Поделись с друзьями

 Лампы накаливания (ЛН). Наиболее часто применяются в домашних условиях вследствие низкой цены и идеальной цветопередачи.

С учетом того, что наши глаза примерно адаптированы к спектру излучения Солнца было бы идеально нагреть нить до температуры излучения Солнца, но температура плавления вольфрама и его сплавов много ниже. Поэтому нить нагревают обычно до 2700 К. В этом случае максимум спектра «уезжает» далеко в инфракрасную область и на долю видимого излучения остается его малая часть. Достаточно сказать, что идеальная световая отдача равняется 683 лм/Вт, а светоотдача лучших из ЛН пока не превосходит 15 лм/Вт, т.е. 2,2 % от идеала. Зато сплошной спектр лампы обеспечивает идеальную цветопередачу. В общем, красивый фиолетовый цветовой элемент, видимый на солнце не станет внезапно мерзкого болотного цвета только потому, что лампа, стоящая у Вас на столе - модная разрядная с «улучшенной» цветопередачей. Слово «идеальную» надо понимать буквально потому, что само понятие цветопередачи основано на применении источника со сплошным тепловым спектром. Вкратце индекс цветопередачи означает насколько «вид» образцов конкретных цветов при освещении их разрядной лампой соответствует «виду» тех же образцов при освещении ЛН с той же цветовой температурой.

Кроме этого в ЛН из дорогих материалов используется только вольфрам, и то в мизерных количествах. Так или иначе, но стоимость ЛН в ночном супермаркете 4 р., а компактной люминесцентной лампы - 430 р. Выбор человека, желающего заменить лампочку у себя дома, очевиден.

Есть еще одна причина, по которой ЛН до сих пор используются в сценической, студийной и лабораторной практике. Дело в том, что их потоком легко управлять и их включение происходит моментально.

Галогенные лампы накаливания (ГЛН).  Принципиально и конструктивно не отличаются от обычных ЛН. Но обладают более высоким сроком службы или чуть более высокой светоотдачей. Повышение срока службы/светоотдачи происходит за счет так называемого иодно-вольфравомого цикла, возвращающего испарившийся вольфрам обратно в спираль. Экономические показатели не намного выше обычных ЛН вследствие более высокой цены.

 

 Разрядные лампы. РЛ значительно превосходят ЛН в светоотдаче, сроке службы и цене. Принцип действия основан на разряде в газе или парах металлов или их соединений. При ионизации возникает эффект вынужденного излучения.

К сожалению, спектр излучения основных материалов, используемых в РЛ, не является сплошным, т.е. изначально у этих ламп была невысокая цветопередача. Какие же существуют виды разрядных ламп?

Люминесцентная лампа (ЛЛ). Наиболее знакомая длинная трубка с рожками, начинающая мигать в самый неподходящий момент. Впрочем, в мигании виновата не сама лампа, а низкая культура производства светильников. Дело в том, что для запуска любой РЛ недостаточно просто подвести по проводу с одной стороны и с другой. Для этого требуется специальный пускорегулирующий аппарат (ПРА) - это объясняется тем, что для создания разряда требуется напряжение, много превышающее сетевое. Таковы  тонкости плазменной физики.

Сама же лампа состоит из стеклянной трубки, двух цоколей, люминофора, нанесенного на стекло изнутри, аргона и ртути. Резонансные линии разряда ртути возбуждают люминофор, который начинает излучать видимое излучение. Сами по себе эти линии являются по большей части ультрафиолетовыми, поэтому без люминофора почти не видны.

Еще одним недостатком является вероятность переохлаждения ртути - при температурах ниже -15°C у ламп начинает резко падать световой поток, и они могут погаснуть.

Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ).

Длина люминесцентных ламп составляет некоторое неудобство с точки зрения гибкости применяемых дизайнерских решений. Ведь очень часто проще оперировать точками диаметром 20 см, чем квадратом 60x60. В тоже время специалисты по физике пришли к выводу, что трубка необязательно должна быть прямой.

Итак, появились КЛЛ. У них изогнутая трубка или это могут быть две прямые трубки, соединенные перемычкой. Таким образом, начало и конец плазменного канала находятся на небольшом расстоянии друг от друга и цоколь лампы сконцентрирован в одном месте.

В результате появились не только лампы, рассчитанные под светильники с пускорегулирующим аппаратом, но и КЛЛ со встроенным ПРА. Например, сейчас на каждом мелкооптовом рынке можно найти лампы с трубкой скрученной в виде спирали и другие КЛЛ, предназначенные для замены ЛН. Такие КЛЛ часто называют энергоэкономичными потому, что их можно вкрутить в обычный цоколь Е27, и они будут работать, потребляя в 6 раз меньше электроэнергии, чем ЛН.

Эти лампы имеют значительно меньшую зависимость от температуры окружающей среды, что значительно расширяет сферу их применения.

К сожалению, для штатных КЛЛ пришлось разработать специальные узкополосные люминофоры, что привело к некоторым сложностям в цветопередаче и несколько повысило цены. Правда, в данный момент часто стали применяться еще более дорогие люминофоры, существенно исправившие эту проблему. Помимо цены их основным недостатком является снижение потока лампы на 15 - 20 %.

Дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ). В отличие от люминесцентных ламп, давление паров ртути в лампах ДРЛ намного выше. Они относятся к типу РЛВД (ртутные лампы высокого давления).

Работа лампы практически не изменилась, за исключением нескольких нюансов. Во-первых, для них нужен несколько иной тип ПРА. Во-вторых, для разжигания любых РЛВД до полного потока требуется около 15-30 мин. Давать какой-то свет лампа начинает раньше, но полностью она разгорается только за означенное время. В-третьих, температура горелки лампы намного выше, поэтому ее свечение практически не зависит от температуры окружающей среды.

Срок службы ламп ДРЛ сопоставим со сроками службы ЛЛ и КЛЛ. Стоимостные показатели для самих ламп также можно считать сопоставимыми, но светильники для этих ламп несколько дороже. Впрочем, мощность ламп ДРЛ много выше ЛЛ и КЛЛ, что позволяет достичь значительно лучшего соотношения Фсв/руб. (светового потока на рубль). Относительно небольшие размеры ламп ДРЛ позволяют использовать их в качестве точечных источников с большим световым потоком. К сожалению, у ламп ДРЛ низкий индекс цветопередачи.

В настоящее время лампы ДРЛ вытесняются лампами типа ДРИ (МГЛ) и ДНаТ. Последние вы можете наблюдать на любой крупной улице города - они характеризуются оранжевым свечением.

Металлогалогенные лампы (МГЛ), в том числе дуговые ртутные с излучающими добавками (ДРИ). Эти лампы представляют собой дальнейшее развитее РЛВД. Главным отличием является присутствие внутри горелки галоидных соединений с йодом, бромом, хлором различных металлов. При высоких температурах в условиях разряда происходит распад соединения. Таким образом, свободные ионы металлов начинают участвовать в разряде, добавляя собственные линии излучения.

В целом, с помощью добавок, можно получить очень высокие индексы цветопередачи, широкий спектр цветовых температур и повышение светоотдачи лампы. Лампы типа МГЛ имеют широкую область применения: начиная с ламп общего назначения и заканчивая использованием их в телесъемках. Также МГЛ применяются в специальных в облучательных установках. МГЛ общего назначения - ДРИ. Эти лампы очень похожи на рассмотренные выше ДРЛ, и конструктивно их как правило повторяют. Единственным отличием является отсутствие люминофора на большинстве ламп ДРИ и двухцокольная конструкция современных маломощных ламп.

По сравнению с ДРЛ МГЛ обладает лучшей светоотдачей и более высоким индексом цветопередачи. А срок службы МГЛ несколько ниже, чем у ДРЛ. Стоимость ламп этого типа значительно выше, но экономические недостатки покрываются универсальностью ламп. Также существуют цветные МГЛ.

Натриевые лампы, а так же ДНаТ - дуговые натриевые трубчатые. Одним из направлений развития РЛ стал поиск материала для создания разряда, альтернативного ртути. В частности таким материалом стал натрий. В результате получился один из самых эффективных по световой отдаче источников света. Кроме того натриевые лампы относительно недороги в соотношении со светоотдачей и световым потоком.

Вопреки распространенному мнению, в натриевой лампе все же используется ртуть, но только в качестве буферного газа. Основным же рабочим материалом является натрий, вследствие чего изменился спектр лампы, что заметно по желто-оранжевому свечению лампы.

Натриевые лампы низкого давления (НЛНД). Эти лампы обладают высокими энергетическими характеристиками, но при этом у них крайне низкий индекс цветопередачи.

Натриевые лампы высокого давления (НЛВД), в т. ч. ДНаТ. Лампы высокого давления требуют значительно более высокой культуры производства, чем НЛНД. Наиболее используемым видом ламп НЛВД является ДНаТ - дуговая натриевая трубчатая. Лампы этого типа характеризуются высоким уровнем светоотдачи и более высоким уровнем цветопередачи, чем НЛНД, что существенно расширяет спектр их применения. Своеобразный желто-оранжевый цвет свечения делает эти лампы эффективным приемом архитектурного освещения в сочетании с другими типами ламп.

 Светоизлучающие диоды (СИД, светодиоды). Еще на заре полупроводниковой техники было замечено, что диоды, при применении в них некоторых легирующих материалов, излучают свет. Со временем эти диоды стали использоваться как индикаторы, поскольку, обладая всеми свойствами обычных диодов, уступают им в электрических характеристиках. По мере повышения уровня полупроводниковых технологий стало возможным производить все более яркие светодиоды и разнообразить их цвета, вплоть до ультрафиолета. С другой стороны почти вечная жизнь полупроводника позволила увеличить срок службы до баснословных пределов: около 100 000 ч, т.е. 10 лет непрерывного горения. Но заявленный производителями срок службы пока нет возможности проверить - он просто еще не прожит! Как уже было сказано, излучение светодиода возникает в процессе p-n-перехода при обработке последнего специальными легирующими материалами с использованием редкоземельных элементов. Таким образом, в излучающей электрической схеме практически нет паразитных элементов, кроме балластного сопротивления и диодного моста, выпрямляющего ток. Следовательно электрическая энергия преображается в излучение наиболее непосредственным образом из всех существующих, что позволяет добиться наибольшей светоотдачи на сегодняшний момент.

Спектр светодиодов - линейчатый, приближающийся к монохроматическому. Поэтому довольно долго не существовало белых светодиодов - ведь белый свет представляет собой смешение цветов. В настоящее время задачу решили двумя способами: первый, наиболее распространенный, вариант предполагает использование ультрафиолетового светодиода с нанесенным на линзу люминофором, а второй - использование так называемой светодиодной сборки из трех светодиодов - зеленого, красного и синего. Последний вариант называется «полноцветным» светодиодом и при соответствующем управлении может принимать практически любой цвет. В  качестве же чистых белых светодиодов используется обычно первый вариант. Это объясняет, почему белые светодиоды обычно дороже красных, желтых и зеленых, но идут в одну цену с ультрафиолетовыми и синими.

Сейчас светодиоды редко используются в «независимом» исполнении. Наиболее распространены «светодиодные сборки» или «модули». Они могут быть подобны дюралайту или неону, могут быть точечными источниками света, в том числе и со стандартными цоколями и под стандартное напряжение. Вообще сборкой можно назвать практически любую светодиодную схему. Обычно такие сборки производятся под напряжение 12В, хотя есть и лампы-сборки под 220В.

В то же время многие «дорогие» компании-производители организовали производство светильников «новой волны» с применением светодиодов. Надо заметить, что к сегодняшнему дню цена светодиодных сборок и светильников на их основе выше нежели у светильников с РЛ, имеющих соответствующий световой поток. Тем не менее удобство в эксплуатации, связанные с большим сроком службы, малый расход энергии и возможность использования светильников с небольшим потоком, экологическая чистота и простота утилизации, а также влияние «новой волны» позволяют светильникам на основе светодиодов и светодиодных сборок создавать серьезную конкуренцию светильникам с РЛ.

 

Итог.

ЛН и ГЛН обладают крайне низкой ценой по сравнению с другими источниками света, что делает их использование оптимальным в домашних условиях. Идеальная цветопередача и удобство управления потоком обеспечивает им нишу в сценической и метрологической области.

ЛЛ обладают высоким сроком службы, более высокой светоотдачей и относительно невысокой ценой. Поэтому применяются в качестве функционального освещения внутри зданий.

Разнообразие различных КЛЛ на светотехническом рынке говорит о том, что их потребление резко возросло. Они могут применяться как для функционального, так и для домашнего освещения, в том числе в настольных лампах. КЛЛ часто применяются для архитектурного освещения. Более того, появились длинные лампы КЛЛ, которые лишь с натяжкой можно назвать «компактными». Они применяются в светильниках, похожих на обычные растровые для ЛЛ.

В данный момент концепция РЛВД с люминофором потеряла свою актуальность и постепенно вытесняется более современными разработками в данной области. Тем не менее, последние широко используются в промышленном, ангарном и складском освещении. Лампы ДРЛ могут применяться при низких температурах без риска погаснуть в самый ответственный момент.

На данный момент МГЛ - самая распространенная лампа, используемая в архитектурном освещении. Также используется и при внутреннем освещении. В основном предназначена для светильников прожекторного типа, хотя периодически употребляется в светильниках типа «даунлайт». Основными преимуществами является способность обеспечивать высокие качественные и количественные показатели освещения наряду с использованием в уличных условиях, в том числе и при низких температурах.

Лампы типа ДНаТ широко используются для уличного и архитектурного освещения. Так же, как лампы ДРЛ и МГЛ они могут использоваться в условиях низких температур. Высокая светоотдача делает их высокоэффективным источником света для функциональных целей.

На сегодняшний день РЛ представляют собой самый распространенный источник электрического освещения и во многих случаях вытесняют ЛН. Но, несмотря на далеко не полностью реализованный потенциал РЛ, будущее все же за светоизлучающими диодами.

Светильники на основе светодиодов и светодиодных сборок (модулей) занимают все большую нишу на светотехническом рынке - от бытовых и походных до профессиональных. Возрастающая культура производства стран Юго-Восточной Азии вкупе с недорогой рабочей силой может позволить снизить цены на этот тип источников до конкурентной по сравнению с РЛ. Электрические, световые, эксплуатационные, а также экологические характеристики светодиодов имеют существенное превосходство перед характеристиками РЛ, что позволяет считать наиболее перспективными светильниками на настоящий момент