Лампы спектр: Первые в мире серийные лампы с солнечным спектром / Хабр

Какие лампы наиболее приближены по спектру излучения к дневному свету?

В компанию «СТК Системы освещения» обратился клиент с запросом относительно ламп наиболее приближенных по спектру к дневному свету. На первый взгляд в самом вопросе кроется ответ — так называемые «лампы дневного света». Однако, давайте разберемся в этом вопросе более детально.

Что такое спектр излучения? Это энергия излучаемая источниками, в том числе источниками света, в различных диапазонах, длинах волн. Длина волн определяется в нанометрах, нм. Илучение энергии световыми приборами называют также оптическим излучением. Диапазон длин волн включает в себя воспринимаемый человеческим глазом видимый диапазон и два смежных: инфракрасный и ультрафиолетовый.

Видимое излучение определяется в диапазоне 380-780 нм. Ультрафиолетовое излучение имеет 3 диапазона: УФ-С 100-280 нм, УФ-В 280-315 нм, УФ-А 315-380 нм. Инфракрасное излучение имеет длину волн свыше 780 нм.
Самое вредоносное для человека УФ-С, хотя, при этом оно обладает бактерицидным эффектом. Лампы УФ-С используются в медучреждениях для обеззараживания помещений. УФ-В вырабатывает витамин Д, а УФ-А придает коже загар. При этом в неумеренных дозах они также опасны для человека. Поэтому и придумали солнцезащитные средства с УФ-А и УФ-В фильтрами.
Обычно, в лампах, используемых в помещениях, за исключением специальных, также есть УФ-фильтры для предотвращения вредного воздействия на кожу человека.
Солнце — естественный источник оптического излучения. Однако спектр такого излучения не постоянен. Состав спектра может меняться в зависимости от времени суток, времени года, местности. Именно поэтому точно определить спектр солнечного света невозможно. Для каждого случая он свой.
Конечно, солнечный или дневной свет всеже имеет более-менее определенный спектральный состав. В сети Интернет можно встретить несколько иллюстраций спектра солнечного света.

Недостаток этих картинок в ограниченности диапазонов 400-700 нм. Нет ни ультрафиолетовых диапазонов, которые как вам известно присутствуют в солнечном свете. Иначе, как бы мы с вами загорали, сгорали и зачем мазались бы солнцезащитными кремами.

В этой картинке уже больше правды. Слева — спектр солнечного света. Справа — спектр ламп дневного света.

Не знаю какие именно лампы дневного света брались за основу и откуда получена данная информация, но она отчасти совпадает с данными PHILIPS.
Как видите, спектр люминесцентных ламп отчасти повторяет спектр солнца, но солнечный спектр более ровный и насыщенный.

Примерно такая же ситуация и с газоразрядными лампами. Спектр некоторых из них распространяется на все видимые диапазоны и отчасти захватывает смежные ултрафиолетовый и инфракрасный.

Почему вопросу соответствия спектра искуственных источников света с естественным солнечным уделяется много внимания? Исследования в области физиологии человека доказали влияние спектрального состава света на жизнедеятельность и показатели нашего организма.

Именно поэтому нашему клиенту после проведения аттестации рабочих мест в помещениях без естественного освещения были предложены следующие мероприятия: использовать газоразрядные источники света со спектральным составом, близким к спектру естественного света; для компенсации ультрафиолетовой недостаточности предусматривать использование ультрафиолетовых облучательных установок длительного действия(совмещенных с осветительными установками).

С.Исполатов
СТК Системы освещения.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ «КАКИЕ ЛАМПЫ УБИВАЮТ ВИРУС И ЧЕМ ОТЛИЧАЮТСЯ БАКТЕРИЦИДНЫЕ, УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ И КВАРЦЕВЫЕ ЛАМПЫ»

РЕМОНТ СВЕТОДИОДНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ

Спектры испускания типовых источников света

Мне нравится Philips Hue – моя система умного освещения, которую я приобрел более года назад. Система позволяет устанавливать миллионы различных цветов и тысячи уровней яркости для набора из 18 ламп с помощью смартфона. Вы также можете запрограммировать систему на автоматическое включение по мере приближения к вашему месту жительства (т.н. геозонирование) или в определенное время дня. Но как качество света сравнивается с другими доступными на рынке технологиями освещения?

Интуитивно понятная система домашнего освещения

Система Philips Hue работает, изменяя долю синего, зеленого и красного света в итоговом излучении на выходе. Изменения можно производить непосредственно со своего смартфона. Если вы чувствительны к определенному цвету видимого спектра, то вы можете просто отключить его. Вы можете настроить освещение в зависимости от вашего настроения, например, чтобы помочь сосредоточиться, зарядиться энергией, почитать или расслабиться. Например, существует режим «Концентрация», который преимущественно выводит больше синего света, который, как считается повышает усидчивость и сосредоточенность внимания. Отдыхая по вечерам, я использую режим «Закат», для которого используется больше красных и оранжевых оттенков.

Прожив некоторое время с этой системой, я также обнаружил некоторые долгосрочные преимущества:

• Я, как правило, легче засыпаю по ночам, по сравнению с тем прошлым периодом, когда я использовал мои старые флуоресцентные лампы.
• Мой счет за электричество снизился примерно на 21 доллар в месяц с момента обновления системы. Это связано с тем, что светодиодная лампа мощностью 12 Вт выдает тот же оптический выход, что и лампа накаливания мощностью 60 Вт.

Сравнение некоторых настроек системы освещения в моей квартире. Слева: Опция «Мягкий белый». В середине: Опция «Красный». Справа: Опция «Синий дождь».

Я пытался убедить своих родителей купить систему, но моя «рекламная кампания» никак не повлияла на них. В итоге я купил им такую систему в качестве рождественского подарка, так как я такой хороший сын. Первый комментарий, который я услышал, демонстрируя систему, был: «Вау, освещение кажется таким естественным.» Это побудило меня исследовать, почему это так, и можно ли использовать программное обеспечение COMSOL Multiphysics® для исследования лежащей в основе этого эффекта физики. Ответ кроется в спектре испускания высокоэффективных светодиодных ламп (LED). Сравнивая спектр испускания естественного света с аналогичным спектром ламп накаливания, люминесцентных ламп и светодиодных ламп, мы можем лучше разобраться в этом явлении.

Оценка спектров испускания с помощью COMSOL Multiphysics

Спектры испускания естественного дневного света, а также ламп накаливания, люминесцентных и светодиодных ламп приведены ниже. Как вы увидите, спектры искусственных источников очень разные, и ни один из них не может полностью воспроизвести естественный свет.

Естественный дневной свет

Давайте начнем с анализа дневного света, поступающего на поверхность земли от солнца. В настоящее время нет практического способа воспроизвести спектр излучения с помощью искусственного источника света. Однако световые колодцы (или оптические волнопроводы) можно использовать для перенаправления дневного света в подземные помещения, такие как станции метро. Отличный пример такого оснащения – это подземный железнодорожный вокзал в Берлине. Выход светового колодца расположен над станцией (показано ниже, на левом изображении) и собирает свет, который передается по специальной трубе и «спускается» в подземную станцию (показано ниже, справа).

Слева: Световой колодец у входа на железнодорожный вокзал в Берлине. Изображение предоставлено Dabbelju — собственная работа. Доступно по лицензии CC BY-SA 3.0из Wikimedia Commons. Справа: Оптический волнопровод пропускает свет в подземный зал станции. Изображение предоставлено Till — Krech Flickr. Доступно по лицензии CC BY 2.0из Wikimedia Commons.

Световой колодец создает более естественное освещение железнодорожного вокзала в течение дня. Очевидным недостатком является тот факт, что он не будет работать в ночное время, создавая необходимость в реализации искусственного освещения, имитирующего естественный дневной свет.

Спектр испускания естественного света обычно соответствует распределению Планка в видимой части спектра, визуализацию которого мы можем видеть на графике ниже. Ни один цвет не является резко предпочтительным по сравнению с другим, хотя интенсивность наиболее высока в светло-голубой области, около длины волны 460 нм.

Спектр испускания видимого света от солнца на поверхности земли.

Лампы накаливания

Основным элементом лампы накаливания является вольфрамовая нить накаливания, которая резистивно нагревается при протекании электрического тока. При температуре около 2000 К нить лампы накаливания начинает излучать видимый свет. Чтобы вольфрамовая проволока не сгорела, колбу заполняют инертным газом, обычно аргоном. Тепло, генерируемое в нити, переносится в окружающую среду посредством излучения, конвекции и теплопроводности. В спектре испускания лампы накаливания присутствует большая доля красного света, чем в спектре естественного дневного света. Эмиссия «уходит» даже в инфракрасную часть электромагнитного спектра, что приводит к потере энергии и снижению общей эффективности лампы.

Спектр испускания в видимом диапазоне для типовой лампы накаливания.

Люминесцентные лампы

Люминесцентная лампа обычно состоит из длинной стеклянной трубки, содержащей смесь ртути низкого давления и благородного газа типа аргона. Внутри этой трубки образуется неравновесный разряд (плазма). Это означает, что температура электронов отличается от температуры окружающей газовой смеси. Например, температура электронов может быть порядка 20 000 К, но температура газа остается относительно близкой к комнатной температуре, т. е. к 300 К. Поскольку плазма не находится в равновесии, ударные электронные реакции изменяют химический состав газовой смеси в соответствии с процессами столкновений. Эти столкновения могут приводит к появлению электронно возбужденных нейтральных частиц, которые впоследствии могут вызвать спонтанное излучение фотонов на определенных длинах волн.

Видимый свет создается двумя механизмами: оптическим излучением непосредственно из разряда или возбуждением люминофоров на поверхности трубки. Флуоресцентные лампы часто вызывают проблемы у людей, страдающих расстройством зрения, называемым синдромом Ирлен. Кроме того, люди часто жалуются на головные боли и мигрени при длительном воздействии флуоресцентных ламп.

Как вы можете видеть на графике ниже, спектр испускания источника люминесцентного света выглядит довольно странно. Квантование происходит либо за счет прямого излучения плазмы, либо за счет люминофоров, но для человеческого глаза излучаемый свет всё ещё кажется белым. Как и лампы накаливания, люминесцентные лампы могут быть неэффективными, потому что плазма должна поддерживаться, и она излучает в невидимом диапазоне.

Спектр испускания типовой люминесцентной лампы.

Светодиодные лампы (LED)

Светодиоды (LED) инициировали революцию в светотехнической индустрии: зачастую они гораздо более эффективны с точки зрения светоотдачи и более долговечны, чем традиционные лампы на основе технологии накаливания. Например, типовые бытовые светодиодные лампы работают на 10-20% мощности, необходимой для работы лампы накаливания сопоставимой яркости. Они также имеют срок службы более 25 000 часов, что значительно больше 1000 часов для ламп накаливания.

Светодиоды намного эффективнее ламп накаливания, т.к. они основаны на другом принципе функционирования. Светодиоды — это полупроводниковые устройства, которые излучают свет, когда электроны зоны проводимости переходят через запрещенную зону в следствие излучательной рекомбинации с дырками в валентной зоне. В отличие от ламп накаливания светодиоды излучают свет в очень узком диапазоне длин волн.

Первоначально в 1950-х и 1960-х годах были разработаны красные, зеленые и желтые светодиоды. Однако именно изобретение синего светодиода привело к созданию новых эффективных источников белого света. Синий свет, излучаемый такими светодиодами, может использоваться для стимулирования более широкого спектра испускания от слоя люминофора вокруг корпуса светодиода или может быть непосредственно скомбинирован с красными и зелеными светодиодами для создания белого света.

Как показано на графике ниже, спектры светодиодов с желтым люминофором приближаются к спектру естественного дневного света. В нем больше интенсивность синего света, чем в лампе накаливания, и почти вся мощность испускается в видимом спектре.

Спектр испускания типовой светодиодной лампы с тёплой белой световой температурой.

Комбинирование источников света

Для сравнения различные спектры испускания выведены на один сводный график ниже. Хотя ни одна из ламп точно не воспроизводит естественный дневной свет, но светодиодная лампа явно является лучшим из возможных приближений. Спектр ограничен видимым диапазоном, что делает устройство очень эффективным.

Спектры испускания дневного света и типовой лампы накаливания, люминесцентной лампы и светодиодной лампы.

Как правило, лампы накаливания и люминесцентные лампы имеют фиксированный оптический выход. Светодиодные лампы с фиксированным спектром испускания также доступны. На основе построенных спектров испускания для различных источников света, мы можем сделать вывод, что светодиодные лампы наиболее точно воспроизводят естественный дневной свет.

Дополнительная информация о способах моделирования источников света

Как мы узнали, существует множество различных способов создания искусственного света. Все они могут быть смоделированы при различном уровне детализации с использованием программы COMSOL Multiphysics и модулей расширения «Полупроводники», «Плазма», «Теплопередача» и «Геометрическая оптика».

• Статьи в корпоративном блоге:
  • Создание приложения для моделирования светодиодов с перестраиваемой длиной волны
  • Моделирование электрической лампочки, в которой наблюдаются все формы теплопередачи
  • Анализ образования каустической поверхности у отеля Vdara
• Учебные модели:
  • Безэлектродная индукционная лампа
  • Прозрачный оптический волнопровод

PHILIPS является зарегистрированным товарным знаком корпорации Koninklijke Philips N. V. и её дочерних компаний.

Освещение полного спектра и светотерапия

Производитель продуктов полного спектра освещения и светотерапии с 1997 года

Отделы

Напольные и настольные лампы для магазинов

Магазин светотерапии

Новые светодиодные настольные и торшеры

Светодиодные торшеры VariLum

Самый высокий индекс цветопередачи среди всех светодиодных ламп полного спектра: >93 CRI. Первый и единственный циркадный свет с регуляторами интенсивности и полноцветной настройкой.

Купить сейчас

Боксы для светодиодной светотерапии

— Максимальный уровень освещенности на кв. дюйм

— Безопасен для использования без УФ-излучения или остаточного изображения

— Пожизненная гарантия для душевного спокойствия

Купить сейчас

Светодиодные настольные лампы VariLum

Самый высокий индекс цветопередачи среди всех светодиодных ламп полного спектра: >93 CRI. Первый и единственный циркадный свет с регуляторами интенсивности и полноцветной настройкой.

Купить сейчас

Настольные лампы BlueMax HD

— Регулировка яркости от 100% до 20%

— HD Color с индексом цветопередачи 96CRI 5900 кельвинов

— Пожизненная гарантия для душевного спокойствия

Купить сейчас

Сравнение продуктов

    Не расстраивайтесь!!
Не все лампы одинаковы!

Купить ПРАВИЛЬНО Товар

ПЕРВЫЙ Раз!!

Сравнить

Сменные лампы HD

-CRI -91+ для яркого чистого света

-Служит в 10 раз дольше, чем лампы накаливания

-Используют на 80% меньше энергии, чем лампы накаливания

Купить сейчас

Отделы

Отделы

Купить светодиодные лампы высокой четкости

Посетите наш ресурсный центр

Производитель продуктов полного спектра освещения и светотерапии с 1997 года вы не найдете больше нигде. К ним относятся наша линейка продуктов BlueMax™ HD и Full Spectrum LED с расширенными областями видимости, состоящая из 9 светодиодов.0005 естественное освещение  продукты, не имеющие себе равных в отрасли, имитирующие дневной свет. Наши популярные торшеры и настольные лампы идеально подходят для общих задач, ламп для чтения и лечения. Для тех, кто хочет улучшить свои существующие светильники, мы также предлагаем полную линейку ламп полного спектра в светодиодах, компактных силовых установках, люминесцентных и светодиодных трубках. Мы приветствуем вас, чтобы вы ощутили разницу в здоровом освещении, привнося дневной свет в помещение с полноспектральным освещением 9.0006 !

В течение последних 20 лет мы являемся лидером в отрасли здорового освещения и разработали множество запатентованных функций для продуктов светотерапии и световых коробов , таких как единственный на рынке световой короб с регулируемой яркостью , и оставаться лидером на нашем рынке. Продукция BlueMax™ HD Lighting обеспечивает наиболее естественное освещение, доступное на сегодняшний день. Нажмите здесь, чтобы увидеть сравнение с естественным солнечным светом. Узнайте, почему UltraLux® является терапевтическим брендом №1 по продажам, и узнайте о преимуществах светотерапии. За впечатляющий новый прогресс, достигнутый в областях зрения и сезонное аффективное расстройство  лечение, пожалуйста, ознакомьтесь с нашей коллекцией статей по светотерапии.

Сменные лампы и детали Full Spectrum HD

— Full Spectrum Solutions, Inc.

Сменная лампа BlueMax™ 42 Вт

$ 19,50

с технологией BlueMax™ Color Используется для: напольной лампы BlueMax™ 42 Вт и настольной лампы Bluemax™ 42 Вт (не для использования с лампами других марок) Размеры: 6,625″ x 3,25″ w Мощность: 42 Вт CRI: 96+ по Кельвину: 5900 Люмен: 2460 Срок службы: 10 000…

Посмотреть продукт

Сменная лампа BlueMax™ 70 Вт (модель BL)

$ 24,50

Замена для ламп модели BlueMax™ BL (номер модели внизу лампы начинается с BL70. ..) Используется для: напольной лампы BlueMax™ 70 Вт и настольной лампы BlueMax™ 70 Вт (не для использования с лампами других марок) Размеры: 9,25 «Д x 5,125» Вт Мощность:…

Просмотр продукта

Сменная лампа BlueMax™ 70 Вт (модель UL)

$ 24,50

Замена для ламп модели BlueMax™ UL (номер модели в нижней части лампы начинается с UL70) Используется для: напольной лампы BlueMax™ 70 Вт и настольной лампы Bluemax™ 70 Вт (не для использования с лампами других марок) Размеры: 9,125″l x 4,75 «w Мощность:…

Просмотр продукта

Сменная лампа 42 Вт UltraLux I®

$ 16,50

Применение для: Блока UltraLux I® Light Box 42 Вт Эта лампа подходит для большинства светильников, в которых используются компактные люминесцентные лампы высотой 3U мощностью 42 Вт.
Мощность: 42 Вт
Длина: 7,00″
Индекс цветопередачи: 91+
Кельвин: 5000
Люмен: 2900
Срок службы: 10 000 часов
Модель: УЛ429150П
Гарантийная политика

Просмотр продукта

Сменная лампа UltraLux II® мощностью 70 Вт

$ 23,50

Применение: Светотерапевтический прибор UltraLux II®. Эта лампа также подходит для некоторых коммерческих осветительных приборов.
Мощность: 70 Вт
Длина: 9.00″
Индекс цветопередачи: 91+
Кельвин: 5000
Люмен: 4300
Срок службы: 10 000 часов
Заменяет: UL709150F, UL709150
Гарантийная политика

Просмотр продукта

Сменная лампа UltraLux® HD Torchiere/Berkeley 70 Вт

$ 26,50

Используется для: UltraLux™ 70 Вт Torchieres и лампы Berkley II.
Мощность: 70 Вт
Индекс цветопередачи: 91+
Кельвин: 5500
Люмен: 4290
Срок службы: 10 000 часов
Модель: 2C709155F
Гарантийная политика

Просмотр продукта

Сменная лампочка 9 Вт с зажимом для увеличительной лампы

$ 14,50

Применение: Накладная увеличительная лампа UltraLux®
Мощность: 9 Вт
Длина: 6,50 дюйма
Индекс цветопередачи: 82
Кельвин: 6500
Люмен: 600
Срок службы: 10 000 часов
Модель: PL99164
Гарантийная политика

Просмотр продукта

FML3U 55 Вт QVC Запасная лампа для настольной/торшерной лампы

$ 29,50

Мощность: 55 Вт
Индекс цветопередачи: 88
Кельвин: 6500
Люмен: 4300
Часовой рейтинг: 10 000 часов
Размеры: 7 «Д x 4,75» Ш
Используется для настольной/торшерной лампы QVC мощностью 55 Вт, не предназначен для использования с лампами UltraLux® или BlueMax™.