Обзор источников искусственного освещения


Целью настоящей статьи не являлось сравнение конкретных моделей и типов светильников, поэтому ниже описываются традиционные, широко применяемые источники искусственного освещения с указанием их основных типовых технических характеристик.

Лампы накаливания – электрический источник света, в котором тело накала (тугоплавкий проводник), помещённый в сосуд с вакуумом или заполненный инертным газом, нагревается до высокой температуры за счёт протекания через него электрического тока, в результате чего излучает видимый свет. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из вольфрама и сплавов на его основе. Широко применяются в жилищно-коммунальном секторе, однако, уже в обозримом будущем может быть введен запрет на лампы накаливания мощностью более 25 Ватт (с 1 января 2014 года). Лампы накаливания используются в светильниках типов НСП, НББ, ПСХ, НПО, НПБ, РПП для самых различных сфер применения. Основными преимуществами ламп накаливания является сплошной спектр их излучения, идеальная цветопередача (99-100Ra), дешевизна, отсутствие специальных мер по утилизации. Также лампы накаливания имеют множество недостатков, такие как: низкая световая отдача (как правило, не превышает 16 лм/Вт, в широком применении лампы накаливания со световой отдачей 10-12 лм/Вт), малый срок службы (в среднем 1000 часов), низкий КПД (около 5%), очень высокая температура поверхности лампы при работе, как следствие – повышенная пожарная опасность.

Галогенные лампы являются разновидностью ламп накаливания. Они представляют собой лампу накаливания, в баллон которой добавлен буферный газ: пары галогенов (брома или йода). Это повышает время жизни лампы до 2000—4000 часов, и позволяет повысить температуру спирали. Эффективность галогенных ламп может достигать 28 лм/Вт, но на практике редко бывает выше 13-15 лм/Вт. Галогенные лампы могут быть изготовлены как в компактных типоразмерах MR16, MR11, MR8 (на 12 вольт) или G9, GU10 (на 220 или 110 вольт), так и с цоколем Эдисона Е14 или Е27 (на 220 или 110 вольт). Колба ламп может быть прозрачной, матированной, а также иметь рефлектор и/или рассеиватель.

Лампы типа ДРЛ (Дуговая Ртутная Люминесцентная). Применяются в консольных светильниках типа РКУ (Иностранные обозначения светильников HGS (Philips) для дуговых разрядных ламп HPL-N (Philips), HQL (Osram)), как правило, для освещения автодорог районного значения, дворов, открытых парковок, скверов, а также в подвесных светильниках типа РСП для освещения производственных цехов, складских комплексов, помещений с высокими потолками, не предъявляющих высоких требований к качеству цветопередачи и помещений без постоянного пребывания людей. Световая эффективность современных ДРЛ составляет 45-60 лм/Вт, индекс цветопередачи у ДРЛ лежит в пределах 40-59Ra. КПД светильников с разрядными лампами значительно отличается от 1 (в основном, за счет необходимости применения дополнительных отражателей в конструкции и потерях на пуско-регулирующем аппарате), в результате чего снижается интегральный световой поток на 30-40%.

При горении дуговые лампы сильно нагреваются. Это требует использования в световых приборах с дуговыми ртутными лампами термостойких проводов, предъявляет серьёзные требования к качеству контактов патронов. Поскольку давление в горелке горячей лампы существенно возрастает, увеличивается и напряжение её пробоя. Величина напряжения питающей сети оказывается недостаточной для зажигания горячей лампы. Поэтому перед повторным зажиганием лампа должна остыть. Этот эффект является существенным недостатком дуговых ртутных ламп высокого давления, поскольку даже весьма кратковременный перерыв электропитания гасит их, а для повторного зажигания требуется длительная пауза на остывание.

Еще одной разновидностью разрядных ламп высокого давления являются лампы ДРИ (Дуговая Ртутная с Излучающими добавками). ДРИ конструктивно схожа с ДРЛ, однако в её горелку дополнительно вводятся строго дозированные порции специальных добавок – галогенидов некоторых металлов (натрия, таллия, индия и др.), за счёт чего значительно увеличивается световая отдача (порядка 70 – 95 лм/Вт) при достаточно хорошей цветности излучения. Лампы имеют колбы эллипсоидной и цилиндрической формы, внутри которой размещается кварцевая или керамическая горелка. Срок службы – до 8 – 10 тысяч часов.

Натриевые лампы высокого давления (НЛВД). Используются в консольных светильниках типа ЖКУ (иностранное обозначение SGS (Philips) для ламп SON/SON-T PLUS), как правило, для освещения автомагистралей, автодорог федерального значения, площадей, а также объектов, не предъявляющих высоких требований к качеству цветопередачи, но предъявляющих жесткие требования по горизонтальной освещенности. Также натриевые лампы применяются в светильниках типов ЖСУ, ЖБУ, ЖВУ для освещения подъездов зданий, проходов, подземных пешеходных переходов. НЛВД имеют высокую световую отдачу до 150 Лм/Вт (на практике широко применяются лампы со световой отдачей не более 95 лм/Вт), но ввиду оптических потерь в светильнике и электрических потерь на пуско-регулирующем аппарате, интегральный полезный световой поток, отнесенный к потребляемой мощности будет значительно ниже. Однако, несмотря на это натриевые разрядные лампы являются самыми эффективными среди традиционных типов ламп. Горелка НЛВД наполняется буферным газом, в качестве которого служат газовые смеси различного состава, а также в них дозируется амальгама натрия (сплав с ртутью). Лампы светят жёлтым или оранжевым светом (в конце срока службы лампы спектр излучения изменяется и варьируется от тёмно-оранжевого до красного), индекс цветопередачи лежит в пределах 20-30Ra (у некоторых импортных образцов может доходить до 60Ra). Срок службы натриевых ламп варьируется в пределах от 6 до 15 тысяч часов.

Также необходимо помнить, что у ртутных и натриевых ламп класс опасности 1, поэтому хранение и утилизацию этих ламп необходимо производить с учетом требований, применяемых к опасным отходам.

Люминесцентная лампа – газоразрядный источник света, в котором видимый свет излучается в основном люминофором, который в свою очередь светится под воздействием ультрафиолетового излучения разряда. Люминесцентные лампы бывают линейными (их абсолютное большинство) и компактными. Линейные люминесцентные лампы нашли широкое применение в освещении административных, офисных помещений, торговых площадей, производственных цехов. Линейные люминесцентные лампы используются в светильниках типов ЛПО, ЛВО, ARS, TL с лампами ЛБ-20, ЛБ-40, ЛБ-80 (современные лампы мощностью 18, 36 и 80 Вт соответственно. Импортная маркировка TLD). Компактные люминесцентные лампы выпускаются с типами цоколей: 2D, G23, 2G7, G24Q1, G24Q2, G24Q3, G53, а также привычными Е14, Е27 и Е40. Световая отдача компактных люминесцентных ламп около 50 лм/Вт. Заявленный срок службы от 6000 часов, однако в ряде случаев (при использовании некачественных пуско-регулирующих аппаратов) не достигает и нескольких процентов от этой величины. Линейные люминесцентные лампы различаются по диаметру трубки и имеют следующие обозначения:

  • T4 (диаметр 4/8 дюйма=12,7 мм);
  • T5 (диаметр 5/8 дюйма=15,9 мм);
  • T8 (диаметр 8/8 дюйма=25,4 мм);
  • T10 (диаметр 10/8 дюйма=31,7 мм);
  • T12 (диаметр 12/8 дюйма=38,0 мм).

    Световая отдача для ламп типа T12 – 70-75 Лм/Вт, для T8 – 92-95 Лм/Вт, для T5 – до 104 лм/Вт. Срок службы ламп типа T12 лежит в диапазоне 5-8 тысяч часов, для ламп типа T5 может доходить до 16 тысяч часов. Индекс цветопередачи дешевых люминесцентных ламп начинается с 50Ra, у качественных ламп может достигать значений 90Ra.

    Одним из недостатков люминесцентных ламп является то, что спектр их излучения линейчатый, который может вызвать искажения в цветопередаче. В более дорогих лампах используется «трёхполосный» и «пятиполосный» люминофор. Это позволяет добиться более равномерного распределения излучения по видимому спектру, что приводит к более натуральному воспроизведению света. Однако такие лампы, как правило, имеют меньшую световую отдачу. Все люминесцентные лампы содержат ртуть (в дозах от 1 до 70 мг), ядовитое вещество 1-го класса опасности («чрезвычайно опасные»). Эта доза может причинить вред здоровью, если лампа разбилась, и если постоянно подвергаться пагубному воздействию паров ртути, то они будут накапливаться в организме человека, нанося вред здоровью. На проблемы утилизации ртутьсодержащих ламп в России многие потребители не обращают внимания. Еще одним недостатком люминесцентных светильников (с электромагнитными балластами) является то, что лампы в них мерцают с двойной частотой сети, что пагубно влияет на зрение, а иногда бывает опасным (из-за стробоскопического эффекта вращающиеся синхронно с частотой сети предметы могут казаться неподвижными). Также недостатками светильников с электромагнитными балластами являются: низкий коэффициент мощности (без компенсирующих конденсаторов), длительный запуск, низкочастотный гул дросселя, малый КПД, потеря работоспособности светильника при низких температурах окружающей среды.

    Светодиоды – наиболее «молодые» источники света, принципиально отличающиеся от тепловых и разрядных излучателей. Впервые свечение на границе металла и полупроводникового материала – карбида кремния – наблюдал русский инженер О.В. Лосев в Нижегородской радиолаборатории в 1923 году. Спустя семь десятилетий благодаря работам Ж.И. Алферова и других ученых были получены многопроходные двойные гетероструктуры (МДГС). Затем в 1994 году было получено синее свечение полупроводникового кристалла, а спустя два года был произведен первый белый светодиод, полученный путем нанесения люминофора на полупроводниковый кристалл с синим свечением. Основные светотехнические характеристики светодиодов, широко используемых для создания систем общего освещения в настоящее время: световая отдача до 160 лм/Вт (в основном, до 120 лм/Вт), индекс цветопередачи до 90Ra (типовой 75-80Ra), срок жизни около 50 000 часов (при снижении светового потока на 30-50% от первоначального по разным источникам), до 100 000 часов – наработка на отказ. Светодиоды по своим характеристикам уже опередили многие традиционные источники света, конкуренцию пока составляют только натриевые разрядные лампы для уличного освещения, но и те значительно проигрывают светодиодам в качестве цветопередачи.

    Список использованной литературы:

    1. Справочная книга по светотехнике / Под редакцией Ю.Б.Айзенберга. 3-е изд. перераб. и доп. М.: Знак. - 972 с.

    2. http://ru.wikipedia.org/ - Википедия - свободная энциклопедия.

    12.06.2011 г.

    При цитировании, копировании или перепечатке любых материалов сайта, обязательна активная ссылка www.alt-energia.ru
  • copyright(c)alt-energia.ru - 2010-2013
    Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru