Что такое световая отдача источника света


СОДЕРЖАНИЕ:

Световая эффективность и световая отдача

Зная радиометрическую мощность излучения, можно найти величину светового потока Ф1ит:

где Р(А) — спектральная плотность мощности, т. е. мощность света на единицу длины волны, а множитель 683 лм/Вт — коэффициент нормировки. При этом оптическая мощность источника излучения определяется выражением

У высокоэффективных однокристальных светодиодов видимого спектра величина светового потока при токе инжекции 100-1000 мА достигает 10-100 лм.

Световая эффективность оптического излучения (иногда называемая функцией яркости или люмен-эквивалентом), измеряемая в люменах на ватт оптической мощности, представляет собой коэффициент преобразования оптической мощности в световой поток:

Для строго монохроматических источников света (ДА —> 0) световая эффективность излучения совпадает с функцией чувствительности человеческого глаза У (А), умноженной на коэффициент 683 лм/Вт. Однако для многоцветных источников, особенно для источников белого света, для определения световой эффективности необходимо вычислять интеграл во всем диапазоне длин волн. На рис. 16.7 величина световой эффективности показана на правой ординате.

где произведение I ■ V является входной электрической мощностью устройства. Заметим, что световая отдача иногда называется световой эффективностью источника.

Из уравнений (16.3) и (16.4) следует, что световая отдача источника света находится из произведения световой эффективности излучения на коэффициент преобразования электрической мощности в оптическую. В табл. 16.6 приведены значения световой отдачи наиболее распространенных источников света: ламп накаливания (а), флуоресцентных ламп (б), газоразрядных ламп (в).

Таблица 16.6. Световая отдача некоторых источников света

Световая отдача

Световая отдача источника света — отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности [1] . В Международной системе единиц (СИ) измеряется в люменах на ватт (лм/Вт). Является показателем эффективности и экономичности источников света.

Выражение для световой отдачи имеет вид:

где — световой поток, излучаемый источником, а — потребляемая им мощность.

Введя в рассмотрение величину потока излучения , отношение можно представить в виде . В этом произведении первый из сомножителей представляет собой световую эффективность излучения , а второй — энергетический коэффициент полезного действия (КПД) источника [2] . В результате исходное выражение для световой отдачи приобретает вид:

Таким образом, величина световой отдачи определяется совокупным действием двух факторов. Один из них — эффективность преобразования потребляемой источником электрической энергии в энергию излучения, характеризующаяся значением КПД, другой — способность данного излучения возбуждать у человека зрительные ощущения, определяемая величиной световой эффективности излучения.

Содержание

Источники монохроматического излучения [ править ]

где — относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения, физический смысл которой заключается в том, что она представляет собой относительную чувствительность среднего человеческого глаза к воздействию на него монохроматического света, а — максимальное значение спектральной световой эффективности монохроматического излучения. Максимум располагается на длине волны 555 нм и равен единице.

В соответствии со сказанным для световой отдачи выполняется:

В СИ значение определяется выбором основной световой единицы СИ канделы и составляет 683,002 лм/Вт [3] . Отсюда следует, что максимальное теоретически возможное значение световой отдачи достигается на длине волны 555 нм при значениях и , равных единице, и равно 683,002 лм/Вт.

В большинстве случаев с точностью, достаточной для любых практических применений, используется округлённое значение 683 лм/Вт. Далее в уравнениях мы будем использовать именно его.

Источники излучения в общем случае [ править ]

Если излучение занимает участок спектра конечного размера, то выражение для имеет вид

или ему эквивалентный:

Здесь — спектральная плотность величины , определяемая как отношение величины приходящейся на малый спектральный интервал, заключённый между и к ширине этого интервала:

Соответственно, для световой отдачи становится справедливо соотношение:

Примеры [ править ]

Световая отдача
Размерность
Примечания
Тип источника Световая отдача
(лм/Вт)
Относительная
световая отдача [4]
Лампа накаливания 100 Вт 13.8 [5] 2.0 %
Лампа накаливания 200 Вт 15.2 [6] 2.2 %
Галогеновая лампа 100 Вт 16.7 [7] 2.4 %
Галогеновая лампа 200 Вт 17.6 [6] 2.6 %
Галогеновая лампа 500 Вт 19.8 [6] 2.9 %
Кремлёвские звёзды 22 [8] 3.2 %
Кинопроекционные лампы 35 [9] 5.1 %
Светодиоды 10—300 [10] [11] [12] [13] [14] 1.5—40 %
Ксеноновая дуговая лампа 30—50 [15] [16] 4.4—7.3 %
Люминесцентная лампа 40—104 [17] 6—15 %
Газоразрядная натриевая лампа высокого давления 85—150 [6] [18] 12—22 %
Газоразрядная натриевая лампа низкого давления 100—200 [6] [18] [19] 15—29 %
Перспективные образцы белых светодиодов с рекордными параметрами 249 [20] , 254 [21] , 276 [22] 36 %, 37 %
Теоретический максимум для источника монохроматического зелёного света с частотой 540 ТГц (длина волны 555,016 нм) 683 (точно) [23] 99,9997 %
Теоретический максимум для источника монохроматического зелёного света с длиной волны 555 нм 683,002 100 %

Хотя Солнце не потребляет энергию извне, а излучает свет только за счёт внутренних источников энергии, ему всё же также иногда приписывают значение световой отдачи. Определив её в этом случае, как отношение излучаемого Солнцем светового потока к выделяющейся в нём мощности, получают величину, равную 93 лм/Вт [24] .

Световая отдача

К основным характеристикам светильников относятся: световой поток, сила света, световая отдача, освещенность, цветовая температура, индекс цветопередачи, яркость, светимость, коэффициент пульсаций, показатели ослепленности.
Световой поток представляет собой мощность светового излучения, воспринимаемого человеком как видимый свет. Обозначается буквой Ф и измеряется в люменах (лм). Световой поток обычно указывают в характеристиках ламп. Так для люминесцентной лампы мощностью 18 Вт световой поток может достигать 1350 лм, при мощности лампы 36 Вт – 3350 лм и при мощности лампы 58 Вт – 5200 лм.
Сила света представляет собой отношение направленного светового потока, распространяющегося внутри телесного угла, к величине этого телесного угла. Обозначается буквой I и имеет размерность кандела (кд).
Световая отдача (энергоэффективность). Определяется как отношение светового потока, исходящего от светильника, к электрической мощности, потребляемой светильником от электросети. Измеряется в лм/Вт. Параметр напрямую связан с кпд источника света. Следует иметь в виду, что часто под кпд светильника подразумевают не кпд источника света, а только потери светового потока в плафонах и других конструкциях светильника. У люминесцентных светильников энергоэффективность как правило не менее 30 – 35 лм/Вт, у светодиодных не менее 50 лм/Вт.
Освещенность. Это величина светового потока, приходящаяся на единицу площади освещаемой поверхности. Обозначается буквой Е, имеет размерность люкс (лк). 1лк=1лм/м2. В отличие от таких характеристик, как световой поток и световая отдача, которые являются характеристиками непосредственно источника света, параметр освещенности показывает, насколько правильно подобраны светильники для данного конкретного помещения. Достаточно освещено рабочее место или нет. При проектировании освещения рассчитывается именно освещенность, которая нормируется в зависимости от вида зрительных работ.
Цветовая температура. Любое тело, температура которого выше температуры абсолютного нуля (ноль градусов по Кельвину, или минус 273 градуса по Цельсию) излучает электромагнитные волны, в том числе и видимого глазом диапазона частот. Цветовая температура характеризует спектр излучения исследуемого источника света. Измеряется в градусах Кельвина и показывает, до какой температуры необходимо нагреть абсолютно черное тело, что бы спектр излучения этого абсолютно черного тела соответствовал спектру излучения источника света. Абсолютно черное тело предполагает такое свойство его поверхности, при котором все падающие на него световые лучи поглощаются им без отражения.
Индекс цветопередачи. Этот индекс характеризует естественность и правильность передачи цветов. Обозначается Ra. Имеет максимальное значение 100 (для разных источников света принимает значение от 0 до 100), при котором мы видим цвета такими, как и при солнечном свете. Он показывает, действительно ли мы зеленое увидим как зеленое, а красное как красное. Попробуйте осветить, светлую прозрачную штору экраном телевизора – при изменении картинки на экране цвет штор будет менять оттенок. А для нас важно, что бы мы видели все цвета естественно без искажений.
Хотя в некоторых случаях наоборот важно подчеркнуть некоторые цвета. В таких случаях используют светильники либо с определенной цветовой температурой, либо с цветным излучением.
Яркость. Это отношение силы света в заданном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. Определяется как отношение кд/м2.

Всех потребителей должен интересовать ряд параметров электроламп, которые определяют возможность применения их в том или ином светильнике. В первую очередь, это характеристики, определяющие количество света, выдаваемое той или иной лампой. К ним относятся световой поток в люменах, значение которого всегда приводится в каталогах ламп и световая отдача, которую легко высчитать, зная световой поток. Например, обычная стоваттная лампа накаливания имеет световой поток в 1200 Лм, 35-ваттная галогеновая лампа — 600 Лм, а натриевая 400-ваттная лампа в светильнике, который используют для освещения улиц — 48 000 Лм. Т.к. световая отдача — это характеристика, показывающая количество света, приходящегося на один Ватт мощности, то становится понятно, что разные типы ламп имеют разную световую отдачу, которая определяет эффективность преобразования электрической энергии в свет и, следовательно, экономическую эффективность применения той или иной лампы.

Световая отдача

Одной из важнейших характеристик источников света является световая отдача (или световая эффективность). Единицей измерения световой отдачи является Лм/Вт (специалисты говорят «люменов с ватта», подразумевая, что каждый ватт потребленной электроэнергии выдает некоторое количество люменов светового потока). Это самый важный параметр лампы с точки зрения ее энергосбережения. Все развитие источников света — это в той или иной степени увеличение световой отдачи и приближение ее к теоретическому максимуму. Максимальное значение световой отдачи при «идеальном» преобразовании электроэнергии в свет различное для разных типов ламп. Как уже говорилось, световая отдача — это соотношение между воспринимаемым человеческим глазом количеством света, измеряемом в Люменах и мощностью источника излучения, измеряемом в Ваттах. Это соотношение зависит от длины волны излучения и достигает максимума в желто-зеленой части спектра (555 нм).

График этой зависимости отлично знаком каждому светотехнику и называется «кривая видности». Он показывает количество люменов «видимого света», которое несет в себе каждый ватт лучистой энергии монохроматического («одноцветного») излучения для той или иной длины волны. При идеальном (без потерь) преобразовании электроэнергии в свет для длины волны в 555 нм получается максимальная световая эффективность — 683 Лм/Вт, а, например, для 630 Нм (красный цвет) — всего 180 Лм/Вт. Привычные всем лампы, испускают белый свет. Белый свет представляет собой смесь разных излучений и может иметь разный спектр. Световая отдача таких ламп зависит от спектра и может быть разной. В таблице представлены значения светового потока и световой отдачи различных источников света.

Тип лампы Световой поток (люмен) Световая отдача (люмен/ватт)
Лампа накаливания 5 Вт 20 4
Лампа накаливания 10 Вт 50 5
Лампа накаливания 15 Вт 90 6
Лампа накаливания 20 Вт 140-160 7
Лампа накаливания 40 Вт 415-460 10
Лампа накаливания 60 Вт 790-830 13
Лампа накаливания 100 Вт 1550-1630 15
Лампа накаливания 200 Вт 2860-2960 15
Галогенная лампа накаливания 55 Вт 1400-1600 27
Газоразрядная лампа 35 Вт («автомобильный ксенон») 3000-3400 93
Натриевая газоразрядная лампа 430 Вт (Philips SON AGRO) 48600 113
Светодиод Cree XP-G 5 Вт 460-493 92 (до 139)
Cветодиод P7 SSC 10 Вт около 700 70
Cветодиод CreeMC-E 10 Вт около 770 77
Cветодиод CreeXM-L (2,6в*0,7А=1,82вт) 1,82-10 Вт около 280-910 153-91
Люминесцентная лампа 40 Вт 2000 50
Люминесцентная лампа (840; GE Polylux XLr) 36 Вт 2268 63
Индукционная лампа 40 Вт 2800 90
Солнце 3,8·1028 93

Таким образом очевидно, что световая отдача светодиодов находится на высочайшем уровне и практически не уступает, а то и превосходит другие источники света — лидеры по этому показателю! Но для выбора лампы одной световой отдачи мало. Не менее важны и другие характеристики.

Эксплуатационные характеристики

Второй важнейшей характеристикой любой лампы является ее срок службы.

Лампы перегорают. Мало того, световой поток любой лампы будет уменьшаться в процессе эксплуатации. Эти факторы отражены в сроке службы лампы. Полный срок службы характеризует время до момента выхода лампы из строя. Полезный срок службы — время, пока световой поток не упадет ниже определенного предела. Срок службы лампы напрямую влияет на частоту замены их в светильнике. Понятно, что замена ламп занимает определенное время и силы обслуживающего персонала, что, в конечном итоге приводит к удорожанию эксплуатации светильника.

На диаграмме представлены средние сроки службы основных типов источников света.

Недосягаемым лидеров по сроку службы являются светодиоды, которые можно эксплуатировать до 100 000 часов без значительных потерь светового потока. Это соответствует приблизительно 10 годам службы светильника без замены! Однако следует учитывать один очень важный момент — светодиоды очень боятся высоких температур. Такой высокий показатель срока службы гарантируется только при определенной температуре кристалла (60-80 ºС). Поэтому чрезвычайно важно обеспечить хороший отвод тепла от светодиодов в светильнике!

Цветопередача. Индекс цветопередачи

Еще один важный момент при выборе источника света — это индекс цветопередачи. Индекс цветопередачи — это относительная величина, показывающая, насколько естественно и точно передаются цвета предметов в свете того или иного источника света. Этот индекс обозначается двумя буквами (Ra) и варьируется от 0 до 100. Эталонный источник света (т.е. идеально передающий цвет предметов) равен 100. Для человеческого глаза комфортный уровень цветопередачи составляет 80-100Ra.

Индекс цветопередачи светодиодных ламп достигает 85-90 Ra и примерно соответствует самым продвинутым лампам накаливания (галогенным лампам), которые, например, используются для подсветки предметов искусства. Как мы уже выяснили, натриевые газоразрядные лампы имеют очень высокую световую отдачу, но, как видно из таблицы, при этом их индекс цветопередачи самый низкий и о комфортности освещения не может быть и речи, т.к. все предметы в свете такой лампы будут казаться серыми.

Кроме рассмотренных выше важнейших характеристик источников света есть еще множество менее важных, но также данные факторы напрямую влияют на комфортность, удобство и экономичность использования лампы или светильника, и по этим показателям светодиоды либо не уступают, либо намного превосходят всех основных конкурентов. Но выбор, в конечно счете, за потребителем!

Итак, к достоинствам современных светодиодов как источников искусственного освещения относятся:

  • Невысокая потребляемая мощность в сочетании с высоким КПД (яркость свечения плюс светоотдача). Светодиодные светильники чрезвычайно экономично обращаются с электроэнергией. Соотношение сила света/ватт мощности у светодиодов в сто раз! выше, чем у самых современных ламп накаливания или галогенных ламп. То есть для при той же освещенности используется в сто раз меньше электроэнергии.
  • Мгновенный выход на рабочую мощность, обеспечиваемый практически нулевой инертностью светодиодов.
  • Очень большой срок службы, до 100 тысяч часов, что в 5-100 раз превышает срок службы других типов ламп! При этом не наблюдается существенного падения светового потока.
  • Низкие эксплуатационные расходы, так как отсутствует необходимость частой замены перегоревших ламп в светильнике.
  • Необыкновенно сочные, насыщенные цвета.
  • Высокая контрастность.
  • Отсутствие морганий и пульсаций, что обеспечивает комфортность восприятия света.
  • Безопасность использования. Отсутствует существенный нагрев, различные побочные излучения (инфракрасное, как у ламп накаливания, или ультрафиолетовое, как у люминесцентных ламп).
  • Отсутствие вредных компонентов, например ртути как у люминесцентых ламп гарантирует экологическую безопасность и не требует специальной утилизации.
  • Высокая виброустойчивость и абсолютная взрывобезопасность, что гарантирует от опасности получить травму из-за взрыва, разрушения осветительного прибора или пожара.

Соотношение Лм/Вт показывает отдачу лампой количества видимого света в люменах при потреблении единицы мощности. Для каждого отдельного случая существует строго определенное количество излучения на каждый ватт потребляемой электрической мощности. Световая отдача при этом остается основной характеристикой экономичности.

На данное значение большое влияние оказывает специфика технологии изготовления отдельно взятого устройства. Постепенно исчезающие с рынка потребления , долгое время остававшиеся безальтернативными источниками света, по этому показателю в разы уступают современным моделям с более высокими эксплуатационными характеристиками.

От уровня световой отдачи в первую очередь зависит выполнение задач по энергосбережению, что является значительным стимулом в разработке усовершенствованных источников света, примером которых являются светодиодные модели.

Особенности нашего зрения заключаются в приеме только очень ограниченного спектра излучения, относящегося к видимому. При этом определенные участка в данном диапазоне воспринимаются в разной степени. Мы наиболее четко воспринимаем зелено-желтый участок спектра, имеющий длину волны 555 мм. А вот красный и фиолетовый относятся к трудным для восприятия зонам.

Теоретически световая эффективность достигает максимального уровня именно для данной длины волны, а соответствующие расчеты, сделанные для оптимального процесса преобразования энергии в свет монохроматического типа, показывает эталонное значение световой отдачи в 683,002 Лм/Вт.

Поскольку спектр излучения ламп накаливания имеет ярко выраженное смещение в сторону волн инфракрасного вида, световая отдача таких элементов имеет небольшое значение. Совокупность рассмотренных фактов предопределила введение нового показателя, характеризующего источники света – относительная световая отдача. С ее помощью определяется процентное соотношение номинальных показателей отдачи света конкретным источником к теоретически возможному максимуму.

В целях более детального ознакомления приводится таблица с показателями параметров светового потока и отдачи, для наиболее известных источников света.

Здесь показаны и характеристики для Солнца, не принимая во внимания тот факт, что оно не потребляет внешнюю энергию.

В последнее время происходит непрерывный процесс усовершенствования светодиодов – безусловных лидеров по характеристикам световой отдачи. Самые высокие показатели присущи моделям брендов Osram и Gree, внедрившим значительное число инновационных технологий в данном направлении. Последняя разработка Cree inc – это устройство с отдачей 200 Лм/Вт при значениях потока в 3200 Лм.

Световая отдача – показатель эффективности

Важность этого параметра с точки зрения энергосбережения наложила отпечаток на все вехи развития и усовершенствования в производстве источников света. На протяжении многих лет все усилия конструкторов и производителей были направлены на достижение главной цели – увеличить характеристики световой отдачи и максимально приблизить их к теоретически возможному уровню.

Выше мы упоминали о соотношении между воспринимаемым глазом количеством света и рабочей мощностью конкретного источника. Именуемый «кривой видности» график подобной зависимости прекрасно знаком каждому квалифицированному светотехнику. На нем схематически изображено количество люменов света, воспринимаемого глазом, которое переносится каждым ваттом монохроматического излучения на определенной длине волны.

Приведем примеры наибольшего показателя световой эффективности при идеальном, происходящем без малейших потерь, процессе преобразования в свет электрической энергии. Для красного цвета с показателями 630 Нм эта величина составит только180 Лм/Вт. А вот стандартным в обыденной эксплуатации считается излучение лампами белого цвета. Он представляет из себя комплексную смесь излучений разного вида и имеет широкий диапазон спектров. Следовательно, световая отдача также довольно многообразна.

Выбор лампочки для дома

Рассматриваемая характеристика источников света оказывает существенное влияние на процесс подбора самого экономичного варианта для использования в доме. Чаще всего используются следующие виды.

Постепенно теряют свою популярность, проигрывая последним разработкам по всем показателям в области энергосбережения. Имея отдачу света на уровне 9-19 люменов на потребляемый ватт энергии, такие лампы не способны увеличивать отдачу даже при значительном увеличении мощности. Происходит только повышение параметров светового потока.

Еще один недостаток – повышенные траты электричества из-за нагревания в процессе эксплуатации. Кроме невысокой цены трудно отыскать еще какие-то плюсы.

Отличные показатели экономичности, долговечность и параметры отдачи до 104 люменов – причина большой востребованности и популярности этих ламп. Они применяются в основном в офисных помещениях, производственных цехах и магазинах из-за довольно больших габаритов. Но налажен выпуск и компактных модификаций, приспособленных для бытовых нужд.

Лучший на сегодняшний день вариант – . Они практически не подвержены нагреву, имеют разную конструкцию цоколя, идеальны с точки зрения компактности. К важным приоритетам относятся длительные сроки службы, устойчивость к низким температурам и полная независимость от потенциальной опасности перепадов напряжения и многократного включения и выключения.

Диапазон световой отдачи не имеет аналогов среди других световых приборов – 100-120 люменов.

Светодиодное освещение — реальная экономия или пустая трата денег?

Светодиод – слово, которое мы все чаще слышим в повседневной жизни. Светодиод или светоизлучающий диод (СД, СИД, LED англ. Light-emitting diode) — полупроводниковый прибор, излучающий свет при пропускании через него электрического тока. Раньше светодиоды применялись в основном для подсветки и индикации. Сегодня светодиоды применяются в мощных ручных фонарях, для освещения улиц, производственных, офисных помещений и прочих объектов.

Все больше появляется компаний предлагающих светодиодную продукцию, утверждая что используя их продукцию клиент сможет серьезно сэкономить на оплате электроэнергии, обслуживании систем освещения. Цена вроде бы аналогичных по параметрам изделий от разных производителей может в разы отличаться. Почему? На этот вопрос и не только постараемся ответить далее.

Светодиодные светильники действительно могут помочь существенно сэкономить электроэнергию, но существуют нюансы, которые могут свести всю экономию на нет.

Давайте рассмотрим несколько важных характеристик и требований к светильникам.

Светоотдача светодиода и светильника в целом. На эффективность светодиодного светильника влияют 3 основные показателя – это эффективность светодиода, эффективность блока питания и эффективность оптической системы. Светодиод может обладать светоотдачей 40- 200 лм/Вт. Блок питания должен иметь коэффициент мощности больше или равный 0,9 (90%). Важны и потери на оптической системе.

Теплоотвод. Грамотно реализованный теплоотвод – залог долгой жизни светильника. Светодиоды обладая рядом несомненных достоинств – хорошая светоотдача, компактность, механическая прочность, ресурс до 150 000 часов (=/365дней/24часа=17лет!), экологичность, обладают одной важной особенностью – чувствительность к перегреву. Перегрев светодиода снижает его срок службы, при перегреве снижается световой поток, следовательно энергоэфективность. Итого при перегреве светодиода мы получаем — необратимые деградационные процессы в кристалле, что конечный пользователь ощутит в – снижении светового потока, снижении срока службы, изменение цветовой температуры свечения. Стоит обратить внимание на то, как производитель организовал теплоотвод. Мощные ребра радиатора – это не просто полет дизайнерской фантазии и украшение, — это один из показателей качественного изделия. Тепло от светодиодов должно беспрепятственно подходить к рассеивающим элементам.

Если Вам предлагают промышленный светодиодный светильник 160 ВТ в глухом железном корпусе от потолочного светильника 595х595, стоит задуматься- куда отводится тепло? и сколько эта конструкция «проживет».

Срок службы светильника. Напрямую зависит от светодиодов. Срок службы светодиода может достигать 150 000 часов, естественно при соблюдении теплового режима. При перегреве светодиод может не дотянуть и до 1000 часов.

Обслуживание. Качественные светодиодные светильники практически не нуждаются в обслуживании, это может сэкономить немало денег. Но светильник низкого качества, заметно осложнит жизнь, расходы на его обслуживание могут в несколько раз превысить его стоимость.

Кто, откуда, и что измеряет. Рынок светодиодного освещения с каждым годом растет. Все больше компаний позиционируют себя как производители светодиодного оборудования. Световой поток светильника измеряется в Люменах, но часто возникает ситуация, что Люмены у двух одинаковых светильников от разных производителей – «разные» , в итоге один светильник адекватно освещает помещение, а другой вроде бы с теми же характеристиками не справляется со своей задачей. Все дело в том, что световой поток должен измеряться от светильника, а не от светодиодов в нем. Замер со светодиодов не учитывает потери на внешней оптической системе и не может показать реальный световой поток.

Некоторые производители вообще не утруждают себя замерами и указывают теоретический, математически рассчитанный световой поток без учета потерь. Приведем грубый, но наглядный пример:

в светильнике 5 светодиодов мощностью 10Вт, питаются от БП 50Вт, светоотдача светодиодов по паспорту 100Лм/Вт Получаем 5х10х100=5000Лм при 50Вт. На самом деле есть еще КПД блока питания(хорошо если 0,9), оптическая система(потери 10-20%, будем считать 15%), потери при нагреве светодиода(зависят от температуры и могут достигать внушительных значений, в данном случае будем считать 10%)

Получаем световой поток (5х10*0,9*100)-15%-10%=3442,5Лм. В нашем примере реальный поток отличается от указанного более чем на 30%!

При замерах потока от светодиодов все не так печально, разница может составлять 10-15%, но это тоже не мало.

Используя качественные светодиодные устройства, мы значительно экономим по сравнению с лампами накаливания(ЛН), люминесцентными(ЛЛ) и ДРЛ лампами, за счет низкого энергопотребления, высокого срока службы изделия, отсутствия затрат на обслуживание, эффективного распределения света.

При одинаковом световом потоке светодиодная лампа будет потреблять в 10 раз меньше электроэнергии по сравнению с лампой накаливания, в 2 раза меньше, по сравнению с люминесцентными и ДРЛ лампами, при этом срок ее службы в 100 раз больше чем у лампы накаливания, в 16 раз больше чем у люминесцентной и в 8 раз больше чем у ДРЛ (Лампа накаливания-10Лм/Вт, срок службы 1000 часов. Компактные люминесцентные лампы 50Лм/Вт, срок службы 6000 часов. ДРЛ- 50Лм/Вт, срок службы 12000часов. Светодиодная лампа- 100 Лм/Вт, 100 000 часов). Стоит отметить, что из-за скачков напряжения пускорегулирующие устройства ЛЛ и ДРЛ могут выходить из строя гораздо раньше, не вырабатывая ресурс ламп в 6000ч и 12000ч. соответственно. Световой поток ламп не одинаков на всем протяжении срока службы. Например, у ламп ДРЛ после

2000 часов эксплуатации световой поток падает до 50% от заявленного. У люминесцентных (энергосберегающих) ламп после 4000 часов работы световой поток уменьшается на 30%.

Люминесцентная лампа и ДРЛ светят во все стороны, а светильник перераспределяет свет с определенными потерями уже в нужную сторону. Потери светового потока в различных светильниках на ЛЛ и ДРЛ колеблются от 25 до 80%. Например лампа ДРЛ 250 со световым потоком 13000 Лм, при работе в стандартном светильнике будет выдавать световой поток в сторону освещаемой поверхности — 6500 Лм. А после

2000 ч. работы световой поток уменьшится до 3250 Лм. В светодиодном светильнике таких проблем нет, т.к. при хорошем охлаждении светодиод не деградирует и его световой поток на протяжении всех 100000ч практически неизменный, светодиод светит не во все стороны, а направленно, потери – 10-20% на вторичной оптике.

Что касается цены светодиодных светильников… Качественно – не обязательно очень дорого, верно и обратное утверждение, что дорогой светильник – это не всегда качественный. При этом слишком низкая цена вряд ли порадует Вас качеством товара.

Приобретая светодиодное оборудование, рекомендуем обратить внимание на:

Светодиоды, на которых собрано изделие(производитель, светоотдача, срок службы)

Коэффициент мощности блока питания — больше или равный 0,9 (90%) и его производителя

То как организован теплоотвод (мощное изделие должно адекватно охлаждаться, важна и температура в точке пайки)

Как и откуда замеряется световой поток(со светодиодов или со светильника или теоретически рассчитан)

То, какую гарантию дает производитель(если гарантия всего год — однозначно стоит задуматься)

Где подобное оборудование стоит, какие проекты реализованы и насколько успешно.

Светодиодные лампы все чаще можно видеть на витринах магазинов, и многие покупатели уже успели опробовать дорогие новинки в своем хозяйстве. Декларируемых преимуществ у светодиодных ламп несколько: экономичность на уровне люминесцентных ламп или выше, огромное количество циклов включения/выключения (20-80 тыс.), огромный срок службы (20-50 тыс. часов), плюс возможность работы с диммерами (регуляторами). А главный их минус — невероятно высокая цена даже по сравнению с люминесцентными решениями.

Однако высокая цена для многих компенсируется экономией на обслуживании. Например, если использовать светодиодную лампу в паре с датчиком освещенности в качестве уличного фонаря, то для средней полосы России заменять ее придется раз в 12 лет, в то время как люминесцентную лампу раз в 3 года, а обычную лампу накаливания по нескольку раз в год.


Кроме цены, есть у светодиодной лампы еще один недостаток — относительно невысокая мощность. Типичные предложения на рынке — 9-13 ватт, которые в теории обещают быть эквивалентными 80 ваттам ламп накаливания. Но многие покупатели отметили, что это далеко не так — яркость светодиодных ламп, особенно недорогих, даже на глаз меньше заявленных, и тут нет ничего удивительного. Главные причины такого положения: в завышении производителями характеристик их продуктов, плюс направленность излучения светодиодов, с которой борются как формой самих ламп и расположением светодиодов в ней, так и различной формой отражателей.

Но как разобраться, насколько эффективны сегодняшние светодиодные лампы ? Разумеется, можно заглянуть в таблицу характеристик типичных ламп. Вот так, например, выглядит эффективность некоторых сегодняшних ламп в сравнении друг с другом:

В этой таблице приведены некие усредненные или даже теоретические характеристики для ламп того или иного типа. Особенно это касается светодиодной технологии, которая только начинает активно развиваться, и характеристики светодиодов различаются в разы по энергопотреблению, светоотдаче, себестоимости и т.д. Потому усреднять тут — не совсем верный подход. Но как узнать, что на самом деле представляет собой та или иная светодиодная лампа? Ответ один — с помощью инструментального тестирования с применением специального оборудования, которое провели наши коллеги с сайта iXBT.com. Целью их первого исследования было положить начало серии будущих тестов, основательно подойдя к данному вопросу. В своих экспериментах они замеряют не только световой поток, но и колориметрические характеристики (спектр излучения), время старта и выхода на рабочую яркость, энергопотребление, силу света и коэффициент осевого направленного действия. Для правильной оценки и интерпретации результатов нужно хорошо разбираться в деталях и особенностях работы соответствующих ламп, потому мы решили взять некоторые из их результатов и интерпретировать их по-своему для краткости и простоты восприятия, сравнив лишь яркость и эффективность ламп разного класса: светодиодных, люминесцентных, галогенных и обычных ламп накаливания, включая версии с матовыми стеклами. Что касается остальных параметров, то констатируем лишь некоторые общие выводы, сделанные экспертами:

  • все светодиодные лампы имеют задержку включения от 100 до 900 мс;
  • световая отдача на 1 ватт для протестированных светодиодных ламп отличается до двух раз;
  • для большинства светодиодных ламп весьма высок коэффициент осевого направленного действия (выражается в неравномерности освещения по сравнению с точечным источником света), другими словами, лампы имеют склонность к направленному распределению светового потока;
  • энергопотребление светодиодных ламп не всегда соответствуют заявленному и находится в диапазоне от -20% до +30% для протестированных образцов.

Итак, ниже мы приведем наши собственные диаграммы, где будет отражено значение световой отдачи из расчета на 1 потребляемый ватт электроэнергии для ламп следующего типа:

Обычная лампа накаливания;

Типичная люминесцентная лампа с длинными излучающими трубками;

Люминесцентная лампа с излучающими трубками, накрытая матовым колпаком;

Дорогая высококачественная люминесцентная лампа со спиралевидной излучающей трубкой;

Качественная светодиодная лампа, где светодиоды накрыты матовым пластиковым колпаком;

Высококачественная светодиодная лампа с матовым пластиковым колпаком.

Важный момент — в тесте принимали участие качественные брендовые светодиодные лампы, и не было дешевых безымянных поделок.

Итак, вот какие выводы можно сделать:

1. матовое стекло на лампе ухудшает светоотдачу примерно на 4%;

2. обычные качественные лампы накаливания демонстрируют чуть лучшие характеристики, чем мы видим в теоретической таблице, тем самым сокращая дистанцию до галогенных ламп;

3. люминесцентные лампы заметно отличаются по светоотдаче и продолжают совершенствоваться.

А по светодиодным лампам дадим отдельный комментарий. Дело в том, что из девяти протестированных брендовых ламп специалистами iXBT.com семь показали светоотдачу в диапазоне 47-68 лм/Вт, потому на нашей диаграмме присутствует как раз некий средний экземпляр со светоотдачей 55,7 лм/Вт в виде «качественной светодиодной лампы с матовым колпаком». А вот другие две лампы показали высокую светоотдачу в диапазоне 85-91 лн/Вт. Предсказать, какова будет светоотдача, например, у вот такой китайской «кукурузы», весьма сложно. Но она может оказаться куда ниже 47 лм/Вт.

Чтобы не ошибиться с выбором, свое внимание надо обращать на брендовые модели, где обычно на упаковке указывается световой поток в люменах, а сама лампа примерно ему и соответствует.

Итак, эффективность сегодняшних светодиодных ламп находится на уровне люминесцентных. Паритет по этому параметру наблюдается как среди средних моделей, так и среди дорогих. Хотя у светодиодных потенциал, все же, выше.

Чтобы помочь сориентироваться при покупке, мы сделали вот такую диаграмму, где указали, какой электрической мощности нужно выбрать лампу, чтобы ее световой поток был эквивалентен принятому значению для лампы накаливания мощностью 100 Вт.

Кстати, в отношении характеристик люминесцентных ламп нужно помнить, что со временем они меняются. После 200-300 часов работы световая отдача люминесцентной лампы падает примерно на 10%. Также влияние на срок службы оказывает низкая температура, которая может сократить его вдвое. Светодиодные лампы не имеют этих недостатков. Так что остается подождать, когда цены на них достигнут приемлемого уровня.

Мой секрет

Световая отдача в этом случае равна 625 лм / впг.
Световая отдача 100 — 170 лм / Вт, срок службы 5 — 7 тыс. ч, используется гл. Световая отдача 100 — 140 лм / Вт, срок службы до 15 — 20 тыс. ч, используется для наруж.
Световая отдача находится в прямой зависимости от температуры тела накала лампы. На рис. 3 — 7 приведена такая зависимость для газополных ламп накаливания.
Оптимальное соотношение толщины слоя и размеры зерна люминофора. Световая отдача (или яркость свечения) экрана сильно зависит от размера зерен люминофора. Как правило, более крупнозернистые экраны имеют большую световую отдачу. Однако использование крупнозернистых слоев люминофора в ряде случаев нецелесообразно. Размер зерна ограничивает разрешающую способность экрана, поскольку светящееся пятно на экране принципиально не может быть меньше величины светящегося под электронным лучом кристаллика люминофора. Наиболее заметное снижение световой отдачи наблюдается при размельчении сульфддных люминофоров. Поэтому сульфиды обычно используются со сравнительно крупными зернами — до 5 — 8 мкм.
Световая отдача (отношение светового потока лампы к ее электрической мощности) для нормальных ламп лежит в пределах 8 7 — 19 7 лм / вт — для ламп на 127 в и 7 0 — 18 7 лм / вт — для ламп на 220 в. Меньшее предельное значение световой отдачи относится к лампам мощностью 15 вт, а большее — к лампам мощностью 1500 вт.
Световая отдача в некоторых сцинтилля-торах пропорциональна энергии возбуждающей частицы или кванта.
Световая отдача является основным экономическим показателем источников света. Однако этот показатель следует обязательно рассматривать в совокупности со сроком службы и стоимостью.
Световая отдача этих ламп достигает 100 лм / Вт, цветовая температура составляет 6000 К, индекс цветопередачи равен 80 — 90, а срок службы — несколько тысяч часов. С точки зрения использования этих ламп в прожекторах важны также относительно небольшие габариты дуги разряда и некритичность к положению горения. При подключении прожекторов к различным фазам сети и при пространственном смещении их световых пучков пульсации освещенности на поле могут быть сведены к минимуму. Одновременно при разработке мощных металлогалогенных ламп была решена и такая важная проблема, как их мгновенное перезажигание после кратковременного исчезновения напряжения в питающей сети.
Световая отдача при постоянном токе равна приблиз.
Световая отдача показывает экономичность источника света и характеризуется отношением светового потока источника света к потребляемой им электрической мощности.
Световая отдача — отношение светового — потока лампы к ее электрической мощности — для нормальных ламп лежит в пределах 8 7 — 19 7 лм / Вт для ламп на 127 В и 7 0 — 18 7 лм / Вт для ламп на 220 В.
Световая отдача характеризует экономичность лампы, так как чем больший световой поток излучает лампа на 1 вт, тем она выгоднее.
Спектральная характеристика цезиевой лампы.
Световая отдача характеризует экономичность лампы: чем больший световой поток излучает лампа на единицу подводимой мощности, тем она экономичнее.
Зависимость мощности /, светового потока Ф, напряжения на лампе U, тока / от напряжения сети.| Характеристики раз-горакня ксеноновых ламп высокой интенсивности. Световая отдача возрастает с ростом удельной мощности, стремясь к пределу около 45 — 48 лм / Вт.
Функциональная схема питания импул ной лампы с накопителем энергии (ИЛ — импульсная лампа, включенная в разрядный контур К с накопителем электрической энергии Я. являющимся вторичным источником энергии для лампы. ЗУ — зарядное устройство. ПИ — первичный источник энергии. ГИ — генератор зажигающих импульсов и УСЗ — блок управления, синхронизации и зашиты.| Типичная зависимость силы св. та / от времени Г (1 а — пиковая сила света. т — длительность импульса силы света.| Максимально различающиеся по форме индикатрисы освечивания исследованных в номинальных режимах ИЛ. Световая отдача трубчатых ксеноновых ИЛ достигает 60 лм / Вт. Связанной с пространственным распределением излучения величиной является эквивалентный телесный угол QD, равный отношению световой энергии Q к освечиванию в в принятом за основное направление излучения.
Спектральные распределения КПД в единичном телесном угле в направлении, перпендикулярном оси трубки, для трубчатых ксеноновых ламп.| Спектральное распределении КПД в единичном телесном угле для стеклянной лампы ИСШ7 (ксенон, 0 22 МПа, (- мм. 1000 В, 6800 пФ, 10 35 МКС, / 2 кГц, / ср — 4 8 кд. Световая отдача шаровых ИЛ обычно не превышает 15 лм / Вт. Увеличение расстояния между электродами сопровождается приблизительно линейным ростом световой отдачи.
Световая отдача характеризует световой поток получаемый при затрате 1 вт электроэнергии.
Световая отдача обычно выражается в люменах на ватт лучистого потока. Не следует смешивать ее с термином отдача в приложении к практическому источнику света, так как последний основан на мощности, подводимой к источнику, а не на излучаемом источником потоке энергии.
Световая отдача увеличивается линейно в зависимости от плотности тока пучка при малых плотностях тока, затем начинает расти медленнее и приближается к насыщению при плотностях около 1 мка / см. и выше. Эффективность преобразования возрастает с ростом напряжения и уменьшается при увеличении плотности тока.
Световая отдача зависит от произведения спектральной эмиссионной характеристики и характеристики чувствительности глаза. Так как глаз имеет наибольшую чувствительность в желто-зеленой области спектра (длина волны около 5560 ангстрем), то желто-зеленые люминофоры обладают наибольшей эффективностью. Цинкокадмиевый сульфид, активированный серебром или медью, и цинкобериллие-вый силикат, активированный марганцем, отдают максимальную энергию вблизи области максимальной чувствительности глаза.
Световая отдача характеризует энергетический КПД люминофора и выражается через отношение силы света к энергии возбуждающего его электронного пучка.
Схема электронно-оптического преобразователя с параллельным переносом. Обычно световая отдача выражается в свечах, деленных на ватты.
Световая отдача титана при сгорании его в кислороде получается несколько меньшей, чем магния и алюминия, испытанных в тех же условиях. Количество тепла, выделяющееся при сгорании титана, также меньше, чем для магния или алюминия.

Световая отдача люминофора не исчезает мгновенно после прекращения воздействия на него электронов, а уменьшается постепенно по экспоненциальному закону. Это явление известно как фосфоресценция. В зависимости от состава люминофора длительность послесвечения может меняться от нескольких микросекунд до нескольких секунд. Экраны электроннолучевых трубок характеризуются спектральным составом свечения и длительностью послесвечения. Чтобы на экране электронно-лучевой трубки не накапливался отрицательный заряд, создающий тормозящее поле для движущихся к экрану электронов, необходимо, чтобы экран эмиттировал один или более вторичных электронов на каждый ударяющийся о него первичный электрон. Для любого материала отношение числа вторичных электронов к первичным является функцией энергии первичных электронов.
Энергетический баланс ламп. а — люминесцентная лампа. б — лампа накаливания. в — люминесцентная лампа без. Световая отдача газосветных ламп довольно высока, однако они дают цветной свет, являющийся существенным недостатком ламп этого типа. Желтый свет натриевых ламп и сине-зеленый свет ртутных ламп делают лица людей бледными; цветопередача окрашенных поверхностей, освещенных светом таких ламп, сильно искажается.
Световая отдача источника света определяется как отношение излучаемого им светового потока к потребляемой электрической мощности. Чем больший световой поток излучает лампа на единицу мощности, тем больше ее экономичность.
Световая отдача 100-ваттной электролампы составляет 18 8 лм / Вт. Лампа посылает в окружающее пространство ежечасно 12 кДж световой энергии.
Общая световая отдача последних составляет лишь около 10 % истребляемой мощности тока, тогда как около 70 % падает на инфракрасное излучение и около 20 переходит непосредственно в тепло. В ртутной лампе положение иное:, на видимый свет (сине-зеленых оттенков) здесь идет около 25 % потребляемой мощности тока, а большая часть остатка расходуется на возбуждение ультрафиолетовых лучей.
Световая отдача современных ламп накаливания колеблется от 7 до 19 лм / Вт. Существенным прогрессом в развитии ламп накаливания является использование в них йодного цикла. В лампах специальной конструкции введено определенное количество иода, атомы которого под воздействием высокой температуры образуют соединения с частицами вольфрама — иодид вольфрама. Это соединение в зоне высоких температур (вблизи нити накала) снова распадается на иод и вольфрам.
Цветовые характеристики люминесцентных ламп по ГОСТ 6825 — 70. Световая отдача ртутно-кварцевых ламп ДРЛ также значительно выше, чем у ламп накаливания, и составляет без учета потерь в ПРА от 40 до 50 лм / вт в зависимости от их мощности.
Световая отдача современных прожекторных ламп колеблется от 12 до 17 1m / W, достигая до 30 lm / W при перекале нити за счет уменьшения срока службы лампы.
Световую отдачу излучения не следует смешивать с световой отдачей источника, равной числу люменов светового потока, получающемуся на каждый ватт мощности, затраченной для получения излучения.
Однако световая отдача силикатов и вольфраматов недостаточна для обеспечения высокой яркости свечения экрана при больших скоростях перемещения луча по экрану. В последние годы были разработаны высокоэффективные сульфиды, которые размельчаются без заметного снижения световой отдачи. Такие сульфиды с зеленым и синим свечением постепенно вытесняют силикаты и вольфраматы. Но и в настоящее время благодаря высокой физико-химической стойкости силикаты широко используются в производстве осциллографических трубок.
Если световая отдача нормальных ламп накаливания лежит в пределах 7 — 20 лм / Вт, то для люминесцентных ламп она составляет 75 — 80 лм / Вт, а срок службы последних составляет 5000 ч, превышая в 5 раз срок службы ламп накаливания. Однако люминесцентные лампы имеют и недостатки: необходимость в относительно сложных пусковых устройствах, пульсации светового потока и связанный с ними стробоскопический эффект при работе на переменном токе, малая пригодность для местного освещения.

Такая невысокая световая отдача теплового излучателя объясняется тем, что при хаотическом движении атомов и молекул возбуждаются не только световые (видимые), но и другие электромагнитные волны, которые не оказывают светового воздействия на глаз. Поэтому невозможно избирательно заставить тело излучать только те волны, к которым чувствителен глаз: обязательно излучаются и невидимые волны.
Значительно больше световая отдача электрических дуг, положительный кратер которых имеет температуру около 4000 К. В обычных дугах главная часть излучения (от 85 до 95 %) излучается положительным кратером, около 10 % — катодом и лишь 5 % приходится на свечение облака газов между электродами. В дугах интенсивного горения, в которые вводятся тугоплавкие соли некоторых элементов с большой испускательной способностью (редкие земли), роль облака повышается и на долю кратера приходится всего 40 — 50 % общего излучения. Хотя, по-видимому, в таких дугах излучение носит почти исключительно тепловой характер, все же в силу большой селективности излучения элементов, вводимых в состав облака, световая отдача подобных источников оказывается выше, чем для раскаленного угля и металлов.
Люминесцентная лампа. Если световая отдача нормальных ламп накаливания лежит в пределах 7 — 20 лм / вт, то для люминесцентных ламп она составляет 75 — 80 лм / вт, а срок службы последних составляет 5000 ч, превышая в 5 раз срок службы ламп накаливания.
Значительно больше световая отдача электрических дуг, положительный кратер которых имеет температуру около 4000 К. В дугах интенсивного горения (сила тока до 300 А) температура кратера достигает 5000 К, а в дугах под давлением около 20 ат Люммеру удалось довести температуру кратера до 5900 К, т.е. получить источник, близкий по своим световым свойствам к Солнцу. В обычных дугах главная часть излучения (от 85 до 95 %) излучается положительным кратером, около 10 % — катодом и лишь 5 % приходится на свечение облака газов между электродами. В дугах интенсивного горения, в которые вводятся тугоплавкие соли некоторых элементов с большой ис-пускательной способностью (редкие земли), роль облака повышается и на долю кратера приходится всего 40 — 50 % общего излучения. Хотя, по-видимому, в таких дугах излучение носит почти исключительно тепловой характер, все же в силу большой селективности излучения элементов, вводимых в состав облака, световая отдача подобных источников оказывается выше, чем для раскаленного угля и металлов.
Если световая отдача нормальных ламп накаливания ле жит в пределах 7 — 20 лм / Вт, то для люминесцентных ламп она составляет 75 — 80 лм / Вт, а срок службы последних составляет 5000 ч, превышая в 5 раз срок службы ламп накаливания.
Уменьшение световой отдачи при этом компенсируют путем повышения мощности нити дальнего света до 45 вт; для нити ближнего света достаточной является мощность 35 вт, так как из-за отсутствия металлического экрана потери светового потока уменьшаются. Вследствие некоторого смещения нити ближнего света в сторону от оптической оси рефлектора световой пучок несколько отклоняется в сторону. В результате этого сторона дороги, соответствующая направлению движения автомобиля, освещается сильнее, чем сторона, по которой происходит встречное движение, что и приводит к ослаблению слепящего действия. Однако часть лучей при ближнем свете, идущая горизонтально и вверх, все же приводит к тому, что общее слепящее действие получается несколько большим, чем при лампах Bilux. Вследствие этого необходим небольшой наклон оптической оси фары вниз, что связано с некоторым умень-щением дальности освещения.
Величина световой отдачи находится в прямой зависимости от температуры накала.
Величины световой отдачи у трубок прямого видения, работающих при напряжениях 14 — 18 кв и плотностях тока 0 1 — 1 мка / см2, достигают 2 — 3 св / вт для не-алюминировамных и 3 — б св / вт для алюмини-ровашшх экранов.
Повышение световой отдачи электроламп только на 10 / о равнозначно дополнительному выпуску более 60 миллионов памп в год.
Улучшение световой отдачи ртутных ламп достигается за счет добавок йодидов атрия, таллия и индия, которые, смешиваясь с парами ртути, дают дополнительное световое излучение. При этом световая отдача повышается в 1 5 — 2 раза и значительно улучшается цветность излучения. Такие лампы названы металлога-лоидными.
При этом световая отдача излучения равна 620т ] лм / вт.

Основными нормируемыми показателями являются освещенность на рабочем месте, общий индекс цветопередачи, коэффициент пульсаций освещенности. Для всех рабочих мест внутри помещений и для рабочих мест вне помещений, на которых выполняется конкретная работа (железнодорожные станции, аэропорты, карьеры и т.п.), основной нормируемой величиной является освещенность на рабочем месте. Величина нормируемой освещенности зависит, прежде всего, от характера выполняемой работы.

При освещении улиц и дорог нормируемой величиной служит яркость дорожного покрытия. Она устанавливается в зависимости от категории лиц, интенсивности движения, характера окружающей обстановки.

Общий индекс цветопередачи – отношение воспроизведения цветов предметов при освещении их данным источником света к воспроизведению цветов этих же предметов, освещаемых источником света, принятым за эталон. За «стандартный» источник был принят свет тепловых излучателей, ламп накаливания – их общий индекс цветопередачи принят равным 100. Принята следующая система оценки качества цветопередачи:

Ra > 90 – отличное качество;

90 > Ra > 80 – очень хорошее;

80 > Ra > 70 – хорошее;

70 > Ra > 60 – удовлетворительное;

60 > Ra > 40 – приемлемое;

Например, в российских нормах освещения установлено, что для предприятий полиграфической, текстильной, лакокрасочной отраслей промышленности, а также для хирургических отделений больниц общий индекс цветопередачи должен быть не ниже 90.

В России нормируется также коэффициент пульсации освещенности. У газоразрядных источников света – люминесцентных, металлогалогенных, натриевых ламп – величина светового потока изменяется с удвоенной частотой тока сети. В России, США, странах СНГ, Европы и Азии частота переменного тока в электрических сетях равна 50 Гц. Следовательно, световой поток ламп изменяется («пульсирует») 100 или 120 раз в секунду – все газоразрядные лампы как бы мерцают с такой частотой. Глаз этих мерцаний не замечает, но они воспринимаются организмом и на подсознательном уровне могут вызывать неприятные явления – повышенную утомляемость, головную боль, возможно стрессы. Кроме этого, при освещении пульсирующим светом вращающихся или вибрирующих предметов возникает так называемый «стробоскопический эффект», когда при совпадении частоты вращения или вибрации с частотой пульсаций света предметы кажутся неподвижными, а при неполном совпадении – вращающимися с очень малыми скоростями. Это вызывает у людей ошибочные реакции и является одной из серьезных причин травматизма на производстве.

Глубина пульсаций измеряется коэффициентом пульсации освещенности. В российских нормах установлено, что глубина пульсации освещенности на рабочих местах не должна превышать 20%, а для некоторых видов производства – 15%.

В России главным документом, устанавливающим параметры освещения, являются Строительные нормы и правила СНиП 23-05-95. Кроме этих норм, существуют Санитарные правила и нормы СаНПиН 2.21/2.1.1.1278-03, Московские городские строительные нормы МГСН 2.06-99 и множество отраслевых норм.

В Европе существуют общие Европейские нормы освещенности, несколько десятков специализированных норм, а также многие национальные нормы и правила. В Европейских нормах освещенности для ряда помещений введен еще один нормируемый параметр: для рабочих мест, оснащенных мониторами (т.е. практически для всех рабочих мест в офисах) устанавливаются требования к максимальной яркости тех поверхностей светильников, которые могут отражаться в экранах. Вот ряд Европейских норм освещенности:

Вид помещений, род деятельности Освещенность, лк Обобщенный показатель дискомфорта UGR Индекс цветопередачи Ra
Гардеробы, проходы, зоны движения 300 19 80
Письмо, машинопись, чтение, обработка данных 500 19 80
Техническое черчение 750 16 80
Рабочие места для компьютерного проектирования 500 19 80
Конференц-залы и комнаты для переговоров 500 19 80
Приемные 300 22 80
Архивы 200 25 80

Все электрические источники света можно разделить на три группы:

1. Источники света с телом накала.

1.1. Лампы накаливания

1.2. Галогенные лампы

2. Газоразрядные лампы

2.1. Газоразрядные лампы низкого давления (люминесцентные)

2.2. Газоразрядные лампы высокого давления (ртутные, натриевые, металлогалогенные)

3. Полупроводниковые источники света – светодиоды.

Источники света обычно сравнивают по ряду параметров, определяющих, насколько разные виды ламп применимы в том или ином случае.

Мощность лампы – электрическая мощность, потребляемая лампой. Единица измерения – ватт (Вт).

Световой поток . Например, обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт может иметь световой поток 1200 Лм, галогенная лампа 35 Вт – 1200 Лм, натриевая лампа мощностью 400 Вт – 48000 Лм. Т.е. разные типы ламп имеют разную световую отдачу, определяющую эффективность преобразования электрической энергии в свет, а значит, разную экономическую эффективность применения.

Световую отдачу измеряют в Лм/Вт (т.е. каждый ватт потребленной электроэнергии дает некоторое количество света). Чем больше отношение светового потока к мощности лампы, тем эффективнее преобразование потребляемой электроэнергии в свет. Это наиболее важный параметр лампы с точки зрения энергосбережения, и прогресс источников света – это в большой степени увеличение световой отдачи, ее приближение к теоретическим пределам.

Мощность, световой поток, световая отдача являются количественными характеристиками ламп. Кроме этого, существуют параметры, определяющие качество света — цветовая температура и цветопередача.

Цветовая температура определяет то, как мы видим цвета предметов. В зависимости от внешнего освещения один и тот же цвет будет восприниматься глазом несколько по-разному. Цветовая температура измеряется в градусах Кельвина. Условно источники света разделяют на три основные группы по цветовой температуре.

2. Нейтрально-белый 3 300 – 5 000 К

3. Холодно-белый > 5 000 К.

В жилых интерьерах традиционно используются лампы теплого тона (Тцв = 2 700 — 3 000 К). В свете таких ламп наиболее естественно выглядят лица людей. В офисных интерьерах используются более «холодные» лампы. Лампы с Тцв = 4000 — 4200 К подходят, например, для ландшафтного освещения, подчеркивая изумрудную зелень растений, тогда как, скажем, стандартные галогенные лампы с Tцв = 3 000 К для этой цели слишком «желтят». Очень интересный эффект может дать вдумчивое использование ламп разных спектров. В световой архитектуре информация, содержащаяся в цветности света, используется для организации пространства: автомобильные магистрали традиционно выделяются желто-золотым светом натриевых ламп, пешеходные пространства – более холодным светом. Сходные приемы могут применяться и в интерьере.

Цветопередача. Пожалуй, еще более важный параметр, о котором, к сожалению, часто забывают. Это понятие мы уже затрагивали, когда рассматривали основные светотехнические параметры. Чем более сплошной и равномерный спектр имеет лампа, тем более различимы цвета предметов в ее свете. Главный для нас источник света – Солнце – имеет сплошной спектр излучения и наилучшую цветопередачу, при этом Тцв меняется от 6 000 К в полдень до 1 800 К в рассветные и закатные часы. К сожалению, далеко не все лампы могут сравниться с Солнцем. Если искусственные источники теплового излучения – традиционные и галогенные лампы накаливания – благодаря сплошному спектру не имеют особых проблем с цветопередачей, разрядные лампы, имеющие в своем спектре полосы и линии, зачастую передают цвета предметов довольно своеобразно. В каталогах ламп производители, как правило, указывают общий индекс цветопередачи Ra, определяемый на основании оценки качества передачи цвета 8 эталонных цветных образцов. Ra тепловых ламп равен 100 (максимальное значение), для разрядных он колеблется от 20 (натриевые лампы) до 95 и даже 98. Правда, Ra не позволяет сделать вывод о характере передачи цветов, а иногда даже может дезориентировать дизайнера. Так, люминесцентные лампы с трехполосным люминофором (Ra=80) и белые светодиоды (декларируется Ra до 100) имеют Ra, соответствующий «хорошей» цветопередаче. Зачастую они неудовлетворительно передают некоторые цвета.

Задачей дизайнера (архитектора), проектирующего тот или иной интерьер (экстерьер), является тщательный подбор ламп для обеспечения требуемого качества цвета и света. Источники света – один из самых массовых товаров, производимых человеком. Ежегодно производится и потребляется несколько миллиардов ламп, львиную долю которых пока составляют лампы накаливания. Стремительно растет потребление современных ламп – компактных люминесцентных, натриевых, металлогалогенных. Заманчивые перспективы в энергосбережении, да и в дизайне осветительных остановок обещают ультрасовременные светодиоды. Происходящие качественные изменения позволяют надеяться, что источники света в новом тысячелетии станут важным инструментом архитектора, проектировщика, просто творческого человека – главного действующего лица наступающей эпохи дизайна.

Срок службы – важнейший эксплуатационный параметр ламп. Различают полный (пока не перегорит) и полезный (пока световой поток не упадет ниже определенного предела) срок службы.

Параметр Накаливания, рефлекторные (зеркальные)
ЛН
Галогеновые, галогеновые низковольтные
ГЛН
Люминесцентные, компактные люминесцентные
ЛЛ, КЛЛ
Газоразрядные (металло-галогеновые)
МГЛ
Газоразрядные (ртутные, натриевые)
ДРЛ, ДНаТ
Светодиодные
СД
Цветовая температура 2 700 К — теплый
(«желтый») свет
3 000 К — белый
(нейтральный) свет, спектр ближе к солнечному
2 700К — теплый свет;
2 900К. 4 000К –
белый свет;
5 400К. 6 400К –
холодный свет.
3 000 К… 4 200К —
белый (нейтральный) свет, спектр ближе к солнечному
2 000К… 2 700K —
теплый («желтый») свет (натриевые);
4 000К… 5 400К –
холодный («голубой») свет (ртутные).
2 700К – теплый свет;
2 900К. 4 000К –
белый свет;
5 400К. 6 400К –
холодный свет.
Индекс цветопередачи, Ra 100 90… 100 60… 90 80… 90 20… 60 80… 100
Световая отдача, лм/Вт 15… 20 30 30… 60 80… 100 100 40… 100
Экономичность низкая низкая средняя высокая высокая высокая
Долговечность 1 000 3 000 10 000 (КЛЛ)
20 000 (ЛЛ)
15 000 30 000 100 000
Включение в сеть непосредственное непосредственное; через понижающий трансформатор через пуско-регулирующий аппарат (ПРА) через пуско-регулирующий аппарат (ПРА) через источник постоянного напряжения (ленты) или тока (дискретные диоды 1… 10Вт)
Цветные лампы есть есть есть нет нет есть
Возможность регулировки яркости возможна, любым стандартным светорегулятором возможна, специальным светорегулятором невозможна невозможна возможна, специальным светорегулятором
Изменения в проводке для светорегулятора нет нет да неприменимо неприменимо да
Номинальная яркость сразу после включения сразу после включения 0,5. 1 мин после включения 2… 3 мин после включения 2… 3 мин после включения сразу после включения
Частота включения высокая; светильник можно включать сразу после выключения высокая; светильник можно включать сразу после выключения низкая, после выключения светильник нельзя включить 5… 10 мин высокая; светильник можно включать сразу после выключения
Влажные помещения запрещено* разрешено* запрещено* запрещено* запрещено* разрешено*
Основное освещение хорошо хорошо хорошо хорошо хорошо средне
Направленная подсветка средне (для рефлекторных) хорошо плохо хорошо неприменимо средне
Рассеянная подсветка хорошо (для рефлекторных) хорошо плохо хорошо неприменимо хорошо
Рассеянная подсветка (в нишах) плохо плохо хорошо неприменимо неприменимо хорошо
Уличное освещение средне хорошо плохо хорошо хорошо хорошо
Краткое описание Классический, привычный, желтоватый свет. Хорошо подходит для большинства интерьеров. Сильный нагрев, что сильно ограничивает применение. Постепенно вытесняются КЛЛ. Свет более белый, чем у ЛН, обеспечивает лучшую цветопередачу на кухне, в ванной. Кроме того, в ванной применяются по соображениям безопасности. Хорошо смотрятся в хай-тек интерьере. Локальная подсветка (детали интерьера, мебель, картины) Большой диапазон цветности позволяет заменить как ЛН, так и ГЛН. Хорошая замена ЛН из-за низкого нагрева и идентичных габаритов. Ввиду встроенной электроники не использовать при высокой влажности. Световой поток очень рассеян. Основное применение – экспозиционное, уличное освещение, большие помещения, мастерские, магазины, гаражи. Отличная цветопередача. Нуждаются в громоздком ПРА. Сильно желтый (натриевые) или холодный белый (ртутные) цвет. Уличное, производственное освещение. Нуждаются в громоздком ПРА. Широкий диапазон цветности, цветные исполнения, крайне малые габариты делают СД-светильники идеальным решением для декоративного освещения. Компактные источники питания. Для основного освещения пока слишком дороги, но технология имеет большой ресурс развития.

ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ РАЗНЫХ ТИПОВ ЛАМП.

Вольфрамовая спираль, помещенная в колбу, из которой откачан воздух, разогревается под действием электрического тока. Типичная для ЛН световая отдача – 10-15 Лм/Вт. ЛН в большей степени нагреватели, чем осветители: основная часть питающей нить накала электроэнергии превращается не в свет, а в тепло. В свет преобразуется всего 10-15% световой энергии. Срок службы ЛН, как правило, не превышает 1 000 ч. Световая отдача и срок службы определяются температурой спирали. При повышении температуры спирали возрастает яркость, но вместе с тем и сокращается срок службы. Сокращение срока службы является следствием того, что испарение материала, из которого сделана нить, при высоких температурах происходит быстрее, вследствие чего колба темнеет, а нить накала становится все тоньше и тоньше, после чего лампа выходит из строя.

Основными типами ламп накаливания являются лампы общего назначения, лампы специального назначения, декоративные лампы и лампы с отражателем. Рефлекторные зеркальные лампы обеспечивают пучок света, идеальный для освещения конкретной области. Встроенный отражатель обеспечивает максимальную осевую силу света.

Галогенные лампы накаливания.

Современный вариант ламп накаливания. Технологические новшества — добавление галогенидов в колбу лампы, использование особых сортов кварцевого стекла, «возвращение» теплового излучения на спираль ламп с помощью специальных отражателей выделили ГЛН в особый тип источников света. Как и обычные лампы накаливания — это высокотемпературные излучатели. Чтобы выдержать высокие температуры и давление, колба галогенной лампы изготавливается из кварцевого стекла. Кварцевое стекло пропускает ультрафиолетовые лучи, поэтому ведущие производители ламп добавляют в кварц добавки, задерживающие УФ излучение.

Световая отдача современных ГЛН составляет около 30 Лм/Вт. Типичное значение цветовой температуры – 3000 К. Существуют также ГЛН «дневного света» — 4000-4200 К. ГЛН имеют отличную цветопередачу. «Точечная» форма лампы позволяет управлять шириной «луча» в широких пределах с помощью миниатюрных отражателей. В интерьерном дизайне ГЛН сейчас стали стандартом. Галогенные лампы позволяют создавать рассеянное, мягкое, бестеневое освещение, или же четко направленное, точечное.

Уровень яркости галогенных ламп можно регулировать. Галогенные лампы на напряжение 220В работают от сети напрямую без трансформаторов, модели низкого напряжения подключаются в сеть через трансформатор.

Преимуществом также является тот факт, что количество и качество света, даваемое лампой, постоянно в течение всего срока службы.

Для использования в интерьере особенно популярны низковольтные ГЛН MR-11 и MR-16 (мощностью от 10 до 75 Вт), снабженные отражателем, позволяющим фокусировать луч в угле 8-36 градусов.

Виды галогенных ламп.

Линейные двухцокольные галогенные лампы.

В основном выпускаются сетевого напряжения (230 V) с цоколем R7s. Различаются по мощности: от 60 до 2000 Вт и по длине колбы от 78 мм до 334 мм. Применяются чаще всего в прожекторах. Большинство моделей предназначено для работы только в горизонтальном положении, отклонение не больше, чем на 10 градусов. Нарушение этого условия приводит к помутнению колбы и выходу лампы из строя раньше срока.

Лампы галогенные точечные без отражателя (капсульные).

Капсульные галогенные лампы – самые компактные из галогенных ламп, изготавливаются по технике низкого давления и могут эксплуатироваться в открытых светильниках без защитного стекла. Бывают низковольтные (в основном на 6, 12, 24 V) и сетевого напряжения. Обычно в качестве цоколя в капсульных лампах используется сама колба с жестко фиксированными выводами из вольфрамовой проволоки. Однако, несмотря на физическое отсутствие цоколя, в каталогах и технической документации такое оформление выводов называют «цоколем типа G…, GY…», цифры после букв обозначают расстояние в миллиметрах между выводами контактов. Буква «G» обозначает штифтовой цоколь, следующие буквы особенности края лампы у контактов и расположение контактов.

Лампы галогенные с отражателем.

Устройство галогенных ламп с отражателем отличается тем, что зеркальный отражатель вместе с цоколем приклеен к колбе лампы. Зеркальное покрытие выполняется путем напыления на стеклянный отражатель химически чистого алюминия (непрозрачное покрытие) или специального полупрозрачного покрытия. Лампы с полупрозрачным (интерференционным ли дихроичным) покрытием почти не нагревают освещаемую поверхность. Есть модификации с защитным стеклом и без стекла.

Размеры отражателей бывают нескольких типов:

1. MR 11, диаметр 35 мм

2. MR 13, диаметр 42 мм

3. MR 16, диаметр 51 мм

4. MR 18, диаметр 58 мм

5. отражатель диаметром 70 мм

6. отражатель диаметром 111 мм.

Лампы галогенные с отражателем типа PAR.

Колбы ламп PAR (Parabolic Aluminium Reflector) выполнены из прессованного стекла, обладающего повышенной механической прочностью и устойчивого к резкому перепаду температуры (лампы не разрушаются при попадании на них брызг холодной воды). Внутри колбы размещена кварцевая галогенная горелка, световой поток которой концентрируется зеркальным отражателем. Рифленое фронтальное стекло способствует равномерности структуры светового пятна и предохраняет горелку от запыления и прикосновения. Лампы выпускаются в двух модификациях – Spot – с узким световым пучком и flood – с широким световым пучком. Цоколь Е27 и Е14. Работают от сетевого напряжения. Есть модели со встроенным трансформатором. Срок службы ламп PAR с 2,5 раза больше, чем у обычных зеркальных ламп накаливания. Такие лампы целесообразно использовать для акцентного внутреннего и наружного освещения. Лампы выпускаются в типоразмерах, схожих с размерами зеркальных ламп накаливания, поэтому лампы PAR можно рекомендовать для использования во встраиваемых рефлекторных светильниках для ламп накаливания.

Разрядные лампы низкого давления представляют собой цилиндрическую трубку с электродами, в которую закачаны пары ртути. Под действием электрического разряда пары ртути излучают ультрафиолетовые лучи, которые, в свою очередь, заставляют нанесенный на стенки трубки люминофор излучать видимый свет. ЛЛ обеспечивают мягкий равномерный свет, но распределением света в пространстве трудно управлять из-за большой поверхности излучения. В силу того, что ЛЛ создают рассеянный свет и благодаря высокой световой отдаче, они идеально подходят для освещения больших помещений, где не требуется в течение суток часто включать и выключать освещение. Для работы люминесцентных ламп необходима специальная пускорегулирующая аппаратура.

Одно из главных преимуществ ЛЛ – долговечность (срок службы до 20 000 часов). Благодаря экономичности и долговечности ЛЛ стали самыми распространенными источниками света в общественных помещениях. В странах с мягким климатом ЛЛ широко применяют в наружном освещении городов.

Компактные люминесцентные лампы.

Вырабатывают свет по такому же принципу, что и обычные люминесцентные лампы. Нанесенный на внутренние стенки люминофор преобразуют ультрафиолетовое излучение в видимый свет. Подбирая определенный вид люминофора, можно изменять цветность света лампы. Изогнув колбу обычной люминесцентной лампы и разделив ее на несколько меньших, разработчикам удалось создать КЛЛ, которая по своим размерам идентична стандартной лампе накаливания.

Все КЛЛ обеспечивают высокую экономичность. Расходы на электроэнергию по сравнению с лампами накаливания той же яркости сокращаются до 80%, а срок службы КЛЛ в 10-12 раз выше, чем у ламп накаливания.

КЛЛ, как и линейная люминесцентная лампа, требует использования пускорегулирующей аппаратуры. КЛЛ делятся на 2 группы: со встроенным (интегрированным) ПРА и внешним ПРА. КЛЛ с цоколями Е14 и Е27 имеют встроенный ПРА, поэтому могут легко использоваться вместо стандартных лам накаливания. КЛЛ с внешним ПРА требуют дополнительной комплектации.

Насчитывается около 20 типов цоколей таких КЛЛ.

Разрядные лампы высокого давления.

Принцип действия разрядных ламп высокого давления – свечение наполнителя в разрядной трубке под действием дуговых электрических разрядов. Два основных разряда высокого давления – ртутный и натриевый. Оба дают достаточно узкополосное излучение: ртутный – в голубой области спектра, натрий – в желтой, поэтому цветопередача у этих ламп не очень хорошая: у ртутных – 40 – 60, у натриевых – 20-30.

Ртутные и натриевые источники света широко применяются для наружного освещения. Использование натриевых ламп экономичнее ртутных.

Добавление внутрь разрядной трубки галогенидов различных металлов позволило создать металлогалогенные лампы, отличающиеся очень широким спектром излучения и прекрасными параметрами: высокая световая отдача (до 100 Лм/Вт), хорошая и отличная цветопередача (Ra=80-98), диапазон цветовой температуры от 3000К до 6000 К, средний срок службы около 15000 ч. МГЛ широко применяются в архитектурном, ландшафтном, техническом и спортивном освещении.

Для зажигания люминесцентных ламп и газоразрядных ламп высокого давления необходима специальная аппаратура, обеспечивающая зажигание разряда и стабилизацию тока. Для зажигания лампы необходимо повышенное напряжение, превышающее примерно вдвое рабочее между электродами лампы. После зажигания лампы, в момент, когда процесс ионизации в ней резко возрастает, в цепь лампы должно автоматически включиться токоограничивающее сопротивление.

Пускорегулирующие аппараты — это светотехническое изделие, с помощью которого осуществляется питание лампы от электрической сети, обеспечиваются необходимые режимы зажигания, разгорания и работы газоразрядной лампы. Конструктивно ПРА оформляется в виде единого аппарата, либо в нескольких отдельных блоках.

Повышении световой отдачи, главным образом основанное на более эффективном преобразовании электрической энергии в ультрафиолетовой области спектра атомов ртути при 185 нм и 254 нм.

Применение современных ЭПРА позволяет (прежде всего, это касается люминесцентных ламп) значительно улучшить световой комфорт, экономичность и эксплуатационную безопасность. Существуют ЭПРА с возможностью светорегулирования. Они обеспечивают плавное без мигания регулирование светового потока люминесцентных ламп в диапазоне от 3% до 100% для компактных люминесцентных ламп и от 1% до 100% для линейных люминесцентных ламп.


Приобретая осветительное оборудование, мы с любопытством вчитываемся в световые параметры, указанные в характеристиках. Цветовая температура, освещенность, световой поток — для некоторых из нас не до конца понятна вся важность и физическое значение этих параметров в освещении. А ведь какая полезная для нас и нашего бюджета информация стоит за этими цифрами. Давайте же попробуем внести ясность: что собой представляют те или иные характеристики, и как выбрать действительно качественную лампу или светильник.

Основные физические параметры.

Световой поток.

Световой поток является важной характеристикой источника света. Это физическая величина, характеризующая количество видимой световой мощности в потоке излучения лампы или светильника. Под видимым светом понимается поток излучения, воспринимаемый человеческим глазом, имеющим среднюю чувствительность. Из этого определения очевидно, что не все излучение источника света человек способен увидеть, но чем больше он видит, тем больше световой поток. Единица измерения всего воспринимаемого светового потока – люмен.

Что интересно, человеческое зрение воспринимает различные цвета по-разному яркими, даже если они излучаются с одинаковой мощностью. Колоколообразная кривая, показывающая цветовую чувствительность глаза, называется спектральной эффективностью светового потока. Согласно ей, наиболее ярким воспринимается зеленый свет (длина волны 550 нм), слабея к красному и синему краям спектра. Другими словами, при излучении источников зеленого и синего света, имеющих одинаковую мощность, зеленый свет дает больше светового потока, чем синий. Таким образом, люмены показывают реально видимые глазу величины, в отличие от Ваттов.

Ассортимент светодиодных ламп и светильников Shine® позволяет подобрать источники света со световым потоком от 75 лм, как, например, у миниатюрных декоративных ламп серии G4, до 26 600 лм, как у светодиодных уличных светильников.

Освещенность.

Световой поток не является единственным параметром, характеризующим возможности осветительного прибора. Для оценки характеристик светодиодных осветительных приборов и сравнения их с традиционными источниками света вместо понятия «световой поток» часто используют термин «освещенность». Освещенность характеризует интенсивность света, падающего на поверхность, а точнее количество света от осветительного прибора, которое достигает освещаемого участка. Это та часть светового потока, которая эффективно направляется на рабочую поверхность. Единицей измерения освещенности служит люкс – физическая величина, равная световому потоку в 1 люмен на 1 квадратный метр. Ниже приведены примеры освещенности от различных источников света.

Рис. 2. Таблица значений освещенности в разных условиях.

Описание Освещенность, лк
Вне атмосферы на среднем расстоянии от Земли до Солнца 135 000
Наибольшая солнечная освещенность при чистом небе 100 000
Обычная освещенность летом в полдень в средних широтах 17 000
В облачную погоду летом в полдень 12 000
При киносъемке в студии 10 000
Обычная освещенность зимой в средних широтах 5 000
На футбольном поле (Искусственное освещение) 1 200
На открытом месте в пасмурный день 1 000 — 2 000
Восход и заход Солнца в ясную погоду 1 000
В светлой комнате вблизи окна 800
На рабочем столе для тонких работ 400 — 500
На экране кинотеатра 85 — 120
Необходимая для чтения 30 — 50
В море на глубине 50 — 60 м до 20
Ночью в полнолуние 0,2
В безлунную ночь 0,001 — 0,002
В безлунную ночь при сплошной облачности до 0,002

Как видно, для обеспечения благоприятных условий необходима освещенность порядка 400–800 лк. Обеспечить такую освещенность можно двумя способами: либо мощным источником света, либо большим количеством осветительных приборов. Выбрав светодиодные лампы и светильники Shine®, вы выбираете надежные и мощные источники света с минимальным потреблением энергии.

Световая отдача.

Показателем эффективности и экономичности источников света является световая отдача (или сокращенно светоотдача). Светоотдача источника света — это отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности. В международной системе единиц измеряется в лм/Вт. У разных источников света различная светоотдача. Согласно нижеприведенной таблице самыми экономичными являются светодиодные и люминесцентные лампы.

Рис. 3. Таблицу значений световой отдачи разных источников

Световая отдача светодиодных светильников S hine® является одной из лучших среди продукции своего класса и доходит до значения 98,4 лм/Вт.

Индекс цветопередачи.

Индекс цветопередачи отражает способность источника света правильно передавать цвета различных объектов в сравнении с идеальным источником света. Этот параметр является количественным показателем качества воспроизведения цветовых оттенков по шкале от 0 до 100. По определению, индекс цветопередачи солнечного света равен 100.

Минимально приемлемое значение индекса цветопередачи источника света зависит от области его применения:

1. Значение индекса цветопередачи в диапазоне от 80 до 90 требуется в торговых и производственных помещениях, в которых точная цветопередача является критично важной — например, в магазинах по продаже тканей, произведений искусства, или в художественных студиях.

2. Для большинства офисных, торговых, образовательных, медицинских и других рабочих и жилых помещений индекс цветопередачи должен быть не ниже 70−80.

3. В производственных, охранных и складских помещениях, где точная цветопередача не имеет большого значения, могут использоваться источники света с небольшим индексом цветопередачи, менее 70.

Светодиодные и компактные люминесцентные лампы Shine® отвечают самым высоким требованиям по цветопередаче и могут использоваться в помещениях с любыми требованиями к освещенности.

Цветовая температура.

Рис. 4. Цветовая температура источников света.

Цветовая температура характеризует видимый цвет источника, а также является основой объективности впечатления от цвета окружающих объектов.

800 К — начало видимого темно-красного свечения раскалённых тел;

1500–2000 К — свет пламени свечи;

2000 К — натриевая лампа высокого давления;

2200 К — лампа накаливания 40 Вт;

2680 К — лампа накаливания 60 Вт;

2800 К — лампа накаливания 100 Вт;

3000 К — лампа накаливания 200 Вт, галогенная лампа;

3400 К — солнце у горизонта;

4300–4500 K — утреннее солнце и солнце в обеденное время;

4500–5000 К — ксеноновая лампа, электрическая дуга (сварка);

5000 К — Солнце в полдень;

5500 К — облака в полдень;

5500–5600 К — фотовспышка;

6500–7500 К — облачность;

7500 К — дневной свет, с большой долей рассеянного от чистого голубого неба;

7500–8500 К — сумерки;

9500 К — синее безоблачное небо на северной стороне перед восходом Солнца;

10000 К — источник света с «бесконечной температурой», используемый в аквариумах (оттенок голубого цвета);

15000 К — ясное голубое небо зимой;

20000 К — синее небо в полярных широтах.

Светодиодные лампы и светильники Shine® выпускаются с цветовой температурой от 2700 К до 6500 К. Таким образом, можно выбрать источник света для различного назначения или просто на свой вкус. Будь то «теплая» домашняя обстановка, рабочее «прохладное» освещение офиса или «холодное», дающее четкие очертания объектов, уличное освещение — источники света Shine® гарантированно обеспечат желаемый оттенок света и уровень освещенности.

Мы постарались ознакомить вас лишь с основными физическими величинами, которыми оперируют при качественной оценке света осветительных приборов. Существует масса и других производных параметров, отвечающих за тот или иной аспект в работе светильника или лампы. Но, уже имея представление о базовых характеристиках, можно без труда самостоятельно проанализировать предлагаемое осветительное оборудование и подобрать оптимальный вариант. В свою очередь, специалисты нашей компании всегда готовы дать полную информацию по всей продукции Shine®, отвечающей самым высоким требованиям.

Светотехнические термины

Осветить свою квартиру можно самостоятельно, если воспользоваться рекомендациями специалистов. А чтобы понять их советы правильно, предлагаем вам особый словарик. В нем вы найдете расшифровку наиболее замысловатых светотехнических терминов.

На фото:

Световая отдача

Показывает, с какой экономичностью полученная электрическая мощность преобразуется в свет.

Световой поток. Одна из наиболее важных характеристик светильников. Световой поток определяет количество света, излучаемого данным источником. Измеряется в люменах (Лм). Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет световой поток 1300 Лм, а металлогалогенная 70-ваттная – 6000 Лм.

На фото: модель DIOGENES от Belux.

Световая отдача рассчитывается как отношение светового потока лампы (лм) к ее мощности (Вт). Использование источников света с высокой светоотдачей — один из главных способов экономии электроэнергии. Например, данный показатель у ламп накаливания составляет в среднем 15 лм/Вт, у компактных люминесцентных — 50-90 лм/Вт при схожем уровне освещенности. Соответственно использование люминисцентных ламп позволяет снизить расходы в среднем в 5-6 раз. Самый высокий световой поток имеют разрядные лампы высокого давления — до 100 лм/Вт.

На фото:

Люминесцентные лампы, на которых работает этот светильник, дают холодный белый цвет.

Цветовая температура

Характеристика источников света, которая определяет цветность ламп и цветовую тональность (теплую, нейтральную или холодную) освещаемого лампами пространства. Цветовая температура выражается в температурной шкале Кельвина (К). К примеру, значение цветовой температуры для пламени свечи составляет 1900 К, ламп накаливания — 2500-3000К, люминесцентных — 2700-6500 К, ясного неба — 10 000-20 000 К.

На фото:

Обратите внимание, как меняется восприятие одного и того же цвета при искусственном свете и при естественном освещении из окна. На этом фото это особенно заметно на примере обивки углового дивана, кресла и обеденных стульев в столовой.

Коэффициент пульсации освещенности

Индекс цветопередачи. Отношение цветов предметов при освещении их данным источником света к цветам этих же предметов, освещаемых источником света, принятым за эталон (чаще всего Солнцем), в строго определенных условиях. Обозначается символом Ra. Наивысшее значение Ra равно 100. Худшей цветопередачей обладают натриевые лампы высокого давления (Ra=25). В Европе принята параллельная шкала: тому или иному значению Ra соответствует степень цветопередачи (обозначается цифрами от 1 до 4). Так, очень хорошая цветопередача (степень 1) соответствует значениям Ra=80 и выше, хорошая (степень 2) – от 60 до 79, удовлетворительная (степень 3) – от 40 до 59 и недостаточная (степень 4) – от 20 до 39.

На фото: модель Sextans от фабрики Artemide, дизайн Pedretti Alessandro, Studio Rota & Partners.

Выражается в процентах. Означает глубину пульсации освещенности в определенной точке помещения при питании ламп от сети переменного тока. Неконтролируемая пульсация освещенности приводит к зрительному утомлению.

Согласно СНиП «Естественное и искусственное освещение» предельно допустимым является значение КП, равное 20%, а для рабочих мест, оборудованных компьютерами, согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к ПЭВМ и организации работ» не допускается значение КП более 5%. Коэффициент пульсации для одиночных ламп составляет: для ЛЛ* — 22-70% в зависимости от типа лампы, для ДРЛ — 63-74%, для МГЛ **- порядка 30%, для НЛВД — около 70%. В условиях бытовой (однофазной) сети при эксплуатации светильника с ЭмПРА*** уменьшить коэффициент пульсации для приемлемого уровня можно только для ЛЛ: это достигается конструкцией светильника со специальной схемой подключения, в который устанавливается не менее двух ламп. Использование ЭПРА позволяет радикально снизить коэффициент пульсации для всех рассматриваемых газоразрядных ламп.

* ЛЛ — люминесцентная лампа
** МГЛ — металлогалогенная лампа
*** ЭмПРА — электромагнитный пускорегулирующий аппарат.

Сила света

Отношение светового потока, направляемого от источника света (лампы) или светильника в пределах элементарного пространственного угла (1 стерадиан), охватывающего данное направление, к этому углу. Или, выражаясь проще, плотность светового потока.

На фото:

По определению — освещенностью называют плотность светового потока, который попадает на определенную площадь.

Единица измерения силы света — кандела (кд) — соответствует эталону, который входит в Международную систему основных единиц (СИ). Сила света, излучаемая одной свечой, равна одной канделе (лат. candela — свеча).

На фото:

Свеча — условная единица измерения силы света.

Освещение или световой сценарий дома или квартиры – это основная составляющая дизайна интерьера.Думаю, что в данном случае заказчик должен сам детально сформулировать свои потребности в этом вопросе, своего рода техническое задание, а вот основной замысел и его реализацию лучше доверить профессионалам. Архитектор обычно продумывает концепцию света – где, что, в какой последовательности, какого цвета и чем, — потому что только архитектору понятны визуальные особенности того объема, который придумывается, что нужно выделить, где нужно подчеркнуть контраст, а где объединить. Очень здорово, когда существует тандем архитектор – светодизайнер, т.к. за светодизайнером – доскональное знание технологий, технологических характеристик и моделей света. Но на практике, очень часто хорошие архитекторы являются и хорошими светодизайнерами, и хорошими колористами, и отличными декораторами – и тому множество подтверждений и примеров.

Освещение или световой сценарий дома или квартиры – это основная составляющая дизайна интерьера.Думаю, что в данном случае заказчик должен сам детально сформулировать свои потребности в этом вопросе, своего рода техническое задание, а вот основной замысел и его реализацию лучше доверить профессионалам. Архитектор обычно продумывает концепцию света – где, что, в какой последовательности, какого цвета и чем, — потому что только архитектору понятны визуальные особенности того объема, который придумывается, что нужно выделить, где нужно подчеркнуть контраст, а где объединить. Очень здорово, когда существует тандем архитектор – светодизайнер, т.к. за светодизайнером – доскональное знание технологий, технологических характеристик и моделей света. Но на практике, очень часто хорошие архитекторы являются и хорошими светодизайнерами, и хорошими колористами, и отличными декораторами – и тому множество подтверждений и примеров.

Освещенность

Это поверхностная плотность светового потока, падающего на площадку заданной величины. Единица освещенности в системе СИ — люкс (Лк), который равен одному люмену на квадратный метр (Лм/м2), тогда как в системе СГС за единицу освещенности принимают фот (равен 10 000 люксам).

Освещенность прямо пропорциональна силе света источника света: то есть при удалении от поверхности освещенность уменьшается и наоборот — чем ближе лампочка к поверхности, тем менее мощной она должна быть. Обычно нормируется горизонтальная освещенность (в горизонтальной плоскости).

Диапазон уровней освещенности различен: у яркого солнца в полдень он составляет 100 000 лк, тогда как от неба в безлунную ночь — 0,0003 лк, а от полной луны освещенность всего 0,2 лк. Необходимой для чтения считается освещенность рабочей поверхности около 200 лк.

На фото:

Удаленность от источника света — самый важный светотехнический показатель. Вы никогда не сможете читать при свете лампочки из соседского окна. А вот если лампу удастся повесить низко над рабочим столом, вам может и не понадобиться дополнительный настольный светильник.

Эффективность и световая отдача светодиодных ламп

Эффективность и световая отдача светодиодных ламп 20.07.2020 05:53

Однако не стоит относиться к подобным громким заявлениям. Давайте разберемся, что влияет на светоотдачу, и насколько эффективен белый светодиод в реальности.

В течение последних лет изготовители отчаянно соперничают друг с другом, стремясь улучшить показатели световой отдачи светодиодных светильников, но проблема заключается в том, что единой концепции, объясняющей, что именно стоит за понятиями светоотдачи и условий эксплуатации, выработано не было. Зачастую дизайнеры, проектировщики и прочие специалисты не вполне понимают, что конкретно имеется в виду, но точное математическое определение теоретической максимальной светоэффективности для разных спектров все же имеется.

Теоретический максимум светоэффективности белых светодиодов

Сетчатка глаза насчитывает примерно 7 миллионов рецепторов-колбочек, которые воспринимают цвет: зеленые, красные и синие, причем большая часть из этих рецепторов (60 %) – зеленые. Именно по этой причине люди воспринимают зеленый цвет ярче, нежели все остальные, даже при одинаковой мощности излучения.

Наибольшая спектральная чувствительность глаза может быть достигнута только при показателе длины волны 555 нм, и такое максимальное значение человек воспринимает как зеленый свет. Максимально возможная светоэффективность при значении 555 нм – 683 лм/Вт, но это лишь теория. Однако в реальной жизни это значение достичь невозможно, иначе 1 Вт потраченной энергии можно было бы преобразовать в видимое свечение безо всяких потерь.

При всей своей эффективности монохромный зеленый свет не подходит практически ни для каких стандартных задач, связанных с освещением. Самым популярным решением все же является белый свет – используются разнообразные цветовые температуры и наилучшая цветопередача. Просто добавить к зеленому цвету другие цвета с отличающейся длиной волны (380-780 нм) нельзя – это может привести только к уменьшению теоретической максимальной светоотдачи. Из всего вышесказанного можно сделать следующий вывод: численное значение светоэффективности всех белых светодиодов не может быть единым, и наибольшая световая отдача напрямую зависит от спектрального распределения.

Зависимость светоэффективности от спектра

На таблице, расположенной ниже, изображена теоретическая максимальная светоэффективность с математической точки зрения:

Кроме светодиодных ламп с разными цветовыми температурами также показаны примеры галогенных и газоразрядных ламп. Измерениями эффективности освещения и светового потока осветительных устройств занималась должным образом сертифицированная фотометрической лаборатории компании DIAL, и полученное значение светоэффективность складывается из полученных ими параметров.

На базе относительной спектральной кривой (видимый свет V) специалистами была получена теоретическая максимальная светоотдача для каждого отдельного прибора-источника света.

Таблица красноречиво демонстрирует, что обычный спектр светодиода теплого белого цвета достигает своей теоретической эффективности со световой отдачей ≥320 лм/Вт, однако при обязательном условии наличия потерь при преобразовании энергии в световое излучение реальная светоотдача источника света заметно снижается. Есть надежда, что позже будет возможно достигать эффективности в районе 200-250 лм/Вт.

Помимо вышеперечисленного, данная таблица иллюстрирует эффективность преобразования лампами получаемой энергии. Эффективность этого энергопреобразования наглядно показывает, какая конкретно часть потребляемой энергии преобразуется в видимое свечение. В этом смысле эффективность светодиодных ламп по сравнению с обычными лампочками очевидна: эффективность традиционных ламп накаливания может пребывать в диапазоне 10-20%, тогда как этот показатель светодиодов уже может достигать 40-50%. Хотя, с другой стороны, оставшиеся 50%-60% уходят в виде теплового излучения, да и некоторые светодиоды все же имеют гораздо более низкую световую эффективность из-за плохой эффективности энергопреобразования.

Гигантская светоэффективность? Не сейчас.

В ближайшее время световая отдача не будет заметно расти – кривая максимальной светоэффективности появляющихся на рынке инновационных изделий понемногу стабилизируется. Конечно, средняя светоотдача светодиодных источников света стремится к улучшению, и на рынке представлены светильники, светоотдача которых составляет 50-70 лм/Вт. Необходимо долго и усердно работать над повышением эффективности для того, чтобы эта область прогрессировала, и лаборатория DIAL подтверждает это своими измерениями и вычислениями.

Среднее увеличение максимальной и средней световой отдачи светодиодных устройств:

Безусловно, сегодня светодиодные лампы – это самый эффективный источник освещения. Впрочем, что касается светоотдачи, любой светодиод имеет чисто физические пределы. Теоретическая максимальная светоотдача естественным образом зависит от спектра, но какого-то особого продвижения в этой сфере ждать, к сожалению, не приходится, и слова о том, что уже очень скоро белые светодиоды будут иметь светоэффективность в 500 лм/Вт, не более, чем мечты, физически это не представляется возможным. Не стоит фантазировать – в работе стоит основываться только на имеющихся технических параметрах оборудования и действовать рассудительно.

Светилкин


Ваша корзина

Сравнение продуктов

Поиск продуктов

Каталог продуктов

Магазины Светилкин

Полезно знать

Основные понятия, применяемые в светотехнике

В светотехнике, как и в любой отрасли науки и техники, существует ряд понятий, характеризующих свойства ламп и светильников в стандартизированных единицах измерения. Важнейшие из них приводятся ниже в кратком изложении.

Свет и излучение.

Под светом понимают электромагнитное излучение, вызывающее в глазу человека зрительное ощущение. При этом речь идет об излучении в диапазоне от 360 до 830 нм, занимающем мизерную часть всего известного нам спектра электромагнитного излучения.

Световой поток Ф.

Eдиница измерения: люмен [лм]. Световым потоком Ф называется вся мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека.

Измерение светового потока от источника света производится при помощи специальных приборов — сферических фотометров, либо фотометрических гониометров. Трудность измерения заключается в том, что необходимо измерить поток, который испускается во всех направлениях — в телесный угол 4π.

Для этого можно использовать сферический фотометр — прибор, представляющий собой сферу с внутренним покрытием, имеющим коэффициент отражения близкий к 1. Исследуемый источник света помещается в центр сферы и при помощи фотоэлемента, вмонтированного в стенку сферы и покрытого фильтром с кривой пропускания, равной кривой спектральной чувствительности глаза, измеряется сигнал, пропорциональный освещенности фотоэлемента, которая, в свою очередь, в данном устройстве пропорциональна световому потоку от источника света (фотоэлемент измеряет только рассеяный свет, так как заслонён от прямого излучения источника специальным экраном). Путём сравнения полученного сигнала с сигналом от эталонного источника света можно измерить абсолютный световой поток источника света.

Другая возможность состоит в применении фотометрических гониометров. В этом случае производится измерение освещённости, создаваемой исследуемым источником, на воображаемой сферической поверхности. Для этого люксметр проходит последовательно при помощи гониометра все позиции на сфере. Интегрируя измеренные освещённости (измеряются в люксах: 1 люкс = 1 люмен/м²) по площади сферы (м²), получим абсолютный световой поток источника света (в люменах). Условием получения абсолютных значений является калиброванный в абсолютных величинах люксметр. Можно также использовать простой фотоэлемент, если сравнивать измеренный поток с потоком от эталонного источника.

Сила света I

Единица измерения: кандела [кд]. Источник света излучает световой поток Ф в разных направлениях с различной интенсивность. Сила света харакетризует излучаемый в определенном направлении световой поток. Телесный угол нужно выбирать таким образом, чтобы поток в нём можно было считать равномерным, тогда сила света источника по определённому направлению численно равна световому потоку, заключённому в единичном телесном угле

Освещенность Е

свещенность Е отражает соотношение падающего светового потока к освещаемой площади. Единицей измерения освещённости в системе СИ служит люкс (1 люкс = 1 люмену на квадратный метр), в СГС — фот (один фот равен 10 000 люксов). В отличие от освещённости, выражение количества света, отражённого поверхностью, называется яркостью.

Освещённость прямо пропорциональна силе света источника света. При удалении его от освещаемой поверхности её освещённость уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния (Закон обратных квадратов).

Когда лучи света падают наклонно к освещаемой поверхности, освещённость уменьшается пропорционально косинусу угла падения лучей.

Освещённость в фототехнике определяют с помощью экспонометров и экспозиметров, в фотометрии — с помощью люксметров.

Яркость L

Единица измерения: кандела на квадратный метр [кд/м2]. Яркость — это поток, посылаемый в данном направлении единицей видимой поверхности в единичном телесном угле. Отношение силы света, излучаемого поверхностью, к площади её проекции на плоскости, перпендикулярной оси наблюдения.

Основные светотехнические формулы

Световая отдача η

Единица измерения: люмен на Ватт [лм/Вт]. Световая отдача η показывает, с какой экономичностью потребляемая электрическая мощность преобразуется в свет. Световая отдача источника света — отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности. Измеряется в люменах на ватт (лм/вт). Служит характеристикой источников как таковых и их экономичности, показывая какое количество затраченной энергии переходит в тепло или какие-либо другие виды энергии кроме электромагнитной.

Цветовая температура

Единица измерения: Кельвин [К]. Цветовая температура источника света определяется путем сравнения с так называемым «черным телом» и отображается «линией черного тела». Если температура «черного тела» повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает. Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2.700 К, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света-6.000 К.

Цветность света

Цветность света очень хорошо описывается цветовой температурой. Существуют следующие три главные цветности света:

Лампы с одинаковой цветностью света могут иметь весьма различные характеристики цветопередачи, что объясняется спектральным составом излучаемого ими света.

Цветопередача

В зависимости от места установки лампы и выполняемой ими задачи искусственный свет должен обеспечивать возможность как можно более лучшего восприятия цвета (как при естественном дневном свете).

Данная возможность определяется характеристиками цветопередачи источника света, которые выражаются с помощью различных степеней «общего коэффициента цветопередачи» Ra.

Коэффициент цветопередачи отражает уровень соответствия естественного цвета тела с видимым цветом этого тела при освещении его эталонным источником света. Для определения значения Ra фиксируется сдвиг цвета с помощью 8 указанных в DIN 6169 стандартных эталонных цветов, который наблюдается при направлении света тестируемого или эталонного источника света на эти эталонные цвета. Чем меньше отклонение цвета излучаемого тестируемой лампой света от эталонных цветов, тем лучше характеристики цветопередачи этой лампы.

Источник света с показателем цветопередачи Ra = 100 излучает свет, оптимально отражающий все цвета, как свет эталонного источника света. Чем ниже значение Ra, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта.

КПД светильника

КПД является важным критерием оценки энергоэкономичности светильника. КПД светильника отражает отношение светового потока светильника к световому потоку установленной в нем лампы.

Более подробную информацию об источниках искусственного света для внутреннего освещения см. в стандарте DIN 5035.

Средний срок службы ламп

Под средним сроком службы ламп понимается средняя продолжительность эксплуатации отдельных ламп в стандартных рабочих условиях (50% отказов = «средний срок службы»)

Эксплуатационный ресурс

Эксплуатационным ресурсом упрощенно называется практический экономичный срок службы. Под этим сроком понимается время работы, после которого световой поток системы <т.е. произведение относительного светового потока и относительной доли еще работающих ламп) составляет ок. 80% от первоначального светового потока системы (100 ч).

Что такое световая отдача источника света

01.10.2012 Световая отдача. Солнца и еще много интересного о самом большом источнике света, тепла и нашей жизни (положение во Вселенной, геометрические параметры, физические процессы, энергетические и светотехнические характеристики)

(По материалам публикации проф. докт. П. Маркса из журнала «Licht») – [Prof. Dr.-Ing. Peter Marx, MX-Electronic / Die Lichtausbeute der Sonne. «LICHT», 2012, № 7-8, S. 76-77 ].

Со́лнечные пя́тна — тёмные области на Солнце, температура которых понижена примерно на 1500 К по сравнению с окружающими участками фотосферы.
Протуберанцы — плотные конденсации относительно холодного (по сравнению с солнечной короной) вещества, которые поднимаются и удерживаются над поверхностью Солнца магнитным полем.
Температура фотосферы Солнца около 5800 K, причем к основанию хромосферы она падает примерно до 4800 K

Солнце – ближайшая к Земле звезда Вселенной, относящаяся к разряду «жёлтых карликов».

Это раскалённая газовая сфера – 73% от массы и 92 % от объема составляет водород, 25% от массы и 7 % от объёма – гелий. Другие компоненты с малой концентрацией – железо, никель, кислород, азот, кремний, магний, углерод, неон, кальций, хром.

Энергетический спектр излучения Солнца

Цветовая температура излучения Солнца – 5081 К

  • в видимой части оптического диапазона (λ = 380-780 нм) Солнце излучает 45% от её общей энергии,
  • на долю ультрафиолетового излучения (λ ≤ 380 нм) приходится 9%,
  • в инфракрасной части спектра (λ≥ 780 нм) излучается примерно 46% от общей энергии излучения.

Физически Солнце можно рассматривать как Планковский излучатель (абс. чёрное тело) с температурой наружной поверхности 5773 К и удельной плотностью мощности излучения с единицы излучающей площади 6,35 кВт/cм 2 .

Вне атмосферы Земли общая мощность излучения Солнца составляет 1340 Вт/м 2 – эта величина называется солнечной постоянной (С cоnst )

Масса Солнца – 1,99·10 30 кг (99,866% от массы всей солнечной системы)

Диаметр Солнца – Dc= 1,392·10 6 км , экваториальный радиус – 6,95·10 5 км.

Угловой размер Солнца (c Земли) – 32

Яркость Солнца: Lc = 1,9·10 9 кд/м 2 (вне земной атмосферы) и 1,5·10 9 кд/м 2 (при измерении с Земли) – тысяча пятьсот мегакандел ! (Сильнейший слепящий источник !)

Площадь проекции поверхности Солнца относительно взгляда c Земли:

Sc.пр.= π (Dc/2) 2 =3,14 (6,957·10 8 м) 2 = 1,52·10 18 м 2

Сила света Солнца: Ic = Lc·Sc.пр.= 1,5·10 9 ·(1,52·10 18 ) = 2,887·10 27 кд = 2,28·10 21 Мкд

Суммарный световой поток Солнца: Фс= 4 π · Ic = 12,56 · 2,887·10 27 = 3,63·10 28 лм

Освещённость от прямого излучения Солнца:

Ес= Ic : (l сз) 2 =2,887·10 27 /(1,496·10 11 ) 2 ≈ 125 000лк. (lсзрасстояние Солнце-Земля)

Сочетание сверхвысоких давлений и температур (15·10 6 К) в центре активного ядра Солнца обусловливает постоянное протекание термоядерных реакций – преобразование водорода в гелий. Ежесекундно 657·10 6 т водорода преобразуется в 653·10 6 т гелия (таким образом, Солнце до некоторой степени можно считать самоконтролируемой водородной бомбой!). Уже в течение 4 млрд. лет каждую секунду Солнце излучает энергию, равную примерно 10 18 Вт · с (это эквивалентно мощности 400 млн. шт. водородных бомб . ). На современном уровне знаний, по данным учёных, до конца термоядерных реакций HHe на Солнце пройдёт ещё 4,5-5 млрд. лет. Таким образом, полный «срок службы» источника нашей жизни – приблизительно равен 10 млрд. лет !

Большой интерес представляет оценка световой отдачи Солнца. Ниже приведены 2 основных расчётных метода.

Возникающая при реакции в ядре Солнца разность масс равна:

∆m = 657·10 6 т — 653·10 6 т = 4,3·10 6 т.

Это эквивалентная энергия излучения Солнца, которую оно каждую секунду посылает в мировое пространство.

Знаменитая формула Альберта Эйнштейна:

ε = m·c 2 (m – масса, с – скорость света)

Тогда мощность Солнца определится как:

Рс= ∆m·c 2 /cек = 4,3·10 9 кг· (300·10 3 км/c) 2 /cек = 3,87·10 26 Вт

Световая отдача Солнца:

ηс = Фс / Рс = 3,63·10 28 лм / 3,87·10 26 Вт = 93,78 лм/Вт

Световая отдача Солнца может быть также определена по интенсивности спектральной облучённости Ееλ вне земной атмосферы в видимом диапазоне оптического спектра (λ= 380-780 нм).

Е = 683(лм/Вт) · Σ Ееλ· V(λ) λ , где Ееλ – в Вт /(м 2 · нм), λ = 10 нм, пределы суммирования: нижний — λ=380 нм, верхний — λ=780 нм

Тогда Е = 683 лм/Вт · 181,81 Вт /м 2 = 124 176 лк

и с учётом солнечной постоянной Сcоnst=1340 Вт /м 2 световая отдача Солнца:

ηс = 124 176 лм·м -2 /1340 Вт · м -2 = 92,7 лм/Вт.

А теперь «вернёмся на Землю».

Важный вывод для авторов учебников, пособий, консультантов, а также для всех интересующихся светотехникой: наше «старое доброе» Солнышко по световой отдаче ( ≈ 93 лм/Вт) примерно эквивалентно линейным люминесцентным лампам Т16 (Т5) и значительно уступает современным светодиодам и целому ряду газоразрядных ламп высокого давления. Лампы накаливания общего назначения из-за очень низкой световой отдачи (не более 13 лм/ Вт) уходят в прошлое. Они, тем не менее, верно прослужили человечеству почти 130 лет. Многие дизайнеры и архитекторы субъективно отнеслись к запрету ламп накаливания весьма отрицательно.

Интересно, что до настоящего времени на улицах столицы Германии функционирует примерно 40 000 газовых фонарей cо световой отдачей их горелок – 2 лм/Вт (!). Магистрат Берлина принял решение заменить это ностальгическое наследие XIX в. на современные типы светодиодных светильников со световой отдачей не менее 100 лм/Вт.

световая отдача

СВЕТОВАЯ ОТДАЧА — 1) С. о. а т о м а — одно из пондеромоторных действий света, заключающееся в том, что атом, испускающий фотон, приобретает импульс отдачи, направленный в сторону, противоположную вылету фотона. При спонтанном испускании разные атомы ансамбля получают импульсы отдачи в разл. произвольных направлениях; при вынужденном испускании — в одном определённом направлении. См. Давление света .2) С. о. источника света — отношение излучаемого источником светового потока к потребляемой им мощности. Измеряется в люменах на Ватт (лм/Вт). Служит характеристикой экономичности источников; С. о. совр. ламп накаливания общего назначения 8 — 20 лм/Вт, люминесцентных — до 90 лм/Вт, металлогалогенных и натриевых — до 130 лм/Вт. См. также Световая эффективность излучения, Источники оптического излучения. Д. н. Лазарев.

Светотехнические величины

Световой поток
Характеризует мощность видимого излучения по её воздействию на глаз человека в специальных единицах – люменах [Лм]. Световой поток является важнейшей характеристикой ламп. Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет световой поток 1300 Лм, а металлогалогенная лампа мощностью 70 Вт – 6000 Лм.

Освещённость
Это поверхностная плотность светового потока, падающего на площадку заданной величины. Единица освещённости – люкс [Лк]. Одна из самых главных величин в нормах освещения. Чаще всего нормируется горизонтальная освещённость (в горизонтальной плоскости). Диапазон уровней освещённости составляет при искусственном освещении от 1 до 20 Лк на улице и от 20 до 5000 Лк в помещении. В природных условиях освещённость E=0,2 Лк в полнолуние, 5000 – 10000 Лк днём при сплошной облачности и до 100000 Лк в ясный солнечный день.

Сила света
Это пространственная плотность светового потока, ограниченная телесным углом. Единица измерения силы света – кандела [кд] – воспроизводится эталоном и входит в Международную систему основных единиц (СИ).
Распределение силы света в пространстве ( кривая силы света, КСС) – одна из важнейших характеристик осветительных приборов, необходимых для расчёта освещения. КСС светильников обычно приводится в полярных координатах для условной лампы со световым потоком 1000 лм, т.е. в кд/кЛм.

Яркость
Для матовых (диффузных или равноярких) поверхностей эта величина пропорциональна поверхностной плотности отраженного или излучаемого этой поверхностью светового потока. В более общем виде она равна отношению силы света в направлении точки наблюдения к видимой из этой точки площади светящей поверхности (проекции). Единица яркости – кд/м2. Яркость непосредственно связана с уровнем зрительного ощущения, а распределение яркости в поле зрения (например, в интерьере) характеризует качество освещения. В полной темноте человек реагирует на яркость в одну миллионную долю кд/м2. Сплошной светящий потолок при яркости более 500 кд/м2 оказывает дискомфортное влияние. Яркость солнца – около 1 000 000 000 кд/м2, а люминесцентной лампы – 5-11 тысяч кд/м2.

Коэффициенты отражения [ρ] и пропускания [τ]
Определяются как отношение отраженного [ρ] или пропущенного [τ] материалом светового потока к упавшему световому потоку. Коэффициенты отражения некоторых отделочных материалов:
— белая краска (0,7 – 0,8)
— светлые обои ( 0,5 – 0,7)
— белый мрамор – 0,45
— красный кирпич – 0,3
— темное дерево (0,1 – 0,25)
— асфальт – 0,07

При светлой отделке помещений (особенно при малых по отношению к высоте размерах) очень заметно возрастают уровни освещенности. Коэффициент отражения фона, на котором рассматривается объект, входит в число показателей, характеризующих условия зрительной работы на рабочем месте. По нормам России фон считается светлым при коэффициенте отражения более 0,4, средним – от 0,2 до 0,4 и тёмным – менее 0,2. При увеличении коэффициента отражения фона – видимость объекта улучшается.

Световая отдача
Это главная характеристика энергоэкономичности ламп и она равна отношению светового потока лампы к её мощности. Применение ламп с высокой световой отдачей – основной путь экономии электроэнергии в осветительных установках. Например, путём замены ламп накаливания, световая отдача которых 7-22 лм/Вт, компактными люминесцентными лампами (50-90 лм/Вт) можно снизить расход электроэнергии в среднем в 5-6 раз, не уменьшая уровня освещённости.

Показатели ослеплённости и дискомфорта
Эти показатели характеризуют прямое слепящее действие источников света или светильников. По показателю ослеплённости можно судить о степени ухудшения видимости при действии блёских источников света. Например, при значении этого показателя, равном 100, видимость снижается на 10%. По российским нормам для точных производственных работ значение показателя ослеплённости должно быть не выше 20. Показатель дискомфорта (М) характеризует степень неудобства или напряженности при наличии в поле зрения источников повышенной яркости.

Цилиндрическая освещенность [Ец]
Характеризует насыщенность помещения светом и определяется (в люксах) как средняя вертикальная освещенность, создаваемая в заданной точке наблюдения. В России эта величина нормируется в таких помещениях как холлы, парадные вестибюли, зрительные, выставочные, читальные и торговые залы, залы заседания и приёмов и т.п. Повышенная насыщенность светом создаётся при уровнях Ец не менее 100 лк.

Цвет и цветность
Понятие цвета определяется, как свойство видимого излучения вызывать зрительное ощущение цветности (цветовой тон + насыщенность) и яркости предметов. Цветовой тон (красный, оранжевый и т.д.) характеризуется длиной волны видимого излучения, а насыщенность – чистотой цвета, связанной со степенью приближения к спектрально чистому цвету от точки белого. Например, малонасыщенные цветовые тона получают путём большого разбавления красителя белой краской. Цвет одного и того же предмета может сильно изменяться в зависимости от спектрального состава освещения.

Цветовая температура [Тц]
Очень важная характеристика источников света, определяющая цветность ламп и цветовую тональность (тёплую, нейтральную или холодную) освещаемого этими лампами пространства. Она примерно равна температуре нагретого тела одинакового по цвету с заданным источником света. Выражается в температурной шкале Кельвина: Т = (градусы Цельсия +273) К.
Значения Тц некоторых источников:
— пламя свечи – 1900 К;
— лампы накаливания – 2500-3000 К;
— люминесцентные лампы – 2700-6500 К;
— Солнце – 5000-6000 К;
— облачное небо – 6000-7000 К;
— ясное небо – 10000-20000 К;

Индекс цветопередачи [Ra]
Одна из основных цветовых характеристик качества разрядных ламп. Характеризует степень воспроизведения цветов различных материалов при их освещении лампой при сравнении с эталонным источником света. Наивысшее значение Ra=100. Наихудшие по цветопередаче натриевые лампы высокого давления имеют Ra=25. Согласно нормам Германии очень хорошая цветопередача (степень 1) соответствует значениям Ra=80 и более, хорошая (степень 2) – от 60 до 79, удовлетворительная (степень 3) – от 40 до 59 и недостаточная (степень 4) – от 20 до 39.

Коэффициент пульсации освещенности [Кп]
Характеризует относительную глубину пульсации освещенности (в %) в заданной точке помещения при питании ламп от сети переменного тока. Неконтролируемая пульсация освещенности приводит к повышенной опасности травматизма при работе с движущимися и, в особенности, с вращающимися объектами, а также к зрительному утомлению. В нормах России для большинства зрительных работ установлено значение Кп не более 20.

Каждый электрик должен знать:  Монтаж электрооборудования закрытых распределительных устройств (ЗРУ)
Добавить комментарий