Разница между естественным и искусственным освещением. Искусственные источники света и их эффективность

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

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

Искусственные источники света

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

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

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

Газовые фонари

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

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

Появление электрических источников света

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

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

Типы источников света

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

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

Опасные факторы источников света

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

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

Самые яркие представители искусственных источников света

Факел

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

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

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

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

Масляная лампа

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

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

Керосиновая лампа

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

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

Лампа накаливания

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Преимущества и недостатки ламп накаливания.

Преимущества

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

Недостатки

низкая световая отдача;
относительно малый срок службы;
резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения;
цветовая температура лежит только в пределах 2300 – 2900 к, что придает свету желтоватый оттенок;
лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 40 Вт - 145 °C, 75 Вт - 250 °C, 100 Вт - 290 °C, 200 Вт - 330 °C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается еще сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.

Утилизация

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

Светодиодное освещение

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

Преимущества

В сравнении с обычными лампами накаливания светодиоды обладают многими преимуществами:

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

Недостатки

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

Применение

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

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

Компактная люминесцентная лампа

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

Маркировка и цветовая температура

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

Первая цифра – индекс цветопередачи в 1×10 Ra .

Вторая и третья цифры – указывают на цветовую температуру лампы.

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

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

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

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

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

Достоинства

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

Недостатки

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

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

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

В некоторых моделях ламп применяется радиоактивный криптон – 85 .

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

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

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

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

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

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

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

Особенности

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

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

Плюсы и минусы двух видов освещения

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

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

Применение

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

Пример источника света относящийся к первому классу. Лампа накаливания общего применения в прозрачной колбе

Пример источника света относящийся ко второму классу. Дуговая натриевая лампа в прозрачной колбе

Пример источника света относящийся к третьему классу. Лампа смешанного типа в колбе покрытой люминофором

Пример источника света относящийся к четвертому классу. Светодиодная лампа выполненная в форме лампы накаливания общего применения

Классификация источников света

Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы ни использовалось искусственное освещение. Начало развития отрасли производства источников света было положено в 19 веке. Поводом для этого послужило изобретение дуговых ламп и ламп накаливания.

Тело, излучающее свет в результате преобразования энергии называется источником света. Почти все производимые в настоящее время типы источников света являются электрическими. Это значит, что для создания светового излучения в качестве первичной затрачиваемой энергии используют электрический ток. Источниками света считают приборы с излучением света не только в видимой части спектра (длинны волн 380 - 780 нм), но и ультрафиолетовой (10 - 380 нм) и инфракрасной (780 - 10 6 нм) областях спектра.

Различают следующие виды источников света: тепловые, люминесцентные и светодиодные.

Тепловые источники излучения являются самыми распространенными. Излучение в них появляется вследствие нагревания тела накала до темпер, при которых появляется не только тепловое излучение в инфракрасном спектре, но и наблюдается видимое излучение.

Люминесцентные источники излучения способны излучать свет не зависимо от того в каком состоянии находится их излучающее тело. Свечение в них возникает через преобразование различных видов энергии непосредственно в оптическое излучение.

На основании изложенных различий источники света делят на четыре класса.

Тепловые

Сюда относят всевозможные , включая галогенные, а также электрические инфракрасные нагреватели и угольные дуги.

Люминесцентные

К ним относят следующие виды электрических ламп: дуговые , различные лампы тлеющего разряда, низкого давления, лампы дугового, импульсного и высокочастотного разряда, в том числе и те, в которые добавлены пары металлов или на колбу которых нанесено люминофорное покрытие.

Смешанного излучения

Такие виды ламп освещения одновременно используются тепловое и люминесцентное излучение. Примером могут служить дуги высокой интенсивности.

Светодиодные

К светодиодным источникам света относят все типы ламп и световых приборов с использованием светоизлучающих диодов.

Кроме того, существуют другие признаки по которым производится классификация ламп (по области применения, конструктивно-технологическим признакам и тому подобные).

Основные параметры источников света

Световые, электрические и эксплуатационные свойства электрических источников света характеризуют рядом параметров. Сравнение параметров нескольких источников света, для их использования в той или иной области применения, позволяет остановиться на наиболее подходящем из них. Сопоставляя параметры отдельных экземпляров одного и того же источника света, обращая внимание на место и время изготовления, можно судить о качестве и технологическом уровне их производства.

Перечислим основные электрические характеристики ламп и в целом всех источников света:

Номинальное напряжение - напряжение, при котором лампа работает в наиболее экономичном режиме и на которое она рассчитывалась для ее нормальной эксплуатации. Для лампы накаливания номинальное напряжение равно напряжению питающей электрической сети. Обозначается такое напряжение U л.н и измеряется в вольтах. Газоразрядные лампы такого параметра не имеют, так как напряжение разрядного промежутка определяется характеристиками примененного для ее стабилизации пускорегулирующего аппарата (ПРА).

Номинальная мощность P л.н - расчетная величина характеризующая мощность потребляемую лампой накаливания при ее включении на номинальное напряжение. Для газоразрядных ламп, в цепь которых включают пускорегулирующие аппараты, номинальная мощность считается основным параметром. Основываясь на ее значении, путем экспериментов, определяются остальные электрические параметры ламп. Нужно учесть, что для определения мощности потребляемой из сети нужно сложить мощности лампы и пускорегулирующего аппарата.

Номинальный ток лампы I л.н - ток потребляемый лампой при номинальном напряжении и номинальной мощности.

Род тока - переменный или постоянный. Данный параметр нормируется только для газоразрядных ламп. Он влияет на другие параметры (кроме указанных ранее), которые изменяются с изменением рода тока, причем это относится к лампам, работающим только на постоянном или только на переменном токе.

Основными световыми параметрами источников света являются:

Световой поток , излучаемый лампой. Для измерения светового потока лампы накаливания ее включают на номинальное напряжение. У газоразрядных ламп измерение производят когда она работает на номинальной мощности. Световой поток обозначается буквой Ф (латинская фи). Единицей измерения светового потока является люмен (лм).

Сила света. Для некоторых видов вместо светового потока используются параметры средняя сферическая сила света или яркость тела накала. Для таких ламп они являются основными светотехническими параметрами. Используемые обозначения для силы света I v , I v Θ , для яркости - L , их единицы измерения - соответственно кандела (кд) и кандела на квадратный метр (кд/м 2).

Световая отдача лампы , это отношение светового потока лампы к ее мощности

Единица световой отдачи - единица измерения параметра люмен на ватт (Лм/Вт). С помощью этого параметра можно оценить эффективность применения источников света в осветительных установках. Однако в качестве характеристики облучательных ламп используют другой параметр - величину отдачи потока излучения.

Стабильность светового потока - процентное отношение величины снижения светового потока в конце срока службы лампы к первоначальному световому потоку.

К эксплуатационным параметрам источников света относят параметры, характеризующие эффективность источника в определенных эксплуатационных условиях:

Полный срок службы τ полн - продолжительность горения в часах источника света, включенного при номинальных условиях, до полного отказа (перегорание лампы накаливания, отказ в зажигании для большинства газоразрядных ламп).

Полезный срок службы τ п - продолжительность горения в часах источника света, включенного при номинальных условиях, до снижения светового потока до уровня, при котором дальнейшая его эксплуатация становится экономически невыгодной.

Средний срок службы τ - основной эксплуатационный параметр лампы. Он представляет собой среднеарифметическое полных сроков службы групп ламп (не менее десяти) при условии, что среднее значение светового потока ламп группы к моменту достижения среднего срока службы осталось в пределах полезного срока службы, то есть при заданной стабильности светового потока. Это параметр особенно важен для ламп накаливания, так как увеличение их световой отдачи при прочих равных условиях приводит к сокращению срока службы. Так как экспериментальное определение срока службы приводит к выходу из строя испытуемых ламп, этот параметр определяется на определенном числе ламп с заданной степенью вероятности, рассчитываемой по законам математической статистики.

Динамическая долговечность - параметр, характеризующий срок службы ламп накаливания в условиях вибрации и тряски. Лампы с требуемой динамической долговечностью должны выдерживать определенное число циклов испытаний в установленном диапазоне частот.

Для уточнения работоспособности ламп кроме понятия среднего срока службы используют понятие гарантийного срока службы, определяющего минимальное время горения всех ламп в партии. Этому понятию иногда придают коммерческий смысл, считая гарантийный срок службы временем, в течение которого должна гореть любая лампа.

Сравнительно ограниченная продолжительность горения источников света, особенно ламп накаливания, устанавливает требование к их взаимозаменяемости, что может быть осуществлено только при повторяемости параметров отдельных ламп.

Для обеспечения экономичности осветительной установки важны как начальный световой поток лампы, так и зависимость его спада от времени эксплуатации. С увеличением длительности эксплуатации осветительной установки снижается роль капитальных затрат в стоимости световой энергии. Отсюда следует, что осветительные установки с малым числом часов горения в год целесообразно выполнять, используя более дешевые лампы накаливания и, наоборот, в промышленных осветительных установках, где продолжительность горения составляет 3000 часов и более, рационально использовать более дорогие, чем лампы накаливания, газоразрядные источники света с высокой световой отдачей. Стоимость единицы световой энергии определяется также тарифом на электроэнергию. При низких тарифах оправдано применение в осветительных установках ламп с относительно низкой световой отдачей и повышенным сроком службы.

Самым первым из используемых людьми в своей деятельности источником света был огонь костра. С течением времени люди обнаружили, что большее количество света может быть получено при сжигании смолистых пород дерева, природных смол, масел и воска. С точки зрения химических свойств подобные материалы содержат больший процент углерода и при сгорании частицы углерода сильно раскаляются в пламени и излучают свет. Свеча Древнее время Лучина

Газовые фонари В качестве топлива использовался светильный газ, получаемый из жира морских животных(китов, дельфинов),позже стали использовать бензол. Идея использовать газ для освещения улиц принадлежала будущему королю Георгу IV, а в то время еще принцу Уэльскому. Первый газовый фонарь был зажжен в его резиденции Карлтон-хауз. Спустя два года – в 1807 году – газовые фонари появились на Пэлл-Мэлл, которая стала первой в мире улицей с газовым освещением. В то время зажженный газ выходил из открытого конца газовой трубы. Вскоре, чтобы защитить горелку, был сооружен металлический абажур с несколькими отверстиями. К 1819 году в Лондоне было проложено 288 миль газовых труб, которые снабжали газом 51 тысячу фонарей. В течение десяти последующих лет большинство центральных улиц крупнейших английских городов уже освещались газом.

Дальнейший прогресс в области изобретения и конструирования источников света в значительной степени был связан с открытием электричества и изобретением источников тока. При нагревании электрическим током различных токопроводящих материалов с высокой температурой плавления они излучают видимый свет и могут служить в качестве источников света той или иной интенсивности. Такими материалами были предложены: графит (угольная нить), платина, вольфрам, молибден, рений и их сплавы. Электрические лампы накаливания Электрические лампы накаливания

В гг. Лодыгин создаёт свою первую лампу накаливания. Осенью 1873 года лампочки Лодыгина загораются на одной из улиц Петербурга. Современник изобретателя писал позднее об этом знаменательном событии: «Масса народа любовалась этим освещением, этим огнём с неба… Лодыгин первый вынес лампу накаливания из физического кабинета на улицу» год и считают годом создания электрической лампы накаливания. Просто были устроены первые лампочки Лодыгина. Они напоминают современные лампочки. Внешней оболочкой служил стеклянный шар, в который вставлялись (через металлическую оправу) два медных стержня, соединённых с источником тока. Между стержнями был укреплён угольный стерженёк или угольный треугольник. Когда через такой проводник пропускался электрический ток, уголь, благодаря его большому сопротивлению, разогревался и светился. Сначала А. Н. Лодыгин не выкачивал воздух из своих ламп. Он помещал в стеклянный баллон лампы достаточно толстый угольный стерженёк и плотно, герметически, закупоривал баллон. При этом, как полагал изобретатель, весь кислород воздуха, оставшегося внутри баллона, быстро израсходуется на окисление угля (т. е. на его сгорание), а затем, когда в лампе не останется кислорода, угольный стерженёк будет уже исправно служить, не сгорая и не разрушаясь. Однако испытания показали, что такие лампы всё же недолговечны. Они горели около 30 минут. Поэтому позднее воздух из ламп стал выкачиваться. Свеча Яблочкова Состоит из 2 угольных стержней, между которыми возникает дуговой разряд. Лампа Лодыгина

Свечи Яблочкова появились в продаже и начали расходиться в громадном количестве, каждая свеча стоила около 20 копеек и горела 1½ часа; по истечении этого времени приходилось вставлять в фонарь новую свечу. Впоследствии были придуманы фонари с автоматической заменой свечей.копеек В феврале 1877 ГОДА электрическим светом были освещены фешенебельные магазины Лувра. Затем свечи Яблочкова вспыхнули и на площади перед зданием оперного театра. Наконец, в мае 1877 года они впервые осветили одну из красивейших магистралей столицы Avenue de lOpera. Жители французской столицы, привыкшие к тусклому газовому освещению улиц и площадей, в начале сумерек толпами стекались полюбоваться гирляндами белых матовых шаров, установленных на высоких металлических столбах. И когда все фонари разом вспыхивали ярким и приятным светом, публика приходила в восторг. Не меньшее восхищение вызывало освещение огромного парижского крытого ипподрома. Его беговая дорожка освещалась 20 дуговыми лампами с отражателями, а места для зрителей 120 электрическими свечами Яблочкова, расположенными в два ряда ГОДА Лувра ипподрома

Вольфрамовая спираль, помещенная в колбу, из которой откачан воздух, разогревается под действием электрического тока. За более чем 120-летнюю историю ламп накаливания их было создано огромное множество от миниатюрных ламп для карманного фонарика до полукиловаттных прожекторных. Типичная для ЛН световая отдача Лм/Вт выглядит очень неубедительно на фоне рекордных достижений ламп других типов. ЛН в большей степени нагреватели, чем осветители: львиная доля питающей нить накала электроэнергии превращается не в свет, а в тепло Срок службы ЛН, как правило, не превышает 1000 часов, что, по временным меркам, очень немного. Что же заставляет людей покупать (15 млрд в год!) столь неэффективные и недолговечные источники света? Кроме силы привычки и крайне низкой начальной цены причина этого в том, что существует огромный выбор различных типов стеклянных колб ЛН. Современные лампы накаливания

Электрический ток, проходя через вольфрамовую спираль), нагревает его до высокой температуры. Нагреваясь, вольфрам начинает светиться. Однако, из-за высокой рабочей температуры атомы вольфрама постоянно испаряются с поверхности вольфрамовой спирали и осаждаются (конденсируются) на менее горячих поверхностях стеклянной колбы, ограничивая срок службы лампы. В галогенной лампе окружающий вольфрам иод вступает в химическое соединение с испарившимися атомами вольфрама, препятствуя осаждению последних на колбе. Атомы вольфрама концентрируются таким образом либо на самой спирали, либо вблизи неё. В результате атомы вольфрама возвращаются на спираль, что позволяет повысить рабочую температуру спирали (для получения более яркого света), продлить срок службы лампы.иод атомамивольфрама Галогенные лампы накаливания Новым направлением развития ламп является т. н. IRC- галогенные лампы (сокращение IRC обозначает «инфракрасное покрытие»). На колбы таких ламп наносится специальное покрытие, которое пропускает видимый свет, но задерживает инфракрасное (тепловое) излучение и отражает его назад, к спирали. За счёт этого уменьшаются потери тепла и, как следствие, увеличивается эффективность лампы. При инфракрасноетепловое этом, потребление энергии снижается на 45 %, а время жизни удваивается (по сравнению с обычной галогенной лампой)

ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА ИЛИ ЛАМПЫ ХОЛОДНОГО СВЕЧЕНИЯ Работа таких ламп основана на том, что газы, в основном инертные, и пары различных металлов излучают свет при прохождении через них электрического тока. Такой способ излучения света называется электролюминесценцией При этом каждый газ или пар светится своим цветом. Поэтому они наряду с освещением применяются для рекламы и сигнализации.

Люминесцентные лампы (ЛЛ) разрядные лампы низкого давления представляют собой цилиндрическую трубку с электродами, в которую закачаны пары ртути. Под действием электрического разряда пары ртути излучают ультрафиолетовые лучи, которые, в свою очередь, заставляют нанесенный на стенки трубки люминофор излучать видимый свет. ЛЛ обеспечивают мягкий, равномерный свет, но распределением света в пространстве трудно управлять из-за большой поверхности излучения.. Одно из главных преимуществ ЛЛ долговечность (срок службы до часов). Благодаря экономичности и долговечности ЛЛ стали самыми распространенными источниками света в офисах предприятий. В странах с мягким климатом ЛЛ широко применяются в наружном освещении городов. В холодных районах их распространению мешает падение светового потока при низких температурах. Если « закрутить » трубку ЛЛ в спираль, мы получим КЛЛ компактную люминесцентную лампу. Люминесцентные лампы являются энергосберегающими Люминесцентные лампы

ОСНОВНОЙ НЕДОСТАТОК ЛАМП НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ В ТОМ, что они содержат пары ртути, приблизительно по 3-5 мг вещества каждая. Ртуть относится к первому классу опасности (чрезвычайно опасное химическое вещество). Система же утилизации энергосберегающих ламп в нашей стране не продумана. В стране практически нет предприятий, которые могли бы правильно утилизировать эту продукцию. Люди привыкли выкидывать использованные лампы вместе с обычным бытовым мусором. В данном случае это недопустимо. Самый большой вред могут принести органические соединения ртути, образующиеся после попадания химического вещества в окружающую среду вместе с осадками. Неаккуратное обращение с энергосберегающими лампами может привести к отравлению ртутью. Например, если вы случайно разобьете одну только лампочку, - превышение предельно допустимой концентрации ртути в воздухе достигнет 160 раз. Как следствие, у человека поражаются нервная система, печень, почки и желудочно-кишечныйтракт. Если вы случайно раскололи колбу энергосберегающей лампы, немедленно и тщательно проветрите помещение. Кроме того лампочки нового поколения производят более интенсивные излучения, нежели обычные. По данным Британской ассоциации дерматологов от этого могут пострадать прежде всего люди с повышенной светочувствительностью кожи. Как утверждают ученые, использование энергосберегающих ламп может нанести вред человеку, имеющему кожные заболевания и привести к раку кожи, а также вызвать мигрень и головокружение у людей, страдающих эпилепсией.

Светодиоды Полупроводниковые светоизлучающие приборы светодиоды называют источниками света будущего. Достигнутые характеристики светодиодов - световая отдача до 25 Лм/Вт, срок службы часов - уже обеспечили лидерство в светосигнальной аппаратуре, автомобильной и авиационной технике. Светодиодные источники света стоят на пороге вторжения на рынок общего освещения, и это вторжение нам предстоит пережить в ближайшие годы.

Принцип работы светодиодов кардинально отличается от принципа работы обычной лампы накаливания, ток проходит не по нити, а через полупроводниковый чип. Именно поэтому для работы светодиодной лампы нужен постоянный ток. Светодиоды красного, зеленого и желтого цвета уже давно используются, например, в мониторах и телевизорах. С развитием технологий появилась возможность производить также голубые светодиоды (светодиоды голубого цвета). Изначально сочетание светодиодов красного, зеленого и голубого цвета использовалось для создания белого свечения. Но, благодаря быстрому техническому прогрессу в области развития светодиодов, сейчас белый цвет можно получить с 1 светодиодом. Для этого голубой светодиод покрывают желтоватым флуоресцентным составом, получаемый цвет будет с холодным оттенком ввиду большого потока голубого света (аналогично ситуации с дневным светом флуоресцентных ламп). Светодиоды в отличии от стандартных ламп дают не рассеянный свет, а направленный, как и рефлекторы, но при этом угол пучка света уже, чем у галогенных ламп. Для его увеличения используются различные линзы и диффузионные экраны. Угол в 120 градусов можно получить при использовании светодиодов без корпуса, так как когда они установлены непосредственно на плату без линз.

Преимущества использования светодиодов: У светодиодов высокая световая отдача Лм / Вт, в то время как у стандартных ламп она составляет 7-12 Лм / Вт. При этом потребление энергии остается достаточно низким (40-100мВт), поэтому для освещения требуется всего несколько ламп. Светодиодные лампы производства немецкой компании Paulmann (Паулманн) при высокой светоотдаче потребляют всего 1Вт электроэнергии. Светодиоды практически не выделают тепло. Однако для мощных ламп используются теплоотводы, но тепло выделяется и распределяется по очень ограниченной площади. Срок службы светодиодов составляет тысяч часов, причем по истечении этого времени, они все еще будут работать, правда, будут давать менее 50% от изначального света. Это соответствует 11 годам беспрерывного использования лампочки. Точная цветопередача благодаря отсутствию УФ излучения. Устойчивость к вибрации. Возможность использования более длинного кабеля при постоянному токе или переменном токе 50Гц. Светодиоды все чаще используют в светильниках, они выступают в качестве источника света, а не только как декоративная подсветка. Примеры использования: На улице, в ванной комнате, на кухне, в коридоре, в гостиной.

В результате мирового кризиса проблема энергосбережения стала во всем мире еще более актуальной. В связи с этим в 27 странах Евросоюза с 1 сентября 2009 года уже запретили продажу ламп накаливания мощностью 100 и более ватт. А уже в 2011 в странах Европы планируется ввести эмбарго на продажу наиболее популярных у покупателей 60-ти ваттных лампочек. К концу 2012 года планируется полный отказ от ламп накаливания. Конгресс США принял закон об отказе от ламп накаливания в 2013 году. Согласно этим законам жители Евросоюза и США полностью перейдут на энергосберегающие источники света – люминесцентные и светодиодные лампы. В Украине, согласно постановлению правительства, прекращение выпуска и продажи ламп накаливания ожидается уже в 2013 году.

При некоторых химических реакциях, идущих с выделением энергии, часть этой энергии непосредственно расходуется на излучение света. Источник света остается холодным (он имеет температуру окружающей среды). Это явление называется хемилюминесценцией. Почти каждый из вас, вероятно, знаком с ним. Летом в лесу можно ночью увидеть насекомое светлячка. На теле у него «горит» маленький зеленый «фонарик». Вы не обожжете пальцев, поймав светлячка. Светящееся пятнышко на его спинке имеет почти ту же температуру, что и окружающий воздух. Свойством светиться обладают и другие живые организмы: бактерии, насекомые, многие рыбы, обитающие на большой глубине. Часто светятся в темноте кусочки гниющего дерева. Хемилюминесценция

Способы излучения света 1.Тепловое излучение – излучение света пламенем костра,Солнцем, деревянной лучиной,свечой, электрическими лампами накаливания(лампа Лодыгина,свеча Яблочкова,газовые фонари,галогенные лампы) 2.Электролюминесценция - лампы дневного света,люминесцентные лампы,рекламные трубки. 3.Катодолюминесценция - свечение экрана телевизоров,осциллографов 4.Хемилюменесценция – свечение светлячков,гниющих деревьев,рыб. 5.Излучение полупроводников при пропускании через них тока – свето- диодные лампы

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

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

Свет

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

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

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

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

Источники света

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

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

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

Классификация

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

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

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

Тепловые.
Люминесцентные.
Светодиодные.

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

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

Естественные источники света

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

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

Виды искусственных источников света

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

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

Общие.
Комбинированные.

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

Рабочее, дежурное и аварийное освещение

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

Рабочее;
Дежурное;
Аварийное.

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

Лампа накаливания

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

Галогенные.
Газоразрядные.

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

Типы, преимущества и недостатки

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

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

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

Газоразрядная лампа

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

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

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

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

Люминесцентная лампа

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

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

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