Да будет свет!: История искусственных источников света. Искусственное освещение

Естественное или природное освещение - вид, получаемый от природных источников света. Внутренняя природная инсоляция помещения создается за счет направленной лучистой энергии солнца, рассеянных в атмосфере световых потоков, проникающих в помещение через световые проемы, и света, отраженного от поверхностей.

Искусственное освещение получают с помощью специальных источников светового излучения, а именно: ламп накаливания, люминесцентных или галогенных ламп. Искусственные источники света, также как и естественные, могут давать прямой, рассеянный и отраженный свет.

Особенности

Естественной инсоляции присуще важное свойство, связанное с изменением уровня освещенности в течение короткого временного промежутка. Изменения носят случайный характер. Изменить мощность светового потока не в силах человека, он может его только подкорректировать определенными средствами. Так как источник естественного света находится примерно на одном расстоянии от всех освещаемых предметов, то по локализации такое освещение может быть только общим.

Искусственный метод в отличие от природного в зависимости от удаленности и направления источника света позволяет сделать общую и местную локализацию. Местная подсветка с общим вариантом дает комбинированный вариант. Посредством искусственных источников достигаются световые показатели, необходимые для определенных условий труда и отдыха.

Плюсы и минусы двух видов освещения

Рассеянные и равномерные световые лучи естественного происхождения наиболее комфортны для глаз человека и обеспечивают неискаженное восприятие цвета. В то же время прямые лучи солнца имеют слепящую яркость и недопустимы на рабочих местах и в быту. Снижение уровня освещенности в условиях пасмурного неба или в вечернее время, т.е. неравномерное его распределение, не дает возможности ограничиться только естественным источником света. В период, когда длительность светового дня достаточно долгая, достигается значительная экономия энергопотребления, но при этом происходит перегрев помещения.

Основной недостаток искусственного освещения связан с несколько искаженным цветовым восприятием и достаточно сильной нагрузкой на зрительную систему, возникающей вследствие микропульсации потоков света. Используя в помещении точечное освещение, при котором мерцание ламп взаимно компенсируется и по своим характеристикам наиболее приближено к рассеянному солнечному свету, нагрузку на глаза можно минимизировать. Также точечный свет может осветить отдельную зону в пространстве и позволяет экономно относиться к энергоресурсам. Для искусственного освещения необходим источник энергии в отличие от естественного, но зато такое освещение имеет постоянное качество и силу светового потока, которые можно подобрать по своему усмотрению.

Применение

Применение только одного вида освещения в большинстве случаев нерационально и не соответствует потребностям человека в сохранении его здоровья. Так, полное отсутствие естественной инсоляции в соответствии нормативам по охране труда отнесено к вредным факторам. Квартиру без природного света даже трудно представить. Источники искусственного света позволяют максимально обеспечить комфортные параметры освещенности и кроме этого применяются в дизайнерском оформлении помещения. Для общего освещения жилого помещения люстры используются чаще всего. Для подсветки локальной зоны отлично подходят бра или торшеры. Благодаря абажуру или плафону свет от таких источников мягкий и рассеянный. Это свойство позволяет широко использовать такие светильники не только с практической целью освещения, но и для выделения какого-либо элемента интерьера. К тому же современные искусственные источники света настолько разнообразны и симпатичны, что и сами прекрасно украшают интерьер.

• электрическая энергия;
• световая энергия;
• тепловая энергия;
• энергия химических связей, которая находится в пище и в топливе каждый этот вид энергии был когда-то солнечной энергией!

Таким образом, самая главная -основная энергия для жизни на земле -это солнечная энергия.

Искусственные источники света

Современный технический прогресс шагнул очень далеко. Человечество смогло создать искусственную энергию света и тепла, которая прочно вошла в жизнь человека и без которой человечество уже не может существовать. На сегодняшний день в современном мире существует изобилие различных искусственных источников света и тепла.

Искусственные источники света - технические устройства различной конструкции и различными способами преобразования энергии, основным предназначением которых является получение светового излучения. В источниках света используется в основном электроэнергия, но так же иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света.

Самым первым из используемых людьми в своей деятельности источником света был огонь костра. С течением времени и ростом опыта сжигания различных горючих материалов люди обнаружили, что большее количество света может быть получено при сжигании каких либо смолистых пород дерева, природных смол и масел и воска. С точки зрения химических свойств подобные материалы содержат больший процент углерода по массе и при сгорании сажистые частицы углерода сильно раскаляются в пламени и излучают свет. В дальнейшем при развитии технологий обработки металлов, развития способов быстрого зажигания с помощью огнива позволили создать и в значительной степени усовершенствовать первые независимые источники света, которые можно было устанавливать в любом пространственном положении, переносить и перезаряжать горючим. А также определенный прогресс в переработке нефти, восков, жиров и масел и некоторых природных смол позволил выделять необходимые топливные фракции: очищенный воск, парафин, стеарин, пальмитин, керосин и т. п. Такими источниками стали, прежде всего свечи, факелы, масляные, а позже нефтяные лампы и фонари. С точки зрения автономности и удобства, источники света, использующие энергию горения топлив, очень удобны, но с точки зрения пожаробезопасности, выделений продуктов неполного сгорания представляют известную опасность как источник возгорания, и история знает великое множество примеров возникновения больших пожаров, причиной которых были масляные лампы и фонари, свечи и пр.

Газовые фонари

Дальнейший прогресс и развитие знаний в области химии, физики и материаловедения, позволили людям использовать также и различные горючие газы, отдающие при сгорании большее количество света. Особым удобством газового освещения было то, что появилась возможность освещения больших площадей в городах, зданий и др., за счёт того, что газы очень удобно и быстро можно было доставить из центрального хранилища с помощью прорезиненных рукавов, либо стальных или медных трубопроводов, а также легко отсекать поток газа от горелки простым поворотом запорного крана.

Важнейшим газом для организации городского газового освещения стал так называемый «Светильный газ», производимый с помощью пиролиза жира морских животных, а несколько позже производимый в больших количествах из каменного угля при коксовании последнего на газосветильных заводах. Одним из важнейших компонентов светильного газа, который давал наибольшее количество света, был бензол, открытый в светильном газе М. Фарадеем. Другим газом, который нашел значительное применение в газосветильной промышленности, был ацетилен, но ввиду его значительной склонности к возгоранию при относительно низких температурах и большим концентрационным пределам воспламенения, он не нашел широкого применения в уличном освещении и применялся в шахтерских и велосипедных «карбидных» фонарях. Другой причиной, затруднившей применение ацетилена в области газового освещения, была его исключительная дороговизна в сравнении с светильным газом. Параллельно с развитием применения самых разнообразных топлив в химических источниках света, совершенствовалась их конструкция и наиболее выгодный способ сжигания, а также конструкция и материалы для усиления отдачи света и питания. На смену недолговечным фитилям из растительных материалов стали применять пропитку растительных фитилей борной кислотой, и волокна асбеста, а с открытием минерала монацита обнаружили его замечательное свойство при накаливании очень ярко светиться и способствовать полноте сгорания светильного газа. В целях повышения безопасности использования рабочее пламя стали ограждать металлическими сетками и стеклянными колпаками.

Появление электрических источников света

Дальнейший прогресс в области изобретения и конструирования источников света в значительной степени был связан с открытием электричества и изобретением источников тока. На этом этапе научно-технического прогресса стало совершенно очевидно, что необходимо для увеличения яркости источников света увеличить температуру области, излучающей свет. Если в случае применения реакций горения разнообразных топлив на воздухе температура продуктов сгорания достигает 1500-2300°С, то при использовании электричества температура может быть еще значительно увеличена. При нагревании электрическим током различных токопроводящих материалов с высокой температурой плавления они излучают видимый свет и могут служить в качестве источников света той или иной интенсивности. Такими материалами были предложены: графит, платина, вольфрам, молибден, рений и их сплавы. Для увеличения долговечности электрических источников света их рабочие тела стали размещать в специальных стеклянных баллонах, вакуумированных или заполненных инертными либо неактивными газами. При выборе рабочего материала конструкторы ламп руководствовались максимальной рабочей температурой нагреваемой спирали, и основное предпочтение было отдано углероду и в дальнейшем вольфраму. Вольфрам и его сплавы с рением и по настоящее время являются наиболее широкоприменяемыми материалами для изготовления электрических ламп накаливания, так как в наилучших условиях они способны быть нагреты до температур в 2800-3200°С. Параллельно с работой над лампами накаливания, в эпоху открытия и использования электричества также были начаты и значительно развиты работы по электродуговым источником света и по источникам света на основе тлеющего разряда.

Электродуговые источники света позволили реализовать возможность получения колоссальных по мощности потоков света, а источники света на основе тлеющего разряда - необычайно высокую экономичность. В настоящее время наиболее совершенные источники света на основе электрической дуги - криптоновые, ксеноновые и ртутные лампы, а на основе тлеющего разряда в инертных газах с парами ртути и другие.

Типы источников света

Для получения света могут быть использованы различные формы энергии, и в этой связи мы бы хоти выделить основные виды источников света.

• Электрические: Электрический нагрев тел каления или плазмы.Джоулево тепло, вихревые токи, потоки электронов или ионов;
• Ядерные: распад изотопов или деление ядер;
• Химические:горение топлив и нагрев продуктов сгорания или тел каления;
• Термолюминесцентные: преобразование тепла в свет в полупроводниках.
• Триболюминесцентные: преобразования механических воздействий в свет.
• Биолюминесцентные: бактериальные источники света в живой природе.

Опасные факторы источников света

Источники света той или иной конструкции очень часто сопровождаются наличием опасных факторов, главными из которых являются:

• Открытое пламя;
• Яркое световое излучение опасное для органов зрения и открытых участков кожи;
• Тепловое излучение и наличие раскаленных рабочих поверхностей могущих привести к ожогу;
• Высокоинтенсивное световое излучение могущее привести к возгоранию, ожогу, и ранению -излучение лазеров, дуговых ламп и др;
• Горючие газы или жидкости;
• Высокое напряжение питания;
• Радиоактивность.

Самые яркие представители искусственных источников света

Факел

Факел - вид светильника, способный обеспечить продолжительный интенсивный свет на открытом воздухе при всякой погоде.

Простейшая форма факела - пучок бересты или лучин из смолистых пород деревьев, связка соломы и т. п. Дальнейшим усовершенствованием является применение различных сортов смолы, воска и т. п. горючих веществ. Иногда эти вещества служат простой обмазкой для факельного остова.

В начале XX века входят в употребление факелы электрические, с аккумуляторами. В крестьянском быту можно было встретить ещё и самые первобытные формы факелов. Факелы во все времена употреблялись для целей как утилитарных, так и для религиозных. Ими пользовались при лучении рыбы, при ночных переходах через густой лес, при исследовании пещер, для иллюминаций - словом, в тех случаях, когда неудобно употребление фонарей.

Современные факелы используются для придания романтики во время различных церемоний. Как правило, они изготовлены из бамбука и имеют в качестве источника огня картридж с жидким минеральным маслом. Обычно изготовляются в Китае, но бывают и исключения. Известные европейские дизайнеры также занимаются производством факелов.

Масляная лампа

Масляная лампа - светильник, работающий на основе сгорания масла. Принцип действия схож с принципом действия керосиновой лампы: в некую ёмкость заливается масло, туда опускается фитиль - верёвка, состоящая из растительных или искусственных волокон, по которым, согласно свойству капиллярного эффекта масло поднимается наверх. Второй конец фитиля, закреплённый над маслом, поджигается, и масло, поднимаясь по фитилю, горит.

Масляная лампа применялась издревле. В древние времена масляные лампы вылепляли из глины, или изготовляли из меди. В арабской сказке «Аладдин» из сборника «Тысяча и одна ночь» в медной лампе живет Джин.

Керосиновая лампа

Керосиновая лампа - светильник на основе сгорания керосина - продукта перегонки нефти. Принцип действия лампы примерно такой же, что и у масляной лампы: в ёмкость заливается керосин, опускается фитиль. Другой конец фитиля зажат поднимающим механизмом в горелке, сконструированной таким образом, чтобы воздух подтекал снизу. В отличие от масляной лампы, у керосиновой фитиль плетёный. Сверху горелки устанавливается ламповое стекло - для обеспечения тяги, а также для защиты пламени от ветра.

После широкого внедрения электрического освещения по плану ГОЭЛРО керосиновые лампы используются в основном в российской глубинке, где часто отключают электричество, а так же дачниками и туристами.

Лампа накаливания

Лампа накаливания - электрический источник света, светящимся телом которого служит так называемое тело накала. В качестве материала для изготовления ТН в настоящее время применяется практически исключительно вольфрам и сплавы на его основе. В конце XIX -первой половине XX в. ТН изготавливалось из более доступного и простого в обработке материала – углеродного волокна. .

Принцип действия. В лампе накаливания используется эффект нагревания проводника при протекании через него электрического тока. Температура вольфрамовой нити накала резко возрастает после включения тока. Нить излучает электромагнитное тепловое излучение в соответствии с законом Планка. Функция Планка имеет максимум, положение которого на шкале длин волн зависит от температуры. Этот максимум сдвигается с повышением температуры в сторону меньших длин волн. Для получения видимого излучения необходимо, чтобы температура была порядка нескольких тысяч градусов, в идеале 5770 K . Чем меньше температура, тем меньше доля видимого света и тем более красным кажется излучение.

Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение, часть уходит в результате процессов теплопроводности и конвекции. Только малая доля излучения лежит в области видимого света, основная доля приходится на инфракрасное излучение. Для повышения КПД лампы и получения максимально «белого» света необходимо повышать температуру нити накала, которая в свою очередь ограничена свойствами материала нити - температурой плавления. Идеальная температура в 5770 К недостижима, т. к. при такой температуре любой известный материал плавится, разрушается и перестаёт проводить электрический ток.

В обычном воздухе при таких температурах вольфрам мгновенно превратился бы в оксид. По этой причине ТН помещено в колбу, из которой в процессе изготовления ЛН откачиваются атмосферные газы. Наиболее опасными для ЛН являются кислород и водяные пары, в атмосфере которых происходит быстрое окисление ТН. Первые ЛН изготавливали вакуумными; в настоящее время только лампы малой мощности изготавливают в вакуумированной колбе. Колбы более мощных ЛН наполняют газом. Повышенное давление в колбе газополных ламп резко уменьшает скорость разрушения ТН из-за распыления. Колбы газополных ЛН не так быстро покрываются тёмным налётом распылённого материала ТН, а температуру последнего можно увеличить по сравнению с вакуумными ЛН. Последнее позволяет повысить КПД и несколько изменить спектр излучения.

КПД и долговечность. Почти вся подаваемая в лампу энергия превращается в излучение теплопроводности и конвекции малы. Для человеческого глаза, однако, доступен только малый диапазон длин волн этого излучения. Основная часть излучения лежит в невидимом инфракрасном диапазоне и воспринимается в виде тепла. Коэффициент полезного действия ламп накаливания достигает при температуре около 3400 K своего максимального значения 15 %. При практически достижимых температурах в 2700 K КПД составляет 5%.

С возрастанием температуры КПД лампы накаливания возрастает, но при этом существенно снижается её долговечность. При температуре нити 2700 K время жизни лампы составляет примерно 1000 часов, при 3400 K всего лишь несколько часов. Как показано на рисунке справа, при увеличении напряжения на 20 %, яркость возрастает в два раза. Одновременно с этим время жизни уменьшается на 95%.

Ограниченность времени жизни лампы накаливания обусловлена в меньшей степени испарением материала нити во время работы, и в большей степени возникающими в нити неоднородностями. Неравномерное испарение материала нити приводит к возникновению истончённых участков с повышенным электрическим сопротивлением, что в свою очередь ведёт к ещё большему нагреву и испарению материала в таких местах. Когда одно из этих сужений истончается настолько, что материал нити в этом месте плавится или полностью испаряется, ток прерывается и лампа выходит из строя.

Преимущественная часть износа нити накала происходит при резкой подаче напряжения на лампу, поэтому значительно увеличить срок её службы можно используя разного рода плавные пускатели. Вольфрамовая нить накаливания имеет в холодном состоянии удельное сопротивление, которое всего в 2 раза выше, чем сопротивление алюминия. При перегорании лампы часто бывает, что сгорают медные проводки, соединяющие контакты цоколя с держателями спирали. Так, обычная лампа на 60 Вт в момент включения потребляет свыше 700 Вт, а 100-ваттная - более киловатта. По мере прогрева спирали её сопротивление возрастает, а мощность падает до номинальной. .

Для сглаживания пиковой мощности могут использоваться терморезисторы с сильно падающим сопротивлением по мере прогрева, реактивный балласт в виде ёмкости или индуктивности. Напряжение на лампе растет по мере прогрева спирали и может использоваться для шунтирования балласта автоматикой. Без отключения балласта лампа может потерять от 5 до 20 % мощности, что тоже может быть выгодно для увеличения ресурса.

Преимущества и недостатки ламп накаливания.

Преимущества

• малая стоимость;
• небольшие размеры;
• ненужность пускорегулирующей аппаратуры;
• при включении они зажигаются почти мгновенно;
• отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации;
• возможность работы как на постоянном, так и на переменном токе;
• возможность изготовления ламп на самое разное напряжение;
• отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе;
• непрерывный спектр излучения;
• устойчивость к электромагнитному импульсу;
• возможность использования регуляторов яркости;
• нормальная работа при низких температурах окружающей среды.

Недостатки

• низкая световая отдача;
• относительно малый срок службы;
• резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения;
• цветовая температура лежит только в пределах 2300 – 2900 к, что придает свету желтоватый оттенок;
• лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 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 еще сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.

Утилизация

Отслужившие лампы накаливания не содержат вредных для окружающей среды веществ и могут утилизироваться как обычные бытовые отходы. Единственным ограничением является запрет на их переработку вместе с изделиями из стекла.

Светодиодное освещение

Светодиодное освещение - одно из перспективных направлений технологий искусственного освещения, основанное на использовании светодиодов в качестве источника света. Использование светодиодных ламп в освещении уже занимает 6 % рынка. Развитие светодиодного освещения непосредственно связано с технологической эволюцией светодиода. Разработаны так называемые сверхъяркие светодиоды, специально предназначенные для искусственного освещения.

Преимущества

В сравнении с обычными лампами накаливания светодиоды обладают многими преимуществами:

• экономично используют электроэнергию по сравнению с традиционными лампами накаливания. Так, светодиодные системы уличного освещения с резонансным источником питания могут дать 132 люменов на ватт, против 150 люменов на ватт у натриевых газоразрядных ламп. Или против 15 люменов на ватт у обычной лампы накаливания и против 80-100 люменов на ватт у ртутных люминесцентных ламп;
• срок службы в 30 раз больше по сравнению с ЛН;
• возможность получать различные спектральные характеристики, без потери в световых фильтрах;
• безопасность использования;
• малые размеры;
• отсутствие ртутных паров;
• отсутствие ультрафиолетового излучения и малое инфракрасное излучение;
• незначительное тепловыделение;
• среди производителей именно светодиодные источники света считаются наиболее функционально-перспективным направлением как с точки зрения энергоэффективности, так и затратности и практического применения.

Недостатки

• высокая цена. Отношение цена/люмен у сверхярких светодиодов в 50 -100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания;
• напряжение строго нормировано для каждого вида ламп, светодиоду необходим номинальный рабочий ток. Из-за этого появляются дополнительные электронные узлы, называемые источниками тока. Это обстоятельство влияет на себестоимость системы освещения в целом. В самом простом случае, когда ток невелик, возможно, подключение светодиода к источнику постоянного напряжения, но с использование резистора;
• при питании пульсирующим током промышленной частоты мерцают сильнее, чем люминесцентная лампа, которая в свою очередь мерцает сильнее, чем лампа накаливания;
• могут излучать кратковременные помехи и электрические шумы, что обнаруживается при экспериментальном сравнении с лампами других типов осциллографом.

Применение

Благодаря эффективному расходу электроэнергии и простоте конструкции применяется в ручных осветительных приборах – фонариках.

Так же применяется в светотехнике для создания дизайнерского освещения в специальных современных дизайн-проектах. Надёжность светодиодных источников света позволяет использовать их в труднодоступных для частой замены местах.

Компактная люминесцентная лампа

Компактная люминесцентная лампа - люминесцентная лампа, имеющая меньшие размеры по сравнению с колбчатой лампой и меньшую чувствительность к механическим повреждениям. Зачастую встречаются предназначенными для установки в стандартный патрон для ламп накаливания. Часто компактные люминесцентные лампы называют энергосберегающими лампами, что не совсем точно, поскольку существуют энергосберегающие лампы на других физических принципах, например светодиодные.

Маркировка и цветовая температура

Трехциферный код на упаковке лампы содержит как правило информацию относительно качества света.

Первая цифра – индекс цветопередачи в 1×10 Ra .

Вторая и третья цифры – указывают на цветовую температуру лампы.

Таким образом, маркировка «827» указывает на индекс цветопередачи в 80 Ra, и цветовую температуру в 2700 к. .

По сравнению с лампами накаливания, имеют большой срок службы. Однако зависимость срока службы от колебаний напряжения в электросети приводит к тому, что в России он может равняться или даже быть меньше срока службы ламп накаливания. Частично это преодолевается применением стабилизаторов напряжения и сетевых фильтров. Основными причинами, снижающими срок службы лампы, являются нестабильность напряжения в сети, частое включение-выключение лампы.

Новые разработки позволили использовать энергосберегающую лампу совместно с устройствами снижения/увеличения освещения. Для диммирования люминесцентных ламп ни один из разработанных ранее диммеров не подходит - в этом случае следует использовать специальные электронные пускорегулирующие аппараты с возможностью управления.

Благодаря применению электронного балласта имеют улучшенные характеристики по сравнению с традиционными люминесцентными лампами - более быстрое включение, отсутствие мерцания и жужжания. Также существуют лампы с системой плавного запуска. Система плавного запуска планомерно увеличивает интенсивность света при включении в течение 1-2 секунд: это продлевает срок службы лампы, но все же не позволяет избежать эффекта «временной световой слепоты».

В то же время компактные люминесцентные лампы по ряду параметров проигрывают светодиодным лампам.

Достоинства

• высокая светоотдача, при равной мощности световой поток КЛЛ в 4-6 раз выше, чем у ЛН, что дает экономию электроэнергию 75-85%;
• длительный срок эксплуатации;
• возможность создания ламп с различными значениями цветовой температуры;
• нагрев корпуса и колбы значительно ниже, чем у лампы накаливания.

Недостатки

• спектр излучения: непрерывный 60-ватной лампы накаливания и линейный 11 ватной компактной люминесцентной лампы, линейчатый спектр излучения может вызвать искажения в цветопередаче;
• несмотря на то, что использование КЛЛ действительно вносит свою лепту в сбережение электроэнергии, опыт массового применения в быту выявил целый ряд проблем, главная из которых -короткий срок эксплуатации в реальных условиях бытового применения;
• использование широко распространенных выключателей с подсветкой приводит к периодическому, раз в несколько секунд, кратковременному зажиганию ламп, что приводит к скорому выходу из строя лампы. Об этом недостатке, за редким исключением, производители обычно не сообщают в инструкциях по эксплуатации. Для ликвидации этого эффекта необходимо параллельно светильнику включить в цепь питания конденсатор ёмкостью 0,33-0,68 мкФ на напряжение не ниже 400В;
• спектр такой лампы линейный. Это приводит не только к неправильной цветопередаче, но и к повышенной усталости глаз. ;
• утилизация: КЛЛ содержат 3-5 мг ртути, ядовитое вещество 1-го класса опасности. Разрушенная или повреждённая колба лампы высвобождает пары ртути, что может вызвать отравление ртутью. Зачастую на проблему утилизации люминесцентных ламп в России индивидуальные потребители не обращают внимания, а производители стремятся отстранится от проблемы.

С 1 января 2011 года, в соответствии с проектом ФЗ «Об энергосбережении» в России будет введён полный запрет на оборот ламп накаливания мощностью выше 100 Вт. .

КЛЛ со спиралевидной колбой имеет неравномерное нанесение люминофора. Он наносится так, что его слой на стороне трубки, обращённой к цоколю, толще, чем на стороне трубки, направленной на освещаемую область. Этим достигается направленность излучения. .

В некоторых моделях ламп применяется радиоактивный криптон – 85 .

КЛЛ считается тупиковой ветвью развития источников света. На сегодняшний день большинство стран Европы склоняются к мнению использования светодиодных источников света.

В связи с частыми случаями выхода из строя КЛЛ задолго до истечения обещанных производителями сроков, потребители стали призывать ввести специальные условия гарантии для продукции КЛЛ, соизмеримые с заявляемыми производителями в целях маркетинга.

В связи с «негативными» высказываниями в адрес энергосберегающих ламп, мы решили более внимательно присмотреться к ним и попробовать внести хоть какую-нибудь ясность по этому вопросу.

Прежде всего, хотим отметить, что в профессиональной технической литературе такие лампы называются Compact Fluorescent Lamps , в российской – компактные люминесцентные лампы, а уже во вторую очередь их называют Energy saving lamps .

Про возможный вред здоровью CFL, связанный с генерацией ими другого спектра света, мерцанием, «грязным электричеством», электромагнитным излучением, нерешенным вопросом утилизации и т.д., давно уже ведутся дебаты. Однако мы не будем конкретизировать доказательства по этим вопросам, т.к. не можем заниматься профессиональными исследованиями и не являемся специалистами в этой области, мы просто хотим собрать, изучить и сделать анализ на материалах представленных специалистами в сети Интернет.

Нас всегда и везде окружает свет, так как это неотъемлемая часть жизни. Огонь, солнце, луна или настольная лампа - это все относится к данной категории. Сейчас нашей задачей будет рассмотреть естественные и искусственные источники света.

Раньше у людей не было хитроумных будильников и сотовых телефонов, которые помогают нам встать тогда, когда это необходимо. Эту функцию выполняло Солнце. Оно встало - люди начинают работу, село - ложатся отдыхать. Но, со временем, мы научились добывать искусственные источники света, мы поговорим о них в статье более подробно. Начать необходимо с самого главного понятия.

Свет

В общем смысле - это волна (электромагнитная) которая воспринимается органами зрения человека. Но все же есть рамки, которые человек видит (от 380 до 780 нм). До этого идет Хоть мы его не видим, но наша кожа его воспринимает (загар), после этих рамок идет инфракрасное излучение, некоторые живые организмы его видят, а человеком он воспринимается как тепло.

Теперь разберем такой вопрос: почему свет бывает разного цвета? Все зависит от длины волны, например, фиолетовый цвет образуется пучком волн длины 380 нм, зеленый - 500 нм, а красный - 625. Вообще, основных цветов 7, которые мы можем наблюдать во время такого явления, как радуга. Но многие, особенно искусственные источники света, излучают волны белого цвета. Даже если взять лампочку, которая висит у вас в комнате, с вероятностью 90 процентов, она освещает именно белым светом. Так вот, он получается за счет смешения всех основных цветов:

• Красного.
• Оранжевого.
• Желтого.
• Зеленого.
• Голубого.
• Синий.
• Фиолетовый.

Их очень легко запомнить, многие используют такие строки: каждый охотник желает знать, где сидит фазан. А первые буквы каждого слова и обозначают цвет, кстати, в радуге они располагаются точно в таком порядке. После того как мы разобрались с самим понятием, предлагаем перейти к вопросу " и искусственные". Мы подробно разберем каждый вид.

Источники света

Не существует и в наше время ни одной отрасли хозяйства, которая в своем производстве не использовала бы искусственные источники света. Когда же человек впервые занялся производством Это было в далеком девятнадцатом веке, а причиной развития отрасли служило изобретение ламп дуговых и накаливания.

Источники света естественные и искусственные - это тела, которые способны излучать свет, а точнее, преобразовывать одну энергию в другую. Например, электрический ток в электромагнитную волну. Действующим по этому принципу искусственным источником света является электрическая лампочка, которая так распространена в повседневной жизни.

Мы говорили в прошлом разделе о том, что не весь свет воспринимается нашими органами зрения, но тем не менее источником света является и тот объект, который излучает волны, невидимые нашему глазу.

Классификация

Начнем с того, что все они делятся на два больших класса:

• Искусственные источники света (светильники, горелки, свечи и так далее).
• Естественные (свет Солнца, Луны, сияние звезд и прочее).

При этом каждый класс, в свою очередь, делится на группы и подгруппы. Начнем с первых, искусственные источники различают:

• Тепловые.
• Люминесцентные.
• Светодиодные.

Более подробную классификацию обязательно рассмотрим далее. Во второй класс входят следующие:

• Солнце.
• Межзвездный газ и сами звезды.
• Атмосферные разряды.
• Биолюминесценция.

Естественные источники света

Все объекты, излучающие свет природного происхождения являются натуральными источниками. При этом испускание света может являться как основным, так и вторичным свойством. Если сравнивать природные и искусственные источники света, примеры которых мы уже рассмотрели, то их основное отличие заключается в том, что вторые излучают видимый нашему глазу свет благодаря человеку, а точнее, производству.

В первую очередь, что приходит на ум каждому, природным источником является Солнце, являющееся источником света и тепла для всей нашей планеты. Также естественными источниками являются звезды и кометы, электрические разряды (например, молния во время грозы), свечение живых организмов, этот процесс также называют биолюминесценцией (примером являются светлячки, некоторые водные организмы, обитающие на дне и так далее). Природные источники света играют очень важную роль как для человека, так и для других живых организмов.

Виды искусственных источников света

Зачем же нам они нужны? Представьте, как изменится наша жизнь без всем привычных ламп, ночников и тому подобных приборов. В чем заключается назначение искусственного света? В создании благоприятной обстановки и условий видимости для человека, тем самым поддержание здоровья и хорошего самочувствия, уменьшение утомляемости органов зрения.

Искусственные источники света можно разделить на две, довольно обширные, группы:

• Общие.
• Комбинированные.

К примеру, о первой группе, все производственные участки всегда освещаются однотипными лампами, которые расположены на одинаковом расстоянии друг от друга и мощность ламп одинакова. Если говорить о второй группе, то тогда к вышеперечисленным добавляются еще несколько светильников, которые сильнее выделяют какую-либо рабочую поверхность, например, стол или станок. Эти дополнительные источники называются местным освещением. При этом, если использовать только местное освещение, то это будет сильно влиять на утомляемость, а следствием будет снижение работоспособности, кроме этого, возможны аварии и несчастные случаи на производстве.

Рабочее, дежурное и аварийное освещение

Если рассматривать классификацию искусственных источников с точки зрения функционального назначения, то можно выделить следующие группы:

• Рабочее;
• Дежурное;
• Аварийное.

Теперь немного подробнее о каждом виде. Рабочее освещение есть везде, где это необходимо для поддержания работоспособности людей или для освещения пути для идущего транспорта. Второй класс освещения начинает функционировать после рабочего времени. Последняя группа нужна для поддержания работы производства в случае отключения основного (рабочего) источника света, оно минимально, но способно временно заменить рабочее освещение.

Лампа накаливания

В наше время для освещения производственных участков используют лампы накаливания следующих видов:

• Галогенные.
• Газоразрядные.

И что же все-таки такое лампа накаливания? Первое, на что стоит обратить свое внимание, - то, что она является электрическим источником, а свет мы видим благодаря раскаленному телу, называемому телом накала. Ранее (в девятнадцатом веке) тело накала изготавливалось из такого вещества, как вольфрам, или из сплава на его основе. Сейчас же его изготавливают из более доступного углеродного волокна.

Типы, преимущества и недостатки

Сейчас промышленные предприятия выпускают большое число разнообразных ламп накаливания, среди которых наиболее популярны:

• Вакуумные.
• Лампы с криптоновым наполнением.
• Биспиральные.
• Наполненные смесью газов аргона и азота.

Теперь разберем последний вопрос, который касается а именно преимущества и недостатки. Плюсы: они недорогие в производстве, имеют небольшой размер, если их включить, то не нужно ждать пока разгорится, в производстве ламп накаливания не используется токсичные компоненты, они работают как на постоянном, так и на переменном токе, возможно использование регулятора яркости, хорошая бесперебойная работа даже при очень низких температурах. Несмотря на такое большое количество преимуществ, есть все-таки и минусы: они не сильно ярко светят, свет имеет желтоватый отлив, сильно нагреваются во время работы, что ведет иногда к пожарам при соприкосновении с текстильным материалом.

Газоразрядная лампа

Все они делятся на лампы высокого и низкого давления, большинство из них работает на парах ртути. Именно они вытеснили лампы накаливания, к которым мы так сильно привыкли, но имеют просто массы минусов, один из которых уже нами сказан, а именно возможность отравится ртутью, также сюда можем отнести шумы, мерцание, что ведет к более быстрой утомляемости, линейный спектр излучения и так далее.

Такие лампы могут нам служить до двадцати тысяч часов, конечно, если колба цела, а свет, излучаемый ей, имеет либо теплый, либо нейтрально белый цвет.

Использование искусственных источников света довольно распространено, например, газоразрядные лампы очень часто и по сей день используются в магазинах или офисах, в декоративном или художественном освещении, кстати сказать, профессиональное световое оборудование, также не обошлось без газоразрядной лампы.

Сейчас производство газоразрядных ламп очень распространено, что и влечет за собой большое количество видов, один из самых популярных мы рассмотрим прямо сейчас.

Люминесцентная лампа

Как уже говорилось это один из видов газоразрядной лампы. Стоит отметить то, что их часто используют для основного источника света, люминесцентные лампы намного мощнее ламп накаливания и при этом они потребляют одинаково энергии. Раз мы уже начали сравнение с лампами накаливания, то будет уместным и следующий факт - срок службы люминесцентных может превышать в двадцать раз срок ламп накаливания.

Что касается их разновидностей, то чаще используют напоминающую трубку, а внутри и находятся пары ртути. Это очень экономичный источник света, который распространен в общественных заведениях (школах, больницах, офисах и так далее).

Источники света естественные и искусственные, примеры которых мы рассмотрели, просто необходимы для человека и других живых существ нашей планеты. Естественные источники не дают нам потеряться во времени, а искусственные заботятся о нашем здоровье и благополучии на предприятиях, уменьшая процент аварий и несчастных случаев.

Приветствую вас на своем блоге вновь. С вами на связи, Тимур Мустаев. Хочу поздравить всех мусульман со священным праздником Курбан Байрам, пожелать чистого неба над головой, искренней любви и здоровья! Берегите близких вам людей!

Сегодня мы рассмотрим искусственные и естественные источники света. Поскольку важным аспектом фотографии является освещение, без которого съемка вообще невозможна. Приступим к разбору понятий.

Источники подразделяются на два вида:

1. Естественные;
2. Искусственные.

Естественное освещение

Источники естественного освещения:

• Солнце;
• Луна замещает солнце ночью;
• Биолюминесценция – свечение живых организмов;
• Атмосферные электрические заряды, например, гроза.

Первые два источника являются обыденными и постоянными, два последующих могут служить фотографу только в особых условиях.

Естественное освещение является менее контролируемым, поскольку зависит от многих факторов:

1. Погода

• Солнечная

Все знают, что в солнечный день не стоит фотографировать, так как в результате фотографии будут иметь жесткие тени и четко очерченные контуры, которые будут не в пользу фотографа. В солнечный день, лучше фотографировать в глубокой тени, куда не попадают лучи солнца, например, тень большого здания, беседки и прочее.

• Облачная

Облачная погода является самой предпочтительной для съемок, поскольку облака дают мягкое освещение и изображение построено так, что цвета плавно вливаются один в другой по тону.

К сожалению, не всегда облачность может быть равномерной, а зачастую плотность ее колеблется, что влияет на интенсивность света.

• Другие необычные погодные условия

Можно ли фотографировать в необычных условиях? При урагане, грозе и шторме черное небо внесет в вашу фотографию драматичности.

Съемка в тумане поможет зрителю лучше почувствовать глубину изображения и выстроить хорошую перспективу.

2. Время суток

Чтобы получить идеальный результат при портретной или пейзажной съемке, то выбирайте рассвет или закат. 30 минут до заката и после рассвета, считается золотым временем для фотосъемки. Преимуществом является то, что освещение быстро меняется. Это позволяет получить целый ряд уникальных разнообразных снимков.

Единственный недостаток – возможность упустить идеальный момент съемки. На закате тени удлиняются и становятся менее яркими, а утром все с точностью наоборот.

3. Географическое положение

4. Загрязнение воздуха

Загрязненные частицы рассеивают лучи света, делая его мягче и менее ярким.

Преимущества:

1. Бесплатный источник;
2. Цветопередача отлична, поскольку солнечный спектр непрерывен во всем диапазоне видимости.

Недостатки:

1. Невозможно использование в темное время суток;
2. Непостоянная температура цвета, что требует частых изменений настройки ;
3. Трудность применения для построения сложных схем освещения;
4. Малая яркость требует длительную выдержку, которую нельзя получить при съемке с рук.

Искусственное освещение

Все иначе обстоит с контролем искусственного света. Фотограф становится властным хозяином освещения и регулирует все параметры:

• Количество;
• Угол;
• Расположение;
• Интенсивность;
• Жесткость;
• Температуру цвета;
• Баланс белого.

Зачем нужно выставление баланса белого? Чтобы цветопередача не имела искажений или имела лишь минимальные погрешности.

Цветовая температура

Остановимся подробнее на этом параметре. Что это такое? Ну, если опираться на теорию, то это характеристика, определяющая температуру черного предмета, который излучает свой цвет. Измеряется данная характеристика в Кельвинах (К).

Постоянное освещение

Что может являться примером источников постоянного освещения? Самый распространенный – галогенные лампы, а также натриевая лампа, лампы дневного холодного света и накаливания. Все они имеют разные параметры цветовой температуры.

К примеру, если взять вольфрамовые лампы, то они излучают красноватый оттенок, а галогенные – холодный голубой свет.

Преимущества использования:

1. Умеренная цена;
2. Полный контроль над светом;
3. Можно выстраивать необходимые световые схемы по своему вкусу, получая различные светотеневые рисунки.

Недостатки:

1. Большое потребление электроэнергии, соответственно, большие финансовые затраты;
2. При съемке нужна длинная (не во всех случаях);
3. Большая теплоотдача нагревает воздух и объекты съемки в помещении, что может сказаться на их деформации.

Импульсивное освещение

Что относится к источникам импульсивного цвета? Встроенные и внешние вспышки, моноблоки и генераторные системы.

Как происходит процесс съемки? В студиях, кроме импульсивной лампы установлен пилотный свет, то есть постоянный источник. Он выступает в виде вспомогательного параметра и помогает правильно построить светотеневой рисунок . Когда фотограф нажимает кнопку спуска затвора, вспышка срабатывает и в тот же момент пилотный свет гаснет и загорается после завершения работы вспышки.

Преимущества:

1. Потребление энергии меньше, чем у постоянных искусственных источников;
2. Теплоотдача низкая;
3. Дают при съемке использовать эффект «замораживания объектов», например, брызги или падающие капли;
4. Можно придумывать сложные световые схемы, что поможет поднять ваши работы на более высокий уровень.

Недостатки:

1. Дороговизна приобретения;
2. Если пилотный свет отсутствует, то придется искать «золотой» кадр среди пробников;
3. Требуется соединение с фотокамерой, поэтому может замедлить съемку в случае фотографирования несколькими камерами.

Какой источник света выбрать?

Если вы производите портретную съемку или фотографируете предметы, то используйте искусственное освещение, чтобы регулировать все параметры.

Если вы фотографируете пейзажи или дикую природу, то там выбора нет. Только естественное освещение.

До начала съемок подберите подходящее настроение и чувства, которые вы хотите передать в вашей фотографии. После этого подберите нужную схему освещения.

Напоследок, изучите видео курс «Цифровая зеркалка для новичка 2.0 ». Он поможет вам разобраться в основах фотографии и станет незаменимым помощникам в ваших начинаниях в качестве фотографа.

На этом наш курс по типам источников света подошел к концу. Можно сочетать все источники вместе, если это нужно для воплощения творческой идеи. Нужно лишь учитывать различную температуру, которая влияет на цветопередачу. Например, фотографирование человека на закате, не обойтись без искусственного освещения, если вы хотите получить освещенное лицо модели и красивый закат.

Так же данная комбинация характерна при съемке черно-белой фотографии. Делитесь статьей со своими друзьями в социальных сетях и подписывайтесь на блог, чтобы стать профессионалом в деле фотографии.

Всех вам благ, Тимур Мустаев.

Чтобы ответить на вопрос "Какие источники искусственного освещения выбрать", необходимо знать о специфике каждого вида ламп.

Достаточно часто можно видеть неугасаемые споры на тему «что лучше: диодные светильники или лампы дневного света?». Причем бои ведутся с переменным успехом, а временами на сцену выбегают люди, кричащие «лампа накаливания - наше все!». Где же истина?

Для того, чтобы определить, какие лампы лучше подойдут для прогрессивного растениеводства в домашних условиях, необходимо выявить ряд тезисов, доказывающих необходимость дополнительного освещения:

Несмотря на то, что солнечный свет идеально подходит для растений (на что указывает долгая история флоры на планете Земля), в условиях комнатного существования его явно не хватает. А так как жизненный цикл растений (рост/цветение) определяется длиной фотопериода, то использование ламп - вполне логичный вывод:

Нет достаточного количества света - нет фотосинтеза;

Чем больше света получает растение, тем быстрее оно вступает в период цветения. А значит, урожай созревает пропорционально быстро;

Никакие искусственные источники света не заменят полностью естественное освещение, но могут максимально приблизиться к нему по характеристикам (а по некоторым показателям - перегнать).

Учитывая протяженность среднего дня на просторах нашей родины, можно без сомнений сделать вывод: для полноценного роста растений в гидропонной системе лампы необходимы, как ничто другое.

Обратимся к теории. Солнечный свет состоит из волн разной длины. Видимый спектр, как известно всем со школьной скамьи, распадается на красный, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Для фотосинтеза наиболее важными являются синий и красный. Недостаток этих частей света приводит к нарушению работы клеток растения, о чем могут свидетельствовать внешние деформации стебля и листьев.

Таким образом, искусственное освещение должно иметь ряд характеристик, позволяющих нужным частям спектра полноценно «доходить до адресата». Остановимся на видах ламп и их особенностях.

Лампы накаливания

Наиболее распространенный вид ламп, используемых человечеством на протяжении прошлого столетия. Основные характеристики - малая стоимость и значительное энергопотребление. Кроме того, лампы этого типа почти не выделяют синей части спектра, а большая теплоотдача может стать причиной ожогов на листьях растения.

Также лампы накаливания выделяют большое количество тепла, что может способствовать появлению плесени (вкупе с повышенной влажностью), что приведет к снижению урожая и лишней головной боли. Так как эффективность такого типа источников освещения единогласно низка, то и расценивать как вариант для использования в гидропонных системах, отпадает.

Флуоресцентные лампы

КПД гораздо выше, чем у ламп накаливания (22% против 10%) , однако список минусов от этого не становится меньше. Для полноценной работы им необходим балласт для контроля электрического тока. Нет балласта - готовьтесь менять лампы с периодичностью в неделю, что негативно скажется на бюджете. Кроме того, у этого типа небольшая яркость, так что они должны иметь больший размер, чем предыдущий вид. В любом случае, этот тип ламп допустим для использования в гидропонных системах, но его эффективность - не намного выше, чем у стандартной «лампочки», так что и флуоресцент остается за бортом. Тем не менее, сейчас разрабатывается новый тип флуоресцентных ламп, CFL-лампы, в котором будут сочетаться несколько видов трубок, дающих почти весь цветовой спектр. Но это недалекое будущее.

Газоразрядные лампы

Стандартный выбор для гидропонных хозяйств. Более эффективные и яркие, нежели флуоресцентные лампы или лампы накаливания. При этом, газоразрядные дешевле светодиодных источников освещения. Да и потеря светоодачи довольно низкая (примерно 5% за 20 000 часов работы). Кроме того, материал колбы теряет прозрачность значительно медленней, чем оптическая система LED.

Однако, и при использовании этого типа ламп необходимо знать о специфике. Стоит отметить, что в зависимости от того, какой газ закачен внутри лампы, меняется спектр излучения. Обычно, в этом типе применяется два вида «наполнителя»: пары натрия высокого давления для освещения растений в период цветения и металлогалогенный газ для освещения в период роста. Явным минусом газоразрядных ламп является выделение большого количества тепла, но этот недостаток хорошо решается с помощью изменения расстояния до растений. Кроме того, достаточно легко подобрать лампу, подходящую для определенного времени года и состояния «детишек». В магазинах представлено много наименований, так что с выбором изделия проблем не возникнет.

Также к минусам можно отнести следующие пункты:

Требуется время на разогрев;

Необходимо высокое напряжение.

Лампы на основе LED диодов (Светоиспускающие диоды)

Основной минус, как уже говорилось - высокая стоимость. При этом, LED имеет массу преимуществ: долговечность, высокая производительность и возможность комбинирования диодов, испускающих разные части цветового спектра.

Кроме того, диоды выделяют небольшое количество тепла, так что их смело можно использовать в максимальной близости от растений, не боясь ожогов.

Однако это же является минусом (по сравнению с натриевыми лампами) - малая теплоотдача может негативно сказаться на урожае теплолюбивых культур.

Долговечность так же вещь относительная. То, что для человеческого глаза является незначительным потускнением, для растения может быть кардинальным различием. А снижение яркости - «болезнь» всех источников света. Поэтому, не стоит считать диоды «вечным двигателем».

По всем другим показателям диоды - абсолютные чемпионы и за ними будущее гидропоники. Но этот вид источников освещения делит первое место с натриевыми лампами.