Джерела світла та основна характеристика – світлова віддача

Розділ 1. Перегляд джерел світла.

 Джерела світла, які використовуються в повсякденному житті, мають достатньо відмінні показники своїх характеристик, розуміння яких дозволить більш грамотно підібрати той чи інший тип джерела світла під свої задачі. Найбільш розповсюджені напрямки застосування це офісне освітлення, складське освітлення, архітектурне, паркове, освітлення торгових точок, житла, спортивних обєктів. 

До основних характеристик джерел свытла відносяться: світлова віддача, кольорова температура, індекс кольоропередачі, матеріал середовища (активне середовище джерела світла, що створює потік фотонів), термін працездатності. Основними джерелами світла на сьогодні являються світлодіоди. Але не так давно каталоги передових виробників освітлювального обладнання зовсім не мали світлодіодного обладнання, або всього в декількох позиціях, основну більшість продукції складали світильники, що мали металогалогенні, галогенні, та люмінесцентні джерела світла. 

Світлова віддача – являється основним показником для джерел світла, вона показує наскільки ефективно перетворюється підведена енергія до джерела світла в світло – потік фотонів певної кількості. Тобто, ця характеристика прямолінійно відповідає за енергозбереження, а саме скільки необхідно витратитиити кВт електроенергії для створення необхідної кількості світла. Кількість світла, що створює джерело світла, прийнято вимірювати в люменах (Лм); для якісної оцінки оцінюють кількість люмен, що створює одноватне джерело світла того чи іншого типу.

Для порівняння – типова лампа розжарювання "генерує потік" і має світлову віддачу 11 Лм/Вт де фотони генеруються шляхом розжарювання металлу. Звісно, що такий спосіб не є ефективним так як будь який метал безпосередньо не є активним в плані генерації освітлення шляхом його розжарювання, звідси і випливає не великий коефіцієнт корисної дії. Але виготовленя такого типу джерела достатньо простий, тому лампи такого типу використовуються в багатьох випадках. Типова конструкція лампи – це ємність з якої відкачане повітря і розміщєна нитка розжарювання. Згідно фізичним дослідженням і розрахункам максимальний світловий потік, який можливо теоретично отримати з одного вата підведеної енергії до теоретичного джерела світла, складає 555Лм.
Переваги – низька ціна, 100% працює при будьяких погодних умовах.
Недоліки – значні енерговитрати, короткий строк роботи – 1000-1200 годин; якщо напруга живлення коливається на 10-20% то строк роботи значно скорочується; більша частини енергії перетворюється на тепло; площа випромінювання світла невелика, що являється ефектом осліплювання при спостеріганні за робочою лампою

Люмінесцентна лампа – енергію світла створюють електрони, що взаємодіють з люмінофором. Люмінофор випромінює фотони внаслідок збудження його ультрафіолетовим світлом, при цьому віддача ламп складає 70 Лм/Вт. В лампах з покращеним складом люмінофора (більш активним до ультрафіолетового випромінювання) віддача сягає 85 Лм/Вт, що значно вище аніж у ламп розжарювання. Активним середовищем такого типу ламп є світлоактивний люмінофор нанесений на внутрішню поверхню лампи. Конструктивно, лампи мають колби в яких понижено тиск та присутні сполуки газів та ртуті, що сприяють створенню дугового розряду в ультрафіолетовому діапазоні за рахунок ртуті, яка переходить в газоподібний стан. Лампи потребують пусковий пристрій для роботи.
Переваги – відносно вища віддача на відміну від ламп розжарювання; не висока ціна; велика площа випромінювання, що не створює осліплюючого ефекту; більш тривалий строк роботи – 5000-12000 годин; відсутність значного нагріву; можливість вибору кольору світла.
Недоліки – лампа містить ртуть; не працює при -40°С – газове середовище лампи не здатне "увімкнути" лампу.

Галогенна лампа – найбільш розповсюджений тип джерела світла в торговій галузі, є удосконаленим типом ламп розжарювання, має вищий показник світловіддачі - 25-30 Лм/Вт. Завдяки наявності газів-галогенів в лампі, що дозволяють більш активно розжарювати металл, газ сприяє поверненню атомів металлу назад на нитку розжарювання, що відносно підвищую характеристики джерела світла.
Переваги – низька ціна; 100% працює при будь яких погодних умовах; 100% кольоропередача.
Недоліки – значні енерговитрати, короткий строк роботи – 1500-1700 годин; якщо напруга живлення коливається на 10-20% то строк роботи значно скорочується; виділяють значну кількість тепла; площа випромінювання світла невелика, що являється ефектом осліплювання при спостеріганні за робочою лампою.

Натрієва лампа – лампа що випромінює світло рожево-золотистого кольору, застосовується для освітлення шляхопроводів, складів. Лампа має світлову віддачу 100-160 Лм/Вт що являється достатньо високим показником, який зумовлює частіше їх використання для освітлення об`єктів великої площі, з метою економії електроенергії. Недоліком є вузький спектр випромінювання в області рожевого кольору, лампа не здатна випромінювати біле світло і відповідно значно спотворює реальні кольори освітлювальних предметів. Робочим середовищем є агресивний газ натрію в поєднанні з присадками, що забезпечують його робочий стан. Лампи відносятться до типу розрядних ламп високого тиску – у ламп такого типу світлогенеруючим матеріалом є дуговий розряд між двома електродами в газовоактивному середовищі. Такий режим роботи зумовлює високу робочу температуру лампи – порядка 400 градусів. Лампи потребують пусковий пристрій для роботи.
Переваги – вузький діапазон випромінювання; сприяє більшій увазі водіїв на трасі; відносно висока світловіддача; строк роботи 16000-18000 годин.
Недоліки – шкідливі речовини в колбі; більша частини енергії перетворюється на тепло; неможливість застосування де необхідне розрізнення кольорів; площа випромінювання світла невелика, що являється ефектом осліплювання при спостеріганні за робочою лампою.

Металогалогенна лампа – широко розповсюджений тип ламп, мають трохи меншу світлову віддачу від натрієвих ламп – 80-100 Лм/Вт, використовуються в багатьох напрямках завдяки високим технічним характеристикам. Лампи цього типу здатні випромінювати світло в широкому кольорованому діапазоні. Найбільш часто використовуються на торгових площадках, освітленні фасадів будівель, також потребує пускорегулюючої апаратури.
Переваги – широкий ряд потужностей;, висока світлова віддача; індекс кольоропередачі і компактні розміри лампи; строк служби 12000-15000 годин; можливість вибіру кольору світла.
Недоліки – більша частини енергії перетворюється на тепло; ефект осліплювання.

Світлодіод – на сьогодні практично в усіх напрямках присутня частина ниші зайнята світлодіодним обладнанням. Світлова віддача сучасних світлодіодів складає 140-260 Лм/Вт, це зумовлює їх використання враховуючи їх вищу ціну за інші джерела. Відносним недоліком є необхідність застосування системи охолодження безпосередньо контактуючою з джерелом світла, яка в порівнянні із самим світлодіодом значно більша.
Переваги – надкомпактні розміри джерела світла, можливість вибіру кольору світла фактично в усьому видимому та прилеглому до нього діапазоні з обох боків (ІЧ, УФ); широкий ряд потужностей; найвища світлова віддача; висока механічна стійкість; невеликі розміри; великий строк роботи 15000-60000 годин, можливість легкої реалізації зміни яскравості ламп під час праці.
Недоліки – необхідність ефективної системи охолодження при великих потужностях, високі вимоги для блоку живлення світлодіода – саме від нього залежить термін працездатності приладу; типово виробники вказують термін роботи світлодіода, а не приладу вцілому, що є похибкою, часто компоненти блока живлення, враховуючи намагання деяких виробників максимально уцінити вартість, закладають схематику таким чином, що термін праці блоку живлення вцілому складає 9000-11000 годин.

 

Автор: Андрій Нізельник
Провідний інженер

повернутися до списку статей