Светотехника – это область науки и техники, занимающаяся вопросами генерирования, пространственного перераспределения, измерения параметров, преобразования и использования оптического излучения. Она включает также конструкторскую и технологическую разработку источников излучения, систем управления ими, осветительных, облучательных и светосигнальных приборов и установок, нормирование, проектирование, монтаж и эксплуатацию светотехнических установок.
Светотехнику можно разделить на две большие группы:
Осветительные приборы (ОП)
Источники света (ИС)
Основные понятия, применяемые в светотехнике
В светотехнике, как и в любой отрасли науки и техники, существуют понятия, характеризующие свойства ламп и светильников в стандартизированных единицах измерения.
Свет и излучение
Излучение
Под излучением понимается передача энергии в форме электромагнитных волн определенной частоты и длины. Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме составляет примерно 300 000 км/сек независимо от их частоты. В любой другой среде эта скорость всегда ниже. Большинство физических явлений относится к распространению излучения и объясняется теорией электромагнитных волн. Взаимодействие излучения и вещества находится в ведении квантовой теории. Согласно этой теории, энергия излучается и поглощается в мельчайших частицах – квантах (фотонах). Примеры физических явлений квантовой физики – фотоэлектричество, химические или биологические эффекты.
Оптическое излучение
Оптическое излучение в широком смысле слова - это электромагнитные волны, длины которых заключены в диапазоне с условными границами от 1 нм до 1 мкм. Включает в себя воспринимаемое человеческим глазом видимое излучение, которое называется светом, а также два прилегающих потока излучения – инфракрасное (ИК) и ультрафиолетовое (УФ).
Различные типы оптического излучения схожи и могут быть воспроизведены искусственными источниками света и оптическими системами. Оптическое излучение делится, как показано ниже, на несколько видов. Говоря о свете, следует принять в расчет, что граница между его разновидностями не четкая, и многое зависит от индивидуальностей восприятия.
Ультрафиолетовое излучение
Электромагнитный спектр ультрафиолетового излучения может быть по-разному поделен на подгруппы. Стандарт ISO по определению солнечного излучения даёт следующие определения:
Наименование
Аббревиатура
Длина волны
Ближний
NUV
400 нм — 300 нм
Средний
MUV
300 нм — 200 нм
Дальний
FUV
200 нм — 122 нм
Экстремальный
EUV, XUV
121 нм — 10 нм
Ультрафиолет А, длинноволновой диапазон
UVA (УФ-А)
400 нм — 315 нм
Ультрафиолет B, средневолновой
UVB (УФ-В)
315 нм — 280 нм
Ультрафиолет С, коротковолновой
UVC (УФ-С)
280 нм — 100 нм
Ближний ультрафиолетовый диапазон часто называют «черным светом», так как он не распознаётся человеческим глазом, но при отражении от некоторых материалов спектр переходит в область видимого излучения.
Для дальнего и экстремального диапазона часто используется термин «вакуумный» (VUV), в виду того, что волны этого диапазона сильно поглощаются атмосферой Земли.
Ультрафиолетовое излучение диапазона УФ-C обладает бактерицидным эффектом, вызывает эритему (покраснение кожи) и конъюнктивит. Ультрафиолетовое излучение диапазона УФ-В вызывает эритему и вырабатывает витамин D в человеческом теле. Ультрафиолетовое излучение диапазона УФ-А вызывает эффект загара кожи, не вызывая при этом ожога. Оно также вызывает люминесценцию некоторых веществ и поэтому применяется как для проверки банковских чеков и банкнот, так и для создания декоративных эффектов в рекламе.
Видимое излучение
Видимое излучение — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом. Чувствительность человеческого глаза к электромагнитному излучению зависит от длины волны (частоты) излучения, при этом максимум чувствительности приходится на 555 нм (540 терагерц), в зелёной части спектра. Поскольку при удалении от точки максимума чувствительность спадает до нуля постепенно, указать точные границы спектрального диапазона видимого излучения невозможно. Обычно в качестве коротковолновой границы принимают участок 380—400 нм (750—790 ТГц), а в качестве длинноволновой — 760—780 нм (385—395 ТГц). Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называется видимым светом, или просто светом (в узком смысле этого слова).
В спектре содержатся не все цвета, которые различает человеческий мозг. Таких оттенков, как розовый или маджента, нет в спектре видимого излучения, они образуются от смешения других цветов.
При разложении луча белого цвета в призме образуется спектр, в котором излучения разных длин волн преломляются под разными углами. Цвета, входящие в спектр, то есть такие цвета, которые могут быть получены с помощью света одной длины волны (точнее, с очень узким диапазоном длин волн), называются спектральными цветами. Основные спектральные цвета (имеющие собственное название), а также характеристики излучения этих цветов, представлены в таблице:
Цвет
Диапазон длин волн, нм
Диапазон частот, ТГц
Фиолетовый
380—440
790—680
Синий
440—485
680—620
Голубой
485—500
620—600
Зелёный
500—565
600—530
Жёлтый
565—590
530—510
Оранжевый
590—625
510—480
Красный
625—740
480—400
Инфракрасное излучение
Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм).
Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.
Инфракрасное излучение составляет большую часть излучения ламп накаливания, газоразрядных ламп, около 50 % излучения Солнца; инфракрасное излучение испускают некоторые лазеры. Для его регистрации пользуются тепловыми и фотоэлектрическими приемниками, а также специальными фотоматериалами.
Сейчас весь диапазон инфракрасного излучения делят на три составляющих:
Наименование
Длина волны
Длинноволновой диапазон
50 — 2000 мкм
Средневолновой диапазон
2,5 — 50 мкм
Коротковолновой диапазон
0,74 — 2,5 мкм
Инфракрасные лучи применяются в физиотерапии.
Инфракрасные диоды и фотодиоды повсеместно применяются в пультах дистанционного управления, системах автоматики, охранных системах, некоторых мобильных телефонах (инфракрасный порт) и т. п. Инфракрасные лучи не отвлекают внимание человека в силу своей невидимости.
Спектр
Дневной солнечный свет состоит из электромагнитных волн различной длины. Луч света при прохождении через стеклянную призму преломляется и образует спектр, аналогичный тому, который мы можем наблюдать в радуге. Радуга образуется вследствие преломления в водных каплях солнечных лучей. Каждый цвет радуги есть электромагнитная волна определенной длины. Смешение всех цветов радуги образует эффект дневного света. Цветные объекты воспринимаются реалистично лишь тогда, когда соответствующий цвет представлен и в спектре источника света. К таким источникам света относится солнечный свет, лампы накаливания и отдельные типы люминесцентных ламп. Если направить свет натриевой лампы низкого давления сквозь стеклянную призму, то после преломления будет получено излучение лишь желтого цвета, так как в спектре данного источника света представлен лишь желтый свет.
Световой поток - Φ
Единица измерения: люмен [лм] Световым потоком Φ называется вся мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека и соответствующая фотометрическому эквиваленту km.
Сила света - Ι
Единица измерения: кандела [кд] Источник света излучает световой поток Φ в различные направления с различной интенсивностью. Сила света характеризует излучаемый в определенном направлении (телесный угол Ω) световой поток.
Телесный угол - Ω
Часть пространства, которая является объединением всех лучей, выходящих из данной точки (вершины угла) и пересекающих некоторую поверхность (которая называется поверхностью, стягивающей данный телесный угол). Границей телесного угла является некоторая коническая поверхность. Телесные углы измеряются отвлечёнными (безразмерными) величинами.
Яркость - L
Единица измерения: кандела на квадратный метр [кд/м2] Яркость света L источника света или освещаемой площади является главным фактором для уровня светового ощущения глаза человека.
Световая отдача - η
Единица измерения: люмен на ватт [лм/Вт] Световая отдача η показывает, с какой экономичностью потребляемая электрическая мощность преобразуется в свет.
Цветовая температура (Цветовой оттенок)
Единица измерения: кельвин [К]. Под цветовым оттенком понимается собственно излучаемый лампой свет. Значение тех или иных линейных оттенков выражается цветовой температурой. Все лампы с цветовой температурой выше 5300К относятся к источникам дневного света (например, люминесцентные лампы дневного света). Ртутные лампы высокого давления и белые люминесцентные лампы относятся к группе нейтрально белого цветового оттенка (цветовая температура от 3300К до 5300 К). Лампы накаливания и люминесцентные лампы теплых оттенков относятся к группе белого цветового оттенка (цветовая температура ниже 3300К)
Цветовая температура источника света определяется путем сравнения с так называемым "черным телом" и отображается "кривой Планка". Если температура "черного тела" повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает.
Лампы с одинаковой цветностью могут иметь весьма различные характеристики цветопередачи, что объясняется спектральным составом излучаемого ими света.
Цветопередача
Общий индекс цветопередачи Ra, полученный в результате теста восьми цветов, показывает характеристики цветопередачи той или иной лампы, выраженные в количественном показателе. Теоретически, максимальное значение этого показателя равно 100. Чем ниже индекс цветопередачи той или иной лампы, тем хуже она передает оттенки цветов.
На практике индексы цветопередачи подразделяются на несколько уровней. DIN 5035 различает шесть уровней.
Лампы уровня А1 используются в осветительных системах, где точность цветопередачи является одним из самых важных требований — в полиграфии, музеях, магазинах одежды.
К лампам с уровнем цветопередачи 1В относятся 3-компонентные люминесцентные лампы, которые устанавливаются преимущественно в административных зданиях, школах, на спортивных и промышленных объектах.
Лампы уровня 2А обладают достаточно хорошими характеристиками цветопередачи.
Лампы уровня 3 применяются в тяжелой промышленности, где точность цветопередачи неважна.
Лампы с уровнем цветопередачи 4, за исключением в особых случаях натриевых ламп высокого давления (Ra=20), не следует применять внутри помещений.
Такие требования к характеристикам и уровням цветопередачи ламп для помещений различного типа и назначения предусмотрены стандартом DIN EN 12464-1.
КПД светильника
КПД является важным критерием оценки энергоэффективности светильника. Он отражает соотношение светового потока светильника к световому потоку установленной в нем лампы.
Средний срок службы
Под средним сроком службы лампы понимается средняя продолжительность эксплуатации отдельных ламп в стандартных рабочих условиях (50 % отказов = "средний срок службы").
Эксплуатационный ресурс
Эксплуатационным ресурсом упрощенно называется практический экономичный срок службы. Под этим сроком понимается время работы, после которого световой поток смстемы (т.е. произведение относительного светового потока и относительной доли еще работающих ламп) составляет ок. 80 % от первоначального светового потока системы (100 ч) .
Светотехнические формулы
Сила света
где: I - сила света; Ф - световой поток; Ω - телесный угол.
Освещенность
где: E - освещенность; Ф - падающий световой поток; S - площадь освещенной поверхности.
Яркость
где: L - яркость; I - сила света; S - видимая светящая поверхность.
Световая отдача
где: η - световая отдача; Ф - генерируемый световой поток; P - потребляемая электрическая мощность.
Подтверждение
Авторизуйтесь, чтобы воспользоваться всеми возможностями системы:
Создание спецификаций с возможностью отправки документов поставщикам через систему Profsector или в виде Excel файла
Хранение созданных спецификаций в структуре индивидуальных каталогов
Установка собственных коэффициентов цен в разрезе поставщиков, производителей и групп компонентов (стоимость запрашиваемого оборудования отображается с учетом установленных коэффициентов как в поисковой выдаче, так и в документах)
Создание групп пользователей, работающих под общим профилем с возможностью коллективной работы над документами
Возможность получения статуса Поставщика для привлечение новых клиентов и отправки им коммерческих предложений
Просмотр каталогов производителей
И многое другое...
Предупреждение
Для загрузки документа зарегистрируйтесь или зайдите в свой аккаунт.
где: I - сила света; Ф - световой поток; Ω - телесный угол.
где: E - освещенность; Ф - падающий световой поток; S - площадь освещенной поверхности.
где: L - яркость; I - сила света; S - видимая светящая поверхность.
где: η - световая отдача; Ф - генерируемый световой поток; P - потребляемая электрическая мощность.
В сравнении
