| Меню сайта |
|
 |
| Форма входа |
|
|
| Категории раздела |
|
|
| Поиск |
|
|
|
 | |  |
|
Всё о свете ч2
2. ОПИСАНИЕ РАЗВИТИЯ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА
"Любая наука начинается с измерений, точная наука невозможна без меры"
Д.И. Менделеев
Рис. 7. Сравнение долговечности источников света.
Важным критерием системы является, например, срок службы. Различают полный (пока не перегорит) и полезный (пока световой поток не упадет ниже определенного предела) срок службы. Проектируя световое решение, нельзя забывать о дальнейшей эксплуатации осветительной установки, в частности, о замене ламп. Частая замена ламп в труднодоступных местах может превратить эксплуатацию в кошмар; еще худший вариант длительная работа установки с перегоревшими лампами, разрушающими световой образ, что очень актуально для установок наружного архитектурного освещения.
Современные источники света сильно отличаются по сроку службы. Абсолютным лидером здесь являются светодиоды: лампу накаливания пришлось поменять более 100 раз, а светодиоды горят и горят... / iv /. На рисунке 7 представлено сравнение ламп накаливании (ЛН), галогенных (ГЛН), люминисцентных (ЛЛ), криптоновых (КЛЛ), натриевых (НЛВД), металлогалогенных (МГЛ) и светодиодов.
http://metodolog.ru/01233/3.gif
Рис. 8. "Кривая видности".
Для сравнения ИС мы будем использовать понятие - эффективность источника излучения (световая отдача). Световую отдачу лампы измеряют в Лм/Вт (светотехники говорят «люменов с ватта», имея в виду, что каждый ватт потребленной электроэнергии «преобразуется» в некоторое количество люменов светового потока). Это наиболее важный параметр лампы с точки зрения энергосбережения, и прогресс источников света — это в большой степени увеличение световой отдачи, ее приближение к теоретическим пределам. Эти пределы, то есть максимальные значения световой отдачи при «идеальном» преобразовании электроэнергии в свет, можно оценить для разных типов ламп. Для этого нужно вспомнить соотношение между воспринимаемым человеческим глазом светом (система световых величин, в том числе и световой поток, измеряемый в люменах) и мощностью излучения (измеряется, как и положено мощности, в ваттах). Это соотношение, или, попросту, чувствительность среднестатистического человеческого глаза, зависит от длины волны излучения и имеет максимум в желто-зеленой части спектра (555 нм, см. Рис. 8).
График такой зависимости — хорошо знакомая каждому светотехнику «кривая видности» — определяет, сколько люменов «видимого света» несет в себе каждый ватт лучистой энергии монохроматического («одноцветного») излучения той или иной длины волны. При идеальном (без потерь) преобразовании электроэнергии в свет кривая видности как раз и покажет максимальную световую отдачу источника света заданного цвета излучения. Так, для монохроматического источника с излучением 555 нм преобразующего энергию в свет без потерь / v / мы получим «абсолютный рекорд» световой эффективности — 683 Лм/Вт, а, скажем, для 630 Нм (красный цвет) — всего 180 Лм/Вт. Лампы, дающие белый свет, представляющий собой смесь разных излучений, могут иметь разный спектр: линейчатый, полосатый, сплошной. В зависимости от спектра максимально возможная световая отдача может быть разной / vi /. Но поскольку преобразование в белый цвет всегда требует дополнительных затрат энергии, то максимальное значение эффективности белого источника составляет только 242,5 лм/Вт / vii /.
Для описания различных источников света необходимо использовать одинаковые критерии. Например, если мы будем рассматривать ИС, которые используются для освещения, то цветные источники следует исключить и ограничится только устройствами, которые генерируют белый, или близкие к нему цвет.
Обычные лампы накаливания, описав классическую S - образную кривую уверенно вышли на свой предел эффективности, расчетное значение которого составляет 20-22 Лм/Вт. Если экстраполировать время, когда лампы накаливания достигнут этого значения, то весь срок их развития составит 140 лет.
Более молодые флуоресцентные лампы достигли бы своего предела в 2029 году, то есть за 120 лет. Однако, как было отмечено выше, похоже, что из экологических соображений их развитие прервется раньше.
Примерно в этом же году могут достичь своих предельных возможностей белые светодиоды, потратив на это 50 лет. А вот, если развитие OLED продолжится такими же темпами, то мы очень скоро (в 2012 году) станем свидетелями триумфа этих устройств. Необходимо, правда, отметить, что они пока уступают LED по надежности.
Рис.9. Зависимость эффективности источников света от времени их создания. Значения приведены для: ламп накаливания (1), люминисцентных ламп (2), галогенных ламп (3), белых светодиодов - LED (4) и органических белых светодиодов - OLED (5). Пунктирная линия – обобщенная кривая.
На Рис.9 видно, что зависимость для галогенных ламп (3) явно выбивается из общих закономерностей. Дело в том, что все остальные системы служат для обычного освещения, в то время как галогенные лампы предназначены для специальных источников, имеющих очень высокую яркость (например, фары).
Из анализа данных следует еще один важный вывод. Мы постоянно твердим об ускорении темпов научно-технического прогресса. Однако, какие-либо численные данные обычно не приводятся. Ранее было отмечено ускорение скорости роста удельной прочности конструкционных материалов / ix /. Аналогичная зависимость наблюдается и для источников света. Так, повышение эффективности ламп накаливания до предельного значения было достигнуто через 120 лет после их создания, тогда как для OLED это может произойти всего лишь за 25 лет (т.е. примерно в 5 раз быстрее). Ускорение прогресса вызвано, по нашему мнению, тем, что изобретатели, которые совершенствуют новую систему, выполняющую аналогичное предназначение, учитывают опыт развития старой системы. Если представить, что развитие ТС происходит по спирали и S - образная кривая является только проекцией спирали на плоскость, то такая спираль будет увеличивать шаг и уменьшать диаметр. То есть, это будет подобие конической спирали, в чем-то похожее на диаграмму «рождественская елка».
http://metodolog.ru/01233/8.gif
http://metodolog.ru/01233/9.gif
http://metodolog.ru/01233/9.gif
Рис.10. Обобщенная зависимость эффективности источников света в обычных (а) и полулогарифмических (b) координатах. Точки - данные по эффективности источников света, сплошная линия - расчет по модели Перла, штрих-пунктирная линия - расчет по модели Гомперца. Что касается данных, представленных на Рис.9, то для построения обобщенной кривой различных источников света можно рекомендовать провести ее по точкам перегиба индивидуальных кривых, которые легко рассчитываются по приведенным ранее формулам.
Таблица 6. Сравнительные характеристики различных источников света.
http://metodolog.ru/01233/10.gif
Несколько выбиваются из общего порядка ртутные и натриевые лампы высокого давления. Это не удивительно, так как они предназначены для специальных целей, а не для освещения.
|
| Категория: Мои статьи | Добавил: Akropol (28.05.2010)
|
| Просмотров: 1021 | Комментарии: 7
| Рейтинг: 0.0/0 |
| |
 | |  |
|
| Статистика |
|
|
|
