Освещение создается источником света — это объект, излучающий энергию, которая воспринимается зрительной системой человека.
Виды и классификации источников света
По природе излучения
Естественные | Искусственные |
Самопроизвольно излучают свет | Созданы руками человека |
Солнце, огонь, полярные сияния, некоторые животные и растения, фосфор | Зажигалки, спички, лампы, монитор телевизора и т. д |
По виду излучения
Тепловые | Люминесцентные |
Излучение получается в результате нагрева источника. | Источник света остается холодным. |
Огонь, Солнце, лампы накаливания. | Лампы дневного света; рекламные трубки с инертными газами; светлячки, некоторые виды грибов, планктона и рыб. |
Также источники света могут быть:
Точечные | Протяженные |
Источники света, размеры которых малы по сравнению с расстоянием до наблюдателя и ими в данных условиях можно пренебречь. | Источник света, который нельзя назвать точечным, каждая его точка излучает свет во всех направлениях. |
Для наблюдателя с Земли — звезды. | Солнце, лампы дневного света, рекламные вывески. |
1 класс. Естествознание. Источники света. 10.04.2020
Один и тот же источник света в разных условиях можно назвать точечным или протяженным.
Пример: если лампа находится достаточно близко к объекту, то она будет протяженным источником света. Если же она находится далеко, то точечным.
Также можно сказать, что от протяженного источника видимое излучение попадает не в одну точку объекта, а на относительно большую его поверхность.
Виды искусственных электрических световых излучателей, исходя из классификации по принципам работы:
1. Тепловые источники света.
Классические лампы накаливания, а также галогенные лампы, угольные дуги, инфракрасные излучатели.
Принцип действия основан на нагревании рабочего элемента (чаще всего — проволоки из вольфрама) до температуры, при которой он начинает испускать инфракрасное излучение и видимый свет.
- обладают хорошей цветопередачей;
- на работу не оказывает влияния внешняя среда;
- не требуют дополнительных устройств для запуска;
- экологичные.
- КПД менее 3 %. Энергия расходуется на разогрев и поддержание нужной температуры вольфрамовой проволоки;
- срок службы не превышает 2000 часов.
Особенность галогенных ламп — более длительный ресурс эксплуатации, около 5000 часов. В колбу устройства вводят специальные галогеновые газы, замедляющие разрушение вольфрамовой нити. Среди плюсов таких ламп — яркий свет, высокое качество цветопередачи.
2. Люминесцентные.
Газоразрядные лампы, лампы с тлеющим разрядом, ртутные лампы с дуговым разрядом низкого и высокого давления.
Электрический импульс создает ультрафиолетовое излучение, при котором наблюдается свечение люминофора в парах ртути.
Световые явления. Источники света. Распространение света | Физика 8 класс #26 | Инфоурок
- энергопотребление ниже и срок службы дольше, чем у ламп накаливания;
- колбе можно придать любую форму: есть трубчатые, кольцевые и компактные спиралевидные модели;
- хороший уровень световой отдачи.
- требуется дополнительный пускорегулирующий аппарат;
- из-за содержания ртути требуют специальных условий утилизации;
- плохой уровень цветопередачи и мерцание.
3. Смешанного типа.
Специализированные излучатели для прожекторных установок (например, авиационных и корабельных), которые способны функционировать в особых условиях.
В основу работы положен нагрев электрической дуги высокой интенсивности. Не встречаются в свободной продаже. Для запуска требуется сложная схема, обеспечивающая нагрев и поддержание разряда, поэтому энергопотребление высокое.
4. Светодиодные или LED (англ. light-emitting diode, LED)
Источники света на основе свето- или фотодиодов.
Светодиоды — полупроводниковые приборы, излучающие свет при пропускании электрического тока постоянной частоты.
Фотодиоды — под действием лучей света накапливают электроны, создавая электрический потенциал. При пропускании электрического тока в прямом направлении электроны перемещаются с одного энергетического уровня на другой и излучают фотоны.
Современные материалы позволяют дать хорошую яркость и охватить почти весь цветовой спектр, поэтому светодиоды широко применяются в качестве осветительных приборов. Бывают в виде сменных ламп или отдельно выполненных светильников — самостоятельных устройств, состоящих из корпуса, светодиода и электрического драйвера (преобразователя питания).
- низкая потребляемая мощность,
- длительный срок службы;
- надежны в использовании;
- не требуют специальных условий утилизации.
- высокая цена;
- при выходе из строя одного из элементов, светильник, сделанный в виде самостоятельного устройства, подлежит замене на аналогичный.
Эти недостатки чаще всего компенсируются экономией на электроэнергии и обслуживании (редкая замена ламп), что особенно актуально для уличного освещения.
Сравнительная таблица источников света приведена на рисунке 1.
Основные параметры источников света
Изучает раздел физики фотометрия.
1. Световой поток Ф, измеряется в лм — люмен. Характеризует мощность излучения, оценивается по световому ощущению глазом человека. Рассчитывается по формуле:
Ф= ε/t, где ε — количество световой энергии (кДж), t — время (измеряется в секундах, минутах или часах).
2. Световая отдача — отношение светового потока лампы к ее мощности, лм/Вт. Эту характеристику используют для оценки экономичности искусственного источника света. Проще говоря, можно узнать, сколько электрической мощности преобразуется в свет.
3. Яркость L, измеряется в кд/м2 (кандела на квадратный метр). Это главный фактор светоощущения.
4. Освещенность E, измеряется в лк (люкс). 1лк равен потоку излучения Ф=1 лм, равномерно распределенному по площади S=1м2.
5. Сила света I, измеряется в кд (кандела). Является показателем интенсивности светового потока в определенном направлении. Рассчитывается по формуле:
I = Ф/Ω, где Ω — телесный угол, измеряется в стерадианах.
Сила света некоторых источников:
- Солнце ≈ 3∙1027 кд.
- Маяк ≈ 1∙105 кд.
- Свеча ≈ 0,5–2 кд.
- Прожектор ≈ 8 ∙ 108 кд.
- Фара автомобиля (дальний свет) ≈ 12 000 кд.
- Светлячок ≈ 0,01–0,001 кд.
Для искусственных источников света также имеют значение:
- номинальное напряжение питающей сети U, B;
- электрическая мощность W, Вт;
- срок службы t, ч;
- цветовая температура Tc, К;
- цветопередача.
Цвета предметов, изображения будут различаться лучше, если они освещены сплошным равномерным спектром. Чем ближе излучение лампы к солнечному свету, тем она лучше и дороже. При индексе цветопередачи более 90 цвета предметов будут казаться чрезвычайно насыщенными.
При низком индексе трудно определить цвет предмета, однако контуры будут видны. От яркости это практически не зависит.
Какие источники света используют в помещениях и на улице
Определение 2
Уличное освещение — средства искусственного увеличения оптической видимости на улице в темное время суток.
Как правило, осуществляется лампами, закрепленными на мачтах, столбах, путепроводах и других опорах. Для наружного освещения используют газоразрядные лампы высокого давления и светодиодные светильники, поскольку и те, и другие хорошо переносят перепады температур, имеют широкий диапазон мощности и длительный срок эксплуатации.
Для освещения помещений используют:
- естественное освещение от прямых солнечных лучей и рассеянного света небосвода;
- освещение, создаваемое искусственными источниками света (лампа накаливания, газоразрядные и светодиодные);
- совмещение 1 и 2 — при недостатке естественного освещения подключаются искусственные излучатели.
При строительстве и эксплуатации жилых и промышленных зданий учитывают естественное освещение, так как оно необходимо для:
- сохранения зрения человека;
- повышения работоспособности и жизненного тонуса;
- поддержания помещений в надлежащем санитарно-гигиеническом состоянии.
Интенсивность естественного освещения интерьера зависит от следующих факторов:
- время суток и сезон года, ориентация зданий по сторонам света;
- степень затенения света расположенными рядом зданиями, деревьями и т. п.;
- облачность, присутствие в воздухе пыли и газов, которые поглощают солнечные лучи;
количество и расположение окон — на одной или двух наружных стенах, верхних перекрытиях или комбинация этих вариантов.
Современные источники искусственного освещения преобразуют электрическую энергию в световой поток.
Выбор необходимого уровня освещенности в производственных помещениях зависит от:
- точности работы;
- коэффициента отражения рабочей поверхности;
- контраста между деталью и фоном;
- времени, в течение которого требуется напряжение зрения;
- наличия предметов, опасных для прикосновения.
Виды искусственного освещения:
общее — светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно или рядом с оборудованием;
местное — дополнительно к общему освещению подключаются светильники непосредственно на рабочих местах.
Чаще всего применяют и общее, и местное освещение.
Искусственное освещение в помещении приблизительно можно рассчитать следующим образом:
- Подсчитать число ламп в комнате или цехе, сложить их мощность в Ваттах.
- Полученную суммарную мощность разделить на площадь помещения. Результат выражается в Вт/м2.
- Умножить результат на специальный коэффициент е, показывающий, какое количество люксов дает удельная мощность, равная 1 Вт/м2.
Учитель непонятно объясняет предмет?
Источник: wika.tutoronline.ru
1492. Свет излучают раскаленный металл, экран телевизора, молния, экран на дисплее компьютера, пламя горящей древесины, электрическая лампа накаливания, жучки-светлячки. Укажите, какие из этих источников света относятся к тепловым, а какие — к холодным (л
1492. Свет излучают раскаленный металл, экран телевизора, молния, экран на дисплее компьютера, пламя горящей древесины, электрическая лампа накаливания, жучки-светлячки. Укажите, какие из этих источников света относятся к тепловым, а какие — к холодным (люминесцентным) источникам света.
раскаленный металлб пламя горящей древесины, торфа, угля, бензина, электрическая лампа накаливания
экран телевизора, дисплея
Источник:
Решебник по физике за 7, 8, 9 класс (Лукашик В.И. Иванова Е.В, 2006 год),
задача №1492
к главе «VIII. СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ. 57(58). Источники света. Свойства света».
Источник: 5terka.com
Источники света: понятия, виды, характеристики
—>
Cодержание:
- Что собой представляет источник света?
- Виды и классификации источников света
- Природные источники света
- Свет искусственного происхождения
- Классификация в зависимости от типа генерации света
- Тепловое излучение
- Разряд газа
- Люминесценция
- Смешанные решения
- Параметры источников света
Источники света представляют собой физические тела природного или техногенного происхождения, которые превращают энергию в световые потоки. Энергия может иметь химическое или физическое происхождение, в зависимости от ее природы. Вместе они образуют систему, которая обеспечивает комфорт, безопасность, функционирование, здоровье человека и окружающей среды. Чтобы правильно построить систему освещения, нужно понять, какие бывают источники света, и чем они отличаются.
Что собой представляет источник света?
Источник может излучать свет в определенной видимой части спектра (360-830 нм). При этом поток состоит из фотонов – элементарных частиц, которые и осуществляют движение. Характер освещения зависит от причины его возникновения, физических и химических процессов, длины волны, среды распространения потоков и прочих особенностей.
В отличие от ядерных реакций, которые рождаются путем перехода атомной структуры в более высокий энергетический уровень, основные источники света «работают» благодаря безопасным фотонам. Отдельного внимания заслуживает лазерное излучение, так как направленное движение фотонов осуществляется одновременно со свечением. При этом лазер необязательно видно в работе. В любом случае, все, что дает световой поток, можно назвать источником света.
Виды и классификации источников света
Изначально для получения какого-либо источника света в качестве топлива использовалось сало, жир и, конечно же, дерево в виде дров. В 13 веке в Швейцарии появились первые лампы с фитилем, и только в 19 веке знаменитый ученый и изобретатель Томас Эдисон подари миру лампочку накаливания.
Но, источниками света являются не только рукотворные изделия. К ним относятся все тела, которые излучают энергию и имеют определенные оптические параметры. Поэтому их можно разделить на две большие группы – естественные и искусственные. Кроме того, классификация также касается природы появления светового потока, ее источника, класс работы и прочие характеристики.
Природные источники света
Естественные источники представляют собой обширную группу, которые существовали задолго до появления человека и «работают» по законам природы. К ним относятся:
- звезда Солнце;
- другие звезды, видимые на небе;
- кометы и метеориты;
- северное сияние;
- молния, гроза и другие явления, связанные с разрядами электричества в атмосфере;
- животные, растения и грибы, склонные к свечению;
- микроорганизмы, излучающие свет.
Существуют также некоторые исключения из правил, которые также могут относиться к естественным источникам света. К примеру, спутник Земли Луна не является светящимся элементом, но, она так отражает световые потоки солнечного света, что является полноценным «светильником» в ночное время суток.
Свет искусственного происхождения
К данной категории относятся источники техногенного характера, которые были изобретены человеком и есть устройствами с функцией включения и выключения. Они поддаются контролю и могут работать по разным принципам, используя несколько способов получения свечения.
- Галогеновые лампы. Работают на основе инертного газа. Для продления срока службы нередко добавляется йод или бром. Стоит учесть, что температура реакции достаточно высокая, поэтому для таких ламп используется специальное кварцевое стекло, которое выдерживает данные параметры.
- Лампы накаливания. Является первым источником света, который пользовался огромным спросом во всем мире. Принцип работы прост: в колбе с инертным газом расположена вольфрамовая нить, которая нагревается от электричества до нескольких тысяч градусов и образует свечение. Сейчас их используют все меньше из-за хрупкости и низким показателям энергоэффективности.
- Люминесцентные лампы. Название происходит от вещества люминофора, которым покрыта внутренняя часть корпуса лампочки. Принцип работы базируется на образовании электрического разряда в среде инертного газа. Фотоны вступают в реакцию с люминофором, что позволяет получить поток со светом.
- Газоразрядные лампы. Работают точно так же как и люминесцентные, только в смеси газов есть металлические пары. Чаще всего применяются на производства и для организации системы уличного освещения.
- Лазеры. Ранее они не рассматривались как полноценный источник света из-за своей нестабильности и сложности в работе. Но, сейчас появились полупроводниковые малогабаритные решения, которые гораздо проще в применении и обладают высокими показателями безопасности эксплуатации.
Самым современным, популярным и востребованным источником света полупроводникового типа есть светодиодная лампа. Диоды безопасные и экономные в эксплуатации, представлены большим ассортиментом решений с разными характеристиками, позволяют изменять силу и цвет светового потока без лишних усилий. Кроме того, они обладают длительным сроком службы (от 50 тыс. часов). Наиболее близкий вариант к природному свету.
Классификация в зависимости от типа генерации света
Можно выделить три основных способа превращения электроэнергии в световой поток с определенными характеристиками.
Тепловое излучение
Под действием тепловой энергии электрической сети осуществляется нагрев элемента (к примеру, вольфрамовой проволоки) до температуры 2 тыс. градусов и выше, при которой появляется свечение. При этом важно выбирать такие материалы, которые обладают высокой температурой плавления и способны выдержать такую нагрузку. К источникам света с термоизлучением относятся лампы накаливания, а также галогенные лампы, излучатели инфракрасного типа, модели с электрической дугой.
Разряд газа
При определенном напряжении в среде с инертными газами и парами некоторых металлов возникает дуговой разряд, который в герметичной стеклянной колбе образует свечение. Данный тип реакции достаточно популярный, так как на нем работают натриевые, металлогалогенные, ртутные типы ламп. Но, он должен иметь определенный уровень защиты.
Люминесценция
В закрытую систему закачиваются ртутные пары, которые под действием электрического тока образуют УФ-излучение. Частицы попадают на люминофор, который есть на стенках, что становится причиной появления видимого светового потока. Можно выделить следующие разновидности данного источника света:
- Электролюминесцентные. Работают на основе образования стабильного электрического поля.
- Хемилюминесцентные. В основе появления свечения с необходимыми параметрами – химическая реакция.
- Фотолюминесцентные. Фотоны становятся источником света в результате их внешнего облучения.
Данная категория источников света есть одной из самых больших, и насчитывает десятки разновидностей. К самым популярным вариантам относятся ртутные лампы, модели с низким давлением, безлюминофорные изделия, трубки с тлеющим разрядом и прочие.
Смешанные решения
Используются не слишком часто, так как принцип работы заключается в соединении реакции люминесценции и излучения теплового типа, что вызывает некоторые сложности в работе и обслуживании.
Параметры источников света
Независимо от природы появления свечения, все искусственные источники света имеют определенные характеристики, которые определяют дальнейшую сферу применения, особенности использования, ограничения и прочие факторы. Кроме того, от этого зависит стоимость и внешний вид изделия.
- Номинальное напряжение. Определяет, к какой сети необходимо осуществлять подключение с источником для стабильной работы устройства.
- Мощность. Показывает, какие максимальные показатели способно выдать конкретное устройство.
- Сила света. От величины данного параметра зависят показатели светового потока.
- Световой поток в источниках. Определяет мощность излучения, которое ощущается человеческим глазом. От него зависит комфорт использования источника света и его функциональность.
- Световая отдача. Также называется КПД источника света. Демонстрирует, сколько мощности было преобразовано в свет при оптимальных условиях работы.
- Срок службы. Показывает, сколько часов может проработать устройство без необходимости обслуживания, ремонта или замены.
- Цветовая температура. Чаще всего применяется для оценки качества внутреннего освещения. Демонстрирует, насколько цветовая гамма предметов под световым потоком соответствует реальности.
- Яркость. Физически определяет количество фотонов света на один квадратный метр, на практике – демонстрирует освещенность и равномерность распределения потоков.
Существует множество видов источников света. Каждый из них обладает своими параметрами и особенностями, позволяет решить ряд практических задач, выполняет важные функции. Чтобы выбранные устройства соответствовали заданным критериям, нужно выбирать их у профессионалов. Кроме того, для эффективности освещения и разработки плана необходимо выбирать между искусственными и природными источниками.
Источник: lunga-light.com