Характеристики, достоинства и недостатки различных источников света

Лампы накаливания. Источником света является раскалённая проволока из вольфрама. По конструкции бывают: вакуумные, газонаполненные, бесспиральные и зеркальные. К основным достоинствам ламп накаливания следует отнести невысокую стоимость, удобство и простоту эксплуатации, наличие разнообразных конструкций на разные напряжения и мощности, возможность работы как на переменном, так и на постоянном токе, а также отсутствие пульсации светового потока.

Недостатками этого вида источников света являются низкие значения световой отдачи и средней продолжительности горения, невысокий уровень цветопередачи (кроме галогенных), недостаточная механическая прочность и чувствительность к колебаниям напряжения.

Газоразрядные лампы. По конструкции представляет собой стеклянную трубку, стенки которой покрыты люминофором. Сама трубка наполнена дозированным количеством ртути (30−80 мг) и инертным газом аргоном при давлении в 400 паскалей (3 мм ртутного столба). При включении лампы, в парах ртути возникает электрический разряд, сопровождающийся излучением, которое воздействует на люминофор, который начинает светиться. Имеют высокую световую отдачу, достаточно большой срок службы, а также хорошие уровни цветопередачи (особенно у люминесцентных ламп низкого давления и ламп типа ДРИ), что является их несомненным достоинством.

Однако газоразрядные лампы как высокого, так и низкого давления обладают рядом существенных недостатков, обусловленных принципом действия данных источников света и устраняемых применением соответствующих рабочих схем или с помощью некоторых технических приемов. Отметим основные недостатки, сопровождающие работу большинства газоразрядных ламп.

Для зажигания и горения ламп необходимы специальные схемы включения, предусматривающие использование последовательно включенных пускорегулирующих аппаратов. Газоразрядные лампы имеют небольшой набор номинальных мощностей по сравнению с лампами накаливания и относительно большие габариты, что особенно характерно для люминесцентных ламп низкого давления. Лампы, работающие на переменном токе, не могут работать на постоянном токе с той же схемой включения. Эту особенность необходимо учитывать при проектировании системы аварийного освещения в случае, когда питание светильников аварийного освещения, работающих и в нормальном режиме, предполагается переключать на источник постоянного тока.

Все газоразрядные лампы при питании переменным током дают световой поток, пульсирующий с удвоенной частотой тока, что вызывает повышенную утомляемость глаз и может приводить к возникновению стробоскопического эффекта, который заключается в следующем. Если включить одну лампу в сеть переменного тока и наблюдать за каким-либо вращающимся или движущимся предметом, то при определенной частоте его вращения может создаться иллюзия, что предмет вращается в противоположном направлении или находится в неподвижном состоянии. При перемещении объекта с постоянной скоростью создается неверное представление, что он движется как бы скачкообразно.

Стробоскопические явления вредны для зрения и особенно опасны в производственных условиях, так как могут быть причиной травматизма. Для устранения явлений стробоскопии могут применяться многоламповые светильники с пускорегулирующими аппаратами, создающими искусственный сдвиг фазы напряжения переменного тока, электронные пускорегулирующие аппараты, специальные схемы включения газоразрядных ламп, а также подключение соседних светильников к разным фазам трехфазной сети.

Влияние отклонения напряжения на работу газоразрядных ламп меньшее, чем для ламп накаливания, но при напряжении ниже 90% номинального устойчивое зажигание ламп не обеспечивается.

Поскольку многие виды газоразрядных ламп содержат ртуть, их необходимо утилизировать централизованно.

Следует обратить внимание на различную степень зависимости рабочих характеристик ламп высокого и низкого давления от температуры окружающей среды. Режим работы большинства люминесцентных ламп низкого давления сильно зависит от температуры воздуха, так как ее понижение или повышение относительно оптимального значения нарушает тепловой баланс лампы, что снижает ее эффективность. Для газоразрядных ламп высокого давления такая зависимость рабочих характеристик от температуры окружающей среды практически отсутствует, так как их разрядная трубка помещена в защитную стеклянную колбу. Такая особенность делает возможным эффективное применение газоразрядных ламп высокого давления для наружного освещения.

Нужно иметь в виду, что лампы высокого давления обычно имеют продолжительное время зажигания как из горячего, так и из холодного состояния. Оно обусловлено скоростью установления теплового режима колбы и составляет в среднем 2—10 мин.

Светодиомд или светоизлучающий диод (СД, СИД, LED англ. Light-emitting diode) — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра. Его спектральные характеристики зависят во многом от химического состава использованных в нём полупроводников. Иными словами, кристалл светодиода излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона), в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где конкретный цвет отсеивается внешним светофильтром. К основным достоинствам светодиодов относится их длительный срок службы, поэтому они не нуждаются в частой замене. Кроме того, они очень компактны, при низком напряжении и очень небольших токах создают высокий уровень освещенности, имеют большую ударную прочность, не дают ни инфракрасного, ни ультрафиолетового излучения.

Самый существенный минус ламп такого типа — их очень высокая цена. Например, «домашние» светодиодные лампы мощностью от 4 до 9 Вт стоят от 300 до 2000 руб.

Второй недостаток светодиодных ламп — это неприятный спектр свечения. По свидетельству психологов, более 80% респондентов отрицательно отзываются о применении таких светильников дома.

Третий недостаток — светодиоды дают весьма направленный свет даже с наличием линзы, расширяющей угол свечения. Может понадобиться больше таких ламп для получения привычной равномерной освещенности.

Четвертый недостаток светодиодных ламп заключается в том, что для стабильной и долговечной работы этих светильников нужно применять весьма дорогие блоки питания (драйвера для светодиодов) и системы охлаждения, так как светодиоды очень чувствительны к току питания, а также сбрасывают тепло в сторону, противоположную излучению света. Без этих устройств светодиоды быстро деградируют.