Классификация источников света

 

Керамические лампы

 

Ксеноновые короткодуговые лампы могут выпускаться в  керамической оболочке со встроенным рефлектором. Благодаря этому лампа  получается более безопасной, так как из стекла сделано только небольшое окно, через которое выходит свет, а также не требуется юстировка при установке и замене. В такой лампе может быть окно, как пропускающее ультрафиолетовое излучение, так и непрозрачное для него. Рефлекторы могут быть как параболическими (для получения параллельного светового потока) так и эллиптическими (для сфокусированного).

 

Длиннодуговые лампы (Трубчатые  лампы)

 

По конструкции длиннодуговые  лампы отличаются от короткодуговых тем, что электроды дальше разнесены  друг относительно друга, а колба  имеет форму трубки. Ксеноновые лампы  с длинной дугой требуют балласта меньших размеров, а в некоторых  случаях могут использоваться без  балласта. Такие лампы нередко  устанавливаются в рефлектор  в виде параболического цилиндра и используются для освещения  больших открытых пространств (на железнодорожных станциях, заводах, складских комплексах и т. п.), а также для моделирования солнечного излучения, например при тестировании солнечных батарей, проверке материалов на светостойкость и т. д.

Ксеноновые лампы чаще всего применяются в проекторах и в сценическом освещении, так  как имеют очень хорошую цветопередачу. Благодаря малому размеру излучающей области они нашли применение в оптических приборах.

Начиная с 1991 года широкое  распространение ртутно-ксеноновые лампы нашли в автомобильных  фарах. Точнее, в автомобильных лампах основной световой поток формируют ртуть, соли натрия и скандия, а в атмосфере ксенона разряд происходит только на время запуска, до испарения других компонентов. Поэтому их стоит скорее относить к металлогалогенным лампам, однако при этом возникла бы путаница в названиях, так как в автомобильной светотехнике применяются также галогенные лампы накаливания. Стоит помнить, что при установке ксенона необходимо также установить систему автоматической регулировки угла наклона фар и фароомыватели, во избежание ослепления встречных водителей.

 

 

4. Натриевая газоразрядная лампа

 

Натриевая газоразрядная  лампа (НЛ) — электрический источник света, светящимся телом которого служит газовый разряд в парах натрия. Поэтому преобладающим в спектре таких ламп является резонансное излучение натрия; лампы дают яркий оранжево-жёлтый свет. Эта специфическая особенность НЛ (монохроматичность излучения) вызывает при освещении ими неудовлетворительное качество цветопередачи. Из-за особенностей спектра и существенного мерцания на удвоенной частоте питающей сети НЛ применяются в основном для уличного освещения, утилитарного, архитектурного и декоративного. Применение НЛ для освещения производственных и общественных зданий крайне ограничено и обуславливается, как правило, требованиями эстетического характера.

В зависимости от величины парциального давления паров натрия лампы подразделяют на НЛ низкого  давления (НЛНД) и высокого давления (НЛВД).

Несмотря на свои недостатки, натриевые лампы являются одним  из самых эффективных электрических  источников света. Светоотдача натриевых  ламп высокого давления достигает 150 люмен/Ватт, низкого давления — 200 люмен/Ватт.

 

Натриевые лампы низкого  давления

 

Исторически первыми из НЛ были созданы НЛНД. В 1930-х гг. этот вид источников света стал широко распространяться в Европе. В СССР велись эксперименты по освоению производства НЛНД, существовали даже модели, выпускавшиеся серийно, однако внедрение их в практику общего освещения прервалось из-за освоения более технологичных ртутных газоразрядных ламп, которые, в свою очередь, стали вытесняться НЛВД. Схожая картина наблюдается в США, где НЛНД в 1960-х гг. были полностью вытеснены металлогалогенными лампами. Однако в Европе НЛНД по сей день распространены достаточно широко. Одним из их применений является освещение загородных автострад.

Лампы низкого давления отличаются рядом особенностей. Во-первых, пары натрия весьма агрессивны по отношению к обычному стеклу. Из-за этого внутренняя колба обычно выполняются из боросиликатных стёкол. Во-вторых, эффективность НЛНД сильно зависит от температуры окружающей среды. Для обеспечения приемлемого температурного режима колбы последняя помещается во внешнюю стеклянную колбу, играющую роль «термоса».

 

Натриевые лампы высокого давления

 

Создание ламп высокого давления потребовало иного решения проблемы защиты материала колбы от воздействия  не только паров натрия, но и высокой  температуры электрической дуги. Разработана технология изготовления трубок из оксида алюминия Al₂O₃. Такая прозрачная и химически устойчивая трубка с токовводами помещается во внешнюю колбу из термостойкого стекла. Полость внешней колбы вакуумируется и тщательно дегазируется. Последнее необходимо для поддержания нормального температурного режима работы горелки и защиты ниобиевых токовых вводов от воздействия атмосферных газов.

Горелка НЛВД наполняется  буферным газом, в качестве которого служат газовые смеси различного состава, а также в них дозируется амальгама натрия (сплав с ртутью). Существуют НЛВД «с улучшенными экологическими свойствами» — безртутные.

Лампы светят жёлтым или  оранжевым светом (в конце срока  службы лампы спектр излучения изменяется и варьируется от тёмно-оранжевого до красного). Высокое давление паров натрия в горящей лампе вызывает значительное уширение излучаемых спектральных линий. Поэтому НЛВД имеют квазинепрерывный спектр в ограниченном диапазоне в жёлтой области. Цветопередача при освещении такими лампами несколько улучшается по сравнению с НЛНД, однако падает световая отдача лампы (примерно до 150 лм/Вт).

Натриевые лампы высокого давления используют в промышленном растениеводстве для дополнительного освещения растений, что дает возможность интенсивного растениеводства круглый год.

В отечественной номенклатуре источников света существует ряд  типов НЛВД:

ДНаТ (Дуговые Натриевые  Трубчатые) — в цилиндрической колбе;

ДНаС (Дуговые Натриевые  в Светорассеивающей колбе) —  предназначены для прямой замены ламп ртутных газоразрядных ламп (ДРЛ), помещаются в колбу ДРЛ с люминофорным слоем. Лампы аналогичной конструкции, вместо люминофора на колбу которых нанесён светорассеивающий слой белого пигмента, обозначаются ДНаМт (Дуговые Натриевые Матированные);

ДНаЗ (Дуговые Натриевые  Зеркальные) — производятся в различных  модификациях. Мелкими партиями выпускаются лампы в колбе, аналогичной ДРИЗ, где горелка размещается аксиально (на геометрической оси отражателя). Более широкое распространение получили лампы, известные под торговой маркой «Reflux» («Рефлакс») с зеркализованной колбой специальной формы. В небольшом количестве изготавливались лампы-фары с горелкой ДНаТ.

 

 

5. Ртутные газоразрядные лампы

 

Ртутные газоразрядные лампы  представляют собой электрический  источник света, в котором для генерации оптического излучения используется газовый разряд в парах ртути. Для наименования всех видов таких источников света в отечественной светотехнике используется термин «разрядная лампа» (РЛ), включенный в состав Международного светотехнического словаря, утверждённого Международной комиссией по освещению. Этим термином следует пользоваться в технической литературе и документации.

В зависимости от давления наполнения, различают РЛ низкого  давления (РЛНД), высокого давления (РЛВД) и сверхвысокого давления (РЛСВД).

К РЛНД относят ртутные  лампы с величиной парциального давления паров ртути в установившемся режиме менее 100 Па. Для РЛВД эта величина составляет порядка 100 кПа, а для РЛСВД — 1 МПа и более.

ДРЛ (Дуговая Ртутная Люминесцентная) — принятое в отечественной светотехнике обозначение РЛВД, в которых для исправления цветности светового потока, направленного на улучшение цветопередачи, используется излучение люминофора, нанесённого на внутреннюю поверхность колбы

Горелка (РТ) лампы изготавливается  из тугоплавкого и химически стойкого прозрачного материала (кварцевого стекла или специальной керамики), и наполняется строго дозированными порциями инертных газов. Кроме того, в горелку вводится металлическая ртуть, которая в холодной лампе имеет вид компактного шарика, или оседает в виде налёта на стенках колбы и (или) электродах. Светящимся телом РЛВД является столб дугового электрического разряда.

Процесс зажигания лампы, оснащённой зажигающими электродами, выглядит следующим образом. При подаче на лампу питающего напряжения между близко расположенными основным и зажигающим электродом возникает тлеющий разряд, чему способствует малое расстояние между ними, которое существенно меньше расстояния между основными электродами, следовательно, ниже и напряжение пробоя этого промежутка. Возникновение в полости РТ достаточно большого числа носителей заряда (свободных электронов и положительных ионов) способствует пробою промежутка между основными электродами и зажиганию между ними тлеющего разряда, который практически мгновенно переходит в дуговой.

Стабилизация электрических  и световых параметров лампы наступает  через 10 — 15 минут после включения. В течение этого времени ток лампы существенно превосходит номинальный и ограничивается только сопротивлением пускорегулирующего аппарата. Продолжительность пускового режима сильно зависит от температуры окружающей среды — чем холоднее, тем дольше будет разгораться лампа.

Электрический разряд в горелке  ртутной дуговой лампы создаёт  видимое излучение голубого или  фиолетового (а не белого, как принято  считать) цвета, а также, мощное ультрафиолетовое излучение. Последнее возбуждает свечение люминофора, нанесённого на внутренней стенке внешней колбы лампы. Красноватое свечение люминофора, смешиваясь с бело-зеленоватым излучением горелки, даёт яркий свет, близкий к белому.

Изменение напряжения питающей сети в большую или меньшую  сторону вызывает соответствующее  изменение светового потока. Отклонение питающего напряжения на 10 — 15 % допустимо и сопровождается изменением светового потока лампы на 25 — 30 %. При уменьшении напряжения питания менее 80 % номинального, лампа может не зажечься, а горящая — погаснуть.

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

 

 

6. Светодиодное освещение

 

Светодиодное освещение  — одно из перспективных направлений  технологий искусственного освещения, основанное на использовании светодиодов в качестве источника света. Активное использование данных источников света в России началось только в начале двухтысячных. Вскоре использование светодиодных ламп в освещении стало занимать не менее 6% рынка (по данным 2006 года). Развитие светодиодного освещения непосредственно связано с технологической эволюцией светодиода. Разработаны так называемые сверхъяркие светодиоды, специально предназначенные для искусственного освещения.

В сравнении с обычными лампами накаливания, светодиоды обладают многими преимуществами:

Экономично используют энергию  по сравнению с предшествующими  поколениями электрических источников света — дуговых, накальных и газоразрядных. Так, световая отдача светодиодных систем уличного освещения с резонансным источником питания достигает 120 Лм/Вт, что сравнимо с отдачей натриевых газоразрядных ламп — 150-220 Лм/Вт. Люминесцентные лампы имеют световую отдачу 60-100 Лм/Вт, а лампы накаливания — 10-24 Лм/Вт (включая галогенные).

Возможность получать различные  спектральные характеристики без применения светофильтров (как в случае ламп накаливания).

Безопасность использования.

Малые размеры.

Высокая прочность.

Отсутствие ртутных паров (в отличие от газоразрядных люминесцентных ламп и других приборов), что исключает  отравление ртутью при переработке  и при эксплуатации.

Малое ультрафиолетовое и  инфракрасное излучение.

Незначительное тепловыделение (для маломощных устройств).

 

Недостатки

 

Основной недостаток — высокая цена. Отношение цена/люмен у сверхъярких светодиодов в 50 — 100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания. Впрочем, на начало 2011 года в продаже уже появились светодиодные лампы по ценам (за люмен), конкурентоспособным с компактными люминесцентными лампами.

Светодиодное освещение  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 (встроенное потолочное освещение, внутри натяжных потолков и т. д.).

Декоративная светодиодная подсветка в основном применяется  для праздничной иллюминации. Для чего используется новогоднее украшение - светодиодная гирлянда. В период праздников (в большей степени новогодних) их можно увидеть на улицах городов, они украшают деревья, фасады зданий и другие уличные объекты.

 

 

7. Маркировка люминесцентных  ламп

 

Маркировка люминесцентных ламп различных фирм-производителей различная и содержит в себе основные параметры: тип лампы, ее мощность и цветовые характеристики.

Ниже приводится расшифровка  маркировки люминесцентных ламп основных производителей - OSRAM, PHILIPS и GENERAL ELECTRIC.

 

OSRAM  L18/21-840

 

L – люминесцентная лампа;

18 - мощность в Ваттах;

21 – цветность;