Sursele de lumină artificială sunt dispozitive tehnice de diferite modele și cu diferite metode de conversie a energiei, al căror scop principal este obținerea de radiații luminoase (atât vizibile , cât și cu lungimi de undă diferite , de exemplu, infraroșu ). Sursele de lumină folosesc în principal electricitate , dar uneori se utilizează și energie chimică și alte metode de generare a luminii (de exemplu, triboluminiscență , radioluminiscență etc.). Spre deosebire de sursele de lumină artificială, sursele de lumină naturală sunt obiecte materiale naturale: Soarele , aurore , licurici , fulgere și așa mai departe.
Discrepanța dintre spectrul unei surse de lumină artificială și spectrul uneia naturale poate afecta negativ sănătatea oamenilor [1]
Prima sursă de lumină folosită de oameni în activitățile lor a fost focul (flacăra) unui incendiu. Odată cu trecerea timpului și creșterea experienței în arderea diferitelor materiale combustibile, oamenii au descoperit că se poate obține mai multă lumină prin arderea oricăror lemne rășinoase, rășini naturale, uleiuri și ceară . Din punct de vedere al proprietăților chimice, astfel de materiale conțin un procent mai mare de carbon în masă, iar atunci când sunt arse, particulele de carbon de funingine devin foarte fierbinți în flacără și emit lumină. Mai târziu, odată cu dezvoltarea tehnologiilor de prelucrare a metalelor, dezvoltarea metodelor de aprindere rapidă folosind silex și silex a făcut posibilă crearea și îmbunătățirea semnificativă a primelor surse de lumină independente care puteau fi instalate în orice poziție spațială, transportate și reîncărcate cu combustibil. De asemenea, un anumit progres în prelucrarea uleiului , cerilor, grăsimilor și uleiurilor și a unor rășini naturale a făcut posibilă izolarea fracțiilor combustibile necesare: ceară rafinată, parafină , stearina , palmitina , kerosen etc. Astfel de surse au fost în primul rând lumânări , torțe. , ulei, iar mai târziu lămpi și felinare cu ulei. Din punct de vedere al autonomiei și confortului, sursele de lumină care folosesc energia combustibililor de ardere sunt foarte convenabile, dar din punct de vedere al siguranței la foc ( flacără deschisă ), emisiile de produse de ardere incompletă (funingine, vapori de combustibil, carbon ). monoxid ) reprezintă un pericol cunoscut ca sursă de aprindere. Istoria cunoaște o mulțime de exemple de apariție a incendiilor mari , care au fost cauzate de lămpi cu ulei și felinare, lumânări etc.
Progresul suplimentar și dezvoltarea cunoștințelor în domeniul chimiei, fizicii și științei materialelor au permis oamenilor să folosească și diverse gaze combustibile , care emană mai multă lumină în timpul arderii. Iluminatul cu gaz a fost destul de dezvoltat în Anglia și în mai multe țări europene . O comoditate deosebită a iluminatului cu gaz a fost faptul că a devenit posibilă iluminarea unor zone mari în orașe, clădiri etc. datorită faptului că gazele puteau fi livrate foarte convenabil și rapid din depozitul central ( butelii ) folosind manșoane cauciucate ( furtunuri ) sau oțel. sau conducte de cupru și, de asemenea, este ușor să opriți fluxul de gaz de la arzător prin simpla rotire a supapei de închidere . Cel mai important gaz pentru organizarea iluminatului urban cu gaz a fost așa-numitul „ gaz iluminator ”, produs prin piroliza grăsimii animalelor marine ( balene , delfini , foci etc.), și ceva mai târziu produs în cantități mari din cărbune . în timpul cocsării acestuia din urmă la instalaţiile de iluminat cu gaz.
Una dintre cele mai importante componente ale gazului de iluminat, care a dat cea mai mare cantitate de lumină, a fost benzenul , descoperit în gazul de iluminat de M. Faraday . Un alt gaz care și-a găsit o utilizare semnificativă în industria iluminatului cu gaz a fost acetilena , dar datorită tendinței sale semnificative de a se aprinde la temperaturi relativ scăzute și limitele ridicate de concentrație de aprindere, nu și-a găsit o utilizare largă în iluminatul stradal și a fost folosit în minerit și bicicletă „carbură”. " lămpi. Un alt motiv care a făcut dificilă utilizarea acetilenei în domeniul iluminatului cu gaz a fost costul excepțional de mare în comparație cu gazul de iluminat.
În paralel cu dezvoltarea utilizării unei game largi de combustibili în sursele de lumină chimică, proiectarea acestora și cea mai profitabilă metodă de ardere (reglarea fluxului de aer), precum și designul și materialele pentru îmbunătățirea puterii și a puterii luminoase (fitile). , capace de ardere cu gaz etc.) au fost îmbunătățite. În locul fitilurilor de scurtă durată din materiale vegetale ( cânepă ), fitilurile vegetale au fost impregnate cu acid boric și fibre de azbest , iar odată cu descoperirea mineralului monazit , proprietatea sa remarcabilă a fost descoperită de a străluci foarte puternic atunci când sunt încălzite și de a contribui la completitudine. de ardere a gazului de iluminat. Pentru a crește siguranța utilizării, flacăra de lucru a început să fie împrejmuită cu plase metalice și capace de sticlă de diferite forme.
Progresele ulterioare în domeniul inventării și proiectării surselor de lumină au fost în mare măsură asociate cu descoperirea electricității și inventarea surselor de curent . În această etapă de progres științific și tehnologic , a devenit destul de evident că este necesară creșterea temperaturii zonei care emite lumină pentru a crește luminozitatea surselor de lumină. Dacă, în cazul utilizării reacțiilor de ardere a diverșilor combustibili în aer, temperatura produselor de ardere atinge 1500-2300 ° C, atunci când se utilizează electricitate, temperatura poate fi încă crescută semnificativ. Când sunt încălzite de un curent electric , diverse materiale conductoare cu un punct de topire ridicat emit lumină vizibilă și pot servi ca surse de lumină de intensitate diferită. Astfel de materiale au fost propuse: grafit (filament de carbon), platină , wolfram , molibden , reniu și aliajele acestora. Pentru a crește durabilitatea surselor de lumină electrică, corpurile lor de lucru (spirale și filamente) au început să fie plasate în cilindri speciali de sticlă (lămpi) evacuați sau umpluți cu gaze inerte sau inactive ( hidrogen , azot , argon etc.). Atunci când au ales un material de lucru, proiectanții de lămpi s-au ghidat după temperatura maximă de funcționare a bobinei încălzite, iar preferința principală a fost acordată carbonului (lampa lui Lodygin, 1873) și mai târziu tungstenului. Tungstenul și aliajele sale cu reniu sunt încă cele mai utilizate materiale pentru fabricarea lămpilor electrice cu incandescență, deoarece în cele mai bune condiții pot fi încălzite la temperaturi de 2800-3200 ° C. În paralel cu lucrările la lămpi cu incandescență în epoca descoperirii și utilizării electricității, s-au început și s-au dezvoltat semnificativ lucrările la sursa de lumină cu arc electric (lumânare Yablochkov) și la sursele de lumină bazate pe o descărcare strălucitoare. Sursele de lumină cu arc electric au făcut posibilă realizarea posibilității de a obține fluxuri de lumină colosale (sute de mii și milioane de candele ) și surse de lumină bazate pe o descărcare strălucitoare - o eficiență neobișnuit de mare. În prezent, cele mai avansate surse de lumină bazate pe un arc electric sunt lămpile cu kripton, xenon și mercur , și bazate pe o descărcare strălucitoare - în gaze inerte ( heliu , neon , argon, cripton și xenon ) cu vapori de mercur și altele. Laserele sunt în prezent cele mai puternice și strălucitoare surse de lumină. Sursele de lumină foarte puternice sunt, de asemenea, o varietate de compoziții de lumini pirotehnice utilizate pentru fotografie , luminând zone mari în afaceri militare (bombe foto-aer, rachete și bombe luminoase).
Pentru obținerea luminii se pot folosi diverse forme de energie, iar în acest sens se pot evidenția principalele tipuri (din punct de vedere al utilizării energiei) de surse de lumină.
Sursele de lumină sunt solicitate în toate domeniile activității umane - în viața de zi cu zi, în producție, în cercetarea științifică etc. În funcție de un anumit domeniu de aplicare, surselor de lumină sunt impuse o varietate de cerințe tehnice, estetice și economice și uneori se preferă unul sau altul parametru al sursei de lumină sau suma acestor parametri.
Bliț sovietic cu capcană pentru cameră FIL-107
Faruri cu xenon la mașini.
Vedere aeriană a pescarilor care momelă calmari din Pacific cu lumini cu xenon albastru strălucitor (în centru) în strâmtoarea Tsushima, care separă Japonia de Coreea de Sud . Nuanța portocalie (stânga) este în luminile orașului coreean, unde lămpile cu vapori de sodiu sunt de obicei folosite pentru iluminatul stradal . În Japonia (dreapta), lămpile cu descărcare în gaz mercur , care au o nuanță verzuie, sunt mai frecvent utilizate pentru iluminat.
Sursele de lumină ale unei anumite constituții sunt foarte adesea însoțite de prezența unor factori periculoși, dintre care principalii sunt:
Intensitatea luminii a surselor tipice:
| Sursă | Putere, W | Intensitatea aproximativă a luminii, cd | Temperatura de culoare, K | Eficiență, % | Timp până la eșec, h |
|---|---|---|---|---|---|
| Lumânare | unu | ||||
| Lampă cu incandescență modernă (2006). | 100 | 100 | 2700 | 2.5 | 1000 |
| LED obișnuit | 0,015 | 0,001 | 4000 | 91 | 100.000 |
| LED super luminos | 2.4 | 12 | 4000 | 91 | 100.000 |
| Lampă fluorescentă (fluorescentă) modernă (2006). | douăzeci | 100 | 6500 | 15.000 | |
| Lampă cu xenon cu arc electric | până la 100 kW | ||||
| lampă bliț | până la 10 kW | ||||
| Lampă cu mercur cu arc electric | până la 300 kW | 6500 | 12 000 | ||
| Explozie nucleară (20 Kt) | 2.1⋅10 21 | ||||
| Explozie termonucleară (50 Mt) | 5,3⋅10 24 | ||||
| Primul laser rubin | 0,1 |
| Categorie |
tip de |
Putere de lumină ( Lumen / Watt ) | eficienta % |
|---|---|---|---|
| Pe bază de combustie | Lumânare | 0,3 [2] | 0,04% |
| arzator pe gaz | 2 [3] | 0,3% | |
| Lampa incandescentă | Lampă cu incandescență de 5 W (120 V) | 5 | 0,7% |
| Lampă cu incandescență de 40 W (120 V) | 12.6 [4] | 1,9% | |
| Lampă cu incandescență de 100 W (120 V) | 16,8 [5] | 2,5% | |
| Lampă cu incandescență de 100 W (220 V) | 13,8 [6] | 2,0% | |
| Lampă cu halogen de 100 W (220 V) | 16,7 [7] | 2,4% | |
| Lampă cu halogen de 2,6 W (5,2 V) | 19.2 [8] | 2,8% | |
| Lampă cu halogen cu cuarț (12-24V) | 24 | 3,5% | |
| lampă de temperatură înaltă | 35 [9] | 5,1% | |
| Lampă fluorescentă | 5-24 W fluorescent compact | 45-60 [10] | 6,6-8,8% |
| T12 liniar, cu balast magnetic | 60 [11] | 9 % | |
| T8 liniar, cu balast electronic | 80-100 [11] | 12-15% | |
| T5 liniar | 70-100 [12] | 10-15% | |
| Dioda electro luminiscenta | LED alb | 10 - 97 [13] [14] [15] | 1,5-13% |
| OLED alb | 102 | cincisprezece % | |
| LED prototip | până la 254 [16] | pana la 35% | |
| Lampă cu arc | Lampă cu arc cu xenon | 30-50 [17] [18] | 4,4-7,3% |
| Lămpi cu halogenuri metalice cu arc cu mercur | 50-55 [17] | 7,3-8,0% | |
| lampă cu descărcare | Lampă cu sodiu de înaltă presiune | 150 [19] | 22% |
| Lampă cu sodiu de joasă presiune | 183 [19] - 200 [20] | 27-29% | |
| lampă cu halogenuri metalice | 65-115 [21] | 9,5-17% | |
| Lampă cu sulf de 1400 W | 100 | cincisprezece % | |
| limita teoretica | 683.002 | 100 % |
| Concepte | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Modul de apariție |
| ||||||||||||||
| Alte surse de lumină | |||||||||||||||
| Tipuri de iluminat |
| ||||||||||||||
| Corpuri de iluminat |
| ||||||||||||||
| Articole similare | |||||||||||||||