Pour l'éclairage artificiel, des lampes électriques de deux types sont utilisées : les lampes à incandescence (LN) et les lampes à décharge (GL).
Les lampes à incandescence sont des sources lumineuses à rayonnement thermique. Le rayonnement visible (lumière) qu'ils contiennent est obtenu en chauffant un filament de tungstène par un courant électrique.
Dans les lampes à décharge, le rayonnement visible résulte d'une décharge électrique dans une atmosphère de gaz inertes ou de vapeurs métalliques qui remplissent l'ampoule de la lampe. Les lampes à décharge sont appelées lampes fluorescentes, car l'intérieur de l'ampoule est recouvert d'un phosphore qui, sous l'influence du rayonnement ultraviolet, est émis decharge electrique, brille, convertissant ainsi le rayonnement ultraviolet invisible en lumière.
Les lampes à incandescence sont les plus utilisées dans la vie quotidienne en raison de leur simplicité, de leur fiabilité et de leur facilité d'utilisation. Ils sont également utilisés dans la production, les organisations et les institutions, mais dans une bien moindre mesure. Cela est dû à leurs inconvénients importants : faible efficacité lumineuse - de 7 à 20 lm/W (le rendement lumineux d'une lampe est le rapport flux lumineux lampe à sa puissance électrique) ; courte durée de vie - jusqu'à 2 500 heures ; prédominance des rayons jaunes et rouges dans le spectre, ce qui distingue grandement composition spectrale lumière artificielle du soleil. Dans le marquage des lampes à incandescence, la lettre B représente les lampes à vide, G les lampes à gaz, K les lampes au krypton et B les lampes bispirales.
Lampes à décharge reçues plus grande distribution dans la production, dans les organisations et les institutions, principalement en raison de la puissance lumineuse nettement plus élevée (40...PO lm/W) et de la durée de vie (8 000...12 000 heures). Pour cette raison, les lampes à décharge sont principalement utilisées pour l’éclairage public, l’éclairage et la publicité lumineuse. En sélectionnant une combinaison de gaz inertes, d'ampoules remplissant des vapeurs métalliques et d'un phosphore, il est possible d'obtenir de la lumière dans presque toutes les plages spectrales - rouge, vert, jaune, etc. Pour l'éclairage intérieur, les lampes fluorescentes fluorescentes dont l'ampoule est rempli de vapeurs, sont le mercure le plus largement utilisé La lumière émise par de telles lampes est proche dans son spectre de lumière du soleil.
Les types de décharge de gaz comprennent Divers types lampes fluorescentes basse pression avec répartition différente du flux lumineux sur tout le spectre : lampes à lumière blanche (LB) ; lampes blanc froid
(LHB); lampes à rendu des couleurs amélioré (LDC); lampes à lumière blanche chaude (WLT); lampes dont le spectre est proche de celui de la lumière solaire (LE) ; lampes à lumière blanche froide avec rendu des couleurs amélioré (LCWH).
Pour lampes à décharge haute pression inclure : des lampes à arc au mercure haute pression avec couleur corrigée (CHR ); xénon (DKsT), basé sur le rayonnement décharge en arc en grave des gaz inertes; sodium haute pression (HPS); halogénure métallique (MHA) avec ajout d'iodures métalliques.
Les lampes LE, LDT sont utilisées dans les cas où exigences élevées pour déterminer la couleur, dans d'autres cas - les lampes LB, comme les plus économiques. Les lampes DRL sont recommandées pour locaux de production, si le travail n'est pas lié à la distinction des couleurs (dans les hauts ateliers des entreprises de construction de machines, etc.) et à l'éclairage extérieur. Les lampes DRI ont une efficacité lumineuse élevée et une couleur améliorée et sont utilisées pour l'éclairage intérieur haute altitude et des carrés.
Les sources lumineuses ont des luminosités différentes. La luminosité maximale tolérée par l’homme lors d’une observation directe est de 7 500 cd/m2.
Cependant, les lampes à décharge, outre leurs avantages par rapport aux lampes à incandescence, présentent également des inconvénients importants qui limitent jusqu'à présent leur distribution dans la vie quotidienne.
Il s'agit d'une pulsation de flux lumineux qui déforme perception visuelle et affecte négativement la vision.
Lorsqu'il est éclairé par des lampes à décharge, un effet stroboscopique peut se produire, qui consiste en une perception incorrecte de la vitesse de déplacement des objets. Le danger de l'effet stroboscopique lors de l'utilisation de lampes à décharge est que les parties rotatives des mécanismes peuvent paraître immobiles et provoquer des blessures. Les pulsations lumineuses sont également nocives lors du travail sur des surfaces fixes, provoquant une fatigue visuelle rapide et des maux de tête.
La limitation de l'ondulation à des valeurs inoffensives est obtenue en alternant uniformément l'alimentation électrique des lampes provenant de différentes phases d'un réseau triphasé, à l'aide de schémas de connexion spéciaux. Cependant, cela complique le système d'éclairage. Par conséquent, les lampes fluorescentes ne sont pas largement utilisées dans la vie quotidienne. Les inconvénients des lampes à décharge comprennent : la durée de leur combustion, la dépendance de leurs performances à la température environnement, créant des interférences radio.
Une autre raison, apparemment, est la circonstance suivante. Psychologique et en partie effets physiologiques par personne, la couleur du rayonnement des sources lumineuses est sans doute largement liée aux conditions lumineuses auxquelles l'humanité s'est adaptée au cours de son existence. Loin et froid ciel bleu, créant pour la plupart Heures de jouréclairage élevé, le soir - un feu jaune-rouge proche et chaud, puis les "lampes à combustion" qui l'ont remplacé, mais de couleur similaire, créant cependant un éclairage faible - ce sont les régimes d'éclairage, auxquels l'adaptation est probablement a expliqué les faits suivants. Une personne a un état plus efficace pendant la journée à la lumière de nuances principalement froides, et le soir, dans une lumière chaude rougeâtre, il est préférable de se reposer. Les lampes à incandescence produisent une couleur jaune rougeâtre chaude et favorisent le calme et la détente ; les lampes fluorescentes créent au contraire une couleur froide. couleur blanche, qui vous passionne et vous prépare à travailler.
Le rendu correct des couleurs dépend du type de sources lumineuses utilisées. Par exemple, un tissu bleu foncé apparaît noir sous une lumière incandescente, fleur jaune- blanc cassé. Autrement dit, les lampes à incandescence déforment le rendu correct des couleurs. Cependant, il y a des objets que les gens ont l'habitude de voir principalement le soir sous un éclairage artificiel, par exemple, les bijoux en or semblent « plus naturels » sous la lumière des lampes à incandescence que sous la lumière des lampes fluorescentes. Si la précision des couleurs est importante lors de l'exécution d'un travail - par exemple dans des cours d'art, dans l'imprimerie, dans des galeries d'art, etc. - il est préférable d'utiliser lumière du jour, et si c'est insuffisant - lumière artificielle lampes fluorescentes.
Ainsi, bon choix Les couleurs pour le lieu de travail contribuent de manière significative à accroître la productivité, la sécurité et le bien-être général des travailleurs. La finition des surfaces et des équipements situés dans la zone de travail contribue également à la création de sensations visuelles agréables et d'un environnement de travail agréable.
La lumière ordinaire consiste en un rayonnement électromagnétique avec des longueurs d'onde différentes, chacune correspondant à une plage spécifique du spectre visible. En mélangeant la lumière rouge, jaune et bleue, nous pouvons obtenir le meilleur couleurs visibles, y compris le blanc. Notre perception de la couleur d'un objet dépend de la couleur de la lumière qui l'éclaire et de la façon dont l'objet lui-même reflète la couleur.
Les sources lumineuses sont classées dans les trois catégories suivantes en fonction de la couleur de la lumière qu’elles émettent :
- * couleur « chaude » (lumière blanche rougeâtre) - recommandée pour l'éclairage des locaux d'habitation ;
- *couleur intermédiaire ( lumière blanche) -- recommandé pour l'éclairage des lieux de travail ;
- * Couleur « froide » (lumière blanche bleutée) - recommandée pour les travaux nécessitant des niveaux d'éclairage élevés ou pour les climats chauds.
Ainsi, caractéristique importante sources lumineuses est la couleur de la lumière émise. Pour caractériser la couleur du rayonnement, la notion de température de couleur a été introduite.
La température de couleur est la température d'un corps noir à laquelle son rayonnement a la même couleur que le rayonnement en question. En effet, lorsqu’un corps noir est chauffé, sa couleur passe du rouge orangé chaud au blanc froid. La température de couleur est mesurée en degrés Kelvin (°K). La relation entre les degrés sur l'échelle Celsius et sur l'échelle Kelvin est la suivante : °K = °C + 273. Par exemple, O °C correspond à 273 °K.
Jamais la petite ville de Menlo Park n’avait connu une telle effervescence. À la veille du Nouvel An 1880, il semblait que la population de tout l'État du New Jersey, et peut-être de plusieurs États voisins, s'y était rassemblée. Le chemin de fer de Pennsylvanie ne pouvait pas faire face au flux de personnes et a dû faire circuler des trains supplémentaires. Les gens venaient de seul but- regardez comment cent soleils électriques, lampes à incandescence, éclairent la gare, les rues et le laboratoire d'Edison.
Ainsi commença l’ère de l’éclairage électrique de masse
Bien sûr, avant même l’invention de l’éclairage électrique, les gens avaient compris la nécessité de la lumière artificielle et essayaient de « disperser l’obscurité ». « Si on vous demande : qu’est-ce qui est le plus bénéfique, le soleil ou le mois ? - réponse : mois. Car le soleil brille pendant le jour, quand il fait déjà clair ; et le mois est la nuit », a déclaré Kozma Prutkov. La luminosité de la lumière solaire est si grande que très peu de sources de lumière artificielle peuvent la concurrencer. Mais la nuit, il faut se contenter du reflet pathétique du soleil surface lunaire(et pas toujours). L’humanité doit donc inventer des substituts.
Don de Prométhée
La première source artificielle de lumière était le feu qui, comme nous le savons, a été donné à l'humanité par Prométhée. Un feu était utilisé comme source de lumière fixe et les torches étaient utilisées comme des lampes portables, dont la conception évoluait au fil du temps : d'un simple tison retiré du feu à un manche enveloppé dans un câble et imbibé d'huile, de graisse ou d'huile. Malgré le fait que la torche soit très invention ancienne(on estime qu'il a environ un million d'années !), il est encore utilisé aujourd'hui : ses lointains descendants, alimentés au gaz, allument la flamme olympique, et les fusées éclairantes et roquettes sont utilisées pour le marquage et la signalisation nocturne par les militaires, les chasseurs et les touristes.
En plus de la torche, à l'âge de pierre, l'humanité a inventé une lampe - une cruche remplie de graisse ou d'huile, dans laquelle une mèche (corde ou tissu) était immergée. Au troisième millénaire avant JC, les premières bougies sont apparues - des barres de graisse animale solide fondue (saindoux) avec une mèche à l'intérieur. Au Moyen Âge, on l’utilisait comme matériau pour fabriquer des bougies. l'huile de baleine et la cire d'abeille, actuellement la paraffine est utilisée à ces fins.
Les torches, bougies et lampes donnent lumière faible. Gamme tirer très différente de celle solaire, sous laquelle la nature a « emprisonné » l’œil humain. Une partie importante du rayonnement se situe dans la plage thermique (IR). La lumière visible est émise principalement par des particules de carbone chauffées par une flamme pour haute température(ce sont ces particules imbrûlées qui forment les suies). Le spectre du feu dans le domaine visible ne couvre qu'une partie de la région jaune et rouge. Il est presque impossible de travailler sous une telle lumière, et de nombreuses corporations artisanales médiévales ont interdit de travailler la nuit sous une lumière artificielle, car la qualité des produits chuterait fortement.
Appuyer sur le champignon!
Au XIXe siècle, l’éclairage au gaz se généralise. En 1807, les premières lampes à gaz furent allumées dans l'une des rues centrales de Londres, Pall Mall. Et en 1823, les rues de Londres, d'une longueur totale de 215 miles, étaient éclairées par quarante mille lampes à gaz (communément appelées cornes). Ils étaient allumés manuellement chaque soir. personne spéciale- les allumeurs de lampes. À propos, ce poste était électif et très honorable dans certains pays.
Cependant, l’éclairage au gaz n’était pas très efficace. le problème principalétait qu'une flamme de gaz brûlant avec un apport insuffisant d'oxygène produit une lumière vive, mais produit en même temps beaucoup de fumée, tandis qu'une flamme propre et non fumante (avec un excès d'oxygène) est pratiquement invisible. Mais en 1885, Welsbach propose d'utiliser une grille chauffante, qui est un sac en tissu imbibé d'une solution substances inorganiques(divers sels). Lorsqu’il était chauffé, le tissu brûlait, laissant un mince « squelette » qui brillait vivement lorsqu’il était chauffé par la flamme.
DANS fin XIX des siècles sont apparus lampes à pétrole, on en trouve encore aujourd'hui. Beaucoup d’entre eux sont équipés de grilles de chauffage (aujourd’hui en métal ou en amiante).
Les premiers pas de l'électricité
La première source de lumière électrique était, curieusement, une « lampe de poche alimentée par batterie ». Certes, la lumière n'était pas émise par une lampe à incandescence, mais par un arc électrique entre des électrodes de carbone, et les piles occupaient une table entière. En 1809, Sir Humphry Davy fit la démonstration de la lumière à arc dans Académie royale Sciences à Londres. Il n'y avait pas de générateurs à cette époque (Faraday a découvert le phénomène induction électromagnétique seulement en 1832), et les batteries étaient la seule source d'énergie électrique.
En 1878, notre compatriote Pavel Yablochkov a amélioré la conception en plaçant les électrodes verticalement et en les séparant par une couche d'isolant. Ce modèle s'appelait la « bougie Yablochkov » et était utilisé dans le monde entier : par exemple, le Parisien Théâtre d'opéraéclairé à l'aide de telles "bougies".
L'arc électrique produisait un spectre lumineux brillant et assez équilibré, ce qui permettait de l'utiliser très largement. En 1884, les grandes villes américaines étaient éclairées par plus de 90 000 lampes à arc.
Sujets chauds
La plupart des gens associent l’invention des lampes à incandescence au nom d’Edison. Cependant, malgré tous ses mérites dans ce domaine, il n’est pas l’inventeur de la lampe.
La première lampe à incandescence ressemblait davantage à un bijou ou à une œuvre d'art, tant en termes d'intensité de travail que de coût. Bien avant Edison, en 1820, Warren De la Rue plaçait un fil de platine dans un récipient en verre d'où l'air avait été évacué et y faisait passer un courant. La lampe s'est avérée réussie, mais... platine ! Son coût était si élevé qu’il était hors de question de l’utiliser à grande échelle.
De nombreux inventeurs ont expérimenté divers matériaux, mais ce n'est qu'en 1879 que Joseph Swan et Thomas Edison ont développé indépendamment la lampe à incandescence à filament de carbone. Pour son invention, Edison fit une grande présentation : le soir du Nouvel An 1880, il utilisa 100 de ses lampes pour éclairer les rues, le laboratoire et la gare de la ville de Menlo Park (New Jersey). Les trains étaient remplis de gens désireux de voir ce miracle, et le Pennsylvania chemin de fer J'ai même dû le laisser entrer composés supplémentaires. Les lampes d'Edison ont fonctionné pendant une centaine d'heures, ont consommé 100 W et ont produit un flux lumineux de 16 candelas (à titre de comparaison, une lampe à incandescence moderne de 100 watts produit une lumière d'environ 100 à 140 candelas).
L'amélioration des lampes a eu lieu dans deux directions : le filament de carbone a été remplacé en 1907 par du tungstène, et depuis 1913, les lampes sont devenues remplies de gaz (elles ont d'abord été remplies d'azote, puis elles sont passées à l'argon et au krypton). Les deux améliorations ont été réalisées dans les laboratoires de General Electric, fondés par Thomas Edison.
La lampe à incandescence moderne, bien connue des lecteurs de notre magazine, est bon marché et largement utilisée dans la vie quotidienne, mais on ne peut pas dire que sa lumière soit idéale : elle est décalée vers les régions rouge et infrarouge du spectre. L'efficacité laisse également beaucoup à désirer : son efficacité n'est que de 1 à 4 %. En ce sens, une lampe à incandescence est davantage un appareil de chauffage qu’un appareil d’éclairage.
Lampes remplies
Les lampes à incandescence conventionnelles, en plus de leur faible efficacité, présentent un autre inconvénient majeur. Pendant le fonctionnement, le tungstène s'évapore progressivement de la surface chaude du filament et se dépose sur les parois du flacon. L’ampoule prend un aspect « teinté », ce qui altère le rendu lumineux. Et en raison de l'évaporation du tungstène de la surface du filament, la durée de vie de la lampe est réduite.
Mais si vous ajoutez de la vapeur, par exemple de l'iode, au gaz remplissant le ballon, le tableau change. Les atomes de tungstène évaporé se combinent avec les atomes d'iode, formant de l'iodure de tungstène, qui ne se dépose pas sur les parois du ballon, mais se décompose sur la surface chaude du filament, renvoyant le tungstène au filament et la vapeur d'iode au ballon. Mais il y a une condition : la température des parois du ballon doit également être assez élevée - environ 2500C. C'est pourquoi les ampoules des lampes halogènes sont si compactes et, bien sûr, chaudes !
Les lampes halogènes, en raison de la température élevée du filament, donnent une lumière plus blanche et ont plus longue durée durée de vie par rapport aux lampes à incandescence conventionnelles.
Lumière froide
Ces lampes sont les descendantes directes de l'arc électrique. Seule la décharge s'y produit entre deux électrodes dans un récipient rempli de divers gaz. En fonction de la pression (faible - Faisceaux de projecteurs
Un autre type de lampes à décharge est la HID (High Intensity Discharge - lampes à décharge à haute intensité ou lampes à arc à gaz). Ici, aucun phosphore n'est utilisé et le gaz, lorsqu'un courant électrique circule et qu'une décharge d'arc se produit, émet de la lumière dans la région visible du spectre. Le mercure, la vapeur de sodium ou les halogénures métalliques sont généralement utilisés comme gaz de remplissage.
Les lampes à arc au mercure à haute pression sont utilisées dans les projecteurs pour éclairer les stades et autres grands objets ; elles produisent une lumière blanc-bleu très brillante (les UV sont filtrés par des filtres). La puissance des lampes au mercure peut atteindre des dizaines de kilowatts. Les lampes aux halogénures métalliques sont un type de lampe au mercure, elles ont un rendu des couleurs corrigé
et une efficacité accrue.
Les lampes à arc au sodium basse pression sont familières à nous tous : ce sont celles que l’on retrouve dans les lampadaires qui donnent une lueur chaleureuse « ambrée ». Ils sont bons car ils ont une excellente efficacité, temps fort durée de vie (plus de 25 mille heures) et très bon marché.
D'ailleurs, le « xénon », bien connu des automobilistes (qui est équipé de voitures modernes classe exécutive) - lampes à décharge de gaz à ultra haute pression.
Lumières publicitaires
Traditionnellement, les panneaux publicitaires fabriqués à partir de tuyaux courbés remplis de gaz sont appelés néon. Ce sont également des lampes à décharge, mais avec un type de décharge différent : la lueur. L'intensité de la lueur n'est pas très élevée. En fonction du gaz pompé à l'intérieur, ils peuvent briller Couleurs différentes(en fait, les néons sont rouge-orange).
LED
En parlant de sources lumineuses autonomes, on ne peut manquer de mentionner les LED (en savoir plus sur les LED dans le même numéro. - Ed. « PM »). Ce sont des dispositifs semi-conducteurs qui génèrent (lorsque le courant électrique les traverse) un rayonnement optique. L'émission d'une LED est perçue par l'œil humain comme monochromatique. La couleur du rayonnement est déterminée par le matériau utilisé matériau semi-conducteur et les impuretés dopantes.
En raison de leur rendement élevé et de leurs faibles courants et tensions de fonctionnement, les LED constituent un excellent matériau pour la fabrication de sources lumineuses autonomes. Dans les lampes de poche compactes, elles n'ont pas d'égal et, avec le temps, elles remplaceront très probablement complètement les lampes à incandescence de ce secteur.
Laser
Le laser a été développé indépendamment physicien américain Townes et nos compatriotes Basov et Prokhorov en 1960.
Le laser produit un puissant faisceau étroit de rayonnement monochromatique (longueur d’onde unique). Le laser n'est pas utilisé pour l'éclairage général, mais pour des applications spéciales (par exemple, des spectacles de lumière), il n'a pas d'égal. Selon le type de fluide de travail utilisé et ses principes, le rayonnement laser peut avoir Couleurs variées. Dans la vie de tous les jours, on utilise le plus souvent des lasers à semi-conducteurs, proches parents des LED.
Exotisme léger
La lumière artificielle ne peut pas être seulement électrique. Les marqueurs chimiluminescents (appelés chimiques) - tubes transparents en plastique - sont largement utilisés. Pour « allumer » la lueur, vous devez mélanger deux substances séparées par une fine membrane. Un tel marqueur est complètement autonome, donne une lumière tamisée et douce, mais « brûle » pendant une courte période et, bien sûr, n'est pas restauré.
Et enfin, l’une des sources les plus exotiques est la bioluminescente. Si vous collectez des lucioles dans un bocal en verre, la lumière qu’elles émettent suffira à donner l’heure. montre-bracelet. Bien que cette source ne soit pas artificielle, mais 100% d'origine naturelle.
La lumière nous entoure toujours dans la nature. La lumière du soleil, la lumière de la lune et la lumière des étoiles sont les sources de lumière les plus importantes pour la vie humaine. Mais aussi, en raison du besoin de lumière supplémentaire, les gens ont appris par nos propres moyens créer de la lumière. Comprendre la différence fondamentale entre la lumière naturelle et artificielle est le point de départ de la description des sources de lumière naturelle et artificielle. Les sources de lumière naturelle existent dans la nature et échappent au contrôle des humains. Ils comprennent la lumière du soleil, le clair de lune, la lumière des étoiles, diverses sources végétales et animales, la radioluminescence et, bien sûr, le feu.
Les sources de lumière artificielle peuvent être contrôlées par des personnes. Exemples de telles sources– les flammes des bûches en feu, les flammes d'un brûleur à fioul ou à gaz, les lampes électriques, la lumière d'un photo réactions chimiques, et diverses autres réactions, telles que la lumière provenant de réactions avec des explosifs.
En raison de leurs avantages évidents en termes de disponibilité, de sécurité, de propreté et de télécommande, les lampes électriques ont remplacé presque toutes les autres sources d'éclairage artificielles dans la vie humaine. Cependant, comme l'énergie nécessaire au fonctionnement de ces sources de lumière artificielle est principalement fournie par la consommation ressources naturelles, nous arrivons à l’idée qu’il est nécessaire d’utiliser au maximum les sources de lumière naturelle.
L'utilisation de sources de lumière naturelle reste l'une des plus gros problèmes en éclairage.
Les concepteurs et les architectes déploient de grands efforts pour utiliser au maximum ces types de sources lumineuses.
Savez-vous quelles sont leurs caractéristiques ? Vous pouvez tout apprendre à leur sujet dans notre article.
Et les sources LED de rayonnement ultraviolet peuvent être lues. Essayez de comprendre dans quels domaines ces sources sont utilisées ?
D'un point de vue pratique, les sources lumineuses peuvent être classées en termes de qualités de la lumière qu'ils produisent. Ces qualités ont crucial pour le résultat d'éclairage et doivent être pris en compte en premier lieu lors du choix d'une source d'éclairage.
La lumière la plus naturelle vient du soleil, et le clair de lune est également naturel. Son origine le rend absolument pur et ne consomme pas de ressources naturelles. Dans le même temps, les sources artificielles nécessitent généralement la consommation de ressources naturelles telles que les combustibles fossiles pour convertir l’énergie stockée en énergie lumineuse. L’éclairage électrique, d’une part, est supérieur en tous points aux flammes ordinaires issues de la combustion du bois, du gaz, du fioul, mais est également source de pollution. Dans le même temps, l’électricité peut être obtenue à partir de sources d’énergie naturelles telles que l’énergie éolienne, hydroélectrique, géothermique et solaire.
Le principe de fonctionnement d'une lampe électrique à incandescence détermine presque tous les paramètres de la lumière créée par une telle lampe. En général, les ampoules à incandescence produisent de la lumière selon le principe de l'incandescence, qui chauffe le métal jusqu'à ce qu'il brille.
Dans le même temps, la plupart des autres types de lampes émettent de la lumière à travers système complexe réactions chimiques au cours desquelles Énergie électrique se transforme en énergie lumineuse.
Dans ce cas, la libération d’énergie thermique est toujours un effet secondaire.
Ces processus se produisent généralement dans de telles lampes en termes de lumière générée plus efficacement que dans les lampes à incandescence - en raison de la complexité et d'autres limitations. Par exemple, une lampe fluorescente génère de la lumière lorsqu'elle est appliquée tension électrique dans le gaz, qui émet à son tour un rayonnement ultraviolet, qui est finalement converti en lumière visible une substance spéciale qui fournit l'éclat nécessaire. Ce processus génère de la lumière pendant environ 400 pour cent plus efficace que ce n'est le cas avec les lampes à incandescence conventionnelles.
L'éclairage naturel ou naturel est la vue obtenue à partir de sources de lumière naturelle. L'insolation naturelle interne d'une pièce est créée grâce à l'énergie rayonnante dirigée du soleil, aux flux lumineux diffusés dans l'atmosphère, pénétrant dans la pièce par les ouvertures lumineuses et à la lumière réfléchie par les surfaces.
L'éclairage artificiel est obtenu à l'aide de sources spéciales de rayonnement lumineux, à savoir : des lampes à incandescence, fluorescentes ou halogènes. Les sources de lumière artificielle, tout comme les sources naturelles, peuvent produire une lumière directe, diffuse et réfléchie.
Particularités
L'insolation naturelle a une propriété importante associée aux changements du niveau d'éclairement sur une courte période de temps. Les changements sont aléatoires. Une personne ne peut pas modifier la puissance du flux lumineux ; elle ne peut le corriger que par certains moyens. Étant donné que la source de lumière naturelle est située à peu près à la même distance de tous les objets éclairés, en termes de localisation, un tel éclairage ne peut être que général.
La méthode artificielle, contrairement à la méthode naturelle, permet, en fonction de la distance et de la direction de la source lumineuse, une localisation générale et locale. L'éclairage local avec l'option générale donne une option combinée. Grâce à des sources artificielles, les indicateurs lumineux nécessaires à certaines conditions de travail et de repos sont obtenus.
Avantages et inconvénients de deux types d'éclairage
Dispersé et uniforme Rayons de lumière origine naturelle sont les plus confortables pour l’œil humain et offrent une perception des couleurs sans distorsion. Dans le même temps, les rayons directs du soleil ont une luminosité aveuglante et sont inacceptables sur le lieu de travail et à la maison. Réduire le niveau de lumière par temps nuageux ou soirée, c'est à dire. sa répartition inégale ne permet pas de se limiter aux seuls source naturelle Sveta. Pendant la période où les heures de clarté sont suffisamment longues, des économies significatives de consommation d'énergie sont réalisées, mais en même temps la pièce surchauffe.
Le principal inconvénient de l'éclairage artificiel est associé à une perception des couleurs légèrement déformée et à une charge assez forte sur système visuel, résultant de la micropulsation des flux lumineux. En utilisant un éclairage ponctuel dans la pièce, dans lequel le scintillement des lampes est mutuellement compensé et dont les caractéristiques sont les plus proches de la lumière diffuse du soleil, la fatigue oculaire peut être minimisée. De plus, un spot peut éclairer une zone distincte de l'espace et vous permet d'économiser des ressources énergétiques. L'éclairage artificiel nécessite une source d'énergie, contrairement à l'éclairage naturel, mais un tel éclairage a qualité constante et l'intensité du flux lumineux, qui peut être sélectionnée à votre discrétion.
Application
L'utilisation d'un seul type d'éclairage est dans la plupart des cas irrationnelle et ne répond pas aux besoins d'une personne pour maintenir sa santé. Donc, absence totale l'insolation naturelle conformément aux normes de protection du travail est classée comme facteur nocif. Appartement sans lumière naturelle C'est même difficile à imaginer. Les sources de lumière artificielle permettent de fournir un maximum de paramètres d'éclairage confortables et sont également utilisées dans la conception de la pièce. Les lustres sont le plus souvent utilisés pour l’éclairage général des espaces de vie. Les appliques ou lampadaires sont parfaits pour éclairer une zone locale. Grâce à l'abat-jour ou à l'abat-jour, la lumière de telles sources est douce et diffuse. Cette propriété permet à ces lampes d'être largement utilisées non seulement avec But pratique l'éclairage, mais aussi pour mettre en valeur n'importe quel élément de l'intérieur. De plus, les sources de lumière artificielle modernes sont si diverses et attrayantes qu'elles décorent elles-mêmes parfaitement l'intérieur.
| Un exemple de source lumineuse appartenant à la première classe. Lampe à incandescence usage général dans un flacon transparent |
| Un exemple de source lumineuse appartenant à la deuxième classe. Lampe à arc au sodium dans une ampoule transparente |
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| Un exemple de source lumineuse appartenant à la troisième classe. Lampe type mixte dans un flacon enduit de phosphore |
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| Exemple de source lumineuse liée à quatrième année. Lampe LED réalisée sous forme de lampe à incandescence à usage général |
Classification des sources lumineuses
Il n'y a pas d'industrie économie nationale partout où un éclairage artificiel est utilisé. Le développement de l’industrie des sources lumineuses a commencé au XIXe siècle. La raison en était l'invention des lampes à arc et des lampes à incandescence.
Corps, émettant de la lumière la conversion d'énergie qui en résulte s'appelle une source de lumière. Presque tous les types de sources lumineuses actuellement produites sont électriques. Cela signifie que pour créer un rayonnement lumineux, l'énergie primaire dépensée est électricité. Les sources lumineuses sont considérées comme des appareils qui émettent de la lumière non seulement dans la partie visible du spectre (longueurs d'onde 380 - 780 nm), mais également dans les régions ultraviolette (10 - 380 nm) et infrarouge (780 - 10,6 nm) du spectre.
Il existe les types de sources lumineuses suivants : thermiques, fluorescentes et LED.
Les sources de rayonnement thermique sont les plus courantes. Un rayonnement y apparaît à la suite du chauffage du corps du filament à une température à laquelle non seulement Radiation thermique dans le spectre infrarouge, mais un rayonnement visible est également observé.
Les sources de rayonnement luminescent sont capables d’émettre de la lumière quel que soit leur état. corps rayonnant. La lueur en eux naît de la transformation divers typesénergie directement en rayonnement optique.
Sur la base des différences ci-dessus, les sources lumineuses sont divisées en quatre classes.
Thermique
Cela inclut toutes sortes de radiateurs, y compris les radiateurs halogènes, ainsi que les radiateurs électriques infrarouges et les arcs de carbone.
Luminescent
Il s'agit notamment des types de lampes électriques suivants : lampes à arc, diverses lampes à décharge luminescente, lampes basse pression, lampes à arc, à impulsions et à décharge haute fréquence, y compris celles dans lesquelles des vapeurs métalliques sont ajoutées ou sur l'ampoule sur lesquelles un revêtement de phosphore est appliqué .
Rayonnement mixte
Ces types de lampes d'éclairage utilisent simultanément un rayonnement thermique et fluorescent. Un exemple est celui des arcs de haute intensité.
DIRIGÉ
Les sources lumineuses LED comprennent tous les types de lampes et de dispositifs d'éclairage utilisant des diodes électroluminescentes.De plus, il existe d'autres caractéristiques selon lesquelles les lampes sont classées (par domaine d'application, caractéristiques de conception et technologiques, etc.).
Paramètres de base des sources lumineuses
Les propriétés lumineuses, électriques et opérationnelles des sources lumineuses électriques sont caractérisées par un certain nombre de paramètres. La comparaison des paramètres de plusieurs sources lumineuses pour leur utilisation dans une application particulière permet de choisir celle la plus adaptée. En comparant les paramètres de copies individuelles de la même source lumineuse, en prêtant attention au lieu et à l'heure de production, on peut juger de la qualité et du niveau technologique de leur production.
Listons les principaux Caractéristiques électriques lampes et, en général, toutes sources lumineuses :
Tension nominale- tension à laquelle la lampe fonctionne dans le mode le plus économique et à laquelle elle a été calculée pour son fonctionnement normal. Pour une lampe à incandescence, la tension nominale est égale à la tension d'alimentation réseau électrique. Cette tension est indiquée U l.n et est mesuré en volts. Les lampes à décharge n'ont pas un tel paramètre, puisque la tension de l'espace de décharge est déterminée par les caractéristiques du ballast utilisé pour le stabiliser.
Puissance nominale P. l.n - valeur calculée caractérisant la puissance consommée par une lampe à incandescence lorsqu'elle est allumée à la tension nominale. Pour les lampes à décharge, dont le circuit comprend des ballasts, la puissance nominale est considérée comme le paramètre principal. Sur la base de sa valeur, les paramètres électriques restants des lampes sont déterminés par des expériences. Il convient de garder à l'esprit que pour déterminer la puissance consommée par le réseau, il faut additionner la puissance de la lampe et du ballast.
Courant nominal de la lampe je l.n - courant consommé par la lampe à la tension nominale et à la puissance nominale.
Type de courant- variable ou constante. Ce paramètre est normalisé uniquement pour les lampes à décharge. Cela affecte d'autres paramètres (à l'exception de ceux mentionnés précédemment), qui changent avec un changement du type de courant, et cela s'applique aux lampes fonctionnant uniquement en courant continu ou uniquement en courant alternatif.
Les principaux paramètres lumineux des sources lumineuses sont :
Flux lumineux, émis par la lampe. Pour mesurer le flux lumineux d'une lampe à incandescence, celle-ci est allumée à la tension nominale. Pour les lampes à décharge, les mesures sont effectuées lorsque la lampe fonctionne à sa puissance nominale. Le flux lumineux est désigné par la lettre F (latin phi). L'unité de mesure du flux lumineux est le lumen (lm).
Le pouvoir de la lumière. Pour certains types, au lieu du flux lumineux, les paramètres intensité lumineuse sphérique moyenne ou luminosité du filament sont utilisés. Pour de telles lampes, ce sont les principaux paramètres d'éclairage. Symboles utilisés pour l'intensité lumineuse IV, je vΘ, pour la luminosité - L, leurs unités de mesure sont la candela (cd) et la candela par mètre carré(cd/m2).
Rendement lumineux de la lampe, c'est le rapport du flux lumineux d'une lampe à sa puissance
Unité d'efficacité lumineuse- unité de mesure du paramètre lumen par watt (Lm/W). À l'aide de ce paramètre, vous pouvez évaluer l'efficacité de l'utilisation de sources lumineuses dans les installations d'éclairage. Cependant, un autre paramètre est utilisé comme caractéristique des lampes à rayonnement : l'ampleur du flux de rayonnement émis.
Stabilité du flux lumineux - pourcentage le degré de réduction du flux lumineux à la fin de la durée de vie de la lampe par rapport au flux lumineux initial.
Les paramètres opérationnels des sources lumineuses comprennent des paramètres qui caractérisent l'efficacité de la source dans certaines conditions de fonctionnement :
Durée de vie complèteτ total - durée de combustion en heures d'une source lumineuse, allumée dans des conditions nominales, jusqu'à panne complète (grillage d'une lampe à incandescence, échec d'allumage pour la plupart des lampes à décharge).
Durée de vie utileτ p est la durée de combustion en heures d'une source lumineuse allumée dans des conditions nominales jusqu'à ce que le flux lumineux diminue jusqu'à un niveau auquel son fonctionnement ultérieur devient économiquement non rentable.
Durée de vie moyenneτ est le principal paramètre de fonctionnement de la lampe. Il représente la moyenne arithmétique termes complets durée de vie des groupes de lampes (au moins dix), à condition que la valeur moyenne du flux lumineux des lampes du groupe au moment où la durée de vie moyenne est atteinte reste dans la durée de vie utile, c'est-à-dire avec une stabilité donnée de le flux lumineux. Ce paramètre est particulièrement important pour les lampes à incandescence, car une augmentation de leur efficacité lumineuse par rapport à d'autres conditions égales entraîne une réduction de la durée de vie. Parce que détermination expérimentale la durée de vie entraîne la défaillance des lampes testées, ce paramètre est déterminé sur un certain nombre de lampes avec un degré de probabilité donné, calculé selon les lois des statistiques mathématiques.
Durabilité dynamique- un paramètre caractérisant la durée de vie des lampes à incandescence dans des conditions de vibrations et de secousses. Les lampes ayant la durée de vie dynamique requise doivent résister certain nombre cycles de test dans la plage de fréquence établie.
Pour clarifier les performances des lampes, en plus du concept de durée de vie moyenne, le concept de durée de vie de garantie est utilisé, qui détermine la durée de combustion minimale de toutes les lampes d'un lot. On donne parfois à ce concept une signification commerciale, considérant la période de garantie comme la durée pendant laquelle toute lampe doit brûler.
La durée de fonctionnement relativement limitée des sources lumineuses, en particulier des lampes à incandescence, impose une exigence en matière d'interchangeabilité, qui ne peut être obtenue que si les paramètres des lampes individuelles sont reproductibles.
Pour garantir l'efficacité d'une installation d'éclairage, le flux lumineux initial de la lampe et la dépendance de sa diminution par rapport à la durée de fonctionnement sont importants. À mesure que la durée de vie d'une installation d'éclairage augmente, le rôle des coûts d'investissement dans le coût de l'énergie lumineuse diminue. Il s'ensuit qu'il est conseillé de réaliser des installations d'éclairage avec un petit nombre d'heures de combustion par an en utilisant des lampes à incandescence moins chères et, à l'inverse, dans les installations d'éclairage industriel où la durée de combustion est de 3000 heures ou plus, il est rationnel d'utiliser des lampes à décharge des sources plus chères que les lampes à incandescence éclairent avec une efficacité lumineuse élevée. Le coût d'une unité d'énergie lumineuse est également déterminé par le tarif de l'électricité. Aux tarifs bas, l'utilisation de lampes à efficacité lumineuse relativement faible et à durée de vie accrue dans les installations d'éclairage est justifiée.
