Знаете ли вы сколько лампочек должно гореть в вашей спальне или гостиной, какой они должны быть мощности, чтобы излучаемый ими свет приносил пользу, а не наносил вред? Можно ли сэкономить на лампочках и насколько это ощутимо?
На полках хозяйственных магазинов лампочки Ильича уже давно не одиноки, хотя большинство из нас помнит времена, когда чудесная лампочка-«груша» была единственным светилом, позволяющим поддерживать жизнь в отсутствие дневного света. Поначалу тусклые, позже - поярче, лампы накаливания помогали работать, учиться, двигать прогресс, который в итоге захлестнул и их самих. В настоящее время лампа накаливания относится к «вымирающему» виду источников света. Некоторые их даже источниками света уже не называют по той причине, что света они производят гораздо меньше, чем тепла. Куда прогрессивнее выглядят иные доступные нам источники света: люминисцентные лампы, галогенные, светодиодные. Разберемся, в чем же отличия между ними.
ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ (ЛН)
В основе своей все источники света делятся на тепловые и люминесцентные. В первом случае за счет сильного нагрева тело начинает излучать полный спектр излучения, включающий и видимую часть, а во втором - излучением света сопровождается высвобождение внутренней энергии электронов вещества.
Главное место в списке тепловых источников света, несомненно, за лампой накаливания. Большая популярность лампочки-«груши» объясняется их дешевизной, доступностью, привычкой многих людей считать ее единственным вариантом, инертностью людей старших поколений в принятии прогрессивных новинок. Все знают, какой мощности лампочка им нужна, как она будет светить, да и глаза привыкли к их желтоватому свету. Принцип действия ЛН все мы изучали еще в школе: вольфрамовая спираль, помещенная в колбу, из которой откачан воздух, разогревается под действием электрического тока и начинает светиться. Из-за такой конструкции экономичность и светоотдача ламп накаливания на фоне достижений других осветительных приборов выглядят явно неубедительно. Со временем в результате испарения вольфрама внутри вакуумной колбы нить истончается и, в конце концов, перегорает. В лампах мощностью больше 25 Вт колбу, чтобы замедлить испарение вольфрама, заполняют азотом или инертным газом (например, аргоном или ксеноном).
Обычная ЛН 92-94% электроэнергии преобразует в тепло и лишь 6-8% - в свет, из-за чего имеет плохую световую отдачу: 10-15 лм/Вт. Еще одним недостатком ЛН является то, что спектр ее отличается от дневного света преобладанием желтого и красного излучения и полным отсутствием ультрафиолета. Срок службы ЛН очень мал - не более 1 000 часов. Высокий технический уровень освещения с этими лампами невозможен, хотя и пробовали улучшать их характеристики за счет нанесения на внутреннюю сторону зеркального покрытия, увеличивающего светоотдачу. К недостаткам можно также отнести неблагоприятный спектральный состав, искажающий цветопередачу. В то же время невысокая цена и большое количество вариантов исполнения колб, от самых маленьких для карманного фонарика и елочной гирлянды до больших разноцветных прожекторных, привлекают покупателей из года в год. Декоративные лампы накаливания, например, предназначены для общего, местного и декоративного освещения. В люстрах и бра их декоративная форма (свеча, шар, витая свеча, рифленая свеча) может выгодно дополнять конструкцию светильника.
Предпочтительно и целесообразно использовать ЛН в тех случаях, когда освещение необходимо на непродолжительное время, например в спальных комнатах, туалетах, кладовках и в других вспомогательных помещениях. Выгодно их использовать там, где существует риск повреждения лампы (не так жалко), например в период ремонтных работ.
ГАЛОГЕННЫЕ ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ (ГЛН)
Преимуществом галогеновых ламп накаливания перед обычными лампами накаливания являются неизменно яркий свет в течение всего срока службы. Кроме того, «галогенки» излучают красивый «сочный» свет, обеспечивающий великолепную цветопередачу и возможность создания привлекательных световых эффектов.
Отличаются они компактностью, более высокой световой отдачей (при одинаковой мощности с лампами накаливания), а следовательно, и повышенной экономичностью. Срок службы ГЛН в два раза больше, чему ЛН.
Полезный эффект достигается за счет того, что пары галогенов способны соединяться с испаряющимися частицами вольфрама, а затем под действием высокой температуры распадаться, возвращая вольфрам на спираль. Вылетающие с раскаленной спирали атомы вольфрама, таким образом, не долетают до стенок колбы лампы, а возвращаются обратно химическим путем. Это явление получило название галогенного цикла.
За счет этого светоотдача и срок службы лампы значительно улучшаются. В то время как стандартная лампа накаливания достигает светоотдачи 10 лм/Вт, галогенная лампа накаливания -25 лм/Вт. Кроме того, галогенные лампы накаливания имеют более компактную конструкцию и пригодны для изящных и специальных светильников.
В продаже имеются галогенные лампы накаливания для работы с напряжением сети 220 вольт и лампы для низковольтного режима работы: на 6, 12 и 24 вольта. Для низковольтных галогенных ламп дополнительно требуется трансформатор.
Стандартным сроком службы сетевых и многих низковольтных галогенных ламп принято считать период в 2 000 часов.
Как и у обычных ламп накаливания, механические воздействия на лампы в процессе эксплуатации, а также частые включения сокращают их срок службы.
На сегодняшний день галогенные лампы остаются сравнительно экономичным и при этом недорогим видом источника света с «теплым» спектром. Этим объясняется их богатый ассортимент, имеющий тенденцию к расширению. В первую очередь лампы данного вида находят применение в бытовом и функционально-декоративном освещении.
ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ (ЛЛ)
Люминесцентные лампы предусмотрены в первую очередь для зон с длительным временем работы, в лабораториях, мастерских, а также могут использоваться для кухни и ванной комнаты. Их светоотдача приблизительно в 8 раз больше, чем у обычных ламп накаливания, и служат они в 10 раз дольше.
Частое включение и выключение сокращает срок службы люминесцентных ламп.
В люминесцентных лампах свет производится с помощью ртути и нанесенного на внутренней стороне колбы лампы люминесцентного слоя.
Специальный пускорегулирующий аппарат (балласт) обеспечивает работу лампы, создавая высокое напряжение, которое вызывает разряд между вольфрамовыми электродами. Разряд возбуждает атомы ртути, которые испускают фотоны ультрафиолета. Эти фотоны попадают на люминофор, покрывающий стенки лампы, вызывая испускание видимых фотонов (люминесценцию). После зажигания разряда балласт поддерживает меньшие уровни напряжения и тока, не давая разряду погаснуть. Аргон в лампе ускоряет ее запуск и повышает интенсивность света.
Различные люминофоры имеют различные цвета света и свойства цветопередачи. Светоотдача различных люминофоров также отличается друг от друга.
Люминесцентные лампы рассчитаны на так называемую оптимальную окружающую температуру, которая обычно совпадает с комнатной (18-25°С). При меньших или больших температурах светоотдача лампы падает. Если окружающая температура ниже +5°С, зажигание лампы вообще не гарантируется. С этой особенностью связаны ограничения, накладываемые на применение этих ламп в наружном освещении.
Срок службы люминесцентных ламп определяется многими факторами и в основном зависит от качества их изготовления. Физическое перегорание лампы происходит в момент разрушения активного слоя либо обрыва одного из ее электродов. Наиболее интенсивное распыление электродов наблюдается при зажигании лампы, поэтому полный срок службы сокращается при частых включениях. Средний полезный срок службы современных люминесцентных ламп в зависимости от модели составляет 8 000-15 000 ч.
КОМПАКТНЫЕ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ (КЛЛ)
Можно использовать везде, где необходимо более длительное время их работы, например в гостиной, детских комнатах, кухне, ванной комнате. По сравнению с лампами накаливания они имеют в 5-6 раз большую светоотдачу и в 10 раз больший срок службы. Очень частое включение сокращает их срок службы.
КЛЛ работают так же как трубчатые люминесцентные лампы, но трубка у них изогнута, а оба ее конца вставлены в цоколь, который можно ввинтить в стандартный патрон.
Энергосберегающие лампы не могут регулироваться по яркости и требуют пускорегулирующего аппарата.
Использованные люминесцентные лампы нельзя выбрасывать в контейнеры с бытовыми отходами (в них содержится ртуть). Они должны утилизироваться отдельно.
СВЕТОДИОДЫ
В настоящее время возможности развития разрядных ламп практически исчерпаны, и вполне вероятно, что в ближайшие годы их место начнут постепенно занимать новые, более эффективные источники света.
Одним из таких возможных источников являются светодиоды (часто используется английская аббревиатура LED - light emitting diodes), не относящиеся ни к тепловым, ни к разрядным лампам.
Принцип действия светодиода основан на электролюминесценции кристалла полупроводника при протекании через него тока. Ток проходит через полупроводниковый диод, вызывая движение электронов и дырок. Встреча электрона и дырки вызывает испускание фотона определенного цвета зависящего от рода полупроводника. Сочетая в одном корпусе красные, синие и зеленые светодиоды или покрыв синий светодиод желтоватым люминофором, можно получить в итоге белый свет.
Первые светодиоды появились в 1962 году, а в 1968 - первая светодиодная лампочка. Световой поток их был слабым, всего 0,001 лм и цвет - только красный. К 1976 году были получены оранжевые, желтые и желто-зеленые светодиоды, яркие настолько, что их можно было разглядеть и при солнечном свете. До 1 985 года они использовались исключительно в качестве индикаторов. С 1985 года их световой поток увеличился до 1-100 лм и они уже стали применяться в качестве отдельных световых элементов, таких, например, как лампы в автомобилях. В 1990 году светоотдача полупроводников достигла уже 10 лм/Вт, что позволило им стать адекватной заменой лампам накаливания.
Твердотельные источники света, или светодиоды, уже прочно заняли свое место в секторе монохромного освещения, найдя свое применение в автомобильных тормозных фонарях, светофорах, дорожных знаках, вывесках и указателях.
Светодиоды чрезвычайно экономичны, они работают от низкого напряжения и, соответственно, потребляют очень мало электроэнергии, так как по сравнению с обычными источниками света практически всю энергию превращают в свет. Это позволяет снизить потребление энергии на 75%.
Огромный срок службы, теоретически до 100 000 часов горения. То есть при использовании светильника в среднем по 8 часов в день он прослужит 35 лет! Для сравнения - обычной галогенной лампочки мощностью 10 Ватт хватает лишь на 2000 часов.
В отличие от традиционных источников света светодиоды намного прочнее и менее подвержены механическому воздействию, поскольку в них отсутствуют спирали, электроды, которые могут быть повреждены.
Особая система цветосмешения (установка в одном корпусе трех групп светодиодов) позволяет получить практически любой цвет светового потока, что, несомненно, расширяет возможности использования светодиодов.
Вдобавок светодиоды обладают и другими преимуществами перед существующими источниками света. Так, небольшие размеры делают необычайно широким спектр их применения. Несколько светодиодов, объединенных в одну форму, способны заменить обычную лампу накаливания: расположенные по периметру, они могут освещать большие площади (например, светодиоды можно считать идеальным источником света при карнизном освещении). Как источники света для наружного и декоративного освещения они обладают рядом уникальных достоинств, среди которых точная направленность света и возможность управления цветом и интенсивностью излучения. К недостаткам светодиодов можно отнести их более высокую стоимость по сравнению с другими источниками освещения. Однако надо понимать, что вышеуказанные достоинства с лихвой оправдывают вложенные затраты.
ПРАВИЛЬНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ТРЕБУЕТ РАСЧЕТОВ
Чтобы правильно организовать распределение света в конкретном помещении, необходимо владеть основными понятиями светотехники.
Традиционно мощность излучения оценивают в ваттах. Однако 1 Вт излучения с длиной волны 555 нм (зеленый) дает нам такой же зрительный эффект, как, скажем, 10 Вт излучения с длиной волны 700 нм (красный). Ответить на вопрос о яркости излучения, пользуясь лишь мощностью излучения, невозможно. Например,если этот излучатель красный или синий (длина волны 450 нм), то при одинаковой мощности излучения он будет восприниматься нами намного менее ярким, чем зеленый. А если вся мощность излучения сосредоточена в инфракрасной области спектра, то свечения такого излучателя мы вообще не увидим.
Поэтому оценивают не мощность, а производимый эффект излучений всех длин волн. Проще всего это сделать умножив мощность излучения данной длины волны на относительную чувствительность глаза к такому излучению.
Подобный процесс приведения мощности излучения к эффекту его действия носит название взвешивания мощности по чувствительности человеческого глаза, а оцененный таким образом эффект светового действия излучения - световым потоком.
Световой поток представляет собой мощность излучения, оцененную с позиции его воздействия на зрительный аппарат человека. Единица измерения светового потока - 1 люмен (1 лм), что соответствует потоку зеленого излучателя с длиной волны 555 нм, мощностью 1/683 Вт.
Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт создает световой поток, равный примерно 1300 лм.
Эффективность источника излучения, показывающая, какой световой поток вырабатывается на 1 Вт потребляемой энергии, измеряется в люменах на ватт (лм/Вт) и носит название световой отдачи. Максимальная теоретически возможная световая отдача равна 683 лм/Вт, и наблюдаться она может только у источника с длиной волны 555 нм, преобразующего энергию в свет без потерь. Излучатель, содержащий в своем спектре свет с другими длинами волн, всегда будет иметь худшую эффективность. Лучшие из современных ламп имеют световую отдачу, приближающуюся к 200 лм/Вт.
Кроме общего количества света, излучаемого источником в пространство, необходимо представлять распределение излучения по направлениям. Интенсивность излучения традиционно оценивается потоком излучения в исчезающе малом телесном угле, отнесенным к этому углу. Для светового излучения она описывается силой света, единицей измерения которой является 1 кандела (кд). Упрощенно можно считать, что сила света показывает, какую долю светового потока отдает источник в рассматриваемом направлении.
Сила света, излучаемая свечой, примерно равна одной канделе (лат. candela - свеча), поэтому раньше эта единица измерения называлась «свечой», сейчас это название является устаревшим и не используется.
Сила света - количество светового потока, излучаемое вдоль выбранного направления в пространстве. Единица измерения силы света - кандела (кд) = люмен (лм) / стерадиан (ср).
И, наконец, последней, но едва ли не самой важной в светотехнике величиной является освещенность, показывающая, сколько света падает на ту или иную поверхность. Освещенность равна отношению светового потока, упавшего на поверхность, к площади этой поверхности. Освещенность - световой поток, падающий на единицу площади данной поверхности. Единицей измерения освещенности является 1 люкс (лк). 1 лк = 1 лм/м2.
Освещенность является характеристикой освещаемой поверхности, а не излучателя. Помимо характеристик излучателя, освещенность зависит также от геометрии и отражающих характеристик, окружающих данную поверхность предметов, а также от взаимного положения излучателя и данной поверхности.
Распространенной ошибкой является попытка считать освещенность характеристикой излучателя. Нередко можно услышать некорректный вопрос: «А какую освещенность дает эта лампа?». Теперь ответ нам очевиден. Освещенность дает не лампа, а та часть ее светового потока, которая попала на интересующую нас поверхность. А то, сколько света дойдет до поверхности, зависит от расстояния до этой поверхности, ориентации лампы в пространстве, наличия отражающих или поглощающих свет объектов.
С точки зрения санитарно-гигиенических правил освещение зависит от той работы, которую нужно выполнить в данном помещении. Например для гостиной освещенность нужна 500 лк, в коридоре хватит 150 лк, для общего освещения достаточно 250 лк, в кабинете - 300 лк и т.д.
Чтобы определить, какая необходима освещенность в данном месте (например, 250 лк), нужно умножить освещенность 250 лк на площадь м2 и получится необходимый световой поток в люменах. Теперь вы выбираете лампочки, которые хотите поставить и,зная по паспорту(или по справочнику) световой поток этой лампы, делите весь световой поток, необходимый для помещения, на световой поток одной лампы - узнаете сколько ламп вам нужно поставить.
Похожие статьи:
Евроремонт → Освещение в спальнях
Новости → Лампа Скрепка
Новости → Усыпляющий цветок
Евроремонт → Освещение для кухонь и ванных
Новости → Мастер LED от Philips
(1).png)
