Viri svetlobe: kaj nam sveti. Naravni viri svetlobe: primeri

V naravi nas vedno obdaja svetloba. Tako sončna, mesečina in zvezdna svetloba so najpomembnejši viri svetlobe za človeško življenje. Toda tudi zaradi potrebe po dodatni svetlobi so se ljudje naučili sami ustvarjati svetlobo. Razumevanje temeljne razlike med naravno in umetno svetlobo je izhodišče pri opisovanju naravnih in umetnih virov svetlobe. Naravni viri svetlobe obstajajo v naravi in ​​jih človek ne more nadzorovati. Sem spadajo sončna svetloba, mesečina, zvezdna svetloba, različni rastlinski in živalski viri, radioluminiscenca in seveda ogenj.

Umetne vire svetlobe lahko nadzorujejo ljudje. Primeri takih virov- plameni iz gorečih polen, plameni iz oljnega ali plinskega gorilnika, električne luči, svetloba fotokemičnih reakcij in razne druge reakcije, na primer svetloba reakcij z eksplozivi.
Zaradi svojih očitnih prednosti v smislu dostopnosti, varnosti, čistoče in daljinskega upravljanja so električne sijalke nadomestile skoraj vse ostale umetne vire razsvetljave v človekovem življenju. Ker pa se energija, ki je potrebna za delovanje tovrstnih umetnih svetlobnih virov, zagotavlja predvsem s porabo naravnih virov, ugotavljamo, da je treba naravne vire svetlobe uporabljati v največji možni meri.

Izkoriščanje naravnih svetlobnih virov ostaja eden največjih izzivov pri razsvetljavi.

Oblikovalci in arhitekti se zelo trudijo čim bolj izkoristiti te vrste svetlobnih virov.

Ali veste, kakšne značilnosti imajo? Vse o njih lahko izveste iz našega članka.

In LED vire ultravijoličnega sevanja je mogoče brati. Poskusite ugotoviti, na katerih področjih se ti viri uporabljajo?

S praktičnega vidika lahko vire svetlobe razvrstimo glede na lastnosti svetlobe, ki jo proizvajajo. Te lastnosti so ključnega pomena za svetlobni rezultat in bi morale biti prva točka pri izbiri svetlobnega vira.

Najbolj naravna svetloba prihaja od sonca, naravna pa je tudi mesečina. Zaradi svojega izvora je popolnoma čista in ne porablja naravnih virov. Hkrati umetni viri običajno zahtevajo porabo naravnih virov, kot so fosilna goriva, za pretvorbo shranjene energije v svetlobno energijo. Električna razsvetljava je po eni strani v vseh pogledih boljša od običajnih plamenov iz zgorevanja lesa, plina, nafte, hkrati pa je tudi vir onesnaževanja. Hkrati lahko električno energijo pridobivamo iz naravnih virov energije, kot so vetrna, vodna, geotermalna in sončna energija.
Načelo delovanja električne žarnice z žarilno nitko določa skoraj vse parametre svetlobe, ki jo ustvarja taka žarnica. Na splošno žarnice z žarilno nitko proizvajajo svetlobo po principu žarnice, ki segreje kovino, dokler ne zasije.
Hkrati večina drugih vrst svetilk oddaja svetlobo skozi zapleten sistem kemičnih reakcij, med katerimi se električna energija pretvori v svetlobno.

V tem primeru je sproščanje toplotne energije vedno stranski učinek.

Ti procesi se običajno dogajajo v takšnih žarnicah v smislu ustvarjene svetlobe učinkoviteje kot pri žarnicah z žarilno nitko - zaradi kompleksnosti in drugih omejitev. Na primer, fluorescenčna sijalka ustvarja svetlobo z uporabo električne napetosti v plinu, ta pa oddaja ultravijolično sevanje, ki se končno pretvori v vidno svetlobo s posebno snovjo, ki zagotavlja potreben sijaj. Ta proces ustvarja svetlobo približno 400 odstotkov učinkovitejši kot pri običajnih žarnicah z žarilno nitko.

VIRI SVETLOBE. LUČI

Izvor svetlobe– naprava, v kateri se določena vrsta energije pretvori v optično sevanje. Obstajata dve vrsti optičnega sevanja: toplotno in luminiscenčno.

Toplotno optično sevanje nastane pri segrevanju teles. Na tem principu temelji delovanje žarnice z žarilno nitko (LN) in halogenske žarnice z žarilno nitko (GLN).

Halogenske žarnice z žarilno nitko poleg telesa žarilne nitke v stekleni balonu vsebujejo halogene, koncentrirane na njegovih stenah. Na primer, jod, ki izhlapi s sten, prekrije žarilno nitko in s tem prepreči njeno uničenje.

Žarnice z žarilno nitko imajo izjemno preprosto preklopno vezje, na njihovo delovanje praktično ne vplivajo okoljske razmere. Vendar imajo zelo nizko učinkovitost. (samo 3%), drugačna barva od naravne svetlobe in relativno kratka življenjska doba - do 1000 ur.

V primerjavi z običajnimi žarnicami z žarilno nitko imajo halogenske žarnice sčasoma stabilnejši svetlobni tok in daljšo življenjsko dobo. Priporočljivo jih je uporabljati v primerih, ko je zahtevana moč sijalke 1000 W ali več, pa tudi v prostorih s povečanimi zahtevami po barvnem upodabljanju, ko ni mogoče uporabiti fluorescenčnih sijalk.

Luminescentno optično sevanje nastane v plinskih žarnicah kot posledica električne razelektritve v plinih, parah ali njihovih mešanicah, medtem ko sveti posebna snov - fosfor, ki se nahaja na notranjih stenah svetilke.

Obstajajo različne vrste fluorescenčnih sijalk nizek pritisk:

LL – fluorescenčna sijalka;

LB – svetilka bele svetlobe;

LD – dnevna svetloba;

LDC – dnevna svetloba z izboljšanim barvnim upodabljanjem;

LE – blizu spektra sončni svetlobi;

in svetilke visok tlak (lok):

DRL – oblok živo srebro;

DRI – živosrebrni oblok s sevalnimi dodatki;

DNaT – natrijev cevni lok;

DKsT – obločni ksenonski cevasti;

DRIMGL – oblok živo srebro s sevalnimi dodatki, kovinski halogenidi itd.

Fluorescentne sijalke so varčnejše, imajo daljšo življenjsko dobo (6-14 tisoč ur), ustvarjajo enakomerno osvetlitev v vidnem polju, jih ne spremlja toplotno sevanje, njihov emisijski spekter pa je blizu spektru naravne svetlobe.

Slabosti takšnih svetilk so:

prisotnost balastov;

stroboskopski učinek;

visoka občutljivost na temperaturne pogoje: najboljši pogoji ustrezajo 15-40 0 C; ko temperatura pade na 0 0 C, se količina oddane svetlobe zmanjša za 2-krat in pogoji za vžig nizkotlačnih svetilk se močno poslabšajo. Zato Nizkotlačne fluorescenčne sijalke se na gradbiščih ne uporabljajo.

GOST 12.1.046-85 (Standardi razsvetljave za gradbišča) daje naslednja priporočila za uporabo svetlobnih virov:

a) za izvajanje zunanjih gradbenih in inštalacijskih del je treba uporabiti naslednje svetilke:

LN s širino ploščadi do 20 m;

DRL, DNAT – 20-150 m;

DRI – 150-300 m;

DKsT, DKsSh s širino mesta nad 300 m;

b) Za izvedbo gradbenih in inštalacijskih del v zaprtih prostorih je treba uporabljati sijalke LN.

V upravnih prostorih je treba uporabljati le sijalke LL.

Vodilna v svetovni proizvodnji svetlobnih virov je kanadsko podjetjeVertek. Ena svetilkaVerteklahko osvetli območje do 20 hektarjev.

Svetilke– to so svetlobne naprave, ki prerazporejajo svetlobo vira znotraj velikih (do 4¶) prostorskih kotov.

V svetilke lahko vgradimo enega ali več svetlobnih virov.

Pravilna izbira svetlobnih karakteristik svetilke zagotavlja kvalitetno osvetlitev ob minimalni zahtevani moči svetlobne instalacije.

Najpomembnejša svetlobna značilnost svetilke je njena porazdelitev svetlobe, ki je definiran:

a) krivulja svetlobne jakosti;

b) koeficient porazdelitve svetlobe;

c) faktor oblike.

Krivulje jakosti svetlobe so črte enake svetlobne jakosti, narisane v polarnih koordinatah v meridionalni ravnini. Običajno so te krivulje narisane za običajen svetlobni vir s svetlobnim tokom 1000 lm. Vrste krivulj svetlobne jakosti: koncentrirana, široka, kosinusna, sinusna itd.

Koeficient porazdelitve svetlobe (K z ) enak razmerju svetlobnega toka, usmerjenega na spodnjo poloblo (F l. n.), in celotnega svetlobnega toka svetilke (F l.):

K s = F l.n. /F l. .

Glede na koeficient porazdelitve svetlobe so vse svetilke razdeljene v 5 razredov:

p(direktna svetloba): Kc več kot 80 %;

N(predvsem direktna svetloba): Ks = 60-80%;

R(razpršena svetloba): K s = 40-60%;

IN(večinoma odbita svetloba): Kc = 20-40%

O(odbita svetloba): Kc manj kot 20 %.

Svetilke razreda P se uporabljajo predvsem za razsvetljavo industrijskih prostorov in gradbišč, ​​razreda H - za razsvetljavo upravnih in laboratorijskih prostorov. Svetilke razredov P, B, O se uporabljajo, kadar obstajajo posebne zahteve glede kakovosti osvetlitve. Svetila z odbojno svetlobo se uporabljajo v industrijskih in javnih prostorih s svetlimi poliranimi površinami sten in stropov, kjer je odbojni koeficient ρ > 0,3.

Faktor oblike (K f ) je enaka razmerju največje svetlobne jakosti v meridionalni ravnini do pogojne aritmetične srednje vrednosti svetlobne jakosti:

K f = I max /I povpr.

Namestitev svetilk mora zagotavljati varen in udoben dostop do njih za vzdrževanje.

Po stopnji zaščite svetilke pred prahom, vlago in eksplozijo so razvrščene na naslednji način:

KLASIFIKACIJA SVETIL

Z ZAŠČITO Z ZAŠČITO Z ZAŠČITO

OD PRAHU OD EKSPLOZIJE OD VLAGE

Nezaščiten Povečana odpornost proti eksplozivu - nezaščiten

zanesljivost prepustna

Odprto-zaprto Odporen proti brizganju

Jetproof

Odporen na prah

Vodoodporen

V celoti Delno pralno

Zatesnjeno proti prahu

Popolnoma Delno

Odprto Svetilke nimajo zaščite pred prahom.

IN blokiran Pri svetilkah je vdor prahu v svetilko omejen z nezatesnjenim plaščem, ki prepušča svetlobo.

IN odporen na prah Pri svetilkah je prodiranje prahu v notranjost oteženo, ni pa izključeno v količinah, ki ne ovirajo njihovega zadovoljivega delovanja.

IN popolnoma odporen na prah sijalke so opremljene s protiprašno zaščito tako za dele pod električnim tokom kot za žarnico in v delno odporen na prah– samo deli pod napetostjo.

IN odporen proti škropljenjužarnice, je izključeno, da bodo deli pod napetostjo in žarnica svetilke izpostavljeni kapljicam in pljuskom, ki padajo pod kotom z navpičnico, ki ni večji od 45 0 .

Jetproof zasnova zagotavlja zaščito, ko je svetilka prelita s curkom vode iz katere koli smeri.

Vodoodporen zasnova mora zagotavljati zaščito delov pod napetostjo in žarnice žarnice pred vdorom vode, ko je svetilka za omejen čas potopljena v vodo, in hermetično zaprta– ko je potopljen za neomejen čas.

Eksplozijsko varen zasnova mora preprečiti pojav eksplozije, ko je telo svetilke izpostavljeno okolju. To se doseže z omejitvijo najvišje dovoljene temperature njegove površine. Hkrati pa dizajn svetilke

preprečuje širjenje eksplozije, ki nastane v notranjosti, v zunanje okolje.

Uporaba svetilk povečana zanesljivost proti eksploziji ne izključuje možnosti prenosa eksplozije znotraj sijalke v zunanje okolje, ampak zmanjša to verjetnost na minimum z uporabo posebne protieksplozijsko zaščitene kartuše.

Izbrana svetilka mora izpolnjevati naslednje zahteve:

upoštevati okoljske pogoje;

zagotoviti potrebno porazdelitev svetlobe in odpraviti bleščanje;

bodite gospodarni.

Okoljske razmere določite zasnovo svetilke.

Posebna vrsta svetilk so režna vlakna, uporablja se za razsvetljavo eksplozijsko in požarno nevarnih industrij. Svetila so sestavljena iz optičnega sistema, skupine svetlobnih virov visoke moči (20-40 kW), nameščenih na prostem, in svetlobnega kanala dolžine do 100 m s premerom do 1,5 m.

Pogosto se uporablja na gradbiščih reflektorji– svetlobne naprave, ki prerazporejajo svetlobo znotraj majhnih trdnih kotov in zagotavljajo kotno koncentracijo svetlobnega toka.

Za razsvetljavo se uporabljajo na primer halogenski reflektorji tipa IO-02, ISU-01 in reflektorji za žarnice z žarilno nitko - PZM, NO.

Prednosti reflektorjev:

učinkovitost,

ugodno razmerje vertikalne in horizontalne osvetlitve za tridimenzionalni vid,

manj prezasedenosti ozemlja s stebri in nadzemnimi napeljavami,

enostavnost vzdrževanja.

Slabosti: potreba po ukrepih za zmanjšanje bleščanja in odpravo senc.

IZRAČUN UMETNE RAZSVETLJAVE

Načrtovanje umetne razsvetljave se začne med razvojem projekti organizacije gradnje in delovni projekt.

Približno določite kategorije vizualnega dela na različnih območjih gradbišča in sestavite zemljevid lokacije gradbišč glede na standarde osvetlitve (coniranje).

Vnaprej nameščen začetni podatki:

sistem osvetlitve je določen;

izberite vrsto svetlobnega vira (svetilka);

vrsta svetilk je izbrana ob upoštevanju onesnaženosti zraka in v skladu z zahtevami glede eksplozijske in požarne varnosti;

izvede se distribucija svetilk in določi njihova količina; svetilke so lahko razporejene v vrstah, v vzorcu šahovnice ali v diamantnem vzorcu;

določeni so standardi osvetlitve na delovnem mestu.

Izračuni osvetlitve se izvajajo z naslednjimi metodami.

1 metoda. Za izračun celotne enakomerne osvetlitve z vodoravno delovno površino, ob upoštevanju svetlobnega toka, ki se odbija od stropa in sten, se uporablja "metoda svetlobnega toka".

Svetlobni tok sijalke F l (lm) z žarnicami z žarilno nitko ali svetlobni tok skupine svetilk s fluorescentnimi sijalkami se izračuna po formuli:

kjer je E n - normalizirana minimalna osvetlitev, luks;

S - površina osvetljenega prostora, m2;

Z = E av / E min = 1,1…1,5 – najmanjši koeficient osvetlitve;

K – varnostni faktor enak 1,4...1,8;

N – število svetilk (žarnice) v prostoru;

Η – koeficient izkoriščenosti svetlobnega toka svetilk, odvisno od indeksa (indikatorja) prostora I in odbojnih koeficientov stropa ρ p, sten ρ st in tal ρ r.

Indikator prostora se določi po formuli:

kjer sta A in B dolžina oziroma širina prostora, m;

Нр - višina svetilk nad konstrukcijsko površino, m.

Na podlagi vrednosti svetlobnega toka izberite najbližjo standardno LN sijalko ali fluorescenčne sijalke sijalke (in njihovo potrebno količino) ter določite električno moč celotnega sistema razsvetljave.

Metoda 2. Za izračun splošne lokalizirane in lokalne osvetlitve, osvetlitve nagnjenih ravnin, kot tudi za preverjanje izračuna enotne splošne razsvetljave, ko je mogoče zanemariti odbit svetlobni tok, uporabite "točkovna metoda".

Bistvo metode je določiti osvetljenost točke s svetlobnim tokom, ki vpada iz svetlobnega oddajnika. V tem primeru je površinska osvetlitev enaka:

kjer je I a svetlobna jakost v smeri od vira do dane točke

delovna površina, cd;

α je kot, ki določa smer jakosti svetlobe v izračunanem

točka (kot med normalo na delovno površino in

obrnjena proti viru svetlobe), 0 .

Pri izračunu osvetlitve, ki jo na točki ustvari več svetilk, se izračuna osvetlitev vsake od njih, nato pa se ugotovi aritmetična vsota osvetlitve.

3. metoda. Za približne izračune se uporablja "metoda gostote moči". Ta metoda vam omogoča, da določite moč vsake svetilke, da ustvarite standardizirano osvetlitev v prostoru.

V vseh primerih, ko ni mogoče postaviti običajnih svetilk nad osvetljeno površino za osvetlitev odprtih prostorov s površino večjo od 5000 m2, uporabite osvetlitev reflektorjev.

Pri izračunu reflektorjev se izbere standardizirana osvetlitev in varnostni faktor, ki upošteva staranje in zaprašenost svetilk. Nato se izbere vrsta reflektorja, najmanjša višina za njegovo namestitev iz pogojev minimalnega bleščanja, razporeditev stebrov in koti naklona optične osi reflektorjev v navpični in vodoravni ravnini.

V skladu z zahtevami GOST 12.1.046-85 se za osvetlitev gradbišč in območij priporočajo naslednje vrste reflektorjev: PSM, PZR, PZS, PKN, ISU, OUKsN, SKsN.

SNiP 23.05.95. Naravna in umetna razsvetljava.

Referenčna knjiga za načrtovanje električne razsvetljave. Ed. G.M. Knorring. M., 1976.

Varstvo pri delu v strojništvu. Ed. E.Ya.Yudina in S.V. Belova. M., 1983.

Obstajajo naravni ali naravni viri svetlobe. To je sonce, zvezde, atmosferske električne razelektritve (na primer strela). Tudi luna velja za vir svetlobe, čeprav bi jo bilo pravilneje uvrstiti med reflektorje svetlobe, saj sama ne oddaja svetlobe, temveč le odbija sončne žarke, ki padajo nanjo. Naravni viri svetlobe obstajajo v naravi neodvisno od človeka.

Viri svetlobe. Luminescentna črpalka: 1 - kontakti; 2 - steklena cev, na notranji strani prevlečena s fosforjem in napolnjena z inertnim plinom. Žarnica z žarilno nitko: 1 - valj; 2 - žarilna nitka; 3 - držalo; 4 - osnova. Živosrebrna sijalka na plin.

Električni oblok je lahko tudi vir svetlobe.

Toda obstaja veliko virov svetlobe, ki jih je ustvaril človek. To so telesa, snovi in ​​naprave, v katerih se kakršna koli energija pod določenimi pogoji, ki so odvisni od človeka, pretvarja v svetlobo. Najpreprostejši in najstarejši med njimi so ogenj, bakla, bakla. V starem svetu (Egipt, Rim, Grčija) so kot svetilke uporabljali posode, napolnjene z živalsko maščobo. Stenj (kos vrvi ali krpa, zvit v vrv) je bil spuščen v posodo, ki je bila nasičena z maščobo in je precej gorela.

Kasneje, vse do konca 19. stoletja, so bili glavni viri svetlobe sveče, oljenke in petrolejke ter plinske luči. Mnogi od njih (na primer sveče in petrolejke) so preživeli do danes. Vsi ti svetlobni viri temeljijo na zgorevanju vnetljivih snovi, zato jih imenujemo tudi toplotni. V takih virih svetlobo oddajajo drobni, vroči trdni delci ogljika. Njihova svetlobna učinkovitost je zelo nizka – le približno 1 lm/W (teoretična meja za vir bele svetlobe je približno 250 lm/W).

Največji izum na področju razsvetljave je bil leta 1872, ko je ruski znanstvenik A. N. Lodygin ustvaril električno žarnico z žarilno nitko. Lodyginova svetilka je bila steklena posoda z ogljikovo palico v njej; zrak je bil izčrpan iz posode. Ko je skozi palico stekel električni tok, se je palica segrela in začela svetiti. V letih 1873-1874 A. N. Lodygin je izvajal poskuse električne razsvetljave ladij, podjetij, ulic in hiš. Leta 1879 je ameriški izumitelj T. A. Edison ustvaril žarnico z žarilno nitko z ogljikovo nitko, primerno za industrijsko proizvodnjo. Od leta 1909 so se začele uporabljati žarnice z žarilno nitko s cik-cak volframovo žico (žarilna nitka), po 3-4 letih pa se je volframova žarilna nitka začela izdelovati v obliki spirale. Istočasno so se pojavile prve žarnice z žarilno nitko, napolnjene z inertnim plinom (argon, kripton), kar je znatno podaljšalo njihovo življenjsko dobo. Od začetka 20. stoletja. Električne žarnice z žarilno nitko zaradi svoje učinkovitosti in enostavnosti uporabe začenjajo hitro in široko nadomeščati druge vire svetlobe, ki temeljijo na izgorevanju vnetljivih snovi. Trenutno so žarnice z žarilno nitko postale najbolj razširjen vir svetlobe.

Vse številne različice žarnic z žarilno nitko (več kot 2000) so sestavljene iz istih delov, ki se razlikujejo po velikosti in obliki. Struktura tipične žarnice z žarilno nitko je prikazana na sliki. Znotraj steklenice, iz katere je bil izpraznjen zrak, je spirala iz volframove žice (žarilno telo) pritrjena na stekleno ali keramično palico z držali iz molibdenove žice. Konci spirale so pritrjeni na vhode. Med postopkom montaže se zrak črpa iz žarnice skozi steblo, nato se napolni z inertnim plinom in steblo zvari. Za montažo v podnožje in priklop na električno omrežje je svetilka opremljena s podnožjem, na katerega so priključeni vhodi.

Žarnice z žarilno nitko ločimo po področjih uporabe (splošna razsvetljava, za avtomobilske žaromete, projekcije, reflektorji itd.); glede na obliko telesa žarilne nitke (z ravno spiralo, bi-spiralo itd.); po velikosti bučke (miniaturne, majhne, ​​normalne, velike). Na primer, pri subminiaturnih svetilkah je dolžina žarnice manjša od 10 mm, premer pa manjši od 6 mm, pri velikih žarnicah dolžina žarnice doseže 175 mm ali več, premer pa je večji od 80 mm. Žarnice z žarilno nitko so izdelane za napetosti od frakcij do stotin voltov, z močjo do več deset kilovatov. Življenjska doba žarnic z žarilno nitko je od 5 do 1000 ur. Svetlobni izkoristek je odvisen od izvedbe sijalke, napetosti, moči in časa gorenja in znaša 10–35 lm/W.

Leta 1876 je ruski inženir P. N. Yablochkov izumil ogljikovo obločno svetilko z izmeničnim tokom. Ta izum je pomenil začetek praktične uporabe električnega naboja za osvetlitev. Sistem električne razsvetljave z uporabo izmeničnega toka z uporabo obločnih svetilk - "ruska luč", ki jo je ustvaril P. N. Yablochkov, je bil predstavljen na svetovni razstavi v Parizu leta 1878 in je užival izjemen uspeh; Kmalu so v Franciji, Veliki Britaniji in ZDA ustanovili podjetja za njegovo uporabo.

Od 30. let prejšnjega stoletja. XX stoletje Vse bolj se širijo svetlobni viri, ki delujejo na principu električnega praznjenja v plinu, ki uporabljajo sevanje, ki ga povzroča električna razelektritev v inertnih plinih ali parah različnih kovin, predvsem živega srebra in natrija. Prvi vzorci živosrebrnih žarnic v ZSSR so bili izdelani leta 1927, natrijeve žarnice pa leta 1935.

Svetlobni viri, ki delujejo na principu praznjenja v plinu, so steklena, keramična ali kovinska (s prozornim okencem) lupina valjaste, sferične ali druge oblike, ki vsebuje plin in včasih določeno količino kovinskih hlapov ali drugih snovi. V lupino so spajkane elektrode, med katerimi nastane električna razelektritev.

Za razsvetljavo zgradb in objektov se najpogosteje uporabljajo fluorescenčne sijalke, v katerih se ultravijolično sevanje električne razelektritve v živosrebrovih parah pretvori s pomočjo posebne snovi - fosforja - v vidno, to je svetlobno sevanje. Svetlobna moč med življenjsko dobo fluorescentnih sijalk je nekajkrat večja kot pri žarnicah z žarilno nitko za enak namen. Med tovrstnimi viri svetlobe so najbolj razširjene živosrebrne fluorescenčne sijalke. Takšna svetilka je izdelana v obliki steklene cevi (glej sliko) s plastjo fosforja, ki se nanese na notranjo površino. Volframove spiralne elektrode so na obeh koncih spajkane v cev, da vzbudijo električno razelektritev. V cev vnesemo kapljico živega srebra in malo inertnega plina (argon, neon itd.), kar podaljša življenjsko dobo in izboljša pogoje za nastanek električne razelektritve. Ko je svetilka priključena na vir izmeničnega toka, med elektrodama svetilke nastane električni tok, ki vzbudi ultravijolični sij živosrebrove pare, kar posledično povzroči sijaj fosforne plasti žarnice. Svetlobni izkoristek fluorescentnih sijalk doseže 75–80 lm/W. Njihova moč je od 4 do 200 W. Življenjska doba fluorescentnih sijalk je več kot 130 do 2440 mm. Glede na obliko cevi so svetilke lahko ravne, v obliki črke V, oblike W, v obliki obroča ali v obliki sveče. Takšne sijalke se pogosto uporabljajo za notranjo razsvetljavo, v fotokopirnih strojih, v svetlobnih reklamah itd. Za razsvetljavo avtocest se uporabljajo natrijeve sijalke s svetlobnim izkoristkom do 140 lm/W. Ulice so običajno osvetljene z živosrebrnimi sijalkami s svetlobnim izkoristkom 80–95 lm/W. Poleg visoke svetlobne učinkovitosti je za svetlobne vire, ki delujejo na principu praznjenja v plinu, značilna preprostost in zanesljivost delovanja.

Popolnoma nova vrsta svetlobnega vira so laserji, ki proizvajajo visoko usmerjene svetlobne žarke, ki so izjemno svetli in enakomerne barve. In prihodnost razsvetljave je v LED.

Svetlobni viri so eden najbolj priljubljenih izdelkov. Letno se proizvede in porabi na milijarde sijalk, med katerimi še vedno pomemben delež predstavljajo žarnice z žarilno nitko in halogenske žarnice.

Poraba sodobnih sijalk – kompaktnih fluorescentnih in LED – strmo narašča. Stalne spremembe v kakovosti dajejo upanje, da bodo svetlobni viri postali pomembno orodje oblikovalca, arhitekta in načrtovalca.

O osvetlitvi in ​​barvni temperaturi svetlobe

Številni parametri svetilke določajo, kako uporabne so v določenem projektu.

Svetlobni tok določa količino svetlobe, ki jo proizvede svetilka (merjeno v lumnih). V lestenec vgrajena žarnica z žarilno nitko z močjo 100 W ima svetlobni tok 1200 lm, 35-vatna halogenska žarnica ima svetlobni tok 600 lm, natrijeva sijalka z močjo 100 W pa ima svetlobni tok 10.000 lm.

Različne vrste svetilk imajo različne svetlobni izkoristek, ki določa učinkovitost pretvorbe električne energije v svetlobo in posledično različno ekonomsko učinkovitost uporabe. Svetlobna moč sijalke se meri v lm/W (inženirji za razsvetljavo pravijo "lumni na vat", kar pomeni, da se vsak vat porabljene električne energije "pretvori" v določeno število lumnov svetlobnega toka).

Če preidete s količine na kakovost, razmislite barvna temperatura(barva T, merska enota - stopinja Kelvina) in indeks barvne reprodukcije(Ra). Pri izbiri svetilk mora projektant upoštevati določeno vgradnjo. Udobno okolje je v veliki meri odvisno od tega, ali je svetloba v prostoru "topla" ali "hladna" (višja kot je barvna temperatura, "hladnejša" je svetloba).

Barvno upodabljanje je pomemben parameter, na katerega se pogosto pozablja. Bolj ko je spekter sijalke zvezen in enoten, bolj so vidne barve predmetov v njeni svetlobi. Sonce ima zvezen spekter sevanja in najboljšo barvno reprodukcijo, medtem ko se barva T spreminja od 6000K opoldne do 1800K ob zori in sončnem zahodu. Vendar se vse svetilke ne morejo primerjati s Soncem.

Če iz umetnih virov toplotno sevanje zvezen spekter in brez težav z barvnim upodabljanjem, torej razelektritvene sijalke, ki imajo v spektru črte in črte, močno popačijo barve predmetov.

Indeks barvnega upodabljanja toplotnih virov je 100, za bitne vire pa se giblje od 20 do 98. Vendar pa indeks barvnega upodabljanja ne omogoča sklepanja o naravi barvnega upodabljanja in lahko včasih zmede oblikovalca. Tako imajo fluorescentne sijalke in bele LED diode dober barvni prikaz (Ra=80), hkrati pa nekatere barve upodabljajo nezadovoljivo.

Drug skrajni primer je, ko je indeks barvnega upodabljanja večji od 90 - v tem primeru so nekatere barve reproducirane nenaravno nasičene.

Svetilke ne uspejo. Poleg tega se svetlobni tok svetilke med delovanjem zmanjša. Življenjska doba je glavni operativni parameter svetlobnih virov.

Pri načrtovanju svetlobne instalacije ne smemo pozabiti na vzdrževanje, saj pogosta menjava svetilk podraži delovanje in vnaša nelagodje.

Žarnice z žarilno nitko

Volframovo tuljavo v bučki se segreje z električnim tokom. Da bi zmanjšali hitrost razprševanja volframa in s tem podaljšali življenjsko dobo žarnice, je žarnica napolnjena z inertnim plinom. Po principu delovanja je žarnica z žarilno nitko razvrščena kot toplotni vir svetlobe, to je, da se pomemben delež porabljene energije porabi za toplotno in infrardeče sevanje.

Tipični svetlobni izkoristek za žarnice z žarilno nitko je 10–15 lm/W, življenjska doba pa le redko presega 2000 ur. Prednosti teh svetilk: nizka cena in kakovost svetlobe (T barva = 2700, Ra = 100). Neprekinjen spekter kvalitativno reproducira barve okoliških predmetov. Žarnice z žarilno nitko postopoma nadomeščajo viri svetlobe na praznjenje in LED sijalke.

Halogenske žarnice z žarilno nitko

Dodatek halogenov v žarnico žarnice z žarilno nitko in uporaba kremenčevega stekla sta omogočila resen korak naprej in pridobila nov razred svetlobnih virov - halogenske žarnice z žarilno nitko. Svetlobni izkoristek sodobnih GLN je 30 lm/W. Tipična barvna temperatura je 3000 K, indeks barvnega upodabljanja pa 100. "Točkasta" oblika svetlobnega vira s pomočjo reflektorjev vam omogoča nadzor svetlobnega snopa.

Nastala bleščeča svetloba je določila prednost takšnih svetilk v notranjem oblikovanju, kjer so prevzele vodilno vlogo. Druga prednost je, da sta količina in kakovost svetlobe iz sijalke konstantni skozi celotno življenjsko dobo. Priljubljene so nizkonapetostne "halogenske" sijalke z močjo 10–75 W z reflektorjem, ki fokusira žarek pod kotom 10–40°.

Slabosti GLN so očitne: nizka svetlobna učinkovitost, kratka življenjska doba (povprečno 2000–4000 ur), potreba po uporabi (za nizkonapetostne) padajoče transformatorje. Kjer je estetska komponenta pomembnejša od ekonomske, se je treba z njimi sprijazniti.

Fluorescentne sijalke

Fluorescentne sijalke (LL) - nizkotlačne sijalke - so cilindrična cev z elektrodami, ki je napolnjena z inertnim plinom in majhno količino živega srebra. Ko je vklopljen, se v cevi pojavi obločna razelektritev, atomi živega srebra pa začnejo oddajati vidno in ultravijolično svetlobo. Fosfor, nanesen na stene cevi, oddaja vidno svetlobo pod vplivom ultravijoličnih žarkov.

Osnova svetlobnega toka žarnice je sevanje fosforja, vidne črte živega srebra predstavljajo le majhen del. Raznolikost fosforjev (mešanic fosforjev) omogoča pridobivanje svetlobnih virov z različno spektralno sestavo, ki določa barvno temperaturo in indeks barvne reprodukcije.

Fluorescentne sijalke zagotavljajo mehko, enakomerno svetlobo, vendar je njeno porazdelitev v prostoru težko nadzorovati zaradi velike površine sevanja. Za delovanje fluorescenčnih sijalk so potrebne posebne predstikalne naprave. Svetilke so vzdržljive - življenjska doba do 20.000 ur.

Zaradi svetilnosti in življenjske dobe so najpogostejši viri svetlobe v pisarniški razsvetljavi.

Kompaktne fluorescenčne sijalke

Razvoj fluorescenčnih sijalk je vodil do nastanka kompaktnih fluorescenčnih sijalk (CFL). To je svetlobni vir, podoben miniaturni fluorescentni sijalki, včasih z vgrajeno elektronsko predstikalno napravo in navojnim podstavkom E27 (za neposredno zamenjavo žarnic z žarilno nitko), E14 itd.

Razlika je v zmanjšanem premeru cevi in ​​uporabi druge vrste fosforja. Kompaktna fluorescentna sijalka lahko uspešno nadomesti žarnice z žarilno nitko.

Visokotlačne razelektritvene sijalke

Najnovejši razvoj omogoča uporabo visokotlačnih žarnic za razsvetljavo. Kovinski halogenidi (MHL) so primerni za številne indikatorje. Te sijalke imajo gorilnik z oddajnimi dodatki, nameščenim v zunanji balon. Gorilnik vsebuje določeno količino živega srebra, halogena (običajno joda) in atomov kemičnih elementov (Tl, In, Th, Na, Li itd.).

Kombinacija sevalnih dodatkov dosega zanimive parametre: visok svetlobni izkoristek (do 100 lm/W), odlično barvno upodabljanje Ra = 80–98, Tsv območje od 3000 K do 6000 K, povprečna življenjska doba do 15.000 ur. Za delovanje teh svetilk so potrebne predstikalne naprave in posebne svetilke. Priporočljivo je, da te vire uporabite za osvetlitev velikih površin, visokih stropov in prostornih dvoran.

LED žarnice

LED, polprevodniške svetilne naprave, imenujemo svetlobni viri prihodnosti. Če govorimo o trenutnem stanju »tehnologije polprevodniške razsvetljave«, lahko rečemo, da je prišla iz povoja. Dosežene lastnosti LED diod (svetlobna učinkovitost do 140 lm/W, Ra=80–95, življenjska doba 70.000 ur) so že zagotovile vodstvo na številnih področjih.

Razpon moči LED virov, implementacija različnih tipov podnožja v sijalke in krmiljenje svetilk je omogočilo hitro izpolnjevanje vse večjih zahtev po svetlobnih virih. Glavne prednosti LED diod ostajajo kompaktna velikost in nadzor nad barvnimi parametri (barvna dinamika).

V starih časih je človeštvo mislilo, da lahko vidimo zaradi žarkov lovk, ki prihajajo iz oči, kot da preizkušajo predmete z dotikom. Zdi se smešno in smešno. Toda pravzaprav, od kod prihaja? Obstajajo naravni in umetni viri svetlobe. Sodobne ideje pravijo, da je svetloba elektromagnetno valovanje ali tok fotonov. Pravzaprav je svetloba sevanje, vendar le tisti del, ki ga lahko zazna oko. Zato se imenuje Ko se svetloba širi, se razkrijejo njene valovne lastnosti. O katerih bomo govorili spodaj.

Svetloba

Kaj je to? Odkrito povedano, to je elektromagnetno valovanje. Zaznava se skozi človeške oči. Res je, obstajajo meje zaznavanja - od 380 do 780 nm. Na nižjih nivojih je tok ultravijoličnega sevanja, ki ga oseba ne vidi, čuti pa. Na koži se kaže kot porjavelost. Obstaja tudi infrardeče sevanje, ki ga vidijo le nekateri živi organizmi, ljudje pa ga zaznavamo kot toploto.

Svetloba je v različnih barvah. Če se spomnite mavrice, ima sedem barv. Vijolično barvo, ki je v njej, tvori žarek valovne dolžine 380 nm, rdeča - 625, a zelena - 500, več kot vijolična, vendar manj kot rdeča. Mnogi umetni viri svetlobe oddajajo bele valove. Bela svetloba nastane, ko se pomešajo vse druge osnovne barve – rdeča, oranžna, rumena, zelena, cian, indigo in vijolična.

Lastnosti

Zahvaljujoč poskusom je bilo mogoče ugotoviti, da ima svetloba elektromagnetno naravo. Preprosto povedano, svetloba je elektromagnetno sevanje, ki ga lahko vidimo.

Svetloba se ponaša s tem, da ima sposobnost prehajanja skozi prozorne snovi in ​​telesa. Zahvaljujoč temu sončna svetloba zlahka prodre skozi ozračje do zemlje. Toda hkrati se lomi. Ko neprozorno telo ali predmet naleti na pot svetlobe, se svetloba od njih odbije. Tako odbito barvo sprejmemo z očesom in vidimo ne samo barvo, ampak tudi obliko.

Predmeti absorbirajo določen del svetlobe in se segrejejo. Svetli predmeti se ne segrejejo toliko kot temni predmeti, ker absorbirajo več svetlobe in manj odbijajo. Zato so videti temne. Levji delež informacij o tem, kaj nas obdaja, pride skozi vid. Zahvaljujoč njemu analiziramo vse. Dober vid in visoka raven delovanja sta zelo povezana z osvetlitvijo.

Viri

Telesa, iz katerih izhaja svetloba, so viri svetlobe. Obstajajo naravni in umetni viri svetlobe. Najbolj priljubljen in vitalen naravni vir svetlobe je Sonce, in sicer sončno sevanje - sevalni tok zvezde, ki doseže površje našega planeta v obliki neposredne in razpršene svetlobe. V naravni svetlobi, natančneje v njenem spektru, so ultravijolični žarki, ki so za človeka preprosto potrebni. Difuzna je značilnost naravne razsvetljave. Blagodejno vpliva na vid. Ko smo obravnavali številne pojme, lahko začnemo razlagati, kaj so - umetni in naravni viri svetlobe.

Umetni viri

Vse do konca 19. stoletja je bil edino ogenj, v vseh njegovih interpretacijah. Kasneje se je hitro začel razvoj električnih svetlobnih virov. V skoraj 130 letih njihovega obstoja je bil ogenj skoraj popolnoma zamenjan - pojavile so se petrolejke in sveče. Še vedno se uporabljajo ob nesreči na postaji, ko nenadoma ugasne luč, za romantičen večer, za ustvarjanje primernega vzdušja. Na kampiranju, ko so svetilke izčrpane, lahko prižgete ogenj za večjo osvetlitev.

Ali je ogenj umetni ali naravni vir svetlobe? Treba bi bilo urediti. Plamen gorečih suhih vejic, pa tudi plamen sveče, plinskega gorilnika ipd., so umetni viri. Rad bi opozoril na eno značilnost. Umetne vire svetlobe lahko nadzorujejo ljudje.

Razmišljajmo takole: ogenj načeloma gori sam od sebe, pri čemer oddaja tudi toploto. Zraven se lahko pogrejete in v temi vidite prijatelje, ki sedijo nasproti in pojejo ob kitari. Zdi se, kot da je ogenj naravni vir svetlobe. Daje svojo neodbito svetlobo, kot Luna. Potem pa začne ogenj ugasniti in treba je dodati še les. Več kot je lesa, večji je plamen. To pomeni, da ga je mogoče nadzorovati. Poleg tega so ogenj prvotno povzročili turisti sami. In umetni viri so tisti, ki jih je ustvaril človek. To nakazuje sklep: ogenj je še vedno umetni vir svetlobe.

Umetne so tudi tehnične naprave najrazličnejših zgradb. To so žarnice z žarilno nitko, reflektorji, električne sijalke itd. Obstajajo telesa, ki ne morejo sama sevati, ampak oddajajo odbito svetlobo, na primer Luna.

Oglejmo si podrobneje, kateri viri svetlobe so naravni.

Naravni viri

Med naravne vire je treba uvrstiti vse predmete, iz katerih teče naravna svetloba. So naravni viri svetlobe. Ni pomembno, kakšna vrsta valovanja se pojavi, kot primarna ali sekundarna lastnost. Naravni viri svetlobe igrajo veliko vlogo v življenju vseh živih organizmov. Naravnih virov v naravi človek ne nadzoruje:

• Sončna svetloba.
• Ogenj, naravni vir svetlobe.
• Svetloba zvezd.
• Sijaj različnih živalskih in rastlinskih organizmov.

In to ni celoten seznam. Lahko navedete druge naravne vire svetlobe. Primeri: sonce, ki pripeka na julijski dan, zvezde, ki jih je mogoče opazovati ponoči in jih razporediti v nenavadna ozvezdja, strela, ki se prebija skozi ohlapne oblake, komet z razkošnim repom ali aurora, ki lesketa in povzroča občudovanje. Naravno svetlobo lahko vidimo kot žuželke in nekatere vrste rib, ki se lesketajo v travi, kot majhna zrna zlata, pomembno plavajo skoraj na morskem dnu.

Medzvezdni plin

Razredčeno plinasto okolje zapolnjuje prostor med zvezdami. Plin je prozoren. Glavnino medzvezdnega plina opazimo bližje galaktični ravnini. Ta plast je debela več sto parsekov. Kemična sestava je podobna večini zvezd – vodik, helij in nekateri težki delci. Plin je v atomski, molekularni in ionizirani obliki, vse je odvisno od gostote in temperature. Plin absorbira in v zameno mu dajo razpoložljivo energijo. Ultravijolično sevanje, ki izhaja iz vročih zvezd, začne segrevati plin. Nato plin sam začne oddajati svetlobo. Človek ga opazuje kot svetlo meglico.

Bioluminiscenca

Zapletena beseda se nanaša na sposobnost živih organizmov, da žarijo. To veščino doseže samostojno ali s pomočjo simbiontov. Grška beseda bios pomeni življenje. In latinski "lumen" pomeni svetloba. Ta talent, kot je ustvarjanje svetlobe, ne pripada vsakomur. To zahteva posebne svetleče organe in bolj razvit organizem. Na primer v fotoforah rib, v posebnih organelih pri enoceličnih evkariontih, v citoplazmi bakterij. Spomnimo se kresnic in nekaterih vodnih organizmov, ki živijo na dnu oceanov (globokomorske sipe, radiolarije). Bioluminiscenca je produkt kemičnih procesov, energija, ki se sprošča, se začne sproščati v obliki svetlobe. Z drugimi besedami, gre za posebno vrsto kemiluminiscence.

Radioluminiscenca

Ta proces je posledica vpliva ionizirajočega sevanja. Takšne kemične spojine, ki oddajajo gama in rentgenske žarke, delce alfa in beta, se uporabljajo za ustvarjanje radioluminiscenčne plasti v nekaterih snoveh. Na primer, barvila, ki so sestavljena iz mešanice cinkovega sulfida in snovi, ki oddaja ionizirajoče sevanje, oddajajo svetlobo dolgo časa. To obdobje se meri v letih in celo desetletjih. Takšne snovi se pogosto uporabljajo v posebnih barvah. Prekrili so številčnice ur in instrumentov.

Širjenje svetlobe

Svetloba se ne more upogniti okoli ovir, ki jih sreča na svoji poti. Širi se v ravni črti. In nič drugega. Zato se za predmetom, ki nima prosojnih lastnosti, oblikuje senca. Senca ni vedno črna. Ker tja pridejo razpršeni in odbiti žarki svetlobe, ki prihajajo od drugih predmetov. To še posebej dobro vedo umetniki.

Svetlobni žarki ne morejo preiti skozi temno pregrado. Na primer, če je Luna med Soncem in Zemljo, nastanejo sončni mrki.

Viri svetlobe. "Vroče" in "hladno"

Razmislite o naravnih virih svetlobe. Primeri toplih virov so sonce. Ni le glavni vir svetlobe, ampak tudi toplote. Zato v razumevanju človeštva svetloba pomeni toploto. Vroča lava, ki hitro drvi po pobočju vulkana, prav tako sprošča ogromne količine toplote, nekoliko manj pa svetlobe.

Vsakdo se je v življenju srečal s "hladno" svetlobo. To so kresnice, pokvarjene. Toda telesa lastnikov takšne svetlobe se ne segrejejo.

Točkovni vir svetlobe

Pri proučevanju svetlobnih pojavov se je pojavil koncept "točkovnega vira svetlobe". Ni odkritje, da imajo vsi viri svetlobe svojo velikost. Naravni vir svetlobe je zvezda. Sonce je rumeni škrat. Obstajajo zvezde, ki so veliko večje, vendar jih ljudje dojemajo kot točkovne vire svetlobe, ker se nahajajo na ogromni razdalji od našega planeta.

Na koncu bi rad omenil naravne vire svetlobe v našem smrtnem obstoju - to je veselje in sreča! Naj te nikoli ne zapustijo in ti osvetljujejo pot v življenju.