Что является источником света в люминесцентной лампе
рассказываем о том, какие бывают лампы
Источники света — один из самых массовых товаров. Ежегодно производят и потребляют миллиарды ламп, значительную долю которых пока составляют лампы накаливания и галогенные лампы.
Стремительно растёт потребление современных ламп — компактных люминесцентных и светодиодных. Происходящие изменения в качестве дают надежду на то, что источники света станут важным инструментом дизайнера, архитектора, проектировщика.
Об освещённости и цветовой температуре света
Ряд параметров ламп определяет насколько они применимы в том или ином проекте.
Световой поток определяет количество света, которое дает лампа (измеряется в люменах). Установленная в люстре лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет световой поток 1200 лм, 35-ватная «галогенка» — 600 лм, а натриевая лампа мощностью 100 Вт — 10 000 лм.
У разных типов ламп разная световая отдача, определяющая эффективность преобразования электрической энергии в свет и, следовательно, разную экономическую эффективность применения. Световую отдачу лампы измеряют в лм/Вт (светотехники говорят «люменов с ватта», имея в виду, что каждый ватт потребляемой электроэнергии «преобразуется» в некоторое количество люменов светового потока).
Переходя от количества к качеству, рассмотрим цветовую температуру (Тцв, единица измерения — градус Кельвина) и индекс цветопередачи (Ra). При выборе ламп дизайнер обязательно учитывает цветовую температуру для той или иной установки. Комфортная среда сильно зависит от того, какое освещение в помещении «тёплое» или «холодное» (чем выше цветовая температура, тем «холоднее» свет).
Цветопередача — важный параметр, о котором часто забывают. Чем более сплошной и равномерный спектр у лампы, тем различимее цвета предметов в её свете. У Солнца сплошной спектр излучения и наилучшая цветопередача, при этом Тцв меняется от 6000К в полдень до 1800К в рассветные и закатные часы. Но далеко не все лампы могут сравниться с Солнцем.
Если у искусственных световых источников теплового излучения сплошной спектр и нет проблем с цветопередачей, то разрядные лампы, имеющие в своем спектре полосы и линии, сильно искажают цвета предметов.
Индекс цветопередачи тепловых источников равен 100, для разрядных он колеблется от 20 до 98. Правда, индекс цветопередачи не даёт сделать вывод о характере передачи цветов, а иногда способен запутать дизайнера. Так, у люминесцентных ламп и у белых светодиодов хорошая цветопередача (Ra=80), но при этом они неудовлетворительно передают некоторые цвета.
Другой крайний случай, когда индекс цветопередачи более 90 — в этом случае некоторые цвета воспроизводятся неестественно насыщенными.
Лампы выходят из строя. Кроме того, световой поток лампы уменьшается в процессе работы. Срок службы — основной эксплуатационный параметр источников света.
Проектируя осветительную установку нельзя забывать об обслуживании, т. к. частая замена ламп увеличивает стоимость эксплуатации и вносит дискомфорт.
Лампы накаливания
Вольфрамовая спираль в колбе разогревается под действием электрического тока. Для сокращения скорости распыления вольфрама и соответственно увеличения срока службы лампы колба наполняется инертным газом.
По принципу действия лампа накаливания относится к тепловым источникам света, т. е. значительная доля потребляемой энергии расходуется на тепловое и инфракрасное излучение.
Типичная для ламп накаливания световая отдача 10–15 лм/Вт, а срок службы редко превышает 2000 часов. Достоинства этих ламп: низкая цена и качество света (Тцв=2700, Ra=100). Сплошной спектр качественно воспроизводит цвета окружающих предметов. Лампы накаливания постепенно вытесняются разрядными источниками света и светодиодными лампами.
Галогенные лампы накаливания
Добавление галогенов в колбу лампы накаливания и использование кварцевого стекла позволили сделать серьезный шаг вперёд, получив новый класс источников света — галогенные лампы накаливания. Световая отдача современных ГЛН составляет 30 лм/Вт. Типичное значение цветовой температуры света 3000К и индекс цветопередачи 100. «Точечная» форма источника света с помощью отражателей даёт управлять пучком света.
Получающийся при этом искристый свет определил приоритет таких ламп в интерьерном дизайне, где они заняли лидерство.
Ещё одно преимущество в том, что количество и качество света лампы постоянно на протяжении срока службы. Популярны низковольтные «галогенки» мощностью 10–75 Вт с отражателем, который фокусирует луч в угле 10–40°.
Недостатки ГЛН очевидны: малая световая отдача, короткий срок службы (в среднем 2000–4000 часов), необходимость использования (для низковольтных) понижающих трансформаторов. Там, где эстетический компонент важнее экономического, с ними приходится мириться.
Люминесцентные лампы
Люминесцентные лампы (ЛЛ) — разрядные лампы низкого давления — представляют собой цилиндрическую трубку с электродами, которая наполнена инертным газом и малым количеством ртути. При включении в трубке возникает дуговой разряд, и атомы ртути начинают излучать видимый свет и ультрафиолет. Нанесённый на стенки трубки люминофор под действием ультрафиолетовых лучей излучает видимый свет.
Основа светового потока лампы — излучение люминофора, видимые линии ртути составляют лишь малую часть.
Многообразие люминофоров (смесей люминофоров) позволяет получить источники света с различным спектральным составом, который определяет цветовую температуру и индекс цветопередачи.
Люминесцентные лампы дают мягкий, равномерный свет, но его распределением в пространстве трудно управлять из-за большой поверхности излучения. Для работы люминесцентных ламп необходима специальная пускорегулирующая аппаратура. Лампы долговечны — срок службы до 20 000 часов.
Световая отдача и срок службы сделали их самыми распространёнными источниками света в офисном освещении.
Компактные люминесцентные лампы
Развитие люминесцентных ламп привели к созданию компактных люминесцентных ламп (КЛЛ). Это источник света похожий на миниатюрную люминесцентную, иногда с встроенным электронным пускорегулирующим аппаратом и резьбовым цоколем Е27 (для непосредственной замены ламп накаливания), Е14 и др.
Различие заключается в уменьшенном диаметре трубки и использовании другого типа люминофора.
Компактная люминесцентная лампа может с успехом заменить лампы накаливания.
Разрядные лампы высокого давления
Последние разработки позволяют использовать для освещения разрядные лампы высокого давления. По ряду показателей подходят металлогалогенные (МГЛ). У этих ламп во внешней колбе размещается горелка с излучающие добавки. В горелке присутствует некоторое количество ртути, галоген (чаще йод) и атомы химических элементов (Tl, In, Th, Na, Li и др.).
Сочетание излучающих добавок достигает интересных параметров: высокая световая отдача (до 100 лм/Вт), отличная цветопередача Rа=80–98, диапазон Тцв от 3000 К до 6000 К, средний срок службы до 15 000 часов. Для работы этих ламп требуется пускорегулирующие аппараты и специальные светильники. Рекомендуется использовать эти источники для освещения помещений с большой площадью, с высокими потолками, просторных залов.
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).
Люминесцентные лампы | Световое Оборудование
Применение трубчатых люминесцентных ламп позволяет изменить визуальную геометрию и дизайн освещаемых помещений.
Люминесцентные лампы являются вторым по распространенности источником света, а в некоторых странах (например, в Японии) они лидируют, оставив позади лампы накаливания. Каждый год в мире выпускается больше миллиарда этих ламп.
Первые люминесцентные лампы в том виде, в котором они дошли до наших дней, были созданы американской компанией General Electric в 1938 году. За прошедшие годы люминесцентные лампы проникли во многие сферы деятельности людей и сейчас используются практически в каждом магазине или офисе.
Принцип образования электромагнитного излучения в люминесцентных лампах
Люминесцентный источник — это газоразрядная лампа низкого давления, в которой электрический разряд образуется в смеси ртутных паров и инертного газа (обычно аргона). Колба лампы всегда выполняется в виде стеклянного цилиндра 12, 16, 26 или 38 миллиметров в диаметре. Цилиндр может выполняться изогнутым в форме окружности, буквы U или другой сложной фигуры. По обеим сторонам цилиндра к нему герметично припаяны ножки из стекла, с внутренней стороны которых расположены электроды.
По своей конструкции электроды напоминают биспиральное тело ламп накаливания и тоже изготавливаются в виде вольфрамовой нити. В некоторых лампах электроды выполнены в форме триспирали, в которых из биспирали образована новая спираль.
С внешней стороны электроды припаяны к цоколю. В прямых и U-образных люминесцентных лампах применяется две разновидности цоколей — G5 и G13 (цифры обозначают расстояние между ножками в миллиметрах).
Подобно лампам накаливания, воздух из колб люминесцентных ламп полностью откачивается штенгелем, впаянным в ножку. После откачивания воздуха в колбу нагнетается инертный газ и вводится небольшая капля ртути (около 30 мг) или сплав ртути с другими металлами (висмут, индий и т.д.). На устанавливаемые в лампах электроды наносится слой из смеси оксидов стронция, кальция, бария, тория для повышения их активности.
Продукция
ДПО46 Contur АСТЗ
Светодиодный светильник IP44, 19-76 Вт
Ардатовский СТЗ
ДСО02 Universal LED АСТЗ
Светодиодный светильник IP20, 22 Вт
Ардатовский СТЗ
ЛПО46 Norma АСТЗ
Потолочный светильник IP20, 18-58 Вт
Ардатовский СТЗ
ЛПО15 WP АСТЗ
Потолочный светильник IP54, 14-24 Вт
Ардатовский СТЗ
Мы поможем подобрать светильники на ваш объект
Ответственный менеджер по запросу:
Евгений Чилимов
+7(495)649-86-94 доб.
106
Если на лампу подано напряжение, превышающее напряжение зажигания, то между электродами происходит разряд, ток которого должен ограничиваться дополнительными внешними компонентами. Колба лампы заполнена инертным газом, но в ней постоянно находятся ртутные пары, объем которых зависит от температуры самого холодного участка колбы. Частицы ртути ионизируются при разряде быстрее частиц инертного газа, поэтому свечение лампы и проходящий через нее ток определяются именно ртутью.
Меры, обеспечивающие увеличение доли видимого излучения
В ртутных лампах низкого давления доля излучения составляет не более двух процентов от мощности самого разряда, а светоотдача разряда — лишь 5–7 лм/Вт. Однако больше половины мощности разряда преобразуется в ультрафиолет с волнами длиной 254 и 185 нм. Из курса физики известно, что при сокращении длины волны излучения увеличивается энергия этого излучения. С помощью люминофоров можно преобразовать одно излучение в другое, причем в соответствии с законом сохранения энергии преобразованное излучение будет менее энергичным, чем первоначальное.
Этим путем ультрафиолет можно преобразовать в видимое излучения, применяя люминофоры, а обратное преобразование невозможно.
Изнутри цилиндрическая колба покрыта слоем специального вещества – люминофора, который преобразует ультрафиолетовые лучи ртутных паров в видимый свет. Чаще всего в люминесцентных лампах в качестве люминофора применяется галофосфат кальция с добавлением марганца и сурьмы. При попадании на такой люминофор ультрафиолетовых лучей он начинает светиться сплошным белым светом различных тонов. Излучение люминофора имеет сплошной спектр с двумя максимумами — 480 и 580 нм. Первый максимум зависит от доли сурьмы в люминофоре, а второй — марганца. Изменение содержания этих веществ позволяет получать белый свет различных тональностей цвета — от теплых оттенков до оттенков дневного света.
Корректировка цветопередачи
В 70-е годы прошлого века начался выпуск ламп с тремя люминофорами, обладающими максимумами спектра излучения в синей, зеленой и красной областях (450, 540 и 610 нм, соответственно).
Эти люминофоры изначально создавались для кинескопов цветных телевизоров, и с их помощью формировалась качественная передача цветов. Совместное применение трех люминофоров дало возможность и в лампах добиться улучшения цветопередачи и светоотдачи по сравнению с применением одного люминофора. Однако такие люминофоры имеют довольно высокую стоимость по сравнению с традиционными, что обусловлено применением в них редких химических элементов — европия, тербия и церия. Поэтому до сих пор чаще всего в люминесцентных лампах используются традиционные люминофоры на основе галофосфата кальция.
В люминесцентных лампах электроды являются как источниками, так и приемниками электронов и ионов, которые обеспечивают протекание электрического тока через разрядный промежуток. Для попадания электронов в разрядный промежуток они должны нагреваться до 1100–1200 градусов. При таких высоких температурах вольфрам излучает слабое свечение вишневого оттенка, а его испарение очень незначительно. Для повышения числа электронов электроды покрываются слоем активирующего состава, имеющим значительно меньшую термостойкость, чем вольфрам, и в процессе работы слой распыляется и оседает на внутренних стенках колбы.
Главным образом именно этот процесс распыления активирующего слоя определяет продолжительность службы ламп.
Потребность в разноразмерных колбах
Для повышения эффективности разряда, то есть для максимального излучения ртутного ультрафиолета, нужно поддерживать необходимую температуру самой колбы, для чего в каждом конкретном случае подбирается диаметр колбы. Все лампы имеют приблизительно равную плотность тока, исчисляющуюся отношением величины тока к площади сечения колбы, поэтому лампы разной мощности в одинаковых колбах обычно работают при одинаковых номинальных токах. Снижение напряжения на лампе пропорционально ее длине, а так как мощность является произведением величины тока на напряжение, то при равном диаметре колб мощность ламп пропорциональна их длине. У ламп мощностью 36–40 Вт длина колбы равна 1210 мм, а у ламп мощностью 18–20 Вт — 604 мм.
Укорачивание ламп и последующее достижение необходимых мощностей за счет повышения разрядного тока не оправдывает себя, так как при этом повышается температура колбы, что ведет к повышению давления ртутных паров и снижению светоотдачи ламп.
Производители ламп уменьшают их общую длину с помощью изменения формы ламп, изготавливая U-образные или кольцевые лампы. Уже в 50-е годы ХХ века в СССР изготавливались U-образные лампы мощностью 30 Вт с диаметром колбы 26 мм и мощностью 8 Вт с диаметром колбы 14 мм.
Полностью устранить проблему снижения размеров ламп получилось лишь в 80-е годы с началом применения люминофоров, которые допускают использование высоких электрических нагрузок. Колбы люминесцентных ламп стали изготавливать из трубок с диаметром 12 мм и изгибать их, уменьшая этим общую длину ламп. Началось производство компактных люминесцентных ламп, по конструкции и принципу работы не отличающихся от линейных ламп.
Люминесцентные лампы прочно вошли в нашу жизнь как один из экономичных источников света. Благодаря не ослабевающему вниманию к ним со стороны изобретателей, они продолжают быть интересны и производителям светотехнической продукции.
Мы поможем подобрать светильники на ваш объект
Ответственный менеджер по запросу:
Евгений Чилимов
+7(495)649-86-94 доб.
106
Освещение магазинов на объектах
Перейти в галерею
Статьи по теме #промышленное освещение
Классификация и обозначение металлогалогенных ламп
#промышленное освещение
Металлогалогенные лампы классифицируются по мощности, цветности светового потока, индексу цветопередачи, типу цоколя, типу конструкции.
Подвесные промышленные светильники для освещения цехов, складов, ангаров. Часть 2
#промышленное освещение
Подвесные промышленные светильники подвешиваются на тросах или цепях к потолку или балке перекрытия, что позволяет свободно регулировать расстояние до пола или рабочего стола сотрудника.
Особенности использования световых приборов с защитой по IP
#промышленное освещение
Осветительные приборы с защитой по стандарту IP могут работать в воздухе с повышенной влажностью в прямом контакте с водой, не бояться попадания пыли внутрь корпуса.
Читать все статьи
3. Как работают люминесцентные лампы?
3.4. Физические характеристики ламп
Принципы работы
Люминесцентная лампа излучает свет от столкновений в горячем газ («плазма») свободно ускоренного электроны с атомами – обычно ртуть – в какие электроны поднимаются на более высокие энергетические уровни, а затем отступать, излучая две линии УФ-излучения (254 нм и 185 нм).
таким образом создаваемое УФ-излучение затем преобразуется в видимый свет от УФ возбуждение флуоресцентного покрытия на стеклянной оболочке фонарь. Химический состав этого покрытия подобран так, чтобы излучать в желаемом спектре.
Строительство
Трубка люминесцентной лампы заполнена газом с низким содержанием давление паров ртути и инертные газы в сумме давление около 0,3% атмосферное давление. В самая распространенная конструкция, пара излучателей накала, один на каждом конце трубки, нагревается током и используется для испускают электроны, которые возбудить благородные газы и газообразную ртуть ударной ионизацией.
Эта ионизация может иметь место только в неповрежденных лампочках. Таким образом, неблагоприятные последствия для здоровья от этого процесса ионизации невозможны. Кроме того, лампы часто оснащены двумя оболочки, тем самым резко уменьшая количество УФ-излучения излучаемый.
Электрические аспекты эксплуатации
Для запуска лампы и поддерживать токи на адекватном уровне для постоянного освещения эмиссия. В частности, схема подает высокое напряжение на запускает лампу и регулирует ток, протекающий через трубку.
Возможен ряд различных конструкций. в В простейшем случае используется только резистор, что относительно энергоэффективность неэффективна. Для работы от переменный ток (AC) сетевому напряжению, использование индуктивного балласта является обычным явлением и было известен отказом до окончания срока службы лампы, вызывающим мерцание лампы. Различные схемы, разработанные для начать и запустить выставка люминесцентных ламп различные свойства, т.е. эмиссия акустического шума (гула), срок службы (лампы и балласта), энергоэффективность и мерцание интенсивности света.
Сегодня в основном улучшенная схема используется, особенно с компактными люминесцентными лампами, где схемотехника не может быть заменена перед люминесцентными лампами. Это уменьшило количество технических сбоев, вызывающих эффекты, как перечисленные выше.
ЭДС
Часть электромагнитный спектр который включает в себя статические поля и поля до 300 ГГц, это то, что здесь упоминается как электромагнитные поля (ЭМП). Литература о том, какие виды и какие силы ЭМП которые излучаются КЛЛ является редким.
Тем не менее, существует несколько видов ЭМП, обнаруженных в вблизи этих ламп. Как и другие устройства, которые зависят на электричество для своих функций они излучают электрические и магнитные поля в низкочастотный диапазон (т. частота распределения 50 Гц и, возможно, также гармоники из них, напр. 150 Гц, 250 Гц и т. д. в Европе). Кроме того, КЛЛ, в отличие от лампы накаливания, также излучают в высокочастотном диапазоне ЭМП (30-60 кГц). Эти частоты отличаются между разными типами ламп.
Мерцание
Все лампы будут изменять свою силу света в два раза больше, чем в сети.
(линейной) частоты, так как мощность, подаваемая на лампу, достигает пика дважды за цикл при 100 Гц или 120 Гц. За лампы накаливания это мерцание уменьшается по сравнению с люминесцентными лампами за счет тепла емкость нити. Если модуляция света интенсивность достаточна для восприятия человеческим глазом, то это определяется как мерцание. Модуляции на частоте 120 Гц не видно, в большинстве случаев даже не на частоте 50 Гц (Seitz et al. 2006). Флюоресцентные лампы в том числе КЛЛ, которые используют Поэтому высокочастотные (кГц) электронные балласты называются «без мерцания».
Однако как лампы накаливания (Чау-Шинг и Девани, 2004), так и Флуоресцентные источники света без мерцания (Хазова и О'Хаган 2008) производят едва заметное остаточное мерцание. Дефектный лампы или схемы могут в некоторых случаях привести к мерцанию при более низких частоты либо только в части лампы или во время пускового цикла продолжительностью несколько минут.
Световое излучение, УФ-излучение и синий свет
Имеются характерные различия между спектрами, излучаемыми люминесцентными лампами и лампы накаливания, потому что разных принципов работы.
Лампы накаливания настроены на свою цветовую температуру специальными покрытиями стекло и часто продаются либо по атрибуту «теплый», либо «холодный» или, точнее, по их цветовой температуре для профессиональное освещение (фотостудии, магазины одежды и др.). В случае с люминесцентными лампами спектральное излучение зависит от люминофорного покрытия. Таким образом, люминесцентные лампы могут быть обогащены синим светом (длина волны 400-500 нм), чтобы лучше имитируют дневной свет по сравнению с лампами накаливания. Как и люминесцентные лампы, компактные люминесцентные лампы излучают больше синего цвета.
светлее, чем лампы накаливания. Есть на международном уровне признанные пределы воздействия радиации (200-3000 нм) испускаемых лампами и светильниками, предназначенными для защиты от фотобиологической опасности (Международный электротехнический Комиссия 2006 г.). Эти пределы также включают излучение от КЛЛ.
УФ-содержание испускаемого спектра зависит как от люминофор и стеклянный колпак люминесцентной лампы. УФ эмиссия лампы накаливания это ограничивается температурой нити и впитывание стекла. Некоторые КЛЛ с одной оболочкой излучают УФ-В и следы УФ-С излучения на длине волны 254 нм, что не так для ламп накаливания (Хазова и О'Хаган, 2008 г.
). Экспериментальный данные показывают, что КЛЛ производят больше излучение UVA, чем вольфрамовая лампа. Кроме того, количество УФ-излучение, производимое одноконвертных КЛЛ, с того же расстояния в 20 см, было примерно в десять раз выше, чем при облучении вольфрамовой лампой (Мозли и Фергюсон, 2008 г.).
Источник & ©: Научный комитет по новым и новым Выявленные риски для здоровья, чувствительность к свету (2008 г.),
3. Научное обоснование, раздел 3.4. Физический характеристики ламп, с. 14 – 16
Canon : Технологии Canon | Canon Science Lab
Для работы этого сайта требуется браузер с поддержкой JavaScript.
Лампы накаливания и люминесцентные лампы
Мы не можем производить солнечный свет, но мы можем создать аналогичное освещение. Примеры включают лампы накаливания и люминесцентные лампы.
То, что излучает свет, называется источником света.
Источники света можно разделить на естественные источники света, такие как солнце, звезды, молния и биолюминесценция, и искусственные источники света, включая лампы накаливания, флуоресцентные лампы и натриевые лампы. Их также можно разделить на категории по характеристикам интенсивности света, т. е. постоянные источники света, которые излучают одинаковое количество света в течение фиксированного периода времени (например, солнце и лампы накаливания), и источники света, которые меняются во времени. Флуоресцентное освещение может казаться постоянным, но на самом деле оно меняется в зависимости от частоты источника питания. Человеческий глаз просто не способен обнаружить такие быстрые изменения.
Лампы накаливания светятся из-за тепла
Лампы накаливания выглядят желтоватыми по сравнению с флуоресцентными лампами.
Это потому, что лампы накаливания производят свет от тепла. В лампе накаливания нить нагревается. Нити сделаны из двойных катушек вольфрама, типа металла. Вольфрам имеет высокое электрическое сопротивление, поэтому он светится (накаливается) при протекании электрического тока. Электрический ток из-за высокого электрического сопротивления приводит к теплу из-за трения между материалом и электронами, протекающими через материал. Вольфрам используется для нитей накаливания ламп накаливания, потому что он чрезвычайно устойчив к плавлению при высоких температурах. Он также не горит, потому что в лампы накаливания впрыскивается газ для удаления всего кислорода.
Лампа накаливания была изобретена Томасом Эдисоном в 1879 году. В то время нити накаливания представляли собой карбонизированные волокна, полученные путем удушения определенного вида бамбука, выращенного в Киото, Япония, но в наши дни для производства лампочек используются различные материалы и методы. . Существует много типов лампочек, каждая из которых имеет свое предназначение.
Например, есть кварцевые колбы с частицами кварца, покрытые электростатически на их внутренней поверхности, чтобы значительно улучшить светопропускание и рассеивание, криптоновые колбы, в которые впрыскивается газ криптон (более высокий атомный вес, чем обычно используемый газ аргон) для увеличения яркости, и рефлекторные лампы, использующие сильно отражающий алюминий на их внутренней поверхности.
Люминесцентные лампы сложнее, чем кажется
Люминесцентные лампы, распространенный вид освещения в офисах, имеют более сложный механизм излучения света, чем лампы накаливания. Ультрафиолетовые лучи, создаваемые люминесцентными лампами, преобразуются в видимый свет, который мы можем видеть. Важную роль здесь играют явления электрического разряда, «возбужденное состояние» и «основное состояние» электронов. Давайте начнем с рассмотрения базовой структуры люминесцентной лампы. Люминесцентные лампы представляют собой тонкие стеклянные трубки, покрытые люминесцентным веществом на внутренней поверхности.
Внутрь вводят пары ртути, к обоим концам присоединяют электроды. Когда подается напряжение, в электродах протекает электрический ток, в результате чего нити на обоих концах нагреваются и начинают испускать электроны. Далее выключается небольшая газоразрядная лампа внутри люминесцентной лампы; Электроны испускаются электродом и начинают течь к положительному электроду. Именно эти электроны производят ультрафиолетовое излучение.
Столкновение электронов и атомов в люминесцентных лампах
Давайте подробнее рассмотрим механизм испускания ультрафиолетовых лучей флуоресцентным светом. Электроны, испускаемые электродом, сталкиваются с атомами ртути, составляющими пар внутри стеклянной трубки. Это приводит к тому, что атомы ртути переходят в возбужденное состояние, в котором электроны на самой внешней орбите атомов и молекул получают энергию, заставляя их переходить на более высокую орбиту.
Возбужденные атомы ртути постоянно пытаются вернуться в свое прежнее низкоэнергетическое состояние (основное состояние), потому что они настолько нестабильны.
Когда это происходит, разница энергий между двумя орбитальными уровнями высвобождается в виде света в форме ультрафиолетовых волн. Однако, поскольку ультрафиолетовые лучи не видны человеческому глазу, внутренняя часть стеклянной трубки покрыта флуоресцентным материалом, преобразующим ультрафиолетовые лучи в видимый свет. Именно это покрытие заставляет люминесцентные лампы светиться белым светом. Люминесцентные лампы не всегда прямые. Они бывают и других форм, таких как кольца и лампочки. Некоторые типы люминесцентных ламп претерпели оригинальные модификации, такие как лампы, в которых используется металлическая линия на внешней поверхности трубки (тип быстрого пуска), что устраняет необходимость в газоразрядной лампе внутри.
Белые светодиоды, используемые в освещении
Светодиоды (светоизлучающие диоды), используемые в освещении, излучают белый свет, подобный солнечному. Белый свет создается, когда присутствуют три основных цвета света — RGB (красный, зеленый и синий).
Сначала были только красные и зеленые светодиоды, но разработка синих светодиодов привела к разработке белых светодиодов для использования в освещении.
Есть два способа создания белых светодиодов. Первый — это «многочиповый метод», в котором каждый из трех светодиодов основного цвета комбинируется, а второй — «одночиповый метод», в котором сочетаются люминофор и синий светодиод. Многочиповый метод с использованием трех цветов требует баланса между яркостью и цветом для реализации равномерного освещения и требует, чтобы каждый из трех цветных чипов был оснащен цепью питания.
Это послужило причиной разработки одночипового метода, который излучает почти белый (квазибелый) цвет с использованием одного синего светодиода и желтого люминофора. Это связано с тем, что синий свет и желтый свет, смешанные вместе, кажутся человеческому глазу почти белыми.
Используя метод с одним кристаллом, были разработаны белые светодиоды, в которых используется синий светодиод в сочетании с желтым + красным люминофором или зеленым + красным люминофором для достижения более естественного белого света на основе светодиодов.
Кроме того, недавно были разработаны светодиоды, излучающие ближний ультрафиолетовый свет (светодиод ближнего ультрафиолетового света: длина волны 380–420 нм), которые, будучи использованы в качестве источника возбуждающего света, позволили создать белые светодиоды, способные излучать весь видимый диапазон света.
Источники света имеют «цветовую температуру»
В нашей повседневной жизни мы часто замечаем, что цвет одежды, видимый при свете флуоресцентных ламп в помещении, выглядит иначе при солнечном свете на улице, и что одна и та же пища кажется более аппетитной при свете ламп накаливания, чем при люминесцентное освещение. Вы когда-нибудь задумывались, что вызывает такие различия? Мы видим цвет объекта, когда свет падает на него и отражается обратно в наши глаза. Короче говоря, цвета, которые мы воспринимаем, изменяются в соответствии с длиной волны источника света, освещающего объекты, которые мы видим. Это приводит к вышеупомянутым различиям, которые мы видим в освещении одежды и пищи.
