Какие бывают виды освещения? обзор основных видов источника света их классификация и нюансы применения (видео + 125 фото)

Спектры испускания

При поглощении фотонов электроны переходят в возбужденное состояние. Когда они возвращаются в основное состояние, возникают новые фотоны, имеющие ту же длину волны и, следовательно, тот же цвет, что и поглощенные, однако излучаются они в произвольных направлениях. Лишь очень немногие кванты, соответствующие этому цвету, попадают на проекционную поверхность, поэтому и возникают темные полосы.

Но если теперь собрать свет, излучаемый во все стороны, и пропустить его через призму, возникнет линейчатый спектр, полностью дополнительный к темным полосам. Поскольку этот свет излучается, иными словами, испускается атомами водорода, такой линейчатый спектр называют также спектром испускания.

Физика источников света

Спектр излучения, который видит глаз человека, лежит в приделах длин волн фотонов от 400 нм до 700 нм. Источником света является физический процесс, который происходит в атоме вещества. Атом в результате какого-либо действия может получить энергию извне, часть этой энергии он передает своей электронной подсистеме.

Энергетические уровни электрона в атоме являются дискретными, то есть каждому из этих уровней соответствует конкретная величина. Благодаря полученной извне энергии некоторые электроны атома могут перейти на энергетические уровни более высокого порядка, в этом случае можно говорить о возбужденном электронном состоянии. В этом состоянии электроны оказываются неустойчивыми и снова переходят на уровни с меньшей энергией. Этот процесс сопровождается излучением фотонов, которое и является светом, который мы воспринимаем.

Светодиодные лампы

Светодиоды — полупроводниковые светоизлучающие приборы, называют источниками света будущего. Если говорить о современном состоянии «твердотельной светотехники», можно утверждать, что она вышла из периода младенчества. Достигнутые характеристики светодиодов (световая отдача до 140 лм/Вт, Rа=80–95, срок службы 70 000 часов) уже обеспечили лидерство во многих областях.

Диапазон мощностей светодиодных источников, реализация в лампах разных типов цоколей, управление лампами позволили в короткий срок удовлетворить растущие требования к источникам света. Главными преимуществами светодиодов остаются компактные размеры и управления цветовыми параметрами (цветодинамика).

Применение искусственных источников видимого излучения

Каждый искусственный источник электромагнитного излучения определенного типа используется человеком в той или иной сфере деятельности. Области применения источников света следующие:

• Лампы накаливания продолжают оставаться основными источниками освещения помещений благодаря их низкой цене и хорошему индексу цветопередачи. Однако эти лампы постепенно вытесняются галогеновыми.
• Галогеновые лампы задумывались как электроприборы, которые должны были повысить эффективность ламп накаливания, заменив их. В настоящее время они нашли свое применение в автомобилях.
• Флуоресцентные источники света применяются главным образом для освещения офисов и других служебных помещений благодаря своему разнообразию форм и излучению рассеянного и равномерного света. Эффективность излучения такого типа ламп повышается с увеличением их длины и диаметра.

Историческая эволюция приборов для освещения

Первые источники видимого электромагнитного излучения, которые использовало человечество для своих нужд, были основаны на сжигании горючего топлива растительного (дерево) или животного происхождения (сало и жир).

Древние греки и римляне впервые стали использовать глиняные и бронзовые сосуды, в которые помещали горючие вещества. Эти сосуды стали прародителями современных ламп.

В конце XVIII века швейцарский химик Аргант изобрел лампу с фитилем, в которой в качестве топлива использовался керосин. В конце XIX века Эдисон запатентовал электрическую лампу накаливания. После этого изобретения и благодаря быстрой динамике развития индустрии, начинает появляться множество других электрических источников излучения.

Компактные (энергосберегающие) люминесцентные лампы

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

Преимущества компактных ламп по сравнению с лампами накаливания:

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

Важность естественного света для здоровья человека

Для всех организмов, которые обитают на планете Земля, вращение нашей планеты и периодичность дня и ночи являются важными процессами для нормальной жизнедеятельности и протекания биологического цикла. Более того, чтобы быть здоровыми, большинство живых существ нуждаются в прямом солнечном излучении.

Если говорить о человеке, то недостаток солнечного света приводит к развитию депрессии, а также к недостатку витамина D, поскольку полученный человеком загар позволяет организму усваивать этот витамин с большей легкостью.

Результаты одного исследования продемонстрировали, что достаточное нахождение человека под прямыми солнечными лучами позволяет снизить и облегчить некоторые симптомы определенных заболеваний. В частности, связанные с депрессией проблемы полностью или частично исчезали у 20% пациентов. Естественно, что один лишь солнечный свет не является лекарством против депрессии, однако он является неотъемлемой частью комплексного лечения.

Искусственное освещение

Искусственное освещение и его потребность не вызывает сомнений в необьходимости ни у кого, в том числе у инженерных и социальных служб, технологов и проектировщиков. Освещение с помощью искусственных приборов начало прогрессировать с момента создания лампы накаливания. Текущие осветительные приборы из года в год улучшают кондиционные свойства оборудования. Большим подспорьем в этом отношение служат разработки дизайнеров для индивидуального использования и для мест многолюдного пользования. Выбор изделий осветительного направления весьма разнообразен и диктуется конкретной решаемой задачей.

Искусственное освещение подразделяется на следующие направления:

• общее;
• локальное (местное);
• комбинированное;
• аварийное.

Различные типы источников света

Определение 1Источником света называют тело, излучающее энергию в световом диапазоне.

Классификацию источников света можно проводить в зависимости от различных их характеристик. Так в физике важным является деление источников света на точечные и непрерывные (модели источников света).

Возможно деление на естественные и искусственные источники света. К естественным источникам относят: Солнце, звезды, атмосферные электрические разряды и т.д. Искусственными источниками света считают: пламя, разного рода лампы, светодиоды, лазеры. Искусственные источники света делят в зависимости от вида энергии, которая переходит в излучение.

Источники света подразделяют на:

Готовые работы на аналогичную тему

Курсовая работа Источники света 450 ₽ Реферат Источники света 260 ₽ Контрольная работа Источники света 190 ₽

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

• тепловые источники (свет в которых появляется в результате их нагрева до высоких температур);
• люминесцентные источники (световое излучение в которых, возникает за счет превращения различных видов энергии, отличной от тепловой).

Также искусственные источники света могут делить в зависимости от их конструктивных особенностей.

Газоразрядные лампы высокого давления

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

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

[править] Физическая природа и свойства света

Благодаря дисперсии белый свет можно разложить в спектр с помощью призмы Как и любые другие электромагнитные волны, свет характеризуется частотой, длиной волны, поляризацией и интенсивностью. В вакууме свет распространяется с постоянной скоростью, не зависящей от системы отсчета — скоростью света. Скорость распространения света в веществе зависит от свойств вещества и в целом меньше скорости света в вакууме. Длина волны связана с частотой законом дисперсии, который также определяет скорость распространения света в среде.

Взаимодействуя с веществом, свет рассеивается и поглощается. При переходе из одной среды в другую изменяется скорость распространения света, что приводит к преломлению. Наряду с преломлением на границе двух сред свет частично отражается. Преломление и отражение света используется в различных оптических приборах: призмах, линзах, зеркалах, позволяющих формировать изображение.

Излучение и поглощение света происходит квантами: фотонами, энергия которых зависит от частоты:

,

где E — энергия кванта, — частота, h — постоянная Планка.

Обычный дневной свет состоит из некогерентных электромагнитных волн с широким набором частот. Такой свет принято называть белым. Белый свет имеет спектр, который соответствует спектру излучения Солнца. Свет с другим спектром воспринимается как цветной. Дисперсия света позволяет разложить свет на цветные составляющие.

Как и любая другая электромагнитная волна, свет характеризуется поляризацией. Дневной свет обычно неполяризованный или частично поляризованный. Степень поляризации света меняется при каждом акте отражения от любой поверхности или прохождения через любую среду.

Свет переносит энергию. В частности, солнечный свет является одним из основных источников энергии на Земле. Часть этой энергии воспринимается живыми организмами при фотосинтезе. Использование солнечной энергии человечеством — одна из важнейших современных проблем.

Люминесцентное излучение

Этот тип излучения возникает без предварительного нагрева тела и состоит из двух последовательных физических процессов:

1. Поглощение электронной подсистемой энергии и переход этой подсистемы в возбужденное энергетическое состояние.
2. Излучение в световом диапазоне, связанное с возвращением электронной подсистемы в основное энергетическое состояние.

Если оба этапа происходят во временном интервале в несколько секунд, то процесс называется флуоресценцией, например, излучение экрана телевизора после его выключения является флуоресцентным. Если же оба этапа процесса излучения происходят в течение несколько часов и дольше, то такое излучение называется фосфоресценцией, например, светящиеся часы в темной комнате.

[править] Восприятие света глазом

Из человеческих органов чувств больше информации об окружающей среде дает нам зрение. Однако видеть окружающий мир люди могут только потому, что существует свет.

Человек видит электромагнитные волны в том видимом диапазоне, который соответствует рецепторам, поглощающим свет соответствующих частот, вызывая при этом соответствующие импульсы в нервной системе. Сетчатка человеческого глаза имеет два типа светочувствительных клеток: палочки и колбочки. Палочки не имеют особой чувствительности к определенному диапазону спектра, зато более чувствительны к свету вообще, поэтому позволяют видеть черно-белое изображение. Колбочки имеют в своем составе молекулы, которые чувствительны к различным диапазонам видимого спектра, поэтому позволяют видеть в цвете.

Классификация осветительных приборов

Оборудование можно делить на разные группы по нескольким критериям. Они различаются не только по конструктивным особенностям, но и по рабочим параметрам, а также степени защищенности.

Классификация по месту применения

Осветительные приборы применяются практически везде. Поэтому при изготовлении учитываются условия использования, всего выделяют три варианта применения:

1. В помещениях. Самая распространенная группа, используется в жилом и промышленном секторе, а также в общественных зданиях. Есть много вариантов – от традиционных люстр и встроенных светильников до настольных ламп и различных типов подсветки. Уровень защиты от неблагоприятных условий бывает разным, так как нередко приборы ставят в помещениях с повышенной влажностью.
2. На открытых пространствах. Тут требования намного выше, так как на оборудование воздействуют осадки, перепады температур и другие неблагоприятные факторы. В эту группу входят все устройства, которые устанавливаются на улице и в неотапливаемых помещениях.

   Уличные фонари должны выдерживать осадки и перепады температур.

3. В экстремальных средах. Нередко приходится ставить светильники под водой, в шахтах, в условиях Крайнего Севера, в местах с опасностью попадания камней и т.д. Чаще всего светильники разрабатываются под конкретные условия.

Классификация по уровню защиты от окружающей среды

Степень защиты обозначается буквами IP и есть практически у всего оборудования

Поэтому при выборе надо обращать внимание на маркировку, есть несколько основных видов:

1. IP20. Самый низкий класс, который защищает источник света только от попадания крупных элементов. Оборудование подходит для жилых и отапливаемых помещений, не выдерживает попадания воды и других неблагоприятных воздействий.
2. IP44. Вариант с нормальной защитой от попадания влаги. Его можно использовать как для наружного освещения, так и в помещениях с повышенной влажностью. При этом попадание брызг воды также нежелательно.
3. IP54-IP65. Варианты с отличной защитой от пыли и влаги, могут применяться практически в любых условиях. Выдерживают прямое попадание струи воды и не пропускают даже мелкую пыль внутрь корпуса.
4. IP68. Подходят для сложных условий эксплуатации, могут устанавливаться даже под водой.

Варианты с самой высокой степенью защиты можно ставить даже под водой.

Классификация светильников для помещений по конструктивному исполнению

Это самая большая группа, в которой десятки разновидностей. Можно выделить несколько основных:

1. Подвесные. Располагаются на некотором расстоянии от потолка и могут крепиться на жесткой ножке или гибком элементе (шнур, цепь и т.д.). Второй тип удобен тем, что можно регулировать высоту расположения. Люстры могут иметь разные размеры и форму.
2. Встроенные. Подходят для пустотелых конструкций, чаще всего устанавливаются в натяжных и гипсокартонных потолках. Корпус располагается в нише, снаружи видна только наружная часть, чаще всего это рассеиватель или регулируемой плафон. Есть полунакладные варианты, они скрываются под потолком частично.

   Встроенные варианты идеально подходят для натяжных потолков.

3. Настенные светильники. Это могут быть классические бра или более современные варианты с возможность изменения направления света.
4. Настольные и напольные светильники. Первый вид ставится на столешницу или крепится к ее торцу специальным зажимом. Второй – торшеры, ставится около дивана или кресла, чтобы обеспечить комфортные условия для чтения.
5. Встроенные панельные элементы. Применяются в подвесных потолочных системах из плит. По размеру подходят под стандартные ячейки, поэтому просты в монтаже и выглядят аккуратно.
6. Потолочные плафоны. Чаще всего имеют небольшой размер и равномерно распределяют свет вокруг за счет рассеивающего элемента. Современная разновидность – светодиодные панели.

По типу используемых ламп

В светильниках используется несколько основных разновидностей, чаще всего встречаются:

1. Лампы накаливания. Недорогое решение, которые используется все реже из-за большого потребления энергии.
2. Люминесцентные модели отличаются низким энергопотреблением и хорошими световыми характеристиками.
3. Галогенные дают качественный свет, но потребляют много электричества.
4. Светодиодные самые экономичные на сегодня. Обеспечивают ровный свет и служат в разы дольше аналогов.

Выбрать осветительный прибор несложно, если учитывать условия эксплуатации и нужный уровень освещенности. Для достижения лучшего эффекта в помещениях стоит комбинировать разные виды оборудования.

Искусственное освещение

Искусственная подсветка, внутренняя или наружная, применяется преимущественно в темное время суток. Кроме того, ее используют в помещениях, не имеющих проемов для проникновения солнечного света. В качестве источников используются различные виды осветительных приборов — традиционные, хотя и устаревшие лампы накаливания, или более современные и эффективные люминесцентные или светодиодные конструкции. Существуют различные типы и режимы подсветки, предназначенные для решения определенных задач.

Общее освещение

Это основная группа осветительных приборов, обеспечивающая общий режим подсветки в помещении. Она используется чаще всего и обладает максимальной мощностью. При этом, общее равномерное освещение не акцентировано на отдельных участках комнаты, воздействуя на всю площадь одновременно. Действующие санитарные нормы определены именно для общего режима, что подчеркивает его лидирующее положение среди всех остальных видов.

https://youtube.com/watch?v=Lt_a7lldfHs

Зональное и местное освещение

Местное или зональное освещение — это группы светильников, предназначенные для подсветки определенных участков. Это могут быть зоны отдыха, рабочие места, прочие элементы помещений. Мощность и состав подобных групп определяются назначением и размерами участков, но, как правило, значительными размерами они не отличаются. Нередко бывает достаточно единственного светильника, обеспечивающего достаточную подсветку, но встречаются и довольно крупные системы, обслуживающие зоны повышенной ответственности. Как правило, для оформления рабочих участков применяются направленные источники света, способные обеспечить концентрацию внимания на заданных точках. В зонах отдыха используются мягкие режимы, реализованные с применением бра или закрытых источников, направленных на стены.

Декоративное освещение

Этот вид используется в жилых помещениях относительно недавно. Его задача состоит в создании декоративного эффекта, украшении жилища. Яркость потока света отходит на второй план, основная цель — внешняя привлекательность оформления. Существует масса разновидностей декоративных светильников, отличающихся формой, мощностью, способом установки. Специфических требований или нормативов для декоративного освещения не существует, преследуется единственная цель — образовать оригинальный, впечатляющий режим подсветки. Разработано множество вариантов дизайна, основанных на использовании тех или иных светильников, сгруппированных по определенному принципу и замыслу.

https://youtube.com/watch?v=irxv4pqXvDw

Аварийное освещение

В отличие от декоративного, аварийное освещение преследует сугубо практические, функциональные задачи. Целью этого вида является обеспечение должного уровня яркости при возникновении нештатных ситуаций. Основным критерием выбора и организации аварийного режима служат санитарно-технические нормы освещенности, учитывающие особенности и специфику помещений. Как правило, аварийное освещение обеспечивает эвакуацию людей из мест возникновения пожаров, задымлений или иных чрезвычайных ситуаций. Осветительные приборы устанавливаются на пути следования, в тамбурах или на площадках, позволяя ориентироваться в помещении при возникновении сложных условий.

Наружное и охранное освещение

Наружное освещение предназначено для обеспечения достаточной видимости в темное время суток. Уровень и мощность подсветки утверждены нормативами СНиП и привязаны к количеству людей или автомобилей на данном участке улицы. Основные источники света — уличные фонари высокой мощности, способные покрывать большие площади.

Архитектурное, рекламное и витринное освещение

Эти виды и группы приборов предназначены для оформления поверхности зданий, привлечения внимания людей к информационным блокам наружной рекламы, или к витринам. Степень освещенности регулируется соответствующими СНиП или иными нормативными документами. Чаще всего параметры архитектурного и рекламного светового оформления окончательно утверждаются на местном уровне, с учетом специфики региона.

Важным требованием является отсутствие слепящего воздействия на водителей и пешеходов, исключающее возможность возникновения аварийных ситуаций. В задачу входит максимально скрытое размещение светильников, чтобы не отвлекать зрителей и концентрировать их взгляд только на полезной информации. С этой целью устанавливаются направленные приборы, линейные конструкции или светодиодные ленты.

Галилео Галилей, его телескоп и основы мироздания

Летом 1669 года, Галилео Галилей, отправился в Венецию – столицу венецианской республики. Галилео был известен как непревзойденный естествоиспытатель и математик, нечуждый еретических взглядов. Будучи профессором университета, Галилей, имел постоянный источник дохода, однако часто оказывался на грани нищеты. Он постоянно искал способы поправить свое финансовое положение. Венецию в то время будоражили слухи об инструменте, который делал, казалось бы невозможное. Так называемая, подзорная труба, приближала удаленные предметы. Галилей понял, что ему улыбнулась удача.

Последнее достижение научно-технического прогресса того времени – устройство подзорной трубы, хранилось в строжайшей тайне. Галилею было известно лишь то, что нужны были две линзы, особым образом, расположенные в трубке. Так что устройство собственного прибора он тоже держал от всех в тайне.

То, что стекло каким-то образом искривляет свет, было известно с момента изобретения первых очков в начале тринадцатого века. Но в отличие от очков, в подзорной трубе и телескопе, используется система линз, которая располагается в строго определенном порядке.

Собранный за несколько недель телескоп Галилея, имел восьмикратное увеличение, то есть, был гораздо мощнее, чем первые подзорные трубы. Оставалось только обратить изобретение в звонкую монету.

И вот 21 августа 1609 года, Галилей взобрался на одну из городских колоколен и продемонстрировал свое изобретение местной знати. Телескоп произвел фурор. Теперь венецианцы были в состоянии заметить приближение кораблей на два часа раньше, чем при наблюдении невооруженным глазом. Военное преимущество и экономические выгоды, которые могла дать подобная информация, были очевидны всем присутствующим. Галилей подарил свой телескоп венецианскому доджу, а взамен ему было обещано пожизненное трудоустройство и двойное жалование.

Поправив свои финансовые дела, Галилей приступил к созданию более мощного телескопа. С его помощью великий ученый вознамерился изменить представление человека о мироздании.

В 1610 году, вышла книга Галилея «Звездный вестник». В ней приводится описание его астрономических наблюдений через оптический прибор.

Издревле считалось, что Земля является центром мироздания, а все небесные тела имеют гладкую поверхность. В телескоп Галилей разглядел, что поверхность Луны не равна и шершава, что там существуют кратеры и горы, достигающие шести километров в высоту, насколько он мог судить по теням, которые они отбрасывают.

Раскрыв ошибочность прежних теорий о небесных телах, телескоп дал Галилею представление и о масштабе Вселенной. Его взору открылось гораздо больше звезд, чем было видно невооруженным глазом. В последних главах книги Галилей сообщает об открытии четырех светил, расположенных на одной оси с Юпитером. Из его рисунков видно, как ночь за ночью меняется их положение. И ввиду того, что тела оставались на одной оси, Галилей заключил, что это вероятно спутники Юпитера, то есть, – это не звезды, – это луны.

Увиденное Галилеем в телескоп, опровергло общепринятое мнение, что Земля является центром, вокруг которого, вращается вся Вселенная.

Открытие спутников Юпитера означало, что не все во Вселенной вращается вокруг Земли, и, что Земля не центр мироздания, а всего лишь одна из множества планет.

Умение искривлять световые волны открыло Галилею глаза на природу мироздания и места человека в нем.

А следующее открытие в области природы света, уводит нас далеко за пределы солнечной системы и знакомит с историей зарождения звезд.

Похожие записи:

Синусоидальный ток и его основные параметры Ночник с датчиком движения Конструкция асинхронного электродвигателя: устройство механизма от а до я! применение и характеристики современных электродвигателей (160 фото) Какое напряжение в электрической сети компьютерного класса Как штробить стены под проводку болгаркой своими руками без пыли Определение направления вектора магнитной индукции с помощью правила буравчика и правила правой руки