оценить, удачно или неудачно световое решение. Неудачньми считаются лишь источники света, цвет которых сильно отличается от белого (например, натриевые лампы). Это связано с тем, что цветной свет вызывает химический дисбаланс в сетчатке глаза и способствует зрительному утомлению.

Однако даже белые лампы с одинаковой цветовой температурой могут создавать совершенно различное зрительное впечатление. Дело в том, что цветовая температура не имеет однозначной связи со спектром лампы. Но именно спектр лампы определяет тот цвет окружающих предметов, который мы получим при освещении. Например, в свете натриевой лампы низкого давления, содержащем всего две длины волны желтого цвета, все объекты будут выглядеть желтыми, черными и серыми.

Способность источника света правильно воспроизводить цвета (то есть создавать цветовое впечатление, соответствующее эталонному) носит название цветопередачи.

Возникает вопрос: «А что считать эталонным цветовым впечатлением?». Здесь необходимо задаться сразу двумя эталонами - эталонным источником белого света и эталонными образцами цвета. В качестве эталонного света логично выбрать свет, не зависящий от деятельности человека, то есть встречающийся в природе. В первую очередь, таким источником света является Солнце. Однако цвет солнечного света зависит от многих факторов, например, времени года, суток и географической широты. Например, свет рассветного и закатного солнца выглядит окрашенным в оранжевый цвет; тот же эффект наблюдается при прохождении солнечньгх лучей через загазованную атмосферу. Поэтому в качестве эталона оказалось удобно принять тот же идеальный источник света, что и для определения цветовой температуры - абсолютно черное тело.

Как уже упоминалось, черное тело является тепловым источником света, а значит, наилучшую цветопередачу в сравнении с ним будут иметь тепловые лампы. Этим объясняется то, что цветопередача ламп накаливания считается практически идеальной. Но как быть с другими видами естественного света, например, с прохладным светом облачного неба? В сравнении с прямым солнечным светом свет облачного неба имеет весьма невысокую цветопередачу.

Специально для оценки «холодных» источников цвета бьш узаконен второй эталон белого света, представляющий собой идеализированное облачное небо с цветовой температурой 6500 К - так называемый эталонный источник типа D65. Таким образом, лампы с цветовой температурой до 4000 К сравниваются по цветопередаче с черным телом, а более «холодные» источники света - с так называемым эталонным источником типа D65.

В качестве эталонных цветньгх образцов выбрано 8 разбросанных по спектру красок с фиксированными характеристиками. Цветопередача оценивается на основании усреднения разницы в цвете этих образцов, наблюдающемся при освещении эталонным и исследуемым источником света. Численное выражение цветопередачи носит название индекса цветопередачи R.

Индекс цветопередачи - CRI (Color Rendering Index) - характеризует, насколько близки к «истинным» будут цвета объектов при рассматривании их в свете лампы. Под «истинными» понимаются цвета при рассматривании с использованием тестового источника. R принимает значения от 1 до 100 (1 - наихудшая цветопередача, 100 - наилучшая). Индекс более 80 является хорошим показателем, более 90 - отличным.

Диапазон R от 40 до 100 разбит на группы, которые используют производители в технических каталогах для характеристики цветопередачи своих ламп (табл. В1).

Группы цветопередачи

Таблица В1

Идеальную (равную 100) цветопередачу могут иметь только источники света, спектр которых подобен спектру эталона. Это условие выполняется только для тепловых ламп, практически аналогичных черному телу. Спектр любой разрядной лампы не совпадет ни с эталоном «теплых» цветов, ни с источником D65. Поэтому R самых лучших разрядных ламп никогда не будет равен 100. Максимальное его значение достигает 95...98 единиц.

Разумеется, на основании оценки качества передачи цвета 8 образцов нельзя сделать уверенный вывод о передаче этим же источником других цветов. Некоторые лампы, имеющие R = 82...85, тем не менее, имеют заметные «провалы» в спектре и плохо воспроизводят «неэталонные» цвета (например, известные трехполосные ЛЛ). Для более подробного исследования цветопередачи применяются профессиональные оценочные системы, содержащие многие десятки цветных образцов.

ГЛАВА 1

технические и эксплуатационные особенности люминесцентных ламп

1.1. устройство и принцип работы. достоинства и недостатки. классификация

Люминесцентная лампа (ртутная лампа низкого давления; далее по тексту - ЛЛ) является газоразрядным источником света. Конструктивно она представляет собой стеклянную трубку с нанесенным на внутреннюю поверхность слоем люминофора (рис. 1.1). В торцы трубки введены вольфрамовые спиральные электроды; для повышения эмиссионной способности на электроды наносится оксидная суспензия, изготовляемая из карбонатов или перекисей шелочноземельных металлов.

Внутри лампы находятся разреженные пары ртути и инертный газ (аргон). Давление ртутных паров в ЛЛ зависит от температуры стенок лампы и составляет при нормальной рабочеГ] температуре 40 °С примерно 0,13...1,3 Н/м (10~...10~ мм рт. ст.). Такое низкое давление обеспечивает интенсивное излучение разряда в ультрафиолетовой области спектра (преимущественно с длиной волны 184,9 и 253,7 нм). Под действием электрического напряжения (поля), приложенного к электродам, в лампе возникает

Видимый ........

свет\ II И /)/;..

.>i4\v -,i\niil(/r;;/4/. УФ

излучение

Стеклянная Люминофор Атом Электроны Катод колба ртути

Рис. 1.1. Строение люминесцентной лампы

газовый разряд. При этом проходящий через пары ртути ток вызывает ультрафиолетовое излучение. На внутреннюю поверхность лампы нанесен слой особого вещества (люминофор). Наиболее распространенным люминофором является галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем. Изменяя соотношение активаторов, можно получить люминофоры разных марок и изготавливать лампы разной цветности.

Ультрафиолетовое излучение, воздействуя на люминофор, заставляет его светиться, т. е. люминофор преобразует ультрафиолетовое излучение газового разряда в видимый свет. Стекло, из которого выполнена ЛЛ, препятствует выходу ультрафиолетового излучения из лампы, тем самым предохраняя наши глаза от вредного для них излучения. Исключением являются бактерицидные и ультрафиолетовые лампы; при их изготовлении применяется увиолевое или кварцевое стекло, пропускающее ультрафиолет.

Широкое распространение на сегодня получают ЛЛ с амальгамами In, Cd и других элементов. Более низкое давление паров ртути над амальгамой дает возможность расширить температурный диапазон оптимальных световых отдач до 60 "С вместо 18...25 "С для чистой ртути.

При повышении температуры окружающей среды сверх допустимой нормы (25 "С для чистой ртути и 60 "С для амальгам) возрастают температура стенок и давление паров ртути, а световой поток снижается. Еще более заметное уменьшение светового потока наблюдается при понижении температуры, а, значит, и давления паров ртути. При этом резко ухудшается и зажигание ламп, что делает невозможным их использование при температурах ниже -10 °С без утепляющих приспособлений. В связи с этим представляют интерес безртутные ЛЛ с разрядом низкого давления в инертных газах. В этом случае люминофор возбуждается излучением с длиной волны от 58,4 до 147 нм. Поскольку давление газа в безртутных ЛЛ практически не зависит от окружающей температуры, неизменными остаются и их световые характеристики.

На сегодняшний день проблема работы ЛЛ при низких температурах решена использованием ЛЛ нового поколения, так называемых ламп Т5 (с диаметром трубки 16 мм), компактных люминесцентных ламп и применением для питания ЛЛ высокочастотных электронных пускорегули-рующих аппаратов (ПРА).

Световая отдача ЛЛ повышается при увеличении размеров (длины) за счет снижения доли анодно-катодных потерь в общем световом потоке. Поэтому рациональнее использовать одну лампу на 36 Вт, чем две по 18 Вт. Срок службы ЛЛ ограничен дезактивацией и распылением (истощением) катодов. Отрицательно сказываются на сроке службы также колебания напряжения питающей сети и частые включения и выключения ламп. При использовании ЭПРА эти факторы сведены к минимуму.

Широкое использование ЛЛ связано с тем, что они имеют ряд значительных преимуществ перед классическими лампами накаливания.

1. Высокая эффективность:

• КПД - 20...25%. (у ламп накаливания около 7%);

• светоотдача (т. е. количество излучаемых люменов на единицу потребляемой мощности) 70...105 лм/Вт (у ламп накаливания 7...12 лм/Вт).

2. Длительный срок службы -15000...20000Ч (у ламп накаливания- 1000 ч и сильно зависит от напряжения питания).

Имеют ЛЛ и некоторые недостатки.

1. Как правило, все разрядные лампы для нормальной работы требуют включения в сеть совместно с балластом. Балласт, он же пускорегу-лирующий аппарат (ПРА), - электротехническое устройство, обеспечивающее режимы зажигания (но не всегда само зажигание) и нормальной работы ЛЛ.

2. Зависимость устойчивой работы и зажигания лампы от температуры окружающей среды (допустимый диапазон 5...55 "С, оптимальной считается 20 "С). Хотя этот диапазон постоянно расширяется с появлением ламп нового поколения и использованием электронных балластов (ЭПРА).

Остановимся несколько подробнее на достоинствах и недостатках ЛЛ.

Известно, что оптическое излучение (ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное) оказывает на человека (его эндокринную, вегетативную, нервную системы и весь организм в целом) значительное физиологическое и психологическое воздействие, в основном благотворное. Дневной свет - самый полезный. Он влияет на многие( жизненные процессы, обмен веществ в организме, физическое развитие и здоровье. Но активная деятельность человека продолжается и тогда, когда солнце скрывается за горизонтом. На смену дневному свету приходит искусственное освещение. Долгие годы для искусственного освещения жилья использовались (и используются) только лампы накаливания - тепловой источник света, спектр которого отличается от дневного преобладанием желтого и красного излучения и полным отсутствием ультрафиолета. Кроме того, лампы накаливания, как уже упоминалось, неэффективны, их коэффициент полезного действия 6...8%, а срок службы очень мал - не более 1000 ч. Высокий технический уровень освещения с этими лампами невозможен. Вот почему вполне закономерным оказалось появление ЛЛ - разрядного источника света, имеющего в 5...10 раз большую световую отдачу, чем лампы накаливания, и в 8...15 раз больший срок службы. Преодолев различные технические трудности, ученые и инженеры соз-

дали специальные ЛЛ для жилья - компактные, практически полностью копирующие привычный внешний вид и размеры ламп накаливания и сочетающие при этом ее достоинства (компактность, комфортную цветопередачу, простоту обслуживания) с экономичностью стандартных ЛЛ.

На рис. 1.2 представлено сравнение компактной ЛЛ с лампой накаливания. Как видно из термографического рисунка, лампа накаливания (слева) 92...94% электроэнергии преобразует в тепло и лишь 6...8% - в свет, тогда как компактная люминесцентная лампа (справа), давая такой же световой поток, расходует на 80% меньше электроэнергии.

Рис. 1.2. Сравнение компактной люминесцентной лампы с лампой накаливанш

В силу своих физических особенностей ЛЛ имеют еще одно очень важное преимущество перед лалшами накаливания: возможность создавать свет различного спектрального состава - теплый, естественный, белый, дневной, что может существенно обогатить цветовую палитру домашней обстановки. Не случайно существуют специальные рекомендации по выбору типа ЛЛ (цветности света) для различных областей применения (они будут приведены ниже). Наличие контролируемого ультрафиолета в специальных осветительно-облучательных ЛЛ позволяет решить проблему профилактики «светового голодания» для городских жителей, проводящих до 80% времени в закрытьк помещениях. Так, выпускаемые фирмой OSRAM ЛЛ типа ВЮШХ, спектр излучения которых приближен к солнечному и насыщен строго дозированным ближним ультрафиолетом, успешно используются одновременно и для освещения, и для облучения жилых, административных, школьных помещений, особенно при недостаточности естественного света.

Вьшускаются также специальные загарные ЛЛ типа CLEO (фирмы PHILIPS), предназначенные для принятия «солнечных» ванн в помещении и для других косметических целей. При использовании этих ламп следует помнить, что для обеспечения безопасности необходимо строго соблюдать инструкции изготовителя облучательного оборудования.