Искусственные источники света

Типы источников света

Электролюминесцентные типы источников света (в полупроводниках)

Для получения света могут быть использованы различные формы энергии, и в этой связи можно указать на основные виды (по утилизации энергии) 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 (окисление) топлив и нагрев продуктов сгорания или тел каления.

Электролюминесцентные: непосредственное преобразование электрической энергии в световую (минуя преобразование энергии в тепловую) в полупроводниках (светодиоды, лазерные светодиоды) или люминофорах, преобразующих в свет энергию переменного электрического поля (с частотой обычно от нескольких сотен Герц до нескольких Килогерц), либо преобразующих в свет энергию потока электронов (катодно-люминесцентные)

Биолюминесцентные: бактериальные источники света в живой природе.

Примечания

  1. Defined such that the maximum value possible is 100 %.
  2. 1 candela*4π steradians/40 W
  3. . col. 2, line 34.
  4. Keefe, T.J. (2007). Дата обращения 5 ноября 2007.
  5.  (нем.) (PDF) (недоступная ссылка). www.osram.de. Дата обращения 28 января 2008.
  6.  (недоступная ссылка). www.ts-audio.biz. Дата обращения 28 января 2008.
  7. Klipstein, Donald L. (1996). Дата обращения 16 апреля 2006.
  8. . Дата обращения 16 апреля 2006.
  9. Department of the Environment, Water, Heritage and the Arts, Australia.  (недоступная ссылка). Дата обращения 14 августа 2008.
  10. Klipstein, Donald L. . Don Klipstein’s Web Site. Дата обращения 15 января 2008.
  11. .
  12. .

  13.  (англ.). Cree, Inc. Press Release (12 April 2012).
  14. ↑ (pdf) (недоступная ссылка). Optical Building Blocks. Дата обращения 14 октября 2007. Note that the figure of 150 lm/W given for xenon lamps appears to be a typo. The page contains other useful information.
  15. OSRAM Sylvania Lamp and Ballast Catalog (неопр.). — 2007.
  16. ↑ .
  17. .
  18. . Venture Lighting (2007). Дата обращения 10 августа 2008.

Возникновение света

Искусственные источники света
Излучение фотона света при переходе атома с зарядом ядра +Ze с третьего энергетического уровня во второй. —- До 1923 года большинство физиков отказывались верить в то, что электромагнитное излучение обладает квантовыми свойствами. Вместо этого они склонны были объяснять поведение фотонов квантованием материи, как, например, в модели атома водорода, предложенной Бором. Хотя все полуклассические модели были опровергнуты экспериментами, они привели к созданию квантовой механики.

Хорошо известно, что при нагревании до определённых температур вещества начинают излучать свет: будь то вольфрамовый волосок в электрической лампочке или наше небесное светило, температура на поверхности которого составляет около шести тысяч градусов Цельсия.

Учёными было установлено, что энергия атомов носит дискретный характер и изменяется определёнными скачками, свойственными для каждого атома. Эти установленные возможные значения энергий атомов получили названия энергетических или квантовых уровней. Электроны, находясь на одном из высших энергетических уровней, самопроизвольно переходят на более низшие через промежуток времени порядка 10−8 секунды. При этом самопроизвольный переход из низшего состояния в любое другое невозможен. Этот уровень называется основным, в то время, как остальные — возбуждёнными. В нормальных условиях все атомы находятся в своих основных энергетических состояниях. Для того, чтобы возбудить атом, ему необходимо сообщить некоторую энергию, причём для каждого атома существует определённая наименьшая порция энергии, переводящая из основного состояния в возбуждённое (так для водорода эта величина равна 10,1 эВ — это расстояние между его первым и вторым энергетическими уровнями).

При переходе из более высоких состояний в более низкие испускается порция энергии — фотон. Согласно формуле Планка испускаемая энергия рассчитывается так:


E=hνnm{\displaystyle E=h\nu _{nm}},

где h — постоянная Планка, а νnm — частота фотона при переходе из уровня n на уровень m (n>m), которую можно рассчитать через энергии этих уровней: νnm=En−Emh{\displaystyle \nu _{nm}={\frac {E_{n}-E_{m}}{h}}}

С ростом температуры тела излучение дополняется всё более высокими частотами. Таким образом, излучение тела, нагретого до нескольких тысяч градусов, будет представлять сплошной спектр: от инфракрасного до ультрафиолетового.

Преимущества и недостатки

Люминесцентные устройства имеют преимущества, достоинства и недостатки. Лампы имеют высокий показатель световой отдачи. Люминесцентные приборы в 20 Вт обеспечивают освещение в комнате, которое имеют устройства накаливания и иллюминационные лампы в 100 Вт.

Изделия отличаются высоким коэффициентом полезного действия. Энергосберегающие лампы используются до 20 тыс. часов при обеспечении требований эксплуатации.

Свет у люминесцентных конструкций не направленный, а рассеивающий. В северных регионах рекомендовано применение люминесцентных ламп дневного света в жилых и общественных зданиях.

Преимущество люминесцентных устройств в разнообразии конструктивных решений. Разные формы, цветовые оттенки устройств позволяют реализовывать оригинальные дизайнерские решения в архитектуре общественных и жилых комплексов.

К недостаткам люминесцентных приборов относится содержание в конструкции ртути, в зависимости от размера лампы объем вещества варьируется от 2,3 мг до 1 г. Однако производители разрабатывают конструкции, которые в применении не опасны.

Необходимо учитывать сложность в монтаже схем включения и ограниченную мощность на 1 единицу (150 Вт). Эксплуатация устройств зависит от климатических условий, т.к. при понижении температуры устройства гаснут либо не зажигаются. Световой поток в лампах снижается к концу эксплуатации прибора.

Общие понятия

Свет — это результат физического процесса, происходящего в атомах вещества. Атомы, получая энергию извне (нагрев, облучение), часть ее передают электронам. Электроны сначала возбуждаются, а затем начинают терять энергию, переходя на нижние энергетические уровни. Каждый переход происходит с излучением фотонов — частиц света, которые воспринимает наш глаз. Фотоны могут проявлять себя либо как волна, либо как частица.

Одной из главных характеристик электромагнитного излучения является длина волны. К видимому свету относятся излучения с длиной волны от 8*10-7 до 4*10-7 м, то есть от красного до фиолетового света.

Свет распространяется в вакууме со скоростью 300 000 км/с или 3*108 см/с. Это самая большая скорость в природе для любых частиц и взаимодействий.

Первые источники видимого света, которые человек изобрел для собственных нужд, использовали разные виды горючего топлива: дерево, жир, сало. В конце XIII швейцарец Аргант изобрел лампу с фитилем, в которую в качестве топлива заливался керосин. Американец Томас Эдисон изобрел лампочку накаливания в конце XIX века. И если лампа с фитилем давно превратилась в настоящий антиквариат, то лампочка накаливания до сих пор верой и правдой служит человеку.

Типовые параметры некоторых источников света

Сила света типовых источников:

Источник Мощность, Вт Примерная сила света, кд Цветовая температура, К КПД, % Наработка на отказ, ч
Свеча 1
Современная (2006 г.) лампа накаливания 100 100 1000
Обычный светодиод 0.015 0.001 100 000
Сверхъяркий светодиод 2,4 12 100 000
Современная (2006 г.) флюоресцентная (люминесцентная) лампа 20 100 15 000
Электродуговая ксеноновая лампа до 100 кВт
Лампа-вспышка до 10 кВт
Электродуговая ртутная лампа до 300 кВт
Ядерный взрыв (20 Кт) 2,1·1021
Термоядерный взрыв (50 Мт) 5,3·1024
Первый рубиновый лазер 0,1
Категория  тип  Световая отдача(Люмен/Ватт) КПД%
На основе горения Свеча 0.3 0.04 %
газовая горелка 2 0.3 %
Лампа накаливания 5 Вт лампа накаливания (120 В) 5 0.7 %
40 Вт лампа накаливания (120 В) 12.6 1.9 %
100 Вт лампа накаливания (120 В) 16.8 2.5 %
100 Вт лампа накаливания (220 В) 13.8 2.0 %
100 Вт галогенная лампа (220 В) 16.7 2.4 %
2.6 Вт галогенная лампа (5.2 В) 19.2 2.8 %
Кварцевая галогенная лампа (12-24 В) 24 3.5 %
Высокотемпературная лампа 35 5.1 %
Люминесцентная лампа 5-24 Вт компактная флюоресцентная 45-60 6.6-8.8 %
T12 линейная, с магнитным балластом 60 9 %
T8 линейная, с электронным балластом 80-100 12-15 %
T5 линейная 70-100 10-15 %
Светодиод белый светодиод 10 — 97 1.5-13 %
белый OLED 102 [источник не указан 2168 дней] 15 %
Прототип светодиода до 254 до 35 %
Дуговая лампа Ксеноновая дуговая лампа 30-50 4.4-7.3 %
50-55 7.3-8.0 %
Газоразрядная лампа 150 22 %
183  — 200 27-29 %
Металлогалогенная лампа 65-115 9.5-17 %
1400 Вт Серная лампа 100 15 %
Теоретический предел 683.002 100 %

Классификация люминесцентных ламп

По показателю спектрального излучения приборы люминесцентного типа подразделяются на 3 категории:

  • стандартные;
  • с усовершенствованной передачей цвета;
  • со специальными функциональными назначениями.

Стандартные приборы снабжаются люминофорами однослойными, позволяющими излучать разные тона белого. Приборы оптимальны для освещения жилых помещений, административных и производственных блоков.

Люминесцентные лампы с усовершенствованной передачей света оснащаются люминофором с 3-5 слоями. Структура позволяет качественно отражать оттенки за счет усиленной световой отдачи (на 12% больше типовых ламп). Модели подходят для витрин магазинов, выставочных залов и т.д.

Люминесцентные лампы специализированного назначения совершенствуются с помощью разных составов в трубке, позволяющих поддерживать заданную частоту спектра. Устройства применяют в больницах, концертных залах и т.д.

Приборы разделяются на модели высокого и низкого давления.

Конструкции с высоким давлением оптимальны для монтажа в уличных лампах и приборах, имеющих большую мощность.

Лампы невысокого давления применяются в квартирах, административных комплексах, производственных помещениях.

По внешнему виду ЛЛ представлены линейным и компактным вариантами.

Линейная конструкция колбы удлиненная, применяется для промышленных помещений, торговых центров, офисов, медучреждений, спортивных организаций, заводских цехов и т.д. Линейная модель представлена разными вариантами диаметров трубки и конфигураций цоколя. Устройства обозначаются кодами. Прибор с диаметром 1,59 см на упаковке отмечается знаком Т5, с размером 2,54 см — Т8 и т.д.

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) представляют спиралевидную стеклянную трубку и предназначены для установки в квартирах, офисах и т.д. КЛЛ делятся на 2 типа, главное отличие — виды цоколей (стандартный и с основанием в форме штыря).

Традиционный цоколь в форме резьбы отмечается знаком «Е» и кодом с размером диаметра.

Штырьковый вид цоколя отмечается символом «G»; цифровые данные обозначают расстояние между штырями. Этот вил лампы оптимален для установки в настольных лампах, подвесных бра в небольших помещениях.

Люминесцентные лампы различаются мощностью (слабые и сильные). Мощность люминесцентной лампы в Вт может превышать показатель 80 единиц. Устройства с небольшой мощностью представлены изделиями до 15 Вт.

По показателю распределения света устройства могут быть направленного действия (рефлекторные, щелевого типа) либо ненаправленного.

По типу разряда приборы подразделяются на дуговые, устройства свечения либо тлеющего разряда.

Различается сфера применения осветительных устройств (наружные, внутренние, взрывозащищенные, консольные).

Наружные устройства подходят для оформления зданий с внешней стороны, для освещения беседок, оформления двора и т.д. При выборе необходимо учитывать температурные режимы региона.

Внутренние подходят для офисных и жилых зданий. Устройства снабжаются защитой от влажности и воздействия пыли. Детали корпуса соединяются герметичным способом. Конструкция ламп может быть прямой, подвесной, предназначенной для крепления к поверхности потолка.

Приборы взрывозащищенные разработаны для территорий с риском возникновения взрывов (склады, цеха по производству красителей и т.д.).

Приборы консольного типа монтируются с помощью специальных креплений и имеют индивидуальный корпус.

Недостатки светодиодных источников освещения

Главный недостаток светодиодных ламп и светильников – высокая цена. Стоимость ламп варьируется в пределах 150-2000 рублей, а светильников – 5000-40000 рублей и выше. Как правило, лампы и светильники по низкой цене плохого качества. Они могут «сгореть» спустя месяц использования и дают неравномерный световой поток. Поэтому целесообразнее отдавать предпочтение продукции ведущих компаний в этой области. С каждым годом технология производства светодиодных источников освещения совершенствуется, поэтому цена на них постепенно снижается. Но даже потратив один раз 500-700 рублей на лампу или купив светодиодные светильники уличного освещения за 10000-15000 рублей, вы точно окупите эти затраты в будущем.

Искусственные источники света

Восприятие цвета и цветовые иллюзии

Воздействие и восприятие цвета — сложный процесс, обусловленный психологическими факторами и базирующийся на физиологии нервной системы. По мнению Иоханнеса Иттена, глаза и мозг могут прийти к четкому различению цвета лишь с помощью контрастов и сравнений. Он утверждал, что сам цвет и цветовое воздействие совпадают лишь в случае гармонических сочетаний, а во всех остальных случаях цвет приобретает иное измененное качество.

На этой базе и создаются разнообразные цветовые иллюзии. Один и тот же цвет может выглядеть совершенно по-разному на разном фоне или в разных контекстах. Зачастую цвет искажается из-за соседства с другим цветом. Бывает и так, что мозг видитцвета, которых нет на изображении, дорисовывая его исходя из прошлого опыта.

Ниже приведены несколько любопытных цветовых иллюзий, в которых цвет играет с нашим восприятием реальности.

Шахматная доска

Поверите ли вы, что клетки А и В одного цвета? Это становится ясно, если открыть изображение в редакторе и проверить цвета с помощью пипетки. Но из-за того что мозг не хочет нарушать предложенный узор их темных и светлых квадратов, для нас они выглядят по-разному.

Клетки А и В одного цвета

По похожему принципу работает и следующая иллюзия — нам кажется, что нижний квадрат светлее верхнего, однако, если закрыть линию их соединения, становится очевидно, что они одного серого цвета.

Оба квадрата одного серого цвета

Иллюзия несуществующих цветов

На изображении ниже кроме белого фона присутствуют только два цвета — салатовый и розовый. Они легко различимы, если между клетками разного цвета есть белый фон, но стоит только разместить их рядом, как они начинают усиливать и затемнять друг друга.

На изображении только два цвета: салатовый и розовый

Следующая иллюзия работает благодаря эффекту прошлого опыта. На изображении с клубникой нет ни одного красного пикселя, однако ягоды выглядят красными. Все потому, что, во-первых, мы привыкли видеть клубнику красной, и мозг не хочет признавать, что на изображении она серая. Во-вторых, хотя красного цвета фактически нет, красный канал на изображении наиболее сильный, что способствует тому, что мы видим красный цвет. Как утверждает автор этого фото — японский психолог Акиеши Китаока — секрет в том, что все изображение имеет ярко выраженный голубоватый оттенок, из-за чего наш мозг делает “поправку” на фон и воспринимает различные серые оттенки как цвета, противоположные этому фону.

На этом изображении нет ни одного красного пикселя

Иллюзия градиента

Замечено, что на темном фоне цвет выглядит светлее, в то время как на светлом фоне тот же цвет кажется значительно темнее. Этот эффект проиллюстрирован в следующей иллюзии. На самом деле изображения лошадей одного цвета, однако из-за разного фона они выглядят по-разному.

Изображения лошадей одного цвета

Иллюзия дополняющих цветов

В следующей иллюзии использован эффект остаточного изображения, применяемый еще Мишелем Эженом Шеврёлем при создании его цветовой полусферы. Если долго смотреть на какой-то цвет, это вызывает усталость глазных рецепторов. Для устранения напряжения и достижения гармонии требуется дополняющий цвет. В данном случае черно-белое изображение может на долю секунды показаться цветным, чтобы компенсировать усталость рецепторов после первого насыщенного изображения.

Иллюзия с платьем

И напоследок знаменитая иллюзия с платьем, взорвавшая интернет в 2015 году. По сути, это и не иллюзия, а лишь демонстрация того, насколько по-разному мы воспринимаем реальность. Изображение платья разделило интернет на два лагеря: одни утверждали, что платье белое с золотым, другие были уверена в том, что оно синее с черным. Истина же в том, где, по мнению наблюдателя, расположен источник света и как он освещает платье. Поскольку тени обычно окрашены в синие тона, то в уме мы вычитаем их из изображения, оставляя картинку в бело-золотых оттенках. С другой стороны, искусственный свет зачастую отдает желтизной, поэтому удаляя желтый оттенок, остается изображение в сине-черных цветах.

Знаменитая иллюзия с платьем

Важность естественного света для здоровья человека

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

Искусственные источники света

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

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

Свойства света

Опытным путем установлено, что свет имеет электромагнитную природу, поэтому можно дополнить наше определение следующим образом: свет – это видимое электромагнитное излучение.

Свет может проходить сквозь прозрачные тела и вещества. Поэтому свет солнца проникает к нам через атмосферу, хотя при этом свет преломляется. А встречаясь с непрозрачными предметами, свет отражается от них, и мы можем воспринимать этот отраженный свет глазом, и таким образом видим.

Часть света при этом впитывается предметами, и они нагреваются. Темные предметы нагреваются сильнее светлых, соответственно, большая часть света впитывается ими, а отражается меньшая. Поэтому эти предметы выглядят для нас темными.

Больше всего света впитывают предметы черного цвета. Именно поэтому летом в жару не стоит одевать черные вещи, потому что можно получить тепловой удар. По этой же причине летом мамы обязательно надевают детям светлые головные уборы, которые нагреваются значительно меньше, чем волосы, имеющие более темный цвет.

Характеристики света

Одной из субъективных характеристик света, воспринимаемой человеком в виде осознанного зрительного ощущения, является его цвет, который для монохроматического излучения определяется главным образом частотой света, а для сложного излучения — его спектральным составом.

Свет может распространяться даже в отсутствие вещества, то есть в вакууме. При этом наличие вещества влияет на скорость распространения света.

Скорость света в вакууме с = 299 792 458 м/с (точно, так как с 1983 года единица длины в СИ — метр — определяется как расстояние, проходимое светом за определённый промежуток времени).

Свет на границе между средами испытывает преломление и отражение. Распространяясь в среде, свет поглощается веществом и рассеивается. Оптические свойства среды характеризуются показателем преломления, действительная часть которого равна отношению фазовой скорости света в вакууме к фазовой скорости света в данной среде, мнимая часть описывает поглощение света. В изотропных средах, где распространение света не зависит от направления, показатель преломления является скалярной функцией (в общем случае — от времени и координаты); в анизотропных средах он представляется в виде тензора. Зависимость показателя преломления от длины волны света (дисперсия) приводит к тому, что свет разных длин волн распространяется в среде с разной скоростью; благодаря этому возможно разложение немонохроматического света (например, белого) в спектр.

Как любая электромагнитная волна, свет может быть поляризованным. У линейно поляризованного света определена плоскость (т. н. плоскость поляризации), в которой происходят колебания электрического вектора волны. У циркулярно поляризованного света электрический вектор, в зависимости от направления поляризации, вращается по или против часовой стрелки. Неполяризованный свет является смесью световых волн со случайными направлениями поляризации. Поляризованный свет может быть выделен из неполяризованного пропусканием через поляризатор или отражением/прохождением на границе раздела сред при падении на границу под определённым углом, зависящим от показателей преломления сред (см. угол Брюстера). Некоторые среды могут вращать плоскость поляризации проходящего света, причём угол поворота зависит от концентрации оптически активного вещества; это явление используется, в частности, в поляриметрическом анализе веществ (например, для измерения концентрации сахара в растворе).

Количественно интенсивность света характеризуют с помощью фотометрических величин нескольких видов. К основным из них относятся энергетические и световые величины. Первые из них характеризуют свет безотносительно к свойствам человеческого зрения. Они выражаются в единицах энергии или мощности, а также производных от них. К энергетическим величинам в частности относятся энергия излучения, поток излучения, сила излучения, энергетическая яркость, энергетическая светимость и облучённость.

Каждой энергетической величине соответствует аналог — световая фотометрическая величина. Световые величины отличаются от энергетических тем, что оценивают свет по его способности вызывать у человека зрительные ощущения. Световыми аналогами перечисленных выше энергетических величин являются световая энергия, световой поток, сила света, яркость, светимость и освещённость.

Учёт световыми величинами зависимости зрительных ощущений от длины волны света приводит к тому, что при одних и тех же значениях, например, энергии, перенесённой зелёным и фиолетовым светом, световая энергия, перенесённая в первом случае, будет существенно выше, чем во втором. Такой результат отражает тот факт, что чувствительность человеческого глаза к зелёному свету выше, чем к фиолетовому.

Видимый свет — электромагнитное излучение с длинами волн ≈ 380—760 нм (от фиолетового до красного).

Конкурентные преимущества светодиодных источников света

Повышенный спрос на светодиодные лампы и светильники возник неспроста. Сравним светодиодные лампы с другими типами ламп и выделим ключевые преимущества:

  1. Увеличенное время работы

Лампа накаливания (которую уже запретили использовать) должна гореть не менее 1000 часов. На деле она перегорает гораздо быстрее из-за перепадов напряжения и низкого сопротивления вольфрама в холодном состоянии на момент включения. Через 750 часов работы лампы ее светоотдача заметно снижается.

Галогенная лампа имеет лучшие показатели долговечности, она горит от 2000 до 4000 часов.

Люминесцентная компактная лампа горит 8000-10000 часов. По истечении половины срока ее службы световой поток снижается на 30-35 процентов.

Для сравнения светодиодная лампа горит до 100000 часов! Если переводить в годы, то это примерно 11 лет. Освещение светодиодными светильниками самое выгодное.

Параметр сравнения Лампа накаливания Галогенная лампа Люминесцентная лампа Светодиодная лампа
Потребляемая мощность, Вт 75 45 15 10
Нагрев сильный сильный средний Низкий
Прочность конструкции очень хрупкая хрупкая очень хрупкая прочная
Срок службы, часов, усредненно 1000 2000 – 2500 7000 – 10000 30000 – 50000
Простота установки, замены хорошо удовлетворит. отлично отлично
Экологичность хорошо хорошо удовлетворит. отлично
  1. Высокая светоотдача и экономия электроэнергии

90 процентов мощности, потребляемой лампой накаливания из сети, тратится на нагрев, и только 10 процентов – на освещение. Световая отдача лампочки «Ильича» – 7-17 люмен на ватт.

Галогенные лампы тоже сильно «греются», но их эффективность лучше, чем у ламп «Ильича» на 20-50 процентов. Световая эффективность лампы – 15-22 люмен/ватт, лампы с кварцевым стеклом – 24-28 люмен/ватт.

Люминесцентные лампы дают световой поток при потреблении 1 ватта мощности из сети – 40-60 люмен. 1 ватт компактных люминесцентных ламп (энергосберегающих) равен 5 ваттам ламп накаливания. Это напрямую сказывается на экономии электроэнергии.

Светодиодные лампы дают световой поток 50-100 люмен на ватт. И это опять же лучший показатель среди всех ламп. 1 ватт мощности светодиодной лампы = 3 ваттам компактной люминесцентной лампы (энергосберегающей). Но светодиодные лампы также относятся к классу энергосберегающих, однако по этому показателю они эффективнее компактных люминесцентных.

Базовые характеристики Лампы накаливания Лампы люминесцентные Лампы светодиодные
Яркость средняя низкая высокая
Срок службы, часов 1000 10000 50000
Инфракрасное излучение очень высокое минимальное отсутствует
Ультрафиолетовое излучение приемлемое очень высокое отсутствует
Световая отдача, лм/Вт 7 – 17 40 – 60 50 – 80
Начальная стоимость низкая средняя высокая
Потребляемая мощность, Вт/час не менее 25 не менее 20 от 7 до 21
  1. Экологичность

У светодиодных ламп лучшие показатели экологичности, так как внутри них отсутствуют вредные компоненты и при работе они не излучают инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. Поэтому светодиодное освещение дома так востребовано. Самыми вредными лампами являются люминесцентные, в том числе и компактные, так как внутри них содержатся ртуть и ее пары.

  1. Прочность конструкции

Светодиодные лампы самые прочные. Лампы накаливания и галогенные лампы нельзя трясти, у них порвется нить накала. Их стекло, как и стекло люминесцентных компактных ламп хрупкое, и легко разобьется при падении. У светодиодных ламп вместо стекла – пластик, который легко выдержит нагрузку при падении, а внутри конструкции отсутствует нить накала.

Отражение света и его законы

Наверное, нет человека, который бы не наблюдал одно из явлений. Снежинки попадают в свет фар автомобиля или солнечные лучи попадают в запыленную комнату, или солнце освещает влажный воздух леса.

Искусственные источники света

Сами снежинки не являются источниками света, но человек их видит. Но видит только те, которые падают на землю в свете фар. Падающий снег за пределами автомобиля человеческий глаз не фиксирует.

Искусственные источники света

В пыльной комнате наблюдается плавное движение мелких пылинок в том месте, где через окно проникает солнечный свет. Но ведь это не значит, что пыль в комнате находится только там, где лучи света. Пылинки летают по всей комнате, но не видны глазом.

Искусственные источники света

В утреннем влажном лесу там, куда прокрадываются яркие лучи, становятся видны мельчайшие капельки воды и лесные пылинки. Они тоже есть по всему лесу, но видны только, где свет.

Эти явления объясняются тем, что человеческий глаз воспринимает свет, идущий от источника или отраженный от освещенного тела.

Если взять в темноте лист бумаги, то сказать, какого цвета этот лист, невозможно. Лист – не источник света и не освещен, поэтому он невидим. Другое дело, если лист попал в руки в светлом помещении. Человек его видит, так как бумага отражает световые лучи, отраженные лучи уже попадают в глаз.

Так снежинки в свете фар, капельки воды и пылинки на свету отражают лучи света, которые и воспринимает человек.

Приведенные примеры показывают, что свет обладает свойством отражения. Как и прямолинейность распространения света, древнегреческим ученым Евклидом был открыт первый закон отражения света. «Световые лучи обратимы» — утверждали древние ученые. Современная трактовка закона следующая:

Искусственные источники света

Для экспериментального подтверждения этого закона используется устройство, называемое оптическим диском.

Искусственные источники светаОптический диск.

На светлый круг этого прибора нанесена шкала с градусами. Яркая лампочка осветителя находится в светонепроницаемом футляре с очень узким отверстием. В центре диска прикрепляется отражающая поверхность, например, зеркальная пластинка. Осветитель имеет возможность перемещаться вокруг диска.

Из осветителя луч света от лампочки падает на пластинку и отражается от нее. Если переместить осветитель, направление падения луча света изменится. Соответственно изменится и направление отражения света. Но все это происходит в одной плоскости диска, что подтверждает первый закон отражения света.

При сравнении углов, которые образуются световыми лучами в этих опытах, подтверждается второй закон отражения света. Но прежде, чтобы его понять, следует изучить геометрическую схему отражения света.

Искусственные источники света

На схеме представлен геометрический подход к изучению световых явлений. Пучки света заменены геометрическими лучами и добавлены некоторые геометрические элементы, нужные для исследования.

  • α – угол падения;
  • β – угол отражения.
  • прямая MN – плоскость отражения;
  • СО – перпендикуляр к поверхности отражения;
  • АО – падающий луч;
  • ОВ – отраженный луч;

Нужно четко запомнить: углы падения и отражения берутся не к поверхности отражения, а к проведенному в точку падения перпендикуляру.

Если передвигать осветитель вокруг диска, угол падения будет меняться. Угол отражения тоже изменится и будет таким же, как угол падения. Это свойство отражения является вторым законом отражения света:

Искусственные источники света

Если падающий луч пойдет от точки В по направлению ВО, то он отразится от поверхности MN как раз по линии ОА. Это свойство называют обратимостью световых лучей, о чем говорили еще в древности, но дать научного объяснения не могли.

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.

Так какой же свет лучше?

Хороший вопрос! Лучший свет – тот, который вы понимаете и умеете использовать себе и своим снимкам на благо. Свет – это физическая основа фотографии, и он же – её художественная основа. Учитесь видеть свет, анализировать его, сопоставлять его с вашей творческой идеей и модифицировать его в соответствии с ней, а если это невозможно, то не стесняться менять объект съёмки и даже всё ваше съёмочное расписание в соответствии с доступным светом. Любой вид освещения в той или иной степени обладает фотографическим потенциалом, разница лишь в области, где он может быть использован удачно, да в удобстве его использования. Чем выше уровень мастерства фотографа, тем шире его творческий кругозор. Хороший фотограф с одной стороны более разборчив в выборе оптимального освещения, а с другой – лучше справляется с трудностями, которые создаёт освещение неоптимальное.

Спасибо за внимание!

Василий А.

admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий