engineering_ru | Накалить по полной?!

Entry tags:

освещение

Накалить по полной?!

Эволюция электрического освещения – яркий пример борьбы за оптимальное соотношение цены и качества. Попробуем разобраться, почему обычная лампа накаливания большая, а галогеновая лампа маленькая? Чтобы вольфрам при накаливании не сгорел в кислороде, его помещают в инертный газ, заключенный в стеклянную колбу. Колба такой лампы делается из «обычного» легкоплавкого стекла по двум причинам. Чтобы уменьшить цену, поскольку такое стекло дешевле термостойкого. И чтобы упростить технологию, так как у большинства металлов КТР ближе к КТР легкоплавкого стекла, а не термостойкого. А когда КТР у стекла и металла близок, то и технология впаивания гораздо проще. Но чтобы такая колба не лопалась от нагрева вольфрамовой нитью, то и размеров простая лампа накаливания должна быть заметных. Когда температура твердого тела увеличивается, то максимум кривой зависимости интенсивности света от длинны волны сдвигается в более коротковолновую область. И чтобы увеличить КПД простой лампы накаливания, у которой максимум близок к красной области, вольфрамовую нить надо нагреть до еще более высокой температуры. Но при более высокой температуре даже вольфрам не выдерживает и начинает… испаряться. Чтобы избежать истончения вольфрамовой нити при более высокой температуре и придумали галогеновые лампы. В колбу такой лампы добавляют бром или йод и испарившийся вольфрам в виде галогенида опять возвращается на спираль и разлагается на ней. Но чтобы галогениды вольфрама не осели на стенках колбы, колба должны быть сильно разогрета. По этой причине колбы для галогеновых ламп маленького размера и их делают из очень термостойкого кварцевого стекла. Но у кварцевого стекла из-за высокой склонности к кристаллизации газопропускание гораздо выше. Именно по этому, если потрогать галогеновую лампу грязными руками, кварцевое стекло колбы при нагревании начинает кристаллизоваться белыми пятнами и через образовавшимися микропоры между кристаллами быстро набирается кислород из воздуха. И вольфрам окисляется, а нить перегорает.

Но все равно по светоотдаче галогеновые лампы заметно проигрывают люминесцентным и светодиодным. Победа за ними? Тут не все так просто. Дело в том, что человеческий глаз работает не только как видео камера. Также он выполняет роль фотосенсора, который регулирует обмен гормонов в организме. У ламп накаливания (в том числе и галогеновых) спектр света непрерывен как у солнца и такой свет раздражает различные фоторецепторы глаза достаточно полно. А спектр у люминесцентных ламп и светодиодных линейчатый и может вообще не участвовать в гормональном регулировании. Для самочувствия отдельного человека это не так заметно, но в масштабах страны имеет значение. И по этой причине необходим источник света и с высокой отдачей и непрерывным спектром.

Может старую лампу накаливания накалить еще, чтобы максимум оказался еще ближе к фиолетовой области?

И еще, если хотите хорошо себя чувствовать и хорошо высыпаться, то зимние вечера проводите в свете ярких галогеновых ламп, а летом больше гуляйте в ясную погоду.

Flat | Top-Level Comments Only

Дело в том, что человеческий глаз работает не только как видео камера. Также он выполняет роль фотосенсора, который регулирует обмен гормонов в организме. У ламп накаливания (в том числе и галогеновых) спектр света непрерывен как у солнца и такой свет раздражает различные фоторецепторы глаза достаточно полно. А спектр у люминесцентных ламп и светодиодных линейчатый и может вообще не участвовать в гормональном регулировании. Для самочувствия отдельного человека это не так заметно, но в масштабах страны имеет значение.

По-моему, полный бред. Во-первых, спектральная чувствительность рецепторов глаза хорошо изучена, и все имеющиеся источники света, хоть с непрерывным, хоть с линейчатым спектром в них попадают (кроме, натриевых ламп низкого давления, у тех почти монохромный желтый свет, и рецептор, отвечающий за восприятие синего не возбуждается, но такие лампы уже почти нигде не используются). Во-вторых, люминисцентное (или газоразрядное) освещение офисов и т. п. мест массово (и почти безальтернативно) уже лет 60 используется, и сколько-то заметного значения в рамках страны (хоть какой-нибудь) никто не замечал. Ну и в-третьих, гормоны - это вещества (обычно белки), которыми одни органы посылают сигналы другим путем переноса их кровью. О каком обмене гормонов идет речь?

У меня дома уже лет 10 нет ламп накаливания вообще (только в холодильнике). Остальные CFL, MH HID, а теперь LED. Я люблю яркий свет, и вешать по 250 горячих ватт мне не хочется, если вместо этого можно 40 ватт тепла излучать при том же количестве света. У LED (как, впрочем, и у других люминисцентных источников) показатель непрерывности спектра CRI до 95% доходит, их свет пригоден практически для любой цели. А при достигнутых уже сегодня в товарных LED 120 люменах на ватт, и в перспективных 200 люмен на ватт, у них в обозримом будущем конкурентов не предвидится. Хотя я еще о каких-то кажется квантовых трубках, или как-то так читал, с их помощью можно получить непрерывный спектр, но эффективность у LED выше.

PS Квантовые точки (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BA%D0%B0), а не трубки. И это вместо люминофора может дать практически непрерывный спектр LED'у.

Edited 2013-04-19 23:10 (UTC)

> Во-первых, спектральная чувствительность рецепторов глаза хорошо изучена, и все имеющиеся источники света, хоть с непрерывным, хоть с линейчатым спектром в них попадают.

Не совсем. Изучена чувствительность зрительный рецепторов. Но еще есть фотохимические реакции. Например распад меланина (гормона регулирующего цикл сна-бодрствования) на свету, синтез витамина Д в коже и т.д.
Т.е. идеальный источник должен давать солнечный спектр, включая и УФ.

То что у вас все лампы экономичные это здорово, но с точки зрения статистики не говорит ни о чем. Проводились ли исследования влияния типа освещения на действительно больших выборках мне доподлинно не известно. Но думаю, что скорее нет, чем да.

Но еще есть фотохимические реакции. Например распад меланина (гормона регулирующего цикл сна-бодрствования) на свету, синтез витамина Д в коже и т.д.

Полагаю, этим можно смело пренебречь, учитывая, что фотохимия, в отличие от зрения, линейна, а не имеет логарифмическую зависимость. Любой искусственный свет - это с точки зрения фотохимии - темнота. Но если бы это было важно, то продолжительность жизни тех, кто проводит свою жизнь в поле была выше тех, кто сидит в офисе, а на деле мы видим совсем другую статистику.

Т.е. идеальный источник должен давать солнечный спектр, включая и УФ.

Вряд ли, УФ очевидно вреден. Потому у газоразрядных ламп его фильтровать приходится, но он там есть.

То что у вас все лампы экономичные это здорово, но с точки зрения статистики не говорит ни о чем.

Разумеется. А вот более, чем полувековой опыт освещения общественных мест линейчатыми (и обычно с CRI не выше 70) источниками света - говорит.

Проводились ли исследования влияния типа освещения на действительно больших выборках мне доподлинно не известно. Но думаю, что скорее нет, чем да.

Исследования, может быть, и не проводилось, лично я в этом просто не вижу смысла, так как и без целенаправленных исследований опыт накоплен огромный, и существенных проблем, вроде, никто не замечал. Каких-то осмысленных рациональных причин для того, чтобы было отрицательное влияние линейчатого спектра на организм тоже нет, во всяком случае, мне такие упоминания не попадались. Это как с сотовыми телефонами и прочим неионизирующим электромагнитным излучением. Страшилок масса, а реального нет ничего. От слова вообще.

У Вас есть умножитель частоты, гальванически развязанный с сетью 50 Гц?
Со всей приведенной теорией согласен. Но... Лампа накаливания не мерцает с частотой 50 Гц. Все остальное, даже при наличии псевдоумножителей в цоколе, мерцают в диапазоне, вредном для глаз.
У Филлипса есть светильники для газоразрядных ламп со встроенными умножителями 400 и 800 Гц. Стоят они (и лампы) раз в 10 дороже обычных... Но дома их вешать - некрасиво, для офиса - в самый раз.

У Вас есть умножитель частоты, гальванически развязанный с сетью 50 Гц?

Нет, но могу сделать, если нужно. Нужно?

Но... Лампа накаливания не мерцает с частотой 50 Гц.

Нет. Она мерцает с частотой 100Гц, в зависимости от ее мощности, с амплитудой (по свету) 5..25%.

Все остальное, даже при наличии псевдоумножителей в цоколе, мерцают в диапазоне, вредном для глаз.

В цоколе не умножитель, в цоколе балласт, если вы о CFL. Тут я проверял (http://potrebitel-il.livejournal.com/16114396.html) на сколько сильно мерцают лампы. Как видно, у CFL общий уровень пульсаций (двойная амплитуда) составляет 49%, у 100W лампочки накаливания она 17.5% (заметно от нуля отличается). У CFL кроме модуляции с удвоенной частотой сети, есть еще высокочастотная модуляция на частоте 75..80kHz (это удвоенная частота работы электронного дросселя). Глазами я не вижу никаких пульсаций, да и вообще, для глаз надо бы это в логарифмическую шкалу по вертикали перевести, но мне лень :)

Что касается HID, то их я питаю либо прямоугольным током с рипплом в доли, максимум единицы процентов и частотой несколько сот герц. Но так как это прямоугольник, момент переключения очень короткий, на свете это не отражается (на скопе виден очень короткий провал). Либо, для мощностей начиная со 150 ватт, и до 450, синусоидальным током частоты 120..250кГц. Гальваническая развязка от сети никаким из этих устройств не нужна, зачем?

LED'ы питаются постоянным током и не мерцают вообще.

Стоят эти лампы (особенно LED), конечно, значительно дороже, но срок службы у них в десятки, а то и сотни раз выше, и светоотдача в 5..7 раз выше. А учитывая, что большую часть года, мне приходится охлаждать помещение, разница в КПД еще выше.

Мерцание от 20 до 150 Гц вредно для глаз, особенно в нижнем диапазоне. Пруф выкладывать не буду, он был в 80-х в одном из учебников. Там было описание светильников, производимых в АрССР с рекомендацией применения 2-х или 4-х ламповых, в которых была реализована схема встречной компенсации частоты питания сети.

HID и LED - согласен, они для зрения безопасны и долговечны. Однако, стоимость... Убедить бы в этом пенсионЭров и малоимущих...

Мерцание от 20 до 150 Гц вредно для глаз, особенно в нижнем диапазоне.

Нижний диапазон - это 100Гц (или 120 для стран с 60Гц сетью), и если бы это действительно было так вредно, то это бы уже проявилось, ведь питающиеся от 50Гц люминисцентные и газоразрядные лампы до сих пор в абсолютном большинстве. Электронные дроссели, работающие на высокой частоте появились-то 10 лет назад. А для HID это до сих пор экзотика. А при питании от промышленной частоты глубина модуляции светового потока близка к 100%, в отличие даже от CFL, мерцание которых глазу не заметно, ведь чувствительность зрительных рецепторов логарифмическая, и они инерционны.

Однако, стоимость... Убедить бы в этом пенсионЭров и малоимущих...

Есть два пути. 1 - продавать электроэнергию по ее реальной стоимости, не дотировать. Народ сам побежит за экономичными лампочками, но боюсь, что быстрее он побежит на улицы громить все, что под руку подвернется. 2 - как государство регулирует тарифы, так оно регулирует и рынок - лампочки накаливания запрещают продавать, выходя не остается - приходится покупать экономичные.

У LED есть одна, но серьезная проблема. Температура кристалла не должна превышать 100, ну 110 градусов. С учетом тепловых сопротивлений, температура самой лампы - где-то 85. Для ламп с эдисоновским цоколем, это накладывает даже при 200 люменах на ватт слишком жесткие ограничения на максимальную светимость, получить эквивалент 100Вт ЛН очень тяжело, и то зависит от конструкции светильника. Выход - отказаться от концепции лампочка+светильник, а делать LED светильники. При современных временах жизни LED, такой светильник прослужит лет 15, если раньше не надоест. Если для промышленного света это решается относительно просто, то для домашнего, это дороже, но и простора для технических дизайнеров больше. Правда они должны больше, чем обычно им свойственно, разбираться в физике.

Бытовой вопрос:
A Лед лампа тоже самое что СВЕТОДИОДНАЯ?

Назовите любую лед бытовую лампу или линейку ламп у поп производителя пожалуйста!

Посмотрите:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BE%D0%B4
Там внизу каталог Osram указан.

Ну и как же без Российских нанотехнологий:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BF%D1%82%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D0%BD

Я вижу пульсации на некоторых типах люминисцентных ламп. С нетерпением жду победы светодиодов и перехода на бОльшую частоту кадров в кинотеатрах.

Я вижу пульсации на некоторых типах люминисцентных ламп.

Иногда они заметны, правда, мне они как-то не мешают. Победа светодиодов, особенно в области до 150 ватт сомнений не вызывает, а в кино я последний раз был лет 10 назад... Даже не знаю как оно сейчас выглядит и что там за техника.

Разрешение картинки в кино стало несравнимо лучше, если брать IMAX, а вот частота кадров там всё та же... На светлых сценах я вижу их смену. :(

"Дело в том, что человеческий глаз работает не только как видео камера. Также он выполняет роль фотосенсора, который регулирует обмен гормонов в организме." Пруфлинк?...
AFAIK цвет освещения влияет на психологический комфорт, но из каких спектральных линий он складывается совершенно неважно. Глаз не видит спектра, потому что воспринимает цвет, интегрируя интенсивность по трём каналам (колбочек), спектр поглощения которых весьма широкий.

Собственно, линейчатость спектра влияет только на восприятие цветов предметов, потому и оценивается интегральным параметром CRI (Color Rendering Index), и если это не полиграфическое производство и не художественная галерея, а CRI не ниже 70, то все нормально. При 60 CRI мне свет уже не нравится.

Вот у меня сомнение, что больше интересно пост или коменты... Спасибо авторам.

почему кварцевое стекло кристаллизуется от пальцев?

Я слышал другую теорию - что пятна жира обугливаются, и черные пятна вызывают термонапряжение

Я имею дело с дуговыми лампами, в том числе и кварцевыми, в том числе и с открытой горелкой. Ну да, черные пятна от пальцев остаются, если не вытереть, но не более того. Теория кристаллизации ламповых баллонов кажется мне надуманной.

киловаттная фотогалогенка (а ля G9, не трубка) выдулась пузырем в том месте где ее пальцами трогали, а обычная G9 на 40Вт лопнула с той стороны где ее жена хватала, попутно расколотив осколками абажур лампы.

Не видел такого, с другой стороны, у ламп накаливания температура может быть и выше, чем у дуговых.

да полно таких, типа вот так :

Ну стекло расплавилось и вздулось, а не кристаллизовалось. У себя такого не видел, у меня в фарах лампочки не текут, может быть они не той мощности, что положено, были. Или напряжение завышено.

Кристализация начинаеться, когда стекло начинает мутнеть в молоко

Пятна жира обугливаються, потом углерод сгорает и остаеться зола в виде пятна. От золы начинает кристализация, и стекло становиться молочным и не прозрачным. Так как это не моно кристал, а хаотичные поликристалы, то прочность уменьшаеться, а газопроницаемость наоборот увиличиваеться.
От термонапряжения пошли бы трещены, а кварцевая лампочка слишком маленькая, чтобы обеспечить большой перепад температуры между чистой зоной и зоной с пятнами

А почему зола вызывает кристаллизацию аморфного кварца? Нет ли ингибиторов данного процесса?

Возможна ли аналогичная кристаллизация в стекле? Или только при температурах, когда оно плавится?

Зола служит центрами (затравкой) кристализации. На счет ингибиторов не знаю, но силикатные стекла кристализуються гораздо меньше чем кварц. Чем больше в силикатном стекле добавок, тем меньше как правило оно склонно к кристализации. Кристализация происходить в узком диапазоне температур, когда молекулам хватает энергии, чтобы встраиваться в решетку, но не хватает энергии на что, чтобы эту решетку развалить.

Вот если в ведро набрать одинаковых магнитеков и трясти немного, то магнитики встанут на свои места, а если трахнуть сильно, то они опять в кашу разваляться.

Стекло и при комнатной температуре кристализуеться, только это будет бесконечно долгий процесс.

Это похоже на засахаривания меда.

Flat | Top-Level Comments Only

Накалить по полной?!

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

A Лед лампа тоже самое что СВЕТОДИОДНАЯ?

Re: A Лед лампа тоже самое что СВЕТОДИОДНАЯ?

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

пальцами

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

no subject

Re: пальцами

Re: пальцами

Re: пальцами