Что такое освещение и каким оно бывает

Термическое излучение

Процесс термического излучения представляет собой физический процесс, при котором электронная подсистема возбуждается за счет передачи ей кинетической энергии от ядер атомов. Если какой-либо объект, например металлическую пластину, подвергнуть нагреву до высоких температур, то он начнет светиться. Сначала видимый свет будет иметь красный цвет, поскольку эта часть видимого спектра является наименее энергетической. При увеличении температуры металла он станет излучать бело-желтый свет.

Отметим, что при нагреве металла он сначала начинает испускать инфракрасные лучи, которые человек не способен видеть, но ощущает их в виде тепла.

Как измеряется освещенность

Для этого используют специальный прибор — люксметр. Его главным элементом является полупроводниковая фотопластина, генерирующая при облучении электрический ток. Количество протекающего в цепи заряда прямо пропорционально освещенности.

Существует 2 разновидности люксметров:

1. Аналоговые. Отображают показания при помощи стрелки, перемещающейся вдоль шкалы. Она отклоняется под действием магнитного поля, создаваемого катушкой при протекании тока.
2. Цифровые. Сигнал обрабатывается процессором, результаты отображаются на дисплее.

Цифровые люксметры превосходят аналоговые по удобочитаемости и точности показаний. Есть модели с выносным фотоэлементом, подключенным к основному устройству проводами.

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.

Интерференция

Световые волны, имеющие постоянную разность фаз и одинаковые частоты, производят видимый эффект интерференции, когда происходит усиление или ослабление результирующей волны.

Исаак Ньютон был одним из первых ученых, изучавших явление интерференции. В своем знаменитом эксперименте «Кольца Ньютона» он соединил выпуклую линзу с большим радиусом кривизны с плоской стеклянной пластиной. Если рассматривать эту оптическую систему через отраженный солнечный свет, наблюдается ряд концентрических светлых и темных сильно окрашенных кругов света. Кольца проявляются из-за тонкого слоя воздуха между линзой и пластиной. Свет, отраженный от верхней и нижней поверхности стекла, интерферирует и дает максимум интерференции в виде светлых, а минимум в виде темных колец.

Термическое излучение

Процесс термического излучения представляет собой физический процесс, при котором электронная подсистема возбуждается за счет передачи ей кинетической энергии от ядер атомов. Если какой-либо объект, например металлическую пластину, подвергнуть нагреву до высоких температур, то он начнет светиться. Сначала видимый свет будет иметь красный цвет, поскольку эта часть видимого спектра является наименее энергетической. При увеличении температуры металла он станет излучать бело-желтый свет.

Отметим, что при нагреве металла он сначала начинает испускать инфракрасные лучи, которые человек не способен видеть, но ощущает их в виде тепла.

Примеры непрямого излучения

Традиционным примером источников света данного типа является спутник Земли — Луна. Это небесное тело отражается солнечные лучи, которые падают на нее. Благодаря процессу отражения мы можем видеть, как саму Луну, так и окружающие нас предметы ночью в лунном свете. По той же причине видны в телескоп планеты солнечной системы, а также наша планета — Земля (если смотреть на нее из космоса).

Еще одним примером объекта непрямого излучения, который отражает лучи от источника света, является сам человек. В общем, любой предмет является источником непрямого излучения за исключением черной дыры. Гравитационное поле черных дыр настолько сильно, что даже свет не может выбраться из него.

Основные характеристики приборов

Основными характеристиками источников света являются следующие:

Световой поток. Физическая величина, которая характеризует количество света, испускаемого источником за одну секунду во всех направлениях. Единицей измерения светового потока является люмен.
Интенсивность излучения. В некоторых случаях возникает необходимость в знании распределения светового потока вокруг его источника. Именно это распределение и описывает данная характеристика, которая измеряется в канделах.
Освещенность. Измеряется в люксах и представляет собой отношение светового потока к освещаемой им площади. Эта характеристика важна для комфортного выполнения определенных видов работ. Например, по международным нормам освещенность на кухне должна быть около 200 люкс, а для учебы уже необходимы 500 люкс.
Эффективность излучения

Является важной характеристикой любой электрической лампы, поскольку она описывает отношение светового потока, создаваемого данным прибором, к потребляемой им мощности. Чем больше это отношение, тем более экономичной считается лампа.
Индекс цветопередачи

Указывает на то, насколько точно лампа воспроизводит цвета. Для ламп хорошего качества этот индекс лежит в области 100.
Цветовая температура. Представляет собой меру «белизны» света. Так, свет с преобладающими красно-желтыми цветами считается теплым и имеет цветовую температуру меньше 3000 К, холодный свет имеет синие цвета и характеризуется цветовой температурой выше 6000 К.

Как классифицируется освещение

Оптическое излучение делят на типы по нескольким критериям.

По происхождению

Освещение бывает:

1. Естественным. Представляет собой солнечные лучи, в т. ч. отраженные от луны.
2. Искусственным. Исходит от электрических осветительных приборов.
3. Совмещенным. Сочетает оба предыдущих варианта.

Совмещенное освещение применяют в случаях, когда интенсивность естественного может являться недостаточной.

По направлению распространения света

Выделяют 3 вида:

1. Боковой свет. Поступает через проем в стене (естественный свет) либо от закрепленной на ней лампы.
2. Верхний. Исходит от зенитных фонарей (естественный свет) или от установленных на потолке светильников.
3. Комбинированный. Сочетает 2 первых вида.

Поэтому производственные цеха по возможности оборудуют зенитными фонарями.

Искусственное освещение

С древних времен человек научился освещать своё жилище с помощью огня. Со временем цивилизация развивалась, а с изобретением электричества искусственное освещение стало постепенно доступным для каждого дома или производства. Для реализации правильной системы в пространстве используют несколько видов ламп освещения — накаливания, люминесцентные или светодиодные.

Искусственный свет бывает нескольких видов, рассмотрим подробнее каждый из них.

Общий. Равномерное освещение пространства достигается с помощью распределения потолочных светильников на равном расстоянии по всей площади. Напряжение потолочных ламп, как правило, самое мощное, из представленных, на рынке. Производственные помещения освещают лампами дневного накаливания, расположенными на потолке. Такой способ обеспечивает нормальные показатели, необходимые для безопасной работы сотрудников на предприятии.В жилых помещениях общий свет локализован, как правило, в центре потолка. В домах большой площади потолочное освещение распределяют равномерно на несколько светильников, а также современные тенденции рекомендуют распределять верхнее искусственное освещение в нескольких уровнях.

Местное. Наиболее комфортным считается освещение, которое называют местным или локальным. Источник, устанавливают непосредственно близко к рабочей зоне, например над обеденным столом, варочной поверхностью, раковиной на кухне. Для прихожей комнаты местным может быть светильник у зеркала, над вешалкой, у входной двери.Каждая комната квартиры требует своего расположения светильников, например, для спальни будет уместно повесить по бокам кровати небольшие настенные бра, в гостиной такой зоной становится мягкий уголок или рабочий стол с компьютером. Как правило, местный свет работает в узкой зоне направленного потока.

Местное освещение.

Комбинированное.Как для жилых помещений, так и для промышленных зданий, будет лучшим вариантом обустроить оба вида, чтобы иметь возможности пользоваться всеми способами доступного искусственного освещения. Таким образом, будут решены несколько задач: пространство будет освещено рассеянным искусственным с потолка, а для некоторых видов труда используют направленный искусственный поток, только при необходимости.

Сколько требуется человеку света

Для оценки люминесценции применяют следующие физические величины:

1. Световой поток. Это количество энергии, излучаемой источником в видимом спектре за единицу времени, т. е. мощность. Измеряется в люменах (лм).
2. Освещенность. Это световой поток, приходящийся на единицу площади поверхности. Измеряется в люксах (лк). При освещенности в 1 лк на 1 кв. м поверхности поступает световой поток в 1 лм.

Второй показатель зависит от следующих факторов:

• светового потока источника;
• расстояния от него до освещаемой поверхности.

Требуемая освещенность зависит от вида деятельности (приведены показатели в лк):

1. Минимальная, необходимая для комфортного состояния — 200.
2. Для действий, не связанных с разглядыванием мелких предметов, — 300.
3. Для работы с текстами или за компьютером, в переговорных комнатах — 500.
4. Для чтения или изготовления технических чертежей — 750.

Низкая освещенность будет способствовать перенапряжению глаз, быстро вызывать их усталость.

Основные характеристики приборов

Основными характеристиками источников света являются следующие:

Световой поток. Физическая величина, которая характеризует количество света, испускаемого источником за одну секунду во всех направлениях. Единицей измерения светового потока является люмен.
Интенсивность излучения. В некоторых случаях возникает необходимость в знании распределения светового потока вокруг его источника. Именно это распределение и описывает данная характеристика, которая измеряется в канделах.
Освещенность. Измеряется в люксах и представляет собой отношение светового потока к освещаемой им площади. Эта характеристика важна для комфортного выполнения определенных видов работ. Например, по международным нормам освещенность на кухне должна быть около 200 люкс, а для учебы уже необходимы 500 люкс.
Эффективность излучения

Является важной характеристикой любой электрической лампы, поскольку она описывает отношение светового потока, создаваемого данным прибором, к потребляемой им мощности. Чем больше это отношение, тем более экономичной считается лампа.
Индекс цветопередачи

Указывает на то, насколько точно лампа воспроизводит цвета. Для ламп хорошего качества этот индекс лежит в области 100.
Цветовая температура. Представляет собой меру «белизны» света. Так, свет с преобладающими красно-желтыми цветами считается теплым и имеет цветовую температуру меньше 3000 К, холодный свет имеет синие цвета и характеризуется цветовой температурой выше 6000 К.

Электрическое специальное освещение зрелищных учреждений

Остановимся боле подробно на освещении зрелищных учреждений. Если брать все учреждения данного типа, то придётся говорить про освещение:

• Цирков;
• Кинотеатров;
• Театров;
• Стадионов;
• Плавательных бассейнов;
• Теннисных кортов;
• Ипподромов;
• Боксёрских рингов;
• Борцовских арен;
• Музеев;
• Зоопарков;
• Террариумов;
• Дельфинариев;
• Океанариумов;
• Концертных залов;
• Дискотек и ночных клубов.

Согласитесь, слишком большой, хотя и не полный, список для одной статьи. Однако освещение всех подобных освещений объединят одно: они нормируются разделом 7, ПУЭ, главой 7.2. В главе 60 пунктов с объяснениями, которые касаются:

• Областям применения специального освещения;
• Электроснабжению;
• Нормам и правилам освещения;
• Силовому оборудованию;
• Прокладке кабелей;
• Защитным мерам безопасности.

Примеры непрямого излучения

Традиционным примером источников света данного типа является спутник Земли — Луна. Это небесное тело отражается солнечные лучи, которые падают на нее. Благодаря процессу отражения мы можем видеть, как саму Луну, так и окружающие нас предметы ночью в лунном свете. По той же причине видны в телескоп планеты солнечной системы, а также наша планета — Земля (если смотреть на нее из космоса).

Еще одним примером объекта непрямого излучения, который отражает лучи от источника света, является сам человек. В общем, любой предмет является источником непрямого излучения за исключением черной дыры. Гравитационное поле черных дыр настолько сильно, что даже свет не может выбраться из него.

Виды источников искусственного света

Основные приборы искусственного света — это лампы накаливания, люминесцентные и светодиодные.

Привычные и простые электрические лампочки светят за счет разогрева электрическим током расположенной внутри стеклянной колбы вольфрамовой спирали. Они дешевы и дают яркий поток света, однако имеют ряд существенных недостатков:

• греются;
• энергозатратны (плохо переводят электрическую энергию в световую);
• не источают ультрафиолетового излучения, характерного для солнечных лучей;
• вызывают дискомфорт при взгляде на разогретую вольфрамовую нить;
• быстро перегорают.

Световая эффективность различных видов ламп

Люминесцентные лампы представляют собой закрытые трубки с аргоном и парами ртути внутри. Под действием тока лампы превращают электроэнергию в ультрафиолетовое излучение, вызывая видимое свечение молекул люминесцентных веществ. Данные продукты освещения имеют длительный срок службы, высокую эффективность преобразования энергии, малое тепловое излучение. Недостатки — микроколебания светового потока (эффект стробоскопа) и специальные условия для утилизации.

В зависимости от типа наполнения выпускают лампы:

• дневного света;
• белого света;
• теплого белого света;
• холодного белого света.

Виды люминесцентных ламп

Светодиодные лампочки — наиболее экологичные источники света. Состоят из цоколя, металлического корпуса (радиатора), преобразователя энергии, платы со светодиодами и пластикового купола. Светодиодные лампы обладают наибольшими показателями эффективности и надежности. При малом потреблении электроэнергии они обеспечивают необходимый световой поток. Недостаток — высокая стоимость изделий.

Филаментная светодиодная лампа

Разделение освещения по назначению

Лампы применяются с разными целями. Каждый вид освещения имеет свои особенности.

Уличное

Обеспечивает безопасное и комфортное перемещение по населенному пункту. Используются фонари с классом пыле- и влагозащиты не ниже IP65.

Производственные помещения и объекты

Различают следующие виды освещения:

1. Рабочее.
2. Аварийное.
3. Дежурное.
4. Охранное.

Первый тип обеспечивает протекание производственного процесса. К этой категории относят лампы в цехах и других помещениях, в коридорах и на транспортных путях предприятия.

Аварийное освещение запитывается от резервных источников тока и зажигается при нештатном отключении основного.

Делится на 3 подвида:

1. Безопасности. Предотвращает остановку производственного процесса и аварии. Должно обеспечить освещенность не менее 5% от нормальной.
2. Эвакуационное. Освещает пути, по которым персонал экстренно покидает помещение. Минимальная освещенность в здании составляет 0,5 лк, на улице — 0,2 лк.
3. Сигнальное. Указывает на особые зоны. Применяется при пожарах, утечке газа и т. д.

Дежурные лампы включаются в нерабочее время.

Охранные горят по периметру объекта, помогают защитить его от несанкционированного проникновения.

Частные и многоквартирные дома

В жилом объекте управляющая компания обязана обеспечить освещение:

• придомовой территории: дороги, парковки, детской площадки, мусорных контейнеров;
• входов в подъезд;
• лестничных клеток;
• лифтов.

Снаружи используются светильники с антивандальными приспособлениями.

Вокруг частного дома устанавливают декоративные фонари. Подсвечивают само строение, ворота, дорожки, беседки и другие объекты на территории.

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.

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.

Подробнее о люминесцентных лампах

Люминесцентные лампы (далее ЛЛ) различаются по спектрам заметного на глаз излучения. Лампы дневного света приближены к естественному освещению, поэтому в наименьшей степени утомляют глаза. Минус данного вида ламп в том, что в их свете преобладают голубые лучи, делающие человеческую кожу нездоровой на вид. В лампах белого света больше жёлтых лучей. Лампы тёпло-белого света лучше передают розовый и жёлтый цвет, а холодно-белого — подчёркивают выразительность фиолетового, голубого и синего цветов.

ЛЛ являются источниками рассеянного и равномерного света, не дающего контрастную тень. Их светоотдача такова, что при одинаковой мощности превышает аналогичную светоотдачу ламп накаливания. По этой причине они экономичны, но при условиях освещённости ниже 150 лк возникает «эффект сумерек» — по сути в помещении достаточно светло, но глазу не хватает. Если дроссель неисправен, ЛЛ издают шум или излучаемый ими свет начинает пульсировать.

Способы классификации осветительных приборов

В зависимости от целей, удобно использовать различные признаки для классификации.

В помещениях:

Сравнительная таблица применения осветительных приборов в помещении

К приборам освещения этого типа могут предъявляться дополнительные требования к максимальной яркости одного элемента (в помещениях), к пылезащите (на производствах), пожарной безопасности и водо/пыле защите (в шахтах).

На открытых пространствах:

Сравнительная таблица применения осветительных приборов на открытых пространствах

В классификации название говорит об области применения, которой определяются дополнительные требования. Например для морских прожекторов — повышенная влагозащита, для зенитных — требования к мощности и рассеиванию светового пучка, для подсветки архитектурных сооружений важна эстетическая составляющая и пожарная безопасность.

Примеры непрямого излучения

Традиционным примером источников света данного типа является спутник Земли — Луна. Это небесное тело отражается солнечные лучи, которые падают на нее. Благодаря процессу отражения мы можем видеть, как саму Луну, так и окружающие нас предметы ночью в лунном свете. По той же причине видны в телескоп планеты солнечной системы, а также наша планета — Земля (если смотреть на нее из космоса).

Еще одним примером объекта непрямого излучения, который отражает лучи от источника света, является сам человек. В общем, любой предмет является источником непрямого излучения за исключением черной дыры. Гравитационное поле черных дыр настолько сильно, что даже свет не может выбраться из него.

Классификация освещения по исполнению

На сегодняшний день существуют 2 системы искусственного освещения:

• общее;
• комбинированное.

Общее искусственное освещение обеспечивается за счет одинакового расположения светильников разного типа. Свет рассеивается по всей площади помещения. Такого эффекта добиваются, распределяя лампы по потолку через равные расстояния. В случае единичного точечного источника света, например, большой люстры, может наблюдаться разница в яркости освещения, однако без резких переходов, которые были бы заметны человеческому глазу.

Комбинированное освещение — это основное освещение, совмещаемое с добавочными источниками света. Второстепенное освещение подразделяется на:

1. Локальное (местное). Монтируется с задачей выделения определенной части комнаты — зоны отдыха, рабочего стола, места приема пищи. Чаще всего светильники локального освещения имеют возможность изменять направленность светопотока, что выгодно отличает их от источников общего света.
2. Акцентное. Позволяет выделить необходимый предмет интерьера в комнате. Успешно используется на выставках, в музеях, торговых залах.

Акцентное освещение на выставке

Природное и искусственное освещение могут сочетаться друг с другом, представляя совмещенный тип светового режима. Сочетание различных типов источников света также имеет свое нормирование. Однако компенсировать недостаток природного света искусственным образом разрешается только там, где этого требуют условия проживания и работы человека.

Люминесцентные лампы в виде кольца

Благодаря своей форме применяются в широком диапазоне осветительных приборов. Из-за малых габаритов трубки эту лампу можно использовать в максимально плоских светильниках. Она применяется для освещения общественных и жилых помещений.

Преимущества люминесцентных ламп:

• по сравнению с лампами накаливания обеспечивает такой же световой поток, но потребляют в 4-5 раз меньше энергии;
• имеют низкую температуру колбы;
• повышенный срок службы;

Недостатки люминесцентных ламп:

• снижает световой поток при повышенных температурах;
• содержание ртути (хотя и в очень малых количествах, 40-60 мг). Эта доза безвредна, однако постоянная подверженность пагубному воздействию может нанести вред здоровью;
• люминесцентные лампы не приспособлены к работе при температуре воздуха ниже 15-20 °С.

Дополнительная классификация световых приборов

Дополнительным признаком классификации световых приборов является их подразделение по типам применяемых источников света: лампы накаливания, люминесцентные лампы, дуговые ртутные лампы, металло-галогенные лампы, натриевые лампы низкого и высокого давления, ксеноновые лампы, электролюминесцентные источники света, импульсные лампы, электрические дуги, светодиоды и другие. При этом возможна и дальнейшая детализация по этому признаку, например светильники для ламп накаливания общего назначения, светильники для галогенных ламп накаливания, светильники для миниатюрных ламп накаливания, осветительная арматура для ламп-светильников и так далее. Классификация в этом направлении может быть закончена учетом типоразмера прибора по мощности, исполнению лампы (например, по форме колбы) и количеству ламп в одном светильнике.

Аналогично этому для светильников с люминесцентными лампами имеем: светильники для обычных прямолинейных трубчатых люминесцентных ламп, для люминесцентных ламп повышенной интенсивности, для метрических люминесцентных ламп, для эритемных люминесцентных ламп, для рефлекторных люминесцентных ламп, для кольцевых люминесцентных ламп, для U-образных люминесцентных ламп, для компактных люминесцентных ламп и так далее.

Отдельные виды и группы световых приборов могут классифицироваться на приборы длительного (постоянного), кратковременного или проблескового действия; по исполнению для работы в определенных условиях эксплуатации (по температуре, влажности, концентрации пыли, химически активных и взрывоопасных веществ); по механическим нагрузкам и вибрациям; по защите от поражения электрическим током; по способу питания (сетевому, автономному); по возможности передвижения при эксплуатации; по возможности изменения положения оптической системы светового прибора и другим признакам.

Интересно отметить, что возможна также классификация световых приборов и с точки зрения расположения источника излучения по отношению к светотехнической арматуре. По этому принципу световые приборы могут быть подразделены на приборы с собственным и с автономно расположенным источником излучения (отнесенным на некоторое расстояние от светораспределяющих элементов, например световые приборы со светодиодами).

Из сказанного видно (хотя приведенная классификация не затрагивает формы, материала, конструктивных особенностей и ряда других отличительных признаков световых приборов), сколь широка номенклатура этих изделий. В связи с этим не вызывает удивления, что насчитывается несколько тысяч исполнений только светильников для освещения различных помещений.

Основные типы осветительных приборов

Общая классификация включает в себя несколько основных категорий. Основные виды осветительных приборов таковы:

1. В зависимости от назначения светильники бывают общего и местного освещения. Первый вариант предназначен для обеспечения равномерного света. Чаще всего это достаточно мощное оборудование, которое позволяет обеспечить нужный уровень освещенности. Второй тип применяется для отдельной части помещения или для освещения рабочего места. Сюда же можно отнести декоративную подсветку, используемую при оформлении фасадов или интерьеров в помещениях.
2. По конструкции выделяют открытые и закрытые варианты с разной степенью защищенности от неблагоприятных воздействий. Как правило, самые простые виды используются в отапливаемых помещениях. Для улицы и неотапливаемых помещений подойдут более надежные модели. А для экстремальных условий использования изготавливаются особо прочные светильники.
3. В зависимости от светораспределения выделяют три разновидности: прямого, рассеянного и отраженного света. Первый тип направляет световой поток на определенную площадь напрямую. Второй помещается в рассеивающий плафон и равномерно распределяет свет вокруг. Третий направляется на потолок или стены и освещает помещения за счет отраженных лучей.

Рассеянное освещение создает комфортную обстановку в помещении.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Книги по ардуино Правильная пайка проводов паяльником Птф солярис