большинства видов обычных лампочек будут прекращены.

Рис.2.3 – Обычная Рис.2.4. – Галогеновая Рис.2.5.

лампа накаливания лампа накаливания Металлогалогеновые лампы

В соответствие с Федеральным законом об энергосбережении запрещается использование ЛН мощностью свыше 100 Вт.

Галогеновые лампы накаливания. Тело накала галогенных ламп накаливания изготавливают из специальных марок вольфрамовой проволоки, преимущественно в виде спирали, которой в лампе с помощью электродов и держателей придается необходимая форма.

Принцип действия галогенных ламп накаливания заключается в образовании на стенке колбы летучих соединений — галогенидов вольфрама, которые испаряются со стенки, разлагаются на теле накала и возвращают ему, таким образом, испарившиеся атомы вольфрама. Очень хороши для акцентированного освещения, имеют приблизительно на 25% лучшую светоотдачу и двойной срок службы по сравнению со стандартными лампами накаливания. Они предусмотрены для направленного освещения.

Металлогалогеновые лампы относятся кгазоразрядным лампам и обеспечивают высокую для своих размеров светоотдачу, что делает их компактным, мощным и эффективным источником света и имеют множество типоразмеров и конфигураций, предназначенных для промышленного освещения и домашнего использования.

Люминесцентные лампы (лампы дневного света)

Люминесцентные лампы представляют собой цилиндрическую стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким равномерным слоем люминофора. По обоим концам трубки впаяны ножки с вольфрамовыми электродами. Лампа наполняется небольшим количеством ртути и инертным газом (обычно аргон при давлении около 300 Па). Основное назначение инертного газа состоит в уменьшении распыления электродов при работе лампы и облегчении зажигания разряда.

Схема включения люминесцентной лампы представлена на рис.2.7. Напряжение сети подается и на электроды лампы EL и контакты стартера SF. Т.к. контакты разомкнуты, между ними возникает тлеющий разряд, под действием которого биметаллический контакт разогревается, изгибается и замыкает цепь, по которой начинает протекать ток. Ток разогревает вольфрамовые электроды лампы и в результате явления термоэлектронной эмиссии с разогретых электродов начинают вырываться электроны, образуя электронные облачка. В замкнутом состоянии контакты стартера находятся 1-2 сек, затем остывают и размыкают цепь. При этом, согласно второму закону коммутации, дроссель LL вырабатывает импульс повышенного напряжения (порядка 500 В) и подает на электроды лампы. Происходит пробой внутреннего промежутка и по лампе протекает ток. Ток, проходя через пары ртути, вызывает появление ультрафиолетового излучения зоны А, которое воздействуя на люминофор, заставляет его светиться видимым светом.

Рис.2.6 –Люминесцентные лампы (лампы дневного света)

Рис.2.7 – Схема включения люминесцентной лампы

Люминесцентные лампы предусмотрены в первую очередь для рабочих зон с длительным временем их работы при включении, например, в помещениях для хобби, в прачечных, а также могут использоваться для кухни и ванной комнаты. Их светоотдача приблизительно в 8 раз больше, чем у стандартных ламп накаливания и они служат в 10 дольше, чем те же стандартные лампы накаливания. Частое включение и выключение сокращает срок службы люминесцентных ламп. Ввиду наличия в системе зажигания ламп капелек ртути, люминесцентные лампы требуют отдельной утилизации.

Энергосберегающие лампы (компактные люминесцентные лампы КЛЛ) относятся к газоразрядным лампам. Их можно использовать везде, где необходимо более длительное время их работы при включении, например, в гостиной, детских комнатах, кухне, в ванной комнате. По сравнению с лампами накаливания они имеют в 5-6 раз большую светоотдачу, потребляют в среднем в 3-4 раза меньше энергии и имеют в 6…16 раз больший срок службы. Очень частое включение сокращает их срок службы. Использованные энергосберегающие лампы нельзя выбрасывать в контейнеры с бытовыми отходами, они должны утилизироваться отдельно.

Рис.2.8 – Энергосберегающие компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)

Светодиодные (полупроводниковые) лампы потенциально могут достигать в 10 раз большего КПД по сравнению с лампами накаливания и в 2 раза большего КПД, чем лампы КЛЛ. Светоизлучающие диоды можно сравнить с солнечными батареями наоборот. Они преобразуют электрическую энергию в световую. Светодиодные лампы, имеющие положительные характеристики, предоставляют хорошую возможность для сбережения электроэнергии и, соответственно, сокращения выбросов парниковых газов.

По своей сути, светодиод – это диод полупроводникового типа, p-n-переход. Это соединение двух пластин полупроводника с разными типами проводимости. Один из них обладает избытком электронов («n-тип»), а второй - избытком дырок («p-тип»). Если к p-части такого диода присоединить «+» от источника тока, то через него пойдёт ток. В устройстве светодиодов значение имеет процесс, происходящий после того, как через диод прошёл ток. В тот момент осуществляется рекомбинация носителей электрического заряда. Отрицательно заряженные электроны занимают место в положительно заряженных ионах кристаллической решётки полупроводника. И когда электрон и дырка встречаются, происходит выделение энергии, излучается фотон, квант света. Если излучение не происходит, высвобожденная энергия переходит в тепловую, нагревая вещество

Рис.2.9 – Светодиодные лампы для уличного освещения

Правила при выборе источников света:

1. Использование лампы всегда должно соответствовать фактической потребности в свете;

2. Используйте лучше одну мощную лампу, чем несколько слабомощных ламп;

3. Избегайте отраженного освещения;

4. Оборудуйте рабочие места, всегда ориентируясь на и используя дневной свет;

5. Выбирайте место расположения светильника в соответствии с его функцией (лампа для чтения там, где действительно читают и т.д.).

На рис.2.10. представлено сравнение по светоотдаче различных типов электрических ламп, существующих или разрабатываемых в настоящее время. Правильное применение любых типов ламп очень важный фактор не только для нашего зрения, но и для расхода энергии. При выборе ламп необходимо учитывать и срок их службы (рис.2.11)

Рис.2.10,11 Светоотдача и срок службы различных источников света: ЛН- Лампы накаливания; ГЛН- Галогеновые лампы накаливания; ЛЛ- Люминесцентные лампы; КЛЛ- Компактные люминесцентные лампы; Светодиоды-Светодиодные лампы; МГЛ- Металлогалогеновые лампы.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: