Сказ о том как спектральные характеристики освещения влияют на нашу жизнь / Habr

Граждане читатели, технари и гуманитарии, вы находитесь в опасности, немедленно переместитесь на улицу под теплое летнее солнышко (если погода позволяет), это не учебная тревога! Повторяю это не учебная тревога! Ну а если окружающие не оценят вашу попытку провести эвакуацию, то устраивайтесь поудобнее и давайте поговорим с вами об освещении. Если в двух словах, статья про воздействие бытового (внутреннего) освещения на наш с вами организм. Я постараюсь не перегружать статью техническими сведениями, для всех любознательных коллег оставлю соответствующие ссылки. Однако, без графиков все же не обойдемся (люблю я их просто). Статья получилась длинная, так что в итоге я решил что мы рассмотрим в первую очередь спектральную характеристику освещения (тут подробнее).

Итак, представьте, друзья, что живет где-то на свете среднестатистический человек, назовем его Василий. И вот значится жил себе жил Василий 20 лет на опушке леса в средней полосе нашей бескрайней родины, да вот захотелось ему «кофе от лучших бариста», свитшотов, да «айфонов» глянцевых и решил Василий в город податься. А чтобы ему совсем не сладко жилось, то решил он податься в офис на цокольном этаже в славный город Мурманск, ну в общем в «бетонную коробку офисную», дабы трудится там не покладая рук и света божьего не видеть.

А вот, что же там Василия ждало, спрятано под катом, всех любознательных милости просим.

Статья будет большая и по смыслу делиться на три части
1 – Спектральные характеристики источников света
2 – Как можно померить спектр с помощью прямых рук и «синей изоленты»
3 – Кратко о воздействии света на человека

*Примечания представленные в статье спектры ввиду технических ограничений могут отличаться от реальных источников света, если есть желание проверьте сами.

Часть 1 – спектральные характеристики источников света

Для начала рассмотрим основные моменты

1. До массового внедрения в быт электрических источников света, человечество во многом подстраивало свою жизнедеятельность (суточный цикл) под естественное освещение.
2. Естественное освещение изменяется втечении суток, спектр излучения у него непрерывный, солнце светит в ультрафиолетовом, видимом, и инфракрасных диапазонах. для естественного освещения не характерна пульсация.
3. Современный человек обычно проводит добрых 90% своего времени в помещениях (транспорт тоже будем считать искусственной средой)
4. В помещениях человек, часто пользуется искусственным освещением (или совмещенным), даже летним днем не все имеют возможность использовать только естественное освещение

5. Свет влияет на биологические процессы в организме человека

Вот так выглядит спектр солнца с «радугой» и графиком, кто-то добросовестно сфотографировал московское небо

Вот тут есть еще

Вернемся к Василию. Как мы помним почти всю свою сознательную жизнь он провел на природе, посмотрим как ему светило солнышко, и почему от него у ежей быстрей росли колючки.

Ответственные мужи занимающиеся светотехникой сделали для нас модель условного дневного света различной цветовой температуры( это xls в котором можно моделировать не бойтесь ), мы представим, что ранним утром Василию светило солнышко с температурой 4000К, в полдень с температурой 5500К ну а днем все 7000К, ну а к ночи двигалось в обратном порядке (примерная цветовая температура источников света тут).

Но такое лакомое солнышко светило очень и очень давно, что может ждать нашего героя попавшего в «бетонную коробку»?
Учитывая, что большинство людей занятых на работах не связанных с производством, вряд ли сидят в помещениях похожих на офисы категории «А», то многих (и меня в частности) ждет это

Дешёвые люминесцентные лампы с электромагнитной пуско-регулирующей аппаратурой, например ЛБ-40 с индексом цветопередачи (способностью воспроизводить корректно цвета) CRI<70.

Возможно это будут более дорогие заморские баклажанные , лампы от Osram или Philips с CRI>80, ну а поскольку график под рукой у меня завалялся и для компактных люминесцентных ламп КЛЛ, то упомянем и про них.

Картинки с «радугой» под сплойером, рекомендую посмотреть, и сравните с представленным выше московским небом, будет очень наглядно.

Итак, что мы видим, мы видим мечту любого скалолаза и способ проверки друзей по методу В. Высоцкого, а именно, горы и пики, причем чем дешевле лампа тем больше «Гималаи» мы наблюдаем.

О чем нам это говорит? Это говорит нам в первую очередь о том, что свет совсем не такой как естественный. А если учесть, что наш подопытный Василий вынужден сидеть под совсем неизменным светом все свои 8 рабочих часов. Помните график выше? Естественный свет изменяется в течении дня, а этот вот нисколечко нет. Таким образом наш организм страдает от нахождения под непривычным освещением. Что связано с ухудшением здоровья, уменьшением зрительной работоспобности и производительности труда. Не верите мне? Спросите у мудрейшего Юлиан Борисовича Айзенберга (справочник по светотехнике стр. 889).

Где же выход, возможно светодиодное освещение?

Ну пожалуй, что не совсем. Хотя, уже намного лучше.
Смотрим на графики и все равно «твой спектр на мамин совсем не похож». Все равно есть пик в синей области, провал в голубой, ну и опять напомню, что большинство светодиодных ламп светит одним цветов в течении дня.

Картинок для RGB светодиодов у меня под рукой нет, но поверьте, что там дело обстоит ничуть не лучше (а пожалуй обычно даже хуже).

замеры тем что было под рукой

картинка из интернета

Спектр теплого белого СИД под спойлером.

смотрим

Итак, вот отпахал Василий свои 8 часов, вернулся домой и, устав от казённых ламп, приходит домой садиться на диван и окунается в теплый ламповый свет.

И, кстати, это не так плохо, для вечернего домашнего освещения, лампа накаливания остается хорошим вариантом. Спектр лампы накаливания во многом соответствует спектру вечернего солнца, и не сильно подавляет выработку мелатонина(об этом чуть позже), опять таки один минус не регулируется в процессе дня.

Спектр лампы накаливания под спойлером:

Смотрим

Посидел Василий дома подумал, подумал, решил что не будет больше здоровью вредить станет он дворянкою столбовою фрилансером и будет светом белым управлять, как захочет пока дома работает.
И это, кстати, не самый плохой вариант, не смотря на то, что современные диммируемые светодиодные лампы все равно не дают полной идентичности естественному освещению, это все же лучше чем вышеупомянутые ЛБ-40 и даже может быть немного лучше чем просто светодиодные лампы. Причем если RGBW лампы это скорее баловство, то лампы на основе СИД теплого белого и холодного белого света вполне пригодны для освещения. Если заинтересовало, можно посмотреть в эту сторону

По крайней мере такая лампа, может ступенчато имитировать теплый белый, нейтральный белый и холодный белый свет. (под спойлером) Что худо бедно вяжется с естественным солнечным циклом.

Спектры лампы ML-19 Dual White E27 шар 9W (цветовая температура на основании данных производителя)

Часть 2 — как можно померить спектр с помощью прямых рук и синей изоленты

Как-то я уже поднимал эту тему на Хабре. Но, думаю, стоит рассказать вкратце.
Итак, мы с вами загорелись картинками с радугой и решили начать везде мерить спектр. Поскольку самый дешёвый спектрометр стоит в РФ больше 70 т.р. (на момент написания статьи), то мы пойдем другим путем.

Есть такие замечательные ребята с портала http://publiclab.org/, много у них там интересной открытой науки и так далее. Но нас интересуют самодельные спектрометры.

К слову там есть несколько типов спектрометров и можно как купить готовый набор для сборки (рекомендую криворуким типа меня), так и собрать самому из подручных средств.

Поскольку я уверен, что если вы дочитали до этого места, то у вас уже горят глаза, чешутся руки и ждать посылку из-за недружественного нам океана, вы не хотите и не будете.

Итак, что нам понадобится и что мы будем делать:

1. Берем желательно плотную чертежную бумагу А4 (Ватман) или плотную матовую фотобумагу, в общем плотную бумагу чем плотнее тем лучше, но думаю если быть очень упорным можно попытаться сделать и из простой правда будет хлипко, (в принципе если дружите с черчением то можете сделать хоть из обувной картонки хоть из текстолита, но я криворук и расскажу свой путь с плотной бумагой.

2. Принтер и схема сборки, распечатываем схему и инструкцию на листе и дальше радостно вырезаем, прорезая необходимые отверстия (щель лучше резать острым скальпелем или лезвием, нужна аккуратность).
Берем DVD (можно и CD, но там дифракционная решетка похуже) разрезаем его ножницами пополам, берем одну половинку и аккуратно ее разделяем на два слоя, нам нужен прозрачный слой фоторезиста, из него необходимо вырезать квадратик диф. Решетки под нашу бумажную заготовку. Подробней посмотреть можно тут.

3. Дальше собираем все части вместе я использовал простой клеящий карандаш, а диф. решетку крепил изолентой (хотя двухсторонний скотч предпочтительнее), смотрим что получилось, а получилась хрупкая просвечивающаяся конструкция, поэтому если бумага изначально была плотная, то мы радостно сможем армировать ее изолентой, до тех пор пока не получим синий или черный квадрат Малевича, в итоге наш спектроскоп не должен пропускать никакого света, кроме света через щель.

4. Берем желательно старый ненужный телефон (нет ну в принципе можно взять любой). И приклеиваем к его корпусу нашу конструкцию, предварительно определив куда будем приклеивать, так чтобы спектр нормально попадал в камеру. Можно конечно не приклеивать а каждый раз прикладывать, но это неудобно и спектры будут часто съезжать. Да кстати вовсе необязательно крепить к телефону, можно и к веб камере, как вам удобней. На фото самодельный спектрометр (обклеенный), и два комплекте первый его тот же самый но из комплекта, второй похожий по принципу но из пластика (качество по лучше):

5. Обязательно идем снимать спектр компактной люминесцентной лампы (КЛЛ) или на худой конец обычной люминесцентной лампы, а потом уже все что душе годно После того как мы сфотографировали все спектры, что хотели. Их необходимо обработать, можно в любом графическом редакторе. Я как правило кадрирую и при необходимости центрирую. Поскольку метод калибровки (об этом ниже) предусматривает сравнение с эталоном, то надо чтобы все полоски спектра на всех снимках находились в одном и том же месте (насколько это возможно) или в итоге вы получите, что компьютер будет воспринимать сдвинутое изображение как свет с другой длиной волны.

6. Регистрируемся на портале, жмем capture spectra upload и первым делом загружаем туда наш снимок спектра КЛЛ, он нам необходим для калибровки после того, как рисунок загрузился и открылась картинка со спектром, возможно понадобится провести ряд манипуляций

6.1 Если изображение не лежит горизонтально если фиолетово-синя зона не лежит слева, а красно оранжевая права значит надо нажать more tools и пользуясь инструментами поворота и отражения повернуть спектр как нам надо. после чего рекомендую Нажать кнопку “re extract from foto (там же в инструментах) после этого компьютер нам построит кривую которая будет согласована с картинкой спектра, правда нам не хватает длин волн.
6.2 Можно откорректировать график спектра, выбрав автоматически самый яркий спектр (в меню more tools) или в ручную выбрав set sample row и кликнув на наиболее удачном участке спектра а изображении.
6.3 Жмем кнопку calibrate, жмем begin и на графике мышкой кликаем на вершину среднего синего спектра(как на примере в инструкции), потом также выбираем зеленый максимум. Теперь у нас есть откалиброванный эталон. Этот эталон можно применять к рисункам загруженным и обработанным по п. 6.1. после чего у них тоже появится шкала длин волн.
6.4 Вы можете применить калибровку к любому снимку нажав calibrate->use existing calibration и выбрав ваш эталон, но помните, что если у вас отклеился приклеенный к камере спектрометр например, то возможно ошибка будет большой и надо будет пере калибровать.
6.5 Все дальше данные можно забирать в разных форматах и строить графики например в эксель, это конечно не самый точный метод, но существенно лучше чем совсем ничего при должно сноровке вы сможете получать снимки которые коррелируют с реальностью.

Часть 3 — Кратко о воздействии света на человека

На десерт, совсем кратко о воздействии света на человека

Свет воздействует на циркадные ритмы человека.
Свет особенно в синей области способен подавлять выработку мелатонина, гормона отвечающего за наше спокойное восстановление, чем меньше мелатонина тем большей стресс мы испытываем, с одной стороны это хорошо, днем когда надо взбодрится, с другой стороны поздним вечером и перед сном это нарушит ваши биоритмы и вам будет и трудней заснуть и эффективность сна будет ниже. Следует отметить, что безусловно важна мощность источника света(световой поток), время проведенное под ним, а также возраст (дети более восприимчивы, пожилые люди существенно меньше).

На картинке представлена одна из усреднённых зависимостей степени подавления мелатонина от длинны волны излучения, есть и другие вариации на тему этой функции, можно поискать в соответствующих источниках.
Журнал светотехника №3 за 2012.
Если вкратце, то для успокоения лучше использовать теплые цвета (лампы накаливания, светодиодные лампы с удаленным люминофором).

Чтобы взбодрится лучше использовать лампы дневного света:

Помимо циркадного воздействия. свет также оказывает негативное воздействие на органы зрения, избыточный синий свет приводит к повреждению глаза, опять таки дети особенно восприимчивы (статья об этом в том же номере светотехники), поэтому долго смотреть на светодиодные или люминесцентные лампы холодного белого света не стоит.

Также важный фактор, естественный свет содержит ультрафиолетовое излучение,
Которое способствует выработке витамина Д, противорахитным действием, ну и просто активизирует потаенные фотобиологические процессы в организме человека.
Надо отметить, что через оконное стекло проходит только УФ-А, а искусственные источники света как правило не рассчитаны на покрытие дефицита УФ излучения и либо не излучают УФ вовсе либо это побочный продукт не рассчитанный на устранении светового голодания.
Так что если вы много сидите в «бетонных коробках», будет полезно иногда облучаться соответствующими УФ лампами, или просто выходить погулять.
Подробней о воздействии света можно почитать тут.

Ну вот вроде бы и все, статья получилась большая, думаю, что еще не скоро что-то осилю, поэтому спасибо всем, кто прочитал, берегите здоровье.

О пульсации *БонусВсе искусственные источники света (лампы накаливания, люминесцентные, светодиодные), в той или иной степени пульсируют (световой поток в течении времени то становится меньше то больше), в зависимости от частоты пульсации наш глаз может это заметить, а может и не заметить, в любом случае понять что пульсация вредна достаточно просто, прогуляйтесь до любого светильника с некачественными люминесцентными лампами и пристально посмотрите на него минуту (хотя говорят, что если долго всматриваться в люминесцентную лампу то люминесцентная лампа начнет всматриваться в тебя).
Существуют различные способы снизить пульсацию, как правило они заключаются в применение качественных электронных устройств питания и управления (ЭПРА для люминесцентных ламп, или драйверы для светодиодов).
Но поскольку на мой взгляд достоверно из совсем уж подручных средств пульсацию не померить, то мы остановимся на вопросе спектральной характеристики света, а всем интересующимся измерением пульсации можно заглянуть сюда.

Свет и освещение / Habr

Часто (в том числе и на хабре) всплывает вопрос освещения, особенно «нанотехнологиченого» светодиодного и зачастую говны священных войн «светодиод» против люминисцентных ламп начинают подбурливать. Больше года я уже собирался написать статью о свете, и оно наконец свершилось.
Из этой статьи вы узнаете почему в фотостудиях не снимают с люминесцентными лампами, почему светодиоды до сих пор не захватили мир и стоит ли ими освещать улицы. Поехали!

О цвете и спектре

Все мы знаем, что зрение у нас – примитивное, трехкомпонентное: у нас три типа «цветных» рецепторов – «красные», «синие» и «зеленые».

Но жизнь как обычно сложнее – цвет определяется длинной волны/энергией кванта света, а она – как double, принимает любые значения. Соответственно, к нам в глаз может прилететь квант света посередине между красным и зеленым, и на него «в половину» силы среагируют и красный и зеленый типы рецепторов. Отсюда и происходят разные «непонятные» смешения цветов – если объект отражает и красный и зеленый свет, то мы увидем желтый, хотя на самом деле квантов с «желтой» длиной волны там нет.

Чтобы было понятнее: глаз не может отличить, если объект отражает чисто желтый свет (580нм), или одновременно зеленый (520нм) и красный (680нм). В глазу оба рецептора активируются в обоих случаях и мы увидим один и тот же цвет, желтый.

Реальность намного сложнее чем просто RGB. Отсюда все эти проблемы с «цветовыми профилями», «балансом белого», «неправильным освещением»

Об ущербном освещении

Если кто из вас занимался печатью фотографией дома с красной лампой – могли заметить, что все предметы, которые не отражают красный свет в свете красной лампы — кажутся черными. Не имеет значения, что они хорошо отражают зеленый или синий свет, раз нет красного – значит, объект ничего не отражает, т.е. черный. Отсюда должно быть понятно от чего вообще могут возникнуть искажения цветов, но к этому чуть позднее.

Основные характеристики ламп

1. Эффективность, лм/вт (=сколько видимого света выдает лампа на 1Вт мощности).
2. Срок службы/надежность
3. Качество освещения (спектр, мерцание)

Основные типы ламп

В данной статье ограничимся лишь тем, что широко используется для освещения, информацию по всякой специфике вроде ксеноновых дуговых ламп можно найти сами знаете где 🙂

1. Лампы накаливания
Исторически первый тип ламп. Ужасная энергоэффективность – 8-10 лм/Вт. Основная проблема с надежностью — во время включения. Т.е. сопротивление нити накала тем ниже, чем ниже температура, при включении лампа отжирает до 10x номинальной мощности, и за счет сверхбыстрого нагрева нить постепенно повреждается. При работе через защитное устройство, которое включает лампу «медленно» (в простейшем случае — терморезистор) срок службы может быть очень большим. Спектр – непрерывный (практически спектр черного тела), со смещением в красную область. В настоящее время по всем показателям проигрывают более современным типам ламп.

2. Галогеновые лампы
Фактически, это тоже лампы накаливания, но в колбу добавлен бром или йод, что повышает срок службы и позволяет поднять температуру нити. Энергоэффективность чуть получше – 10-15 лм/Вт, спектр также непрерывный также смещен в красную область, но уже меньше. Единственный практически идеальный источник света для фотографии (отдаленно с ним сравнимы только ксеноновые лампы вспышки, но спектр уже не ровный, с сильно выпирающей синей частью, особенно у 480нм). Также при наличии механизма плавного пуска срок службы может быть очень большим (без него – в зависимости от кол-ва включений/выключений).

Главное что нужно помнить: если помещение отапливается электричеством, то ставить туда «энергосберегающие»(люминесцентные) лампы для экономии энергии нет смысла вообще, придется на столько же больше энергии потратить для дополнительного отопления, или будет просто холоднее.

3. Люминесцентные лампы
В люминесцентных лампах разряд в парах ртути (которой в лампе считанные миллиграммы) дает ультрафиолет, который люминофор переизлучает в видимом диапазоне. Вопреки попыткам раздуть истерику, жесткий ультрафиолет не может в серьёзных количествах выйти из лампы – т.к. корпус из обычного стекла ультрафиолет не пропускает, а то что остается – сильно меньше солнечного уровня. Для того, чтобы ультрафиолет выходил — нужен корпус из кварцевого стекла, а оно весьма недешево, по ошибке его не подсунут .

Основных групп 2: «длинные» и «компактные, в стандартные цоколь». Отличие – в длинных нет электроники, она часть светильника. В компактных – в качестве электроники стоит низкокачественные китайские поделки которые зачастую сгорают быстрее чем сама лампа. Само собой, бывают компактные лампы и с нормальной электроникой, плавным пуском и проч. – но стоят они огого(с каждой лампой электронику выкидывать… куда greenpeace смотрит), и не делают особо. Китай побеждает. Справа как раз образец электроники от лампы, которую выбрасывают с каждой лампой (фото отсюда). Кстати, этой электроникой (балластом) можно питать и длинные лампы аналогичной мощности, хотя это не самое надежное решение — все-таки тут все компоненты самые дешевые и низкокачественные.

Энергоэффективность компактных – от 50 до 70 Лм/Ватт (это еще самые лучшие что есть у Phillips).

Надежность – зависит от температуры, электроники, и качества изготовления в целом. Если у вас плафон смотрит «вниз», так что горячий воздух не может никуда выйти – лампа сдохнет очень быстро. Помогает просверливание дырок по всему пластиковому корпусу. Также, электронную часть можно ремонтировать – во многих случаях там просто течет конденсатор, который можно заменить на аналогичный (ремонт более чем актуален для ламп большой мощности). Т.к. лампы эти делают для простых смертных, найти данные по спектру не так просто, и можно предполагать что используется самый дешевый и простой люминофор – ведь надо сэкономить стоимость и для электронной части лампы.

«Длинные» лампы – гораздо интереснее, эффективность от 50-65 Лм/Ватт (с более «приятным» спектром) до 100-110 с «плохим» спектром, это уже с учетом электроники. В любом случае, за счет того, что электроника не выбрасывается, при меньшей стоимости лампы служат дольше. Также на сайте филипс для любой прямой лампы можно спокойно посмотреть её спектр и увидеть, насколько он близок к солнечному.

Теперь подробнее о спектре – он далеко не ровный. В спектре энергоэффективной люминисцентной лампы (с «плохим» спектром, сверху)– например видно что там, где наш глаз наиболее чувствителен (530-550нм) – провал почти до 0. (Потому и нельзя сказать, 10Вт люминисцентой лампы = 50Вт лампы накаливания). Отсюда и искажение света: если в комнате будет объект, который отражает в основном свет с длиной волны 530нм – он будет выглядеть намного темнее(практически черным), намного менее насыщенным.

В реальности, объекты редко отражают одну конкретную длину волны, потому просто соотношение RGB изменится по сравнению с дневным светом, и многие вещи будут темнее/менее насыщенными чем на дневном свете.

Лампы с «хорошим» спектром хоть и имеют пики, все-таки не имеют таких жестких провалов – но за это пришлось заплатить вдвое худшей светоотдачей при равной мощности.
Срок службы – зависит от температуры и качества электроники (балласта). Нормальный балласт имеет плавный пуск для продления срока службы, и работает на высокой частоте (=нет мерцания). Гудения от древних дроссельных балластов со стартерами и мерцания в современных лампах больше нет.

В полевых условиях качество люминофора лампы проверить можно компакт-диском — смотрим на радугу от лампы на диске. Если «радуга» из полос — дерьмовый люминофор (3 полосы — более дерьмовый, 5 полос — чуть менее). На лампе с хорошим люминофором радуга будет непрерывная. Но компактных ламп таких я думаю не найти.

4. Светодиодные лампы
Наиболее дешевые(только на таких и делают лампы) белые светодиоды – синие + желтый люминофор, что дает подобие белого света, но на самом деле далеко не белый.

Выраженные пики на 450 и 550нм, с провалом около 500, и после 600нм. Соответственно, со светодиодным освещением цвета также получатся искаженными.

Лучшие готовые светодиодные лампы дают энергоэффективность в начале службы 50-60 Лм/Вт (т.е. меньше чем лучшие люминесцентные, примерно столько, сколько и компактные люминесцентные). Большой мощности у них быть не может, т.к. они очень быстро дохнут при перегреве. Срок службы сильно зависит от температуры, и в любом случае не выше 50’000 часов (на половинной мощности и с хорошим охлаждением конечно может и больше). Если лампа перегревается до 100С – то за единицы/десятки часов сдохнет. Но вот частое включение/выключение им не вредит совершенно.

Если светодиоды покупать отдельно, то во первых будет трудно найти правильные светодиоды с хорошей светоотдачей. На заводе их сразу бьют на категории, и наиболее эффективные — продают дороже. А зачастую то что лежит в наличии в магазинах — из самых плохих серий, с эффективностью 30-40 Лм/Вт. Далее нужно эффективное питание (со стабилизированным током, а не напряжением), хреновый блок питания с КПД 75% легко ухудшит светоотдачу почти до уровня галогеновых ламп 🙂

Долгие годы меня мучал вопрос, почему нельзя питать светодиоды стабилизированным напряжением, если подобрать его очень точно, чтобы был нужный ток? Дело в том, что при нагреве «сопротивление» диода сильно будет менятся, и при том же напряжении через него может пойти ток сильно меньше или сильно больше нормы, и диод быстро деградирует (при превышении тока в 2 раза — они сразу не сгорают, просто срок службы в 1000 раз меньше. Светоотдача на ватт кстати быстро падает, потому дополнительного света почти не будет, все уйдет в тепло).

С учетом всего сказанного, делать основное освещение на светодиодах, особенно при их цене – полное безумие, и ситуация в ближайшие годы быстро не изменится. Преимущества есть только при работе в условиях вибрации (фонари, транспорт) и частого включения/выключения (туалет).

5. Натриевые лампы
Натриевые лампы – можно увидеть в уличном освещении. Имеют феноменальную эффективность, обычно 100-150, до 200 Лм/Вт (да-да, в 4 раза эффективнее лучших светодиодных ламп, и в 2 раза лучше самых эффективных люминесцентных), стоят копейки.

Проблема лишь в том, что светят они желтым светом, и больше никаким, потому освещать им можно только улицы, склады и проч. Все что не отражает желтый свет – будет черным.
Срок службы – десятки тысяч часов, цена – копейки. В свете этого можно сказать только, что установка светодиодного уличного освещение – полнейший попил бабла. Нет ничего эффективнее и дешевле натриевых ламп для уличного освещения.

6. Металлогалогенные лампы c керамической горелкой
Эти лампы – легкая экзотика. С эффективностью около 100лм/Вт, со спектром без больших провалов, но достаточно дорогие. По всем параметрам кроме цены они лучше люминесцентных, и именно на их основе я собираю себе едрёную люстру в комнату. Есть еще с кварцевой горелкой — там спектр похуже. Нагуглить можно по ключевому слову CDM-TD или на сайте филипса.

Заключение

Мораль истории такова:

• В туалет и фонарики покупаем светодиодные лампы (не боятся тряски, включений/выключений).
• Основное освещение в комнате где идет работа – люминесцентные с «хорошим» спектром (проверять на сайте производителя, если информации нет — значит все плохо ). Лучше «длинные», если найдете подходящие светильники.
• Освещение в комнатах где не нужно работать – энергоэффективные люминесцентные лампы с плохим спектром (или с хорошим, если электричества не жалко). Лучше «длинные», если найдете подходящие светильники.
• Освещение на улицах и складах – натриевые лампы.
• Фотография – только галогеновые лампы (500Вт светильники с галогенками-палочками стоят копейки). (Про лампы-вспышки тут не говорим, они безусловно не плохие)
• Обычные лампы накаливания – только на черный день.

Комментарии/вопросы/мнения – в студию!

Светлое будущее. Часть 4: здоровье / Offсянка

В предыдущих эпизодах (часть 1, часть 2, часть 3) мы рассматривали различные источники света (ИС) с точки зрения их технических характеристик и особенностей эксплуатации. Пора изучить, как ИС влияют на зрение и вообще на здоровье человека. Этот аспект — наиважнейший: потеря и даже простое ослабление зрения от сколь угодно эффективного освещения вряд ли может считаться приемлемым даже в таком не слишком развитом обществе, как наше.

Медицина восстанавливать зрение еще не слишком умеет. Максимум — удаление катаракты да коррекция роговицы, но и там масса ограничений (узнайте для интереса стоимость операции). Все остальное — очки, контактные линзы, искусственные хрусталики и тому подобное — не более чем протезы, сильно уступающие биологическим прототипам. Повреждения сетчатки и вовсе в массовом порядке не лечатся. «Запчасти для глаз» практически не вышли из экспериментальной стадии, да и разрешение невелико.

Среди характеристик ИС, так или иначе влияющих на организм, можно выделить следующие: спектр излучения, качество цветопередачи, пульсации светового потока, наличие побочных излучений, присутствие вредных соединений (экологичность). Рассмотрим в этом плане наших постоянных участников — лампы накаливания (ЛН), компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) и светодиодные лампы (СДЛ).

Разговор о влиянии источников света на здоровье мы начнем с разбора двух параметров: спектра излучения и цветовой температуры.

Спектр — важнейшая характеристика любого источника света, непосредственно влияющая на (дис)комфорт зрительного восприятия. По этому показателю новые ИС кардинально отличаются как от Солнца, так и от привычных «накалок», подтверждением чему служат хорошо известные графики. Напомним, что быстро оценить спектр любого ИС можно с помощью подручного средства — диска DVD. Его дорожки образуют отличную дифракционную решетку, в которой видны основные пики излучения (CD для этого грубоваты).

Спектр ламп накаливания естественно-непрерывен, в отличие от дискретных, с резкими пиками графиков КЛЛ. Он ближе всего к природному солнечному свету, хотя и смещен в красно-желтую область (это, кстати, хорошо соответствует вечернему освещению на закате — вот почему свет ЛН непроизвольно расслабляет). Именно к Солнцу в ходе эволюции адаптировалось все живое, в том числе — и человеческий глаз. Если бы мы располагали материалом, выдерживающим нагрев до 5800 К (температура фотосферы), проблема искусственного освещения была бы решена раз и навсегда. Увы, таких материалов на Земле нет и не предвидится, а применяемый в ЛН вольфрам плавится при 3690 К, не дотягивая до идеала более двух тысяч градусов. Так что тепловые источники света, лучшие, чем ЛН, нам недоступны. Что же дают новые технологии?

ЛН и КЛЛ в отражении от DVD. Так выявляется линейчатый спектр

Спектр КЛЛ имеет три резко выраженных пика, что определяется свойствами используемой люминофорной смеси. Варьируя соотношение различных компонент в ней, можно влиять на величину тех или иных пиков и тем самым получать результирующий свет более теплого или холодного оттенка (подробнее об этом далее). В соответствии с общепринятой трехкомпонентной теорией цветового зрения, он будет восприниматься как белый, с удовлетворительной, но не более того, цветопередачей. Ведь если предмет отражает свет с длиной волны, попадающей в провал между пиками, то в свете КЛЛ он будет выглядеть более темным, чем на самом деле.

Спектр двух разных КЛЛ и одной ЛН (черная линия). Местоположение пиков одинаково, варьируется лишь их интенсивность

Важно отметить, что линейчатый спектр КЛЛ вызывает повышенное зрительное утомление при чтении и других точных работах. Окулисты давно заметили, что измеренная острота зрения при люминесцентном освещении оказывается существенно ниже, чем при эквивалентном освещении ЛН или Cолнцем. Дело в том, что глаз наиболее чувствителен к желто-зеленому цвету (555 нм) и фокусируется по нему, а как раз в этом месте у люминофора провал. Зато в спектре много синего, по которому фокусировка значительно хуже (хроматическая аберрация хрусталика, ничего не поделаешь). Все это формирует на сетчатке размытую картинку. Буквы в свете КЛЛ будут казаться менее четкими, поэтому чтение будет сильнее утомлять. Заядлые читатели, молодого и не очень возраста, часто жалуются: «От «сберегаек »глаза болят».

Спектральная чувствительность глаза различается для дневного и ночного зрения. В сумерках изумрудно-зеленый цвет кажется ярче, чем все остальные (это легко заметить по светофорам). Дневной пик в желто-зеленой зоне выражен менее резко

Чтобы исправить положение, приходится поднимать освещенность практически вдвое — тогда зрачок сокращается, аберрации уменьшаются и картинка становится четче. Налицо «инфляция света»: люмен от КЛЛ менее ценен для глаз, чем люмен от ЛН. В этой валюте за зрительный комфорт расплачиваются энергосбережением — вот к чему приводит несовершенный спектр КЛЛ!

У светодиодных ламп спектр существенно отличается. В нем присутствуют два компонента: острый синий пик от самого диода и второй, «размазанный» по всему спектру — от люминофора, которым покрыт кристалл (отсюда, кстати, желтый цвет выключенного светодиода). Как видно, его качество гораздо выше, чем у люминофоров, применяемых в КЛЛ, что определяется как технологией, так и экономикой (в СДЛ люминофора требуется несравненно меньше, чем в КЛЛ). Соотношение между синим цветом диода и полосой эмиссии люминофора определяет результирующий свет лампы. Эмиссию же легко регулировать толщиной слоя люминофора. Понятно, что СДЛ холодного света всегда будут дешевле и ярче, чем теплого, — вот в чем причина засилья «синюшных» лампочек в бюджетном (читай: китайском) сегменте рынка.

Спектр трех разных СДЛ и одной ЛН (черная линия). Пики излучения смещаются, что свидетельствует о разном составе люминофора

Интегральная характеристика спектра любого источника света — его цветовая температура (ЦТ). Она определяется как температура абсолютно черного тела, при которой оно испускает излучение того же цветового тона, что и рассматриваемый ИС.

Для ЛН цветовая температура совпадает с нагревом нити накала и колеблется в диапазоне 2200-3250 К. Первое значение характерно для маломощных лампочек 10-25 Вт, которые безбожно желтят, а последнее — для специальных киносъемочных ламп (они горят с сильным перекалом и служат всего несколько десятков часов). Ходовые ЛН 60-100 Вт имеют температуру 2700-2800 К — это и стало ориентиром при последующих разработках КЛЛ и светодиодов. Все шире используемые галогенки отличаются повышенной ЦТ: 2800-2900 К для ламп сетевого напряжения и 2900-3100 К для низковольтных. В обоих случаях более высокое значение характерно для фирменных ламп старших серий. Другими словами, качественные низковольтные ГЛН — самый лучший из доступных тепловых источников света, это стоит запомнить.

Лет 40 назад (когда об энергосбережении мало кто задумывался) широко использовались ЛН «дневного света» с исправленным спектром. Их колба имела бледно-голубой оттенок, вырезающий избыточные красно-желтые тона спирали. Результирующий свет был весьма приятным, но сильно ослабленным: для сохранения освещенности мощность лампочки приходилось практически удваивать (с 60 до 100 Вт в настольной лампе, например). Подобное излишество вроде бы кануло в Лету вместе с прожорливыми шестилитровыми авто, но парадоксальным образом возродилось как раз в автомобильной отрасли. Заметная часть продаваемых нынче галогенок для фар (стандарт 12 В, 55 Вт) окрашена в более или менее густой синий цвет, долженствующий приблизить спектр к модным «ксенонкам» (на самом деле — металлогалогенным лампам с небольшой добавкой ксенона для быстрого запуска). Так — заметим в сторону — безопасность движения приносится в жертву дешевым «понтам».

Даже крупные фирмы идут на поводу у спроса и выпускают такое. Синие галогенки светят, может быть, и красиво — прямо как ксенонки, но дорогу толком не освещают

Синие ЛН до сих пор выпускаются, но уже в немассовых количествах. Эта предназначена для обогрева рептилий в террариуме, а также подпитки их мягким УФ

Цветовая температура КЛЛ и СДЛ лишь приблизительно описывает их свечение, поскольку спектр этих ламп не гладкий. У КЛЛ он вообще линейчатый с несколькими резкими люминофорными пиками, а светодиоды при более размытом спектре сохраняют базовый пик в синей области, весьма вредный для глаз. Правильнее говорить о коррелированной цветовой температуре (CCT), поскольку полного соответствия с излучением черного тела здесь нет, и приходится выбирать температуру, ближайшую к кажущемуся цвету ИС.

Спектральные кривые абсолютно черного тела. Температура 3000-4000 К дает оранжево-желтые тона, при 5000-7000 К свет относительно ровный во всем спектре (нейтрально-белый тон), при 9000 К и выше преобладают короткие волны (голубоватые тона)

КЛЛ выпускаются с цветовой температурой из устоявшегося ряда, основанного на стандартизированных люминофорных смесях. Это 2700 К (торговое обозначение «теплый белый»), 4200 К («холодный, или нейтральный белый») и 6500 К («дневной белый»). В последнее время ряд пополнился: появились лампы на 2500 К («комфорт») и на 3300 К («релакс»), а также варианты на 4000/4500 К и на 6000 К. Последние — скорее маркетинговый ход: по технологическим нормам ЦТ может отклоняться от номинала на 10%, а реальный разброс бывает еще больше (влияет чистота люминофора и другие случайные факторы). Так что лампы на 6000 К практически не отличаются от 6500 К.

Но что касается ламп на 2500 К (Osram), то здесь свет уже другой — ближе к свечам, с заметной желтизной. Такие изделия вполне уместны в интерьерной подсветке. Те КЛЛ на 3300 К, которые довелось видеть (марка Uniel), не впечатляют: это те же 4200 К, только с колбой бледно-желтого стекла, порождающей неестественный оттенок свечения. Лампы Nakai класса 833, на те же 3300 К, сделаны «честно» — их чисто-белый свет весьма приятен, но мало распространены и сравнительно дороги (250-300 р.).

КЛЛ Uniel на 3300К. Подкрашенная колба доводит ЦТ до желаемого значения, но портит цветопередачу

Важно отметить, что весь ряд цветовых температур получается с помощью одних и тех же люминофоров, с одинаковыми пиками и провалами в спектре. Различается лишь доля синего: для теплых тонов его меньше, для холодных — больше. Поэтому идея «зарядить» в один светильник КЛЛ разной цветности (чаще всего теплого и холодного белого) результирующий спектр не сглаживает и цветопередачу не улучшает, хотя смешанный свет бывает субъективно приятен.

В ходе эксплуатации КЛЛ люминофор деградирует, что отражается не только на световом потоке, но и на спектре: он становится более грязным, с желтым оттенком. Дрейф ЦТ можно заметить уже через год-полтора эксплуатации, это порой вынуждает заменить еще исправную лампу.

СДЛ тоже выпускаются теплого, нейтрального и холодного свечения, вот только стандарты ЦТ здесь соблюдаются довольно слабо. Виной тому, видимо, несовершенство белых светодиодов, где используется сложный по технологии люминофор.

Честные производители, такие как Cree, приводят для своих чипов следующую градацию: 2600-3700 К — Warm White, 3700-5000 К — Neutral White, 5000-8300 К — Cool White. Разброс, как видим, весьма значительный — чуть ли не 50%. Лампы формально одной и той же цветности, но купленные в разных местах, скорее всего, будут заметно различаться по свечению. Отсюда практический совет: закупать сразу столько СДЛ из одной партии, сколько необходимо по проекту освещения, возможно, с запасными экземплярами. Разнобой в оттенках как минимум неэстетичен, а как максимум — бьет по глазам, вынужденным все время перестраиваться.

Положение СДЛ теплого и нейтрально-белого света на цветовой диаграмме. В конкретных образцах отклонения могут быть значительны

Кроме того, цветовая температура СДЛ непостоянна во времени. Люминофор в мощных кристаллах сильно нагревается, что способствует его быстрой деградации. По мере старения световой поток диодов смещается в синюю область, так что общая ЦТ растет. Лампы начинают светить сначала слишком холодным, а потом неприятным синюшным светом, который еще и вреден для глаз и всего организма (об этом поговорим в следующей части). Это тоже надо учитывать при эксплуатации, особенно на втором-третьем году.

«Синят» прежде всего дешевые лампочки с интернет-барахолок, но и фирменные модели порой огорчают (виноват старый тип люминофора, а также плохое охлаждение и прочие «нарушения режима»). Так, в одном тесте СДЛ Osram их цветовая температура за 12000 ч поднялась на 2500 К. Сегодня долговечные, стабильные диоды делают Cree и Nichia, но цены на эту продукцию немаленькие.

В следующем материале мы продолжим тему влияния различных источников света на здоровье и поговорим о цветопередаче и уровне пульсаций.

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Солнечный спектр по-китайски / LampTest corporate blog / Habr

Год назад я рассказывал о появлении осветительных светодиодов нового поколения, спектр света которых близок к солнечному, за что эти светодиоды получили название SunLike. Тогда они были очень дорогими. Сейчас цена упала и появились китайские аналоги.

Принципиальное отличие светодиодов SunLike от обычных — принцип получения белого света. В обычных осветительных светодиодах используются кристаллы, излучающие синий свет с длиной волны 452-456 нм, покрытые люминофором, частично преобразующем синий свет в красный и жёлтый. В Sunlike используются кристаллы, излучающие фиолетовый свет с длиной волны 418-426 нм и люминофор, преобразующий фиолетовый свет в красный, зелёный и синий. Это позволяет избавиться от «синего пика», об опасности которого пишут некоторые учёные.

Сейчас 6-ваттные светодиоды Seoul Semiconductor Sunlike SAWS0661A существенно подешевели, но лампы на их основе по прежнему недёшевы.

Компания Smart Eco Lightning выпустила свои светодиоды солнечного спектра, стоящие почти вдвое дешевле. 6-ваттные модули SOL1306 имеют CRI (Ra) 98-99 и дают 648-713 лм (замена 70-ваттной лампы накаливания).

В отличие от корейских SunLike, в китайских SmartEco одновременно используются фиолетовые (424-425 нм) и синие (456-459 нм) кристаллы.

Белорусский предприниматель, производящий лампы под брендом GrowByLEDs, прислал мне для изучения семь ламп: три на светодиодах Sunlike SAWS0661A (с цветовой температурой 3000K, 4000K и 5000K) и четыре на светодиодах SmartEco SOL1306S (с цветовой температурой 3200K, 4000K, 5000K и 5600K).

Сравним спектры. Слева — SunLike 3000K, справа — SmartEco 3200К. Спектр лампы с китайскими светодиодами даже ровнее и индексы цветопередачи выше.

Для сравнения, спектры обычных ламп с CRI 80 и 90: слева OSRAM, Справа IKEA.

Слева — SunLike 4000K, справа — SmartEco 4000К.

Для сравнения, спектры обычных ламп с цветовой температурой 4000К: слева OSRAM, Справа IKEA. Синий пик во всей красе.

Слева — SunLike 5000K, справа — SmartEco 5000К.

Слева — светодиодная лента с цветовой температурой 5600K на обычных светодиодах с высоким CRI и SmartEco 5600К. Почувствуйте разницу. 🙂

Светодиоды SmartEco оказались не только дешевле SunLike, но и немного лучше по спектру, впрочем и те, и другие дают очень качественное освещение, не уступающее лампам накаливания.

6-ваттные лампы на светодиодах SmartEco GrowByLEDs продаёт по $16. Конечно и это недёшево, но я очень надеюсь, что через пару лет светодиоды нового поколения с ровным «солнечным» спектром будут использоваться даже в самых дешёвых лампах.

© 2019, Алексей Надёжин

Какие лампы наиболее приближены по спектру излучения к дневному свету?

В компанию «СТК Системы освещения» обратился клиент с запросом относительно ламп наиболее приближенных по спектру к дневному свету. На первый взгляд в самом вопросе кроется ответ — так называемые «лампы дневного света». Однако, давайте разберемся в этом вопросе более детально.

Что такое спектр излучения? Это энергия излучаемая источниками, в том числе источниками света, в различных диапазонах, длинах волн. Длина волн определяется в нанометрах, нм. Илучение энергии световыми приборами называют также оптическим излучением. Диапазон длин волн включает в себя воспринимаемый человеческим глазом видимый диапазон и два смежных: инфракрасный и ультрафиолетовый.

Видимое излучение определяется в диапазоне 380-780 нм. Ультрафиолетовое излучение имеет 3 диапазона: УФ-С 100-280 нм, УФ-В 280-315 нм, УФ-А 315-380 нм. Инфракрасное излучение имеет длину волн свыше 780 нм.
Самое вредоносное для человека УФ-С, хотя, при этом оно обладает бактерицидным эффектом. Лампы УФ-С используются в медучреждениях для обеззараживания помещений. УФ-В вырабатывает витамин Д, а УФ-А придает коже загар. При этом в неумеренных дозах они также опасны для человека. Поэтому и придумали солнцезащитные средства с УФ-А и УФ-В фильтрами.
Обычно, в лампах, используемых в помещениях, за исключением специальных, также есть УФ-фильтры для предотвращения вредного воздействия на кожу человека.
Солнце — естественный источник оптического излучения. Однако спектр такого излучения не постоянен. Состав спектра может меняться в зависимости от времени суток, времени года, местности. Именно поэтому точно определить спектр солнечного света невозможно. Для каждого случая он свой.
Конечно, солнечный или дневной свет всеже имеет более-менее определенный спектральный состав. В сети Интернет можно встретить несколько иллюстраций спектра солнечного света.

 

Недостаток этих картинок в ограниченности диапазонов 400-700 нм. Нет ни ультрафиолетовых диапазонов, которые как вам известно присутствуют в солнечном свете. Иначе, как бы мы с вами загорали, сгорали и зачем мазались бы солнцезащитными кремами.

В этой картинке уже больше правды. Слева — спектр солнечного света. Справа — спектр ламп дневного света.

Не знаю какие именно лампы дневного света брались за основу и откуда получена данная информация, но она отчасти совпадает с данными PHILIPS.
Как видите, спектр люминесцентных ламп отчасти повторяет спектр солнца, но солнечный спектр более ровный и насыщенный.

Примерно такая же ситуация и с газоразрядными лампами. Спектр некоторых из них распространяется на все видимые диапазоны и отчасти захватывает смежные ултрафиолетовый и инфракрасный.

Почему вопросу соответствия спектра искуственных источников света с естественным солнечным уделяется много внимания? Исследования в области физиологии человека доказали влияние спектрального состава света на жизнедеятельность и показатели нашего организма.

Именно поэтому нашему клиенту после проведения аттестации рабочих мест в помещениях без естественного освещения были предложены следующие мероприятия: использовать газоразрядные источники света со спектральным составом, близким к спектру естественного света; для компенсации ультрафиолетовой недостаточности предусматривать использование ультрафиолетовых облучательных установок длительного действия(совмещенных с осветительными установками).

С.Исполатов
СТК Системы освещения.

РЕМОНТ СВЕТОДИОДНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ

 

Спектр люминесцентных ламп дневного света. Энергосберегающие источники света от Osram. Какие бывают разновидности ламп

В январе нынешнего года компания General Electric (GE) объявила о прекращении выпуска в США компактных люминесцентных ламп к концу 2016-го. Новая светодиодная технология смела со своего пути успевшую стать привычной люминесцентную, как когда-то она сама свергла «правление» ламп накаливания, изобретённых основателем GE Томасом Эдисоном.

Так что же собой представляет люминесцентная лампа?

Люминесцентные лампы — это ртутные газоразрядные осветительные приборы низкого давления, в которых для излучения видимого света используется флюоресценция. Электрический ток в газе возбуждает пары ртути, которые начинают излучать свет в ультрафиолетовом диапазоне, что вызывает свечение внутреннего фосфорного покрытия.

Различают следующие типы люминесцентных ламп: с холодным катодом, горячего запуска и электролюминесцентные.

Горячий запуск

Наиболее распространёнными являются лампы горячего запуска. Источник света такого типа состоит из стеклянной колбы, наполненной инертным газом (как правило, аргоном) низкого давления. С каждой стороны колбы расположен электрод из вольфрама. Балласт регулирует мощность электродов. В старых лампах для их запуска использовался стартёр. В современных используются электронные пускорегулирующие аппараты.

Они в чём-то напоминают лампы накаливания. Начальное свечение производится разогретой спиралью из вольфрама, но затем электрический разряд в смеси паров ртути и инертных газов вызывает Особый состав, который покрывает стенки колбы, поглощает ультрафиолет и излучает видимый свет. Называется он люминофором и является смесью соединений на основе фосфора. Благодаря ему таких ламп превосходит мощность излучения ламп накаливания в несколько раз. Нить накаливания продолжает светиться и по окончании розжига, но только для поддержания разряда.

Для создания электрического разряда необходимо высокое напряжение. Чем холоднее колба, тем выше этот параметр. Но, поскольку высокие показатели опасны, были разработаны средства «разогрева» колбы для снижения напряжения.

Один из методов разогрева заключается в использовании стартера. При подаче напряжения зажигается разрядная лампа, нагревающая биметаллические контакты. Контакты замыкаются, шунтируют её, и электрический ток нагревает которые, в свою очередь, нагревают и ионизируют инертный газ. Остыв, биметаллические контакты размыкаются, подавая всё напряжение, а также энергию дросселя на электроды. Если разряда не произойдёт, то процесс повторится снова. После зажигания лампы стартер отключится, так как его сопротивление намного превышает сопротивление плазмы.

В современных системах быстрого старта электроды постоянно подогреваются, а дуга инициируется заземлённым рефлектором или стартовой полосой.

Люминесцентные лампы с холодным катодом

Холоднокатодные люминесцентные лампы — это приборы, температура катода которых не превышает 150 °C по сравнению с 900 °C ламп горячего запуска. Рабочее напряжение — 600-900 В, пусковое — 900-1600 В. Свет излучается ионизированным газом, для создания которого необходимо высокое напряжение. Разряд возникает при пробое пространства между электродами. Газ в лампе в нормальных условиях является диэлектриком, но в электрическом поле ионы и электроны приходят в движение. При подаче высокого напряжения электрическое поле настолько разгоняет заряженные частицы, что они, сталкиваясь с молекулами газа, выбивают из них электроны. Вновь созданные ионы и электроны также задействуются в ионизации: процесс становится лавинообразным.

В лампах горячего пуска разряд является дуговым, а источниках света холодного разряда — тлеющим. Постепенно ртуть переходит из жидкого состояния в газообразное. Электроны, сталкиваясь с атомами ртути, инициируют выделение энергии и интенсивное излучение в ультрафиолетовой области. Свет излучается люминофорным покрытием внутри колбы. Ртуть излучает фотоны, которые возбуждают атомы фосфора, увеличивая энергию его электронов. При возвращении электронов в начальное состояние атомы фосфора излучают световую энергию.

Электролюминесцентные лампы

Излучение света в электролюминесцентных лампах происходит благодаря прохождению электрического тока прямо через фосфоросодержащие материалы с эффектом нетермического преобразования электроэнергии в световую. Данный эффект также используется в светодиодах (LED) и органических светодиодах (OLED). Электролюминесцентные лампы отличаются от светодиодов тем, что в последних свет излучается в p-n переходе — месте соединения двух полупроводников, а у первых свет излучается всем слоем-активатором.

Высоковольтный переменный электрический ток проходит через тонкий слой фосфора или полупроводника, что имеет следствием излучение им света. Два слоя твёрдого вещества, один из которых прозрачен, действуют подобно электродам, а порошкообразный фосфор или проводник между ними светится, когда электроны проходят сквозь него.

Аргументы за

• Такие осветительные приборы могут служить в десятки раз дольше ламп накаливания при условии стабильного питания без значител

Спектр для растений — подбор ламп и цветовой температуры

Для комнатных растений не всегда достаточно освещения. Из-за его недостатка побеги могут развиваться медленно. Чтобы исправить эту оплошность, нужно всего лишь установить лампу для растений. Именно такой осветительный прибор может создать нужный спектр цвета.

Светодиодные осветительные приборы получили широкое применение для освещения оранжерей, в открытых садах и так далее. Они являются отличной альтернативой солнечному свету, не связаны с большими расходами и имеют длительный период эксплуатации.

Фотосинтез растений является процессом, проходящим во время достаточного освещения. Кроме того, растение может правильно развиваться благодаря необходимой окружающей температуре, достаточной влажности, спектру освещенности, продолжительности суток, наличию необходимых химических веществ.

Не существует цветов, способных полноценно расти в темное время суток. Непременно нужно кое-какое освещение. Разница состоит в его интенсивности. В основном световой день длится примерно 15 часов и не имеет значения, благодаря чему он может поддерживаться – солнечным лучам, искусственным лампам, либо и тому, и другому. Существуют виды растений, для которых определение нужного им света зависит от изменяющихся условий. Хотя есть такие, которым необходимо лишь определенное освещение. Оно не нужно цветам, которые отдыхают в ночное время суток. Для некоторых сортов рекомендовано принимать солнечные лучи и зимой.

На полноценный рост и развитие растительности влияют следующие факторы: грамотный полив, необходимая температура, оптимальная влажность, достаточная подкормка, выбор необходимых ламп для растений. Последнее нужно для выращивания с помощью искусственного света. И это отличное решение для тех видов растений, которые уже смогли адаптироваться к неяркому свету, к примеру, бегонии.

Как определить достаточность света?

Установку осветительного прибора для комнатных растений рекомендуется выполнить правильно. Поэтому вначале выясняем, необходимо ли сильное освещение для конкретной посадки.

Дополнительное освещение для растений

Затем определяем число светодиодов. Можно их подсчитать с помощью люксметра. Вы можете и самостоятельно вычислить их количество.

1. Спектры света для развития растений.

Рассмотрим, какие нужны спектры света для растений:

• Хлорофилл – зеленый.
• Каротины – желтый и красный спектры.

Кроме того, разнообразные пигменты могут поглощать свет по-разному, все лишнее они отражают.

Как утверждают ученые, источник энергии для фотосинтеза – это в основном лучи красного цвета спектра.

Фотоморфогенез является процессом, который протекает в растении под влиянием света с разным спектральным составом и насыщенностью. Тут свет – сигнальное средство, которое регулирует рост рассады. К тому же в растении имеется и пигмент фитохром. Пигмент является белком, который имеет чувствительность к некоей области белого спектра.

Особенности фитохрома состоят в том, что он принимает 2 формы с разнообразными характеристиками, под влиянием красного оттенка с длиной волны 660 нм он отличается способностью фотопревращения. К тому же поочередное свечение на короткий промежуток времени красным светом аналогично манипулированию им с помощью любого выключателя.

Эта характеристика фитохрома может обеспечить слежение за временем дня, чтобы управлять периодичностью произрастания семян. Сделать нужную лампу достаточно трудно.

Фитохром имеется также в листочках и в рассаде. Красные лучи стимулируют прорастание рассады, а дальний оттенок этого же цвета ее рост подавляет. Вероятно, по этой причине она и прорастает в ночное время суток. Однако это не закономерность для всех видов растений. Тем не менее красный свет является полезным, потому что стимулирует в растении активные жизненные процессы.

Как стало очевидно из результатов многочисленных экспериментов, красного цвета должно быть больше. Для различной рассады оптимальные пропорции могут быть самые разные. Так выясняется, что если помидоры хорошо произрастают при изобилии красного, то огурцы могут погибнуть.

Адениумы, например, представляют собой растения, которые в родных краях растут, получая достаточно много красного цвета спектра. На африканских территориях и на территории арабских стран рассвет и закат не продолжаются длительное время, солнце очень быстро заходит и встает. Кроме того, эти регионы отличаются немногочисленными пасмурными днями. То есть там мало синего света.

Светолюбивые растения

Результаты многочисленных экспериментов позволили прийти к выводу, что соотношение 2 красных и 1 синего светодиодов лучше для вегетационного периода созревания растений. При этом благодаря такому соотношению света вы можете намного увеличить количество плодов.

Кроме того, учитываем, в каких условиях растет растение, попадают ли на него прямые лучи солнца. Если растения выращиваются в специальном гроубоксе либо в подвальных условиях, то для их выращивания придется использовать и иные спектры. Такие спектры можно получить, если монтировать определенное количество белых светодиодов, можете добавить и ультрафиолетовые, если вы выращиваете экзотические сорта. Произрастать без ультрафиолетовых лучей способны практически все растения, однако выделить, к примеру, эфирное масло – не все. Можем посмотреть на примере укропа, который без УФ не такой ароматный.

В тепличных условиях в некоторых случаях выбирают одновременно 2 вида искусственных осветительных приборов – это натриевая лампа, в которой изобилие красного спектра, и светодиод. Чтобы монтировать на большую площадь нужное число светодиодов, потребуются огромные вложения.

Однако необходимо учитывать и такие важные моменты, как то, что в тепличных условиях доступен еще и обычный свет, который и способен компенсировать недостаток освещения.

Чтобы выращивать в закрытой почве, можно использовать соотношение 1:2 – 1:4 в зависимости от растущего растения. Выращивать можно и под единственным синего цвета спектром.

Также благодаря сочетанию разных спектров вы можете заметить проявление половых особенностей растений.

Основные цветовые температуры ламп

2. Цветовая температура ламп.

• 2 700 К относится к теплому свету – тут больше красного спектра, который можно получить от ламп накаливания. Иные виды ламп могут дать свечение, которое близко к свету ламп накаливания. Эта разновидность свечения применяется в период цветения.
• 4 100 К – белый свет.
• 6 400 К – холодный белый свет – тут преобладает излучение синего спектра. Это может привести к наилучшему результату в течение вегетативного роста. Поэтому холодный свет так востребован.
• 8 000–25 000 K – ультрафиолет.

3. Выбор мощности.

Определить мощность можно благодаря месту, условиям и культуре, которую вы собираетесь выращивать дома. Растения бывают светолюбивые и плодоносящие. Среди последних можно отметить помидоры и клубнику. Они нуждаются в изобилии света, от этого зависит урожайность. К нетребовательным относятся салат, тропические сорта растений и большинство комнатных.

Светодиоды могут находиться довольно близко к растению, на расстоянии примерно 5 сантиметров, при этом они не опаляют растение. Если листочки очень нежные, лампы рекомендуется установить на расстоянии около 10 см. Если вы выращиваете высокие сорта растений, то лучше обеспечить и боковое освещение, потому что нижние листья могут недополучить свет.

4. Длина световых волн.

В спектре лучей солнца имеются и синий, и красный оттенки. Они дают возможность растениям приобретать больше массы, а также лучше плодоносить. Если облучать лишь с помощью синего спектра, у которого длина волны примерно 450 нм, ваша рассада вырастет низкорослой. Она не порадует изобилием зеленой массы. Также вероятно, что растение не будет давать плоды.

Если обеспечить красный диапазон света с длиной волн примерно 620 нм, то хорошо начнет развиваться корневая система растения, оно будет цвести и отлично плодоносить. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, какой свет нужен для определенных растений.

Светодиодные лампы для растений

Выбираем лампу для освещения растений

1. Светодиодные лампы.

Если вы выбрали светодиодные лампы для освещения растений, то они помогут вашей флоре не только хорошо расти, но и отлично плодоносить. В одно и то же время при освещении люминесцентным прибором имеет место и цветение. Светодиоды не будут нагреваться, по этой причине не требуется проветривание комнаты. К тому же нет теплового перегрева растений. Такие фитолампы являются отличным выбором для выращивания семян. Благодаря направленности спектра излучения побеги могут окрепнуть даже за непродолжительный отрезок времени.

Среди преимуществ стоит отметить и низкое потребление электричества. Светодиоды могут уступить лишь натриевой лампе. Однако они в 9 раз экономичнее ламп накаливания. Срок их эксплуатации может достигать даже 10 лет. Гарантия предоставляется на срок примерно 4 года. Если выбрать такие осветительные приборы, можно надолго забыть об их замене. Они не накапливают вредных веществ. Хотя их использование в теплице довольно широко распространено. Рынок сегодня переполнен такими светильниками: их можно прикрепить как на стену, так и на потолок.

Лампа дневного света для выращивания растений

Чтобы увеличить интенсивность излучения, лампы объединяют в одну конструкцию. Среди минусов можно отметить высокую цену, если сравнивать с люминесцентными лампами. Разница очень большая. Однако диоды могут себя окупить после пары лет эксплуатации. С их помощью вы можете значительно сэкономить электроэнергию. После завершения гарантийного периода можно наблюдать понижение свечения. Если площадь теплицы большая, то потребуется установить как можно больше точек освещения.

2. Радиатор для светильника.

Такие приборы требуются в случаях, если нужно отвести тепло. Радиаторы отлично с этим справляются. Светодиоды для растений рекомендуется чередовать по цветам. Так у вас выйдет равномерное освещение.

3. Фитосветодиоды.

Новое изобретение под названием фитосветодиод может прийти на замену обычным аналогам, которые светят лишь в единственном цвете. Новая техника в чипе собрала в себе нужный спектр светодиодов для прорастания растений. Он необходим для различных этапов роста. Конструкция простейшей фитолампы состоит из блока, где установлены и светодиоды, и вентиляторы. Последние можно отрегулировать по высоте.

4. Лампы дневного света.

Долгое время люминесцентные лампы были довольно востребованы в приусадебных участках и в теплицах. Однако такие приборы для растений – не самое верное решение по цветовому спектру. Им на смену пришли новейшие фитосветодиодные лампочки особого назначения.

5. Натриевые лампы.

Такие приборы отличаются очень насыщенным светом и их лучше не устанавливать в помещении. Рекомендуется применять их в большой теплице, в саду и оранжерее, где нужно тщательное освещение растений. Недостатком этих ламп считается их небольшая производительность.