Что является источником повышенной яркости света
Перейти к содержимому

Что является источником повышенной яркости света

  • автор:

Что такое световой поток, яркость и светоотдача

В радиометрии лучистый поток источника света — это его излучаемая оптическая энергия в единицу времени. Однако эта величина не учитывает чувствительность человеческого глаза. Для этого имеется фотометрическая величина величина светового потока, указанная в единицах яркости (lm = cd sr), которая учитывает фотопическую реакцию человеческого глаза. Это спектральный отклик для достаточно высоких интенсивностей освещения, при которых цветовое зрение работает хорошо. Световой поток источника света показывает, насколько он способствует освещению помещения.

Полезные статьи:

Световой поток часто встречается как спецификация источников света, которые используются для целей освещения – например, ламп накаливания, люминесцентных ламп и ламп на основе светодиодов. Это полезная мера того, насколько источник света может способствовать освещению помещения.

Например, лампочка «Ильича» мощностью 60 Вт может генерировать световой поток 900 лм, что соответствует светоотдаче 15 лм / Вт. Светодиоды могут создавать тот же световой поток при потреблении электроэнергии значительно ниже 10 Вт, поскольку они имеют гораздо более высокую светоотдачу.) Для большой гостиной требуется несколько тысяч люмен, что соответствует нескольким из этих ламп.

Хотя лампа накаливания превращает большую часть потребляемой электроэнергии в тепловое излучение, большая часть этого излучения находится в инфракрасной области спектра, где функция яркости равна нулю, т. е. этот свет бесполезен для освещения и не влияет на световой поток.

Измерение светового потока

Если выходной сигнал источника света хорошо направлен, например, в форме лазерного луча, можно просто измерить световой поток с помощью оптического измерителя мощности. Однако этот метод не будет работать с источником света, который излучает в широком диапазоне направлений, например, со светодиодом. В таких случаях может потребоваться использовать интегрирующую сферу, которая равномерно распределяет свет и обеспечивает освещенность фотоприемника, пропорциональную входящему световому потоку и в значительной степени независимую от его пространственных свойств.

Яркость

Яркость — это фотометрическая величина, которая может применяться к источникам света, а также к свету, который отражается или проходит через определенную область. Яркость — это световой поток на единицу телесного угла и единицу площади источника. Его также можно определить как интернсивность света на единицу площади излучения.

Единицами СИ яркости являются кандела на квадратный метр (кд / м2 = лм sr−1 м2 ).

Для наблюдающего глаза яркость источника света более или менее определяет его визуальную яркость. Если бы источник света мог уменьшаться при сохранении своего светового потока, он мог бы посылать такое же количество света через зрачок глаза, но этот свет был бы сконцентрирован на меньшей площади сетчатки и, следовательно, казался бы ярче, что соответствовало бы его повышенной яркости.

Аналогично, яркость на поверхности, вызванная некоторым освещением, определяет, насколько яркой будет выглядеть поверхность. Если наблюдатель удаляется от источника света, в зрачок будет попадать меньше света, но изображение источника на сетчатке станет меньше, пока угловое разрешение глаза остается достаточным, чтобы сохранялась видимая яркость. Таким образом, можно понять, почему яркость не зависит от расстояния наблюдения.

Однако для больших расстояний наблюдения, когда угловое разрешение глаза становится недостаточным, видимая яркость уменьшается, несмотря на постоянную яркость.

Некоторые типичные примеры значений яркости:

  • Луна: 2,5 · 103 кд / м2 (видна через прозрачную атмосферу)
  • Солнце: 1,6 · 10 9 кд / м2
  • нить накаливания вольфрамовой лампы накаливания: 10 7 кд / м2

Сила света

Сила света — это величина в фотометрии, характеризующая источник света. Она определяется как световой поток на единицу телесного угла. Интенсивность света учитывает спектральный отклик человеческого глаза – обычно для фотопического зрения. Этот термин в основном применяется при приближении точечного источника, т.е. на расстояниях, которые велики по сравнению с протяженностью источника.

Аналогичной величиной в радиометрии (не учитывающей спектральный отклик человеческого глаза) является интенсивность излучения. Единицами измерения силы света в системе СИ являются кандела = люмен на стерадиан (cd = лм / sr). Одна кандела приблизительно соответствует силе света обычной свечи.

Если излучение света ограничено меньшим телесным углом, например, корпусом лампы, содержащим отражатель, интенсивность света может стать соответственно выше при том же световом потоке. С другой стороны, размер излучающего объема не имеет значения.

Для равномерного всенаправленного излучения интенсивность света не зависит от расстояния до источника света – в отличие от освещенности, которая масштабируется с обратным квадратом расстояния от источника света.

Освещенность

Интенсивность излучения (или плотность потока) является термином радиометрии и определяется как поток излучения, получаемый некоторой поверхностью на единицу площади. В системе СИ она указывается в единицах Вт/ м2 (ватт на квадратный метр). Излучение может быть применено к свету или другим видам излучения.

В контексте лазерной технологии общий термин «оптическая интенсивность» имеет те же единицы измерения, что и освещенность. Однако это не одно и то же количество. Важно понимать, что интенсивность определяется как количество энергии, проходящей через область, перпендикулярную лучу, в то время как освещенность относится к тому, какое количество энергии поступает на определенную поверхность с заданной ориентацией.

Интенсивность излучения, вызванная, например, лазерным лучом, который попадает на заготовку под некоторым углом θ против нормального направления, равна интенсивности луча, умноженной на cos θ. Таким образом, численное значение освещенности обычно меньше, чем значение интенсивности луча. Излучение может быть вызвано сочетанием нескольких источников света.

Фотометрия

Фотометрия — это наука и технология количественного определения и измерения свойств света, связанных с его воспринимаемой яркостью для человеческих глаз. Таким образом, он имеет дело только с видимым светом, а не с инфракрасным и ультрафиолетовым светом, и учитывает спектральную чувствительность человеческого глаза.

Обратите внимание, что термин яркость следует использовать только как качественный показатель воспринимаемой яркости, а не как измеримую величину (хотя его часто используют вместо сияния или яркости.

Светоотдача и эффективность

Светоотдача источника света — это генерируемый им световой поток, деленный либо на его световой поток, либо на потребляемую электроэнергию. В обоих случаях получают единицы люмена на ватт (лм/Вт), но смысл, конечно, разный:

  • Если разделить на поток излучения, результат зависит только от формы оптического спектра источника света в сочетании с примененной функцией яркости, которая количественно определяет чувствительность обычного человеческого глаза, зависящую от длины волны.
  • Более распространенным определением является световой поток, деленный на потребляемую источником света электрическую мощность.

Высокая эффективность источника света может быть испорчена плохой конструкцией лампы!

Обратите внимание, что светоотдача осветительного устройства – например, потолочного светильника для гостиной или уличного фонаря – может быть существенно ниже, чем у используемого источника света, если большая часть генерируемого света теряется, например, из-за поглощения в каком-либо корпусе (приспособлении). Очевидно, имеет смысл оптимизировать не только источник света, но и светильник. В то время как некоторые приборы практически не требуют потерь, другие полностью снижают эффективность.

Пространственно направленное излучение светодиодов часто позволяет избежать значительных потерь света в светильниках. Этот фактор (в дополнение к высокой эффективности генерации света) может существенно способствовать эффективной эффективности осветительного устройства и, следовательно, достигнутой энергоэффективности.

Может иметь значение, куда направляется свет!

Еще один важный аспект не содержится в светоотдаче: некоторые уличные фонари, например, посылают много света в ночное небо, где он бесполезен и даже вреден, вызывая световое загрязнение.

Другим важным аспектом является то, что светоотдача может быть значительно снижена при использовании источника питания лампы с низкой эффективностью преобразования. В то время как лампы накаливания обычно могут работать непосредственно от сетевого напряжения, многие газоразрядные лампы требуют специального источника питания.

Если это сделано по старой технологии, это может привести к потере значительного количества электроэнергии. Однако современные высокочастотные импульсные источники питания могут быть высокоэффективными, вызывая потери энергии всего на несколько процентов. Конечно, желательно, чтобы указывалась эффективная светоотдача лампы, включая ее источник питания.

Очевидно, что светоотдача осветительных приборов важна с точки зрения энергоэффективности и потребления электроэнергии, поскольку лампам с низкой эффективностью потребуется больше электроэнергии для получения светового потока, необходимого для освещения.

Хотя потерянная энергия преобразуется в тепло, и это тепло может способствовать требуемому обогреву помещения, этот аспект существенно не изменяет энергоэффективность, потому что (а) нагревательные эффекты нежелательны при любых условиях (например, летом) и (б) электрическое отопление сравнительно неэффективно из-за значительного расхода энергиипотери при выработке электроэнергии. Например, при использовании в тепловом насосе то же количество электроэнергии может внести гораздо больший вклад в нагрев, и это только тогда, когда это требуется.

Зависимость от температуры, затемнения и старения

Светоотдача некоторых источников света зависит от температуры. Для люминесцентных ламп она ориентировочно повышается с повышением температуры, в то время как для светодиодов все наоборот.

Лампы накаливания совершенно нечувствительны к температуре окружающей среды, в то время как существует сильная зависимость от рабочего напряжения (мощности): при уменьшении яркости такой лампы ее эффективность может быть существенно снижена, в то время как затемнение люминесцентных ламп и светодиодов может быть выполнено при сохранении эффективности.

Эффективность также может ухудшаться во время эксплуатации из-за процессов старения.

Светоотдача лампы

Светоотдача источника света обычно определяется как его светоотдача, деленная на максимально возможное значение эффективности. В связи с этим возникает вопрос, что именно подразумевается под “максимально возможным”.:

  • Можно принять идеальное значение 683 лм / Вт, достигнутое для идеально эффективного источника света при длине волны 555 нм. В этом случае лампочка с мощностью 15 лм/Вт будет иметь светоотдачу 15/683 = 2,2%. Тогда даже идеально энергоэффективный источник белого света никогда не сможет достичь 100% светоотдачи, поскольку эффективность обязательно снижается, например, для красной и синей спектральных составляющих.
  • Альтернативно, можно взять светоотдачу идеально эффективного источника света, имеющего ту же форму оптического спектра, что и рассматриваемый источник света. Например, для источника белого света это значение будет существенно ниже, так что результирующая светоотдача выйдет соответственно большей. В качестве количественного примера, белая светодиодная лампа может иметь светоотдачу 180 лм / Вт, а ее спектр может привести к теоретически возможной светоотдаче 300 лм / Вт; светоотдача тогда составит 180/300 = 60%. Это число показывает, насколько технология близка к теоретически возможному максимуму для данного светового спектра.

Похоже, что первое определение более распространено в литературе; многие авторы, похоже, на самом деле не осознают вопроса, какое именно определение выбрать.

Эффективность освещения

Эффективность системы освещения во многом зависит от световой эффективности источников света, но следует иметь в виду некоторые дополнительные аспекты, как описано ниже.

Стоимость эксплуатации системы освещения по существу определяется требуемым световым потоком, умноженным на продолжительность работы, и делится на светоотдачу осветительных приборов (а не только на выработку света). Этот расчет обеспечивает необходимую электрическую энергию, например, в течение 24 часов. Однако этот подход, применяемый, например, к конкретной комнате, является довольно грубым, поскольку он игнорирует подробные потребности в освещении.

Более точный подход заключается в рассмотрении того, в каких зонах помещения требуется какой уровень освещенности. Например, часто бывает достаточно высокой освещенности в нескольких местах, где люди должны иметь возможность читать документы; остальную часть помещения можно поддерживать при значительно более низком уровне освещенности.

Для максимальной эффективности затем обеспечивается определенный базовый уровень освещения (часто с помощью рассеянных источников) и некоторые дополнительные более направленные источники света для дальнейшего освещения ограниченных областей. Важность высокой светоотдачи, как правило, наиболее высока для основного освещения, на которое приходится наибольшая часть общего светового потока.

Другими важными аспектами эффективности являются то, сколько дневного света может быть использовано и сколько генерируемого света поглощается, например, на темных стенах. Обратите внимание, что белые строительные материалы отражают или рассеивают большую часть падающего света, что значительно снижает требуемый световой поток от искусственных источников света по сравнению с помещением, содержащим много темных материалов.

Источники искусственного освещения

Искусственное освещение осуществляется в темное время суток при помощи осветительных приборов, состоящих из светильников.

Электрический светильник представляет собой совокупность источника света и арматуры.

Наиболее важной функцией осветительной арматуры является перераспределение светового потока, которое повышает экономичность осветительной установки.

Другим не менее важным назначением осветительной арматуры является предохранение глаз работающих от воздействия чрезмерно больших яркостей источников света. Применяющиеся источники света имеют яркость колбы, в десятки и сотни раз превышающую допустимую яркость в поле зрения.

Степень возможного ограничения слепящего действия источника света определяется защитным углом светильника. Защитный угол — это угол между горизонталью и линией, соединяющей нить накала (поверхность лампы) с противоположным краем отражателя.

Осветительная арматура служит для предохранения источника света от загрязнения и механического повреждения. Она необходима также для подводки электрического питания и крепления ламп.

В осветительных установках промышленных предприятиях применяют лампы накаливания и газоразрядные источники света. Основные характеристики ламп : номинальное напряжение, электрическая мощность, световой поток, световая отдача и срок службы.

Лампы накаливания основаны на способности нагретого до высокой температуры тела (нити из тугоплавкого металла) излучать видимый свет, а газоразрядные — на принципе люминесценции.

В лампе накаливания световой поток зависит от потребляемой электрической мощности и температуры вольфрамовой нити, помещенной в стеклянную колбу, наполняемую при изготовлении инертным газом: аргоном, ксеноном, криптоном и их смесями. Это обеспечивает повышение температуры вольфрамовой нити и уменьшает ее распыление.

Лампы накаливания несложны в изготовлении, просты и надежны в эксплуатации. К их недостаткам следует отнести : низкую световую отдачу (в три-шесть раз меньшую по сравнению с газоразрядными лампами), небольшой срок службы (около 1000 ч), неблагоприятный спектральный состав, искажающий светопередачу. В них видимое излучение преобладает в желтой и красной частях спектра при недостатке в синей и фиолетовой его частях по сравнению с дневным естественным светом. Лампы накаливания обладают большой яркостью, но не дают равномерного распределения светового потока. Чтобы исключить прямое попадание света в глаза и вредное воздействие большой яркости на зрение, нить накаливания лампы необходимо закрывать. Помимо этого, при применении открытых ламп почти половина светового потока не используется для освещения рабочих поверхностей, поэтому лампы накаливания устанавливают в осветительной арматуре.

Газоразрядные источник света включают люминесцентные, ртутные и ксеноновые лампы. Последние в осветительных установках промышленных предприятиях не применяются.

Газоразрядные лампы дают свет в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов, паров металла и их смесей. Они имеют следующие преимущества по сравнению с лампами накаливания : высокую светоотдачу, в несколько раз большую, чем у ламп накаливания, весьма продолжительный срок службы (8-14 тыс.ч); спектр излучения люминесцентных ламп близок к спектру естественного света.

К недостаткам газоразрядных ламп надо отнести относительно сложную схему включения и необходимость специальных пусковых приспособлений, поскольку напряжение зажигания у этих ламп значительно выше напряжения сети, а период разгорания довольно продолжителен. Эти лампы могут дать стробоскопический эффект, выражающийся в искажении зрительного восприятия (быстродвижущийся или вращающиеся детали могут казаться неподвижными). Это явление возникает в результате пульсации светового потока, которая к тому же может вызывать помехи радиопередач.

Наличие стробоскопического эффекта в большинстве производственных помещений недопустимо. Устранить его можно, пользуясь специально разработанными схемами включения люминесцентных ламп. Эти схемы требуют установки соответствующей пускорегулировочной аппаратуры, в которой предусмотрены также конденсаторы для повышения коэффициента мощности установки и устранения радиопомех.

Люминесцентные лампы (рис.23) представляют собой стеклянную прозрачную трубку, наполненную дозированным количеством ртути и инертного газа, а по концам впаяны электроды. Внутренняя поверхность трубки покрыта тонким слоем люминофора, в зависимости от вида которого создается та или иная цветность излучения. Промышленность выпускает люминесцентные лампы : белого цвета (ЛБ), теплого белого света (ЛТБ), холодного белого света (ЛХБ), дневного света (ЛД), с исправленной цветопередачей (ЛДЦ). Помимо основных типов выпускаются также лампы для целей местного освещения.

Освещение люминесцентными лампами следует применять в помещениях, в которых необходимо создать особо благоприятные условия для зрения. Например, при выполнении точных работ, требующих значительного зрительного напряжения, или при выполнении работы, связанной с различением цветовых оттенков, а также в помещениях с постоянными пребываниями людей при недостаточном или вообще отсутствующем естественном освещении.

Если по условиям работы необходимо правильное различение цветов и их оттенков, надлежит применять лампы ЛДЦ. При работе с блестящими поверхностями в установках общего освещения следует применять люминесцентные лампы ЛД, поскольку их световая отдача выше, а глубина колебаний светового потока меньше. При этом в светильниках местного освещения целесообразно использовать лампы ЛХБ и ЛД.

Люминесцентные лампы чувствительны к температуре окружающего воздуха, оптимальной величиной которой является температура 20-25 град. Отклонение температуры от оптимального предела вызывает уменьшение светового потока лампы. При температурах, близких к 0 град, зажигание ламп затруднено.

Ртутные лампы высокого давления ДРЛ имеют следующее устройство. В кварцевой трубке, содержащей дозированную долю ртути и инертного газа, происходит электрический разряд. Трубка помещена в колбу из жароустойчивого стекла, внутренние стенки которого покрыты слоем люминофора. Ультрафиолетовое излучение в кварцевой трубке воздействует на люминофор и вызывает его свечение. Световая отдача ртутных и люминесцентных ламп примерно одинаковая. Срок их службы около 5000 ч. Режим работы ртутных ламп высокого давления в отличии от люминесцентных ламп низкого давления не зависит от температуры окружающей среды. Включение их в сеть производится посредством специального прибора включения (ПРА).

Под светильником понимается комплект лампы (источника света) и осветительной арматуры. Светильник обеспечивает крепление лампы, подсоединение к ней электрического питания, предохранение ее от загрязнения и механического повреждения.

Светильники предназначены для размещения в них ламп в целях повышения санитарно-гигиенических качеств освещения и снижения расхода электроэнергии. Они устраивают слепящее действие источника света, предохраняя глаза работающих от чрезмерной яркости. Это обеспечивается защитным углом светильника.

Светильник классифицируются : по назначению — для общего и местного освещения; по конструктивному исполнению — открытые, защищенные, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащищенные, взрывозащищенные (взрывонепроницаемые и повышенной надежности против взрыва); по распределению светового потока (рис.24, а-е) — прямого света, преимущественно прямого света, рассеянного света, отраженного света, преимущественно отраженного света. Такое подразделение основано на отношении светового потока, излучаемого в нижнюю сферу, к полному световому потоку светильника.

В помещениях с высокими отражающими свойствами стен и потолков для освещения целесообразно применять светильники прямого света. В помещениях, стены и потолки которых обладают высокими отражающими свойствами, надлежит устанавливать светильники преимущественно прямого света,направляющие часть светового потока на потолок.

В высоких помещениях рационально применять светильники концентрированного светораспределения. Они значительно увеличивают силу света лампы по оси светильника и направляют основную часть светового потока вниз, непосредственно на рабочие места. В помещениях с большой площадью и небольшой высотой целесообразно использовать светильники более широкого светораспределения.

При выборе типа светильника важнейшим требованием является учет условий среды. В помещениях с нормальной средой к конструкции светильника не предъявляется специальных требований. Это же относится и к помещениям влажным и сырым, но с одним с требованием патрон должен иметь корпус из изоляционных влагостойких материалов. В помещениях особо сырых, с химически активной средой, пожаро- и взрывоопасных конструкция светильника должна отвечать специальным требованиям.

Светильники местного освещения предназначены для освещения места выполнения работы, они укрепляются обычно на шарнирных кронштейнах, обеспечивающих возможность их перемещения и изменения направления светового потока. Поскольку светильники местного освещения располагаются в непосредственной близости от глаз работающего, необходимо, чтобы защитный угол светильника был не менее 30 град, а при расположении светильника не выше уровня глаз работающего — не менее 10 град, что исключает ослепление и правильно освещает рабочее место.

Особую группу осветительных приборов составляют прожекторы, в которых с помощью системы линз и зеркал свет концентрируется узким лучом. Прожекторы широко используются для освещения открытых пространств, карьеров, территорий предприятий, строительных площадок, складов и др.

Перспективным является применение световодов, передающих свет от естественного или искусственного источника на значительное расстояние, что особенно целесообразно во взрыво- и пожароопасных помещениях.

Что является источником повышенной яркости света

Времена, когда в нашей стране разнообразие источников света ограничивалось обычной лампой накаливания, давно прошли. Сегодня, помимо традиционных лампочек, производители и торговля предлагают нам и другие, более совершенные осветительные приборы – галогенные, люминесцентные и светодиодные. Между собой они различаются по целому ряду параметров, от которых зависит их назначение. Поэтому и дизайнеру, работающему над проектом, и простому обывателю, преобразующему свою жилую среду, полезно знать их характеристики, чтобы уметь правильно использовать эти светотехнические новинки.

Отличия

Основными характеристиками ламп традиционно считают цветопередачу, светоотдачу и цвет излучения. Цветопередача ламп является для дизайнеров чуть ли не главным параметром, определяющим качество света. Поэтому при выборе ламп для того или иного интерьера прежде всего необходимо учитывать особенности помещения и тот эффект, которого хочет достичь дизайнер. Так, отдыху и расслаблению способствуют лампы теплого тона, поэтому в гостиной и спальне будут уместны лампы накаливания. Для кабинетов и офисных помещений используют более «холодные» люминесцентные лампы, помогающие создать рабочую атмосферу.

В отличие от люминесцентных и ламп накаливания галогенные лампы относятся к световым источникам, более близким по спектру к белому цвету, то есть такое освещение не исказит ни цвет вашего лица, ни цветовое решение вашего интерьера. Поэтому в кухне и ванной комнате галогенные лампы просто незаменимы. Впрочем, это совсем не означает, что в гостиной, к примеру, люминесцентные источники света неуместны, так как продуманное сочетание ламп разных спектров может дать очень интересный эффект.

Известно, чем сплошнее и равномернее спектр лампы, тем более различимы цвета предметов в ее свете. Так, главный для всех землян естественный источник света – Солнце – имеет сплошной спектр излучения и наилучшую цветопередачу. Для ламп она определяется по эталонным образцам и измеряется в Ra (следует отметить, показатель Ra является достаточно условным). Однако этот индекс не позволяет сделать вывод о характере передачи цветов и поэтому может дезориентировать дизайнера. Так, у ламп накаливания Ra колеблется от 60 до 90, в них видимое излучение преобладает в желтой и красной частях спектра при недостатке в синей и фиолетовой (по сравнению с дневным естественным светом). В каталогах ламп иногда приводится такая характеристика как световой поток, измеряемый в люменах. Например, для лампы накаливания мощностью 40 Вт он равен 480 Лм, а для 5-ваттной светодиодной лампы – 500 Лм.

Другой показатель – светоотдача – говорит об эффективности преобразования электрической энергии в свет. Нетрудно догадаться, что разные типы ламп имеют разную световую отдачу, которая измеряется, как говорят специалисты, в «люменах с ватта» (Лм/Вт) и показывает, сколько люменов светового потока образуется из одного ватта потребленной электроэнергии. Так, лампы накаливания имеют небольшую светоотдачу – около 12 Лм/Вт, поскольку большая часть затрачиваемой электроэнергии уходит на нагрев вольфрамовой спирали и всего 4% преобразуется в свет. Гораздо выше этот показатель у светодиодных ламп – от 90 до 120 Лм/Вт!

Чтобы правильно организовать распределение света в пространстве, то есть в конкретном помещении, необходимо учитывать и размер тела свечения. Вы скажете, что гораздо важнее для этого подобрать соответствующий светильник, «ответственный» за перераспределение светового потока, однако сам источник света здесь тоже играет далеко не последнюю роль. Чем меньше тело свечения, тем легче использовать отражатели и линзы, чтобы, например, сфокусировать свет в узкий луч. Согласитесь, лампы с большой поверхностью свечения (люминесцентные) создают подчас невыразительную картинку, смягчая контрасты и размывая тени. Следовательно, такой свет трудно сфокусировать.

Не следует забывать и о сроке службы ламп. Особенно стоит позаботиться об этом, устанавливая светильник в труднодоступных местах – нишах, карнизах или водоемах. Здесь абсолютными рекордсменами являются, конечно же, светодиоды, срок службы которых составляет до 12 лет! По сравнению с ними лампы накаливания горят ничтожно мало – всего 1000 часов, кроме того, со временем качество света (световой поток) лампы накаливания уменьшается.

Сравнительные характеристики различных видов ламп

Лампа накаливания Галогенная лампа Люминесцентная лампа Светодиоды
Цветопередача 60–90 Ra 80–100 Ra 70–80 Ra 0–100 Ra
Светоотдача 7–17 Лм/Вт 14–30 Лм/Вт 80 Лм/Вт 100 Лм/Вт
Срок службы 1 тыс. ч 3–4 тыс. ч до 20 тыс. ч до 100 тыс. ч
Экономичность Не экономична Экономична Экономична Сверхэкономичны
Стоимость от 3 руб. от 25 руб. от 100 руб. от 300 руб.

Лампы накаливания

Старая добрая лампочка-«груша» с ее теплым приятным светом сегодня для многих продолжает оставаться символом искусственного света. Поэтому вполне объяснима и ее большая популярность: наиболее распространенными источниками света до сих пор являются именно лампы накаливания. Принцип действия этой лампы изучают в школе: вольфрамовая спираль, помещенная в колбу, из которой откачан воздух, разогревается под действием электрического тока и начинает светиться. Из-за такой конструкции экономичность и светоотдача ламп накаливания на фоне достижений других осветительных приборов выглядят явно неубедительно. Кроме того, как видно из таблицы «Сравнительная характеристика различных типов ламп», лампы накаливания уступают галогенным, люминесцентным лампам и светодиодам и по другим параметрам.

К их недостаткам помимо небольшого срока службы можно также отнести неблагоприятный спектральный состав, искажающий цветопередачу. В то же время невысокая цена и большое количество вариантов исполнения колб, от самых маленьких для карманного фонарика и елочной гирлянды до больших разноцветных прожекторных, привлекают покупателей из года в год. Декоративные лампы накаливания, например, предназначены для общего, местного и декоративного освещения. В люстрах и бра их декоративная форма (свеча, шар, витая свеча, рифленая свеча) может выгодно дополнять конструкцию светильника.

Галогенные лампы

Хотя сегодня лампа накаливания и считается продуктом массового производства, в котором вроде бы и улучшать больше нечего, работа над ее техническим совершенствованием продолжается. Знакомые нам по встроенным светильникам галогенные лампы – это усовершенствованный благодаря некоторым технологическим новшествам (добавление галогенидов в колбу лампы, использование особых сортов кварцевого стекла) вариант ламп накаливания.

Преимуществами галогенных ламп перед обычными лампами накаливания являются: неизменно яркий свет в течение всего срока службы. Кроме того, «галогенки» излучают красивый «сочный» свет, обеспечивающий великолепную цветопередачу и возможность создания привлекательных световых эффектов. Также галогенные лампы отличаются компактностью, более высокой световой отдачей (при одинаковой мощности с лампами накаливания), а, следовательно, и повышенной экономичностью. Они имеют увеличенный срок службы (в два раза больший, чем у стандартных ламп накаливания). Кстати, в несколько раз повысить срок эксплуатации и тех и других ламп можно, используя пониженное напряжение питания в сети. При этом, однако, спектр излучения сдвигается в красную область.

Галогенный свет создает обворожительный эффект глянцевой поверхности освещаемого им объекта. Подкупает своей красотой и живая игра спектрального света отражателей галогенных ламп. Небольшие размеры и огромный выбор галогенных ламп накаливания – от ламп с концентрированным пучком света до настенных ламп заливающего света – открывают перед дизайнерами новые возможности при подборе необычных вариантов освещения.

Основной недостаток «галогенок» – нагревание в процессе горения. Именно изза этого их не рекомендуют использовать в детских комнатах, для подсветки картин и других ценных работ с росписью.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы, или разрядные лампы низкого давления, представляют собой цилиндрическую трубку с электродами, в которую закачаны пары ртути. Под действием электрического разряда пары ртути излучают ультрафиолетовые лучи, а они, в свою очередь, заставляют нанесенный на стенки трубки люминофор излучать видимый свет.

Люминесцентные лампы обладают хорошей цветопередачей и светоотдачей. Два варианта исполнения ламп – с трех- и пятиполосным люминофором имеют различное соотношение этих показателей. Лампы с трехполосным люминофором более экономичны (светотдача до 80 Лм/Вт), но обладают худшей цветопередачей (Ra=80). Лампы с пятиполосным люминофором имеют отличную цветопередачу при меньшей световой отдаче (до 68 Лм/Вт). Впрочем, как и лампы накаливания, люминесцентные лампы зачастую неудовлетворительно передают некоторые цвета.

Все люминесцентные лампы отличаются небольшим потреблением энергии и длительным сроком службы. Например, люминесцентные линейные лампы работают в 8–10 раз дольше обычных ламп накаливания и в зависимости от типа и яркости потребляют на 65% меньше электроэнергии. Эти свойства люминесцентных ламп (долговечность и экономичность) определяют их повсеместное использование в офисных помещениях.

Кроме того, различные оттенки света (от подобного лампам накаливания до дневного) и цвета люминесцентных ламп дают дополнительные преимущества их применения, не говоря уже о разнообразии их типов (по мощности и размеру, конструкции и форме: прямые, кольцевые и U-образные). Среди недостатков – относительная громоздкость, необходимость в специальном пускорегулирующем устройстве (стартере и дросселе), чувствительность к температуре окружающего воздуха (при температуре ниже +10 ° С лампа может не зажечься), наличие стробоскопического эффекта, который вызывается частыми, не уловимыми для зрения миганиями люминесцентной лампы в такт колебаниям переменного тока в электрической цепи. В результате у человека нарушается правильное восприятие скорости движения предметов, появляются неприятные ощущения. Кроме того, при неправильном включении (без защитных конденсаторов в пускорегулирующем устройстве) люминесцентные лампы становятся источниками помех для радиоприемников и телевизоров.

Светодиоды

Светодиоды (также часто используется английская аббревиатура LED – light emitting diodes), пожалуй, на сегодняшний день являются самыми перспективными источниками света. Изначально светодиоды использовались в электронике, затем – в светосигнальной технике (светофорах, дорожных знаках, вывесках и указателях). Позже эта технология нашла свое применение и в декоративном освещении.

В чем же ее преимущества?

  • Экономичность. Светодиоды работают от низкого напряжения и, соответственно, потребляют очень мало электроэнергии, так как по сравнению с обычными источниками света практически всю энергию превращают в свет. Это позволяет снизить потребление энергии на 85%.
  • Практически вечный срок службы. Теоретически до 100 000 часов горения, то есть при использовании светильника в среднем по 8 часов в день он прослужит 35 лет! Для сравнения – обычной галогенной лампочки мощностью 10 Ватт хватает лишь на 2000 часов.
  • Прочность. В отличие от традиционных источников света светодиоды намного прочнее и менее подвержены механическому воздействию, поскольку в них отсутствуют элементы (спирали, электроды), которые могут быть повреждены.
  • Отсутствие у светодиодов ультрафиолетового и инфракрасного излучения, что позволяет использовать их, в частности, для экспозиционной подсветки.
  • Любой оттенок. Особая система цветосмешения (установка в одном корпусе трех групп светодиодов) позволяет получить практически любой цвет светового потока, что, несомненно, расширяет возможности использования светодиодов.

Вдобавок светодиоды обладают и другими преимуществами перед существующими источниками света. Так, небольшие размеры делают необычайно широким спектр их применения. Несколько светодиодов, объединенных в одну форму, способны заменить обычную лампу накаливания: расположенные по периметру, они могут освещать большие площади (например, светодиоды можно считать идеальным источником света при карнизном освещении). Как источники света для наружного и декоративного освещения они обладают рядом уникальных достоинств, среди которых точная направленность света и возможность управления цветом и интенсивностью излучения. К недостаткам светодиодов можно отнести их более высокую стоимость по сравнению с другими источниками освещения. Однако надо понимать, что вышеуказанные достоинства с лихвой оправдывают вложенные затраты.

Компания «Новый свет» первая в России предложила своим клиентам Гарантию 5 лет на светодиодную лампу серии QBX, созданную на основе новейшей технологии MCOB (Multi-Chip On Board).

Что является источником повышенной яркости света

Освещение исключительно важно для человека. С помощью зрения человек получает большую часть информации (около 90 %), поступающей из окружающего мира. Свет — это ключевой элемент нашей способности видеть, оценивать форму, цвет и перспективу окружающих нас предметов. Освещение влияет не только на функционирование зрительного аппарата, то есть определяет зрительную работоспособность, но и на психику человека, его эмоциональное состояние.

Гигиена труда: освещение на вашем рабочем месте

Освещение исключительно важно для человека. С помощью зрения человек получает большую часть информации (около 90%), поступающей из окружающего мира. Свет — это ключевой элемент нашей способности видеть, оценивать форму, цвет и перспективу окружающих нас предметов. Освещение влияет не только на функционирование зрительного аппарата, то есть определяет зрительную работоспособность, но и на психику человека, его эмоциональное состояние.

Исследователями накоплено значительное количество данных по биологическому действию видимого света на организм. Установлено, что свет, помимо обеспечения зрительного восприятия, воздействует через нервную оптико-вегетативную систему на эндокринную систему, систему формирования иммунной защиты, рост и развитие организма и влияет на многие основные процессы жизнедеятельности, регулируя обмен веществ и устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды.

Сравнительная оценка естественного и искусственного освещения по его влиянию на работоспособность показывает преимущество естественного света. Ведущим фактором, определяющим биологическую неадекватность естественного и искусственного света, является разница в спектральном составе излучения, а также динамичность естественного света в течение дня. Уровни освещённости при этом должны составлять 1000-1500 лк и могут быть обеспечены дневным светом, если он имеется, или электрическим светом от общего или локализованного освещения, например настольных ламп или комбинацией дневного и естественного света.

Работая при освещении плохого качества или низких уровней, люди могут ощущать усталость глаз и переутомление, что приводит к снижению работоспособности. В ряде случаев это может привести к головным болям. Причинами во многих случаях являются слишком низкие уровни освещенности, слепящее действие источников света и соотношение яркостей, которое недостаточно хорошо сбалансировано на рабочих местах. Головные боли также могут быть вызваны пульсацией освещения, что в основном является результатом использования электромагнитных пуско-регулирующих аппаратов (ПРА) для газоразрядных ламп, работающих на частоте 50 Гц.

С точки зрения безопасности труда зрительная способность и зрительный комфорт чрезвычайно важны. Много несчастных случаев происходит, помимо всего из-за неудовлетворительного освещения или из-за ошибок, сделанных рабочим, по причине трудности распознавания того или иного предмета или осознания степени риска, связанного с обслуживанием транспортных средств, станков и т.п. Освещение создаёт нормальные условия для трудовой деятельности. Неудовлетворительная освещенность на рабочем месте или на рабочей зоне может являться причиной снижения производительности и качества труда, получения травм.

Для того чтобы обеспечить условия, необходимые для зрительного комфорта, в системе освещения должны быть реализованы следующие предварительные требования:

— достаточное и равномерное освещение;
— оптимальная яркость;
— отсутствие бликов и ослепленности;
— соответствующий контраст;
— правильная цветовая гамма;
— отсутствие стробоскопического эффекта или пульсации cвета.

Нарушения зрения, связанные с недостатками системы освещения, являются обычным имением. Из-за способности зрения приспосабливаться к недостаточному освещению человек часто относится к этому без должной серьезности.

Количественным показателем искусственного освещения является освещенность рабочей поверхности, которая измеряется в люксах (лк). Каждый вид деятельности требует определенного уровня освещенности на том участке, где эта деятельность осуществляется. Обычно, чем сильнее затруднено зрительное восприятие, тем выше должен быть средний уровень освещенности.

Важно рассматривать свет на рабочем месте, руководствуясь не только количественными, но и качественными критериями. Зрительная работоспособность определяется качеством освещения. Можно выделить следующие качественные характеристики освещения и способы их улучшения.

Прямая блескость. Находящиеся в поле зрения человека поверхности высокой яркости могут производить неприятное, дискомфортное ощущение или вызывать состояние ослепленности. В результате резко снижается зрительная работоспособность. Источниками прямой блескости являются осветительные установки и источники света.

Уменьшение прямой блескости может быть достигнуто:

— увеличением высоты установки светильников;
— уменьшением яркости светильников путем закрытия источников света светорассеивающими стеклами;
— ограничением силы света в направлениях, образующих большие углы с вертикалью, например, применением светильников с необходимым защитным углом;
— уменьшением мощности каждого отдельного светильника за счет соответствующего увеличения их числа.

Отраженная блескость возникает при больших коэффициентах отражения поверхностей, попадающих в поле зрения. Наибольшая опасность возникает при освещении поверхностей, не являющихся диффузными, когда свет падает на рабочие поверхности таким образом, что глаза находятся на направлении зеркального отражения лучей. В этом случае человек видит либо зеркальное отражение источника света, либо размытое, но очень яркое световое пятно. В обоих случаях может возникнуть состояние ослепленности, но чаще уменьшается эффективный контраст между деталью и фоном.

Устранение отраженной блескости достигается правильной организацией местного и локализованного освещения и таким расположением светильников, чтобы зеркально отраженные поверхностью лучи не попадали в глаза. Для этого лучше всего делать боковое или заднебоковое направление света.

Контраст между объектом и фоном. Чем больше яркость объекта, тем больший световой поток от него поступает в глаз и тем сильнее сигнал, поступающий от глаза в зрительный центр. Таким образом, казалось бы, чем больше яркость, тем лучше человек видит объект. Однако это не совсем так. Если поверхность (фон), на которой располагается объект, имеет близкую к объекту по величине яркость (например, линия бледно-желтого цвета на белом листе), то интенсивность засветки участков сетчатки световым потоком, поступающим от фона и объекта, одинакова (или слабо различается), величина поступающих в мозг сигналов одинакова, и объект на фоне становится неразличимым.

Чтобы объект был хорошо виден, яркости объекта и фона должны различаться. Разница между яркостями объекта и фона, отнесенная к яркости фона, называется контрастом. Контраст между деталями и фоном, который в наибольшей степени определяет видимость объекта, не всегда является заданным и может быть увеличен или уменьшен средствами освещения и созданием световой среды. Одним из эффективных средств для повышения контраста является искусственный фон (чаще всего светлый, если объект темный, или темный, если объект светлый). Разновидностью искусственных фонов являются световые столы, на которых поверхности просматриваются в проходящем свете.

Тени. Различаются собственные тени, образованные рельефом поверхности, и тени, падающие от предметов, находящихся вне рабочей поверхности — оборудования, мебели, тела и рук человека и т. д. Собственные тени в большинстве случаев полезны, так как позволяют лучше различать конфигурацию детали. Падающие тени почти всегда вредны. Их вред заключается в том, что они искажают контраст, отвлекают внимание и т. д. Особенно вредны движущиеся тени.

Устранение или ограничение вредных теней осуществляется правильным выбором направления света. Например, когда человек пишет правой рукой, он смотрит на рабочую точку слева и с этой же стороны должен падать свет. Тени размазываются при увеличении размеров осветительных установок, смягчаются при достаточно высокой яркости стен и потолков и почти исчезают при отраженном освещении.

Насыщенность помещения светом. Для создания комфортных зрительных условий для человека важна не только освещенность какой бы то ни было поверхности, на которой осуществляется работа, но и впечатление насыщенности помещения светом, которое получает человек. При достаточной яркости рабочей поверхности одновременное присутствие в поле зрения темных поверхностей (например, стен, потолков, мебели, оборудования) создает затруднения при адаптации зрения. От яркости этих поверхностей зависит впечатление насыщенности помещения светом. Если в помещении установлены подвесные светильники прямого света, верхняя зона помещения останется темной. Это производит неприятное эстетическое и психологическое впечатление. Поэтому лучше применять светлую окраску стен и потолков, а для освещения применять светильники, излучающие некоторую (желательно не менее 15 %) часть светового потока в верхнюю полусферу.

Постоянство освещенности во времени. Изменения освещенности по времени можно подразделить на медленные и плавные, частые колебания и пульсации. Медленные изменения вызываются постепенными изменениями сетевого напряжения и факторами, изменяющими освещенность в процессе эксплуатации (загрязнением источников света, снижением светоотдачи и т. д.). Если освещенность при этом сохраняется на уровне не ниже нормативного значения, эти изменения не являются вредными. Причиной частых колебаний являются перемещения светильников, их раскачивание движением воздуха (ветер, сквозняк, вентиляционная установка и т.д.) и колебания напряжения в сети, порождаемые изменением нагрузки.

Пульсации освещенности обусловлены малой инерционностью излучения газоразрядных ламп, световой поток пульсирует при переменном токе промышленной частоты (50 Гц) с удвоенной частотой — 100 Гц. Эти пульсации неразличимы при наблюдении глазом неподвижной поверхности, но легко обнаруживаются при рассматривании движущихся предметов. Если при пульсирующем освещении быстро махать карандашом на контрастирующем фоне, то карандаш приобретает ясно видимые контуры. Это явление носит название стробоскопического эффекта — явление искажения восприятия движущихся или вращающихся объектов наблюдения. Практическая опасность стробоскопического эффекта состоит в том, что вращающиеся части механизмов могут показаться неподвижными, вращающимися с более медленной скоростью, чем в действительности, или в противоположном направлении. Это может стать причинной травматизма.

Однако пульсации освещенности вредны и при работе с неподвижными поверхностями, вызывая утомление зрения и головную боль. К пульсациям наиболее чувствительно периферическое зрение и поэтому они опасны при общем освещении.

Отрицательное действие пульсации освещения обусловлено изменением основной ритмической активности нервных элементов мозга, перестраивающих присущую им частоту этой активности в соответствии с частотой световых пульсаций. При действии ритмических световых раздражений наблюдается изменение частотного спектра электроэнцефалограммы (ЭЭГ), заключающееся в резком усилении амплитуды навязываемой частоты и в снижении амплитуд всех других частот, особенно частот так называемого альфа-ритма (9-12 Гц), которые в обычной ЭЭГ наиболее выражены.

Выявлено также неблагоприятное влияние колебаний света на фоторецепторные элементы сетчатки, а также на функциональное состояние нервной системы, что связано с развитием тормозных процессов и снижением лабильности нервных процессов. Воздействие пульсации возрастает с увеличением ее глубины и уменьшается при повышении частоты. Большинство исследователей отмечает отрицательное влияние пульсации освещённости на работоспособность человека как при длительном пребывании в условиях пульсирующего освещения, так и при кратковременном, в течение 15-30 мин: появляется напряжение в глазах, усталость, трудность сосредоточения на сложной работе, головная боль. Это определяет требования к ограничению глубины пульсации светового потока.

Поскольку основным количественным параметром осветительных установок является уровень освещённости, в качестве критерия оценки глубины световых колебаний принят коэффициент пульсации освещённости на рабочей поверхности (Кп). Экспериментально установлено, что отрицательное влияние пульсации на организм человека достаточно мало только при значениях Кп не более 5-6%.

Ограничение пульсаций достигается чередованием питания ламп от разных фаз трехфазной сети. В ряде случаев применяется питание ламп током повышенной частоты, что достигается укомплектовыванием светильников электронными пуско-регулирующими аппаратами (ЭПРА).

Таким образом, становится очевидно, что неправильное освещение представляет значительную угрозу для здоровья работников. Правильная организация освещения на рабочем месте — залог здоровья, высокой производительности труда, комфортного эмоционального и психологического состояния человека. Правильная организация освещения предусматривает не только соблюдение нормативных требований по уровню освещенности и ряду других показателей, но и учет ряда качественных показателей — световой насыщенности, равномерности и однородности освещения, тенеобразования, цветовой гаммы световой среды и т.д.

Что является источником повышенной яркости света

Основы производственного освещения

Основы производственного освещения

Основной задачей производственного освещения является поддержание на рабочем месте освещенности, соответствующей характеру зрительной работы.

Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей, что сказывается на росте производительности труда. Так, при выполнении отдельных операций на главном конвейере сборки автомобилей при повышении освещенности с 30 до 75лк производительность труда повысилась на 8%. При дальнейшем повышении до 100 лк — на 28 % (по данным проф. А. Л. Тарханова). Дальнейшее повышение освещенности не дает роста производительности.

При организации производственного освещения необходимо обеспечить равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и окружающих предметах. Перевод взгляда с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность вынуждает глаз переадаптироваться, что ведет к утомлению зрения и соответственно к снижению производительности труда. Для повышения равномерности естественного освещения больших цехов осуществляется комбинированное освещение. Светлая окраска потолка, стен и оборудования способствует равномерному распределению яркостей в поле зрения работающего.

Производственное освещение должно обеспечивать отсутствие в поле зрения работающего резких теней. Наличие резких теней искажает размеры и формы объектов, их различение, и тем самым повышает утомляемость, снижает производительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам. Тени необходимо смягчать, применяя, например, светильники со светорассеивающими молочными стеклами, при естественном освещении, используя солнцезащитные устройства (жалюзи, козырьки и др.). Для улучшения видимости объектов в поле зрения работающего должна отсутствовать прямая и отраженная блескость.

Блескость — это повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность), т.е. ухудшение видимости объектов.

Блескость ограничивают уменьшением яркости источника света, правильным выбором защитного угла светильника, увеличением высоты подвеса светильников, правильным направлением светового потока на рабочую поверхность, а также изменением угла наклона рабочей поверхности. Там, где это возможно, блестящие поверхности следует заменять матовыми.

Колебания освещенности на рабочем месте, вызванные, например, резким изменением напряжения в сети, обусловливают переадаптацию глаза, приводя к значительному утомлению. Постоянство освещенности во времени достигается стабилизацией плавающего напряжения, жестким креплением светильников, применением специальных схем включения газоразрядных ламп.

При организации производственного освещения следует выбирать необходимый спектральный состав светового потока. Это требование особенно существенно для обеспечения правильной цветопередачи, а в отдельных случаях для усиления цветовых контрастов. Оптимальный спектральный состав обеспечивает естественное освещение. Для создания правильной цветопередачи применяют монохроматический свет, усиливающий одни цвета и ослабляющий другие.

Осветительные установки должны быть удобны и просты в эксплуатации, долговечны, отвечать требованиям эстетики, электробезопасности, а также не должны быть причиной возникновения взрыва или пожара. Обеспечение указанных требований достигается применением защитного зануления или заземления, ограничением напряжения питания переносных и местных светильников, защитой элементов осветительных сетей от механических повреждений и т.п.

Источник:ООО «ВЛАДАСВЕТ» 19.09.2013

Название: Основы производственного освещения
Детальное описание:

Основной задачей производственного освещения является поддержание на рабочем месте освещенности, соответствующей характеру зрительной работы.

Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей, что сказывается на росте производительности труда. Так, при выполнении отдельных операций на главном конвейере сборки автомобилей при повышении освещенности с 30 до 75лк производительность труда повысилась на 8%. При дальнейшем повышении до 100 лк — на 28 % (по данным проф. А. Л. Тарханова). Дальнейшее повышение освещенности не дает роста производительности.

При организации производственного освещения необходимо обеспечить равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и окружающих предметах. Перевод взгляда с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность вынуждает глаз переадаптироваться, что ведет к утомлению зрения и соответственно к снижению производительности труда. Для повышения равномерности естественного освещения больших цехов осуществляется комбинированное освещение. Светлая окраска потолка, стен и оборудования способствует равномерному распределению яркостей в поле зрения работающего.

Производственное освещение должно обеспечивать отсутствие в поле зрения работающего резких теней. Наличие резких теней искажает размеры и формы объектов, их различение, и тем самым повышает утомляемость, снижает производительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам. Тени необходимо смягчать, применяя, например, светильники со светорассеивающими молочными стеклами, при естественном освещении, используя солнцезащитные устройства (жалюзи, козырьки и др.). Для улучшения видимости объектов в поле зрения работающего должна отсутствовать прямая и отраженная блескость.

Блескость — это повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность), т.е. ухудшение видимости объектов.

Блескость ограничивают уменьшением яркости источника света, правильным выбором защитного угла светильника, увеличением высоты подвеса светильников, правильным направлением светового потока на рабочую поверхность, а также изменением угла наклона рабочей поверхности. Там, где это возможно, блестящие поверхности следует заменять матовыми.

Колебания освещенности на рабочем месте, вызванные, например, резким изменением напряжения в сети, обусловливают переадаптацию глаза, приводя к значительному утомлению. Постоянство освещенности во времени достигается стабилизацией плавающего напряжения, жестким креплением светильников, применением специальных схем включения газоразрядных ламп.

При организации производственного освещения следует выбирать необходимый спектральный состав светового потока. Это требование особенно существенно для обеспечения правильной цветопередачи, а в отдельных случаях для усиления цветовых контрастов. Оптимальный спектральный состав обеспечивает естественное освещение. Для создания правильной цветопередачи применяют монохроматический свет, усиливающий одни цвета и ослабляющий другие.

Осветительные установки должны быть удобны и просты в эксплуатации, долговечны, отвечать требованиям эстетики, электробезопасности, а также не должны быть причиной возникновения взрыва или пожара. Обеспечение указанных требований достигается применением защитного зануления или заземления, ограничением напряжения питания переносных и местных светильников, защитой элементов осветительных сетей от механических повреждений и т.п.

Что является источником повышенной яркости света

Если в помещении освещение приносит дискомфорт, неудобство и раздражение, значит, что-то не было учтено при проектировании.

Светотехнические параметры и понятия. Часть 2

В статье, посвященной светотехническим параметрам и понятиям (Часть 1), мы уже рассказали об основной терминологии, которую употребляют светотехники и светодизайнеры. Но помимо самых базовых понятий, существуют еще важные факторы и характеристики, на которые обращают внимание при проектировании освещения.

Представленные ниже светотехнические параметры, тоже имеют значение. Если в помещении освещение приносит дискомфорт, неудобство и раздражение, значит, что-то не было учтено при проектировании. Правильный выбор светового прибора, подходящего для требуемых условий, необходимое и достаточное условие для формирования комфортной среды с учетом всех составляющих (размеров помещения, цвета, отделочных материалов, наличия окон/дверей, особенностей архитектуры и т. п.).

Светотехнические параметры и понятия.

1 — Показатели ослепленности и дискомфорта

Эти показатели характеризуют прямое слепящее действие источников света (светильников). По показателю ослепленности можно судить о степени ухудшения видимости при работе блестких источников. Например, при значении показателя = 100, видимость снижается на 10%.

По российским нормам для точных производственных работ значение показателя ослепленности должно быть ≤ 20. Показатель дискомфорта (М) характеризует степень неудобства или напряженности при наличии в поле зрения источников повышенной яркости.

Границе комфорт-дискомфорт присвоено значение М=25.

2 — Коэффициент пульсации освещенности (Кп)

Характеризует относительную глубину пульсации освещенности в процентах (%) в заданной точке помещения при питании ламп от сети переменного тока. Неконтролируемая пульсация освещенности приводит к повышению опасности травматизма пи работе с движущимися и вращающимися объектами, а также зрительному утомлению.

В нормах России для большинства зрительных работ установлено значение Кп ≤ 20.

Коэффициент пульсации освещенности

3 — Контрастность освещения

Характеризует тенеобразующие и моделирующие свойства освещения (правильную передачу размеров и формы предметов). Зависит от отношений освещенностей на разноориентированных плоскостях. Например, внутри равнояркой сферы, все плоскости которой освещены одинаковой, создается бестеневое освещение. Используется несколько показателей контрастности освещения, например, отношение освещенностей в горизонтальной и вертикальной плоскостях Ег/Ев, горизонтальной освещенности к цилиндрической Ег/Ец.

Контрастность освещения

4 — Блесткость

Блесткость — условие видения, при котором появляется дискомфорт или уменьшение способности видеть детали, объекты или и то и другое, вследствие неблагоприятного распределения яркости, или диапазона яркости, или экстремальных контрастов в пространстве.

Блесткость делят обычно на прямую и отраженную:

1 — Прямая блесткость исходит непосредственно от источника света (неприкрытая лампа), косвенная — наблюдается на освещаемых поверхностях. Явление слепимости сопровождается раздражением и резью в глазах, головными болями. Гигиенически допустимая яркость поверхностей, отражающих свет, — до 0 75 сб / стильб. При этом создаются объективные условия для травматизма.

2 — Отраженная блескость — характеристика отражения светового потока от рабочей поверхности в направлении глаз работающего, определяющая снижение видимости вследствие чрезмерного увеличения яркости рабочей поверхности и вуалирующего действия, снижающего контраст между объектом и фоном.

Блесткость делят на слепящую и дискомфортную:

— Слепящая (TI/GR) — нарушает видимость объектов, но не вызывает дискомфорт;

— Дискомфортная (UGR/NB) — вызывает неприятные ощущения, но не ухудшает видимость.

Создается на рабочем месте при отражении света ярких источников блестящими поверхностями (экран компьютера, глянцевая бумага, картины и т. п.). Характеризуется значением максимально допустимой яркости.

Например, поверхности, которые могут быть видны при отражении от экрана компьютера, не должны иметь яркость выше 200 кд/м2.

Блесткость. светотехнический дискомфор

5 — Равномерность (освещенности / яркости)

Коэффициент соотношения минимальной величины освещенности (яркости) к средней величине освещенности (яркости) на данной поверхности.

6 — Защитный угол (для источников света светильника)

Угол между горизонтом и положением глаз, при котором становится, виден источник света.

Защитный угол вычисляют по формуле:

где h — расстояние от светящейся поверхности источника света до плоскости, проходящей через выходное отверстие осветительного прибора;

d — расстояние по горизонтали от основания высоты h до края выходного отверстия осветительного прибора.

Очевидно, что чем больше защитный угол, тем ближе потребуется подойти к светильнику, что бы увидеть непосредственно светящийся источник света.

Защитный угол (для источников света светильника)

7 — Угол прямого выхода (для светильников)

Угол между вертикальной осью светильника и точкой, в которой становится не виден источник света и рабочие поверхности светильника с высокой яркостью.

8 — Срок службы

Время горения лампы до выхода ее из строя или до того, как она считается не соответствующей нормам, установленным техническими правилами.

Измеряется в часах — (ч).

9 — Рабочий КПД (светильника)

Отношение общего светового потока светильника, измеренного в определенных практических условиях с его собственными лампами и компонентами, и сумм световых потоков каждой из тех же ламп, когда они работают вне светильника с теми же компонентами при определенных условиях.

Рабочий КПД (светильника)

Мы пишем о световом дизайне и светильниках. Знакомим вас с дизайнерами и их творчеством.
Рассказываем о новинках и помогаем сделать правильный выбор.. Следите за нашими соцсетями, чтобы быть в курсе новинок и тенденций в световом дизайне.

Виды источников света. Сравнительный анализ

Лампа накаливания — самый распространенный вид лампочек. По мнению специалистов, это обуславливается простотой конструкции и применения, универсальностью и невысокой стоимостью. Лампы накаливания — тепловой источник света, спектр которого отличается от дневного света преобладанием желтого и красного излучения и полным отсутствием ультрафиолета. Применяются такие лампы, как правило, в бытовом и декоративном освещении, а также там, где к освещению не предъявляют особых требований, а потребление и срок службы ламп не являются определяющими факторами.

Галогенные лампы — это усовершенствованные лампы накаливания. Достоинством галогенных ламп является неизменно яркий свет, прекрасная передача цвета и возможность создания разнообразных световых оттенков. Благодаря добавлению в колбу газов фтора, брома, хлора, йода, уменьшающих количество испарения вольфрама, срок службы лампы увеличился до 2000-5000 часов. Использование специальных фильтров, нанесенных на кварцевое стекло, «останавливает» ультрафиолет, что оберегает освещаемые вещи от выгорания. Дихроичные отражатели отводят тепловое излучение за пределы освещаемой площади. Яркость освещения регулируется с помощью большого ассортимента диаметров отражателей.

Линейные галогенные лампы с нитью накала в форме спирали и прозрачной кварцевой трубкой. Эти двухцокольные лампы используются для освещения широких поверхностей. Благодаря применению упрочненных держателей, нити накала обладают высокой устойчивостью к механическим воздействиям. Для ламп мощностью до 500 Вт позиция свечения произвольная, мощностью свыше 500 Вт — только горизонтальная, с допустимым отклонением в 4°. Лампы совмещают в себе высокую светоотдачу, «живой» белый блеск, отличный коэффициент цветопередачи, постоянный световой поток в течение всего срока службы, мгновенное перезажигание, возможности регулировки яркости.

Галогенные лампы со стеклянным отражателем и цветным защитным стеклом. Цветное стекло добавляет световому пучку определенный оттенок. Предназначены для декоративного освещения.

Галогенные лампы с параболическим стеклянным отражателем, покрытым металлическим алюминиевым слоем. Предназначены для создания световых акцентов. Слегка рифленая поверхность переднего стекла хорошо подчеркивает эффект «искрящегося» света и защищает горелку от загрязнения и пыли, а также от соприкосновения с руками человека. Применяется в акцентном освещении, в освещении общественных и жилых помещений, уличной подсветке (при использовании на улице лампа должна быть защищена от попадания влаги).

Галогенные лампы с двойной колбой работают от сетевого напряжения, имеют резьбовой цоколь. Лампы характеризуются стабильной светоотдачей и отличной цветопередачей (Ra=100). Лампы могут работать с регулятором яркости. Применяются для освещения жилых и общественных помещений.

Лампы накаливания со временем теряют яркость. Современные галогенные лампы не имеют этого недостатка благодаря добавлению в газ-наполнитель галогенных элементов. Галогенные лампы имеют яркий насыщенный и ровный свет, спектральный состав которого значительно отличается от спектрального состава света обычной лампы накаливания и приближен к спектру солнечного света. Благодаря этому прекрасно передаются цвета мебели и интерьера в теплой и нейтральной гамме, а также цвет лица человека.

Преимущества галогенных ламп:

  • высокая светоотдача;
  • стабильно яркий свет на протяжении срока службы;
  • долгий срок службы;
  • миниатюрная конструкция;
  • возможность регулирования светового потока;
  • высокий уровень безопасности, особенно в условиях повышенной влажности (низковольтные лампы).

Недостатки галогенных ламп:

  • до стеклянной поверхности лампы лучше не дотрагиваться голыми руками, так как на ней остаются жирные пятна, что может привести к оплавлению в этом месте стекла колбы. Лампу необходимо брать, используя кусок чистой ткани, а если колба чем-то испачкана, то нужно протереть ее медицинским спиртом;
  • галогенные лампы очень чувствительны к скачкам напряжения сети, поэтому их следует включать через стабилизатор напряжения, а низковольтные — через трансформатор;
  • температура колбы может достигать 500 °С, поэтому при установке ламп следует соблюдать нормы противопожарной безопасности (например обеспечить достаточное расстояние между поверхностью перекрытия и подвесным потолком).

Люминесцентная лампа — газоразрядный источник света низкого давления. Его световой поток определяется свечением люминофора под воздействием ультрафиолетового излучения, которое возникает вследствие электрического разряда. По мнению специалистов, в соотношении «цена и качество» люминесцентные лампы являются наиболее эффективными и востребованными именно в сфере коммерческой недвижимости.

Изнутри стенка колбы покрыта смесью люминесцентных порошков, которая называется люминофор. Лампы с трехполосным люминофором более экономичны, поскольку световая отдача у них составляет до 104 Лм/Вт, но обладают худшей цветопередачей (Ra=80), а лампы с пятиполосным люминофором имеют отличную цветопередачу (Ra=90-98) при меньшей световой отдаче (до 88 Лм/Вт). Существует два способа поджига люминесцентных ламп — электромагнитным и электронным балластом. Тип балласта влияет на зажигание ламп, а также на мерцание в работе и срок службы поджигающих электродов. При поджиге люминесцентных ламп с электромагнитным балластом происходит до 30% потерь электроэнергии. Основным отличием люминесцентного светильника с электронным балластом от такого же светильника с электромагнитным балластом, помимо энергосбережения, веса и объема, является частота мерцания: Лампы с электронным балластом работают с высокой частотой мерцания около 42 000 Гц в секунду, тогда как лампы с электромагнитным балластом работают с частотой 100 Гц в секунду, что при длительном использовании вызывает усталость глаз.

Прямые трубчатые люминесцентные лампы — это газоразрядные лампы низкого давления. Состоят из стеклянного баллона, двух цоколей (с выводными контактами) на обоих концах баллона, двух подогревных катодов из вольфрамовой нити или стальной трубки. Баллон наполнен парами ртути и инертным газом (аргоном). Длина трубки напрямую связана со светоотдачей лампы. Применяются в жилых и общественных помещениях.

Люминесцентные лампы в виде кольца, благодаря своей форме применяются в широком диапазоне осветительных приборов. Из-за малых габаритов трубки эту лампу можно использовать в максимально плоских светильниках. Она применяется для освещения общественных и жилых помещений.

Преимущества люминесцентных ламп:

  • по сравнению с лампами накаливания обеспечивает такой же световой поток, но потребляют в 4-5 раз меньше энергии;
  • имеют низкую температуру колбы;
  • повышенный срок службы;

Недостатки люминесцентных ламп:

  • снижает световой поток при повышенных температурах;
  • содержание ртути (хотя и в очень малых количествах, 40-60 мг). Эта доза безвредна, однако постоянная подверженность пагубному воздействию может нанести вред здоровью;
  • люминесцентные лампы не приспособлены к работе при температуре воздуха ниже 15-20 °С.

Компактные (энергосберегающие) люминесцентные лампы вырабатывают свет по тому же принципу, что и обычные люминесцентные, только на гораздо меньшей площади, и являются компактной альтернативой люминесцентным лампам-трубкам.

Преимущества компактных ламп по сравнению с лампами накаливания:

  • до 80% меньшее потребление тока при том же количестве света;
  • срок службы в 6-15 раз больше по сравнению с обычными лампами накаливания и составляет, соответственно, 6000-15 000 часов в зависимости от типа;
  • меньшие потери на обслуживании за счет длительного времени службы;
  • возможность выбора цвета свечения.

Газоразрядные лампы высокого давления. Особенностями газоразрядных ламп, по словам специалистов, является их высокая светоотдача и длительный срок службы в широком диапазоне температур окружающей среды. В нашем климатическом поясе для архитектурного (наружного) освещения предпочтительней использовать именно газоразрядные лампы, поскольку они отлично работают при минусовой температуре. Применение газоразрядных ламп рекомендуется только с защитным стеклом, качественными комплектующими и квалифицированной сборкой схемы, иначе они небезопасны для домашнего использования. Так, например, взрыв лампы или короткое замыкание в цепи может привести к пожару. Также следует отметить, что газоразрядные лампы светят в полную силу не сразу, а по истечении 2 — 7 минут.

В группу газоразрядных ламп входят металлогалогенные, натриевые и ртутные лампы.

Металлогалогенные лампы — это ртутные лампы высокого давления, в которых используются добавки из йодидов металлов, в том числе редкоземельных, а также сложные соединения цезия и галогенида олова. Все эти добавки значительно улучшают световую отдачу и характеристики цветопередачи ламп при ртутном разряде. Все металлогалогенные лампы дают белый свет с различной цветовой температурой. Их особенность состоит в хорошем уровне цветопередачи. Любые предметы и растения под ними смотрятся абсолютно естественно. По словам специалистов, металлогалогенные лампы широко используются в освещении объектов коммерческой недвижимости, а также выставок, служебных помещений, гостиниц и ресторанов, для подсветки рекламных щитов и витрин, освещения спортивных сооружений и стадионов, для архитектурной подсветки зданий и сооружений. * Исследования проведены автором.

Достоинства металлогалогенных ламп:

  • высокая световая отдача (60 — 110 Лм/Вт);
  • большой срок службы (до 10 000 часов);
  • компактные размеры;

Недостатки металлогалогенных ламп:

  • не подходят для плавной регулировки;
  • долгое зажигание и перезажигание.

Натриевые лампы принадлежат к числу наиболее эффективных источников видимого излучения: они обладают самой высокой световой отдачей среди газоразрядных ламп, экономны и имеют длительный срок службы. Обычно лампы излучают характерный желтый цвет, но если в состав зажигающего вещества входит ксенон, они дают яркий белый свет. Натриевые лампы бывают высокого (излучают свет теплого желтого цвета, подходящий для освещения больших парков, дорог и площадей) и низкого давления (идеально подходят для уличного освещения).

Достоинства натриевых ламп:

  • высокий уровень светоотдачи (до 130 Лм/Вт);
  • длительный срок службы (до 12 000 часов);
  • энергетическая экономичность.

Недостатки натриевых ламп:

  • плохая цветопередача (Ra = 20);
  • долгое зажигание и перезажигание (до 10 минут).

Газоразрядные натриевые лампы применяются для освещения улиц, а также промышленных помещений, где основными условиями являются экономность и яркость, а требования к светопередаче несущественны.

Работа ртутной лампы основывается на использовании излучения электрического разряда в парах ртути. Лампы данного типа отличаются высокой светоотдачей при сравнительно небольших габаритах, они имеют длительный срок службы. 40% излучения приходится на ультрафиолетовую область спектра. Для увеличения светоотдачи ультрафиолетовое излучение преобразуют в видимый свет с помощью люминофора, которым покрыта колба лампы. Эти лампы позволяют значительно снижать затраты при установке, эксплуатации и техническом обслуживании в следующих областях применения: дорожное освещение, освещение ландшафтов.

Ртутная лампа высокого давления содержит пары ртути, парциальное давление которых во время работы достигает 105 Па. Такие лампы обладают высокой надежностью, хорошей цветопередачей, позволяют снизить затраты на установку и техническое обслуживание. Применяются для внутреннего и наружного освещения коммерческих и производственных объектов, для декоративного и охранного освещения. Ртутно-вольфрамовая лампа — лампа, внутри которой в одной и той же колбе находятся разрядная трубка ртутной лампы высокого давления и спираль лампы накаливания, соединенные последовательно. Колба может быть покрыта люминофором. Вольфрамовая спираль служит дополнительным источником света в красной области света и одновременно выполняет функцию балластного давления для ртутной горелки. Благодаря этому устройству улучшается передача цвета и отпадает необходимость использования дополнительного дросселя.

Преимущества ртутных газоразрядных ламп:

  • широкий диапазон мощностей;
  • достаточный уровень световой отдачи (30-60 Лм/Вт);
  • большой срок службы (до 12 000 часов);
  • ртутно — вольфрамовые лампы не требуют пускорегулирующего аппарата;
  • компактные размеры;

Недостатки ртутных газоразрядных ламп:

  • плохая цветопередача;
  • долгое зажигание и перезажигание (до 5 -10 минут).

По мнению большинства специалистов, будущее освещения — за лампами и светильниками на светодиодах. На данный момент они еще не так востребованы на рынке, как люминесцентные лампы или лампы накаливания, и в основном применяются в архитектурном, ландшафтном и декоративном освещении, Особое внимание хотелось уделить светодиодам, продуцирующим большой световой поток, как правило, эти светодиоды с мощностью от 1 Вт до 15 Вт. Данные источники света имеют достаточно большую светоотдачу, приближающуюся уже к значению светоотдачи газоразрядных ламп, большой срок службы, компактные размеры и достаточно большую яркость. Все эти свойства открывают новые возможности применения светодиодов, как для общего, так и для прожекторного освещения. Благодаря отсутствию тела накала светодиоды отличаются высоким КПД и большим сроком службы (80 000 — 100 000 часов).

Преимущества светодиодов:

  • низкое энергопотребление — не более 10% от потребления при использовании ламп накаливания;
  • долгий срок службы — до 50 000 часов;
  • высокий ресурс прочности — ударная и вибрационная устойчивость;
  • чистота и разнообразие цветов, направленность излучения;
  • регулируемая интенсивность;
  • низкое рабочее напряжение;
  • экологическая и противопожарная безопасность. Они не содержат в своем составе ртути и почти не нагреваются.

Теперь видна четкая картина перспективы светодиодов и их явные преимущества перед другими источниками света. Производство светодиодов в последние годы опережают все самые оптимистические прогнозы на 20-30%. Большинство экспертов сходятся во мнении, что через 7-10 лет светодиоды захватят все основные позиции на рынке света.

Освещенность, пульсация и яркость.

1. Пульсации освещенности и яркости. Формула расчета.

2. Влияние пульсаций света на здоровье человека.

3. Допустимые нормы на уровень пульсации освещенности и яркости.

4. Измерение пульсаций освещенности и яркости.

5. Пульсации ламп накаливания.

6. Пульсации люминесцентных (газоразрядных) ламп.

7. Пульсации светодиодных ламп и светильников.

8. Пульсация яркости мониторов.

  • Таблица пульсаций по моделям мониторов, ноутбуков, планшетов, смартфонов, телевизоров.

9. Приборы для измерения коэффициента пульсации освещенности и яркости.

Что такое пульсации освещённости и яркости. Формула для расчёта пульсаций.

Коэффициент пульсаций освещённости характеризует колебания во времени светового потока, падающего на единицу поверхности. Коэффициент пульсаций освещённости определяется отношением амплитуды колебаний освещённости к их среднему значению и вычисляются по формуле:

где Емакс – максимальное значение освещённости за период её колебания, Емин – минимальное значение освещённости за период её колебания, Еср – среднее значение освещённости за тот же период.

В случае, когда анализируются пульсации от источников света, питающихся от сети переменного тока, т.е. форма пульсаций близка к синусоидальной, можно использовать упрощённую формулу для расчёта пульсаций:

В формуле (2) в качестве среднего берется среднеарифметическое значение. При использовании для расчёта пульсаций формулы (2), коэффициент пульсаций, очевидно, никогда не может превысить значение 100%. Если же при расчёте пульсаций в качестве среднего брать, например, среднеквадратичное значение, то, при наличии в измеряемом световом потоке коротких по времени, но больших по амплитуде пульсаций, рассчитанный по формуле (1) коэффициент пульсаций может значительно превысить 100%. Что, надо сказать, вполне допустимо. В недавно принятом новом ГОСТ Р 54945-2012 “Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности” приведена общая формула для расчета коэффициента пульсации освещенности:

Таким образом, расчёт пульсаций по формуле (2) допустим только для светового потока, колебания которого близки к гармоническим. При наличии в световом потоке значительной импульсной составляющей необходимо для расчёта коэффициента пульсаций применять формулу (3). В общем случае, формулу (2) для расчета коэффициента пульсации освещенности или яркости можно применять только при прямом подключении источника света к сети переменного тока или при использовании ЭМПРА. При использовании ЭПРА, электронных драйверов, регуляторов мощности (диммеров), а также при измерении коэффициента пульсации яркости мониторов, для расчета коэффициента пульсации следует применять формулу (3).

Влияние пульсаций на здоровье человека. Частота пульсаций. Частотный спектр пульсаций.

Широко распространено мнение, что человеческий глаз чувствует световые пульсации частота которых не превышает нескольких десятков Герц. На этом допущении построено воспроизведение видеоизображений в кино и телевидении – там частота смены кадров составляет 25 Гц, 50Гц и более, что воспринимается глазом человека как целостное во времени, плавно изменяющееся изображение. Дело в том, что мозг человека перестает успевать полноценно обрабатывать ту часть поступающей ему от органов зрения информации, которая изменяется с частотой выше нескольких десятков Герц.

Иными словами, если в воспринимаемой органами зрения человека информации присутствует пульсация освещённости или яркости, частотой ниже указанных, то она воздействует непосредственно на сетчатку глаза человека, затем поступает в зрительный тракт и уже через наружное коленчатое тело, зрительную радиацию, анализируется в первичной зрительной коре. В результате, мы можем описать условия получения зрительной информации: яркость и контраст изображения, цвета и оттенки, есть ли пульсации яркости или освещённости. Если же параметры изображения нас не устраивают, то мы пытаемся как-то приспособиться к их восприятию и, в конце концов, сознательно ограничиваем время визуального восприятия этой информации ввиду дискомфорта.

Однако медицинские исследования показали, что органы зрения и мозг человека продолжают воспринимать и реагировать на изменения воспринимаемой зрительной информации вплоть до частоты 300Гц. Такие изменения в воспринимаемой органами зрения информации оказывают уже не визуальное воздействие. В этом случае, свет, попадающий в глаз, проделывает путь к супрахиазматическим клеткам и паравентрикулярным ядрам гипоталамуса, а также к шишковидной железе. И тогда свет управляет уже нашим гормональным фоном, который влияет на циркадные (суточные) ритмы, эмоциональную сферу, работоспособность и многие другие аспекты жизнедеятельности. Многие, наверное, уже сталкивались с таким не визуальным воздействием пульсаций искусственного освещения в виде ощущения необъяснимого чувства дискомфорта, усталости или недомогания во, вроде бы, хорошо и ярко освещённых помещениях или при работе с компьютером.

Самое опасное в не визуальном воздействии света – это то, что мы не чувствуем напрямую его влияния на наш организм и не можем принять меры для уменьшения опасных последствий такого воздействия на наше здоровье. Не визуальное воздействие света может приводить к расстройству биологических ритмов человека и к “циркадным стрессам”, которые, в свою очередь, могут приводить к развитию таких заболеваний, как депрессии, бессонница, патологии сердечно-сосудистой системы и рак. По-видимому, не визуальное воздействие света на организм человека, заметно более глубокое, чем визуальное, хотя, , оно ещё очень мало изучено.

Для светового потока, пульсация которого превышает частоту 300Гц, какого-либо заметного воздействия на организм человека выявлено не было, ввиду того, что на такие быстрые изменения интенсивности светового потока перестает уже реагировать сетчатка глаза человека.

Нормативные акты, устанавливающие требования к уровню пульсаций искусственного освещения

В СНиП 23-05-95 “Естественное и искусственное освещение” указывается, что коэффициент пульсаций освещённости рабочей поверхности рабочего места не должны превышать 10% – 20% (в зависимости от степени напряжённости работы), при этом нормируются только те пульсации, частота которых ниже 300Гц.

В ГОСТ 17677-82 “Светильники. Общие технические условия” приведены требования к рабочей частоте пускорегулирующей аппаратуры (ПРА) светильников с люминесцентными лампами. Она должна быть не ниже 400Гц.

В СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 “Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы” указывается, что коэффициент пульсаций освещения при работе на ПЭВМ не должен превышать 5%.

С 01.01.2013г. введен в действие новый ГОСТ Р 54945-2012 “Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности”. В нем прямо указывается, что “коэффициент пульсации освещенности учитывает пульсацию светового потока до 300 Гц. Частота пульсации свыше 300 Гц… ….не оказывает влияния на общую и зрительную работоспособность”. Также, в ГОСТ Р 54945-2012 сформулированы требования к условиям проведения измерения, и методика расчета коэффициента пульсации освещенности.Кроме того, в новом документе приведен перечень рекомендованных люксметров-пульсметров для проведения измерений пульсаций освещенности. Удовлетворить требованиям нового ГОСТ Р 54945-2012 и войти в этот список смогли лишь несколько приборов, среди которых рекомендованы к применению люксметры-пульсметры ТКА-ПКМ модель 08, Аргус-07, Эколайт-01 и Эколайт-02, так же рекомендуем Вам обратить внимание на люксметр-пульсметр и яркомер ТКА-ПКМ модель 09.

Измерения коэффициента пульсаций искусственного освещения.

Производители современных качественных светильников стараются удовлетворить требованиям нормативных документов, устанавливающих допустимые нормы коэффициента пульсаций освещённости и яркости. Однако, на рынке присутствует большое количество некачественных, контрафактных и несертифицированных должным образом светильников, в которых коэффициент пульсаций яркости намного превышает установленные нормы.

Таким образом, мы видим, что качественный пульсметр должен иметь хорошо сформированную частотную характеристику, чтобы обеспечить измерение коэффициента пульсации светового потока любых сигналов с частотами до 300 Гц и, одновременно, не реагировать на пульсации светового потока, частотой выше 300Гц, на которых работают качественные ПРА. Такую качественную частотную фильтрацию измеряемого светового потока можно осуществить цифровой обработкой сигнала, которая, например, реализована в фотоголовке ФГ-01, входящей в состав люксметров-пульсметров-яркомеров серии “Эколайт”. Амплитудно-частотная характеристика фотоголовки ФГ-01 приведена на Рис.1

Пульсации освещённости и яркости

Источники пульсаций. Типы ламп, ЭПРА. Причины пульсаций ламп. Методы борьбы с пульсациями.

Наличие пульсаций освещённости вызвано исключительно источниками искусственного света. Основными источниками искусственного света являются различные осветительные приборы, которые могут быть построены на различных типах ламп. На данный момент времени, в основном, используются три типа ламп – лампы накаливания, люминесцентные лампы и светодиодные лампы или светильники. Рассмотрим все три типа ламп с точки зрения уровня пульсаций света, излучаемого ими.

Лампы накаливания – самый распространённый и давно известный тип осветительных приборов. Обычно работают напрямую от осветительной сети переменного тока напряжением 220 Вольт и частотой 50Гц. Ввиду того, что лампа накаливания излучает свет на обеих полуволнах переменного напряжения сети, её яркость изменяется с частотой 100Гц. Уровень пульсаций яркости лампы накаливания зависит от инерционности нити накаливания – т.е. того, насколько эта нить успевает нагреться и остыть в течение каждого полупериода питающего напряжения. В общем случае, чем выше мощность лампы накаливания, тем ниже значение коэффициента пульсации её яркости ввиду более массивной и, следовательно, инерционной нити накаливания.

К обычным лампам накаливания можно также отнести так называемые “галогенные” лампы, в которых в качестве светоизлучателя также выступает нить накаливания, а колба лампы заполнена инертным газом, улучшающим её характеристики. В таких лампах та же природа пульсаций светового потока, что и в обычных лампах накаливания, но есть некоторые особенности, связанные с разнообразием конструкций таких ламп и нет возможности указать прямую зависимость мощности галогенной лампы и значения коэффициента пульсаций её светового потока. Несколько результатов измерений коэффициента пульсаций яркости ламп накаливания приведены в Таблице 1.

Необходимо отметить, что лампы накаливания, в том числе и галогенные, допускают питание постоянным током (при условии соблюдения заявленных параметров мощности ламп). В случае питания ламп накаливания постоянным током, пульсация яркости у них отсутствуют.

Газоразрядные (люминесцентные) лампы в качестве источника света используют электрический разряд в газовой среде, энергия которого затем преобразуется в видимый свет при помощи специального состава (люминофора), нанесённого на стенки колбы люминесцентной лампы. В отличие от ламп накаливания, люминесцентные лампы могут работать только от переменного напряжения питания, необходимого для формирования электрического разряда. Поэтому, при работе люминесцентных ламп всегда присутствует пульсация света. Люминофор, нанесённый на стенки колбы лампы , в зависимости от своего состава, обладает некоторой инерционностью, которая в большей или меньшей степени сглаживает пульсации от электрического разряда в колбе люминесцентной лампы.

Большое значение для уровня пульсаций люминесцентной лампы имеет электрическая схема, управляющая работой люминесцентной лампы. В старых и дешёвых схемах с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (ЭмПРА) люминесцентные лампы получают питание из осветительной сети напряжением 220 Вольт и частотой 50 Гц. Поэтому яркость этих ламп пульсирует с частотой 100 Гц (т.к. люминесцентная лампа светит каждый полупериод питающего напряжения, частотой 50 Гц). В качественных современных светильниках на люминесцентных лампах используют электронные пускорегулирующие автоматы (ЭПРА), которые, при питании люминесцентных ламп, преобразуют входную частоту питающей сети в частоты выше тех, которые чувствует человек (т.е. больше 300 Гц). В малогабаритных люминесцентных лампах со стандартным цоколем, предназначенными для замены ламп накаливания, ЭПРА обычно входит в состав такой лампы.

Качественные ЭПРА обеспечивают оптимальные условия работы люминесцентных ламп, значительно уменьшая не только коэффициент пульсации света, излучаемого лампой, но и заметно повышая долговечность и эффективность работы люминесцентных ламп. Однако качество разных ЭПРА может сильно отличаться как в плане долговременной надёжности работы, так и по значению коэффициента пульсаций света, излучаемого подключённой лампой . Несколько результатов измерения коэффициента пульсаций яркости люминесцентных ламп приведены в Таблице 1.

Светодиодные лампы и светильники в качестве светоизлучающего элемента используют кристалл полупроводника. Физические принципы работы светодиода позволяют излучать им свет только одной длины волны, т.е. только одного определённого цвета, в зависимости от типа используемого полупроводника – от ближнего ультрафиолета, практически любой цвет видимого диапазона и до инфракрасного диапазона. Для создания светодиодных светильников белого цвета используют либо комбинированные многоцветные светодиоды, либо светодиоды, кристалл полупроводника которых покрыт слоем люминофора, переизлучающего белый свет.

Светодиоды могут работать как от переменного, так и постоянного питающего напряжения. При работе от постоянного питающего напряжения, пульсация излучаемого света у светодиодов отсутствует. При этом, светодиод излучает свет только при положительном напряжении между анодом и катодом. Это означает, что при подаче на светодиод напряжения частотой 50 Гц, он будет излучать свет только в положительные периоды питающего напряжения. Таким образом, частота пульсаций яркости светодиода составит 50Гц (Рис.2).

Пульсации освещённости и яркости

Примечание. Все изображения формы (осциллограммы) пульсаций и их частотных характеристик выполнены при помощи фотоголовки ФГ-01 и бесплатно распространяемого ПО анализатора пульсаций светового потока “Эколайт-АП“.

Одиночный светодиод начинает излучать свет, когда напряжение между его анодом и катодом достигает от 1,5 до 3 Вольт, т.е. при подключении одиночных или цепочек светодиодов к осветительной сети, напряжением 220 Вольт и частотой 50 Гц необходимо использовать понижающие преобразователи напряжения. Качественный преобразователь напряжения в светодиодном светильнике может обеспечить надёжную и экономичную работу светодиодного светильника без пульсаций светового потока. Однако часто встречаются некачественные преобразователи напряжения для светодиодных светильников, в результате которых светодиодные светильники не только работают плохо и недолговечно, но и обладают высокими значениями коэффициента пульсаций излучаемого света.

Влияние регуляторов мощности ламп (диммеров) на значение коэффициента пульсации.

Необходимо упомянуть о негативном влиянии на значение коэффициента пульсаций ламп устройств регулировки мощности (или яркости). Чаще всего в этом качестве используются тиристорные регуляторы (или диммеры). Их принцип работы основан на том, что питающее синусоидальное напряжение сети подается на лампу не непрерывно, а частями. Чем выше установлена яркость лампы, тем большая часть полупериода синусоидального питающего напряжения на нее подается, а чем ниже установлена яркость лампы, тем меньшая часть полупериода синусоидального питающего напряжения подается на лампу. Использование диммеров для регулировки яркости ламп приводит к увеличению коэффициента пульсаций. Вид пульсаций светового потока лампы накаливания при использовании диммера приведён на Рис.3.

Пульсации освещённости и яркости

Примечание. Все изображения формы (осциллограммы) пульсаций и их частотных характеристик выполнены при помощи фотоголовки ФГ-01 и бесплатно распространяемого ПО анализатора пульсаций светового потока “Эколайт-АП“.

Необходимо отметить, что использование диммера с лампами накаливания приводит только к увеличению коэффициента пульсаций яркости за счёт того, что, её нить успевает сильнее остыть за время отсутствия напряжения. При этом, для люминесцентных и светодиодных ламп с ЭПРА применение диммера вообще недопустимо, ввиду того, что он задает ЭПРА нештатный режим работы, что приводит не только к значительному увеличению коэффициента пульсаций яркости, но и к работе всего светильника в нештатном режиме, которая может закончится его поломкой.

В Таблице 1 приведены несколько типов ламп, которые были протестированы с помощью фотоголовки ФГ-01 люксметра-пульсметра-яркомера “Эколайт” на уровень коэффициента пульсаций. Мощность ламп регулировалась при помощи диммера. Хорошо видно, что использование диммера существенно ухудшает характеристики люминесцентных ламп. Максимальный уровень коэффициента пульсаций яркости светодиодной лампы объясняется, по-видимому, отсутствием в её конструкции качественного преобразователя напряжения.

Таблица 1. Зависимость коэффициента пульсаций яркости ламп разного типа от регулировки уровня их выходной мощности при помощи диммера.
Тип, мощность, описание лампы Кп, % (мощность 100%) Кп, % (мощность 50%)
Накаливания, 75 Вт 10,8 15
Накаливания, 60 Вт 11 15
Накаливания, 40 Вт 15,4 20
Галогенная, 60 Вт 13 16
Люминесцентная, цоколь, 9 Вт, тип 1 4,7 43,2
Люминесцентная, цоколь, 9 Вт, тип 2 4,5 15,9
Люминесцентная, цоколь, 11 Вт 7,3 15,8
Люминесцентная, ЛБ-40, 40 Вт, ЭмПРА 41,5
Люминесцентная, PL-9W, 9 Вт, ЭмПРА 42,2
Светодиодная, 1,5 Вт 100 100
Пульсации яркости мониторов. Причины наличия у мониторов пульсаций яркости. Пульсации ЭЛТ и ЖК мониторов. Биения. Методы борьбы с пульсациями мониторов.

Существующие санитарно-гигиенические нормативы содержат нормы на коэффициент пульсаций только для освещенности рабочего места. Однако нельзя не упомянуть о пульсациях яркости электронных средств отображения информации – в первую очередь о пульсациях яркости экранов, дисплеев и мониторов компьютеров, телевизоров, игровых приставок, терминалов, рекламных и информационных табло, пультов управления машинами и установками и т.п. Также пульсацией яркости обладают проекционные изображения от проекторов, на экранах кинотеатров и т.д. Необходимо отметить, что пульсация яркости устройств отображения информации оказывает намного более негативное влияние на самочувствие и здоровье человека, чем пульсация общей освещенности рабочего места по той причине, что человек вынужден внимательно вглядываться и вчитываться в представляемую на них информацию. Наличие пульсаций яркости у мониторов, дисплеев и т.п. приводит к быстрой утомляемости органов зрения и отделов мозга, отвечающих за восприятие и анализ зрительной информации. Воздействие пульсаций яркости экранов дисплеев и мониторов в течение длительного времени может привести к хроническим заболеваниям органов зрения

Природа пульсаций яркости экранов мониторов, дисплеев и других устройств отображения информации зависит от их конструкции. Наиболее распространены устройства на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ) и плоскопанельные устройства на жидких кристаллах (ЖК, LCD, TFT и т.п.), светодиодах (LED, OLED и т.п.), “электронных чернилах” (E-Ink и т.п.).

В ЭЛТ-мониторах изображение создается пучком электронов, который построчно сканирует всю плоскость экрана монитора и формирует изображение, последовательно засвечивая пиксели люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность ЭЛТ- экрана. Пульсация яркости у ЭЛТ-монитора вызвана тем фактом, что электронный пучок засвечивает текущую точку люминофора лишь на короткое время, после чего переходит к засветке следующей точки.

В следующий раз данная точка экрана ЭЛТ-монитора будет засвечена только после того, как электронный пучок просканирует весь кадр изображения. Таким образом, частота пульсаций яркости ЭЛТ- монитора равна частоте кадровой развёртки. Уровень коэффициента пульсаций яркости ЭЛТ-мониторов обычно очень близок к 100% (Рис.4).

Пульсации освещённости и яркости

Примечание. Все изображения формы (осциллограммы) пульсаций и их частотных характеристик выполнены при помощи фотоголовки ФГ-01 и бесплатно распространяемого ПО анализатора пульсаций светового потока “Эколайт-АП“.

Это по сути означает, что ЭЛТ-мониторы нельзя использовать для постоянной длительной работы, в компьютерных классах для обучения детей, в качестве устройств отображения информации для операторов опасных производств, диспетчеров на транспорте и авиации и прочих рабочих местах с повышенными требованиями к уровню внимания и реакции оператора.

В плоскопанельных мониторах, в отличие от ЭЛТ-мониторов, изображение практически всегда формируется статическим образом. То есть сформированный пиксель изображения постоянно сохраняет своё состояние до момента, когда это состояние требуется изменить. Таким образом, сам принцип формирования изображения в основной массе плоскопанельных дисплеев исключает появление пульсаций. Однако, в большинстве плоскопанельных устройств, используются системы задней подсветки. Эти системы подсветки представляют из себя системы специализированных газоразрядных ламп либо светодиодов со всеми особенностями работы, описанными в разделах про газоразрядные и светодиодные лампы. То есть, в зависимости от схемы управления подсветкой, может возникать значительная пульсация яркости подсветки. Необходимо заметить, что во всех моделях плоскопанельных дисплеев есть функция регулировки яркости задней подсветки. Наши исследования показали, что очень часто для регулировки яркости подсветки плоскопанельного дисплея используется импульсная модуляция, т.е. лампы подсветки периодически включаются на время, пропорциональное установленной яркости подсветки. Это приводит к появлению пульсаций яркости ламп подсветки у плоскопанельных мониторов. Причём в некоторых измеренных нами экземплярах мониторов компьютеров и ноутбуков коэффициент пульсации ламп подсветки при средних значениях яркости достигал 80% при частоте пульсаций 30Гц.

В отличие от ЭЛТ-мониторов, коэффициент пульсации ламп подсветки плоскопанельных дисплеев можно существенно снизить, выставив яркость подсветки экрана близкую к максимальной. Для установки комфортных значений яркости можно задействовать программные регулировки, не влияющие на лампы подсветки плоскопанельного монитора. К сожалению, программная регулировка яркости доступна только в компьютерах.

Пример пульсации ламп подсветки мониторов при разных уровнях выставленной яркости приведены на Рис.5 и Рис.6.

Пульсации освещённости и яркости
Пульсации освещённости и яркости

Примечание. Все изображения формы (осциллограммы) пульсаций и их частотных характеристик выполнены при помощи фотоголовки ФГ-01 и бесплатно распространяемого ПО анализатора пульсаций светового потока “Эколайт-АП“.

Нами были проведены измерения коэффициента пульсаций яркости мониторов у сотрудников нашей компании. Там, где были обнаружены пульсации яркости подсветки мониторов, и там, где была возможность, мы провели регулировку яркости ламп подсветки до уровней, когда коэффициент пульсации яркости подсветки минимален. После этих мероприятий все сотрудники отметили улучшение своего самочувствия, снижение утомляемости и повышение работоспособности при работе с монитором компьютера.

Наложение пульсаций. При оценке коэффициента пульсации яркости мониторов, необходимо помнить об эффекте наложения пульсаций от устройства отображения информации и пульсаций от источников искусственного освещения. Поскольку, свет от разных источников суммируется в каждой точке пространства и создает на поверхности экрана определённую освещенность, то от экрана монитора буде исходить суммарный световой поток (излучённый и отражённый) с пульсациями, частоты которых будут равны суммарной и разностной частотам пульсаций искусственного освещения и пульсациям от экрана монитора. Могут возникать, так называемые биения уровня яркости, выражающиеся в появлении низкочастотных пульсаций яркости монитора.

Для измерения коэффициента пульсаций освещенности и яркости необходимо использовать специальные приборы. Например, люксметр-пульсметр-яркомер “ТКА-ПКМ модель 09”, “Эколайт-01”, “Эколайт-02” или люксметр-пульсметр “ТКА-ПКМ модель 08″…информацию по всем пульсметрам можно найти у нас на сайте в другом разделе: Пульсметры.

Они автоматически осуществляют измерения освещённости или яркости и рассчитывают коэффициент пульсации светового потока, регистрируемого фотодатчиком прибора. Фотоголовки ФГ-01, входящей в состав люксметров-пульсметров-яркомеров серии “Эколайт” существует возможность подключения её к USB-порту персонального компьютера и, при помощи БЕСПЛАТНОЙ (. ) программы “Эколайт-АП“, провести полный анализ регистрируемого светового потока по величине, уровню коэффициента пульсаций, форме пульсаций. Также есть возможность провести частотный анализ пульсаций светового потока и освещенности для выявления причин их возникновения. Примеры работы анализатора пульсаций приведены на Рис.2, 3, 4, 5, 6

У люксметра-пульсметра-яркомера “Эколайт” отдельно стоит отметить функцию “Измерение искусственной освещенности и коэффициента пульсаций в присутствии естественного освещения”, учитывающую уровень естественного освещения и позволяющую оператору проводить измерения искусственной освещенности и ПРАВИЛЬНЫЙ (. ) расчет коэффициента пульсации искусственной освещенности в светлое время суток.

Полезные ссылки:

Гигиенические аспекты применения современных источников света Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Калинина Н.И.

В настоящее время для целей освещения начинают применяться современные энергоэффективные светодиодные источники света. Использование светодиодов в помещениях должно соответствовать требованиям национальных стандартов и гигиеническим требованиям. Важно обеспечить гигиенические нормы по освещению при использовании светодиодов в школах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Калинина Н.И.

Общее освещение административных помещений с применением светодиодов
Физические аспекты восприятия полупроводникового света человеческим глазом

Актуальные вопросы гигиенического нормирования искусственного освещения в жилых и общественных зданиях

Гигиеническая оценка современных источников света
Перспективы безопасного использования светодиодных источников в энергосберегающих технологиях
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Гигиенические аспекты применения современных источников света»

многоквартирных жилых зданий. М.: АВОК. №1. 2014.

13. Дмитриев А.Н. Табунщиков Ю.А. «Руководство по оценке экономической эффективности инвестиций в энергосберегающие мероприятия».

14. Вентиляция с возможностью поддержания заданных параметров качества воздуха в жилых помещениях. М.: АВОК №1 2018.

15. Табунщиков Ю.А. Микроклимат и энергосбережение: пора менять приоритеты. М.: АВОК. №5.2008.

ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ

ФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья» Роспотребнадзора, Санкт-Петербург, Россия

В настоящее время для целей освещения начинают применяться современные энергоэффективные светодиодные источники света. Использование светодиодов в помещениях должно соответствовать требованиям национальных стандартов и гигиеническим требованиям. Важно обеспечить гигиенические нормы по освещению при использовании светодиодов в школах.

Ключевые слова: источники света, светодиоды, спектр излучения, гигиена освещения.

Kalinina N.I. Hygienic aspects of application of modern light sources. Currently, modern energy-efficient led light sources are being used for lighting purposes. The use of led in the premises must comply with national standards and hygiene requirements. It is important to ensure hygienic standards for lighting when using LEDs in schools.

Key words: light sources, LEDs, radiation spectrum, lighting hygiene

Введение. Зрительная система человека постоянно выполняет определенную работу по различению и сопоставлению каких-либо объектов или цветов. Зрительный анализатор способен работать в очень широком диапазоне яркостей — от 10-6 кд/м2 до 104 кд/м2, благодаря такой важной функции как адаптация, т.е. перестройка, приспособление зрительной системы к изменившимся условиям освещения. Свет является важнейшим фактором окружающей и производственной среды, оказывает стимулирующее воздействие как на орган зрения, так и на все системы организма человека. Источники искусственного света, превращающие в оптическое излучение энергию какого-либо вида, предназначены для создания наиболее оптимального и рационального светового климата. Начало нулевых годов на светотехническом рынке отмечено появлением светодиодных источников света, называемых в нашей стране СД, СДЛ, за рубежом — LED. Свето-диоды признаны официальными источниками света и призваны заменить как лампы накаливания, так и люминесцентные лампы: конструктивно СД могут выпускаться аналогами этих ламп. В СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-101 впервые указаны рекомендации по применению светодиодных источников света в системах общего и местного искусственного освещения.

Материал и методы. Представлены результаты изучения материалов из светотехнических, нормативно-технических и санитарно-эпидемиологических источников, посвященных применению светодиодов для осветительных целей. В настоящее время является актуальным обеспечение гигиенических норм освещения при использовании энергоэффективных источников света, в том числе светодиодов и световых приборов на их основе.

Результаты и обсуждение. Существующие источники искусственного света делят на три класса: тепловые, разрядные и светодиодные. К тепловым источникам относятся лампы накаливания, до недавнего времени эти лампы являлись массовыми и универсальными источниками света, благодаря простому и надежному устройству. Для ламп накаливания характерна низкая световая отдача 7 — 18 лм/Вт, световой КПД составляет от 1,5 до 4% в зависимости от среды, заполняющей колбу. 70 — 76% мощности излучения тела накала ЛН приходится на инфракрасное излучение. Срок службы ламп накаливания 1000 ч. Все это позволило считать лампы неэффективными источниками света и определило их дальнейшую судьбу. Следует подчеркнуть, что по ряду светотехнических характеристик ЛН являются эталоном, например, по цветопередаче: лампа накаливания имеет самый высокий индекс цветопередачи — 100. Эти лампы создают теплый свет, привычный для человека, в§04олюции которого присутствовало пламя

костра, факела и свечи. Все остальные источники искусственного света, как правило, идут в сравнение с лампами накаливания [1].

Внедрение разрядных ламп в свое время позволило создать в производственных помещениях высокие уровни освещенности, которые были обусловлены гигиеническими нормами. Так, зрительные работы наивысшей точности требовали создания таких уровней освещенности на рабочих местах, которые не обеспечивали самые мощные лампы накаливания. Представителями разрядных источников являются люминесцентные лампы (ЛЛ), широко используемые в административных и общественных зданиях, в т.ч. учреждениях здравоохранения и обучения, офисных и торговых помещения и др. Повсеместно применяются современные люминесцентные лампы типа Т8, имеющие диаметр колбы 26 мм, мощность 18 Вт, устанавливаемые в потолочные 4-хламповые светильники с экранирующими решетками. Лампы имеют зарубежную маркировку и на колбе можно прочитать ее мощность, название фирмы — производителя [2, 3].

В конце 90-х годов на светотехническом рынке появилось поколение люминесцентных ламп типа Т5. ЛЛТ5 имеют диаметр колбы 16 мм, мощность 14 -35 Вт и выше. Специалисты подчеркивают, что лампы Т5 интересны определенным потенциалом энергосбережения: продолжительность горения составляет 20 — 24 тыс. час, высокие световая отдача — 105 лм/Вт и индекс цветопередачи, пониженный спад светового потока по сравнению со стандартными ЛЛ. Содержание ртути в лампах уменьшено до 3 мг против 30 мг в классических ЛЛ. ЛЛТ5 работают с электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА), что обеспечивает низкие коэффициенты пульсации освещенности в освещаемых помещениях. Для ламп Т5 были разработаны специальные модели светильников с зеркальными отражателями и экранирующими решетками. Устанавливать лампы Т5 в старые светильники для ламп Т8 крайне не рекомендуется: снижается эксплуатационный КПД светильника, нарушается светораспределение и требования электромагнитной совместимости светильников, что ведет к сокращению их срока службы. Отдельно следует сказать о яркости ЛЛТ5, которая выше яркости ЛЛТ8 почти в два раза и может провоцировать ослепленность в случае использования нерациональной светоарматуры. Сообщается также, что использование люминесцентных ламп Т5 в сочетании с системой управления внутренним освещением в помещении позволит добиться энергосбережения в пределах 50-80% [4]. В России эти источники света не получили широкого распространения.

Большой размер ЛЛ с удлиненной колбой считался в определенных ситу-

ациях недостатком источника света. Сокращение размеров и создание компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) стало возможным в начале 90-х годов в связи с использованием в колбе лампы редкоземельных люминофоров. Преимуществом КЛЛ является световая отдача в 4-5 раз выше, чем у ламп накаливания, высокий индекс цветопередачи, стабильный световой поток, большой срок службы 15 — 20 тыс. часов. Такие показатели позволили именно эти лампы называть энергосберегающими. Предполагалось, что КЛЛ со встроенным ПРА и резьбовым цоколем Е-27 и Е-14 послужат прямой заменой лампам накаливания. Однако, потребительский спрос на эти лампы невысок практически во всех странах мира, что связано с тем, что фактические показатели не соответствуют заявленным производителями. Негативную реакцию потребителей вызывает цвет излучения лампы, конструктивные особенности, наличие ртути, хотя и уменьшенное в значительной степени, требуется утилизация и демеркуризация ламп [5, 6].

Важным качественным показателем освещения является спектральное излучение источников искусственного света. Цветовые характеристики источников света характеризуются цветностью излучения и индексом цветопередачи Яа. Цветность излучения источника света определяется цветовой температурой Тц (коррелированной цветовой температурой), чем выше цветовая температура, тем холоднее воспринимается свет. Индекс цветопередачи по принятой системе оценки имеет диапазон значений от 0 до 100. Отличную и очень хорошую цветопередачу обеспечивают лампы с Ra от 80 до 100, от 70 до 80 — хорошую, от 60 до 70 — удовлетворительную, менее 60 — низкую. Отечественные стандартные линейные люминесцентные лампы типа ЛБ имеют Ra не выше 70, компактные -от 80 до 85. Люминесцентные лампы типа ЛЕЦ, ЛДЦ, ЛХЕ, производимые в России, обеспечивают отличную цветопередачу, применяются в текстильном, швейном производстве, в полиграфии [1, 3].

Можно судить только по литературным источникам, как внедрялись первые электрические лампы в дореволюционной России. В свою очередь мы являемся современниками появления совершенно новых источников света. Впервые белое свечение СД получили в 1996 г., до этого светодиоды генерировали монохромное свечение синего, зеленого, красного цветов. В состав СД входит полупроводниковый кристалл, покрытый пленкой люминофора. Наиболее распространенным способом получения белого света от СД является сочетание излучения синего кристалла и желтого излучения люминофорного слоя. Такие светодиодные лампы называют белыми люминофорными светодиодами. Для них харак-

терна сильная голубая полоса с максимумом на длинах волн 450-460 нм и дефицит излучения в красной области 630-750 нм. Светодиоды — источники высокой яркости при малой площади светящей поверхности. В светильниках могут быть установлены единичные светодиоды или собраны в модули несколько десятков светодиодов, при этом яркость СД будет выше общего светящегося фона. Блес-кий источник света не должен находиться в поле зрения, так как прямой взгляд на него приведет к ослепленности и нарушению функционального состояния зрительного анализатора. Следовательно, конструкция светильника и качество светорассеивающих материалов имеют важное значение для устранения блеско-сти и создания зрительного комфорта при работе при светодиодном освещении. Специалисты — светотехники обращают внимание на отличие светодиодов от других источников света в том, что излучают свет в одну полусферу, для обеспечения необходимого направления светового потока требуется соответствующая светоарматура. Световые приборы с СД должны иметь защитный угол, исключающий попадание прямого света в поле зрения человека. На электрические и оптические характеристики СДЛ оказывает сильное влияние температура р-п — перехода (или кристалла), повышение температуры приводит к уменьшению светового потока и сдвигу длины волны излучения. Нагревание кристалла может не только уменьшить срок службы, но и вывести лампу из строя. СД работают на низком постоянном токе, включение их в сеть переменного напряжения обеспечивают специальные устройства управления, преобразователи напряжения [7, 8].

В последние годы была актуализирована и гармонизирована светотехническая нормативно-правовая база, разработаны и введены в действие национальные стандарты, регламентирующие требования к светодиодам и светодиодным модулям при их использовании в производственных условиях, в общественных и жилых зданиях, при наружном освещении. В тоже время имеется большое количество работ, рассматривающих самые разные вопросы применения светодиодных ламп. Нам представляется важным сообщения специалистов — светотехников о том, что при проверочных испытаниях реальная световая отдача многих СД ламп составляет не выше 70 лм/Вт (при прогнозируемых 100 лм/Вт). Отклонения по световому потоку скорее всего связаны с некачественным блоком питания, повышенной температурой кристалла. Исследования в Бельгии показали, что только у 17% испытанных типов светодиодных ламп был заявленный индекс хорошей цветопередачи — более 80, у остальных — значительно ниже. Излучаемый светодиодами световой поток полностью повторяет форму протекающего

через СД тока. Качество изготовления преобразователя напряжения напрямую влияет на коэффициент пульсации освещенности: зафиксированы высокие коэффициенты пульсации (Кп) от СД, чего не должно быть по определению [9,10]. В документах санитарного законодательства СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03^ а также в своде правил СП 52.13330.20^ приведены четкие требования по ограничению пульсаций светового потока в помещениях, особенно жесткие требования при работах с персональными компьютерами. Таким образом, некачественные светодиодные источники света не обеспечивают заявленные светотехнические характеристики и срок службы, нормируемые уровни освещенности и качественные параметры освещения, тем самым создают проблемы для зрения человека.

Наличие у белых СД выраженной полосы излучения в сине-голубой области с максимумом на длинах волн 440-460 нм, полностью приходящуюся на спектр действия фотохимического повреждения сетчатки глаза и ее пигментного эпителия, обсуждается в печати. Подчеркивается потенциальная опасность излучения люминофорных СД холодно-белого света с коррелированной цветовой температурой Тц>6000 К. Излучение в сине-голубой полосе 440-460 нм, считают специалисты, представляет повышенную опасность и риск фотоповреждения сетчатки у детей и подростков, т.к. их хрусталики вдвое прозрачнее в сине-голубой области, чем глаза взрослых людей. Из белых СД наименее опасными для зрения представляются СД с коррелированной цветовой температурой Тц не выше 4000 К, у которых уровень излучения в сине-голубой части спектра не больше, чем в желто-оранжевой. Ряд специалистов подчеркивает, что важны не столько спектральные характеристики источников света, но длительность нахождения при таком освещении. Имеются также сообщения о неосновательности опасений освещения с выраженной сине-голубой компонентой. Тем не менее, следует сделать вывод, что для организации системы освещения следует предъявлять очень серьезные требования к спектральным характеристикам излучения светодиодных ламп [11-14].

В нашей стране были проведены экспериментальные исследования по изучению и оценке психофизиологического состояния людей (волонтеров) при выполнении работы в условиях освещения светодиодными и люминесцентными лампами. Установлено, что динамика изучаемых показателей после интенсивных зрительных и нервных нагрузок при светодиодном освещении имела более положительную направленность. Специалисты объясняют эти результаты меньшей пульсацией светового потока и биологически более благоприятным спектром излучения СД по сравнению с 8ЛЛ Обследование детей и подростков во

время школьных занятий также при двух вариантах общего освещения — ЛЛ и СД ламп показало, что при последнем варианте освещения наблюдались более высокие количественные и качественные показатели умственной работоспособности, большая стабильность изучаемых показателей функционального состояния зрения, оптимизация психоэмоционального статуса школьников. Субъективно учащиеся и учителя данной школы оценивали светодиодное освещение как комфортное. Авторы сообщают, что при проведении экспериментов уровни освещенности составили 400 лк, коэффициент пульсации освещенности не превышал 10%, коррелированная цветовая температура источников света составила 4500 К [15, 16].

С 01.01.2017 г. в России введены санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.4.3359-16\ Требования документа распространяются на проектируемые, вновь вводимые в эксплуатацию, реконструируемые и эксплуатируемые объекты. фона. В документе указано, что источники света, создаваемые по новым технологиям, требуют проведения санитарно-эпидемиологической экспертизы перед их использованием в системах искусственного освещения. К сожалению, в документе не указано, какие показатели должны учитываться при проведении санитарно-эпидемиологической экспертизы.

В письме руководителя Роспотребнадзора А.Ю. Поповой от 22 мая 2017 г. N 01/6355-17-23i сообщается о возможности использования светодиодного освещения в жилых, общественных зданиях, на производстве, а также в школах и учреждениях начального профессионального образования. Ограничена возможность использования СД только в помещениях детских дошкольных учреждений.

Исходя из положений нормативно-технической литературы и документов санитарного законодательства, можно сформулировать основные требования к количественным и качественным показателям освещения с использованием све-тодиодов:

1) Световые приборы со светодиодами должны обеспечивать нормируемые уровни освещенности рабочих поверхностей в помещениях.

2) Световые приборы для общего и местного освещения должны иметь защитный угол, исключающий попадание в поле зрения прямого излучения и матированные или призматические рассеиватели, перекрывающие выходное отверстие светильника. Прямое излучение от светодиодных источников света повышенной яркости не должно попадать в поле зрения лиц, находящихся в помещении. Использовать светильники с открытыми^ етодиодами запрещено.

3) Для общего и местного искусственного освещения следует использовать источники света с коррелированной цветовой температурой от 2400 К до 5500 К. В образовательных учреждениях (школы, учреждения начального, среднего и высшего образования) и лечебных учреждениях рекомендуется применение свето-диодов белого света с коррелированной цветовой температурой 3000 К, максимально допустимая КЦТ < 4000 К согласно ГОСТ Р 54350-2015\

4) В системах общего освещения рекомендуются источники света с общим индексом цветопередачи Rа>80.

5) В осветительных установках следует использовать светодиоды мощностью не более 0,3 Вт.

6) В учреждениях дошкольного образования, а также в основных функциональных помещениях лечебно-профилактических учреждений следует применять разрядные (люминесцентные) лампы и лампы накаливания, в том числе галогенные лампы накаливания. Использование светодиодных источников в указанных помещениях не рекомендуется.

1. Светодиодные источники света и световые приборы на их основе являются перспективными и энергоэффективными источниками света, применение которых предполагает высокие положительные экономические и социальные результаты.

2. Использование светодиодных источников света в помещениях должно соответствовать требованиям национальных стандартов и документов санитарного законодательства.

3. Следует ограничивать использование светодиодных источников света в помещениях детских дошкольных учреждений.

4. Необходимы дальнейшие углубленные исследования, подтверждающие гигиеническую и фотобиологическую безопасность длительного воздействия излучения светодиодных источников света на организм человека.

1. Айзенберг Ю.Б., ред. Справочная книга по светотехнике — 3-е изд.- М.: Знак; 2006. 972 с.

2. Федоров В.В. Люминесцентные лампы. М.: Энергоатомиздат; 1992. 128 с.

3. Кроль Ц. Е., Мясоедова Е. И., Терешкевич С. Г. Качество промышленного освещения. М.: Энергоатомиздат; 1991. 224 с.

4. Рыбалов С.Л. Новое поколение энергоэффективных тонких люминесцентных ламп типа Т5. М.: Знак; 2011.16 с.

5. Медведев М.Г. Некоторые соображения о замене ламп накаливания на компактные люминесцентные. Светотехника. 2010; 2:72.

6. Бодарт М., Денейер А., Кеппенс А., Рикарт У.Р., Ройзин Б., Ханселаер П. и др. Характеристики компактных люминесцентных ламп со встроенными пускорегу-лирующими аппаратами и их сравнение с лампами накаливания. Светотехника. 2010; 2: 13-20.

7. Айзенберг Ю.Б., ред. Светодиоды и их применение для освещения. М.: Знак; 2012. 275 с.

8. Тэтри Э. Характеристики ламп прямой замены ламп накаливания. Светотехника. 2015; 3: 37-41.

9. Варфоломеев Л.П. О действительной энергоэффективности применения све-тодиодов в осветительных установках. Светотехника. 2012; 6: 22-25.

10. Елисеев Н.П., Решенов С.П. О предельных световых и цветовых характеристиках белых светодиодов. Светотехника, 2012; 4: 12-17.

11. Аладов А.В., Закгейм А.Л., Мизеров М.Н., Черняков А.Е. О биологическом эквиваленте излучения светодиодных и традиционных источников света с цветовой температурой 1800-10000 К. Светотехника. 2013; 3: 7-10.

12. Зак П.П., Островский М.А. Потенциальная опасность освещения светодио-дами для глаз детей и подростков. Светотехника. 2012; 3: 4-6.

13. Дейнего В.Н., Капцов В.А. Свет энергосберегающих и светодиодных ламп и здоровье человека. Гигиена и санитария. 2013; 6: 81-84.

14. Дейнего В.Н., Капцов В.А., Балашевич Л.И., Светлова О.В., Макаров Ф.Н., Гусева М.Г. и др. Профилактика глазных заболеваний: светобиологическая безопасность и гигиена энергосберегающих источников света. Аналитический обзор. Глаз. 2016; 1:18-33.

15. Кучма В.Р., Текшева Л.М., Надеждин Д.С., Звездина И.В. Гигиенические аспекты применения светодиодных источников света в системах общего искусственного освещения. Гигиена и санитария. 2011; 2: 41-45.

16. Текшева Л.М. Сравнительная гигиеническая оценка условий освещения люминесцентными лампами и светодиодными источниками света в школах. Светотехника. 2012; 5:16-22.

Источники света: понятия, виды, характеристики

Источники света представляют собой физические тела природного или техногенного происхождения, которые превращают энергию в световые потоки. Энергия может иметь химическое или физическое происхождение, в зависимости от ее природы. Вместе они образуют систему, которая обеспечивает комфорт, безопасность, функционирование, здоровье человека и окружающей среды. Чтобы правильно построить систему освещения, нужно понять, какие бывают источники света, и чем они отличаются.

Что собой представляет источник света?

Источник может излучать свет в определенной видимой части спектра (360-830 нм). При этом поток состоит из фотонов – элементарных частиц, которые и осуществляют движение. Характер освещения зависит от причины его возникновения, физических и химических процессов, длины волны, среды распространения потоков и прочих особенностей.

В отличие от ядерных реакций, которые рождаются путем перехода атомной структуры в более высокий энергетический уровень, основные источники света «работают» благодаря безопасным фотонам. Отдельного внимания заслуживает лазерное излучение, так как направленное движение фотонов осуществляется одновременно со свечением. При этом лазер необязательно видно в работе. В любом случае, все, что дает световой поток, можно назвать источником света.

Виды и классификации источников света

Изначально для получения какого-либо источника света в качестве топлива использовалось сало, жир и, конечно же, дерево в виде дров. В 13 веке в Швейцарии появились первые лампы с фитилем, и только в 19 веке знаменитый ученый и изобретатель Томас Эдисон подари миру лампочку накаливания.

Но, источниками света являются не только рукотворные изделия. К ним относятся все тела, которые излучают энергию и имеют определенные оптические параметры. Поэтому их можно разделить на две большие группы – естественные и искусственные. Кроме того, классификация также касается природы появления светового потока, ее источника, класс работы и прочие характеристики.

Природные источники света

Естественные источники представляют собой обширную группу, которые существовали задолго до появления человека и «работают» по законам природы. К ним относятся:

  • звезда Солнце;
  • другие звезды, видимые на небе;
  • кометы и метеориты;
  • северное сияние;
  • молния, гроза и другие явления, связанные с разрядами электричества в атмосфере;
  • животные, растения и грибы, склонные к свечению;
  • микроорганизмы, излучающие свет.

Существуют также некоторые исключения из правил, которые также могут относиться к естественным источникам света. К примеру, спутник Земли Луна не является светящимся элементом, но, она так отражает световые потоки солнечного света, что является полноценным «светильником» в ночное время суток.

Свет искусственного происхождения

К данной категории относятся источники техногенного характера, которые были изобретены человеком и есть устройствами с функцией включения и выключения. Они поддаются контролю и могут работать по разным принципам, используя несколько способов получения свечения.

  • Галогеновые лампы. Работают на основе инертного газа. Для продления срока службы нередко добавляется йод или бром. Стоит учесть, что температура реакции достаточно высокая, поэтому для таких ламп используется специальное кварцевое стекло, которое выдерживает данные параметры.
  • Лампы накаливания. Является первым источником света, который пользовался огромным спросом во всем мире. Принцип работы прост: в колбе с инертным газом расположена вольфрамовая нить, которая нагревается от электричества до нескольких тысяч градусов и образует свечение. Сейчас их используют все меньше из-за хрупкости и низким показателям энергоэффективности.
  • Люминесцентные лампы. Название происходит от вещества люминофора, которым покрыта внутренняя часть корпуса лампочки. Принцип работы базируется на образовании электрического разряда в среде инертного газа. Фотоны вступают в реакцию с люминофором, что позволяет получить поток со светом.
  • Газоразрядные лампы. Работают точно так же как и люминесцентные, только в смеси газов есть металлические пары. Чаще всего применяются на производства и для организации системы уличного освещения.
  • Лазеры. Ранее они не рассматривались как полноценный источник света из-за своей нестабильности и сложности в работе. Но, сейчас появились полупроводниковые малогабаритные решения, которые гораздо проще в применении и обладают высокими показателями безопасности эксплуатации.

Самым современным, популярным и востребованным источником света полупроводникового типа есть светодиодная лампа. Диоды безопасные и экономные в эксплуатации, представлены большим ассортиментом решений с разными характеристиками, позволяют изменять силу и цвет светового потока без лишних усилий. Кроме того, они обладают длительным сроком службы (от 50 тыс. часов). Наиболее близкий вариант к природному свету.

Классификация в зависимости от типа генерации света

Можно выделить три основных способа превращения электроэнергии в световой поток с определенными характеристиками.

Тепловое излучение

Под действием тепловой энергии электрической сети осуществляется нагрев элемента (к примеру, вольфрамовой проволоки) до температуры 2 тыс. градусов и выше, при которой появляется свечение. При этом важно выбирать такие материалы, которые обладают высокой температурой плавления и способны выдержать такую нагрузку. К источникам света с термоизлучением относятся лампы накаливания, а также галогенные лампы, излучатели инфракрасного типа, модели с электрической дугой.

Разряд газа

При определенном напряжении в среде с инертными газами и парами некоторых металлов возникает дуговой разряд, который в герметичной стеклянной колбе образует свечение. Данный тип реакции достаточно популярный, так как на нем работают натриевые, металлогалогенные, ртутные типы ламп. Но, он должен иметь определенный уровень защиты.

Люминесценция

В закрытую систему закачиваются ртутные пары, которые под действием электрического тока образуют УФ-излучение. Частицы попадают на люминофор, который есть на стенках, что становится причиной появления видимого светового потока. Можно выделить следующие разновидности данного источника света:

  • Электролюминесцентные. Работают на основе образования стабильного электрического поля.
  • Хемилюминесцентные. В основе появления свечения с необходимыми параметрами – химическая реакция.
  • Фотолюминесцентные. Фотоны становятся источником света в результате их внешнего облучения.

Данная категория источников света есть одной из самых больших, и насчитывает десятки разновидностей. К самым популярным вариантам относятся ртутные лампы, модели с низким давлением, безлюминофорные изделия, трубки с тлеющим разрядом и прочие.

Смешанные решения

Используются не слишком часто, так как принцип работы заключается в соединении реакции люминесценции и излучения теплового типа, что вызывает некоторые сложности в работе и обслуживании.

Параметры источников света

Независимо от природы появления свечения, все искусственные источники света имеют определенные характеристики, которые определяют дальнейшую сферу применения, особенности использования, ограничения и прочие факторы. Кроме того, от этого зависит стоимость и внешний вид изделия.

  • Номинальное напряжение. Определяет, к какой сети необходимо осуществлять подключение с источником для стабильной работы устройства.
  • Мощность. Показывает, какие максимальные показатели способно выдать конкретное устройство.
  • Сила света. От величины данного параметра зависят показатели светового потока.
  • Световой поток в источниках. Определяет мощность излучения, которое ощущается человеческим глазом. От него зависит комфорт использования источника света и его функциональность.
  • Световая отдача. Также называется КПД источника света. Демонстрирует, сколько мощности было преобразовано в свет при оптимальных условиях работы.
  • Срок службы. Показывает, сколько часов может проработать устройство без необходимости обслуживания, ремонта или замены.
  • Цветовая температура. Чаще всего применяется для оценки качества внутреннего освещения. Демонстрирует, насколько цветовая гамма предметов под световым потоком соответствует реальности.
  • Яркость. Физически определяет количество фотонов света на один квадратный метр, на практике – демонстрирует освещенность и равномерность распределения потоков.

Существует множество видов источников света. Каждый из них обладает своими параметрами и особенностями, позволяет решить ряд практических задач, выполняет важные функции. Чтобы выбранные устройства соответствовали заданным критериям, нужно выбирать их у профессионалов. Кроме того, для эффективности освещения и разработки плана необходимо выбирать между искусственными и природными источниками.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *