Главная
Строительство дома - важнейшее событие в жизни любого человека. Когда мы строим дом, мы вкладываем не только время и деньги, но и частичку души. Поэтому, жилье всегда будет отражением своего владельца. Дом - это место где мы нужны и желанны, дом - наша крепость и убежище, дом - символ достатка и благополучия.
  • Место под рекламу

    реклама

    Видео дня

    реклама

  • Источники искусственного света

    1. Стандартные лампы накаливания, галогенные лампы, дуговые лампы и специальные материалы
    2. Тип излучения, испускаемого лампами накаливания
    3. Тип излучения, испускаемого галогенными лампами
    4. Угольные дуговые лампы
    5. Люминесцентная лампа
    6. Тип излучения, испускаемого люминесцентными лампами и трубками
    7. Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ)
    8. Тип излучения, испускаемого КЛЛ:
    9. Возможные эффекты излучения флуоресцентного света от КЛЛ
    10. Преимущества светодиодных ламп
    11. Рекомендации

    Развитие искусственного света на основе источников электрической энергии началось в конце 19 и начале 20 веков. При разработке искусственного освещения технологические усилия направлены на получение света, который будет напоминать естественный дневной свет (солнечный свет). Искусственный свет измеряется двумя способами - конкретным частотным диапазоном источника и силой освещения, измеряемой в люменах. Искусственный свет можно классифицировать на три основных источника в соответствии с его развитием и технологиями, которые позволили ему существовать.

    Искусственный свет можно классифицировать на три основных источника в соответствии с его развитием и технологиями, которые позволили ему существовать

    Вечерний солнечный свет на берегу моря

    Первое поколение - лампочки на основе нагрева проволочной нити (ламп накаливания) или дуги

    Стандартная современная лампа накаливания состоит из стеклянной колбы, содержащей катушку из металлической проволоки, такой как вольфрам (W), в вакууме. Лампы накаливания испускают неионизирующее излучение в диапазоне видимого света и обычно не испускают излучение в ультрафиолет (УФ) дальность действия, кроме экстремальных условий очень высокой мощности. Кроме того, этот тип лампы также испускает невидимое инфракрасное неионизирующее излучение, которое ощущается как тепло.

    Галогенная лампа представляет собой тип лампы накаливания, заполненной газообразным галогеном, таким как йод (I) или бром (Br). Он излучает видимый свет и немного ультрафиолета. Как уф ионизирующее излучение это может вызвать, при длительном воздействии, ожогах и раке кожи, следует избегать длительного близкого воздействия галогенных ламп.

    Угольная дуговая лампа содержит два трубчатых угольных (С) электрода, соединенных с источником электрического напряжения на открытом воздухе. Эта лампа излучает видимый свет, а также ультрафиолетовое излучение. Из-за его высокой интенсивности запрещено смотреть на его источник света напрямую.

    Качественная лампа накаливания, после Эдисона

    Второе поколение - газоразрядные лампы

    Флуоресцентное освещение основано на электрическом разряде газа (ртути), приводящем к эмиссии высокой энергии фотоны (обычно УФ), которые воздействуют на флуоресцентное покрытие колбы, производя видимый свет.

    Тип излучения, испускаемого люминесцентными лампами и компактными люминесцентными лампами (КЛЛ), включает, помимо видимого света, небольшое количество ультрафиолетового излучения в диапазоне УФА (315-380 нанометров) и еще более короткие волны (более высокую энергию) в UVC диапазон.

    Воздействие УФ-излучения от ламп CFL, содержащих ртуть, может быть уменьшено путем удаления ламп от пользователя на 30 см или более.


    Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ)

    Третье поколение - светодиодные (LED) лампы

    Светодиод (LED) состоит из полупроводник что подверглось легирование , Электрический ток, проходящий через диод, возбуждает атомы до высоких энергий. Когда атомы возвращаются к более низким энергетическим уровням, энергия в форме фотонов в диапазоне видимого света высвобождается.

    Светодиодные лампы излучают видимый свет и не излучают ультрафиолетовое излучение.

    Светодиодные лампы излучают видимый свет и не излучают ультрафиолетовое излучение

    Современные светодиодные светильники

    Первые экспериментальные попытки создать искусственный свет из электричества начались примерно за 40 лет до того, как Томас Эдисон в 1879 году зарегистрировал патент на лампу накаливания, которую он разработал. Другие ученые, в том числе Уильям Сойер, Джозеф Свон и Албон Ман, участвовали в разработке электрической лампочки накаливания и даже зарегистрировали патенты на различные версии лампочки в течение того же периода времени.

    Томас Эдисон, изобретатель лампы накаливания - восковое чучело

    Искусственное электрическое освещение полностью преобразило жизнь человека. Это позволило деятельности после наступления темноты, изменило ежедневное расписание работников, и расширило часы досуга и социальной активности. Это дало огромный импульс совершенствованию и расширению источников энергии ввиду постоянно растущего спроса и, следовательно, экономическому развитию многих стран в глобальном масштабе.

    Подробную информацию о разработке искусственного освещения, в том числе лампы накаливания, флуоресцентного освещения и светодиодного освещения можно найти на веб-сайт Министерства энергетики США ,

    Источники искусственного света бывают трех основных типов: лампы накаливания или дуговые лампы, лампы на газоразрядной лампе и светодиоды. Качество света, создаваемого каждым из этих источников, характеризуется его влиянием на зрение человеческого глаза и измеряется одним из двух способов - определенным диапазоном частот каждого источника света и силой освещения. , Сила освещения измеряется в люменах - интенсивности видимого света, воспринимаемого человеческим глазом.

    Стандартные лампы накаливания, галогенные лампы, дуговые лампы и специальные материалы

    Лампы накаливания

    Стандартная современная лампа накаливания состоит из стеклянной колбы с нитью из металлической проволоки, такой как вольфрам (W), в вакууме. Нить накала имеет высокое электрическое сопротивление. Когда электрический ток проходит через эту нить провода, столкновения между электронами и атомами проволоки приводят к ее накаливанию (т. Е. К тому, что он начинает светиться), что приводит к образованию света. Поскольку со временем накаливание приводит к испарению атомов проволочной нити, чтобы продлить срок службы лампы и сохранить качество света, лампа иногда заполняется благородный газ (например, аргон), который уменьшает испарение проволочной нити .

    Лампы накаливания изготавливаются различных размеров, напряжений и электрической мощности. Стандартная базовая форма лампы накаливания считается энергозатратной, поскольку ее эффективность составляет всего 4%. За эти годы были разработаны более экономичные источники света, такие как галогеновая лампа , люминесцентная лампа , светодиодная лампа и другие. В последние годы с ростом понимания необходимости энергосбережения как по экономическим причинам, так и для защиты окружающей среды, многие страны запретили или сократили использование ламп накаливания.

    В последние годы с ростом понимания необходимости энергосбережения как по экономическим причинам, так и для защиты окружающей среды, многие страны запретили или сократили использование ламп накаливания

    Лампы накаливания старого стиля
    с использованием углеродных нитей

    Лампы накаливания старого стиля   с использованием углеродных нитей

    Современные лампы накаливания с использованием вольфрамовых нитей

    Тип излучения, испускаемого лампами накаливания

    Стандартные современные лампы накаливания производят неионизирующее излучение в диапазоне видимого света и обычно не излучают излучение в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне, за исключением экстремальных условий очень высокой мощности. Диапазон излучения зависит от материала металлической нити в лампе. Кроме того, этот тип лампы также испускает невидимое инфракрасное неионизирующее излучение, которое ощущается как тепло.

    Галогенные лампы

    Галогенная лампа представляет собой тип лампы накаливания, обычно содержащей вольфрамовую (W) нить и заполненную газообразным галогеном, таким как йод (I) или бром (Br). Газообразный галоген уменьшает количество паров вольфрамового газа, испускаемого нитью, тем самым продлевая срок службы лампы и улучшая качество света. Следовательно, лампа может работать при более высокой температуре, чем стандартная лампа накаливания, наполненная благородным газом, что повышает ее эффективность (до 10% или более) и обеспечивает лучшее освещение и эффективное использование электрической энергии. Эта функция позволяет использовать относительно небольшие галогенные лампы, встроенные в компактные системы освещения, такие как прожекторы.

    Эта функция позволяет использовать относительно небольшие галогенные лампы, встроенные в компактные системы освещения, такие как прожекторы

    Стандартные галогенные лампы

    Стандартные галогенные лампы

    Галогенные прожекторы в конференц-зале

    Галогенные прожекторы в конференц-зале

    Галогенная лампа для двора

    Галогенная лампа для двора

    Галогенные прожекторы на спортивном стадионе

    Тип излучения, испускаемого галогенными лампами

    Галогенные лампы производят видимый свет. Небольшое количество излучаемого излучения находится в УФ-диапазоне. Поскольку часть излучения в этом диапазоне является ионизирующей (например, часть солнечного света) и может вызвать ожоги или рак кожи при длительном воздействии, следует избегать такого воздействия вблизи галогенных ламп.

    Чтобы уменьшить вероятность воздействия УФ-излучения, кварц стеклянной колбы обычно смешивают с минимальным количеством УФ-поглощающего материала (процесс, известный как «легирование») или с помощью оптического утолщения. Другой подход заключается в том, чтобы поместить галогенную лампу в стеклянный корпус, что снижает риск ожогов.

    Галогенные лампы, которые излучают ультрафиолетовое излучение, намеренно используются в научных или медицинских целях, например, для лечения зубов.

    Иногда галогенные лампы взрываются при достижении высоких температур. Одним из рисков при их использовании является опасность возникновения пожара, когда они расположены вблизи легковоспламеняющихся материалов, например, на крышах деревянных домов.

    Правительственные архивы США содержат Рекомендации по применению галогенных ламп в разделе, посвященном вопросам и ответам, касающимся различных вопросов безопасности.

    Угольные дуговые лампы

    Угольная дуговая лампа содержит два трубчатых угольных (С) электрода, соединенных с источником электрического напряжения, обычно на открытом воздухе, с проходящим между ними электрическим током, ограниченным посредством механизма, известного как балласт. Электрическое напряжение создает плазменное состояние в воздухе, которое обеспечивает прохождение электрического тока, сопровождаемого излучением света. Угольная дуговая лампа была изобретена в начале 19 века, а ее коммерческое использование началось в 1870 году для уличного освещения и больших зданий. Угольная дуговая лампа излучает лучшую лампу, чем лампа накаливания, но срок службы угольных электродов короче и требует соответствующего ухода. Сегодня его использование ограничено таким оборудованием, как прожекторы, освещение сцены и ручные фонари.

    Сегодня его использование ограничено таким оборудованием, как прожекторы, освещение сцены и ручные фонари

    Дуга света, проходящая между двумя углеродными катушками

    Тип излучения, испускаемого угольной дуговой лампой

    Эта лампа излучает видимый свет, а также ультрафиолетовое излучение. Из-за его высокой интенсивности запрещено смотреть на его источник света напрямую.

    [Назад]

    Люминесцентные лампы, компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) и светодиодные (LED) лампы

    Что такое флуоресценция?

    В видимом свете флуоресцентное освещение обычно производится одним из двух способов:

    • Процесс, посредством которого несущий энергию фотоны из частот, превышающих видимый свет (например, ультрафиолетовое излучение), поглощаются некоторыми флуоресцентными материалами, быстро вызывая спонтанное излучение фотонов на видимых частотах (обычно в течение примерно 10 наносекунд).
    • Столкновение между несущими энергию электронами приводит к возбуждение электронов или молекулы определенных флуоресцентных материалов. Возбужденные электроны самопроизвольно возвращаются к более низким энергетическим уровням, процесс, сопровождающийся излучением фотонов в диапазоне видимого света.

    Люминесцентная лампа

    Флуоресцентное освещение в виде лампы или трубки основано на электрическом разряде ионизированный газ (плазма). Люминесцентные лампы и трубки содержат благородные газы (например, аргон (Ar), неон (Ne), криптон (Kr) или ксенон (Xe)) или их соединения, а также такие вещества, как ртуть (Hg), натрий (Na), и соединения металлов и галогенных веществ (галогениды металлов). Кроме того, лампа или трубка покрыты внутри флуоресцентным материалом.

    Процесс освещения происходит следующим образом:

    1. Электрическое соединение обеспечивает стартер, электроды нагреваются и происходит тепловое излучение электронов.
    2. Электрическое напряжение между электродами ускоряет тепловые электроны, что приводит к прямому возбуждению или ионизации атомов ртути (Hg) или других веществ внутри лампы или трубки. Кроме того, косвенная ионизация (ионизация Пеннинга) происходит, когда атомы благородного газа (или газовой смеси) в трубке, возбуждаемые тепловыми электронами (в электрическом поле), передают энергию при столкновении с атомами ртути. Эта энергия приводит к возбуждению или ионизации атомов ртути, а число возбужденных атомов ртути достигает более высоких энергетических уровней.
    3. Атомы ртути, которые подвергаются возбуждению до высоких энергетических уровней, самопроизвольно возвращаются к более низким энергетическим уровням. Это сопровождается излучением УФ-излучения, особенно на длинах волн 253,7 и 185 нм (и в других материалах в соответствии с длинами волн, соответствующими их электронным свойствам).
    4. Ультрафиолетовое излучение, создаваемое в трубке, вызывает возбуждение атомов внутреннего флуоресцентного слоя покрытия трубки, что приводит к самопроизвольному излучению видимого света.

    Воспринимаемые цвета испускаемого света зависят от атомных свойств флуоресцентного покрытия поверхности трубки и воспринимаются как разные цвета, такие как «белый», «теплый» и т. Д. В зависимости от флуоресцентного материала.

    Флуоресцентный свет с электронным стартером

    Типичная люминесцентная лампа

    Флуоресцентное освещение в метро

    Флуоресцентное освещение в офисе

    Тип излучения, испускаемого люминесцентными лампами и трубками

    Каждый флуоресцентный свет имеет спектральные линии (специфические частоты света), характерные для смеси газов и материалов покрытия, используемых в лампе или трубке. Ультрафиолетовое излучение этих спектральных линий обычно находится в диапазоне UVA (380-420 нм). Иногда флуоресцентные лампы излучают более короткие волны в диапазонах UVB и UVC, если, например, используются пары ртути, которые не поглощаются в слое покрытия люминесцентной лампы. Эмиссии УФ-излучения коротких длин волн можно избежать, покрыв лампу или трубку слоем фотолюминесцентного материала, который поглощает УФ-излучение и позволяет испускать менее энергичные фотоны.

    Ниже приведены подробности некоторых спектральных линий флуоресцентного света, испускаемого фотолюминесцентными материалами. Цифры в нанометрах (нм):

    Меркурий (Hg): 436,6, 546,5, 577,7, 580,2

    LAP (LaPO4: Ce3 +, Tb3 +) , CAT ( CeMgAl11O19: Tb3 + ): 587,7, 542,4, 577,7, 580,2, 580,0

    Оксид иттрия и европия, YEO (Eu + 3: Y2O3) : 587,6, 593,4, 599,7, 611,6

    Аргон (Ar): 760,0, 811,0

    Слой покрытия не всегда является однородным, или он может растрескиваться или повреждаться, что приводит к утечке ультрафиолетового излучения. Для уменьшения воздействия следует находиться на расстоянии нескольких десятков сантиметров (или даже нескольких метров) от флуоресцентного источника. Кроме того, следует приобретать товары только от известного производителя, имеющего качество Standard Mark, и время от времени заменять изношенные лампы.

    Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ)

    КЛЛ - это люминесцентная лампа уменьшенного размера. Этот тип лампы производит освещение, аналогичное интенсивности ламп накаливания. Функционирование КЛЛ аналогично обычному флюоресцентные лампы : КЛЛ обычно содержит смесь газов и паров ртути. Электроны атомов ртути подвергаются тепловому возбуждению до высоких энергетических уровней и излучают ультрафиолетовый свет, когда они возвращаются к более низким энергетическим уровням. Ультрафиолетовый свет, создаваемый в лампе, вызывает возбуждение атомов внутреннего флуоресцентного слоя покрытия лампы, что приводит к самопроизвольному излучению видимого света и нагреванию других компонентов в лампе, таких как стекло. Хотя свет, производимый таким образом, имеет спектр, отличный от света лампы накаливания, использование нескольких специальных фосфоресцентных материалов изменяет спектр света, излучаемый КЛЛ, и напоминает свет, излучаемый лампами накаливания. Покрытие лампы слоем фосфоресцентных материалов предотвращает испускание коротковолнового УФ-излучения фотолюминесценция , который поглощает ультрафиолетовое излучение и позволяет испускать менее энергичные фотоны (то есть более длинные волны с более низкими частотами). Однако ультрафиолетовое излучение может просачиваться, когда слой покрытия имеет низкое качество, растрескается, изготовлен ненадлежащим образом или поврежден с течением времени.

    Энергопотребление КЛЛ составляет примерно треть или четверть (или даже меньше) от аналогичной лампы накаливания, поэтому КЛЛ считаются энергосберегающими. КЛЛ разработаны в различных формах, таких как катушка, сложенная трубка и т. Д., В попытке максимизировать количество света при минимальном объеме лампы.

    , В попытке максимизировать количество света при минимальном объеме лампы

    Энергосберегающий КЛЛ

    Тип излучения, испускаемого КЛЛ:

    Спектр излучения, испускаемый КЛЛ, включает, помимо видимого света, небольшое количество ультрафиолетового излучения. Спектральные линии УФ-излучения зависят от использования соединений фосфора в КЛЛ. Они включают спектральные линии в диапазоне UVA (380-420 нм) и линии с еще более короткими длинами волн (более высокая энергия) в диапазоне UVC.

    Возможные эффекты излучения флуоресцентного света от КЛЛ

    Риски, связанные с использованием КЛЛ, являются низкими и включают возможное воздействие ультрафиолетового излучения от КЛЛ, содержащего пары ртути, или воздействие ртути от разбитых ламп. Воздействие УФ-излучения от ртутьсодержащих КЛЛ может быть уменьшено, если они находятся на разумном расстоянии от пользователя. По данным Управления по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA), безопасное расстояние более 1 фута (около 30 см) снижает риск воздействия УФ-излучения от КЛЛ. Кроме того, следует избегать прикосновения к сломанным КЛЛ или оставаться в их окрестностях; куски сломанных КЛЛ должны быть опечатаны и убраны, а также выброшены в подходящем месте сбора или переработки.

    Более подробную информацию о безопасном использовании КЛЛ можно найти на веб-сайте Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA)

    [Назад]

    Светодиодные (LED) лампы

    Диод позволяет электрическому току перемещаться в одном направлении. Диод создается на пересечении двух типов материалов (полупроводников). Когда переменный ток подается на диод в так называемом прямом смещении (направлении), ток проходит через диод, в то время как в обратном смещении (направлении) ток не проходит через диод. Диод также функционирует, когда постоянный электрический ток проходит через диод по своему собственному смещению (направлению).

    Светодиод (LED) состоит из полупроводника, который подвергся легирование , Когда электрический ток проходит через диод, атомы полупроводника возбуждаются (поднимаются) до высоких энергетических уровней. Когда атомы спонтанно возвращаются к более низким уровням, они излучают фотоны на длинах волн видимого света. Цвет получаемого света зависит от свойств материалов, из которых состоит диод. Светодиоды не излучают свет во всех направлениях. Поэтому они должны быть объединены таким образом, чтобы включить эту функцию. Диоды объединены в структуру, напоминающую обычную лампу накаливания. Как и в такой лампе, светодиоды моментально дают сильное освещение. Напротив, люминесцентная лампа не загорается сразу. Качество освещения светодиодных ламп и их мощность со временем исчезают, хотя с годами качество светодиодных ламп улучшилось. Светодиодные лампы имеют длительный срок службы (25 000-100 000 часов) и являются энергосберегающими. Сегодня светодиодные лампы, излучающие белый свет, постепенно заменяют лампы накаливания и КЛЛ. Поскольку около четверти потребления электроэнергии приходится на освещение, переход на светодиодное освещение окажет огромное влияние на глобальное энергосбережение.

    Поскольку около четверти потребления электроэнергии приходится на освещение, переход на светодиодное освещение окажет огромное влияние на глобальное энергосбережение

    Дисплей светодиодных и ЖК-экранов

    Дисплей светодиодных и ЖК-экранов

    Разнообразные энергосберегающие светодиодные лампы

    Разнообразные энергосберегающие светодиодные лампы

    Знак с подсветкой

    Преимущества светодиодных ламп

    • Высокий уровень яркости и мощности
    • Высокая эффективность
    • Использование низковольтных токов
    • Низкое тепловыделение
    • Высокая надежность (физическая стабильность)
    • Нет УФ-излучения!
    • Долгая жизнь
    • Легко программируется и управляется как часть электронного массива (например, на компьютерах и телевизорах)

    Тип излучения, излучаемого светодиодными лампами

    Светодиодные лампы излучают свет в видимом диапазоне и не излучают ультрафиолетовое излучение.

    Светодиодная лампа имеет огромное значение, и она используется в самых разных областях. Достаточно упомянуть, что экраны светодиодных телевизоров заменили экраны с катодными трубками, которые были громоздкими и дорогостоящими при производстве и потреблении электроэнергии. Человечество очень признательно изобретателям синей светодиодной лампы, которая впоследствии привела к прорыву в разработке белой светодиодной лампы.

    В знак признания важности изобретения и разработки синей светодиодной лампы Королевская академия наук Швеции присудила Нобелевскую премию по физике 2014 года трем японским ученым: Исаму Акасаки, Хироши Амано и Шуджи Накамура. Синий светодиод представлял собой проблему на протяжении трех десятилетий. Японские ученые достигли своего прорыва, когда разработали синий диод PN, пересекающийся из материала, называемого нитридом галлия (GaN). В то время как красные и зеленые светодиодные лампы известны с 1960-х годов, без синего света было бы невозможно изготовить лампы, дающие белый свет, получаемые путем смешения трех цветов.

    [Назад]

    Рекомендации

    • Международное энергетическое агентство, Энергосбережение в зданиях и коммунальных системах. Технологии освещения (глава 5) в Приложении 45 - Руководство по энергоэффективному электрическому освещению для зданий. (Halonen L, Tetri E, Bhusal P, eds). Научно-техническая школа Университета Аалто, факультет электроники, осветительная установка. 2010. Доступно по адресу: http://www.ecbcs.org/docs/ECBCS_Annex_45_Guidebook.pdf
    • Бауэрс Б. Исторический обзор искусственных источников света. Физические науки, измерения и приборы, управление и образование - обзоры, IEE Proceedings A. 1980; 127: 127-133.
    • Брокс Дж. Бриллиант: эволюция искусственного света. Перепечатка издания 2011. Mariner Books, 2011.
    • Европейская комиссия, Научный комитет по возникающим и вновь выявленным рискам для здоровья (SCENIHR). «Воздействие искусственного света на здоровье», 2012 год. Доступно по адресу: http://ec.europa.eu/health/scientific_committees/emerging/docs/scenihr_o_035.pdf
    • Управление по контролю за продуктами и лекарствами США. Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) - Информационный бюллетень / FAQ. 4 июня 2014 года. Доступно по адресу http://www.fda.gov/Radiation-EmittingProducts/RadiationEmittingProductsandProcedures/HomeBusinessandEntertainment/ucm116400.htm
    • Шривастава А.М., Ронда ЧР. Люминофоры. Интерфейс электрохимического общества. 2003; лето: 48-51
    • Министерство энергетики США. История лампочки. 22 ноября 2013 г. Доступно по адресу http://energy.gov/articles/history-light-bulb ,
    • Израильская Электрическая Компания. Эффективное, удобное и эффективное освещение при экономии в счетах за электричество. Февраль 2009 г. Доступно на https://www.iec.co.il/ElectricityProfessionals/DocLib10/effectivelightning.pdf (Иврит)
    28.2.16

Наверх

Реклама