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.
Естествознание 1 класс «Естественные источники света»
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».
Источники света
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.
· 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.
Другие статьи
Цветовая температура
Под цветовой температурой мы понимаем насколько желтый или синий оттенок белого света имеет тот или иной источник света в зависимости от значения в градусах Кельвина. За нейтральную цветовую температуру принято считать диапазон 4000-5000К, теплый свет — 2000-3500К и холодный — 5200-10000К.
Газоразрядные лампы
Продолжая тему энергосберегающего освещения, стоит упомянуть такие распространенные источники света как газоразрядные лампы. К разрядным источникам света относятся: ртутные лампы, натриевые лампы низкого и высокого давления, металлогалогенные, а так же люминесцентные и ксеноновые лампы. Непосредственно, к энергосберегающим лампам относятся: НЛВД, МГЛ и ЛЛ.
Негативные факторы влияющие на выход из строя трековых светильников
Помимо очевидных причин, таких как: некачественные комплектующие (драйвера, светодиодные модули, соединительные элементы и корпуса приборов), есть косвенные причины, о которых мало кто задумывается, а зря, ведь они могут привести не только к выходу из строя осветительного оборудования, но и к более плачевным последствиям, например пожару в магазине.
Источник: svetoproekt.ru
Оптические явления в природе по физике с примерами
Со световыми явлениями мы встречаемся каждый день на протяжении всей жизни, ведь они являются частью естественных условий, в которых мы живем. Некоторые из световых явлений кажутся нам настоящим чудом — например, миражи в пустыне, полярные сияния. Тем не менее, согласитесь, что и более привычные для нас световые явления: блеск капельки росы в солнечных лучах, лунная дорожка на плесе, семицветный мост радуги после летнего дождя, молния в грозовых тучах, мерцание звезд в ночном небе — тоже являются чудом, так как они делают мир вокруг нас замечательным, полным волшебной красоты и гармонии.
Что такое источники света
Физические тела, атомы и молекулы которых излучают свет, называют источниками света.
Оглянитесь вокруг, обратитесь к своему опыту — и вы, без сомнения, назовете много источников света: Солнце, вспышка молнии, огонь костра, пламя свечи, лампа накаливания, экран телевизора, монитор компьютера и т. п. (рис. 3.1). Свет могут излучать также организмы (некоторые морские животные, светлячки и др.).
В ясную лунную ночь мы можем довольно хорошо видеть предметы, освещенные лунным сиянием. Однако Луну нельзя считать источником света: Луна свет не излучает, она только отражает свет, идущий от Солнца. Так же нельзя назвать источником света зеркало, с помощью которого вы посылаете «солнечный зайчик» в окно вашего друга.
Естественные и искусственные источники света
В зависимости от происхождения различают естественные и искусственные (созданные человеком) источники света.
К естественным источникам света относятся, например. Солнце и звезды, раскаленная лава и полярные сияния, некоторые светящиеся объекты среди животных и растений: глубоководная каракатица, радиолярия, светящиеся бактерии и т. п. Так, в теплую летнюю ночь в лесной траве можно увидеть яркие пятнышки света — светлячков.
Естественные источники не могут полностью удовлетворить все возрастающую потребность человека в свете. И потому еще в древности люди начали создавать искусственные источники света. Сначала это были костер и лучина, позднее появились свечи, масляные и керосиновые лампы. В конце XIX века была изобретена электрическая лампа.
Сегодня различные виды электрических ламп используют повсюду (рис. 3.2—3.4).
В помещениях мы обычно используем лампы накаливания. К сожалению, они недостаточно экономны: в таких лампах большая часть электрической энергии расходуется на нагревание самой лампы и окружающего воздуха и только 3—4 % энергии превращается в световую. В последние годы, однако, появились новые, в несколько раз более экономные конструкции электрических ламп.
Большие помещения (супермаркеты, цеха предприятий и т. п.) освещаются источниками света в виде длинных трубок — лампами дневного света. Для разноцветной иллюминации, которой ночью подсвечены некоторые дома, торговые центры и т. п., используют неоновые, криптоновые и другие лампы.
Тепловые и люминесцентные источники света
В зависимости от температуры источников света их разделяют на тепловые и люминесцентные.
Солнце и звезды, раскаленная лава и лампа накаливания, пламя костра, свечи, газовые горелки и т. п. — все это примеры тепловых источников света: они излучают свет благодаря тому, что имеют высокую собственную температуру (рис. 3.5).
Люминесцентные источники света отличаются от тепловых тем, что для их свечения не нужна высокая температура: световое излучение может быть довольно интенсивным, а источник при этом остается относительно холодным.
Примерами люминесцентных источников является экран телевизора, монитор компьютера, лампы дневного света, указатели и дорожные знаки, покрытые люминесцентной краской, световые индикаторы, некоторые организмы, а также полярные сияния.
Точечные и протяженные источники света
В зависимости от соотношения размера источника света и расстояния от него до приемника света различают точечные и протяженные источники света.
Источник света считается точечным, если его размер относительно невелик по сравнению с расстоянием от него до приемника света.
В противоположном случае источник считается протяженным.
Таким образом, один и тот же источник света в зависимости от условий может считаться как протяженным, так и точечным.
Так, когда мы находимся в кухне, то лампа дневного света (трубка длиной 0,5—1 м), которая ее освещает, является для нас протяженным источником света. Если же мы попробуем посмотреть на ту же лампу снаружи (например, из скверика напротив дома, с расстояния 100—150 м от источника света), то лампа будет представлять собой точечный источник.
Таким образом, к точечным источникам света можно отнести даже огромные звезды, которые по размеру намного больше, чем Солнце, — в том случае, если наблюдать их с Земли, с расстояния, которое в миллионы раз превышает размеры этих звезд.
Приемники света
Вы, наверное, уже догадались, что устройства, с помощью которых можно обнаружить световое излучение, называют приемниками света (рис. 3.6).
Естественными приемниками света являются глаза живых существ.
Получая с помощью этих приемников информацию, организм определенным образом реагирует на изменения в окружающей среде. Так, войдя из темноты в ярко освещенную комнату, мы, конечно, зажмурим глаза, а увидев ночью свет фар автомобиля поблизости, обязательно остановимся возле дороги.
Аналогичную глазам функцию выполняют искусственные приемники света. Так, фотоэлектрическими приемниками света — фотодиодами — оборудованы, например, турникеты для прохождения пассажиров в метро, на вокзалах и т. п. Искусственные фотохимические приемники — это фото- и кинопленка, фотобумага.
Предлагаем вам самим ответить на вопрос о пользе таких фотохимических приемников.
Итоги:
Физические тела, атомы и молекулы которых излучают свет, называют источниками света.
Источники света бывают: тепловые и люминесцентные; естественные и искусственные; точечные и протяженные. Например, полярное сияние — естественный, протяженный для наблюдателя на Земле, люминесцентный источник света.
Устройства, с помощью которых можно обнаружить световое излучение, называют приемниками света. Органы зрения живых существ — естественные приемники света.
- Физика
- Атомная физика
- Ядерная физика
- Квантовая физика
- Молекулярная физика
- Оптические приборы в физике
- Оптика в физике
- Волновая оптика в физике
- Квантовая оптика в физике
- Давление света в физике
- Химическое действие света
- Корпускулярно-волновая природа света
- Фотоэффект в физике и его применение
При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org
Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи
Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей
Telegram и логотип telegram являются товарными знаками корпорации Telegram FZ-LLC.
Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.
Источник: www.evkova.org
Искусственное освещение и виды ламп
Искусственное освещение – это получение света от неестественных источников. В их число входит: огонь, газовые установки, электрические лампы и светильники, прожектора и прочее.
Наиболее распространенными источниками искусственного света на данный момент являются следующие виды ламп освещения: 1) Накаливания. Это первый в истории электрический источник, в котором поток света получается за счет накаливания специальной нити — спирали из тугоплавкого металла.
Основной недостаток этого принципа действия – большие потери электроэнергии на выделяемое тепло и, как следствие, неэкономичность. 2) Люминесцентные. Представляют собой стеклянные колбы, покрытые внутри люминофором. Выделяют свет за счет устойчивого горения паров, которое и вызывает свечение этого покрытия.
Люминесцентный вид источника экономичнее лам накаливания в 5-7 раз, имеет более продолжительный эксплуатационный срок и мягкое, рассеянное свечение. К недостаткам можно отнести: мерцание, чувствительность к низким температурам и более сложная конструкция (наличие пускового устройства, стартера и т.д.).
3) Энергосберегающие. Это усовершенствованные люминесцентные лампы, выделенные в самостоятельный вид. Они выпускаются со стандартными цоколями и не требуют дополнительного оборудования для подключения к электросети.
Внешне представляют собой компактную свернутую в спираль люминесцентную лампу со стандартным цоколем. Все виды ламп освещения, основанные на люминесцентном принципе, сохранили те же преимущества и недостатки. 4) Галогеновые. Это разновидность ламп накаливания, в которых за счет буферного газа значительно повышена эффективность элемента накала.
Пары галогенов значительно увеличивают эксплуатационный срок и повышают температуру спирали. К недостаткам можно отнести повышенную рабочую температуру и зависимость от перепадов напряжения. 
5) Светодиодные лампы.
Наиболее передовой и современный вид ламп освещения. Источником света служит светодиод, который при прохождении электрического тока начинает светиться. К преимуществам можно отнести: самый высокий показатель экономии электроэнергии, наиболее длительный эксплуатационный срок, устойчивость к перепадам температур и напряжения электросети, экологичность и отсутствие ультрафиолетового излучения. Практически единственным недостатком является его цена. Но при длительном использовании ламп этого вида освещения, первоначальная стоимость окупается во много раз.
Виды искусственного освещения. Классификация
Основные виды искусственного освещения, различаемые по расположению и предназначению источников света: 1) Общее. В помещениях любого типа (жилые, офисные, производственные) этот вид освещения предполагает наличие светильников в верхней зоне или на потолке. При организации общего вида свет должен равномерно распределяться по всей площади помещения.
Для небольшой жилой комнаты это может быть люстра или потолочный светильник. В офисе или производственном помещении обычно используется система светильников. 2) Местное. Этот вид освещения предназначен для выделения определенных зон путем расположения источников света непосредственно на выделенном участке помещения.
Для местного освещения жилья применяют следующие виды светильников: напольные, настенные, подвесные, настольные, встраиваемые. В производственных или офисных помещениях используют специальные светильники, направляющие свет непосредственно на рабочее место. 3) Комбинированное. Предполагает одновременное использование общего и местного видов искусственного освещения. Эффективно для всех типов помещений: жилых, офисных, общественных и производственных.
Основные виды искусственного освещения, различаемые по направлению светового потока:
1) Направленное или прямое. Предполагает направление источника света на определенную поверхность или предмет. В результате направленного освещения предмет визуально увеличивается, за счет акцентирования его объема и формы. В жилом помещении для этого используют настольные лампы, споты, встроенные светильники, торшеры с плафонами и т.д. 2) Непрямое.
Этот вид искусственного освещения называют еще отраженным, так как получается при направлении светового потока на потолок или стены, от которых он отражается и освещает помещение. В жилой комнате может быть реализован при помощи светильников с направленным вверх или на стены световым потоком.
Отраженный свет зрительно увеличивает площадь комнаты и наиболее эффективен в светлом интерьере. 3) Рассеянное освещение получается в результате прохождения света через полупрозрачный или матовый плафон и рассеивается по всему помещению. Один потолочный светильник с рассеянным светом способен осветить небольшую комнату. 4) Смешанное.
Получается совмещением выше перечисленных видов искусственного освещения. Светильник со смешанным освещением может распространять световой поток в разные стороны и через полупрозрачный плафон или абажур.
Основные виды искусственного освещения в производственных помещениях различаются по функциональному назначению:
1) Рабочее. Предназначается для обеспечения нормированных условий труда в зданиях и прилегающих территориях. Обязательно для всех видов производств, движения автотранспорта, прохода персонала. 2) Дежурное или охранное. Создается для освещения в нерабочее время или для охраны территории. 3) Аварийное.
Предназначено для обеспечения видимости в случае аварийной эвакуации и для поддержания производственного процесса при полном отключении основного освещения. 4) Сигнальное — применяется для освещения зон повышенной опасности. 5) Бактерицидное — это ультрафиолетовое освещение для обеззараживания воздуха, воды и продуктов. 6) Эритемное — ультрафиолетовое облучение с длиной волны 297 нм, благоприятно влияющее на человеческий организм. Применяется в помещениях с дефицитом дневного света, стимулирует жизненно важные физиологические процессы.
Поделиться статьей
Светильники для освещения разных типов помещений
Какие светильники бывают и как правильно выбрать светильник
Источник: fandeco.ru