Полезная информация (FAQ)

Выбор архитектурных светильников Выбор светильников для офисных и административных помещений Выбор уличных светодиодных светильников Выбор светильников для промышленного освещения Выбор взрывобезопасных светильников

Проектирование и расчет архитектурной подсветки Проектирование и расчет офисного освещения Проектирование и расчет уличного освещения Проектирование и расчет промышленного освещения Проектирование и расчет освещения взрывоопасных объектов

Нормы освещения офисно админитсративных помещений Нормы уличного освещения Нормы освещения промышленных объектов Нормы освещения дробеструйных камер

Единица измерения: стерадиан (sr) = Ω = S/r².

Телесный угол (Ω) = Стерадиан (sr) - конус с центром в сфере радиуса R, который вырезает из сферы поверхность площадью R²

Сила света измеряется в канделах (кд)

Рассчитывается по формуле I=F/Ω, где F - световой поток, а Ω – телесный угол

Сила света I - это пространственная плотность светового потока или отношение светового потока внутри телесного угла к величине этого телесного угла. Проще говоря, сила света показывает, какую часть светового потока излучает источник в рассматриваемом направлении

Измеряется в Люменах (Лм)

Рассчитывается по формуле F=I/Ω, где I - сила света, а Ω – телесный угол

Один люмен - это световой поток испускаемый точечным источником с силой света одна кандела в телесный угол 1 стерадиан.

Единица измерения: Люкс (Лк). (1 люкс = 1 люмен/м2)

Рассчитывается по формуле E = F/S, где F - световой поток, а S – площадь освещаемой поверхности

Освещенность характеризует уровень освещения поверхности, создаваемый световым потоком, падающим на поверхность. Освещенность пропорциональна силе света. С увеличением дистанции от поверхности освещенность уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. При падении световых лучей наклонно к освещаемой поверхности освещенность падает пропорционально косинусу угла падения лучей.

Единица измерения: кд/м2

Рассчитывается по формуле L=I/S*cosα, где I - сила света, а S – площадь освещаемой поверхности

Яркость - это отношение силы света элемента поверхности к площади его проекции, перпендекулярной рассматриваемому направлению.

Единица измерения: лм/Вт

Рассчитывается по формуле H = F/P, где F - световой поток, а P – мощность

Световая отдача характеризует эффективность источника излучения, определяющая, какой вырабатывается световой поток на 1 Вт подведенной мощности.

Очень важная характеристика источников света, определяющая цветность ламп и цветовую тональность (тёплую, нейтральную или холодную) освещаемого этими лампами пространства. Она примерно равна температуре нагретого тела одинакового по цвету с заданным источником света.

Выражается в температурной шкале Кельвина: Т = (градусы Цельсия +273) К.

Значения некоторых источников:

• Пламя свечи – 1900 К;
• Лампы накаливания – 2500-3000 К;
• Люминесцентные лампы – 2700-6500 К;
• Солнце – 5000-6000 К;
• Облачное небо – 6000-7000 К;
• Ясное небо – 10000-20000 К;

Одна из основных цветовых характеристик качества источника света. Характеризует степень воспроизведения цветов различных материалов при их освещении лампой при сравнении с эталонным источником света. Наивысшее значение Ra=100. Наихудшие по цветопередаче натриевые лампы высокого давления имеют Ra=25.

Согласно нормам очень хорошая цветопередача (степень 1) соответствует значениям Ra=80 и более, хорошая (степень 2) – от 60 до 79, удовлетворительная (степень 3) – от 40 до 59 и недостаточная (степень 4) – от 20 до 39.

Характеризует относительную глубину пульсации освещенности (в %) в заданной точке помещения при питании ламп от сети переменного тока. Неконтролируемая пульсация освещенности приводит к повышенной опасности травматизма при работе с движущимися и, в особенности, с вращающимися объектами, а также к зрительному утомлению. В нормах России для большинства зрительных работ установлено значение Кп не более 20.

Лампа накаливания (от греческого λαμπάς – светоч, светильник), искусственный источник света с излучателем из тугоплавкой проволоки (обычно в виде нити или спирали), накаливаемой электрическим током.

• Цветовая температура 2200—3000К
• Эффективность примерно 12,5…13,5 Лм/Вт
• Срок службы всего 1000 часов
• Высокий индекс цветопередачи, Ra 100

По внешнему виду «галогенка» напоминает привычную лампу, но все же отличие есть. В колбу такого устройства закачан специальный газ — галоген (пары брома или йода), в то время как в обычной лампе присутствует инертный газ или вакуум.

• Цветовая температура 3000К
• Эффективность примерно 15…22 Лм/Вт
• Срок службы всего 2000…4000 часов
• Высокий индекс цветопередачи, Ra 90-100

Один из видов газоразрядных ламп (ГРЛ) высокого давления. Отличается от других ГРЛ тем, что для коррекции спектральной характеристики дугового разряда в парах ртути в горелку МГЛ дозируются специальные излучающие добавки (ИД), представляющие собой галогениды некоторых металлов.

Металлогалогенные лампы как источники света применяются для утилитарного, декоративного и архитектурного наружного освещения, освещения промышленных и общественных зданий, для сценического и студийного освещения, освещения спортивных объектов, торговых и выставочных площадей, офисов, музеев и др., где требуется увеличенная яркость и спектр оптического освещения близких к дневному свету.

Резкая зависимость тока МГЛ от напряжения на ней требует включения последовательно с лампой токоограничивающего элемента (ПРА). Большинство МГЛ предназначены для работы с серийными ПРА ламп ДРЛ соответствующей мощности (при отсутствии в колбе лампы специальных зажигающих устройств в таких схемах требуется установка ИЗУ).

• Высокая световая отдача 88…96 лм/Вт;
• Большой срок службы 10…15 тыс. часов;
• Высокая стабильность световых и цветовых характеристик в течение всего срока службы;
• Лампа работает при температуре окружающего воздуха от −40°C до +40°C;
• Диапазон мощностей МГЛ начинается от десятков ватт и достигает 10 — 20 кВт;
• Цветовая температура 2500 К (жёлтый свет) до 20 000 К (синий свет);

ДРЛ (Дуговая Ртутная Люминесцентная) — принятое в отечественной светотехнике обозначение РЛВД, в которых для исправления цветности светового потока, направленного на улучшение цветопередачи, используется излучение люминофора, нанесённого на внутреннюю поверхность колбы.

Её применяют для общего освещения цехов, улиц, промышленных предприятий и других объектов, не предъявляющих высоких требований к качеству цветопередачи и помещений без постоянного пребывания людей.

Лампы ДРЛ имеют высокую светоотдачу. Они устойчивы к атмосферным воздействиям, зажигание их не зависит от температуры окружающей среды

• Светоотдача примерно 40 Лм/вт.
• Лампы типа ДРЛ выпускаются мощностью 80, 125, 250, 400, 700, 1000 Вт.
• Средний срок службы 10000 часов.
• Цветовая температура 3800К

Главные недостатки ламп ДРЛ

• плохая цветопередача (цветовой коэффициент 45%) 
• низкая цветовая температура - 3800 К 
• длительность разгорания при включении (примерно 7-10 мин) и начало повторного зажигания, даже после очень кратковременного перерыва питания лампы после остывания (примерно 10-20 мин) 
• при уменьшении напряжения питания менее 80 % номинального, лампа ДРЛ может не зажечься, а горящая - погаснуть 
• зависимость от температуры окружающей среды (проблемы с запуском при температуре ниже -20 °С, снижение срока службы) 
• большой нагрев колбы самой лампы ДРЛ (до 100 °С) 
• очень высокий коэффициент пульсаций (мерцания) 
• снижение световой отдачи до 50% от номинальной, после 2000 часов (3-6 мес.) эксплуатации 
• преобладание в спектре лучей сине-зеленой части, ведущее к неудовлетворительной цветопередаче, что исключает применение ламп в случаях, когда объектами освещения являются лица людей, окрашенные и цветные поверхности, мелкие или движущиеся предметы 
• необходимость включения через балластный дроссель 
• концентрации паров ртути в лампе ДРЛ (0,2-0,9 мг) достаточно для хронического отравления при случайном повреждении колбы в помещении (до 100-1500 м³)

Считается, что натриевые лампы ДНаТ высокого давления на сегодняшний день — один из наиболее экономичных источников света. Их широкое, повсеместное применение подтверждает этот факт — лампы ДНаТ различной мощности (70, 150, 250 или 400 Вт) используются, как правило, для уличного освещения, в том числе для освещения транспортных магистралей, туннелей, вокзалов, аэродромов, промышленных территорий — т.е. везде, где требуется обеспечить кoнтрaстную видимoсть oбъeктoв в любых погодных условиях. Еще одна распространенная область применения лампы ДНаТ — освещение в теплицах, цветниках или питомниках для растений.

Аббревиатура ДНаТ расшифровывается как «дуговая натриевая трубчатая лампа». Конструкция и принцип работы лампы ДНаТ довольно просты. Во внешнем стеклянном баллоне лампы ДНаТ есть специальная «горелка», которая представляет собой цилиндрическую разрядную трубку из особого материала — чистой окиси алюминия. Трубка заполнена смесью паров натрия и ртути, здесь присутствует также зажигающий газ ксенон. Электрический разряд (дуга) создается в парах натрия высокого давления. При этом лампа ДНаТ (70, 150, 250 или 400 Вт) имеет, как правило, специфический цвет излучения с золотисто-белым или оранжево-желтым оттенком.

Несмотря на очевидные достоинства лампы ДНаТ (экономичность, высокая светоотдача — до 130 лм/Вт, длительный срок службы — в среднем от 12 000 до 25 000 часов), некоторые технические характеристики таких ламп существенно ограничивают сферу их применения. Если учитывать такую характеристику, как, например, цветопередача, то лампа ДНаТ (250, 400 или иной мощности) является оптимальным выбором далеко не всегда. Дело в том, что использование ламп такого типа целесообразно только при невысоких требованиях к цветопередаче. Кроме того, лампа ДНаТ (70, 150, 250 или 400 Вт) предполагает, как правило, длительное время включения — до 6-10 минут.

Эффективность натриевых ламп прямо зависит от температуры окружающей среды, что также ограничивает их применение — в холодную погоду они светят хуже. Не совсем однозначно и утверждение, что они экологичнее ртутных ламп, так как в качестве наполнителя в большинстве ламп ДНаТ применяется соединение натрия с ртутью (амальгама натрия).

Натриевые лампы высокого давления обладают высоким КПД (примерно 30%). Исходя из спектрального анализа света, излучаемого лампами ДНаТ, на длины волн 550-640 нм приходится наибольшее излучение, что наиболее близко для восприятия человеком. Цветопередачу можно улучшить используя разнообразные газовые смеси и люминесцирующие материалы, а также изменяя давление в лампе. Однако подобные приемы уменьшают КПД и световой поток лампы.

Люминесце́нтная лампа — газоразрядный источник света, в котором электрический разряд в парах ртути создаёт ультрафиолетовое излучение, которое преобразовывается ввидимый свет с помощью люминофора — смеси фосфора с другими элементами.

Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных ламп может в 10 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений.

Преимущества 

• значительно большая светоотдача (люминесцентная лампа 20 Вт даёт освещенность как лампа накаливания на 100 Вт) и более высокий КПД; 
• приближенный к естественному спектру излучения лампы; 
• разнообразие оттенков света; 
• рассеянный свет; 
• длительный срок службы (2000[1]-20000 часов в отличие от 1000 у ламп накаливания) 

Недостатки 

• химическая опасность (ЛЛ содержат ртуть в количестве от 10 мг до 1 г); 
• неравномерный, линейчатый спектр, неприятный или вредный для глаз (существуют лампы с люминофором сплошного спектра); 
• деградация люминофора со временем приводит к изменению спектра, уменьшению светоотдачи и как следствие понижению КПД ЛЛ; 
• мерцание лампы с частотой питающей сети (применение ЭПРА не решает этой проблемы, а только позволяет уменьшить размеры токоограничивающего дросселя за счёт повышения частоты в 400 и более раз, так как остаются пульсации выпрямленного тока на конденсаторе с частотой 100 Гц[источник не указан 22 дня]); 
• наличие дополнительного приспособления для пуска лампы — пускорегулирующего аппарата (громоздкий шумный дроссель с ненадёжным стартером или же дорогойЭПРА); 
• вышедший из строя стартёр вызывает фальстарт лампы (визуально определяется несколько вспышек перед стабильным зажиганием), сокращая срок службы нитей накала; 
• очень низкий коэффициент мощности ламп — такие лампы являются неудачной для электросети нагрузкой (нивелируется применением ЭПРА);

Что такое светодиод?

Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Кстати, по-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.

Как работает светодиод?

Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода. Значит, прежде всего нужен p-n-переход, то есть контакт двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтактные слои полупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую — донорскими.

Но не всякий p-n-переход излучает свет. Почему? Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу.

Реально, чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-перехода в кристалле оказывается недостаточно, и приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры, за изучение которых российский физик академик Жорес Алферов получил Нобелевскую премию 2000 года.

Какие преимущества у светодиода?

В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Действительно, светодиод (при должном теплоотводе) мало нагревается, что делает его незаменимым для некоторых приложений. Далее, светодиод излучает в узкой части спектра, его цвет чист, что особенно ценят дизайнеры, а УФ- и ИК-излучения, как правило, отсутствуют.

Светодиод механически прочен и исключительно надежен, его срок службы может достигать 100 тысяч часов, что почти в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 5 — 10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Наконец, светодиод — низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.

Когда светодиоды начали применяться для освещения?

Первоначально светодиоды применялись исключительно для индикации. Чтобы сделать их пригодными для освещения, необходимо было прежде всего научиться изготавливать белые светодиоды, а также увеличить их яркость, а точнее светоотдачу, то есть отношение светового потока к потребляемой энергии.

В 60-х и 70-х годах были созданы светодиоды на основе фосфида и арсенида галлия, излучающие в желто-зеленой, желтой и красной областях спектра. Их применяли в световых индикаторах, табло, приборных панелях автомобилей и самолетов, рекламных экранах, различных системах визуализации информации. По светоотдаче светодиоды обогнали обычные лампы накаливания. По долговечности, надежности, безопасности они тоже их превзошли. Одно было плохо — не существовало светодиодов синего, сине-зеленого и белого цвета.

К концу 80-х годов в СССР выпускалось более 100 млн светодиодов в год, а мировое производство составляло несколько десятков миллиардов.

Как получить белый свет с использованием светодиодов?

Существует три способа получения белого света от светодиодов.

Первый — смешивание цветов по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается при помощи оптической системы, например линзы. В результате получается белый свет.

Второй способ заключается в том, что на поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне (есть и такие), наносится три люминофора, излучающих, соответственно, голубой, зеленый и красный свет. Это похоже на то, как светит люминесцентная лампа.

И наконец в третьем способе желто-зеленый или зеленый плюс красный люминофор наносятся на голубой свето-диод, так что два или три излучения смешиваются, образуя белый или близкий к белому свет.

Каковы электрические и оптические характеристики светодиодов?

Светодиод — низковольтный прибор. Обычный светодиод, применяемый для индикации, потребляет от 2 до 4 В постоянного напряжения при токе до 50 мА. Светодиод, который используется для освещения, потребляет такое же напряжение, но ток выше — от нескольких сотен мА до 1 А в проекте. В светодиодном модуле отдельные светодиоды могут быть включены последовательно и суммарное напряжение оказывается более высоким (обычно 12 или 24 В).

При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5 В для одного светодиода.

Яркость светодиода характеризуется световым потоком и осевой силой света, а также диаграммой направленности. Существующие светодиоды разных конструкций излучают в телесном угле от 4 до 140 градусов. Цвет, как обычно, определяется координатами цветности и цветовой температурой, а также длиной волны излучения.

Для сравнения эффективности светодиодов между собой и с другими источниками света используется светоотдача: величина светового потока на один ватт электрической мощности. Также интересной маркетинговой характеристикой оказывается цена одного люмена.

Как светодиод реагирует на температуру?

Говоря о температуре светодиода, необходимо различать температуру на поверхности кристалла и в области p-n-перехода. От первой зависит срок службы, от второй — световой выход. В целом с повышением температуры p-n-перехода яркость светодиода падает, потому что уменьшается внутренний квантовый выход из-за влияния колебаний кристаллической решетки. Поэтому так важен хороший теплоотвод.

Падение яркости с повышением температуры не одинаково у светодиодов разных цветов. Оно больше у AlGalnP- и AeGaAs-светодиодов, то есть у красных и желтых, и меньше у InGaN, то есть у зеленых, синих и белых.

Можно ли регулировать яркость светодиода?

Яркость светодиодов очень хорошо поддается регулированию, но не за счет снижения напряжения питания — этого-то как раз делать нельзя, — а так называемым методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), для чего необходим специальный управляющий блок (реально он может быть совмещен с блоком питания и конвертором, а также с контроллером управления цветом RGB-матрицы). Метод ШИМ заключается в том, что на светодиод подается не постоянный, а импульсно-модулированный ток, причем частота сигнала должна составлять сотни или тысячи герц, а ширина импульсов и пауз между ними может изменяться.

Средняя яркость светодиода становится управляемой, в то же время светодиод не гаснет. Небольшое изменение цветовой температуры светодиода при диммировании несравнимо с аналогичным смещением для ламп накаливания.

Чем определяется срок службы светодиода?

Считается, что светодиоды исключительно долговечны. Но это не совсем так. Чем больший ток пропускается через светодиод в процессе его службы, тем выше его температура и тем быстрее наступает старение. Поэтому срок службы у мощных светодиодов короче, чем у маломощных сигнальных, и составляет в настоящее время 20 — 50 тысяч часов.

Старение выражается в первую очередь в уменьшении яркости. Когда яркость снижается на 30% или наполовину, светодиод надо менять.

Где сегодня целесообразно применять светодиоды?

Светодиоды находят применение практически во всех областях светотехники, за исключением освещения производственных площадей, да и там могут использоваться в аварийном освещении. Светодиоды оказываются незаменимы в дизайнерском освещении благодаря их чистому цвету, а также в светодинамических системах. Выгодно же их применять там, где дорого обходится частое обслуживание, где необходимо жестко экономить электроэнергию и где высоки требования по электробезопасности.

В Москве в начале 2004 года была принята трехлетняя программа энергосберегающего освещения на базе светодиодных технологий. Координационный совет возглавил профессор Ю.Б. Айзенберг. Согласно этой программе предлагается использовать светодиоды в опытном строительстве, ЖКХ и других областях. Например, светодиодные светильники будут устанавливаться в подземных переходах, подъездах, на лифтовых площадках, то есть там, где не нужна большая освещенность, но требуется минимум обслуживания и энергозатрат, а также важна высокая вандалоустойчивость.