Сравнительный анализ источников света

Наверняка Вы что-нибудь знаете о лампах различных типов, однако вряд ли изучали этот вопрос слишком глубоко. В данном обзоре мы решили раскрыть ряд технических нюансов более полно, чтобы каждый потребитель чётко понимал, что из себя представляют разные типы лампочек и каковы характеристики эффективности их работы.

Световая отдача

Чтобы понимать, на что следует обращать основное внимание, проанализируем базовую характеристику лампы – световую отдачу. Данная величина измеряется в Лм/Вт, то есть показывает нам, сколько единиц светового потока (люменов) мы можем получить от каждой потреблённой изделием единицы энергии (ватта).

Нетрудно увидеть, что этот показатель по своей сути отражает уровень энергетической эффективности лампы. Если Вам кажется, что отрасль производства лампочек уже полностью устоялась и практически не развивается – это не так. Наоборот, сейчас производители ламп всех типов борются как раз за то, чтобы приблизить реальную световую отдачу своих изделий к теоретически достижимым пределам. В чём заключаются эти пределы? Здесь всё просто: это та величина световой отдачи, которая может быть достигнута при полном преобразовании электрической энергии в видимый свет требуемой яркости.

Кроме чисто технологических сложностей, есть также определённые ограничения, вносимые механизмами восприятия света человеком. Уровень чувствительности наших глаз неодинаков при различных длинах волн, излучаемых источником света. Лучше всего мы видим жёлто-зелёную часть оптического спектра (около 555 нм), но в других его областях чувствительность снижается. Таким образом, в техническую систему координат, сформированную понятиями «световой поток» и «мощность», включается третий фактор, физиологический. Для его обозначения применяют термин «видимый свет», который достаточно чётко указывает на важность одного обстоятельства: в конечном итоге приоритет имеет не то, каково соотношение Лм/Вт, а то, каким образом человеческий глаз воспринимает результат излучения при данной световой отдаче источника.

Предположим, мы используем новейшую лампочку, которая способна выдавать максимальный уровень преобразования электроэнергии в свет. При этом будем также полагать, что требуемый нам оттенок как раз находится в середине оптимального для нас жёлто-зелёного диапазона. В этих условиях мы могли бы получить рекордную световую эффективность – около 680 Лм/Вт для значения световой волны в 555 нм. Если же мы возьмём значение гораздо менее различимого нами красного цвета, то получим 180 Лм/Вт при длине волны в 630 нм. Таким образом, очевидна колоссальная разница между разрывом в диапазоне цвета свечения и изменением величины видимого света. Потому чтобы добиться белого света, необходимо произвести смешение излучений в различных спектрах в правильной пропорции. При этом сам спектр может быть как сплошным, так и линейчатым, а порой даже полосатым.

Цвет и свет

Несмотря на языковую родственность данных слов, с оптической точки зрения это понятия лишь связанные, но не имеющие однозначной взаимной корреляции. Даже банальный белый свет от люстры, расположенной в помещении, определяется цветностью и типом лампочки, что потребует её предварительного анализа, иначе Вы рискуете получить совсем не тот результат, на который рассчитывали.

Жилые комнаты принято освещать тёплыми тонами на уровне цветовой температуры 2700–3000К. Такие оттенки способствуют умиротворению, помогают отдохнуть и расслабиться после трудового дня. Из-за цвета нашей кожи в таком освещении мы выглядим наиболее естественно.

Офис, рабочий кабинет или письменный стол можно осветить гораздо более холодным светом. Он имеет цветовую температуру на уровне 4000-4500К и отлично подойдёт для охвата большой территории. Опять же, зелень на подоконнике кабинета будет выглядеть при нём более насыщенно, а это, как известно, полезно для усталых от компьютера глаз. Раньше для офисов нередко применяли галогеновые лампы с цветовой температурой около 3000К. Хоть данный тип и имеет изначально более холодный тон свечения, при этих величинах он может создавать на предметах «эффект старины»: страницы книг и листья растений будут выглядеть пожелтевшими, а мебель – выцветшей.

Грамотное распределение ламп с разным спектром может давать очень хорошие результаты. Например, неплохо себя зарекомендовало уличное двухцветное освещение, при котором проезжая часть освещается хорошо распознаваемым жёлто-зелёным светом, а тротуары – концентрирующим внимание прохладным белым.

Цветопередача

Во внутренних помещениях тоже можно прибегать к приёмам комбинирования, подобным описанному ранее, но делать это следует с осторожностью. Дело в том, что на небольших пространствах будет слишком заметна «разношёрстность» освещения, а это не только неэстетично, но и на подсознательном уровне вызывает у человека дискомфорт.

Несмотря на важность однородности цвета освещения, в интерьерах на первый план выходит именно цветопередача. Чтобы люди, вещи и предметы мебели выглядели привычно и естественно, у ламп должен быть сплошной спектр излучения с высоким индексом CRI. Ориентиром при этом является солнечный свет, чья цветовая температура в течение дня меняется от 1800К до 6000К, но цветопередача остаётся неизменно высокой.

Обычно лампы накаливания и качественные галогенки не грешат искажениями, поскольку имеют сплошной спектр, но разрядные лампы могут достаточно плохо передавать цвета предметов в силу наличия в их спектрах полос и линий. Не всегда производители пишут индекс цветопередачи прямо на упаковке ламп, однако в фирменных каталогах можно найти более полную информацию по этому поводу. Там данный показатель приводится в единицах Ra или указывается как индекс CRI. Цена деления, нулевая отметка и максимум (100 единиц) у обеих шкал одинаковые, так что можно не бояться перепутать значение при выборе.

В классическом случае за эталон взяты 8 образцов света. Лампочки накаливания приближаются к значению в 100 ед., разрядные лампы (например, натриевые) могут иметь разброс индекса от 20 до 95 ед. и т.д. Справедливости ради, хотим отметить, что индексом Ra ещё нужно научиться пользоваться. Люминесцентные лампы и белые светодиоды с уровнем Ra=80 позиционируются как изделия с «хорошей» передачей цветов, однако допускается, чтобы даже в них один цвет немного «выпадал из обоймы». Выяснить подобные нюансы можно только методом проб и ошибок, а потому у опытных дизайнеров и архитекторов уже имеется собственная база проверенных осветительных приборов.

С каждым годом ассортимент лампочек разных типов и форм только растёт. Преимущественную часть потребительского спроса по-прежнему составляют лампы накаливания, однако их постепенно вытесняют с рынка галогеновые, люминесцентные, энергосберегающие (КЛЛ) и светодиодные лампочки. Последние два типа сейчас располагаются на гребне волны, однако с технической точки зрения КЛЛ заметно проигрывают светодиодным – как в плане экономичности, так и с эксплуатационной точки зрения. Производители регулярно совершенствуют свою продукцию, что даёт нам возможность надеяться на качественно новый виток в сфере осветительной техники, предстоящий человечеству в ближайшее десятилетие.

Типы ламп

Далее кратко рассмотрим отдельные типы ламп с учётом уже знакомых нам характеристик. Сейчас на рынке можно найти такую продукцию:

• лампы накаливания;
• галогеновые лампы;
• люминесцентные лампы;
• энергосберегающие лампы (КЛЛ);
• светодиодные лампы;
• модули на базе светодиодов.

Лампы накаливания

Данная разновидность лапочек хорошо известна всем нам с детства. В стеклянной колбе располагается вольфрамовая нить, которая нагревается при прохождении через неё электрического тока. В сравнении с другими типами, их световая отдача выглядит смехотворно: около 10-15 Лм/Вт. С точки зрения качества преобразования энергии, они также заметно проигрывают другим типам, расходуясь в большей степени на получение тепла, нежели на выработку света.

Они излучают очень тёплые тона (цветовая температура около 2600-2700К) и имеют высочайший уровень передачи цвета (Ra=100). Тем не менее, ресурс работы у данных изделий невелик – около 1000 часов, что также невероятно мало для современных осветительных приборов. Несмотря на то, что большинство людей знают об этом, продажи лампочек накаливания всё так же стабильны. Причиной спроса является низкая цена продукции и её традиционность, укоренившаяся в нашем сознании.

Галогеновые лампы

Галогенки являются более современным типом ламп, основанным на эффекте свечения спирали в газовой среде. Для их изготовления используются специальные сорта кварцевого стекла, обеспечивающего многократное отражение светотеплового излучения внутрь колбы. Световая отдача таких ламп держится на уровне 30 Лм/Вт, а цветовая температура колеблется от 3000 К для подавляющего числа типовых моделей и до 4200 К для лампочек дневного света.

Если галогенка произведена солидной фирмой, её Ra будет стремиться к 100. Угол рассеяния таких ламп без отражателей невелик, потому они чаще применяются для фокусировки света на отдельных объектах. Срок службы превышает аналогичный показатель предыдущего типа в 2-4 раза, то есть составляет около 2000-4000 часов.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы представляют собой длинный цилиндр, наполненный парами ртути, с расположенными внутри электродами. В электрическом поле пары начинают излучать УФ-лучи, что провоцирует люминофор, нанесённый на стенки трубки, светиться в видимом спектре. В зависимости от класса, такие лампы могут обеспечивать либо среднюю цветопередачу Ra=80 при световой отдаче до 104 Лм/Вт, либо же Ra=90-98 при светоотдаче около 88 Лм/Вт. Особенностью люминесцентных ламп является необходимость использования пускорегулировочных устройств. Тем не менее, их сильной стороной является долговечность – в офисах такие лампы могут успешно работать свыше 20 тыс. часов.

Энергосберегающие лампы

Известные сейчас как «энергосберегающие», такие лампы имеют второе, более правильное название, КЛЛ – компактные люминесцентные лампы. По своему строению они являются дополнением к предыдущему типу, только трубка здесь закручивается в спираль. Их светоотдача в среднем составляет до 75 Лм/Вт при цветовой температуре 2700–6000 К и индексе цветопередачи свыше 80 ед. В последние пять лет они получили большое распространение как замена традиционных лампочек во всех сферах применения последних. Несмотря на достаточную простоту ламп этого типа и умеренную стоимость, их потенциал переоценён, и эксперты утверждают, что ажиотаж вокруг КЛЛ вызван в большей степени рекламой, нежели реальной эффективностью изделия.

Светодиодные лампы

Существует два основных вида светодиодных ламп: SMD и LED filament. Здесь мы не станем углубляться в технологию их производства и сравнивать их (для этого у нас есть отдельная статья), но обозначим, что в основе их всех лежит работа светодиодов. С технической точки зрения, на нынешний момент данный тип ламп занимает лидирующие позиции.

При мощности лампы в пять ватт, её световая отдача составляет 25Лм/Вт, а уровень цветопередачи – свыше 85 ед. При этом светодиодные источники имеют пока более высокую цену, однако она полностью компенсируется сроком службы: от 50 до 100 тыс. часов.

Можно говорить, что данный тип лампочек совершил своеобразную революцию, переведя эффективное освещение на твердотельные материалы. С учётом их высокой экономичности, ближайшее время никакие конкуренты светодиодам не страшны.

Модули на базе светодиодов

Светодиоды понемногу начинают заполнять все сферы жизни, а потому многие производители стараются адаптировать их под различные хозяйственные и общественные нужды. Первой на очереди стоит замена тех ламп, которые нужны для создания цветовых эффектов. В сравнении с лампой накаливания, дополненной светофильтром, несколько диодов выглядят гораздо более удобными и экономичными.

Муниципалитеты крупных зарубежных городов предусматривают перевод на светодиоды практически всех сигнальных объектов инфраструктуры: светофоров, уличных фонарей, наземной навигации, стоп-сигналов на коммунальной технике и др. Такие изделия потребляют гораздо меньше энергии и нуждаются в замене лишь раз в 5-7 лет, что делает их несоизмеримо более выгодными для местных бюджетов.

Заключение

Не нужно быть экспертом, чтобы понимать, сколь важную роль в жизни человека играет освещение. Без света мы не могли бы заниматься многими привычными современному человеку делами: работать, читать, учиться, ходить по улицам в тёмное время суток, заниматься домашними делами.

Представленный выше сравнительный анализ источников света призван показать не только эволюцию светотехнического оборудования, но и продемонстрировать сохраняющиеся различия в сфере применения отдельных типов ламп. Вероятно, в ближайшие годы мы станем свидетелями новых изобретений в этой сфере и сможем по достоинству оценить результаты изысканий учёных. А пока что предлагаем Вам по максимуму использовать уже доступные нам блага современной цивилизации и переходить на более энергоэффективные источники света. Посмотреть последние модели Вы всегда можете на сайте нашего интернет-магазина «5watt».