Какой источник света является искусственным. Естественные и искусственные источники света: примеры

Приветствую вас на своем блоге вновь. С вами на связи, Тимур Мустаев. Хочу поздравить всех мусульман со священным праздником Курбан Байрам, пожелать чистого неба над головой, искренней любви и здоровья! Берегите близких вам людей!

Сегодня мы рассмотрим искусственные и естественные источники света. Поскольку важным аспектом фотографии является освещение, без которого съемка вообще невозможна. Приступим к разбору понятий.

Источники подразделяются на два вида:

Естественные;
Искусственные.

Естественное освещение

Источники естественного освещения:

Солнце;
Луна замещает солнце ночью;
Биолюминесценция – свечение живых организмов;
Атмосферные электрические заряды, например, гроза.

Первые два источника являются обыденными и постоянными, два последующих могут служить фотографу только в особых условиях.

Естественное освещение является менее контролируемым, поскольку зависит от многих факторов:

1. Погода

Солнечная

Все знают, что в солнечный день не стоит фотографировать, так как в результате фотографии будут иметь жесткие тени и четко очерченные контуры, которые будут не в пользу фотографа. В солнечный день, лучше фотографировать в глубокой тени, куда не попадают лучи солнца, например, тень большого здания, беседки и прочее.

Облачная

Облачная погода является самой предпочтительной для съемок, поскольку облака дают мягкое освещение и изображение построено так, что цвета плавно вливаются один в другой по тону.

К сожалению, не всегда облачность может быть равномерной, а зачастую плотность ее колеблется, что влияет на интенсивность света.

Другие необычные погодные условия

Можно ли фотографировать в необычных условиях? При урагане, грозе и шторме черное небо внесет в вашу фотографию драматичности.

Съемка в тумане поможет зрителю лучше почувствовать глубину изображения и выстроить хорошую перспективу.

2. Время суток

Чтобы получить идеальный результат при портретной или пейзажной съемке, то выбирайте рассвет или закат. 30 минут до заката и после рассвета, считается золотым временем для фотосъемки. Преимуществом является то, что освещение быстро меняется. Это позволяет получить целый ряд уникальных разнообразных снимков.

Единственный недостаток – возможность упустить идеальный момент съемки. На закате тени удлиняются и становятся менее яркими, а утром все с точностью наоборот.

3. Географическое положение

4. Загрязнение воздуха

Загрязненные частицы рассеивают лучи света, делая его мягче и менее ярким.

Преимущества:

Бесплатный источник;
Цветопередача отлична, поскольку солнечный спектр непрерывен во всем диапазоне видимости.

Недостатки:

Невозможно использование в темное время суток;
Непостоянная температура цвета, что требует частых изменений настройки ;
Трудность применения для построения сложных схем освещения;
Малая яркость требует длительную выдержку, которую нельзя получить при съемке с рук.

Искусственное освещение

Все иначе обстоит с контролем искусственного света. Фотограф становится властным хозяином освещения и регулирует все параметры:

Количество;
Угол;
Расположение;
Интенсивность;
Жесткость;
Температуру цвета;
Баланс белого.

Зачем нужно выставление баланса белого? Чтобы цветопередача не имела искажений или имела лишь минимальные погрешности.

Цветовая температура

Остановимся подробнее на этом параметре. Что это такое? Ну, если опираться на теорию, то это характеристика, определяющая температуру черного предмета, который излучает свой цвет. Измеряется данная характеристика в Кельвинах (К).

Постоянное освещение

Что может являться примером источников постоянного освещения? Самый распространенный – галогенные лампы, а также натриевая лампа, лампы дневного холодного света и накаливания. Все они имеют разные параметры цветовой температуры.

К примеру, если взять вольфрамовые лампы, то они излучают красноватый оттенок, а галогенные – холодный голубой свет.

Преимущества использования:

Умеренная цена;
Полный контроль над светом;
Можно выстраивать необходимые световые схемы по своему вкусу, получая различные светотеневые рисунки.

Недостатки:

Большое потребление электроэнергии, соответственно, большие финансовые затраты;
При съемке нужна длинная (не во всех случаях);
Большая теплоотдача нагревает воздух и объекты съемки в помещении, что может сказаться на их деформации.

Импульсивное освещение

Что относится к источникам импульсивного цвета? Встроенные и внешние вспышки, моноблоки и генераторные системы.

Как происходит процесс съемки? В студиях, кроме импульсивной лампы установлен пилотный свет, то есть постоянный источник. Он выступает в виде вспомогательного параметра и помогает правильно построить светотеневой рисунок . Когда фотограф нажимает кнопку спуска затвора, вспышка срабатывает и в тот же момент пилотный свет гаснет и загорается после завершения работы вспышки.

Преимущества:

Потребление энергии меньше, чем у постоянных искусственных источников;
Теплоотдача низкая;
Дают при съемке использовать эффект «замораживания объектов», например, брызги или падающие капли;
Можно придумывать сложные световые схемы, что поможет поднять ваши работы на более высокий уровень.

Недостатки:

Дороговизна приобретения;
Если пилотный свет отсутствует, то придется искать «золотой» кадр среди пробников;
Требуется соединение с фотокамерой, поэтому может замедлить съемку в случае фотографирования несколькими камерами.

Какой источник света выбрать?

Если вы производите портретную съемку или фотографируете предметы, то используйте искусственное освещение, чтобы регулировать все параметры.

Если вы фотографируете пейзажи или дикую природу, то там выбора нет. Только естественное освещение.

До начала съемок подберите подходящее настроение и чувства, которые вы хотите передать в вашей фотографии. После этого подберите нужную схему освещения.

Напоследок, изучите видео курс «» или «Моя первая ЗЕРКАЛКА ». Он поможет вам разобраться в основах фотографии и станет незаменимым помощникам в ваших начинаниях в качестве фотографа.

Моя первая ЗЕРКАЛКА — для сторонников зеркалки CANON.

Цифровая зеркалка для новичка 2.0 — для сторонников зеркалки NIKON.

На этом наш курс по типам источников света подошел к концу. Можно сочетать все источники вместе, если это нужно для воплощения творческой идеи. Нужно лишь учитывать различную температуру, которая влияет на цветопередачу. Например, фотографирование человека на закате, не обойтись без искусственного освещения, если вы хотите получить освещенное лицо модели и красивый закат.

Так же данная комбинация характерна при съемке черно-белой фотографии. Делитесь статьей со своими друзьями в социальных сетях и подписывайтесь на блог, чтобы стать профессионалом в деле фотографии.

Всех вам благ, Тимур Мустаев.

Для искусственного освещения применяют электрические лампы двух типов -- лампы накаливания (ЛН) и газоразрядные лампы (ГЛ).

Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение (свет) в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити.

В газоразрядных лампах видимое излучение возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов или паров металлов, которыми заполняется колба лампы. Газоразрядные лампы называют люминесцентными, т. к. изнутри колбы покрыты люминофором, который под действием ультрафиолетового излучения, излучаемого электрическим разрядом, светится, преобразуя тем самым невидимое ультрафиолетовое излучение в свет.

Лампы накаливания наиболее широко распространены в быту из-за своей простоты, надежности и удобства эксплуатации. Находят они применение и на производстве, организациях и учреждениях, но в значительно меньшей степени. Это связано с их существенными недостатками: низкой светоотдачей -- от 7 до 20 лм/Вт (светоотдача лампы -- это отношение светового потока лампы к ее электрической мощности); небольшим сроком службы -- до 2500 часов; преобладанием в спектре желтых и красных лучей, что сильно отличает спектральный состав искусственного света от солнечного. В маркировке ламп накаливания буква В обозначает вакуумные лампы, Г -- газонаполненные, К -- лампы с криптоновым наполнением, Б -- биспиральные лампы.

Газоразрядные лампы получили наибольшее распространение на производстве, в организациях и учреждениях прежде всего из-за значительно большей светоотдачи (40...ПО лм/Вт) и срока службы (8000...12000 часов). Из-за этого газоразрядные лампы в основном применяются для освещения улиц, иллюминации, световой рекламы. Подбирая сочетание инертных газов, паров металлов, заполняющих колбы ламп, и люминоформа, можно получить свет практически любого спектрального диапазона -- красный, зеленый, желтый и т. д. Для освещения в помещениях наибольшее распространение получили люминесцентные лампы дневного света, колба которых заполнена парами ртути. Свет, излучаемый такими лампами, близок по своему спектру к солнечному свету.

К газоразрядным относятся различные типы люминесцентных ламп низкого давления с разным распределением светового потока по спектру: лампы белого света (ЛБ); лампы холодно-белого света

(ЛХБ); лампы с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ); лампы тепло-белого света (ЛТБ); лампы, близкие по спектру к солнечному свету (ЛЕ); лампы холодно-белого света улучшенной цветопередачи (ЛХБЦ).

К газоразрядным лампам высокого давления относятся: дуговые ртутные лампы высокого давления с исправленной цветностью (ДРЛ); ксеноновые (ДКсТ), основанные на излучении дугового разряда в тяжелых инертных газах; натриевые высокого давления (ДНаТ); металлогалогенные (ДРИ) с добавкой йодидов металлов.

Лампы ЛЕ, ЛДЦ применяются в случаях, когда предъявляются высокие требования к определению цвета, в остальных случаях -- лампы ЛБ, как наиболее экономичные. Лампы ДРЛ рекомендуются для производственных помещений, если работа не связана с различением цветов (в высоких цехах машиностроительных предприятий и т. п.), и наружного освещения. Лампы ДРИ имеют высокую световую отдачу и улучшенную цветность, применяются для освещения помещений большой высоты и площади.

Источники света обладают различной яркостью. Максимальная переносимая человеком яркость при прямом наблюдении составляет 7500 кд/м2.

Однако газоразрядные лампы наряду с преимуществами перед лампами накаливания обладают и существенными недостатками, которые пока ограничивают их распространение в быту.

Это пульсация светового потока, которая искажает зрительное восприятие и отрицательно воздействует на зрение.

При освещении газоразрядными лампами может возникнуть стробоскопический эффект, заключающийся в неправильном восприятии скорости движения предметов. Опасность стробоскопического эффекта при использовании газоразрядных ламп состоит в том, что вращающиеся части механизмов могут показаться неподвижными и стать причиной травматизма. Пульсации освещенности вредны и при работе с неподвижными поверхностями, вызывая быстрое утомление зрения и головную боль.

Ограничение пульсаций до безвредных значений достигается равномерным чередованием питания ламп от различных фаз трехфазной сети, специальными схемами подключения. Однако это усложняет систему освещения. Поэтому люминесцентные лампы не нашли широкого применения в быту. К недостаткам газоразрядных ламп относится: длительность их разгорания, зависимость их работоспособности от температуры окружающей среды, создание радиопомех.

Другой причиной, по-видимому, является следующее обстоятельство. Психологическое и отчасти физиологическое воздействие на человека цветности излучения источников света несомненно в значительной степени связано с теми световыми условиями, к которым человечество приспособилось за время своего существования. Далекое и холодное голубое небо, создающее в течение большей части светового дня высокие освещенности, вечером -- близкий и горячий желто-красный костер, а затем пришедшие ему на смену, но аналогичные по цветности «лампы сгорания», создающие, однако, низкие освещенности, -- таковы световые режимы, приспособлением к которым, вероятно, объясняются следующие факты. У человека наблюдается более работоспособное состояние днем при свете преимущественно холодных оттенков, а вечером при теплом красноватом свете лучше отдыхать. Лампы накаливания дают теплый красновато-желтый цвет и способствуют успокоению и отдыху, лю-минесцентные лампы, наоборот, создают холодный белый цвет, который возбуждает и настраивает на работу.

От применяемого типа источников света зависит правильность цветопередачи. Например, темно-синяя ткань при свете ламп накаливания кажется черной, желтый цветок -- грязно-белым. Т. е. лампы накаливания искажают правильную цветопередачу. Однако есть предметы, которые люди привыкли видеть преимущественно вечером при искусственном освещении, например, золотые украшения «естественнее» выглядят при свете ламп накаливания, чем при свете люминесцентных ламп. Если при выполнении работы важна правильность цветопередачи -- например, на уроках рисования, в полиграфической промышленности, картинных галереях и т. д. -- лучше применять естественное освещение, а при его недостаточности -- искусственное освещение люминесцентных ламп.

Таким образом, правильный выбор цвета для рабочего места значительно способствует повышению производительности труда, безопасности и общему самочувствию работников. Отделка поверхностей и оборудования, находящегося в рабочей зоне, точно также способствует созданию приятных зрительных ощущений и приятной рабочей обстановки.

Обычный свет состоит из электромагнитных излучений с различными длинами волн, каждое из которых соответствует определенному диапазону видимого спектра. Смешивая красный, желтый и голубой свет, мы можем получить большинство видимых цветов, включая белый. Наше восприятие цвета предмета зависит от цвета света, которым он освещен и от того, каким образом сам предмет отражает цвет.

Источники света подразделяются на следующие три категории в зависимости от цвета света, который они излучают:

*«теплого» цвета (белый красноватый свет) -- рекомендуются для освещения жилых помещений;
*промежуточного цвета (белый свет) -- рекомендуются для освещения рабочих мест;
*«холодного» цвета (белый голубоватый свет) -- рекомендуются при выполнении работ, требующих высокого уровня освещенности или для жаркого климата.

Таким образом, важной характеристикой источников света является цвет светового излучения. Для характеристики цвета излучения введено понятие цветовой температуры.

Цветовая температура- такая температура черного тела, при которой его излучение имеет такую же цветность, как и рассматриваемое излучение. Действительно при нагреве черного тела его цвет изменяется от теплых оранжево-красных до холодных белых тонов. Цветовая температура измеряется в градусах Кельвина (°К). Связь между градусами по шкале Цельсия и по шкале Кельвина следующая: °К = °С + 273. Например, О °С соответствует 273 °К.

Введение

1. Виды искусственного освещения

2 Функциональное назначение искусственного освещения

3 Источники искусственного освещения. Лампы накаливания

3.1Типы ламп накаливания

3.2 Конструкция лампы накаливания

3.3 Преимущества и недостатки ламп накаливания

4. Газоразрядные лампы. Общая характеристика. Область применения. Виды

4.1 Натриевая газоразрядная лампа

4.2 Люминесцентная лампа

4.3 Ртутная газоразрядная лампа

Список литературы

Введение

Назначение искусственного освещения – создать благоприятные условия видимости, сохранить хорошее самочувствие человека и уменьшить утомляемость глаз. При искусственном освещении все предметы выглядят иначе, чем при дневном свете. Это происходит потому, что изменяется положение, спектральный состав и интенсивность источников излучения.

История искусственного освещения началась тогда, когда человек стал использовать огонь. Костер, факел и лучина стали первыми искусственными источниками света. Затем появились масляные лампы и свечи. В начале XIX века научились выделять газ и очищенные нефтепродукты, появилась керосиновая лампа, которая используется по сегодняшний день.

При зажигании фитиля возникает светящееся пламя. Пламя испускает свет только тогда, когда твердое тело нагревается этим пламенем. Не горение порождает свет, а лишь вещества, доведенные до раскаленного состояния, излучают свет. В пламени свет излучают раскаленные частички сажи. В этом можно убедиться, если поместить стекло над пламенем свечи или керосиновой лампы.

На улицах Москвы и Петербурга осветительные масляные фонари появилось в 30-х годах XVIII века. Затем масло заменили спиртово-скипидарной смесью. Позднее, в качестве горючего вещества, стали использовать керосин и, наконец, светильный газ, который получали искусственным путем. Световая отдача таких источников была очень мала из-за низкой цветовой температуры пламени. Она не превышала 2000К.

По цветовой температуре искусственный свет сильно отличается от дневного, и это различие давно было замечено по изменению цвета предметов при переходе от дневного к вечернему искусственному освещению. В первую очередь было замечено изменение цвета одежды. В ХХ веке с широким распространением электрического освещения изменение цвета при переходе к искусственному освещению уменьшилось, но не исчезло.

Сегодня редкий человек знает о заводах, производивших светильный газ. Газ получали при нагревании каменного угля в ретортах. Реторты – это большие металлические или глиняные полые сосуды, которые наполняли углем и нагревали в печи. Выделившийся газ очищали и собирали в сооружениях для хранения светильного газа – газгольдерах.

Более ста лет назад, в 1838 году, «Общество освещения газом Санкт-Петербурга» построило первый газовый завод. К концу XIX века почти во всех крупных городах России появились газгольдеры. Газом освещали улицы, железнодорожные станции, предприятия, театры и жилые дома. В Киеве инженером А.Е.Струве газовое освещение было устроено в 1872году.

Создание электрогенераторов постоянного тока с приводом от паровой машины позволило широко использовать возможности электричества. В первую очередь изобретатели позаботились об источниках света и обратили внимание на свойства электрической дуги, которую впервые наблюдал Василий Владимирович Петров в 1802 году. Ослепительно яркий свет позволял надеяться, что люди смогут отказаться от свечей, лучины, керосиновой лампы и даже газовых фонарей.

В дуговых светильниках приходилось постоянно пододвигать поставленные «носами» друг к другу электроды – они достаточно быстро выгорали. Сначала их сдвигали вручную, затем появились десятки регуляторов, самым простым из которых был регулятор Аршро. Светильник состоял из неподвижного положительного электрода, закрепленного на кронштейне, и подвижного отрицательного, соединенного с регулятором. Регулятор состоял из катушки и блока с грузом.

При включении светильника через катушку протекал ток, сердечник втягивался в катушку и отводил отрицательный электрод от положительного. Дуга поджигалась автоматически. При уменьшении тока втягивающее усилие катушки уменьшалось и отрицательный электрод поднимался под действием груза. Широкого распространения эта и другие системы не получили из-за низкой надежности.

В 1875 году Павел Николаевич Яблочков предложил надежное и простое решение. Он расположил угольные электроды параллельно, разделив их изолирующим слоем. Изобретение имело колоссальный успех, и «свеча Яблочкова» или «Русский свет» нашел широкое распространение в Европе.

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света, или для освещения помещения в часы суток, когда естественная освещенность отсутствует.

1.Виды искусственного освещения

Искусственное освещение может быть общим (все производственные помещения освещаются однотипными светильниками, равномерно расположенными над освещаемой поверхностью и снабженными лампами одинаковой мощности) и комбинированным (к общему освещению добавляется местное освещение работах мест светильниками, находящимися у аппарата, станка, приборов и т. д.). Использование только местного освещения недопустимо, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными участками утомляет глаза, замедляет процесс работы и может послужить причиной несчастных случаев аварий.

2.Функциональное назначение искусственного освещения

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее , дежурное , аварийное .

Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы людей и движения транспорта.

Дежурное освещение включается во вне рабочее время.

Аварийное освещение предусматривается для обеспечения минимальной освещенности в производственном помещении на случай внезапного отключения рабочего освещения.

В современных многопролетных одноэтажных зданиях без световых фонарей с одним боковым остеклением в дневное время суток применяют одновременно естественное и искусственное освещение (совмещенное освещение). Важно, чтобы оба вида освещения гармонировали одно с другим. Для искусственного освещения в этом случае целесообразно использовать люминесцентные лампы.

3. Источники искусственного освещения. Лампы накаливания.

В современных осветительных установках, предназначенных для освещения производственных помещений, в качестве источников света применяют лампы накаливания, галогенные и газоразрядные.

Лампа накаливания - электрический источник света, светящимся телом которого служит так называемое тело накала (тело накал- проводник, нагреваемый протеканием электрического тока до высокой температуры). В качестве материала для изготовления тела накала в настоящее время применяется практически исключительно вольфрам и сплавы на его основе. В конце XIX - первой половине XX в. Тело накала изготавливалось из более доступного и простого в обработке материала - углеродного волокна.

3.1 Типы ламп накаливания

Промышленность выпускает различные типы ламп накаливания:

вакуумные , газонаполненные (наполнитель смесь аргона и азота), биспиральные , с криптоновым наполнением .

3.2 Конструкция лампы накала

Рис.1 Лампа накаливания

Конструкция современной лампы. На схеме: 1 - колба; 2 - полость колбы (вакуумированная или наполненная газом); 3 - тело накала; 4, 5 - электроды (токовые вводы); 6 - крючки-держатели тела накала; 7 - ножка лампы; 8 - внешнее звено токоввода, предохранитель; 9 - корпус цоколя; 10 - изолятор цоколя (стекло); 11 - контакт донышка цоколя.

Конструкции лампы накала весьма разнообразны и зависят от назначения конкретного вида ламп. Однако общими для всех ламп накала являются следующие элементы: тело накала, колба, токовводы. В зависимости от особенностей конкретного типа лампы могут применяться держатели тела накала различной конструкции; лампы могут изготавливаться бесцокольными или с цоколями различных типов, иметь дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные конструктивные элементы.

3.3 Преимущества и недостатки ламп накаливания

Преимущества:

Малая стоимость

Небольшие размеры

Ненужность пускорегулирующей аппаратуры

При включении они зажигаются практически мгновенно

Отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации

Возможность работы как на постоянном токе (любой полярности), так и на переменном

Возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)

Отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе

Непрерывный спектр излучения

Устойчивость к электромагнитному импульсу

Возможность использования регуляторов яркости

Нормальная работа при низкой температуре окружающей среды

Недостатки:

Низкая световая отдача

Относительно малый срок службы

Резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения

Цветовая температура лежит только в пределах 2300-2900 K, что придаёт свету желтоватый оттенок

Лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 40 Вт - 145°C, 75 Вт - 250°C, 100 Вт - 290°C, 200 Вт - 330°C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается еще сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.

Световой коэффициент полезного действия ламп накаливания, определяемый как отношение мощности лучей видимого спектра к мощности потребляемой от электрической сети, весьма мал и не превышает 4%

электрическая энергия;
световая энергия;
тепловая энергия;
энергия химических связей, которая находится в пище и в топливе каждый этот вид энергии был когда-то солнечной энергией!

Таким образом, самая главная -основная энергия для жизни на земле -это солнечная энергия.

Искусственные источники света

Современный технический прогресс шагнул очень далеко. Человечество смогло создать искусственную энергию света и тепла, которая прочно вошла в жизнь человека и без которой человечество уже не может существовать. На сегодняшний день в современном мире существует изобилие различных искусственных источников света и тепла.

Искусственные источники света - технические устройства различной конструкции и различными способами преобразования энергии, основным предназначением которых является получение светового излучения. В источниках света используется в основном электроэнергия, но так же иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света.

Самым первым из используемых людьми в своей деятельности источником света был огонь костра. С течением времени и ростом опыта сжигания различных горючих материалов люди обнаружили, что большее количество света может быть получено при сжигании каких либо смолистых пород дерева, природных смол и масел и воска. С точки зрения химических свойств подобные материалы содержат больший процент углерода по массе и при сгорании сажистые частицы углерода сильно раскаляются в пламени и излучают свет. В дальнейшем при развитии технологий обработки металлов, развития способов быстрого зажигания с помощью огнива позволили создать и в значительной степени усовершенствовать первые независимые источники света, которые можно было устанавливать в любом пространственном положении, переносить и перезаряжать горючим. А также определенный прогресс в переработке нефти, восков, жиров и масел и некоторых природных смол позволил выделять необходимые топливные фракции: очищенный воск, парафин, стеарин, пальмитин, керосин и т. п. Такими источниками стали, прежде всего свечи, факелы, масляные, а позже нефтяные лампы и фонари. С точки зрения автономности и удобства, источники света, использующие энергию горения топлив, очень удобны, но с точки зрения пожаробезопасности, выделений продуктов неполного сгорания представляют известную опасность как источник возгорания, и история знает великое множество примеров возникновения больших пожаров, причиной которых были масляные лампы и фонари, свечи и пр.

Газовые фонари

Дальнейший прогресс и развитие знаний в области химии, физики и материаловедения, позволили людям использовать также и различные горючие газы, отдающие при сгорании большее количество света. Особым удобством газового освещения было то, что появилась возможность освещения больших площадей в городах, зданий и др., за счёт того, что газы очень удобно и быстро можно было доставить из центрального хранилища с помощью прорезиненных рукавов, либо стальных или медных трубопроводов, а также легко отсекать поток газа от горелки простым поворотом запорного крана.

Важнейшим газом для организации городского газового освещения стал так называемый «Светильный газ», производимый с помощью пиролиза жира морских животных, а несколько позже производимый в больших количествах из каменного угля при коксовании последнего на газосветильных заводах. Одним из важнейших компонентов светильного газа, который давал наибольшее количество света, был бензол, открытый в светильном газе М. Фарадеем. Другим газом, который нашел значительное применение в газосветильной промышленности, был ацетилен, но ввиду его значительной склонности к возгоранию при относительно низких температурах и большим концентрационным пределам воспламенения, он не нашел широкого применения в уличном освещении и применялся в шахтерских и велосипедных «карбидных» фонарях. Другой причиной, затруднившей применение ацетилена в области газового освещения, была его исключительная дороговизна в сравнении с светильным газом. Параллельно с развитием применения самых разнообразных топлив в химических источниках света, совершенствовалась их конструкция и наиболее выгодный способ сжигания, а также конструкция и материалы для усиления отдачи света и питания. На смену недолговечным фитилям из растительных материалов стали применять пропитку растительных фитилей борной кислотой, и волокна асбеста, а с открытием минерала монацита обнаружили его замечательное свойство при накаливании очень ярко светиться и способствовать полноте сгорания светильного газа. В целях повышения безопасности использования рабочее пламя стали ограждать металлическими сетками и стеклянными колпаками.

Появление электрических источников света

Дальнейший прогресс в области изобретения и конструирования источников света в значительной степени был связан с открытием электричества и изобретением источников тока. На этом этапе научно-технического прогресса стало совершенно очевидно, что необходимо для увеличения яркости источников света увеличить температуру области, излучающей свет. Если в случае применения реакций горения разнообразных топлив на воздухе температура продуктов сгорания достигает 1500-2300°С, то при использовании электричества температура может быть еще значительно увеличена. При нагревании электрическим током различных токопроводящих материалов с высокой температурой плавления они излучают видимый свет и могут служить в качестве источников света той или иной интенсивности. Такими материалами были предложены: графит, платина, вольфрам, молибден, рений и их сплавы. Для увеличения долговечности электрических источников света их рабочие тела стали размещать в специальных стеклянных баллонах, вакуумированных или заполненных инертными либо неактивными газами. При выборе рабочего материала конструкторы ламп руководствовались максимальной рабочей температурой нагреваемой спирали, и основное предпочтение было отдано углероду и в дальнейшем вольфраму. Вольфрам и его сплавы с рением и по настоящее время являются наиболее широкоприменяемыми материалами для изготовления электрических ламп накаливания, так как в наилучших условиях они способны быть нагреты до температур в 2800-3200°С. Параллельно с работой над лампами накаливания, в эпоху открытия и использования электричества также были начаты и значительно развиты работы по электродуговым источником света и по источникам света на основе тлеющего разряда.

Электродуговые источники света позволили реализовать возможность получения колоссальных по мощности потоков света, а источники света на основе тлеющего разряда - необычайно высокую экономичность. В настоящее время наиболее совершенные источники света на основе электрической дуги - криптоновые, ксеноновые и ртутные лампы, а на основе тлеющего разряда в инертных газах с парами ртути и другие.

Типы источников света

Для получения света могут быть использованы различные формы энергии, и в этой связи мы бы хоти выделить основные виды источников света.

Электрические: Электрический нагрев тел каления или плазмы.Джоулево тепло, вихревые токи, потоки электронов или ионов;
Ядерные: распад изотопов или деление ядер;
Химические:горение топлив и нагрев продуктов сгорания или тел каления;
Термолюминесцентные: преобразование тепла в свет в полупроводниках.
Триболюминесцентные: преобразования механических воздействий в свет.
Биолюминесцентные: бактериальные источники света в живой природе.

Опасные факторы источников света

Источники света той или иной конструкции очень часто сопровождаются наличием опасных факторов, главными из которых являются:

Открытое пламя;
Яркое световое излучение опасное для органов зрения и открытых участков кожи;
Тепловое излучение и наличие раскаленных рабочих поверхностей могущих привести к ожогу;
Высокоинтенсивное световое излучение могущее привести к возгоранию, ожогу, и ранению -излучение лазеров, дуговых ламп и др;
Горючие газы или жидкости;
Высокое напряжение питания;
Радиоактивность.

Самые яркие представители искусственных источников света

Факел

Факел - вид светильника, способный обеспечить продолжительный интенсивный свет на открытом воздухе при всякой погоде.

Простейшая форма факела - пучок бересты или лучин из смолистых пород деревьев, связка соломы и т. п. Дальнейшим усовершенствованием является применение различных сортов смолы, воска и т. п. горючих веществ. Иногда эти вещества служат простой обмазкой для факельного остова.

В начале XX века входят в употребление факелы электрические, с аккумуляторами. В крестьянском быту можно было встретить ещё и самые первобытные формы факелов. Факелы во все времена употреблялись для целей как утилитарных, так и для религиозных. Ими пользовались при лучении рыбы, при ночных переходах через густой лес, при исследовании пещер, для иллюминаций - словом, в тех случаях, когда неудобно употребление фонарей.

Современные факелы используются для придания романтики во время различных церемоний. Как правило, они изготовлены из бамбука и имеют в качестве источника огня картридж с жидким минеральным маслом. Обычно изготовляются в Китае, но бывают и исключения. Известные европейские дизайнеры также занимаются производством факелов.

Масляная лампа

Масляная лампа - светильник, работающий на основе сгорания масла. Принцип действия схож с принципом действия керосиновой лампы: в некую ёмкость заливается масло, туда опускается фитиль - верёвка, состоящая из растительных или искусственных волокон, по которым, согласно свойству капиллярного эффекта масло поднимается наверх. Второй конец фитиля, закреплённый над маслом, поджигается, и масло, поднимаясь по фитилю, горит.

Масляная лампа применялась издревле. В древние времена масляные лампы вылепляли из глины, или изготовляли из меди. В арабской сказке «Аладдин» из сборника «Тысяча и одна ночь» в медной лампе живет Джин.

Керосиновая лампа

Керосиновая лампа - светильник на основе сгорания керосина - продукта перегонки нефти. Принцип действия лампы примерно такой же, что и у масляной лампы: в ёмкость заливается керосин, опускается фитиль. Другой конец фитиля зажат поднимающим механизмом в горелке, сконструированной таким образом, чтобы воздух подтекал снизу. В отличие от масляной лампы, у керосиновой фитиль плетёный. Сверху горелки устанавливается ламповое стекло - для обеспечения тяги, а также для защиты пламени от ветра.

После широкого внедрения электрического освещения по плану ГОЭЛРО керосиновые лампы используются в основном в российской глубинке, где часто отключают электричество, а так же дачниками и туристами.

Лампа накаливания

Лампа накаливания - электрический источник света, светящимся телом которого служит так называемое тело накала. В качестве материала для изготовления ТН в настоящее время применяется практически исключительно вольфрам и сплавы на его основе. В конце XIX -первой половине XX в. ТН изготавливалось из более доступного и простого в обработке материала – углеродного волокна. .

Принцип действия. В лампе накаливания используется эффект нагревания проводника при протекании через него электрического тока. Температура вольфрамовой нити накала резко возрастает после включения тока. Нить излучает электромагнитное тепловое излучение в соответствии с законом Планка. Функция Планка имеет максимум, положение которого на шкале длин волн зависит от температуры. Этот максимум сдвигается с повышением температуры в сторону меньших длин волн. Для получения видимого излучения необходимо, чтобы температура была порядка нескольких тысяч градусов, в идеале 5770 K . Чем меньше температура, тем меньше доля видимого света и тем более красным кажется излучение.

Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение, часть уходит в результате процессов теплопроводности и конвекции. Только малая доля излучения лежит в области видимого света, основная доля приходится на инфракрасное излучение. Для повышения КПД лампы и получения максимально «белого» света необходимо повышать температуру нити накала, которая в свою очередь ограничена свойствами материала нити - температурой плавления. Идеальная температура в 5770 К недостижима, т. к. при такой температуре любой известный материал плавится, разрушается и перестаёт проводить электрический ток.

В обычном воздухе при таких температурах вольфрам мгновенно превратился бы в оксид. По этой причине ТН помещено в колбу, из которой в процессе изготовления ЛН откачиваются атмосферные газы. Наиболее опасными для ЛН являются кислород и водяные пары, в атмосфере которых происходит быстрое окисление ТН. Первые ЛН изготавливали вакуумными; в настоящее время только лампы малой мощности изготавливают в вакуумированной колбе. Колбы более мощных ЛН наполняют газом. Повышенное давление в колбе газополных ламп резко уменьшает скорость разрушения ТН из-за распыления. Колбы газополных ЛН не так быстро покрываются тёмным налётом распылённого материала ТН, а температуру последнего можно увеличить по сравнению с вакуумными ЛН. Последнее позволяет повысить КПД и несколько изменить спектр излучения.

КПД и долговечность. Почти вся подаваемая в лампу энергия превращается в излучение теплопроводности и конвекции малы. Для человеческого глаза, однако, доступен только малый диапазон длин волн этого излучения. Основная часть излучения лежит в невидимом инфракрасном диапазоне и воспринимается в виде тепла. Коэффициент полезного действия ламп накаливания достигает при температуре около 3400 K своего максимального значения 15 %. При практически достижимых температурах в 2700 K КПД составляет 5%.

С возрастанием температуры КПД лампы накаливания возрастает, но при этом существенно снижается её долговечность. При температуре нити 2700 K время жизни лампы составляет примерно 1000 часов, при 3400 K всего лишь несколько часов. Как показано на рисунке справа, при увеличении напряжения на 20 %, яркость возрастает в два раза. Одновременно с этим время жизни уменьшается на 95%.

Ограниченность времени жизни лампы накаливания обусловлена в меньшей степени испарением материала нити во время работы, и в большей степени возникающими в нити неоднородностями. Неравномерное испарение материала нити приводит к возникновению истончённых участков с повышенным электрическим сопротивлением, что в свою очередь ведёт к ещё большему нагреву и испарению материала в таких местах. Когда одно из этих сужений истончается настолько, что материал нити в этом месте плавится или полностью испаряется, ток прерывается и лампа выходит из строя.

Преимущественная часть износа нити накала происходит при резкой подаче напряжения на лампу, поэтому значительно увеличить срок её службы можно используя разного рода плавные пускатели. Вольфрамовая нить накаливания имеет в холодном состоянии удельное сопротивление, которое всего в 2 раза выше, чем сопротивление алюминия. При перегорании лампы часто бывает, что сгорают медные проводки, соединяющие контакты цоколя с держателями спирали. Так, обычная лампа на 60 Вт в момент включения потребляет свыше 700 Вт, а 100-ваттная - более киловатта. По мере прогрева спирали её сопротивление возрастает, а мощность падает до номинальной. .

Для сглаживания пиковой мощности могут использоваться терморезисторы с сильно падающим сопротивлением по мере прогрева, реактивный балласт в виде ёмкости или индуктивности. Напряжение на лампе растет по мере прогрева спирали и может использоваться для шунтирования балласта автоматикой. Без отключения балласта лампа может потерять от 5 до 20 % мощности, что тоже может быть выгодно для увеличения ресурса.

Преимущества и недостатки ламп накаливания.

Преимущества

малая стоимость;
небольшие размеры;
ненужность пускорегулирующей аппаратуры;
при включении они зажигаются почти мгновенно;
отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации;
возможность работы как на постоянном, так и на переменном токе;
возможность изготовления ламп на самое разное напряжение;
отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе;
непрерывный спектр излучения;
устойчивость к электромагнитному импульсу;
возможность использования регуляторов яркости;
нормальная работа при низких температурах окружающей среды.

Недостатки

низкая световая отдача;
относительно малый срок службы;
резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения;
цветовая температура лежит только в пределах 2300 – 2900 к, что придает свету желтоватый оттенок;
лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 40 Вт - 145 °C, 75 Вт - 250 °C, 100 Вт - 290 °C, 200 Вт - 330 °C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается еще сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.

Утилизация

Отслужившие лампы накаливания не содержат вредных для окружающей среды веществ и могут утилизироваться как обычные бытовые отходы. Единственным ограничением является запрет на их переработку вместе с изделиями из стекла.

Светодиодное освещение

Светодиодное освещение - одно из перспективных направлений технологий искусственного освещения, основанное на использовании светодиодов в качестве источника света. Использование светодиодных ламп в освещении уже занимает 6 % рынка. Развитие светодиодного освещения непосредственно связано с технологической эволюцией светодиода. Разработаны так называемые сверхъяркие светодиоды, специально предназначенные для искусственного освещения.

Преимущества

В сравнении с обычными лампами накаливания светодиоды обладают многими преимуществами:

экономично используют электроэнергию по сравнению с традиционными лампами накаливания. Так, светодиодные системы уличного освещения с резонансным источником питания могут дать 132 люменов на ватт, против 150 люменов на ватт у натриевых газоразрядных ламп. Или против 15 люменов на ватт у обычной лампы накаливания и против 80-100 люменов на ватт у ртутных люминесцентных ламп;
срок службы в 30 раз больше по сравнению с ЛН;
возможность получать различные спектральные характеристики, без потери в световых фильтрах;
безопасность использования;
малые размеры;
отсутствие ртутных паров;
отсутствие ультрафиолетового излучения и малое инфракрасное излучение;
незначительное тепловыделение;
среди производителей именно светодиодные источники света считаются наиболее функционально-перспективным направлением как с точки зрения энергоэффективности, так и затратности и практического применения.

Недостатки

высокая цена. Отношение цена/люмен у сверхярких светодиодов в 50 -100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания;
напряжение строго нормировано для каждого вида ламп, светодиоду необходим номинальный рабочий ток. Из-за этого появляются дополнительные электронные узлы, называемые источниками тока. Это обстоятельство влияет на себестоимость системы освещения в целом. В самом простом случае, когда ток невелик, возможно, подключение светодиода к источнику постоянного напряжения, но с использование резистора;
при питании пульсирующим током промышленной частоты мерцают сильнее, чем люминесцентная лампа, которая в свою очередь мерцает сильнее, чем лампа накаливания;
могут излучать кратковременные помехи и электрические шумы, что обнаруживается при экспериментальном сравнении с лампами других типов осциллографом.

Применение

Благодаря эффективному расходу электроэнергии и простоте конструкции применяется в ручных осветительных приборах – фонариках.

Так же применяется в светотехнике для создания дизайнерского освещения в специальных современных дизайн-проектах. Надёжность светодиодных источников света позволяет использовать их в труднодоступных для частой замены местах.

Компактная люминесцентная лампа

Компактная люминесцентная лампа - люминесцентная лампа, имеющая меньшие размеры по сравнению с колбчатой лампой и меньшую чувствительность к механическим повреждениям. Зачастую встречаются предназначенными для установки в стандартный патрон для ламп накаливания. Часто компактные люминесцентные лампы называют энергосберегающими лампами, что не совсем точно, поскольку существуют энергосберегающие лампы на других физических принципах, например светодиодные.

Маркировка и цветовая температура

Трехциферный код на упаковке лампы содержит как правило информацию относительно качества света.

Первая цифра – индекс цветопередачи в 1×10 Ra .

Вторая и третья цифры – указывают на цветовую температуру лампы.

Таким образом, маркировка «827» указывает на индекс цветопередачи в 80 Ra, и цветовую температуру в 2700 к. .

По сравнению с лампами накаливания, имеют большой срок службы. Однако зависимость срока службы от колебаний напряжения в электросети приводит к тому, что в России он может равняться или даже быть меньше срока службы ламп накаливания. Частично это преодолевается применением стабилизаторов напряжения и сетевых фильтров. Основными причинами, снижающими срок службы лампы, являются нестабильность напряжения в сети, частое включение-выключение лампы.

Новые разработки позволили использовать энергосберегающую лампу совместно с устройствами снижения/увеличения освещения. Для диммирования люминесцентных ламп ни один из разработанных ранее диммеров не подходит - в этом случае следует использовать специальные электронные пускорегулирующие аппараты с возможностью управления.

Благодаря применению электронного балласта имеют улучшенные характеристики по сравнению с традиционными люминесцентными лампами - более быстрое включение, отсутствие мерцания и жужжания. Также существуют лампы с системой плавного запуска. Система плавного запуска планомерно увеличивает интенсивность света при включении в течение 1-2 секунд: это продлевает срок службы лампы, но все же не позволяет избежать эффекта «временной световой слепоты».

В то же время компактные люминесцентные лампы по ряду параметров проигрывают светодиодным лампам.

Достоинства

высокая светоотдача, при равной мощности световой поток КЛЛ в 4-6 раз выше, чем у ЛН, что дает экономию электроэнергию 75-85%;
длительный срок эксплуатации;
возможность создания ламп с различными значениями цветовой температуры;
нагрев корпуса и колбы значительно ниже, чем у лампы накаливания.

Недостатки

спектр излучения: непрерывный 60-ватной лампы накаливания и линейный 11 ватной компактной люминесцентной лампы, линейчатый спектр излучения может вызвать искажения в цветопередаче;
несмотря на то, что использование КЛЛ действительно вносит свою лепту в сбережение электроэнергии, опыт массового применения в быту выявил целый ряд проблем, главная из которых -короткий срок эксплуатации в реальных условиях бытового применения;
использование широко распространенных выключателей с подсветкой приводит к периодическому, раз в несколько секунд, кратковременному зажиганию ламп, что приводит к скорому выходу из строя лампы. Об этом недостатке, за редким исключением, производители обычно не сообщают в инструкциях по эксплуатации. Для ликвидации этого эффекта необходимо параллельно светильнику включить в цепь питания конденсатор ёмкостью 0,33-0,68 мкФ на напряжение не ниже 400В;
спектр такой лампы линейный. Это приводит не только к неправильной цветопередаче, но и к повышенной усталости глаз. ;
утилизация: КЛЛ содержат 3-5 мг ртути, ядовитое вещество 1-го класса опасности. Разрушенная или повреждённая колба лампы высвобождает пары ртути, что может вызвать отравление ртутью. Зачастую на проблему утилизации люминесцентных ламп в России индивидуальные потребители не обращают внимания, а производители стремятся отстранится от проблемы.

С 1 января 2011 года, в соответствии с проектом ФЗ «Об энергосбережении» в России будет введён полный запрет на оборот ламп накаливания мощностью выше 100 Вт. .

КЛЛ со спиралевидной колбой имеет неравномерное нанесение люминофора. Он наносится так, что его слой на стороне трубки, обращённой к цоколю, толще, чем на стороне трубки, направленной на освещаемую область. Этим достигается направленность излучения. .

В некоторых моделях ламп применяется радиоактивный криптон – 85 .

КЛЛ считается тупиковой ветвью развития источников света. На сегодняшний день большинство стран Европы склоняются к мнению использования светодиодных источников света.

В связи с частыми случаями выхода из строя КЛЛ задолго до истечения обещанных производителями сроков, потребители стали призывать ввести специальные условия гарантии для продукции КЛЛ, соизмеримые с заявляемыми производителями в целях маркетинга.

В связи с «негативными» высказываниями в адрес энергосберегающих ламп, мы решили более внимательно присмотреться к ним и попробовать внести хоть какую-нибудь ясность по этому вопросу.

Прежде всего, хотим отметить, что в профессиональной технической литературе такие лампы называются Compact Fluorescent Lamps , в российской – компактные люминесцентные лампы, а уже во вторую очередь их называют Energy saving lamps .

Про возможный вред здоровью CFL, связанный с генерацией ими другого спектра света, мерцанием, «грязным электричеством», электромагнитным излучением, нерешенным вопросом утилизации и т.д., давно уже ведутся дебаты. Однако мы не будем конкретизировать доказательства по этим вопросам, т.к. не можем заниматься профессиональными исследованиями и не являемся специалистами в этой области, мы просто хотим собрать, изучить и сделать анализ на материалах представленных специалистами в сети Интернет.

Естественное или природное освещение - вид, получаемый от природных источников света. Внутренняя природная инсоляция помещения создается за счет направленной лучистой энергии солнца, рассеянных в атмосфере световых потоков, проникающих в помещение через световые проемы, и света, отраженного от поверхностей.

Искусственное освещение получают с помощью специальных источников светового излучения, а именно: ламп накаливания, люминесцентных или галогенных ламп. Искусственные источники света, также как и естественные, могут давать прямой, рассеянный и отраженный свет.

Особенности

Естественной инсоляции присуще важное свойство, связанное с изменением уровня освещенности в течение короткого временного промежутка. Изменения носят случайный характер. Изменить мощность светового потока не в силах человека, он может его только подкорректировать определенными средствами. Так как источник естественного света находится примерно на одном расстоянии от всех освещаемых предметов, то по локализации такое освещение может быть только общим.

Искусственный метод в отличие от природного в зависимости от удаленности и направления источника света позволяет сделать общую и местную локализацию. Местная подсветка с общим вариантом дает комбинированный вариант. Посредством искусственных источников достигаются световые показатели, необходимые для определенных условий труда и отдыха.

Плюсы и минусы двух видов освещения

Рассеянные и равномерные световые лучи естественного происхождения наиболее комфортны для глаз человека и обеспечивают неискаженное восприятие цвета. В то же время прямые лучи солнца имеют слепящую яркость и недопустимы на рабочих местах и в быту. Снижение уровня освещенности в условиях пасмурного неба или в вечернее время, т.е. неравномерное его распределение, не дает возможности ограничиться только естественным источником света. В период, когда длительность светового дня достаточно долгая, достигается значительная экономия энергопотребления, но при этом происходит перегрев помещения.

Основной недостаток искусственного освещения связан с несколько искаженным цветовым восприятием и достаточно сильной нагрузкой на зрительную систему, возникающей вследствие микропульсации потоков света. Используя в помещении точечное освещение, при котором мерцание ламп взаимно компенсируется и по своим характеристикам наиболее приближено к рассеянному солнечному свету, нагрузку на глаза можно минимизировать. Также точечный свет может осветить отдельную зону в пространстве и позволяет экономно относиться к энергоресурсам. Для искусственного освещения необходим источник энергии в отличие от естественного, но зато такое освещение имеет постоянное качество и силу светового потока, которые можно подобрать по своему усмотрению.

Применение

Применение только одного вида освещения в большинстве случаев нерационально и не соответствует потребностям человека в сохранении его здоровья. Так, полное отсутствие естественной инсоляции в соответствии нормативам по охране труда отнесено к вредным факторам. Квартиру без природного света даже трудно представить. Источники искусственного света позволяют максимально обеспечить комфортные параметры освещенности и кроме этого применяются в дизайнерском оформлении помещения. Для общего освещения жилого помещения люстры используются чаще всего. Для подсветки локальной зоны отлично подходят бра или торшеры. Благодаря абажуру или плафону свет от таких источников мягкий и рассеянный. Это свойство позволяет широко использовать такие светильники не только с практической целью освещения, но и для выделения какого-либо элемента интерьера. К тому же современные искусственные источники света настолько разнообразны и симпатичны, что и сами прекрасно украшают интерьер.