+7 (495) 203-63-36
+7 (916) 555-69-19 МТС
+7 (977) 815-15-12 Tele2
Пишите нам
info@svetdioda.ru

Небольшая статья о физике света и цвета

Для начала краткий экскурс в историю

        В 1854 году, германский часовщик Гейнрих Гебель представил в Нью-Йорке первую пригодную для практического применения электрическую лампу накаливания. Он взял обугленную бамбуковую нить, вставил ее в стеклянную колбу с откаченным воздухом и, подавая на нить более 100 часов ток из батареи, накалил ее до свечения.

      Эти лампы были достаточно неудобными, но, тем не менее, их использовали при освещении улиц.

       И, наконец, 12 декабря 1876 года русский инженер Павел Яблочков открыл так называемую «электрическую свечу», в которой две угольные пластинки, разделенные фарфоровой вставкой, служили проводником электричества, накалявшего дугу, и служившую источником света. Лампа Яблочкова нашла широчайшее применение при освещении улиц крупных городов.

Точку в разработке ламп накаливания поставил американский изобретатель Томас Альва Эдиссон. В его лампах использовался тот же принцип, что и у Яблочкова, однако все устройство находилось в вакуумной оболочке, которая предотвращала быстрое окисление дуги, и поэтому лампа Эдиссона могла использоваться достаточно продолжительное время.

Эдиссон начал работать над проблемой электрического освещения еще в 1877 году. За полтора года он провел более 1200 экспериментов. 21 октября 1879 года он подключил к источнику питания лампу, которая горела два дня. В 1880 году Томас Эдиссон запатентовал свое изобретение. Первое коммерческое использование ламп Эдиссона состоялось в 1880 году на корабле Columbia. А на следующий год фабрика в Нью-Йорке была освещена лампами Эдиссона. С тех пор источники света усовершенствовались и достигли значительного прогресса.

В 1968 году была создана первая светодиодная лампа, световая отдача которой составляла 1-2 Лм/Вт, это стало своеобразным «прорывом» в области науки и техники. К началу 90-х годов светодиоды уже перешагнули рубеж в 30 Лм/Вт, и становятся альтернативой лампам накаливания. В конце 90-х их светоотдача составляла уже 60 Лм/Вт.

В настоящее время светодиодная продукция вне конкуренции по светоотдаче, долговечности и экономии электроэнергии. Им суждено заменить громоздкие, шумные и недолговечные светильники. Уступить натиску светодиодной продукции придется не только лампам накаливания и люминесцентным, но и газоразрядным. 

Рассмотрим основы физики света и цвета


Излучение и свет


Под светом понимают электромагнитное излучение, вызывающее в человеческом глазе зрительное ощущение. При этом речь идет об излучении в диапазоне от 380 до 780 нм, занимающем мизерную часть всего известного нам спектра электромагнитных колебаний.









Световой поток


Световым потоком Ф называется мощность видимого излучения или мощность светового излучения, оцениваемого по световому ощущению, которое оно производит на средний человеческий глаз.

Единица измерения: люмен (Лм). Мощность видимого излучения источника света выражается не в ваттах, а в люменах, потому что человеческий глаз по-разному воспринимает излучение волн различных длин.

Световой поток от источников света – будь то простая спичка или современная электрическая лампа - как правило, распространяется более или менее равномерно во все стороны. Однако с помощью зеркал или линз свет можно направить нужным нам образом, сосредоточив его в некоторой части пространства. Часть или доля такого пространства характеризуется телесным углом.





Сила света



Источник света излучает световой поток Ф в разных направлениях неодинаково. Поэтому, количество света, излучаемого в каком-либо определенном направлении (в телесном угле) называется силой света I (пространственная плотность светового потока). Единица измерения: кандела (кд).











Освещенность

Свет какого либо источника нужен, как правило, чтобы осветить конкретное место – рабочий стол, витрину, улицы и т.п. Световая величина – освещенность – определяется отношением падающего светового потока к площади освещаемой поверхности. Другими словами – это количество света, падающего на единицу площади.

Еденица измерения: люкс (Лк). Освещенность равна одному люксу, если поверхностная плотность светового потока в 1 Лм  равномерно распределена по площади в 1 кв.м. Чтобы оценить эту величину, скажем, что освещенность около 1 Лм создается свечей на расстоянии 1 метр.


Яркость

Яркость L источника света или освещенной поверхности характеризует уровень возникающего в человеческом глазе светового раздражения, и тем самым регистрируемый мозгом уровень светового ощущения. Предположим, Вы смотрите на светящую поверхность с какого-либо определенного расстояния. Сила света этой светящей поверхности, поделенная на видимую Вашим глазом площадь этой поверхности, называется яркостью.

Единица измерения: кандела на квадратный метр (кд/кв.м.)

Световая отдача

Световая отдача n показывает, с каким КПД полученная электрическая мощность преобразуется в свет.

Единица измерении: люмен/ватт (лм/Вт)

Это важнейший показатель, так как он характеризует, насколько эффективен источник света. Так для: - ламп накаливания световая отдача составляет всего 10 лм/Вт, - галогенных ламп накаливания - 26 лм/Вт, - газоразрядных ламп – 91 лм/Вт, - люминесцентные лампы – до 104 лм/Вт, - светодиодные лампы – до 208 лм/Вт. Световая отдача – один из самых важных показателей, характеризующий экономическую эффективность источника света.





Цветовой оттенок


Под цветовым оттенком понимается собственно излучаемый лампой цвет. Значение тех или иных цветовых оттенков выражается цветовой температурой.

Еденица измерения: кельвины (К).




Индекс цветопередачи


Общий индекс цветопередачи Ra, показывает качество цветопередачи освещаемых объектов испытуемым источником света.

Соответственно, чем выше индекс качества цветопередачи, тем более высокое качество освещения обеспечивается.

Теоретически, максимальное значение этого показателя принято за Ra 100. Чем ниже индекс цветопередачи той или иной лампы, тем хуже она передает оттенки цветов. На практике, индексы цветопередачи подразделяются на несколько уровней:

  • Ra > 90 – отличная цветопередача (1А по международной классификации) 90> Ra > 80 – очень хорошая (1В)
  • 80> Ra > 70 – хорошая (2А)
  • 70> Ra > 60 - удовлетворительная (2В)
  • 60> Ra > 40 - приемлемое (3)
  • Ra 40 – плохое (4)

Лампы уровня 1А используются в осветительных системах, где точность цветопередачи является одним из самых важных требований - в полиграфии, музеях, магазинах изделий из ткани и кожи.

К лампам уровня 1В относятся трехполосные люминесцентные лампы, устанавливаемые преимущественно в осветительных системах административных зданий, школ, спортивных и промышленных сооружений.

Лампы уровня 2А обладают хорошими характеристиками цветопередачи.

Лампы уровня 3 используются для освещения промышленных предприятий, где от освещения не требуется точной передачи цветовых оттенков.

Лампы уровня цветопередачи 4 не используются для внутреннего освещения. Их основное назначение – освещение магистралей, автомобильных трасс и т.д.


Срок службы ламп


Важнейшим из эксплуатационных параметров ламп является срок службы лампы. Понятие срока службы неоднозначен. Приведём важнейшие определения:

Полный срок службы – это время от начала эксплуатации источника света до его выхода из строя.

Средний срок службы ламп - средняя продолжительность эксплуатации отдельных ламп в стандартных рабочих условиях (50 % отказов = средний срок службы ламп).

Полезный срок службы – среднее время работы ламп в номинальных условиях, в течение которого их эксплуатация экономически оправдана. В процессе эксплуатации источника света (например, люминесцентная лампа) его световой поток снижается настолько, что уже не обеспечивает необходимый уровень освещённости, хотя и продолжает работать. В отечественном ГОСТе допустимый спад светового потока составляет 40% от первоначального, у импортных он составляет 30 %.


Эксплуатационный ресурс


Эксплуатационным ресурсом упрощенно называется  практический экономический срок службы. Под этим сроком понимается время работы, после которого световой поток составляет около 80% от первоначального светового потока системы.







Комментарии
Оставьте ваш комментарий
:
nopCommerce