Источники света, а нужна ли была революция?

 

            После вступления в силу президентского закона о запрете ламп накаливания, часто всплывает вопрос освещения, особенно НАНОТЕХНИЧЕСКОГО (светодиодного).  
Постараюсь популярно изложить: почему до сих пор не возможно снимать фильмы в студиях с  люминесцентными лампами, почему с точки зрения качества освещения светодиоды до сих пор не захватили мир и стоит ли их использовать в уличных светильниках.

            О восприятии света и спектра.

            Зрение человека – примитивное, дискретное,  трехкомпонентное: у всех нас три типа «цветных» рецепторов – «красные», «синие» и «зеленые».  Так устроено природой. Цвет и его оттенки определяются длинной волны/энергией кванта света, принимающей любые значения. Когда, к нам в глаз поступает квант света посередине между красным и зеленым, на него «в половину» силы среагируют и красный и зеленый типы рецепторов. Отсюда и происходят разные «непонятные» смешения цветов. И если объект отражает и красный и зеленый свет, то мы увидим желтый, хотя на самом деле квантов с «желтой» длиной волны там нет, глаз человека не может отличить, если объект отражает чисто желтый свет (580нм), или одновременно зеленый (520нм) и красный (680нм). В глазу оба рецептора активируются в обоих случаях и мы увидим один и тот же цвет, желтый.  

            Реальность намного сложнее, чем просто RGB. Отсюда все эти проблемы с «цветовыми профилями», «балансом белого», «неправильным освещением».

            Об ущербном освещении


            Если кто из вас занимался печатью фотографией с красной лампой – могли заметить, что все предметы, которые не отражают красный свет в свете красной лампы — кажутся черными. Не имеет значения, что они хорошо отражают зеленый или синий свет, раз нет красного – значит, объект ничего не отражает, т.е. черный. Отсюда должно быть понятно от чего вообще могут возникнуть искажения цветов, но к этому чуть позднее.

            Технические характеристики типов ламп:


1. Эффективность, лм/вт (сколько видимого света выдает лампа на 1Вт затраченной мощности).
2. Срок службы/надежность.
3. Качество освещения (спектр, мерцание)

            Основные типы ламп:

1. Лампы накаливания.
Первый древний тип ламп. Ужасная энергоэффективность – 8-10 лм/Вт. Основная проблема с надежностью — во время включения. Т.е. сопротивление нити накала тем ниже, чем ниже температура, при включении лампа потребляет до 10x номинальной мощности, и за счет сверхбыстрого нагрева нить постепенно повреждается. При работе через защитное устройство, которое включает лампу «медленно» (в простейшем случае — терморезистор) срок службы может быть очень большим. Спектр – непрерывный (практически спектр черного тела), со смещением в красную область. По показателям энергоэффективности проигрывают всем, более современным типам ламп.

2. Галогенные лампы.
Фактически, это тоже лампы накаливания, но в колбу добавлен бром или йод (галоген, восстанавливающий во время работы нить накала), что повышает срок службы и позволяет поднять температуру нити. Энергоэффективность чуть получше – 10-15 лм/Вт, спектр также непрерывный также смещен в красную область, но уже меньше. Единственный практически идеальный источник света для фотографии, видеосъемки (отдаленно с ним сравнимы только ксеноновые лампы вспышки, но спектр уже не ровный, с сильно выпирающей синей частью, особенно у 480нм). Также при наличии механизма плавного пуска срок службы может быть очень большим (без него – в зависимости от кол-ва включений/выключений).

            Если помещение отапливается электричеством, то ставить туда «энергосберегающие»(люминесцентные) лампы для экономии энергии нет смысла вообще, придется на столько же больше энергии потратить для дополнительного отопления, или будет просто прохладднее. Эффективнее использовать климатические системы регулировки температуры.

3. Люминесцентные лампы.
В люминесцентных лампах разряд в парах ртути (которой в лампе считанные миллиграммы) дает ультрафиолет, который люминофор переизлучает в видимом диапазоне. Вопреки попыткам раздуть истерику, жесткий ультрафиолет не может в серьёзных количествах выйти из лампы – т.к. корпус из обычного стекла ультрафиолет не пропускает, а то что остается – значительно меньше уровня солнечной радиации. Для того, чтобы ультрафиолет выходил (лампы для соляриев)— нужен корпус из кварцевого стекла, а оно весьма недешево и по ошибке его не подсунут .

Основных групп 2: «линейные трубчатые» и «компактные, в стандартные цоколя». Для работы обоих типов необходима аппаратная часть. Отличие: – в первых она-  часть светильника. Во вторых – в корпусе в качестве электроники стоят низкокачественные китайские поделки которые сгорают быстрее чем сама лампа. Само собой, бывают компактные лампы и с нормальной электроникой, плавным пуском, но стоят они не лампочных денег (с каждой лампой электронику выкидывать…).  В любом случае в нашей стране так и не решен экологический вопрос массовой утилизации таких ламп. Энергоэффективность компактных люминесцентных ламп – от 50 до 70 Лм/Ватт.

Т.к. лампы эти делают для Людей, найти данные по спектру не так просто, и можно предполагать что используется самый дешевый и простой люминофор – ведь надо сэкономить стоимость и для электронной части лампы.

«Длинные» лампы – гораздо интереснее, эффективность от 50-65 Лм/Ватт (с более «приятным» спектром) до 100-110 с «плохим» спектром, это уже с учетом электроники. В любом случае, за счет того, что электроника не выбрасывается, при меньшей стоимости лампы служат дольше.
В реальности, объекты редко отражают одну конкретную длину волны, потому просто соотношение RGB изменится по сравнению с дневным светом, и многие вещи будут темнее/менее насыщенными чем на дневном свете.

Лампы с «хорошим» спектром хоть и имеют пики, все-таки не имеют таких жестких провалов – но за это пришлось заплатить вдвое худшей светоотдачей при равной мощности.
Срок службы – зависит от температуры и качества электроники (балласта). Нормальный балласт имеет плавный пуск для продления срока службы, и работает на высокой частоте (нет мерцания). Гудения от древних дроссельных балластов со стартерами и мерцания в современных лампах больше нет.

4. Светодиодные лампы


Наиболее дешевые(только на таких и делают лампы) белые светодиоды – дают синий спектр + желтый люминофор, что дает подобие белого света, но на самом деле далеко не белый.

Выраженные пики на 450 и 550нм, с провалом около 500, и после 600нм. Соответственно, со светодиодным освещением цвета также получатся искаженными.

Также, с точки зрения физиологии, долгое воздействие синего спектра на человека вызывает состояние беспокойства, переходящее в агрессию. Это тоже природа.

Лучшие светодиоды дают энергоэффективность в начале службы 50-60 Лм/Вт (т.е. меньше чем лучшие люминесцентные лампы, примерно столько, сколько и компактные люминесцентные). Большой мощности у них быть просто не может, т.к. они очень быстро выходят из строя при перегреве. Срок службы сильно зависит от температуры, и в любом случае не выше 50’000 часов (на половинной мощности и с хорошим охлаждением конечно может и больше). Если лампа перегревается до 100С – то за единицы/десятки часов сдохнет. Но вот частое включение/выключение им не вредит совершенно.

Если светодиоды покупать отдельно, то во первых будет трудно найти правильные светодиоды с хорошей светоотдачей. На заводе их сразу сортируют на категории, и наиболее эффективные — продают дороже. А зачастую то что лежит в наличии в магазинах — из самых плохих серий, с эффективностью 30-40 Лм/Вт. Далее нужно эффективное питание (со стабилизированным током, а не напряжением), не стабилизированный блок питания с КПД 75% легко ухудшит светоотдачу почти до уровня галогенных ламп :-)

Вопрос:, почему нельзя питать светодиоды стабилизированным напряжением, если подобрать его очень точно, чтобы был нужный ток? Дело в том, что при нагреве «сопротивление» диода сильно меняется, при том же напряжении через него может пойти ток сильно меньше или сильно больше нормы, и диод быстро деградирует (при превышении тока в 2 раза — они сразу не сгорают, просто срок службы в 1000 раз меньше. Светоотдача на ватт кстати быстро падает, потому дополнительного света почти не будет, все уйдет в тепло).

С учетом выше сказанного понятно, что делать основное освещение на светодиодах, особенно при их цене – полное безумие, и ситуация в ближайшие годы быстро не изменится. Преимущества есть только при работе в условиях вибрации (фонари, транспорт) и частого включения/выключения (туалет). Самое необходимое помещение для использования светодиодного освещения!

            5. Натриевые лампы
            Натриевые лампы – в основном применяются в уличном и промышленном освещении. Имеют  длительный срок эксплуатации, феноменальную эффективность, обычно 100-150, до 200 Лм/Вт (да-да, в 4 раза эффективнее лучших светодиодных ламп, и в 2 раза лучше самых эффективных люминесцентных), стоят копейки, не портят экологию

Проблема лишь в том, что светят они желтым светом, и больше никаким, потому освещать им можно только улицы, склады и проч. Все что не отражает желтый свет – будет черным.
Так для таких объектов характеристики цветопередачи и не важны, наоборот контуры предметов воспринимаются более четко.


6. Металогалогенные лампы c керамической горелкой


Ээффективность- около 100лм/Вт, с наиболее полным спектром без больших провалов, недостаток- достаточно дорогие. По всем параметрам кроме цены они лучше всех, существующих на сегодняшний день источников света.

            Заключение


            В свете этого можно сказать: (извиняюсь за тон и политизацию)- установка светодиодного уличного освещения– очередной полнейший попил бюджетного бабла. Нет ничего эффективнее и дешевле натриевых ламп.

            Подтверждение этому- всякие НАНО-проекты по строительству очередных ламповых и светодиодных производств, о которых по совковому рапортуют набившие оскомину представители НАНОвласти.

            В туалет и фонарики покупаем светодиодные лампы (не боятся тряски, включений/выключений).

            В офисы и комнаты где идет работа – люминесцентные с «хорошим» спектром. Лучше «длинные», если найдете подходящие светильники.

            Освещение дома– энергоэффективные люминесцентные лампы с плохим спектром (или с хорошим, если электричества не жалко). Только про экологию и утилизацию в порыве забыли, инфроструктура так и не работает.

            Освещение на улицах и складах – натриевые лампы.

            Стадионы, аэропорты вокзалы и все аналогичные пространства- мощным металогалогеном, по другому все равно пока не получится.

            Фотография – только галогенные лампы (500Вт светильники с галогенками-палочками стоят копейки). (Про лампы-вспышки тут не говорим, они безусловно не плохие)

            Обычные лампы накаливания– пусть будут на всякий случай.

 

В конце концов: СОЛНЦЕ- это газоизлучающая субстанция, а не светодиод!






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.