Основные светотехнические характеристики светильников

Световая отдача — лампа

Световая отдача лампы зависит от ее мощности и напряжения. У ламп накаливания одинаковой мощности световая отдача при напряжении 127 В примерно на 10 % выше, чем у ламп на 220 В.

Световая отдача ламп достигает 75 лм / Вт. Срок службы распространенных типов ламп 10 000 ч, но к концу этого срока световой поток снижается до 60 % начального, что учитывается повышенным значением коэффициента запаса.

Световая отдача лампы при этом сохраняется практически постоянной. Изменение напряжения на самой лампе составляет около 1 % на 1 % изменения напряжения сети.

Метеорит72 - лучший интернет магазин светодиодного освещения! Товары высочайшего качества, безупречный сервис, широчайший ассортимент, отличные цены, гарантия. Посмотреть продукцию >>>

Световая отдача ламп находится в зависимости от температуры нити накала и пропорциональна квадрату силы тока.

Световая отдача ламп основной серии лежит в пределах 7 — 19 лм / Вт, при теоретическом пределе для источников белого света — около 240 лм / Вт и для светового излучения вообще — 683 лм / Вт. Световая отдача ламп данного типа повышается с увеличением их единичной мощности и снижается с увеличением номинального напряжения.

Уменьшение световой отдачи ламп, изготовленных из эталонной партии, через 100 ч горения не должно превышать 3 % от начальной.

К, при которой световая отдача лампы достигает 30 лм ватт. Точечная лампа применяется в лабораториях, когда требуется яркий источник света малых размеров.

Удельная мощность зависит от световой отдачи ламп и расположения светильников. При составлении таблиц учтено наивыгоднейшее расположение светильников и соответствующая ему мощность ламп, а при неосуществимости наивыгоднейшего рас-пол Ъжения из-за ограниченной мощности ламп или размеров светильника — применение ламп наибольшей возможной мощности.

Зависимость визуальной и энергетической сил света лампы накаливания, а также ее светового и энергетического к. п. д. от потребляемой мощности.

Для того чтобы определить световую отдачу лампы ( а не ее излучения), следует весь испускаемый лампой световой поток разделить на всю потребляемую ею мощность.

По действующему у нас ГОСТ световая отдача ламп лежит в пределах 32 — 48 лм / вт, но уже в ближайшее время ожидается дальнейшее резкое увеличение световой отдачи. Наибольшую световую отдачу имеют лампы БС, затем ТБС и, наконец, ДС и ХБС. В пределах одного типа световая отдача увеличивается с увеличением мощности ламп, однако, лампы 80 вт имеют меньшую световую отдачу, чем лампы 40 вт. Так как лампы всегда включаются через балласт, в котором теряется около 20 % энергии, то эффективная светоотдача ламп несколько ниже указанных значений.

В условиях повышенной температуры среды световая отдача ламп также снижается. Для таких условий выпускаются амальгамные лампы, в которых ртуть содержится в составе амальгамы. В зависимости от способа их установки они могут применяться в двух режимах: при температуре окружающего воздуха 5 — 30 С и при температуре 30 — 60 С, причем в последнем случае они дают световой поток на 25 % больше, чем стандартные лампы.

 Светодиодная лента  Офисные Светильники

За указанными пределами напряжения уменьшается световая отдача ламп, сокращается срок их службы 4 не гарантируется безотказное зажигание.

Как показывают литературные данные , можно повысить световую отдачу лампы практически без ухудшения цветопередачи ограничением спектра излучения областью 0 44 — 0 66 мкм. При этом спектр должен быть узкополосным.

Разделив это произведение на мощность Р, найдем световую отдачу лампы в разных режимах. Причина этого уменьшения световой отдачи лампы состоит в том, что часть мощности, потребляемой лампой, рассеивается в окружающем пространстве из-за теплопроводности и конвекции воздуха и не превращается в излучение.

Выбор лампочки для дома

 Офисные Светильники

Рассматриваемая характеристика источников света оказывает существенное влияние на процесс подбора самого экономичного варианта для использования в доме. Чаще всего используются следующие виды.

Лампы накаливания

Постепенно теряют свою популярность, проигрывая последним разработкам по всем показателям в области энергосбережения. Имея отдачу света на уровне 9-19 люменов на потребляемый ватт энергии, такие лампы не способны увеличивать отдачу даже при значительном увеличении мощности. Происходит только повышение параметров светового потока.

Еще один недостаток – повышенные траты электричества из-за нагревания в процессе эксплуатации. Кроме невысокой цены трудно отыскать еще какие-то плюсы.

КЛЛ модели

Отличные показатели экономичности, долговечность и параметры отдачи до 104 люменов – причина большой востребованности и популярности этих ламп. Они применяются в основном в офисных помещениях, производственных цехах и магазинах из-за довольно больших габаритов. Но налажен выпуск и компактных модификаций, приспособленных для бытовых нужд.

Светодиодные образцы

Лучший на сегодняшний день вариант – . Они практически не подвержены нагреву, имеют разную конструкцию цоколя, идеальны с точки зрения компактности. К важным приоритетам относятся длительные сроки службы, устойчивость к низким температурам и полная независимость от потенциальной опасности перепадов напряжения и многократного включения и выключения.

Диапазон световой отдачи не имеет аналогов среди других световых приборов – 100-120 люменов.

Световая отдача — лампа — накаливание

Световая отдача люминесцентных ламп в 4 — 5 раз превы -, шает световую отдачу ламп накаливания той же мощности.

Газоразрядные источники света значительно экономичней ламп накаливания — их световая отдача в несколько раз выше световой отдачи ламп накаливания. Имеет особое значение и то, что. Применение светильников с газоразрядными источниками света в первую очередь целесообразно в основных цехах и помещениях, где по условиям работы предусматривается высокий уровень освещенности, а также на ряде участков и объектов открытой территории электростанции ( подстанции) ( см. гл.

Ртутная лампа высокого давления ДРЛ.

Как следует из таблицы, лампы ДРЛ обладают высокой световой отдачей, значительно превышающей световую отдачу ламп накаливания. Средняя продолжительность горения ламп ДРЛ должна быть не менее 7 500 ч, причем до 5 250 ч должно догорать не менее 70 % ламп. Устойчивый режим работы лампы и номинальный световой поток устанавливаются через 5 — 7 мин после включения лампы.

При этом условии максимальная световая отдача белых люминесцентных ламп составляет 60 — 70 лм / Вт, что значительно превышает световую отдачу ламп накаливания.

Лампы накаливания имеют о — юсительно невысокий срок службы ( приблизительно 1000 ч, люминесцентные — гораздо больший ( около 5000 ч), световая отдача ламп накаливания не превышает 18 лм / Вг, а люминесп нтных — в 4 — 5 раз выше. Однако основное различие этих и гочников заключается в другом: в составе изучаемого света.

Если принять, что капитальные вложения на один киловатт составляют 125 руб при лампах накаливания и 250 руб — при люминесцентных лампах, и учесть, что средняя световая отдача ламп накаливания около 15 лм / Вт, а световая отдача ламп ЛБ-40, с учетом потерь в ПРА, 63 лм / Вт, то можно убедиться, что капитальные вложения при сопоставляемых источниках света выравниваются, даже если при люминесцентных лампах осуществляются удвоенные значения освещенности. Сопоставляя срок службы и цену лампы накаливания и люминесцентной лампы, легко убедиться, что расходы на замену ламп, отнесенные к равному потоку, при люминесцентных лампах меньше.

Основным преимуществом люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания является их высокая световая отдача — примерно 35 — 80 лм — Вт 1, превышающая в 5 — 6 раз световую отдачу ламп накаливания.

Применение системы 380 / 220 В характеризуется экономией проводникового материала по сравнению с системой 220 / 127 В за счет уменьшения сечений проводов питающих и групповых сетей и одновременным повышением расхода электроэнергии на 10 — 12 % за счет более низкой световой отдачи ламп накаливания 220 В по сравнению с лампами 127 В.

Ее реальными преимуществами являются несколько большая световая отдача ламп накаливания и меньшая опасность поражения электрическим током, хотя с точки зрения нормативных требований в последнем отношении обе системы равноценны.

Основным преимуществом газоразрядных ламп является их экономичность. Световая отдача этих ламп колеблется в пределах 30 — 80 лм / Вт, что в 3 — 4 раза превышает световую отдачу ламп накаливания.

Лампы накаливания являются тепловыми источниками света, светоизлучателем в которых является вольфрамовая нить, помещенная в стеклянную колбу. Выпускаются лампы мощностью от 15 до 1500 Вт на напряжение 127 и 220 В. Световая отдача ламп накаливания не превышает 19 лм / Вт. Лампы накаливания имеют ряд ценных преимуществ — простота устройства, низкая стоимость, надежность и удобство в эксплуатации.

Возрастающие требования, предъявляемые к искусственному освещению, непосредственно зависят от эффективности применяемых источников света. Пока наиболее распространенными источниками света остаются лампы накаливания. Однако поглощаемая ими энергия в основном превращается в тепло и только 1 5 — 3 5 % излучается в виде светового потока. Световая отдача ламп накаливания не превышает 17 лм / Вт. Этим и объясняется крайне низкая их светотехническая экономичность.

Лампы накаливания относительно дешевы, позволяют довольно просто осуществлять цветовое кодирование и выпускаются, различных размеров и на разную мощность. Это дает возможность разраба тывать УОИ с малым и большим расстоянием считывания. Благодаря большой световой отдаче ламп накаливания такие УОИ широко применяют в системах коллективного пользования, обеспечивающих отображение справочной, табличной и рекламной информации дальностью считывания до нескольких сотен метров. Знаковые индикаторные блоки просты по конструкции. Из них компонуются табло, позволяющие отображать цифровую и текстовую информацию. Общеизвестны УОИ такого типа, выпускаемые фирмами Omega, Longin, Электроимпекс, отечественными и другими предприятиями.

Основные характеристики ламп для освещения

К основным техническим параметрам, по которым определяются качества осветительных ламп, относятся:

  • потребляемая мощность;
  • световой поток;
  • светоотдача;
  • срок службы лампы;
  • прочность конструкции;
  • габариты и вес;
  • экологичность.

Наряду с этими характеристиками большое значение и такие показатели:

  • спектр и цветопередача;
  • возможность регулировки света;
  • направленность света.

Важнейшим показателем качества светильника является потребляемая им мощность. Эта величина показывает экономичность осветительного прибора.

Световой поток характеризует величину излучаемого данным прибором света.

Эффективность осветительных ламп данного типа можно оценить по такому показателю как светоотдача. Светоотдача равна отношению светового потока на мощность прибора. Она показывает какой световой поток может излучить прибор при потреблении им мощности в 1 Вт.

Важнейшим показателем надежности ламп для освещения является срок их службы, который определяется в часах. Чем больше срок службы, тем надежней лампа и тем дольше она не будет перегорать.

Качество света

Важным показателем для светильников различного типа является качество света. Его можно оценивать с помощью двух показателей:

цветовая температура.

Первый показатель качества светильников показывает то, насколько близок цвет предмета при освещении данным светильником к цвету предмета при освещении его идеальным светом. В качестве идеального источника принимается солнечный свет. Значения этого показателя для различных светильников приведены в таблице 1.

Второй показатель характеризует оттенки излучаемого светильником света и указывается в градусах Кельвина (К). Такую температуру имело бы черное тело, излучающее такой же свет, что и светильник. Правильно выбранный оттенок белого света может положительно влиять на производительность труда или внешний вид предметов и пространства.

Цветовая температура

При этом для жилых помещений рекомендуются излучатели теплого света (2700 К-3000 К), иногда – нейтрального (3500 К- 4000 К). Белый свет используется в магазинах и библиотеках, холодный в супермаркетах и больницах, а дневной – в музеях и галереях.

В таблице 2 приведены цветовые температуры для различных типов ламп.

Таблица 2

Люминесцентные и светодиодные лампы могут обеспечивать весь необходимый диапазон цветовых температур. Лампы накаливания и галогенные лампы не имеют такой возможности. Очевидно, что при замене традиционных источников света всегда можно подобрать подходящие светодиодные светильники.

Как получить белый свет с использованием светодиодов

Черный цвет – это отсутствие всех цветов. Когда свет от всех частей цветового спектра накладывается друг на друга (то есть все цвета присутствуют), совокупная смесь кажется белой. Это так называемый полихроматический белый свет. Основными цветами, из которых можно получить все оттенки, являются красный, зеленый и синий (RGB). Вторичные цвета, также называемые дополнительными: сиреневый (смесь красного и синего); голубой (смесь зеленого и синего); и желтый (смесь красного и зеленого). Любой дополнительный цвет и противоположный основной цвет также дают в сумме белый свет (желтый и синий, голубой и красный, сиреневый и зеленый).

Во втором способе желтый (или зеленый плюс красный) люминофор наносится на синий светодиод, в результате два или три излучения смешиваются, образуя белый или близкий к белому свет.

Третий способ заключается в том, что на поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне, наносятся три люминофора, излучающих, соответственно, синий, зеленый и красный свет. Это похоже на то, как светит люминесцентная лампа.

В основе четвертого способа получения белого света с помощью светодиодов, лежит использование полупроводника ZnSe. Структура представляет собой синий светодиод ZnSe, «выращенный» на ZnSe-подложке. Активная область проводника при этом излучает синий свет, а подложка — желтый.

У каждого и способов есть свои достоинства и недостатки, на форуме ЭкспертЮнион ведется обсуждение этой темы.

Технология смешения цветов в принципе позволяет не только получить белый цвет, но и перемещаться по цветовой диаграмме при изменении тока, пропускаемого через разные светодиоды. Этим процессом можно управлять вручную или посредством специальной программы. Таким же образом возможно получать различные цветовые температуры. Поэтому RGB-матрицы широко используются в светодинамических системах. Кроме того, большое количество светодиодов в матрице обеспечивает высокий суммарный световой поток и большую осевую силу света. Но световое пятно из-за аберраций оптической системы имеет неодинаковый цвет в центре и по краям, а главное, в связи с неравномерным отводом тепла с краев матрицы и из ее середины светодиоды нагреваются по-разному, и, соответственно, по-разному изменяется их цвет в процессе старения — суммарные цветовая температура и цвет «плывут» за время эксплуатации. Это неприятное явление достаточно сложно и дорого скомпенсировать.

Белые светодиоды с люминофорами (phosphor-converted LEDs) существенно дешевле, чем светодиодные RGB-матрицы (в пересчете на единицу светового потока), и позволяют получить хороший белый цвет. И для них, в принципе, не проблема попасть в точку с координатами (X=0,33, Y=0,33) на цветовой диаграмме МКО. Недостатки же таковы: во-первых, у них меньше, чем у RGB-матриц, светоотдача из-за преобразования света в слое люминофора; во-вторых, достаточно трудно точно проконтролировать равномерность нанесения люминофора в технологическом процессе (как следствие, не контролируется цветовая температура); и в-третьих – люминофор тоже стареет, причем быстрее, чем сам светодиод.

Белые светодиоды ZnSe обладают рядом преимуществ. Они работают при напряжении 2,7 В и очень устойчивы к статическим разрядам. Светодиоды ZnSe позволяют излучать свет в гораздо более широком диапазоне цветовых температур, чем устройства на основе GaN (3500-8500 К по сравнению с 6000-8500 К). Это позволяет создавать приборы с более «теплым» свечением, которое предпочитают американцы и европейцы. Есть и недостатки: хотя излучатели на основе ZnSe имеют высокий квантовый выход, они недолговечны, имеют большое электрическое сопротивление и пока не нашли коммерческого применения.

Сравнение светодиодных приборов с лампами других типов

Для сравнения будут рассматриваться следующие типы приборов освещения:

  • светодиодная лампа. Основным элементом такой лампы является светодиод, излучающий свет при прохождении через него тока;
  • лампа накаливания. Это наиболее распространенный тип лампы. В ней используется излучение металлической нити, находящееся в стеклянной колбе. Из-за малых кпд и надежности такие лампы заменяются более современными приборами;
  • галогенная лампа. В ней в качестве излучателя используется вольфрамовая нить, помещенная в колбу с буферным газом. Эти приборы имеют лучшие характеристики, чем лампы накаливания;
  • люминесцентная («энергосберегающая») лампа. Эта лампа представляют собой газоразрядный источник света. При этом разряд электричества в парах ртути вызывает свечение слоя люминофора. Лампы такого типа более эффективны, чем лампы накаливания.

Таблица 1

Параметр Лампа накаливания Галогенная Люминесцентная Светодиодная
Световой поток, лм 700 700 700 800
Мощность, Вт 75 45 15 10
Светоотдача, лм/Вт 10 16 47 80
Индекс цветопередачи 90-100 70-90 75 80-100
Пульсация, % 5 5 30-40 1-30
Срок службы, час 1000 2300 8000 50000
Температура, °С 180 100-150 60 70
Конструкция хрупкая хрупкая хрупкая прочная
Виброустойчивость нет нет нет да
Экологичность да да нет (ртуть) да
Цена, руб 30 50 150 500

Как видно из таблицы, для получения такого потока света наибольшая мощность в 75 Вт требуется для лампы накаливания, а наименьшую мощность в 10 Вт потребляет светодиодный светильник. Для галогенного и люминесцентного светильников требуются мощности в 45 и 15 Вт, соответственно.

Таким образом, эффективность каждого из этих светильников будет характеризоваться светоотдачей (с округлением) в 10, 16, 47 и 80 лм/Вт. То есть, светодиодные лампы позволят значительно сэкономить электроэнергию, а, следовательно, и уменьшить затраты на освещение. Необходимо отметить, что приводимые значения светоотдачи светодиодных ламп учитывают кпд системы питания, рассеивателя, отражателя и других конструктивных элементов. Максимальная светоотдача светодиодов может достигать 150 -170 лм/Вт.

Индекс цветопередачи у лампы накаливания является наиболее близким к идеальному (солнечному свету). У обычных люминесцентных ламп этот индекс имеет порядок 75. Для ламп такого типа с 5-ти полосным люминофором индекс может достигать 90. Светодиодные светильники имеют индекс светопередачи порядка 80-100, что является комфортным для глаз.

Наибольшая пульсация света происходит в люминесцентных лампах. Благодаря тепловой инерционности спирали лампы накаливания и галогенные лампы имеют пульсацию, не превышающую 5 %. В дешевых светодиодных лампах пульсация света может достигать 30 %. Для получения в этих лампах малой пульсации необходимо использовать высококачественные драйверы. Надо также учитывать, что использование для регулировки силы света диммеров с широтной модуляцией может увеличить пульсацию светодиодной лампы.

Надежность светодиодной лампы (50000 часов) также значительно превышает надежность других приборов, особенно лампы накаливания (1000 часов). Благодаря этому для освещения светодиодными лампами потребуется меньшее число приборов, которые менять надо будет значительно реже.

При работе световых приборов часть энергии уходит на выделение тепла. При этом в лампах накаливания на нагрев тратится до 80 % электроэнергии, в галогенных лампах – до 65%, в люминесцентных лампах – 25%, а в светодиодных – всего 2 — 5%. При этом наиболее сильно греется лампа накаливания, а меньше всех нагреваются люминесцентные и светодиодные лампы.

С конструктивной точки зрения наиболее прочным и устойчивым к вибрации является светодиод. Корпус светодиодов выполняется из прочных сортов пластмассы или эпоксидной смолы. Колбы остальных типов приборов изготавливаются из стекла, что делает их очень хрупкими.

Для экологии опасны только люминесцентные лампы, которые содержат пары ртути. Наличие ртути должно учитываться при утилизации таких ламп, что не всегда делается в полной мере. Еще одним недостатком люминесцентных ламп является мерцание света. Это явление иногда делает освещение некомфортным и может негативно влиять на зрение человека.

Примечания

  1. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Айзенберга Ю. Б. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 472 с.
  2. Подробности приведены в статье Кандела.
  3. Отношение величины световой отдачи к значению теоретического максимума, то есть к 683,002 лм/Вт.
  4.  (нем.) (PDF) (недоступная ссылка). www.osram.de. Дата обращения 28 января 2008.
  5. БСЭ: кремлёвские звёзды //  :  / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  6. Klipstein, Donald L.  (недоступная ссылка) (1996). Дата обращения 16 апреля 2006.
  7. Klipstein, Donald L. . Don Klipstein’s Web Site. Дата обращения 15 января 2008.
  8.  (недоступная ссылка). Дата обращения 1 марта 2009.
  9. (PDF). PhilipsLumileds. Дата обращения 23 апреля 2008.
  10.  (недоступная ссылка). . Дата обращения 8 февраля 2010.
  11. . Дата обращения 26 января 2015.
  12. (pdf). Optical Building Blocks. Дата обращения 14 октября 2007. Note that the figure of 150 lm/W given for xenon lamps appears to be a typo. The page contains other useful information.
  13. OSRAM Sylvania Lamp and Ballast Catalog. — 2007.
  14. БСЭ: световая отдача //  :  / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  15. ↑  (недоступная ссылка). Дата обращения 1 марта 2009.
  16. . Дата обращения 1 марта 2009.
  17. По определению канделы в Международной системе единиц (СИ)

Использование

Активную часть своей жизни человек проводит главным образом в таких условиях освещения, когда функционирует дневное зрение. Пользуясь им, он получает большую часть визуальной информации. По этим причинам на практике в основном используется спектральная эффективность V(λ){\displaystyle V(\lambda )}, относящаяся к дневному зрению. Именно она (вместе с коэффициентом Km{\displaystyle K_{m}}) лежит в основе системы .

Система устроена так, что любой Xe(λ){\displaystyle X_{e}(\lambda )} соответствует определённая световая величина Xv(λ){\displaystyle X_{v}(\lambda )}. В случае монохроматического света связь между ними описывается соотношением

Xv(λ)=KmXe(λ)V(λ).{\displaystyle X_{v}(\lambda )=K_{m}X_{e}(\lambda )V(\lambda ).}

Для немонохроматического света аналогичное по смыслу соотношение имеет вид:

Xv=Km⋅∫380 nm780 nmXe,λ(λ)V(λ)dλ,{\displaystyle X_{v}=K_{m}\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}X_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda ,}

где Xe,λ(λ){\displaystyle X_{e,\lambda }(\lambda )} — спектральная плотность величины Xe(λ){\displaystyle X_{e}(\lambda )}. Спектральная плотность определяется как отношение величины dXe(λ),{\displaystyle dX_{e}(\lambda ),} приходящейся на малый спектральный интервал, располагающийся между λ{\displaystyle \lambda } и λ+dλ,{\displaystyle \lambda +d\lambda ,} к ширине этого интервала:

Xe,λ(λ)=dXe(λ)dλ.{\displaystyle X_{e,\lambda }(\lambda )={\frac {dX_{e}(\lambda )}{d\lambda }}.}

С учётом численного значения Km{\displaystyle K_{m}} получается:

Xv=683⋅∫380 nm780 nmXe,λ(λ)V(λ)dλ.{\displaystyle X_{v}=683\cdot \int \limits _{380~nm}^{780~nm}X_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda .}

Таким образом, использование относительной световой эффективности V(λ){\displaystyle V(\lambda )} позволяет, зная энергетические характеристики света, рассчитывать его световые параметры.

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован.

Яндекс.Метрика