Типы, особенности, преимущества и недостатки источников света
На данный момент существует 5 типов источников света:
- Лампы накаливания
- Галогенные лампы
- Люминесцентные лампы
- Лампы высокого давления
- Светодиодные лампы
Рассмотрим каждый из них подробнее.
Лампы накаливания
Принцип действия данных источников света заключается в разогревании вольфрамовой спирали, помещенной в колбу. Практика показала, что большая часть энергии ламп накаливания расходуется не на освещение, а на нагрев. Как привило, срок службы их не превышает 1000 часов. Несмотря на то, что сегодня человечество постепенно отказывается от неэкономичных ЛН, в мире продается около 15 миллиардов таких источников освещения в год. Причиной тому является привычка и низкая стоимость изделия.
Галогенные лампы накаливания
Галогенные лампы – это современный тип ламп накаливания, который хорошо знаком дизайнерам интерьеров.
Новые технологические решения, такие, как добавление в колбу лампы галогенидов, использование специального кварцевого стекла, отражателей, позволили галогенным лампам занять отдельный класс источников света. Благодаря установленным отражателем стало возможным управлять шириной «луча». Тем не менее, очевидным является недостаток данного источника света: нагрев при работе, что сужает область применения. Кроме того, «галогенки» характеризуются относительно непродолжительным сроком службы: 2000-4000 часов.
Люминесцентные лампы
Данные лампы представляют собой разрядные лампы низкого давления, выполненные в виде цилиндрической трубки с электродами, в которую закачаны пары ртути. Принцип действия заключается в появлении электрического разряда и воздействия его на пары ртути, которые излучают УФ-лучи, тем самым воздействуя на люминофор, нанесенный на стенки трубки. В свою очередь, люминофор излучает видимый свет. Главное преимущество таких источников света – длительный срок службы: до 20000 часов.
Однако люминесцентные источники света зависят от температуры окружающей среды, что ограничивает область их использования.
Разрядные лампы высокого давления
Принцип действия заключается в свечении наполнителя, находящегося в разрядной трубке, под действием дуговых электрических разрядов. Характеристики данных источников света можно варьировать при изменении состава газа в камере нагнетания. Среди преимуществ разрядных ламп высокого давления можно выделить высокую световую отдача, относительную низкую стоимость и быстрые сроки окупаемости. Недостатком является невысокая стабильность параметров в течение срока эксплуатации, однако сегодня это преодолевается при помощи ламп с керамической горелкой.
Светодиодные лампы
Светодиодные источники света – это полупроводниковые приборы, состоящие их двух полупроводников, соединенных между собой. При прохождении тока, один из материалов получает излишек электронов, а другой – недостаток их. Электроны начинают переходить на вакантные места, генерируя тем самым свет и тепло.
Сегодня светодиоды являются лидерами в автомобильной, авиационной технике и светосигнальной аппаратуре. Кроме того, они характеризуются высоким потенциальным сроком службы и возможностью настройки. Тем не менее, светодиодные источники света имеют и свои недостатки: эффективность и срок службы зависят от температуры соединения.
Заявка на консультацию
Ваше имя *
Номер телефона *
Вход Регистрация
Электронный адрес
ПарольЗабыли пароль?
Электронный адрес
Пароль
Источники света — определение, виды и единицы измерения
Cодержание
Что такое источник света
При разговоре об источнике света, мы подразумеваем объект, излучающий электромагнитное излучение в видимой части спектра.
Элементарной частицей света является фотон. Именно отсюда и идет двойственная природа света – корпускулярно-волновой дуализм. Фотон может вести себя подобно частице, а может и подобно излучению. Это зависит от конкретных физических условий. Видимый диапазон находится в пределах от 360 нм до 830 нм. Световое излучение возникает из-за различных физических процессов, происходящих в атомах. Если длина волны находится в диапазоне – мы видим свет. От длины волны зависит цвет.
Если атом получает энергию, то он переходит на более высокий энергетический уровень. Это возбужденное состояние. Он неустойчиво. Электроны стремятся вернуться на более низкие энергетические уровни. В результате этого и рождается фотон. А это и есть свет.
Если все атомы испускают фотоны одновременно, то это уже лазерное излучение. Оно когерентно. Луч лазера не обязательно должен быть видимым. Причем оно существует и в природе. В 1981 году лазерное излучение было обнаружено в атмосфере Марса и Венера. Длина волны составила 10 мкм.
На такой длине волны работают лазеры с углекислым газом в качестве рабочего тела.
Какие бывают источники света
Все источники света делятся на естественные (природные) и искусственные (созданные руками человека). К природным источникам можно отнести Солнце, светящийся планктон. К искусственным – различные виды ламп, осветительные диоды и т.д.
Основные параметры и единицы измерения источников света
Световое излучение характеризуется многими параметрами:
- Яркость (L). Измеряется в кд/м2 – кандела на квадратный метр. Это основной фактор светоощущения.
- Освещенность (E). Измеряется в лк – люкс. 1лк равнозначен потоку излучения в 1 люмен, равномерно распределенному по площади 1м2.
- Световой поток (Ф). Измеряется в лм – люмен. Характеризует мощность излучения, оценивается по световому ощущению глазом человека. В системе единиц СИ обозначается именно буквой Ф и рассчитывается по формуле:
- Сила света (I).
Измеряется в кд – кандела. Характеризует интенсивность светового потока. Рассчитывается по формуле:
Измеряется в кд – кандела. Характеризует интенсивность светового потока. Рассчитывается по формуле:для изотропного источника:
для не изотропного источника:
- Световая отдача. Измеряется в лм/Вт – люмен на Ватт. Эта величина может характеризовать экономичность искусственного источника света, грубо говоря, сколько электрической мощности преобразуется в свет.
Для искусственных источников света важна цветопередача. Цвета у предметов будут различаться лучше, если он освещается сплошным равномерным спектром. В идеале чем ближе излучение ламп к солнечному свету, тем она лучше и дороже. При индексе цветопередачи свыше 90 предметы будут казаться необычайно насыщенными.
При малом индексе будет затруднительно определить цвет предмета, однако контуры будут видны. От яркости это практически не зависит.
Виды и классификации источников света
Все искусственные электрические световые излучатели можно разделить по физическим принципам работы:
Тепловые источники света.
Это различные классические лампы накаливания. Принцип действия основан на разогреве рабочего тела (обычно – проволочная нить, изготовленная из вольфрама) до температур, при которых появляется и ИК-излучение, и видимый свет. Они обладают достаточно хорошей цветопередачей, но крайне низким КПД. Не более трех процентов. Энергия расходуется на разогрев и поддержание рабочей температуры вольфрамовой проволоки. Срок службы редко превышает две тысячи часов. На работоспособность внешняя среда не оказывает существенного влияния. Сейчас уже признаны морально устаревшими, но до сих пор производятся. Цена низка. Сюда ж можно отнести и галогеновые лампы, и угольные дуги, и инфракрасные излучатели. Им не требуется дополнительных устройств для запуска.
Подробнее о лампе накаливания-тут
Люминесцентные. Сюда можно отнести все газоразрядные лампы. Это и лампы с тлеющим разрядом (в результате разряда в парах ртути возникает свечение люминофорного покрытия), ртутные дуговые осветители, лампы с дуговым разрядом (низкого и высокого давления).
Этому типу ламп требуется специальная схема для запуска. Например, у лампы дневного света напряжение горения ниже напряжения зажигания. Т.е. недостаточно просто подать напряжение. Этот тип освещения имеет уже более чем полувековую историю. До сих пор имеется востребованность. Примечательно, что многим осветителям данного типа можно придать практически любую форму колбы. Дизайнерам есть поле для творчества. Энергопотребление существенно ниже, чем у лам накаливания. Срок службы продолжителен.
Подробнее о люминесцентных лампы вы можете прочесть- тут
Смешанного излучения. В основу положена дуга высокой интенсивности. Это дорогие специализированные излучатели, сочетающие одновременно и тепловой физический принцип, и мощную электрическую дугу. В основном они применяются в прожекторных установках (например, авиационных и корабельных). В производстве весьма сложны. В свободной продаже отсутствуют. Требуется сложная схема на мощных элементах, в ее задачу входит розжиг и поддержание разряда.
Среда эксплуатации накладывает свои сложности на инженерные решения. Энергопотребление высокое.
Светодиодные. Сюда можно отнести все источники света, построенные на светодиодах. Принцип действия заключается в появлении светового потока в точке соприкосновения двух разных материалов. Через них пропускается постоянный ток. Причем оба материала – полупроводники. Они пропускают ток в одну сторону. Обратный ток тоже есть, но он ничтожно мал, что им можно пренебречь. Экспериментальным путем были получены материалы, способные испускать фотоны при смене электроном энергетического уровня. Первые светодиоды имели малую яркость и ограниченный набор цветов. Поэтому использовались только в основном как индикаторы. Сейчас синтезированы материалы, которые позволяют дать большую яркость, охватить почти весь спектр. Но тем не менее в определенных участках спектра может наблюдаться завал, либо преобладание свечения. Современные светодиоды успешно применяются в качестве осветительных приборов, характеризуются наибольшей энергоэффективностью (потребляемая мощность очень низка в сравнении с другими источниками света) и длительным сроком службы.
Их относят к холодным источникам света. В большинстве случаев они все низковольтные, не более 12 В нужно для диода.
К сожалению, большинство не совсем честных производителей преднамеренно снижает срок службы таких осветителей, за счет повышения номинального тока. Работа на предельном токе весьма негативно сказывается на сроке службы осветительного диода.
В составе ламп всегда находится схема – блок питания (или драйвер). Его задача строго поддерживать параметры питания – напряжение и силу тока. Применительно к автомобилестроению, светодиоды показывают хорошие результаты, но просто менять галогеновую лампу на светодиод не стоит, без драйвера срок службы будет минимален в виду нестабильности питания в бортовой сети автомобиля.
Более подробная информация о led лампах-тут
Лазеры. Оптический квантовый генератор. Лазер расшифровывается light amplification by stimulated emission of radiation. В переводе с английского – усиление света с помощью вынужденного излучения.
Смысл процесса состоит в том, что атом рабочего тела в возбужденном состоянии может излучит фотон под действием другого фотона. Поглощения в этом случае не произойдет. При этом фотоны когерентны. Фотон излученный – это точная копия фотона, который вынудил его появление. Это и есть явление усиления света. Идентичность фотонов обуславливает и монохроматичность излучения. Лазер не используется в качестве осветителя. Он активно используется для считывания компакт-диска до лазерной резки металлов. Применяется он и в медицине, в качестве лучевого скальпеля. А ведь это тоже свет! В качестве рабочего тела может применятся углекислый газ, моно-галогениды, и так далее.
Вполне возможно, что со временем появятся источники света, основанные и на других физических принципах.
Источники света · Вселенная в классе
Источником света является все, что создает свет, естественный или искусственный. К естественным источникам света относятся Солнце и звезды. К искусственным источникам света относятся фонарные столбы и телевизоры.
Без источников света мы не могли бы видеть окружающий мир, однако не каждый объект, который мы видим, является источником света. Многие объекты просто отражают свет от источника света.
Источники света — это задание, которое предлагает учащимся выяснить, откуда берется свет, как он распространяется и как его можно использовать, прежде чем они смогут использовать силу света для исследования Вселенной!
Источники света Руководство для учителя
Источники света Рабочий лист для учащихся
Полные инструкции
Цели обучения
- Узнать, что такое источники света.
- Приведите примеры различных типов источников света: естественных и искусственных
- Поймите, что мы видим объекты, потому что свет отражается от них и попадает в наши глаза.
Материалы
- Распечатанный Источники света Рабочий лист на учащегося
Исходная информация
Источник света — это все, что излучает свет.
Есть естественных и искусственных источников света. Несколько примеров естественных источников света включают Солнце, звезды и свечи. Несколько примеров искусственных источников света включают лампочки, фонарные столбы и телевизоры. Без источников света мы не могли бы видеть окружающий мир, однако не каждый видимый нами объект является источником света. Многие объекты просто отражают свет от источника света, например столов, деревьев и Луны.
Шаг за шагом
Начните это задание, попросив учащихся назвать некоторые объекты, излучающие свет. Они называются источниками света.
Запишите ответы на доске в три столбца без подписей: неисточники света, искусственные источники света и естественные источники света.
Обсудите разницу между объектами на доске — естественными и искусственными. Некоторые из них отражают только свет?
Свет Солнца включает в себя все цвета радуги.
Когда этот свет попадает на Луну, он отражается обратно на Землю и попадает в наши глаза, позволяя нам увидеть Луну.Раздайте каждому учащемуся рабочий лист «Источники света» и попросите его ответить на первый вопрос.
Обсудите с учащимися вопрос 2, «Как свет позволяет нам видеть другие объекты?» Объясните, что изображено на приведенной ниже диаграмме (копия будет у них на рабочем листе), а затем попросите их объяснить своими словами на своем рабочем листе.
Обсудите вопрос 3, «Могут ли камень или металл стать источниками света?» . Объясните, что даже камень и металл могут действовать как источник света, если они достаточно нагреются, обратите их внимание на изображение падающей звезды (метеора) в нижней части их рабочего листа, они оба сделаны из камня и металла, но мы видим, как они сияют. когда они сгорают в атмосфере Земли.
Заключение
Пригласите свой класс открыть для себя самые яркие источники света во Вселенной – звезды! С помощью роботов-телескопов LCOGT вы можете фотографировать звезды, галактики и звездные скопления настолько яркие, что их можно увидеть за миллиарды световых лет!
Ссылки на учебные программы
KS2 Наука в национальной учебной программе Уэльса
«Как все работает: как распространяется свет и как это можно использовать».
Типы источников света | Видео TI.com
- Учебный дом TI
- Лаборатория точности TI
- TI Precision Labs — Датчики
- Датчики внешней освещенности
- Основы светочувствительности
- Типы источников света
Лаборатория TI Precision
МЕНЮ
Датчики температуры (20)
Магнитные датчики (24)
Датчики влажности (6)
Датчики внешней освещенности (13)
Основы светочувствительности (5)
Как интегрировать датчики света в ваш дизайн (5)
Калибровка и тестирование (3)
Ультразвуковой датчик (8)
Индуктивное измерение (6)
Электронная почта
Добро пожаловать в серию TI Precision Lab, посвященную датчикам света.
Дальнейшее повышение температуры приводит к смещению цвета излучаемого света в сторону меньших длин волн, как показано справа.
Тепловое излучение — это процесс, ответственный за свет, излучаемый солнцем, а также лампами накаливания и галогенными лампами. Первым источником света, который мы исследуем, является солнце. Температура поверхности Солнца составляет около 5778 Кельвинов. На графике справа показано спектральное излучение солнца, увеличенное в видимой области.
Спектральные графики имеют длину волны как ось x и показывают для каждой длины волны, сколько энергии излучается. В этом случае ось Y нормализована, поэтому мощность отображается относительно пика. Можно видеть, что солнечный свет состоит из нескольких длин волн видимого света, а также других типов электромагнитного излучения, которые мы не можем видеть.
Поскольку комбинация всех этих излучаемых длин волн называется спектром, показанный график называется спектральным графиком. Солнечный свет в космосе наиболее интенсивен между 470 и 510 нанометрами, который состоит из синего и зеленого цветов.
Пик для источников накаливания обычно находится в инфракрасной области из-за низкой температуры. И это приводит к более желтому свету по сравнению с солнечным светом.
Галогенные лампочки заменяют инертный газ в лампах накаливания на галогенный газ и обычно работают при температуре более 2700 градусов по Кельвину. Это дает спектр, который слегка смещен влево и содержит больше нижних длин волн видимой области. Эти более низкие длины волн имеют более синий цвет и немного сдвигают желтый цвет ближе к белому.
Три только что описанных тепловых источника имеют схожие спектры излучения, характеризующиеся плавной кривой. Основные различия в спектрах связаны со сдвигами из-за того, что источники находятся при разных температурах. Флуоресцентные и светодиодные источники света работают по разным технологиям.
Флуоресценция — это процесс, при котором электроны в атоме поглощают свет с более короткой длиной волны и испускают фотон с большей длиной волны. Это показано на представленной диаграмме. Люминесцентные лампы состоят из паров ртути внутри трубки, покрытой флуоресцентным материалом, и используют этот процесс для преобразования ультрафиолетового света, производимого ртутью, в видимый свет.
Спасибо, что нашли время посмотреть это видео. Пожалуйста, попробуйте следующий тест.
Вопрос 1. При какой приблизительной температуре свет, излучаемый горячим предметом, становится видимым? Ответ: 525 по Цельсию, что примерно равно 800 по Кельвину.
Вопрос 2. Механизм лампы накаливания очень похож на холостую, только температура ниже. Механизм работы ламп накаливания и галогенных ламп заключается в тепловом нагреве нити накала. Светодиодные и компактные люминесцентные лампы работают по разным принципам, поэтому правильный ответ — С.
Вопрос 3. Для солнечного света, проходящего через атмосферу, выберите все нижеперечисленные, способствующие преимущественному атмосферному поглощению. Что касается вариантов, вода, h3O, двуокись углерода, CO2 и озон, O3, все вносят основной вклад в атмосферное поглощение, как видно на графике.
Вопрос 4. В ярко освещенном офисном помещении с сочетанием естественного и искусственного света спектральный состав света представляет собой сумму спектров отдельных источников света.
Пожалуйста, также дайте объяснение.
Это верно. Хотя относительные спектральные графики, которые мы показываем в этом видео, не могут быть добавлены напрямую, поскольку они нормализованы и поэтому не учитывают различия в интенсивности между источниками света, фактические спектральные графики измеряются в единицах мощности на площадь по оси Y. . Эти графики могут быть непосредственно добавлены для каждой длины волны по оси x, чтобы создать комбинированный спектральный график для обоих источников света. Ненормализованные спектральные графики будут представлены после того, как мы обсудим единицы измерения света в будущих видеороликах.Предыдущий Далее
Описание
18 февраля 2020 г.
Несмотря на то, что обычные типы источников света, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, могут казаться нашим глазам похожими, они могут быть совершенно разными. Например, люминесцентные и светодиодные лампочки могут казаться белыми, но при этом сильно различаться.