Свет и излучение.
Под светом понимают электромагнитное излучение, вызывающее в глазу человека зрительное ощущение. При этом речь идет об излучении в диапазоне от 360 до 830 нм, занимающем мизерную часть всего известного нам спектра электромагнитного излучения.
Световой поток Ф.
Eдиница измерения: люмен [лм].
Световым потоком Ф называется вся мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека.
Сила света I характеризует мощность светового потока лампы Ф телесном углу W
Сила света I.
Единица измерения: кандела [кд].
Источник света излучает световой поток Ф разных направлениях с различной интенсивностью. Интенсивность излучаемого в определенном направлении света называется силой света I.
Освещенность Е.
Единица измерения: люкс [лк].
Освещенность Е отражает соотношение падающего светового потока к освещаемой площади. Освещенность равна 1 лк, если световой поток 1 лм равномерно распределяется по площади 1 м2.
Яркость L.
Единица измерения: кандела на квадратный метр [кд/м2].
Яркость света L источника света или освещаемой площади является главном фактором для уровня светового ощущения глаза человека.
Световая отдача h.
Единица измерения: люмен на Ватт [лм/Вт].
Световая отдача h показывает, с какой экономичностью потребляемая электрическая мощность преобразуется в свет.
Цветовая температура.
Единица измерения: Кельвин [K].
Цветовая температура источника света определяется путем сравнения с так называемым “черным телом” и отображается “линией черного тела”. Если температура “черного тела” повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает. Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 К, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света — 6000 К
Цветность света
Цветность света очень хорошо описывается цветовой температурой. Существуют следующие три главные цветности света:
тепло-белая < 3300 К
нейтрально-белая 3300 — 5000 К
белая дневного света > 5000 К.
Лампы с одинаковой цветностью света могут иметь весьма различные характеристики цветопередачи, что объясняется спектральным составом излучаемого ими света.
Цветопередача
В зависимости от места установки лампы и выполняемой ими задачи искусственный свет должен обеспечивать возможность наиболее лучшего восприятия цвета (как при естественном дневном свете). Данная возможность определяется характеристиками цветопередачи источника света, которые выражаются с помощью различных степеней “общего коэффициента цветопередачи” Ra.
Коэффициент цветопередачи отражает уровень соответствия естественного цвета тела с видимым цветом этого тела при освещении его эталонным источником света. Для определения значения Ra фиксируется сдвиг цвета с помощью 8 указанных в DIN 6169 стандартных эталонных цветов, который наблюдается при направлении света тестируемого или эталонного источника света на эти эталонные цвета. Чем меньше отклонение цвета излучаемого тестируемой лампой света от эталонных цветов, тем лучше характеристики цветопередачи этой лампы.
Источник света с показателем цветопередачи Ra = 100 излучает свет, оптимально отражающий все цвета, как свет эталонного источника света. Чем ниже значение Ra, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта.
Классификация IP
Класс защиты International Protection (IP) определяет сопротивление корпуса светильника к воздействию влаги и твердых частиц
Что такое RGB
RGB (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий) — аддитивная цветовая модель, описывающая способ синтеза цвета. Выбор основных цветов обусловлен особенностями физиологии восприятия цвета сетчаткой человеческого глаза. Цветовая модель RGB нашла широкое применение в технике.
Изображение в данной цветовой модели состоит из трёх каналов. При смешении основных цветов (основными цветами считаются красный, зелёный и синий) — например, синего (B) и красного (R), мы получаем пурпурный (M), при смешении зеленого (G) и красного (R) — жёлтый (Y), при смешении зеленого (G) и синего (B) — циановый (С). При смешении всех трёх цветовых компонентов мы получаем белый цвет (W).
В телевизорах и мониторах применяются три электронные пушки (светодиода, светофильтра) для красного, зеленого и синего каналов.
Цветовая модель RGB имеет по многим тонам цвета более широкий цветовой охват (может представить более насыщенные цвета), чем типичный охват цветов CMYK, поэтому иногда изображения, замечательно выглядящие в RGB, значительно тускнеют и гаснут в CMYK.
Почему у белых светодиодов наименьший срок службы?
К сожалению, структур, излучающих белый свет, никто еще не придумал. Основой LED белого цвета свечения является структура InGaN, излучающая на длине волны 470nm (синий цвет) и нанесенный сверху на нее люминофор (специальный состав), излучающий в широком диапазоне видимого спектра и имеющий максимум в его желтый части. Человеческий глаз комбинацию такого рода воспринимает как белый цвет. Люминофор ухудшает тепловые характеристики светодиода, поэтому срок службы сокращается. Сейчас мировые производители изобретают новые и новые варианты эффективного нанесения люминофора. Например американская компания LEDENGIN
http://www.ledengin.ru/ , чьи светодиоды мы используем, разработала и запатентовала очень эффективный метод, позволяющий создавать белые светодиоды мощностью 10Вт
Что такое «Цветовая температура»?
Разные люди воспринимают один и тот же цвет по-разному. Образно говоря, понятие того или иного цвета — это всего лишь результат неписанного соглашения между людьми называть определённое ощущение зрительного нерва конкретным цветом, к примеру, «красным». Более того, в книге Ч.Пэдхема и Дж.Сондерса «Восприятие света и цвета» упомянуто, что «имеются сведения о различиях в пигментации хрусталика у различных рас, что может приводить к различиям в цветовом зрении». Также известно, что с возрастом хрусталик желтеет, что приводит к нарушениям в идентификации цветов. То есть можно сказать, что адекватное цветовое восприятие - это результат скорее психологического процесса, чем физического. Как видите, науке пришлось немало повозиться, что бы систематизировать и строго научно определить характеристики различных цветов спектра!
Если цвет поверхности не нагретого неизлучающего предмета, то есть одну из его отражательных (а значит и фильтрующих) характеристик, можно описать длиной волны или обратной ей величиной - частотой, то с нагретыми и излучающими телами мы поступим по-другому. Представим себе абсолютно чёрное тело, то есть тело, которое не отражает никакие световые лучи. Для примитивного эксперимента пусть это будет спираль из вольфрама в электрической лампочке. Соединим эту несчастную лампочку с электрической цепью через реостат (изменяемое сопротивление), выгоним всех из ванной комнаты, выключим освещение, подадим ток и будем наблюдать за цветом спирали, постепенно понижая сопротивление реостата. В один прекрасный момент наше абсолютно чёрное тело начнёт светиться еле заметным красным цветом. Если замерить в этот момент его температуру, то окажется, что она будет примерно равна 900 градусам по Цельсию. Поскольку все излучения происходят от скорости движения атомов, которая равна нулю при нуле градусов Кельвина (-273С) (на чём и основан принцип сверхпроводимости), то в дальнейшем забудем про шкалу Цельсия, и будем пользоваться шкалой Кельвина.
Таким образом, начало видимого излучения абсолютно чёрного тела наблюдается уже при 1200К, и соответствует красной границе спектра. То есть, попросту говоря, красному цвету соответствует цветовая температура 1200К. Продолжая нагревать нашу спираль, замеряя при этом температуру, мы увидим, что при 2000К её цвет станет оранжевым, а затем, при 3000К — жёлтым. При 3500К наша спираль перегорит, так как будет достигнута температура плавления вольфрама. Однако если бы этого не произошло, то мы увидели бы, что при достижении температуры 5500К цвет излучения был бы белым, становясь при 6000К голубоватым, и при дальнейшем нагревании вплоть до 18000К всё более голубым, что соответствует фиолетовой границе спектра.
Эти цифры и назвали «цветовой температурой» излучения. Каждому цвету соответствует его цветовая температура. Психологически трудно привыкнуть к тому, что цветовая температура пламени свечи (1200К) в десять раз ниже (холоднее) цветовой температуры морозного зимнего неба (12000К). Тем не менее это так, цветовая температура отличается от обычной температуры.
Греются ли светодиоды?
Везде говорят что светодиоды практически не греются. Так почему светодиодным приборам нужен теплоотвод и что будет если теплоотвода нет?
Cветодиоды продуцируют тепло в полупроводниковом переходе. И чем мощнее LED тем больше тепла. Конечно индикаторные светодиоды например датчики автосигнализаций сильно не греются. Но со сверхяркими LED они имеют мало общего. Если мощные светодиоды объединены в некую сборку, да еще и установлены в герметичный корпус, то нагрев становится значительным.
И если не происходит отвод тепла, полупроводниковый переход перегревается, отчего изменяются характеристики кристалла, и через некоторое время светодиод может выйти из строя. Так что очень важно строго контролировать количество тепла и обеспечивать эффективный теплоотвод. Тепловые характеристики наших приборов просчитываются уже на стадии проектирования, что исключает любые проблемы в эксплуатации.
Для чего нужны стабилизаторы тока в светодиодных светильниках?
Светодиоды питаются не напряжением, а током. Поэтому от стабильности величины тока напрямую зависит срок жизни кристалла светодиода. Стабилизатор (драйвер) непрерывно поддерживает величину тока каждого индивидуального светильника на требуемом уровне. Он может быть как встроен в светильник или непосредственно на плату, так и размещен в разрыв низковольтной линии питания. Цены на светильники без системы стабилизации тока ниже, но долго такие приборы не прослужат.
Полноцветные и монохромные светодиоды
В полноцветном светодиоде на одной подложке установлены независимые кристаллы трех цветов (R+G+B), а монохромный светодиод содержит кристалл(ы) какого-либо одного цвета.
Цвет свечения светодиода определяется материалом полупроводникового кристалла. Используемые светодиоды могут светиться белым, синим, голубым, зеленым, оранжевым, желтым, красным и янтарным цветами. Главное же преимущество заключается в том, что цвета их свечения - чистые монохроматические. Набор красных, зеленых и синих (R,G,B) светодиодов позволяет синтезировать множество различных цветов и отенков, включая белый. Изменения цвета свечения RGB модуля достигают путем внешнего управления.
Есть 2 варианта управления нашими RGB приборами.
1. Управление по протоколу DMX512 с помощью DMX-консоли (или компьютерной программы управления светом) через диммер RGB DIMMER.
Консоль дает возможность назначать диммерам индивидуальные адреса в DMX-пространстве. Затем специалистом-светодизайнером с помощью консоли пишется световая программа, при этом на каждом диммере устанавливается индивидуальный DMX адрес и он отвечает за работу подключенной к нему группы приборов. Для разветвления линии DMX применяется DMX-сплиттер - блок опторазвязки сигнала. Это оборудование можно приобрести у нас.
2. БОЛЕЕ ПРОСТОЙ СПОСОБ - управление приборами через контроллер RGB Controller. В микропроцессорной памяти контроллера прописано 8 стандартных программ, удовлетворяющих требованиям 90% пользователей. Можно записать программу с индивидуальной схемой работы. Выбор программ, регулировка скорости протекания программы осуществляется переключателями и регуляторами на лицевой панели контроллера. Существует дополнительно подключаемый к контроллеру модуль радиоуправления. С миниатюрного радиобрелка можно выбрать каждую из 8 стандартных программ контроллера, регулировать яркость, скорость и останавливать программы на любом цвете.
В этом случае можно обеспечить мобильность - брелок действует на расстоянии до 40м. от контроллера.
Также доступна настенная система управления - пользовательская консоль One Touch Light
Применение светодиодного освещение
Ландшафтная подсветка
Декоративная подсветка
Наибольший интерес для ландшафтного дизайнера представляет декоративная подсветка. Практически все светильники в саду помимо основных функций выполняют еще и декоративные, но некоторые — исключительно декоративные. Декоративная ландшафтная подсветка во многом сродни театральному освещению, можно заимствовать приемы подсветки из арсенала сценических. Существует несколько направлений декоративного освещения:
• акцентирующая подсветка (в том числе верхняя, фасадная, с использованием теней);
• художественный эффект за счет распределения пятен света;
• создание светящихся объектов;
• подсветка воды.
Акцентирующая подсветка
Акцентирующая подсветка используется для выделения деталей ландшафтной архитектуры, садовой скульптуры, отдельных деревьев и т.п. При этом в основном применяются светильники направленного освещения с различным углом светораспределения. Обычно их размещают невысоко от земли, а иногда — для освещения кроны деревьев и кустарников — выше. В некоторых случаях светильники устанавливают на низких опорах, а при использовании узконаправленных прожекторов — на стенах, на некотором расстоянии от деревьев и т.п. Возможна фронтальная подсветка с одной точки, дающая более резкую светотень, или с нескольких точек, либо со всех сторон, а также подсветка снизу или сверху. Можно подсветить объект таким образом, чтобы его темный контур выделялся на освещенном фоне, или акцентировать его контровым (подсветка сзади) освещением. Очень эффектна фасадная подсветка зданий: на стены постройки проецируются тени деревьев, кустарников, садовых объектов.
Художественный эффект за счет света
Художественный эффект достигается и за счет особого распределения пятен, полос света на участке — на газоне, мощеных площадках, перепадах рельефа. Благодаря этому ночью необычно смотрится любой банальный предмет. Такие светильники втыкаются в землю при помощи колышков, крепятся на деревья посредством струбцины, к фасадам зданий, на опоры.
Новое слово в дизайне уличного освещения — применение точечных светильников. Они дают довольно слабый свет, но с их помощью удается добиться определенного художественного эффекта; используют их и в качестве ориентиров или небольших светлячков, разбросанных по саду.
Светодиоды в наружной рекламе:
внутренняя подсветка в световых буквах, коробах
контурная подсветка
торцевая подсветка стекла с выгравированном на нем изображением
частичное внедрение светодиодов как элемента вывески (световое пятно, стробы), либо оконтуривание самой вывески либо ее некоторых элементов (текст, фигура, знак …)
создание световых эффектов на вывесках, щитах – бегущий огонь, мерцание, короткие вспышки и т.д.
оформление мест продаж – внедрение в стойки и полки для товара
В торговом оборудовании:
Для подсветки торгового оборудования, витрин, витражей;
Использование в POS-материалах.
В архитектурной подсветке:
Для подсветки фасадов, внешних и внутренних архитектурных элементов зданий. Идеально подходит для подсветки барельефов, лепнины, арок, сводов, балконов, ниш, светового выделения отдельных черт зданий и сооружений.
Применяются в пространствах, где нужно подчеркнуть какие-то особенности и где не годятся обычные светильники из-за размеров, нечетких границ светового пучка, или невозможности направить светильник в нужном направлении.
Cветодиодные модули легко заменяют НЕОН, который в любой момент может стать жертвой неблагоприятных погодных условий или вандализма.
Компактные размеры и гибкое соединение светодиодных элементов позволяют монтировать их даже в самые узкие и неудобные буквы и конструкции.
Для стартового поджига неона требуется очень высокое напряжение – свыше 1000В, а рабочее напряжение светодиодной сборки 12 В. Крайне низкое тепловыделение избавляет от необходимости соблюдать максимальную дистанцию между элементами и металлическими и пластиковыми деталями конструкции, чтобы снизить риск возгорания, что предоставляет больше свободы для дизайнеров.
Светодиодные модули легко монтировать. Здесь не требуется гнуть стеклянные трубки, светодиодные элементы просто крепятся внутри или на поверхности любой конструкции.
Светодиоды оказываются незаменимы в дизайнерском освещении благодаря их чистому цвету, а также в светодинамических системах.
С помощью светодиодных модулей удается создать действительно красивые и уникальные объекты, которые без светодиодов были бы попросту неосуществимы.
Правильное использование светодиодов
Для успешного использования всех преимуществ светодиодов необходимо создать ряд условий, поскольку это достаточно требовательные при разработке и подключении источники света.
При неправильном подключении, монтаже и некорректном создании эффектов в динамике светодиоды теряют свои самые важные преимущества, а вы можете получить массу неприятностей с вывеской или другими световыми изделиями - выход из строя светодиодов, сбои в динамике, сокращение срока службы изделия, завышенное энергопотребление.
Сравнительный анализ источников света
В настоящее время остро стоит вопрос о внедрении альтернативных высокоэффективных источников освещения, которые могли бы удовлетворить возрастающий спрос на освещение, не наращивая при этом производства и затрат на электроэнергию.
Главными требованиями к новым источникам являются небольшие размеры ламп, долговечность и низкое энергопотребление. Именно светодиоды, отвечающие всем этим требованиям, считаются основным претендентом на замену лампам накаливания и люминесцентным.
Основными преимуществами светодиодов перед лампами накаливания являются долгий срок службы, более высокий световой выход, безопасность, отсутствие нагревания. Светодиоды испускают чистый белый свет, в то время как лампы накаливания излучают и в инфракрасном спектре. Лампы накаливания имеют очень низкий КПД: только 5% энергии преобразуется в свет, остальные 95% - в тепло.
Светодиоды практически всю энергию электрического тока преобразуют в световую. При этом их работа не зависит от скачков напряжения в сети, а потребление электроэнергии почти в 20 раз меньше энергии, потребляемой лампами накаливания.
Сравнивая светодиоды с люминесцентными лампами, необходимо подчеркнуть, что при сравнимом уровне цен люминесцентные лампы имеют большие габариты, чем светодиоды, требуют специальных пускорегулирующих устройств (стартер и дроссель), чувствительны к температуре окружающего воздуха, обладают неприятным для человеческого зрения стробоскопическим эффектом и требуют дорогостоящей утилизации как ртутьсодержащие отходы.
При сравнительном анализе источников света необходимо также принимать во внимание один из важнейших факторов - эксплутационные расходы, которые составляют для ламп накаливания и, особенно, люминесцентных ламп до 80% стоимости системы освещения.
И здесь, как уже отмечалось выше, функциональность пересекается со следующим требованием к современным светильникам - энергоэффективностью, то есть максимальной светоотдачей при минимальном энергопотреблении.
И это соотношение явно в пользу светодиодов - эксплуатационные расходы при использовании светодиодов в шесть с лишним раз меньше расходов на обслуживание люминесцентных ламп.
Таким образом, светодиоды за счет низкого расхода финансовых средств в течение периода эксплуатации, длительного жизненного цикла, высокой яркости, отсутствия инфракрасного и УФ излучений, являются лидерами в рейтинге прочих источников освещения.
