Лампочки для фонариков можно разделить на три основных категории: лампы накаливания, светодиодны и флуоресцентные лампы.
Принцип работы лампы накаливания состоит в нагревании маленькой хрупкой спирали почти до точки плавления. Когда батарейки садятся, снижается температура нити накала и спектр лампы накаливания становится всё более жёлтым, пока она наконец совсем не погаснет.
В светодиодах большая часть энергии аккумуляторов превращается прямо в свет. Эффективность светодиодов больше на низкой яркости, а при разрядке аккумуляторов свет не приобретает жёлтого оттенка — только вырабатывается меньше света такого же цвета.
Флуоресцентные лампы светят вследсвии переизлучения энергии от окружающего слоя фосфоресцирующего материала. Свет мягкий, но его нельзя сфокусировать в луч.
Лампы накаливания.
Давайте сравним характеристики и преимущества различных видов ламп накаливания.
Виды ламп накаливания:
PR-лампочки — самые распространённые лампочки в фонариках. Они состоят из металлического основания с контактами снизу, металлического кольца вверху основания, к которому подсоединена стеклянная оболочка с нитью накала внутри. Эти лампочки обычно крепятся на своё место с помощью металлического кольца и не смещаются при падениях и ударах, хотя иногда разжаренная нить накала может согнуться или сломаться.
Лампы для уличного освещения
Bi-Pin лампочки представляют собой простую стеклянную оболочку, внутри которой находится нить накала, и две иглы отходящих от основания лампочки. Эти лампочки впрессованы в патрон, который и удерживает их на месте. При ударах лампочка иногда может выскакивать из своего патрона и болтаться внутри рефлектора.
При повторных ударах лампочка может расшататься и сбить фокус фонарика. Чтобы вернуть лампочку обратно на своё место, необходимо открыть фонарик и легоньку нажать кончиком пальца на лампочку. Bi-Pin лампочки миниатюрные, так как у них отсутсвует металлическое основание, и поэтому их очень легко перевозить. Запасную лампочку можно хранить прямо в самом фонарике. Эти лампочки встречаются в фонариках Mini Maglight и Streamlight Scorpion.
Блоки лампочек обычно безопасней обычных лампочек. Они состоят из лампочек одного из двух типов, перечисленных выше. Лампочки исходно установлены в блоке или патроне, который и устанавливается в фонарик. У некоторых блоков лампочек имеется только патрон, а у некоторых — прикреплённый рефлектор. Такие блоки лампочек обычно дороже за перечисленные выше простые лампочки.
Они используются в фонариках Surefire.
В любой лампочке при ударе нить накала может сломаться. И с этим ничего не поделаешь, так как раскалённая вольфрамовая спираль не может оказать сопротивление внезапному удару.
Различается также и газ в лампах накаливания:
В «стандартных» лампочках газ отсуствует — нить накала окружена вакуумом. Тем не менее они самые дорогие и дают меньше всего света.
Наиболее распространённы криптоновые лампочки. Это «стандартные» лампочки в недорогих фонариках. Стеклянная оболочка лампочки заполенена криптоном, помогающий нити накала вырабатывать больше света.
Галогеновые лампочки ярче перечисленных выше лампочек, но на рынке распространены в основном мощные галогенки, потребляющие много электричества. Галогеновый фонарик также немного надёжней. Стеклянная оболочка заполнена смесью галогеновых газов, помогающих сохранить нить накала и сделать её ярче.
Стеклянная оболочка ксеноновых лампочек заполнена ксеноном, что как и у галогеновых и криптоновых лампочек, помогает удлинить срок службы нити накала и вырабатывать больше света. У ксеноновых фонариков в сравнении с вышеперечисленными свет намного белее. Это самые лучшие лампочки из всех доступных в фонариках с лампами накаливания.
Газоразрядные лампочки (HID-лампочки) немного отличатся от ламп с нитью накаливания. В зазоре между двумя электродами небольшим разрядом раскаляется добела газ, который и испускает свет. Такие лампочки встречаются в некоторых высококачественных фонариках для дайвинга и некоторых военных фонариках. Они очень яркие. Такие лампочки можно увидеть в некоторых «голубовато-белых» фарах автомобилей. (Кстати, если фары на автомобиле светят действительно голубым или голубовато-зелёным цветом, то на самом деле это обычные лампочки, покрытые краской в жалкой попытке выглядеть как дорогие HID фары.)
Светодиодные лампочки для фонарика.
Светодиоды в мире фонариков появились довольно недавно, но их популярность постоянно растёт. Светоотдача ламп накаливания меньше, чем у светодиодов, которые на комплекте батареек могут работать в 5 — 10 раз дольше и не «перегорают» при ударах. В отличие отсрока службы ламп накаливания, которые перегорают через 5-20 часов работы, у диодных фонариков при нормальной эксплуатации очень длительный срок работы продолжительностью в тысячи часов. Отдельно взятый светодиод не настолько яркий как лампа накаливания, но это не составляет проблемы.
Светодиоды доступны в разнообразных цветах — почти в каждом цвете спектра. Давайте рассмотрим некоторые варианты цветов светодиодов и их применение.
Светодиод белого цвета самый распространённый и самый лучший цвет для зрения. Отличное распознавание цветов. Остальные разноцветные фонарики рассматриваются только как фонарики для «опредённых целей» и не позволяют распознавать цвета вообще. Использование светодиодов цветов перечисленных ниже — это всё равно, что «чёрно-белое» телевидение.
Красный светодиод позволяет хорошо видеть в условиях низкой освещённости. Дополнительную информацию про красные фонарики смотрите здесь.
Янтарный светодиод подходит для «комфортного» монохромного фонарика. Чёткое изображение.
Зелёный светодиод не мешает или практически не мешает военным приборам ночного. Зелёный фонарик не влияет отрицательно на ночное зрение.
Голубой светодиод используется в фоонариках для охоты, так как позволяет выявлять кровяной след раненой дичи. В голубом свете кровь выглядит абсолютно чёрной.
Сине-зёлёный светодиод даёт самый яркий монохромный цвет. Многим нравится такой цвет.
В фонариках используется три основных типа светодиодов.
Светодиоды 3 мм — это крошечные светодиоды, использующиеся в некоторых миниатюрных фонариках. Учитывая их размер из всех светодиодов они дают меньше всего света.
Светодиоды 5-мм самые распространённые светодиоды. Раньше использовались в дорогих фонариках, сейчас используются в фонариках из супермаркета.
Сверхяркие светодиоды — это большие светодиоды с высоким тепловыделением. По яркости они способы составить конкуренцию лампам накаливания. Эти светодиоды используются в некоторых фонариках Surefire и Arc Flashlight. В эту группу входяд светодиоды Luxeon и много других. Исторически светодиоды Luxeon были самыми популярными и поставлялись в различных вариантах и мощностях.
Luxeon I (Luxeon Star, 1 Вт) светодиоды с низким куполом: Довольно яркие. Исторически сложилось много вариантов цветов светодиодов. На рынке появлялись зеленоватые, голубоватые, багрянистые. Формируют луч в виде конуса света со снижением яркости в центре. Специальной оптикой и рефлекторами он корректируется в обычный луч.
Luxeon I (Luxeon Star, 1 Вт) светодиоды с высоким куполом: Ещё ярче, чем светодиоды с низким куполом. Благодаря особой форме эпоксидной капсулы вокруг светодиода фокусируются в более узкий луч.
Светодиоды Luxeon III (3 Вт) с «высоким куполом». Представляют из себя более надёжную версию светодиодов Luxeon I. Больше максимальный ток и яркость.
Светодиоды Luxeon V (5 Вт) очень яркие, но потребляют значительно больше энергии, чем светодиоды Luxeon I и III. Они сильно нагреваются во время работы и с целью защиты от повреждения температурой требуют дополнительного теплоотвода. Излучение конкурирует или превышает излучение многих распространённых ламп накаливания, но из-за размера излучателя часто в середине луча снижена яркость.
Светодиоды Luxeon K2 (7 Вт) — следующее поколение светодиодов Luxeons, рассчитанных на 6-7 Вт. Появились на рынке в сентябре 2006 года.
В конце 2006 года — начале 2007 года на рынке появилось два новых сверхярких светодиода: Cree XR-E и Seoul P4, рассчитанные на «3 Вт» и в два раза более эффективные за «3 ваттные» светодиоды Luxeon. (Кстати, мощность в ваттах это выражение потребления, а не излучения). По сравнению с предыдущим поколением такое увеличение эффективности значит, что ты новые светодиоды при приблизительно такой же яркости как у Luxeon будут работать в два раза дольше или светить примерно в два раза ярче при том же сроке работы. Я уверен что со временем технологические преимущества данной технологии позволят создать ещё более эффективные светодиоды.
Фонарик с одним сверхярким 5-ти милиметровым светодиодом обычно рассчитан на небольшой сектор обзора и длительное время работы. Они к примеру используются в фонариках CMG Infinity и Arc AAA. У светодиодных фонариков с несколькими 5 милиметровыми светодиодами широкий луч света. У них также длительное время работы от одного комплекта аккумуляторов. Эти светодиоды используются в фонариках Tektite Expedition с 7 светодиодами, Lightwave 3000 и 4000 с 7 и 10 светодиодами соотвественно и Streamlight 4AA LED с 7 светодиодами.
Если вам нужен неяркий фонарик, способный работать длительное время, рассмотрите фонарики с несколькими 5-милиметровыми светодиодами. Такие фонарики неплохо светят длительное время. В светодиодном фонарике при ударах светодиод практически не пострадает, поэтому они очень надёжны. Основной недостаток 3-х и 5-ти милиметровых светодиодных фонариков заключается в невозможности сфокусировать свет в узкое пятно и подсветить объект на расстоянии.
Светодиодные фонарики Luxeon также не слишком хорошо фокусируются, даже при использовании специально изготовленных линз или рефлекторов. Учитывая их более высокую яркость в сравнении с их 5 миллиметровыми светодиодными аналогами, не следует ожидать длительного срока службы аккумулятора. При прочих равных исходных условиях, яркость и срок работы от аккумулятора находятся в обратной зависимости друг от друга. Ты можешь выбрать или высокую яркость, или повышенный срок службы. Elektrolumens Blaster 3P — хороший пример фонарика со сверхярким светодиодом Luxeon I и фонарик Surefire L4 со сверхярким светодиодом Luxeon V.
На рынке появилось несколько сверхярких светодиодов — Nichia Jupiter и Nichia Rigel.
Встречаются и другие компании, выпускающие свои «высокомощные» светодиоды. Некоторые их этих «сверхмощных» светодиодов уступают в качестве или эффективности фирменным светодиодов. Я б не советовал покупать дешёвые светодиодные фонарики. Запомните, что сколько стоит фонарик — столько и получите.
В конце 2006 — начале 2007 года, Cree и Seoul Semiconductor выпустили на рынок новые светодиоды, рассчитанные на 3 Вт (XR-E и P4 соотвественно), эффективность которых почти в два раза выше светодиодов высокой мощности.То есть они будут или работать приблизительно в два раза дольше за последние фирменны 3-ватнные светодиоды Luxeon использующие такие же аккумуляторы, или светить приблизительно в два раза ярче при том же сроке работы. По сравнению с такими фонариками как Surefire P60 (G2, C2, M2, 6P, G2Z с «высокомощными» 6-ти вольтными лампами накаливания новые светодиоды при напряжении 6 В светят ярче и дольше. При одинаковом напряжении новые светодиоды существенно превосходят по светоотдаче лампочки накаливания. Пример фонарей на светодиодах Cree и Seoul Semiconductor: Huntlight FT01-XSE, Lumapower M1, Amilite Neo T5 и Fenix P3D-CE. Эти модели фонариков существенное достижение в мире светодиодных фонариков.
Люминисцентные лампы дневного света.
Они используются для освещения площадей. На рынке сейчас доступно их два вида ламп дневного света: компактные флуоресцентные лампы и флуоресцентные лампы с холодным катодом (CCFT). Компактные флуоресцентные лампы менее эффективны за лампы с холодным катодом, но они оба обеспечивают равномерное освещение участка. Свет от ламп дневного света невозможно хорошо сфокусировать, поэтому осветить фонариком получится только близкие объекты.
Источник: velofun.ru
Критерии подбора ламп для уличных фонарей
Уличные лампы представлены широким ассортиментом для установки в разные светильники (с креплением на столб, к кронштейну), что немного усложняет задачу по выбору. Помимо основных технических характеристик источника света, принимаются во внимание требования и нормы освещения территории. Чтобы организовать эффективную осветительную систему, нужно использовать виды ламп, способные работать без потери качества в сложных условиях.
Требования к уличным источникам света
Существуют определенные правила и требования, регламентируемые СНиП, на основании которых организуется уличная осветительная система.
Высота установки светильников с различными лампами
- тротуары, парки, скверы должны освещаться рассеянным светом, для чего используются специальные рассеиватели;
- мощность уличных ламп определяется двумя факторами: высота фонаря, расстояние между опорными конструкциями светильника;
- эффективность работы источника света вычисляется посредством соотношения светового потока лампы и ее мощности;
- световой поток в горизонтальной и вертикальной плоскости разнится при организации освещения различных объектов;
- архитектурное освещение предполагает использование уличных ламп направленного свечения.
Нормы освещения улиц
Созданы также нормы расположения фонарей. В соответствии с ними определяется расстояние между столбами, удаленность от тротуара и прочее.
Обзор существующих видов
Вариантов уличных ламп сегодня представлено довольно много. Чтобы разобраться, какой из них подходит, необходимо изучить особенности, недостатки и достоинства каждого исполнения:
- Источники света с нитью накаливания. Встречаются в двух вариациях: обычные лампы накаливания; галогенные аналоги. Изделия первой группы из названных функционируют по принципу нагрева тела накала в инертной газовой среде. Срок службы их непродолжительный – не более 1 000 часов, а дополнительно к тому уличные лампы данного вида выделяют большое количество тепла, что снижает их эффективность, так как основная часть энергии тратится впустую. Другой вариант – галогенные исполнения, представляют собой усовершенствованный вариант ранее рассмотренной конструкции, но отличаются более длительным сроком службы (2 000 часов). Устройство таких уличных ламп отличается составом газообразного наполнения колбы (присутствуют пары йода или брома).
- Газоразрядные источники света. В данную группу входит несколько исполнений: натриевые (низкого и высокого давления), металлогалогенные, ртутные высокого давления. Принцип действия всех этих уличных ламп сходен и основывается на использовании газового разряда в парах разных веществ (ртуть, натрий) с целью получения видимого света. Металлогалогенные источники света отличаются большими мощностями, что позволяет освещать крупные объекты и большие территории. Но их основной минус – высокая стоимость. Натриевые и ртутные аналоги также широко применяются в уличных осветительных системах, но ввиду присутствия в составе газообразного наполнения опасных веществ сегодня их стараются заменить на более безопасные аналоги. Основные плюсы таких ламп: надежность, эффективность (приемлемая цетопередача, высокая интенсивность свечения).
- Люминесцентные источники света. Они также относятся к группе газоразрядных осветительных элементов. Рассматриваются уличные лампы данного вида отдельно благодаря широкой популярности, доступной стоимости, продолжительному сроку службы. Но только не все исполнения данного вида способны эффективно функционировать в сложных условиях (низкие температуры). Для этого нужно подбирать лампы определенных производителей (с небольшим давлением газообразного наполнения), а также обращать внимание на характеристики ПРА, чтобы обеспечить достаточный уровень напряжения при включении.
- Индукционные уличные лампы также являются представителями газоразрядных осветительных элементов, но розжиг источника света данного вида осуществляется без участия электродов. А процесс излучения видимого света основан на двух явлениях: электромагнитная индукция, разряд в газообразном наполнении колбы. Такие осветительные элементы используются при организации диммируемого освещения (регулировка яркости). Один из преимуществ ламп данного вида – очень долгий срок службы (до 150 часов). Кроме того, индукционные источники света выделяются из ряда аналогов благодаря высокой степени интенсивности свечения.
- Светодиодные источники света. Представляют собой новый вид осветительных элементов, несмотря на это, благодаря немалому количеству плюсов такие лампы используются сегодня довольно часто. В основе конструкции – светоизлучающий диод.
Светодиодные лампы
Ртутные лампы
лампа накаливания
галоганновые и лампы накаливания
галоганнеовые виды ламп
газоразряндые виды
Одна из наиболее удачных комбинаций для уличного освещения – светильники на базе диодов с установкой на столб и с питанием от солнечных батарей.
Сам по себе светодиодный источник света уже является экономичным, а конструкция фонарей с солнечной панелью представляет собой наиболее энергоэффективный вариант осветительного прибора.
На чем основывается выбор?
При организации освещения подбираются светильники для установки определенного вида ламп. Одновременно с конструктивными особенностями играют важную роль технические характеристики, а также степень их соответствия условиям будущей работы.
Характеристики источников света для улицы
Основные критерии при выборе ламп для уличных фонарей:
- интенсивность освещения: чем крупнее территория и выше столб, тем больше должен быть уровень яркости;
- мощность лампы, во многих случаях оказывает влияние на эффективность работы, исключением являются лишь светодиодные аналоги, так как при минимальном уровне мощности излучают яркий свет;
- условия, в которых работает светильник, а значит, и лампа, причем из всех существующих видов источников света при минусовой температуре уровень яркости падает лишь у люминесцентных аналогов.
Цветность при выборе уличных осветительных элементов играет значительно меньшую роль, чем при организации внутреннего освещения. Еще один параметр – рассеянный или направленный свет лампы. На разных объектах применяются источники света с различными характеристиками излучения.
Например, светодиодные аналоги обеспечивают направленное освещение высокого уровня яркости. Светильники с таким видом источника света используются при организации архитектурной подсветки. Их также задействуют и для решения других задач, при этом используются особого вида рассеиватели.
Еще одним параметром, на который следует обращать внимание, является марка изделия и его цена. Некоторые виды источников света (светодиодные) нужно подбирать особо тщательно, так как в большинстве случаев лишь проверенные и надежные производители предлагают качественную продукцию с кристаллами высокого качества. А это важный фактор, так как от него зависит длительность работы светильника.
Подробнее о лампах на базе диодов
Для таких источников света существует определенная группа осветительных приборов с монтажом на столб – в алюминиевом корпусе со встроенными светоизлучающими диодами. Основа функционирования – преобразование электрической энергии в световой эквивалент.
К плюсам светодиодных ламп можно отнести высокий уровень яркости, минимальную мощность, продолжительный срок службы, отличные прочностные характеристики, отсутствие необходимости в обслуживании, а также относительную устойчивость к перепадам напряжений.
Есть и минусы, в частности, высокая стоимость. Если был выбран светильник для установки на столб с некачественными кристаллами, довольно быстро яркость излучения уменьшится по причине естественных процессов (деградация).
Поэтому при выборе уличных осветительных приборов со светодиодными источниками света лучше обращать внимание на проверенные марки, что в дальнейшем избавит от необходимости замены светильника.
Таким образом, уличные осветительные приборы, которые монтируются на столб, оснащаются лампами различных видов: металлогалогенные, с нитью накаливания, светодиодные, натриевые, ртутные и др.
При выборе нужно учитывать размеры территории/объекта, который планируется освещать, параметры самого источника света (уровень светоотдачи и величину мощности). Покупка диодных лампочек требует повышенной внимательности. При условии удачного выбора можно рассчитывать на долговременную эксплуатацию без необходимости специального обслуживания.
Источник: proosveschenie.ru
Какие лампы в фонарях
Фонарик — крайне важный атрибут не только походов, но и игр. Причем не только на природе ночью, но и в помещениях днём. Рассмотрим основные типы фонарей и их особенности.
Прежде всего, фонари делятся на четыре группы: хорошие,
плохие, очень плохие и китайские. Именно эта классификация здесь рассматриваться и не будет. Кроме того, есть же исключения среди китайских фонарей, например брэнд Fenix.
- классические фонари с лампой накаливания;
- светодиодные фонари.
Фонари с лампой накаливания.
Это могут быть как простенькие недорогие фонари, так и навороченные дорогущие военные оригиналы с галогеновыми излучателями. Но внутри стоит одинаковый по типу излучатель.
Принцип работы у обычной вакуумной лампы прост, как мычание: спираль из материала с низким сопротивлением и высокой температурой плавления (вольфрам и его сплавы) подключается к источнику питания (батарее) и, накаляясь, излучает свет. Беда в том, что при сильном нагрегреве спирали её металл начинает активно испаряться, что резко снижает срок службы и ограничивает достижимую яркость лампы.
В галогеновых лампах в колбу добавляется буферный газ, который препятствует уходу испарившихся атомов вольфрама от спирали, то есть как бы возвращающий их на место. В результате можно добиться более высоких температур лампы и, как следствие, большей светимости спирали.
Давайте поглядим на всякие кривульки. В данном случае это спектры излучения солнца, галогенки и обычной лампы накаливания. Напоминаю, что спектр показывает амплитуду (яркость) в зависимости от длины волны. Глаз видит в диапазоне от 400 до 740 нм. Длина волны меньше 400 это ультрафиолет, больше 740 — инфракрасное излучение.
В любом случае, излучение получается в широком спектре, захватывающем как видимый, так и инфракрасный диапазон. Ключевое слово в этом деле — ШИРОКОМ. Иными словами, спектр излучения ламп накаливания непрерывный и покрывает весь видимый глазом диапазон и еще здоровый кусман ИК. Как следствие этого, глаз очень хорошо видит при таком освещении. Об этом еще будет говориться у светодиодных ламп, когда мы их завалим и начнём пинать ногами.
Чем выше напряжение источника питания и меньше сопротивление батареи, тем выше ток (закон ома I=U/R, где I — ток, U — напряжение, R — сопротивление). Чем выше ток, тем больше выделяемая в виде нагрева и света мощность (P=UхI, где P — мощность). Вообще-то, можно сразу написать P=UxU/R, но так же скучно, надо понудеть, блеснуть ерундицией, так сказать.
На самом деле там всё немного сложнее, т.к. сопротивление зависит от температуры и всё такое, но нас интересует другой факт, а именно — при неправильном питании (не тем напряжением) мы либо получим меньшую яркость, либо эта лампочка просто перегорит. Второе следствие, что со временем из-за разряда батарей яркость будет постепенно падать.
Еще одна беда это на что расходуется энергия батарей. Как уже упоминалось, она преобразуется лампой в тепло и свет.
Украду кусочек Википедии:
Коэффициент полезного действия (КПД) ламп накаливания (здесь под КПД понимается отношение мощности видимого излучения к полной мощности) достигает при температуре около 3400 K своего максимального значения 15 %. При практически достижимых температурах в 2700 K (обычная лампа на 60 Вт ) КПД составляет около 5 %. С возрастанием температуры КПД лампы накаливания возрастает, но при этом существенно снижается её долговечность. При температуре нити 2700 K время службы лампы составляет примерно 1000 часов, при 3400 Kвсего лишь несколько часов. Как показано на рисунке справа, при увеличении напряжения на 20 %, яркость возрастает в два раза. Одновременно с этим время жизни уменьшается на 95 %.
То есть всего лишь порядка 5% всей энергии идёт в видимом диапазоне, остальное — тепло. Можно повысить яркость лампы, задрав напряжение, но при этом страдает долговечность. Обидно.
- отличный спектр и, как следствие, видимость;
- дешевизна ламп;
- простота питания (в цепи только лампа, выключатель и батарея);
- при установке инфракрасного светофильтра получаем отличный ИК фонарь.
- малый срок службы;
- нельзя получить высокую яркость в малом объеме не снизив надежности;
- хрупкость;
- яркость падает с разрядом батарей;
- КПД ниже плинтуса.
Светодиодные (LED) фонари.
LED = Light Emitting Diode, то есть излучающий свет диод.
Явление излучения света pn-переходом из некоторых сочетаний материалов было обнаружено аж в 1907 году, но промышленный рассвет светодиодных фонарей произошел практически век спустя. Это связано с тем, что современные «фонарные» светодиоды имеют абсолютно другую конструкцию.
Разные pn-переходы излучают свет с разной, но строго определенной для сочетания материалов длиной волны. То есть светодиоды могут быть красными, зелеными, желтыми, но никак не могут быть белыми, так как белый свет это смесь излучений с длинами волн от красного до фиолетового. Соответственно, все белые светодиоды это попытка обмануть глаз.
По конструкции делятся на два вида:
- с набором излучателей с разной длиной волны;
- с преобразованием излучения люминофором.
Первый вид нашел применение в подсветке помещений: для получения интересного пользователю освещения можно менять яркость отдельных излучателей, получая свет нужного цвета.
Второй вид как раз и используется в фонарях. По конструкции эти светодиоды представляют собой мощный синий или реже ультрафиолетовый светодиод, на поверхность которого нанесён люминофор. Излучение от диода «накачивает» люминофор и он светится. Совместный спектр пробравшегося через люминофор излучения диода и излучения люминофора определяет суммарный спектр излучения светодиода в целом.
Картинка иллюстрирует разницу в получаемом свете от трех видов: синий светодиод + желтый люминофор, ультрафиолетовый светодиод + цветной люминофор и уже упомянутый RGB светодиод.
Во втором случае варьируя компоненты люминофора можно получать нужный нам спектр освещения. Однако, как ни мешай разные люминофоры в один, невозможно получить такой же равномерный спектр, как у лампы накаливания, поэтому спектр светодиодных ламп весьма неравномерный, состоит из набора длин волн, излучаемых элементами люминофора (линейчатый). Количество этих линий и их положение в спектре, а также уровни составляющих спектра определяют качество полученного в сумме спектра. Как правило, компании разработчики сообщают усреднённый спектр. Вторым параметром, связанным со спектром, является цветовая температура, определяющая состав спектра.
На практике всё это приводит к тому, что разборчивость наблюдаемой со светодиодной подсветкой сцены ниже, чем у галогеновых фонарей. По моим наблюдениям, чем ниже цветовая температура светодиода, тем лучше с ним видно. По крайней мере мне.
На самом деле, не всё так плохо, ак кажется. Некоторые фирмы достигли в производстве светодиодов существенных успехов. Прежде всего это фирма Cree, промышленно выпускающая целую кучу серий сетодиодов с приличной светимостью, пристойным спектром и относительно занедорого. К примеру, в документации к серии XM-L
приводят такую информацию по спектру излучения:
Как видно, спектр покрывает довольно широкую область, забираясь хвостиком даже в ИК область, причём варианты с тёплым белым светом (цветовая температура 2600-3700К) излучают в ИК больше света (хотя, надо признать, яркость составляет доли процента).
Для улучшения качества спектра производятся даже специальные светодиды, состоящие из нескольких разных кристаллов в одном общем корпусе (серия Cree MC-E и несколько серий).
Использование отличных от ламп принципов получения света позволяет получить и иной КПД — более 40%, то есть почти втрое лучше, чем галогенка в самых-самых оптимальных условиях, и в 4-8 раз лучше, чем та же лампа в щадащих условиях.
Потери на нагрев в светодиодах заметно меньше, чем в лампе. Однако хороший отвод тепла от светодиода — обязательное условие: светодиоды не терпят перегрева. Температуры воздуха выше 60 градусов для светодиодного фонаря — жестокая пытка.
А теперь ложка дёгтя: светодиоды — токовые устройства. То есть их надо «кормить» постоянным током, значит просто подключить его к батарейке нельзя. Для питания светодиодов используются специальные электронные схемы — драйверы светодиодов. Они обеспечивают постоянный заданный ток через кристалл светодиода.
Драйверы бывают разными по принципу работы — могут просто съедать лишнее напряжение, а могут быть импульсными, производящими преобразование по сложным принципам. Таким образом, их КПД и прочие параметры значительно отличаются. Нормальная импульсная схема будет иметь КПД около 85%, а вот линейная «пожиралка лишнего» может иметь значительно меньший КПД. Подробнее про проблемы фонарикостроения и светодиодопитания будут еще посты (потом воткну сюда ссылки).
Таким образом, суммарный КПД хорошей системы драйвер-светодиод будет составлять 0,4*0,8=32%, что всё-таки значительно выше, чем у ламп.
- большая достижимая яркость;
- больший КПД;
- не боятся ударов и падений;
- с хорошим драйвером яркость не падает до полного разряда источника питания.
- худшее качество света по сравнению с лампами накаливания (а для дешевеньких китайских светодиодов так и просто отвратительное);
- необходимость применения сложных электронных схем — драйверов — для питания светодиода;
- невозможно использовать при высоких температурах.
Спектр способов получения света или Почувствуйте разницу.
А что же вообще со спектром других источников. А вот есть такая замечательная иллюстрирующая картинка:
Желтенький — это наше солнышко. Красный — лампа накаливания, уже разбирали. Зеленый — светодиоды, с ними мы тоже вроде как смотрели. Голубенький — сканнер штрих-кодов (там внутри красный лазер. А вот синий ужас — это лампы дневного света.
Там, согласитесь, вообще красота со спектром, вообще страшная линейчатость.
Источник: iklubkov.livejournal.com
Какие лампы сейчас используются в уличном освещении
Для уличного освещения в населенных пунктах сейчас применяются энергоэффективные светильники с герметичными отражателями. На автомагистралях и на крупных автострадах применяют зачастую рефлекторное освещение с отражающей поверхностью внутри светильника, что позволяет создавать мощные потоки направленного света. Для второстепенных же дорог одинаково подходит и рефлекторное и рассеянное освещение.
Самые мощные фонари, мощностью от 250 до 400 Вт, устанавливают на автострадах, для освещения второстепенных дорог служат менее мощные — 70 — 250 Вт, а для пешеходных тротуаров и парковых зон достаточно освещения рассеянного с мощностью ламп от 40 до 125 Вт. Светильники уличного освещения в населенных пунктах имеют плафоны различной формы: для парков это шары и цилиндры, для широких улиц — направленные прожекторы и т.д.
Лампы в этих осветительных приборах в основном газоразрядные различных видов. Именно газоразрядные лампы считаются наиболее энергоэффективными и потому являются экономически выгодными. Газоразрядные лампы стали своего рода стандартом для уличного освещения.
Несмотря на мерцание света и шум своих пускорегулирующих аппаратов, экономический эффект от применения газоразрядных ламп весьма выразителен, от того они и являются стандартом до сих пор. При этом свет газоразрядных ламп достаточно ярок и стабилен на протяжении всего срока их службы. Цвет может быть разным — от желтого до белого.
Лампы относительно компактны, создают интенсивные световые пучки посредством разрядной дуги, при этом рабочее положение может быть любым — от горизонтального до вертикального — в этом одно из достоинств газоразрядных ламп, применяемых для уличного освещения.
Газоразрядные лампы имеют свои особенности. Им требуется прогрев прежде чем выйти на полную мощность. Обязательно наличие защитного стекла на светильнике. Необходим, конечно, и зажигательный блок с так называемым балластом. Непременно устанавливают и токовые предохранители.
Применение пускорегулирующей аппаратуры позволяет избежать неисправностей из-за скачков напряжения питания.
Несмотря на все эти особенности, газоразрядные лампы до сих пор не теряют актуальности. Так, газоразрядные лампы находят применение для уличного освещения, для освещения площадей, магистралей, туннелей, аэродромов и т. д. Справедливости ради отметим, что и в декоративном освещении газоразрядные лампы заняли достойное место, например для изготовления художественной подсветки зданий.
К преимуществам газоразрядных ламп относятся: стабильный ровный свет на протяжении всего срока службы, высокая энергоэффективность и низкие эксплуатационные затраты, продолжительный срок службы по сравнению с уходящими в прошлое лампами накаливания и с галогенными лампами, а также наличие защиты от ультрафиолетовой части спектра. Так, ртутные ДРЛ, натриевые ДНАТ и металлогалогенные ДРИ — газоразрядные лампы и применяются сегодня чаще всего в уличном освещении.
ДРЛ — ртутные дуговые лампы высокого давления, ДРИ — ртутные дуговые металлогалогенные лампы, а также ДНАТ — газоразрядные натриевые лампы высокого и низкого давления — все эти лампы работают на принципе газового разряда в парах ртути или натрия, который и служит источником свет. Ртутные лампы применяются больше других, однако постепенно они заменяются на натриевые лампы, которые более экологически безопасны.
Лампы ДРЛ обладают высоким качеством цветопередачи, надежны и не требуют техобслуживания. Внутри находятся пары ртути под давлением до 105 Па. Стеклянный баллон с цоколем содержит расположенную внутри ртутно-кварцевую трубку, внутри которой аргон и ртуть. Электрический разряд в парах создает световое излучение, при этом 40% приходится на ультрафиолет.
Люминофор, которым покрыта изнутри колба лампы, позволяет преобразовать ультрафиолет в видимый свет. Открытые территории традиционно освещаются лампами ДРЛ. Светоотдача ламп ДРЛ достигает 60 люмен на ватт.
Лампы ДРИ также относятся к газоразрядным. Ртуть и различные добавки типа бромидов и иодидов позволяют достичь высокой световой отдачи, которая достигает 95 люмен на ватт и выше. Металлогалогенные лампы обладают превосходной цветопередачей. Ровный белый свет с различной цветовой температурой — это про металлогалогенные лампы.
Цилиндрическая или эллипсоидная колба внутри имеет гарелку как и в ртутных дуговых лампах, только здесь разряд происходит в парах металлов и йодидов. Срок службы металлогалогенной лампы достигает 10000 часов.
Различный состав смесей, наполняющих колбу, позволяет получать различную цветовую температуру и даже отличные от белого цвета, например зеленый или фиолетовый, что бывает важно для того чтобы подчеркнуть архитектурную составляющую улицы.
Уличное освещение, освещение крупных коммерческих объектов — вот области частого применения металлгалогенных ламп, мощность которых может достигать 250 Вт, при соизмеримости освещенности с 1 кВт прожектором. Металлгалогенные лампы дороже ртутных дуговых высокого давления (ДРЛ).
Лампы ДНАТ — натриевые трубчатые лампы, отличаются ярко-оранжевым светом, характерным для газового разряда в парах натрия. Натриевые лампы также как и металлогалогенные заменяют собой лампы ртутные. Натриевые — одни из наиболее энергоэффективных ламп, у них самая высокая светоотдача среди газоразрядных — до 200 люмен на ватт.
Недостаток натриевых ламп — они хуже светят в холодное время года, а натриевые лампы высокого давления содержат внутри соединения натрия и ртути, поэтому экологический аспект не так однозначен.
Натриевые лампы низкого давления НЛНД и натриевые лампы высокого давления НЛВД отличаются между собой. Лампы низкого давления НЛНД на 30% лучше по светоотдаче чем лампы высокого давления, и именно они чаще всего применяются в освещении улиц в теплых регионах, просто идеально подходят, поскольку их ровный желтый цвет комфортен для человеческого глаза, хотя цветопередача не достаточно близка к естественной.
Лампы же высокого давления НЛВД отличаются высоким КПД, но уступают, как отмечалось выше, по светоотдаче, лампам низкого давления. Поэтому лампы высокого давления больше применимы для спортзалов, производственных комплексов и всего в таком духе. Максимальная светоотдача 130-150 люмен на ватт. Тем не менее, их свет тоже комфортен для человеческого глаза, и применение различных люминофоров позволяет менять цветопередачу в сторону ближе к естественной, как у солнечного света.
За последние годы наиболее перспективными оказываются светодиоды. Они сравнимы по экономичности и светоотдаче с натриевыми лампами низкого давления, а цвет света может быть любым. Химический состав полупроводящей основы может быть разным, и меняя его можно получить монохромотический свет любого цвета и световой температуры. По сравнению с газоразрядными лампами, светодиоды экологически безопасны, их утилизация не так специфична как для ламп содержащих ртуть. Срок службы светодиодов сильно превосходит газоразрядные лампы — до 100000 часов.
Светодиодные светильники для освещения улиц и автодорог работают сегодня в США, всюду в Китае, в Европе. Установленные на опоры освещения различной высоты, светодиодные светильники используются в этих странах для освещения автомобильных дорог за пределами городов.
Менее мощные светодиодные уличные светильники используются и для освещения городских улиц, дворовых территорий и проезжей части городских дорог. Внедрение светодиодного освещения — это одна из значительных составляющих современно подхода к энергосбережению, направленного на экономию топливно-энергетических ресурсов.
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Освещение дома
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Источник: electrik.info