Искусственные источники света: виды, особенности, сфера использования

Что такое источник света

Источником света является любой объект, который излучает электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом. Свет не только дает возможность получать визуальную информацию, он является пусковым механизмом многих процессов. В солнечных панелях свет преобразуется в электричество с помощью фотоэлемента. В растениях световые волны управляют химическими реакциями и участвуют в фотосинтезе.

Естественные источники света

Естественный источник света — это природный объект или явление, набор «возможностей» которого включает излучение видимого света. Другими словами, это источники, которые светятся, но созданы исключительно природой, без вмешательства человека.

Примеры естественных источников света:

• Солнце.
• Луна.
• Звезды.
• Молния.
• Светящиеся живые существа (светлячки и др).
• Светоизлучающие минералы.

Примечание

Среди прочего в этом списке Луна сама по себе не является источником света. Вернее, первоисточник. Он ничего не излучает, а только отражает солнечный свет. Тем не менее, он есть в этом списке в Википедии и многих других авторитетных источниках. Следуя этой «логике», этот список можно дополнять до бесконечности. Например, привнесение в стены зданий, отражающих свет луны, в которых отражался свет солнца. Выключили лампочки, отражающие свет от лампочек…

Лунный свет

Для человека солнце является самым важным естественным источником света. Он освещает нашу жизнь дневным светом. Несмотря на современное разнообразие искусственных источников света, о которых пойдет речь ниже, солнцу по-прежнему нет равных по освещенности. Свет считается эталоном для нашего зрения, так как он адаптировался к нему в течение многих лет. Солнечный свет обязательно учитывается при проектировании домов и других построек. Чтобы максимально использовать его, мы используем разные виды стекла – обычные окна, панорамные окна, архитектурные решения типа «второй свет», «кукушка», «эркер».

Но этого недостаточно для современного человека. Солнце светит не всегда. Свет не проникает везде, где мы живем. Поэтому…

Искусственные источники света

Искусственный источник света — это техническое устройство, созданное людьми для получения света путем преобразования энергии в видимые электромагнитные волны. Считается, что первым источником искусственного освещения был открытый огонь в виде костров и факелов. Мы их не презираем, потому что огонь — это одна из трех вещей, на которые можно смотреть вечно… Сегодня в нашем распоряжении множество искусственных источников света. Мы настолько к ним привыкли, что без них наша жизнь кажется нам невозможной. Когда ночью отключают электричество, в первую очередь нужны искусственные источники света.

Виды и классификация

Искусственное освещение подразделяют на разновидности по следующему признаку.

По назначению

Наиболее распространенным основанием для классификации является цель. Искусственное освещение бывает:

• рабочие;
• чрезвычайная ситуация;
• в сервисе;
• безопасность;
• эвакуация;
• бронировать.

Рабочее освещение обеспечивает световой режим в помещениях в соответствии с санитарными нормами в обычном, повседневном режиме. Если большую часть времени в помещении нет людей, а освещение все же необходимо, целесообразно использовать специальный дежурный режим с умеренными требованиями.

Во многих случаях охранное освещение требуется как часть мер физической безопасности объекта. Он предназначен для фиксации незаконных действий. Некоторые авторы отмечают, что охранное освещение способствует созданию чувства защищенности у персонала предприятия и жителей прилегающих территорий.

Важной частью системы безопасности предприятий и жилых домов является дежурное освещение. Используется, когда основной перестает работать. Светильники аварийного режима имеют автономную систему электроснабжения, поэтому их используют в случае полного обесточивания здания.

В аварийных ситуациях также включаются эвакуационные и резервные огни. Основная функция резервного освещения — обеспечить безопасное продолжение или завершение работы персоналом. Эвакуация предназначена для максимально быстрой и безопасной эвакуации работников здания и жильцов в случае аварии. Некоторые авторы считают это своего рода чрезвычайной ситуацией.

Иногда в рамках рабочего освещения выделяют отдельный подвид — освещение производственных зон повышенной опасности. Применяется на работах повышенной опасности, где санитарные нормы предъявляют особо высокие требования к освещению.

По расположению

Еще одним основанием для классификации является расположение источников света. Они могут освещать всю комнату, и такое освещение называется общим. Если источник освещает лишь небольшую часть помещения, такое освещение является локальным.

К общему освещению помещения требований, как правило, меньше, чем к освещению зоны, где находятся люди. Поэтому желательно иметь оба вида. Общее обычно обеспечивают потолочные светильники различной конструкции, дающие широкий рассеянный световой поток, а местное — узконаправленные и относительно небольшие. Часто они используются одновременно. Такое освещение называют комбинированным.

Эксклюзивное локальное освещение нежелательно. Это создает слишком большой контраст, и глазу нужно время, чтобы приспособиться, когда он перемещается между разными областями комнаты. Это вызывает дискомфорт и может повлиять на безопасность.

Иногда назначают верхнее и боковое освещение. Первый, как правило, общий. Другой местный. Боковое освещение может быть односторонним или многосторонним.

По распределению светового потока

Еще одним основанием для классификации является распределение.

Потолочные светильники с большими рассеивателями в широком направлении обычно дают равномерный мягкий свет по всему помещению. Такой свет называется рассеянным, или общим.

Однако при наличии в помещении нескольких зон с разными условиями и требованиями целесообразно распределять светильники неравномерно, в соответствии с зонами в помещении. Такое освещение называется локализованным.

Иногда применяют отраженное освещение — когда источник света освещает не освещаемую площадь, а близлежащую поверхность, а освещаемая площадь освещается светом, отраженным от этой поверхности.

Читайте также: Как выбрать светодиодный прожектор, если вы ничего в этом не понимаете

Развитие искусственного освещения

С развитием искусственного освещения жизнь человека изменилась. Сегодня мы этого не замечаем, но многим обязаны искусственному свету. Это помогает нам делать больше за день. Мы можем осуществлять свою деятельность там, где не проникает солнечный свет. Развитие искусственного освещения не только расширило масштабы и сроки нашей деятельности. Это сделало нашу жизнь более комфортной.

Спросите у людей почтенного возраста, насколько удобно было читать, шить, вязать при свете свечи или даже керосиновой лампы. Но это был повседневный досуг до появления телевизора, компьютера и смартфона (которые, кстати, тоже можно назвать искусственными источниками света).

Первые искусственные источники света

Огонь — считается первым освоенным человеком тепловым источником света. Сначала это был простой пожар на открытой местности. Позже люди научились использовать открытый огонь в «комнатах». Основным энергоносителем в то время была древесина (хотя использовалась и кость мамонта). Появились первые «фонарики» — факелы. Сначала это, скорее всего, была палка, вытащенная из костра. Позже к факелу прикрепили горючий материал, который горит дольше и ярче.

Первым «окультуренным» искусственным источником света стал древний аналог керосиновой лампы. Только вместо керосина, о котором в то время не знали, использовались легковоспламеняющиеся масла. С открытием воска огонь был перенесен человеком в свечу — изобретение настолько удачное, что даже сегодня его можно купить в магазине.

Большим преимуществом первых источников искусственного освещения является автономность. Топлива сколько угодно и оно доступно для использования. Однако есть и довольно существенные недостатки. Открытый огонь является источником возгорания при неосторожном обращении, а также угарного газа, что ограничивает его использование в закрытых помещениях. Например, невозможно разжечь в помещении большой костер или установить столько свечей, чтобы по освещению достичь уровня современной копеечной лампочки.

В истории есть немало упоминаний, когда масляная лампа или аналогичный источник искусственного света становились причиной масштабного пожара.

Газовые фонари

С новыми открытиями в физике и химии люди получили более практичное, яркое и безопасное освещение – газовое. Газовые фонари или лампы использовались не только для уличного освещения. В домах многих европейских стран этот источник искусственного света был очень популярен и развит. Газ хранился в баллонах и надлежащим образом транспортировался к местам использования по резиновым шлангам и медным трубам.

Электрические источники света

Многие люди, вероятно, считают, что первым источником электрического света была лампа накаливания. Несомненно, это ценнейшее изобретение, плодами которого мы пользуемся и сегодня. И вокруг много споров — кто первый придумал…

Какие источники света используют в помещениях и на улице

Современные источники искусственного освещения объединяет общая черта. Они преобразуют электрическую энергию в свет. Светильники различаются по характеристикам работы, сфере применения, функциональным характеристикам.

• Лампочки. В спектре преобладают красное и желтое излучение. Приборы имеют небольшой ресурс, их используют в быту и для декоративного освещения.
• Галогенные лампы. Их особенностью является длительный срок службы, который может достигать 5000 часов. В колбу прибора вводят специальные газообразные галогены, призванные замедлить разрушение вольфрамовой нити. Среди достоинств таких ламп — яркий свет, качественная цветопередача.
• Светящиеся устройства. Их называют газоразрядными лампами. Электрический импульс создает ультрафиолетовое излучение, где наблюдается свет от люминофора. Агрегаты различаются по цветовому качеству, устанавливаются в производственных и коммерческих помещениях. В продаже можно найти трубчатые, кольцевые и компактные спиральные модели.
• Газоразрядные лампы высокого давления. Их используют для наружного освещения, так как они хорошо выдерживают перепады температур, имеют широкий диапазон мощностей и солидный срок эксплуатации. Они обеспечивают хороший уровень светоотдачи, но цветопередача оставляет желать лучшего.
• Менеджер. Наиболее перспективная группа Надежные, энергоэффективные, яркие, широко применяются в различных сферах.

Большой выбор электротоваров представлен в каталоге на нашем сайте. Их можно приобрести оптом и в розницу по доступной цене.

Характеристики источников света

• Напряжение. Характеристика показывает, какое напряжение в электрической сети необходимо оборудованию для запуска и стабильной работы, измеряется в вольтах.
• Власть. Измеряется в ваттах и ​​показывает, сколько энергии устройство использует в течение определенного времени.
• Легкий поток. Отвечает за эффективность светового блока, измеряется в люменах.
• Световой эффект. Показывает КПД осветительного прибора, зависит от энергоэффективности. Он определяется как отношение между световым потоком и количеством используемой энергии.
• Цветовая температура. В характеристике указан оттенок светового излучения. Выделяют три основные группы: теплые (до 3000 К), нейтральные (до 5000 К), небесно-голубые (выше 5000 К).
• Уровень света. Единицей измерения является люкс, который указывает количество светового потока на единицу площади.
• Индекс цветопередачи. Расчетная единица Ра. Максимальное значение соответствует свету солнца и составляет 100%. Приемлемым считается показатель в пределах 80-100%. Более низкие значения искажают естественные тона объектов.
• Спектр излучения. Человеческий глаз воспринимает свет в диапазоне длин волн от 380 до 780 нм. Смещение этого индикатора в крайние положения приводит к преобладанию синего и красного спектра.

Это важно знать! Цветовая температура влияет на эмоциональное восприятие человека и чувство комфорта.

Световой поток

Световой поток — это величина, показывающая количество световой энергии в излучаемом потоке. Единицей светового потока является люмен (лм или лм). Определение этого объекта довольно сложно. С точки зрения простого пользователя люмены можно понимать как яркость. Чем больше люмен, тем ярче источник.

Например, лампа накаливания «сотка» (100 Вт) обеспечивает световой поток 1340 люмен. А вот COB-светодиоды с чуть меньшей мощностью выдают ток до 15 000 люмен. Галогенные лампы немного ярче ламп накаливания.

Освещённость

Освещенность – это отношение светового потока к площади, на которую он падает. Единицей измерения является люкс (lx или lx). Проще говоря, чем больше люкс, тем ярче объект освещается источником. Один люкс – это когда световой поток в один люмен освещает площадь в один квадратный метр.

В телефон можно загрузить примитивный экспонометр в виде приложения, которое с помощью датчика освещенности выдает достаточно четкие показатели (этот же датчик в телефоне используется для автоматической регулировки яркости экрана и других функций).

В отличие от люмена, люкс характеризует не яркость самого источника света, а яркость освещенности предметов, на которые падает свет. Другими словами, чем выше люкс, тем более освещенными нам кажутся объекты.

Например, солнце в ясный день дает освещенность до 130 000 лк (в тропиках). Полная луна составляет около 1 люкс. Чтобы в офисе было комфортно работать, необходимо организовать в нем освещение около 400 лк. Это соответствует моментам восхода или захода солнца в безоблачный день.

Светоотдача

Световая отдача (световая мощность) – это отношение светового потока источника к потребляемому им току. Единицей, используемой для измерения, является люмен на ватт (лм/Вт). То есть световой эффект показывает, сколько света дает лампочка и сколько ватт энергии она потребляет. Этот показатель наиболее наглядно показывает КПД электрического освещения.

Например, лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет световой поток 13,8 лм/Вт. Тот же эффект галогена — 16,7 лм/Вт. Светодиода — до 50 лм/Вт. Газоизлучения — до 200 лм/Вт.

Следует отметить, что для ламп, где источником света является тлеющая нить накала, с увеличением мощности светоотдача возрастает далеко не пропорционально. Так, если «сотка» дает 13,8 лм/Вт, то вдвое более мощная «двухсотка» — всего 15,2 лм/Вт (а не 28, как хотелось бы). А вот светодиодные, ксеноновые, газоразрядные, люминесцентные таким «воровством ватт» не выделяются.

Сила света

Интенсивность света – это величина, характеризующая световую энергию, которая передается в определенном направлении в единицу времени. Измеряется в канделах (кд или кд). Характеристика довольно сложная для понимания, поэтому мы не будем здесь ее подробно разбирать. Более того, он почти никогда не используется для классификации источников света. Рассмотрим лишь пару примеров для наглядности.

Кандела — единица измерения, названная в честь латинского слова candela, что переводится как свеча. Название дано не просто так. Сила света одной свечи 1 кд. Лампа накаливания мощностью 100 Вт светит мощностью 100 кд. Люминесцентная лампа мощностью 20 Вт освещает примерно такую ​​же мощность.

Цветовая температура

Как было сказано выше, солнечный свет является самым приятным для нашего зрения. В частности, это касается цветовой температуры.

Цветовая температура — это, простыми словами, оттенок, излучаемый источником света (научное определение гораздо сложнее и требует много времени для понимания). Измеряется в кельвинах (К). Есть нейтральные оттенки, теплые и холодные. Солнечный свет нейтрален (5000 К). Многие люминесцентные лампы и светодиодные лампы дают такой же свет. Ксеноновые, неоновые, газоразрядные лампы — большинство дают холодный свет. Теплые тона характерны для ламп накаливания. Хотя люминесцентные лампы и светодиоды тоже горячие.

Потребляемая мощность

Потребляемая мощность (электрическая) – величина, характеризующая скорость преобразования электрической энергии в световую. Измеряется в ваттах (Вт или Вт). Чем мощнее источник света, тем больше электроэнергии он использует в единицу времени, и тем дороже будет работа в сумме. В светотехнике используется для расчета общей мощности системы, а также для указания КПД источников света (см. «Мощность освещения»).

В быту встречаются источники света, мощность которых не превышает сотни ватт. С появлением энергосберегающих и светодиодных ламп эта планка снизилась до нескольких десятков ватт. Только для освещения больших площадей и других узконаправленных задач используются более мощные источники света (на киловатт и более).

Потребляемая мощность также позволяет подсчитать, сколько денег «съедает» та или иная лампочка за отчетный период. Например, 100-ваттная лампа накаливания, работающая ежедневно по 3 часа, за месяц превратит в свет 9 кВтч электроэнергии или 36 рублей денег (из расчета 4 рубля/кВтч). Подробнее вы можете прочитать в нашей статье.

Напряжение питания

Все электрические источники искусственного света рассчитаны на определенное напряжение питания. Ну или почти все (светодиод предназначен для питания). В нашей стране лампочки для освещения рассчитаны на 220 — 240 В. Автомобильные — на 12 В (24 в грузовых автомобилях). В некоторых районах используются и другие номиналы — 36, 48 В. В старых фонарях устанавливались лампочки накаливания на 3,6 В или 6 В.

Ресурс

Не менее важная характеристика с точки зрения потребителя, чем все остальные. Ведь никому не хочется по несколько раз в день менять перегоревшие лампочки, что неизбежно приходилось делать во времена свечей и жидкотопливных ламп.

Ресурс искусственного источника света — время, продолжительность работы до выхода из строя. Он устанавливается производителями, но в основном определяется технологией, по которой изготовлен источник света. То есть, как ни улучшай старую добрую лампочку накаливания, она не может работать более 1000 часов.

Это означает, что он не может работать в обычном режиме. При регулярном включении и выключении подвергается ударам током, вибрациям. Вы наверняка слышали о лампочке накаливания, которая очень долго светится и не перегорает. Она называется столетней лампой и непрерывно горит с 1901 года. Секрет ее «жизни» отнюдь не в сверхъестественном качестве. Он почти не светится, и его не «кренят» туда-сюда. То есть с практической точки зрения он бесполезен. Но история все равно интересная.

Если рассматривать лампочки, которые используются повсеместно и с пользой, то их ресурс несколько скромнее:

• лампа накаливания – 1000 часов;
• люминесцентная «экономка» — 7000 часов;
• светодиод нормального качества – до 50 000 часов.

Необходимо подчеркнуть, что ресурс во многом зависит от условий эксплуатации источника света. Например, лампы накаливания перегорают быстрее, если их часто включать и эксплуатировать с повышенным напряжением. Светодиоды «умирают» из-за недостаточно эффективного отвода тепла.

Кроме того, существует так называемый естественный износ. Например, вольфрамовая катушка (или нить накала) в лампе накаливания постепенно теряет этот самый вольфрам, становясь все тоньше и тоньше. Из-за этого меняется его электрическое сопротивление и способность «сопротивляться» току, на который он был изначально рассчитан. Провод просто рвется и лампа гаснет навсегда. В галогенных лампах этот эффект частично побежден. Загляните внутрь такой лампы при необходимости — спираль помещается в небольшую колбу («лампочка в лампе»), в которую также закачивается специальный газ.

Интересная история

С 1924 по 1939 год это был картель Фебус, в который входили такие акулы от «трубочного бизнеса» как Осрам и Филипс (и не только эти). Так они сговорились умышленно сократить срок службы лампочек, чтобы они чаще перегорали и вынуждали пользователей покупать новые. Многие (судя по роликам на You Tube) считают, что картель все же существует. Видимо, не хватит сил дочитать эту историю в Википедии до конца

Сегодня ресурс искусственных источников света больше всего «упирается» в золотую середину, к которой стремятся производители. С одной стороны, это качество материалов и их стоимость. Многие экономят на этом, давая рынку более низкие цены. С другой стороны, есть режимы работы лампочек, при которых они превращаются в скучные и бесполезные изделия. Ведь ничто не вечно. Даже наше солнце, и оно не будет светить вечно (на наш век хватит).

Что важно знать и учитывать при выборе источника света

• Власть. От параметра зависит энергоэффективность искусственного источника света, а также ваш счет за электроэнергию.
• Световой эффект. Лампы с более высоким показателем требуют меньше при прочих равных условиях.
• Воспроизведение цвета. Способность технологии корректно отображать палитру для внешнего мира.
• Радиационный цвет. В жилых помещениях предпочтителен теплый световой поток (до 3000 К), в коммерческих и производственных помещениях — холодный (до 5000 К).
• Эксплуатационный и гарантийный ресурс.

Основные группы искусственных источников света

1. Разрядные лампы. Оптимальное сочетание эффективности и стоимости. Колба представляет собой цилиндрическую трубку, наполненную парами ртути. Установки энергоэффективны. Срок службы достигает 20 000 часов. Среди достоинств: хорошая цветопередача, отсутствие нагрева при работе. Недостатки: световой поток уменьшается при понижении или повышении температуры, содержит ртуть.
2. Лампочка. Искусственный источник света изобрели раньше других. Характеризуется светом теплой тональности, имеет погрешность в передаче сине-голубых, желтых и красных тонов. Среди достоинств: доступность, невысокая цена, не требовательность к оборудованию. Из недостатков: нагреваются при работе, срок службы около 1000 часов, КПД не превышает 10%.
3. Светодиодные лампочки. Они используют полупроводниковые кристаллы, которые светятся при преобразовании электричества. Благодаря отличным техническим характеристикам они уверенно завоевывают рынок. Световая отдача – до 120 Лм/Вт, срок службы – до 100 000 часов, цветопередача – в пределах 80-85.

Преимущества оборудования:

• возможность создания инвентаря сложных геометрических фигур;
• экономичный расход электроэнергии;
• высокая эффективность;
• отличная механическая прочность;
• безопасность;
• ремонтопригодность;
• длительный срок службы.

К недостаткам можно отнести малый угол излучения и узкий спектральный состав.

В нашем магазине вы можете купить современные электротовары. Приемлемые цены и большой выбор позволяют подобрать лампы ко всем светильникам.

Это важно знать! Светодиодные лампы используются в качестве индикаторов, точечного, ленточного освещения.

Выбираем источник света для дома

Для домашнего использования лучше придерживаться светодиодных устройств. Разнообразие форм и размеров позволяют реализовать все виды освещения. Вариация количества светодиодов обеспечивает достаточную яркость, а солидный ресурс работы поможет надолго забыть о смене лампочек.