Спектр излучения светодиодных ламп: Вредны ли светодиодные лампы для здоровья и как уменьшить вредное воздействие

Сказ о том как спектральные характеристики освещения влияют на нашу жизнь / Хабр

Граждане читатели, технари и гуманитарии, вы находитесь в опасности, немедленно переместитесь на улицу под теплое летнее солнышко (если погода позволяет), это не учебная тревога! Повторяю это не учебная тревога! Ну а если окружающие не оценят вашу попытку провести эвакуацию, то устраивайтесь поудобнее и давайте поговорим с вами об освещении. Если в двух словах, статья про воздействие бытового (внутреннего) освещения на наш с вами организм. Я постараюсь не перегружать статью техническими сведениями, для всех любознательных коллег оставлю соответствующие ссылки. Однако, без графиков все же не обойдемся (люблю я их просто). Статья получилась длинная, так что в итоге я решил что мы рассмотрим в первую очередь спектральную характеристику освещения (тут подробнее).

Итак, представьте, друзья, что живет где-то на свете среднестатистический человек, назовем его Василий. И вот значится жил себе жил Василий 20 лет на опушке леса в средней полосе нашей бескрайней родины, да вот захотелось ему «кофе от лучших бариста», свитшотов, да «айфонов» глянцевых и решил Василий в город податься. А чтобы ему совсем не сладко жилось, то решил он податься в офис на цокольном этаже в славный город Мурманск, ну в общем в «бетонную коробку офисную», дабы трудится там не покладая рук и света божьего не видеть.

А вот, что же там Василия ждало, спрятано под катом, всех любознательных милости просим.

Статья будет большая и по смыслу делиться на три части
1 – Спектральные характеристики источников света
2 – Как можно померить спектр с помощью прямых рук и «синей изоленты»
3 – Кратко о воздействии света на человека

*Примечания представленные в статье спектры ввиду технических ограничений могут отличаться от реальных источников света, если есть желание проверьте сами.

Часть 1 – спектральные характеристики источников света

Для начала рассмотрим основные моменты

1. До массового внедрения в быт электрических источников света, человечество во многом подстраивало свою жизнедеятельность (суточный цикл) под естественное освещение.
2. Естественное освещение изменяется втечении суток, спектр излучения у него непрерывный, солнце светит в ультрафиолетовом, видимом, и инфракрасных диапазонах. для естественного освещения не характерна пульсация.
3. Современный человек обычно проводит добрых 90% своего времени в помещениях (транспорт тоже будем считать искусственной средой)
4. В помещениях человек, часто пользуется искусственным освещением (или совмещенным), даже летним днем не все имеют возможность использовать только естественное освещение

5. Свет влияет на биологические процессы в организме человека

Вот так выглядит спектр солнца с «радугой» и графиком, кто-то добросовестно сфотографировал московское небо

Вот тут есть еще

Вернемся к Василию. Как мы помним почти всю свою сознательную жизнь он провел на природе, посмотрим как ему светило солнышко, и почему от него у ежей быстрей росли колючки.

Ответственные мужи занимающиеся светотехникой сделали для нас модель условного дневного света различной цветовой температуры( это xls в котором можно моделировать не бойтесь ), мы представим, что ранним утром Василию светило солнышко с температурой 4000К, в полдень с температурой 5500К ну а днем все 7000К, ну а к ночи двигалось в обратном порядке (примерная цветовая температура источников света тут).

Но такое лакомое солнышко светило очень и очень давно, что может ждать нашего героя попавшего в «бетонную коробку»?
Учитывая, что большинство людей занятых на работах не связанных с производством, вряд ли сидят в помещениях похожих на офисы категории «А», то многих (и меня в частности) ждет это

Дешёвые люминесцентные лампы с электромагнитной пуско-регулирующей аппаратурой, например ЛБ-40 с индексом цветопередачи (способностью воспроизводить корректно цвета) CRI<70.

Возможно это будут более дорогие заморские баклажанные , лампы от Osram или Philips с CRI>80, ну а поскольку график под рукой у меня завалялся и для компактных люминесцентных ламп КЛЛ, то упомянем и про них.

Картинки с «радугой» под сплойером, рекомендую посмотреть, и сравните с представленным выше московским небом, будет очень наглядно.

Итак, что мы видим, мы видим мечту любого скалолаза и способ проверки друзей по методу В. Высоцкого, а именно, горы и пики, причем чем дешевле лампа тем больше «Гималаи» мы наблюдаем.

О чем нам это говорит? Это говорит нам в первую очередь о том, что свет совсем не такой как естественный. А если учесть, что наш подопытный Василий вынужден сидеть под совсем неизменным светом все свои 8 рабочих часов. Помните график выше? Естественный свет изменяется в течении дня, а этот вот нисколечко нет. Таким образом наш организм страдает от нахождения под непривычным освещением. Что связано с ухудшением здоровья, уменьшением зрительной работоспобности и производительности труда. Не верите мне? Спросите у мудрейшего Юлиан Борисовича Айзенберга (справочник по светотехнике стр. 889).

Где же выход, возможно светодиодное освещение?

Ну пожалуй, что не совсем. Хотя, уже намного лучше.
Смотрим на графики и все равно «твой спектр на мамин совсем не похож». Все равно есть пик в синей области, провал в голубой, ну и опять напомню, что большинство светодиодных ламп светит одним цветов в течении дня.

Картинок для RGB светодиодов у меня под рукой нет, но поверьте, что там дело обстоит ничуть не лучше (а пожалуй обычно даже хуже).

замеры тем что было под рукой

картинка из интернета

Спектр теплого белого СИД под спойлером.

смотрим

Итак, вот отпахал Василий свои 8 часов, вернулся домой и, устав от казённых ламп, приходит домой садиться на диван и окунается в теплый ламповый свет.

И, кстати, это не так плохо, для вечернего домашнего освещения, лампа накаливания остается хорошим вариантом. Спектр лампы накаливания во многом соответствует спектру вечернего солнца, и не сильно подавляет выработку мелатонина(об этом чуть позже), опять таки один минус не регулируется в процессе дня.

Спектр лампы накаливания под спойлером:

Смотрим

Посидел Василий дома подумал, подумал, решил что не будет больше здоровью вредить станет он дворянкою столбовою фрилансером и будет светом белым управлять, как захочет пока дома работает.
И это, кстати, не самый плохой вариант, не смотря на то, что современные диммируемые светодиодные лампы все равно не дают полной идентичности естественному освещению, это все же лучше чем вышеупомянутые ЛБ-40 и даже может быть немного лучше чем просто светодиодные лампы. Причем если RGBW лампы это скорее баловство, то лампы на основе СИД теплого белого и холодного белого света вполне пригодны для освещения. Если заинтересовало, можно посмотреть в эту сторону

По крайней мере такая лампа, может ступенчато имитировать теплый белый, нейтральный белый и холодный белый свет. (под спойлером) Что худо бедно вяжется с естественным солнечным циклом.

Спектры лампы ML-19 Dual White E27 шар 9W (цветовая температура на основании данных производителя)

Часть 2 — как можно померить спектр с помощью прямых рук и синей изоленты

Как-то я уже поднимал эту тему на Хабре. Но, думаю, стоит рассказать вкратце.
Итак, мы с вами загорелись картинками с радугой и решили начать везде мерить спектр. Поскольку самый дешёвый спектрометр стоит в РФ больше 70 т.р. (на момент написания статьи), то мы пойдем другим путем.

Есть такие замечательные ребята с портала http://publiclab.org/, много у них там интересной открытой науки и так далее. Но нас интересуют самодельные спектрометры.

К слову там есть несколько типов спектрометров и можно как купить готовый набор для сборки (рекомендую криворуким типа меня), так и собрать самому из подручных средств.

Поскольку я уверен, что если вы дочитали до этого места, то у вас уже горят глаза, чешутся руки и ждать посылку из-за недружественного нам океана, вы не хотите и не будете.

Итак, что нам понадобится и что мы будем делать:

1. Берем желательно плотную чертежную бумагу А4 (Ватман) или плотную матовую фотобумагу, в общем плотную бумагу чем плотнее тем лучше, но думаю если быть очень упорным можно попытаться сделать и из простой правда будет хлипко, (в принципе если дружите с черчением то можете сделать хоть из обувной картонки хоть из текстолита, но я криворук и расскажу свой путь с плотной бумагой.

2. Принтер и схема сборки, распечатываем схему и инструкцию на листе и дальше радостно вырезаем, прорезая необходимые отверстия (щель лучше резать острым скальпелем или лезвием, нужна аккуратность).
Берем DVD (можно и CD, но там дифракционная решетка похуже) разрезаем его ножницами пополам, берем одну половинку и аккуратно ее разделяем на два слоя, нам нужен прозрачный слой фоторезиста, из него необходимо вырезать квадратик диф. Решетки под нашу бумажную заготовку. Подробней посмотреть можно тут.

3. Дальше собираем все части вместе я использовал простой клеящий карандаш, а диф. решетку крепил изолентой (хотя двухсторонний скотч предпочтительнее), смотрим что получилось, а получилась хрупкая просвечивающаяся конструкция, поэтому если бумага изначально была плотная, то мы радостно сможем армировать ее изолентой, до тех пор пока не получим синий или черный квадрат Малевича, в итоге наш спектроскоп не должен пропускать никакого света, кроме света через щель.

4. Берем желательно старый ненужный телефон (нет ну в принципе можно взять любой). И приклеиваем к его корпусу нашу конструкцию, предварительно определив куда будем приклеивать, так чтобы спектр нормально попадал в камеру. Можно конечно не приклеивать а каждый раз прикладывать, но это неудобно и спектры будут часто съезжать. Да кстати вовсе необязательно крепить к телефону, можно и к веб камере, как вам удобней. На фото самодельный спектрометр (обклеенный), и два комплекте первый его тот же самый но из комплекта, второй похожий по принципу но из пластика (качество по лучше):

5. Обязательно идем снимать спектр компактной люминесцентной лампы (КЛЛ) или на худой конец обычной люминесцентной лампы, а потом уже все что душе годно После того как мы сфотографировали все спектры, что хотели. Их необходимо обработать, можно в любом графическом редакторе. Я как правило кадрирую и при необходимости центрирую. Поскольку метод калибровки (об этом ниже) предусматривает сравнение с эталоном, то надо чтобы все полоски спектра на всех снимках находились в одном и том же месте (насколько это возможно) или в итоге вы получите, что компьютер будет воспринимать сдвинутое изображение как свет с другой длиной волны.

6. Регистрируемся на портале, жмем capture spectra upload и первым делом загружаем туда наш снимок спектра КЛЛ, он нам необходим для калибровки после того, как рисунок загрузился и открылась картинка со спектром, возможно понадобится провести ряд манипуляций

6.1 Если изображение не лежит горизонтально если фиолетово-синя зона не лежит слева, а красно оранжевая права значит надо нажать more tools и пользуясь инструментами поворота и отражения повернуть спектр как нам надо. после чего рекомендую Нажать кнопку “re extract from foto (там же в инструментах) после этого компьютер нам построит кривую которая будет согласована с картинкой спектра, правда нам не хватает длин волн.
6.2 Можно откорректировать график спектра, выбрав автоматически самый яркий спектр (в меню more tools) или в ручную выбрав set sample row и кликнув на наиболее удачном участке спектра а изображении.
6.3 Жмем кнопку calibrate, жмем begin и на графике мышкой кликаем на вершину среднего синего спектра(как на примере в инструкции), потом также выбираем зеленый максимум. Теперь у нас есть откалиброванный эталон. Этот эталон можно применять к рисункам загруженным и обработанным по п. 6.1. после чего у них тоже появится шкала длин волн.
6.4 Вы можете применить калибровку к любому снимку нажав calibrate->use existing calibration и выбрав ваш эталон, но помните, что если у вас отклеился приклеенный к камере спектрометр например, то возможно ошибка будет большой и надо будет пере калибровать.
6.5 Все дальше данные можно забирать в разных форматах и строить графики например в эксель, это конечно не самый точный метод, но существенно лучше чем совсем ничего при должно сноровке вы сможете получать снимки которые коррелируют с реальностью.

Часть 3 — Кратко о воздействии света на человека

На десерт, совсем кратко о воздействии света на человека

Свет воздействует на циркадные ритмы человека.
Свет особенно в синей области способен подавлять выработку мелатонина, гормона отвечающего за наше спокойное восстановление, чем меньше мелатонина тем большей стресс мы испытываем, с одной стороны это хорошо, днем когда надо взбодрится, с другой стороны поздним вечером и перед сном это нарушит ваши биоритмы и вам будет и трудней заснуть и эффективность сна будет ниже. Следует отметить, что безусловно важна мощность источника света(световой поток), время проведенное под ним, а также возраст (дети более восприимчивы, пожилые люди существенно меньше).

На картинке представлена одна из усреднённых зависимостей степени подавления мелатонина от длинны волны излучения, есть и другие вариации на тему этой функции, можно поискать в соответствующих источниках.
Журнал светотехника №3 за 2012.
Если вкратце, то для успокоения лучше использовать теплые цвета (лампы накаливания, светодиодные лампы с удаленным люминофором).

Чтобы взбодрится лучше использовать лампы дневного света:

Помимо циркадного воздействия. свет также оказывает негативное воздействие на органы зрения, избыточный синий свет приводит к повреждению глаза, опять таки дети особенно восприимчивы (статья об этом в том же номере светотехники), поэтому долго смотреть на светодиодные или люминесцентные лампы холодного белого света не стоит.

Также важный фактор, естественный свет содержит ультрафиолетовое излучение,
Которое способствует выработке витамина Д, противорахитным действием, ну и просто активизирует потаенные фотобиологические процессы в организме человека.
Надо отметить, что через оконное стекло проходит только УФ-А, а искусственные источники света как правило не рассчитаны на покрытие дефицита УФ излучения и либо не излучают УФ вовсе либо это побочный продукт не рассчитанный на устранении светового голодания.
Так что если вы много сидите в «бетонных коробках», будет полезно иногда облучаться соответствующими УФ лампами, или просто выходить погулять.
Подробней о воздействии света можно почитать тут.

Ну вот вроде бы и все, статья получилась большая, думаю, что еще не скоро что-то осилю, поэтому спасибо всем, кто прочитал, берегите здоровье.

О пульсации *БонусВсе искусственные источники света (лампы накаливания, люминесцентные, светодиодные), в той или иной степени пульсируют (световой поток в течении времени то становится меньше то больше), в зависимости от частоты пульсации наш глаз может это заметить, а может и не заметить, в любом случае понять что пульсация вредна достаточно просто, прогуляйтесь до любого светильника с некачественными люминесцентными лампами и пристально посмотрите на него минуту (хотя говорят, что если долго всматриваться в люминесцентную лампу то люминесцентная лампа начнет всматриваться в тебя).
Существуют различные способы снизить пульсацию, как правило они заключаются в применение качественных электронных устройств питания и управления (ЭПРА для люминесцентных ламп, или драйверы для светодиодов).
Но поскольку на мой взгляд достоверно из совсем уж подручных средств пульсацию не померить, то мы остановимся на вопросе спектральной характеристики света, а всем интересующимся измерением пульсации можно заглянуть сюда.

Солнечный спектр по-китайски / Блог компании LampTest / Хабр

Год назад я рассказывал о появлении осветительных светодиодов нового поколения, спектр света которых близок к солнечному, за что эти светодиоды получили название SunLike. Тогда они были очень дорогими. Сейчас цена упала и появились китайские аналоги.

Принципиальное отличие светодиодов SunLike от обычных — принцип получения белого света. В обычных осветительных светодиодах используются кристаллы, излучающие синий свет с длиной волны 452-456 нм, покрытые люминофором, частично преобразующем синий свет в красный и жёлтый. В Sunlike используются кристаллы, излучающие фиолетовый свет с длиной волны 418-426 нм и люминофор, преобразующий фиолетовый свет в красный, зелёный и синий. Это позволяет избавиться от «синего пика», об опасности которого пишут некоторые учёные.

Сейчас 6-ваттные светодиоды Seoul Semiconductor Sunlike SAWS0661A существенно подешевели, но лампы на их основе по прежнему недёшевы.

Компания Smart Eco Lightning выпустила свои светодиоды солнечного спектра, стоящие почти вдвое дешевле. 6-ваттные модули SOL1306 имеют CRI (Ra) 98-99 и дают 648-713 лм (замена 70-ваттной лампы накаливания).

В отличие от корейских SunLike, в китайских SmartEco одновременно используются фиолетовые (424-425 нм) и синие (456-459 нм) кристаллы.

Белорусский предприниматель, производящий лампы под брендом GrowByLEDs, прислал мне для изучения семь ламп: три на светодиодах Sunlike SAWS0661A (с цветовой температурой 3000K, 4000K и 5000K) и четыре на светодиодах SmartEco SOL1306S (с цветовой температурой 3200K, 4000K, 5000K и 5600K).

Сравним спектры. Слева — SunLike 3000K, справа — SmartEco 3200К. Спектр лампы с китайскими светодиодами даже ровнее и индексы цветопередачи выше.

Для сравнения, спектры обычных ламп с CRI 80 и 90: слева OSRAM, Справа IKEA.

Слева — SunLike 4000K, справа — SmartEco 4000К.

Для сравнения, спектры обычных ламп с цветовой температурой 4000К: слева OSRAM, Справа IKEA. Синий пик во всей красе.

Слева — SunLike 5000K, справа — SmartEco 5000К.

Слева — светодиодная лента с цветовой температурой 5600K на обычных светодиодах с высоким CRI и SmartEco 5600К. Почувствуйте разницу. 🙂

Светодиоды SmartEco оказались не только дешевле SunLike, но и немного лучше по спектру, впрочем и те, и другие дают очень качественное освещение, не уступающее лампам накаливания.

6-ваттные лампы на светодиодах SmartEco GrowByLEDs продаёт по $16. Конечно и это недёшево, но я очень надеюсь, что через пару лет светодиоды нового поколения с ровным «солнечным» спектром будут использоваться даже в самых дешёвых лампах.

© 2019, Алексей Надёжин

Вредны ли светодиодные лампы?

Содержание статьи:

Наиболее перспективными для применения в различных видах освещения являются светодиодные лампы. Они стремительно завоевывают рынок и ученые пророчат, что в недалеком будущем большинство произведенных ламп будут именно светодиодными. Это легко объяснимо тем, что такие лампы потребляют при равном световом потоке существенно меньше электроэнергии, имеют огромный срок службы.

Главным недостатком этих ламп является высокая цена, но с каждым годом открывается масса производств, рынок наводняется светодиодными источниками света и цена становится все ниже, что на руку потребителям. Подробнее о характеристиках светодиодных ламп читайте тут.

Однако, не все так безоблачно в сфере внедрения светодиодных ламп. Помимо множества их сторонников, находятся и ярые противники, которые говорят о вреде таких источников света. И, надо сказать, что не все их аргументы беспочвенны. Поэтому стоит пристальнее рассмотреть вопрос о вреде светодиодных ламп и выяснить, что является реальностью, а что мифом.

Почему светодиодный свет может быть вреден для зрения?

Ученые выяснили, что вредное воздействие на органы зрения оказывает не все излучение светодиода в целом, а только синяя и фиолетовая составляющая спектра, имеющее наименьшую длину волны и соответственно большую частоту и большую энергию. Испанские ученые, проводившие такие исследования, опубликовали свои отзывы в журнале Seguridad y Medio Ambiente. Основными результатами этой исследовательской работы являются следующие утверждения:

• Светодиодные источники света могут нанести непоправимый вред здоровью человека и животных, воздействуя на сетчатку глаза.
• Вред наносит коротковолновый синий и фиолетовый свет.
• Излучение наносит сетчатке глаза травмы трех типов: фотомеханические (ударная энергия волны световой энергии), фототермические (при облучении происходит нагревание ткани клетчатки) и фотохимические (фотоны света могут вызывать химические изменения в макромолекулах).
• Зеленый и белый свет имеет гораздо меньшую фототоксичность, а при воздействии на сетчатку красным светом каких-либо негативных изменений не обнаружено.

Результаты исследования говорят о том, что смотреть на яркую светодиодную лампу противопоказано.

Влияние светодиодной лампы на глаза

Но это правило безопасности можно отнести и к другим источникам яркого света: лампам накаливания и люминесцентным лампам. Таким образом, вред энергосберегающих ламп для глаз состоит в негативном воздействии на сетчатку глаза. Однако большинство ведущих производителей снабжают лампы рассеивателями, либо хорошие люстры имеют плафоны, которые дают мягкий рассеянный свет, польза которого намного выше.

Классификация освещения по степени риска

Для оценки безопасности светового излучения видимого спектра был принят международный стандарт EN 62471, который называется «Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем». В соответствии с этим стандартом, выделяются четыре группы риска, в которых указывается максимальное время воздействия освещения от исследуемого источника света.

• Нулевая группа риска (отсутствие риска). Воздействие излучения от таких источников света может производиться 10000 секунд и более.
• Первая группа риска (низкий риск). Максимальное время воздействия может быть от 100 до 10000 секунд.
• Вторая группа риска (умеренный риск). Максимальное время воздействия светильников этой группы возможно от 0,25 до 100 секунд.
• Третья группа риска (высокий риск). Время воздействия не должно превышать 0,25 секунды.

Исследование степени рисков освещения светодиодами

Было проведено исследование на основе этого стандарта. Профессор Института здоровья и медицинских исследований Франсин Бехар-Коэн возглавила группу ученых, которые в результате исследований пришли к некоторым важным выводам, сделав свои отзывы о вреде и пользе светодиодных ламп:

• Светодиод синего свечения мощностью 15 Вт и более можно отнести к третьей группе риска.
• Синий светодиод мощностью 0,07 Вт относится к первой группе риска.
• По сравнению с традиционными лампами накаливания, относящихся к нулевой или первой группе риска, светодиодное освещение можно отнести ко второй группе.
• При равной цветовой температуре, в излучении белых светодиодов на 20% больше опасной синей составляющей спектра.

Светодиодные лампы и подавление секреции мелатонина

Коллективом ученых из Израиля, США и Италии было проведено исследование влияния различных искусственных источников света на выработку важного гормона – мелатонина, который вырабатывается у человека и высших животных в эпифизе. Этот гормон отвечает за периодичность сна, кровяное давление, участвует в работе клеток головного мозга.

Мелатонин является мощным антиоксидантом, он замедляет процесс старения, активизирует иммунную систему.

Учеными за образец был принят свет натриевых ламп высокого давления, имеющих теплый желтый цвет. Было выяснено, что галогенные лампы, имеющие более высокую цветовую температуру, подавляет секрецию мелатонина в три раза. При исследовании замечено, что угнетение секреции происходит в пять раз сильнее, при одинаковой мощности натриевых и светодиодных ламп.

Конструкция светодиодной лампы

Оказалось, что такое пагубное воздействие больше всего оказывает именно яркий свет синего спектра. Итальянский физик Фабио Фалчи утверждает, что воздействие любого мощного источника света в вечернее время, когда организм должен готовиться ко сну, противопоказано и особенно люминесцентных и светодиодных ламп, в спектре которых есть синяя и фиолетовая составляющая спектра.

Учеными был дан ряд рекомендаций:

• Для освещения спален лучше применять лампы накаливания.
• Не смотреть на любые яркие источники света за 2-3 часа перед сном.
• При работе за компьютером в темное время суток применять специальные очки, которые блокируют синий спектр ламп.
• В качестве ночной подсветки лучше применять освещение красного цвета.
• Использовать только качественные светодиодные лампы известных производителей, имеющие цветовую температуру «теплого» белого цвета и высокий индекс цветопередачи.
• Использовать люстры и светильники, специально предназначенные для светодиодных ламп. Об этом подробнее в этой статье.

Мерцание ламп и его влияние на зрение

Известно, что лампы накаливания, работающие в наших сетях переменного тока 220 В, 50 Гц мерцают с частотой 100 Гц. Энергосберегающие лампы, оснащенные обычными балластами, также мерцают с такой же частотой, а у ламп, имеющих электронные балласты – ЭПРА, мерцание может происходить с меньшей частотой. Инертность человеческого глаза не позволяет увидеть пульсацию в свечении ламп, но как показали исследования, мозг человека воспринимает пульсации вплоть до частоты в 300 Гц. Эти колебания энергосберегающих ламп наносят вред психике человека, изменяют гормональный фон, снижают работоспособность, повышают утомляемость, меняют естественные суточные ритмы.

Излучение светодиода происходит при протекании через него постоянного тока, а переменное сетевое напряжение преобразует в постоянное специальная схема – драйвер, которым оснащены все лампы. Правда большинство драйверов преобразует переменное сетевое напряжение не в постоянный ток, а в серию импульсов постоянного тока. Так, во-первых, проще реализовать схему, а, во-вторых, делает возможным диммирование ламп, то есть изменение яркости путем изменения скважности импульсов. Как выбрать диммер, читайте тут. В качественных лампах известных производителей частота следования импульсов более 300 Гц, что практически сводит к нулю пульсацию освещения такими лампами.

Спектр излучения светодиодных ламп

Светодиод создает излучение при рекомбинации в полупроводниках дырок и электронов, благодаря чему излучается фотон света. Частоту излучения определяет химический состав полупроводников. Излучение может быть как в невидимом диапазоне (инфракрасном или ультрафиолетовом), так и в видимом (красном, оранжевом, желтом, зеленом, синем, фиолетовом, белом).

Излучение светодиода происходит в очень узком диапазоне, поэтому спектр такого излучения линейчатый, что негативно влияет на параметры цветопередачи.

Еще одним недостатком светодиодного освещения является то, что генерируемое излучение когерентно, то есть одинаковой частоты и фиксированного сдвига фаз. Нерассеянный свет светодиода обладает определенной «жесткостью», но производители находят выход, применяя рассеиватели на лампах или плафоны в люстрах. Эти меры существенно снижают «жесткость» его излучения.

Спектр излучения светодиодов

Следует отметить, что на настоящее время не существует такого кристалла полупроводника, который бы излучал белый свет, хотя белые светодиоды существуют. Белый цвет можно получить двумя способами:

• Первый способ — это сочетание свечения трех светодиодов: красного, зеленого и синего. Такие светодиоды существуют, но спектр их излучения очень линейчатый, что сказывается на индексе цветопередачи. Они нашли применение больше в светодиодных дисплеях, где интенсивностью свечения определенного цвета можно регулировать цвет пикселя дисплея. В освещении такие комбинированные светодиоды используются мало.
• Второй способ – это использовать эффект фотолюминесценции. При облучении специальных веществ – люминофоров, они переизлучают свет, только уже в другом диапазоне. Этот эффект давно используют в люминесцентных лампах, когда ультрафиолетовое свечение газового разряда преобразуют люминофоры, нанесенные на внутреннюю поверхность колбы лампы. И от качества люминофора зависит спектр. В белых светодиодах используются излучатели синего, фиолетового или ультрафиолетового диапазона и люминофор, отвечающий за свет в нужном диапазоне, нужной цветовой температуры и нужным индексом цветопередачи.

Именно от качества и количества люминофора в белых светодиодах зависит спектральный состав, цветовая температура и индекс цветопередачи. Используется комбинирование люминофоров, чем они качественнее и чем больше их, тем богаче спектр, но и тем дороже лампа. И развитие светодиодного освещения происходит параллельно с развитием применения разных люминофоров. Естественно, в излучении белых светодиодов присутствует или синяя, или фиолетовая, или ультрафиолетовая составляющая спектра, несущая в себе определенный вред, поэтому надо соблюдать определенные методы предосторожности, описанные ранее.

Тепловое излучение светодиодных ламп

Любые источники искусственного света имеют тепловое излучение, в том числе и светодиодные лампы. Но если в лампах накаливания свечение спирали происходит за счет высокой температуры спирали, то у светодиодов происходит практически прямое преобразование электрического тока в световую энергию. Естественно, что ток вызывает нагрев кристалла полупроводника, но необходимость его охлаждения больше вызвана в потребности сохранить его свойства и продлить срок службы, так как уже при температурах 60—80°C происходит ускоренная деградация полупроводника.

Белые яркие светодиоды обязательно снабжают радиаторами для охлаждения, но само тепловое излучение от таких ламп очень мало по сравнению с лампами накаливания.

Любое нагретое тело, как известно из курса физики, излучает инфракрасные лучи, но в случае со светодиодными лампами оно пренебрежимо мало по сравнению с лампами накаливания. Именно поэтому светодиодное освещения сейчас заменяет освещение телевизионных студий и сценических площадок, где ранее использовались галогенные и металлгалогенные лампы.

Электромагнитное излучение светодиодных ламп

Драйвера светодиодных ламп представляют собой электронную схему, генерирующей импульсы высокой частоты, поэтому при работе этих устройств создаются электромагнитные помехи, способные нарушить работу некоторых электронных приборов: FM-приемников, телевизоров и других устройств. Поэтому минимальная дистанция от лампы до другого прибора должна составлять не менее 40 сантиметров.

Сравнение разных типов светодиодных ламп

Какие светодиодные лампы можно покупать для дома

Исходя из всего вышеизложенного, можно сделать определенные выводы про уместность применения светодиодных ламп.

• Светодиодные лампы по показателям энергосбережения, световой отдачи являются самыми эффективными источниками света, имеющими перспективы повсеместного внедрения.
• Все искусственные источники света большой мощности могут оказать негативное влияние на здоровье человека, прежде всего своим воздействием на сетчатку глаза. При соблюдении простых мер безопасности светодиодные лампы не оказывают пагубного влияния.
• При покупке светодиодных ламп следует доверять только известным мировым брендам, а покупка должна быть сделана только у добросовестных продавцов.
• Для дома лучше применять лампы со световой температурой 2700—3200 K (теплый белый). Индекс цветопередачи должен быть не менее 80 CRI.
• Применение более прогрессивных люминофоров при производстве белых светодиодов будет только повышать характеристики светодиодных ламп, в том числе и их безопасность.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Мой мир

Поделиться ссылкой:

Безопасные светодиодные настольные лампы, которые сохранят зрение

Развитие современных технологий привело к появлению новых источников цвета с различным спектром. Раньше использовались источники света с нитями накаливания, затем широкое распространение получили люминесцентные лампы, которые уже обладали неровным спектром света. Каждый из видов имел свои преимущества и недостатки. Протестируем светодиодные настольные лампы, которые обеспечивают качественное освещение и лишены недостатков.

Заявленные характеристики

Образцы Флора и Орион представлены торговой маркой Remez от ООО «Ромати», которая является представителем немецкого производителя Remilicht GmBH. В них используются Южнокорейские светодиоды Sunlike, обеспечивающие освещение, которое по спектру максимально приближено к естественному солнечному свету, безопасно для зрения, не нарушает гормональный фон и обладает высоким индексом цветопередачи.

Питание осуществляется от внешнего блока питания, это позволило максимально сократить размеры настольных светодиодных светильников и разместить подальше от стола высоковольтную часть. Если при рисовании красками ребенок разольет воду, то не будет опасного высокого напряжения на смоченной поверхности.

Конструкция светильника Орион

Светодиодный светильник Орион имеет множество настроек положения за счёт 4 подвижных элементов. Так же изменяется угол наклона элемента, в котором расположены светодиоды. За счёт этого вы получите достаточное освещение под необходимым углом в любом положении. На задней стенке расположено USB гнездо зарядного устройства на 5 Вольт 1 Ампер.

Конструкция светильника Флора

Настольный светильник Флора имеет основание в виде цветочного горшка, в котором можно разместить канцелярские принадлежности. Большой зелёный стебель крепления светодиодов выполнен полностью гибким и подвижным. Небольшой полупрозрачный лист работает в качестве ночника. В основании листа расположен светодиод, который подсвечивает лист изнутри.

Освещенность

Образцы прогреваются в течение 1 часа до стабилизации параметров. Проводим замеры освещенности на рабочем столе на минимальной и максимальной яркости при помощи люксметра.
По нормативам уровень освещения рабочего места должен составлять минимум 300 люкс. Этот показатель относится к выполнению мелких работ, чтению, рисованию и другим видам.

Результаты замеров показали максимальную освещенность до 1320 и 970 люкс соответственно, что с запасом хватает для любых точных работ.

Отличие от обычных светильников

Данные модели светодиодных настольных ламп сочетают в себе преимущества различных источников света, которых нет у обычных светильников:

1. высокий индекс цветопередачи CRI>95, как у ламп накаливания;
2. низкое энергопотребление 8-10W, как у люминесцентных лампочек;
3. плавное изменение цветовой температуры, от накаливания до люминесцентной;
4. компактные размеры, как у светодиодных источников освещения;
5. дизайн сочетается с многофункциональностью конструкции.

Спектр

Изучения спектра обычных светодиодных и люминесцентных ламп выявило влияние на зрение и состояние человека. В обычных светодиодах присутствует большое количество синего цвета на длине волны 450нм, который не позволяет зрачку нормально сужаться. Зрачок пропускает много синего света, который ускоряет ухудшение зрения. Большое количество синего света снижает выработку гормона сна мелатонина, что может ослаблять иммунную систему и влиять на другие процессы.

В настольных лампах Орион и Флора используются новые корейские светодиоды Sunlike, которые обладают ровным спектром и лишены большого пика синего света. Свет получается максимально приближенным к естественному солнечному свету по спектру.

Во многих смартфонах уже реализован ночной режим и режим чтения, которые используют когда отсутствует внешнее освещение, экран смартфона становится единственным источником света. В этих режимах уменьшают излучение в синем спектре, оттенок изображения смещается в теплую часть спектра.

Коэффициент пульсаций

У обычных светильников при изменении яркости появляюся пульсации с частотой 100 Герц.
Они незаметны глазу и достаточно вредны, ухудшается самочувствие, работоспособность, головные боли, усталость. Все эти симптомы я почувствовал, когда работал в офисе с дешевым освещением.

Измерения показывают, что при изменении яркости пульсаций нет. Это хороший результат и встречается в светильниках редко.

Цветовая температура

Одним из преимуществ светодиодных настольных ламп Орион и Флора является возможность плавной регулировки цветовой температуры. При включении светит нейтрально белым светом 4300К, оттенок плавно изменяется двумя сенсорными кнопками. Измеренный диапазон регулировки составил от 2700К до 6700К, что соответствует теплому и холодному белому свету. Это позволит создать комфортное освещение рабочего места в зависимости от ваших предпочтений.

Индекс цветопередачи

Высокий индекс цветопередачи обеспечивает точную передачу цветов и контрастность, особенно необходимую при чтении и работе с документами. По результатам измерений цветопередача находится в пределах CRI 93-97, что является отличным результатом.
У обычных светодиодных источников света индекс цветопередачи составляет CRI 70-80, когда по нормативу требуется минимум CRI80 для жилых помещений. Для чтения и точных работ требуется CRI90 и выше. Чаще всего производители экономят и ставят самые дешевые светодиоды с CRI70, хотя в характеристиках указывают CRI80.

Инструкция

Где купить

Купить протестированные светодиодные настольные лампы можно по указанным ссылкам или в других интернет-магазинах:

Итоги

Протестированные модели обеспечивают самое лучшее освещение по сравнению с другими источниками света, которое по спектру аналогично естественному солнечному свету. Светодиодные светильники Flora и Orion с высоким индексом цветопередачи CRI могут послужить хорошим подарком для школьников и пожилых людей. Чем раньше вы начнёте заботится о своём зрении, тем дольше вы его сохраните.

Автор: Сергей Казанцев
Образцы протестированы в лаборатории, официальный сайт led-obzor.ru
Тестирую светодиодные лампы для дома, светодиодные ленты, светильники, прожекторы.
Автомобильные лампочки, галогенные и ксеноновые, противотуманные фары, дневные ходовые огни.

понятие и сравнение с другими видами ламп

Содержание статьи:

Популярность светодиодных ламп привела к возникновению различных вопросов относительно особенностей их функционирования. Есть много слухов и домыслов о воздействии светодиодов на человека.

Свет, его спектры и влияние на людей

Спектр излучения светодиодных ламп

Свет является видимым излучением, выступающим в роли единственного раздражителя глаза, который приводит к зрительным ощущениям, обеспечивающим визуальное восприятие мира. На сетчатке глаза возникают изображения и формируются зрительные образы. Кроме этого, свет способствует осуществлению других важных реакций, обладающих рефлекторным и гуморальным характером.

Падение света на орган зрения вызывает импульсы, распространяющиеся по зрительному нерву до оптической области больших полушарий головного мозга. Зависимо от интенсивности происходит возбуждение или угнетение центральной нервной системы, при этом перестраивается физиологическая и психическая реакции, меняется общий тонус организма и поддерживается деятельное состояние.

Под спектром подразумевают распределение значений интенсивности излучения по длине волн. Различают красный, оранжевый, желтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый спектры света. Каждый из них специфически влияет на человеческий организм.

Индекс цветопередачи

Индекс цветопередачи ламп

В плане влияния на человека и качества освещения важно значение CRI светодиода. Сolour Rendering Index, также известный как индекс цветопередачи – это параметр, характеризирующий, насколько соответствует естественному цвету тела видимый цвет при освещении используемым источником тепла. Рассчитывается его значение как среднее для восьми цветов, которые обозначаются от R1 до R8.

Отдельного внимания заслуживает красный цвет. Он обозначается R9. Указывается далеко не всегда. Значение R9 влияет на качество передачи тона человеческой кожи. Красный оттенок очень тонко воспринимается человеческим глазом. Заметны даже самые небольшие отклонения. Если освещение некачественное, человеческий глаз сразу всё замечает: все дефекты, например, прыщи и бледность. Поэтому проверка по R9 проводится для получения более точного результата.

Расчет качества

Индекс цветопередачи для светодиодных ламп необходим, чтобы определять качество источника света в процессе его создания. Для расчета значения индекса используют специальную проверочную таблицу. Она имеет восемь стандартизированных цветов, все блеклые и ненасыщенные.

Измеряют значение параметра для каждого цвета. Эти замеры позволяют узнать, как будут передаваться цвета под конкретным светильником. Для замеров используется эталонный свет. Затем полученную информацию сравнивают, используя методику Международной комиссии освещения, и получают сведения о степени отклонения от эталона.

Рекомендуемые значения

Яблоко при разном освещении

Максимальное значение CRI равно 100. Но стремиться к такому показателю нужно не всегда. Разные типы ламп обладают отличающимися значениями индекса. Одни подходят для помещений, в которых проводятся точные работы. Другие подойдут для складских построек. Витрины магазинов, торгующие тканями или отделочными материалами, должны корректно передавать палитры. Такие же требования для выставок в музеях. В таком случае значение параметра должно колебаться в диапазоне от 90 до 100.

В помещениях, где важно, чтобы был комфортный свет для глаз, а отображение насыщенности роли не играет, допустимым считается диапазон индекса цветопередачи от 70 до 90. Цветопередача у светодиодных ламп в подавляющем большинстве случаев находится именно в этом диапазоне. Достичь лучшего результата возможно, но это приводит к существенному повышению цены конечного изделия. Когда диод применяется в жилых, учебных, офисных и медицинских помещениях, диапазона 70-90 хватает с лихвой.

Где цвет не важен, используют источники освещения, у которых показатель индекса находится ниже 60. Это относится к уличному освещению и подсветке складских помещений. Человеческий глаз замечает отклонения в цветовой палитре, если значение индекса отличается больше, чем на 5 пунктов. Меньшие различия для глаза неуловимы.

Эталоном считается солнечный свет северного полушария и свет вольфрамовой лампочки. Значение цветопередачи для них равно 100. Но и здесь есть свои подводные камни. Например, если измерить свечение солнца в северном полушарии, можно заметить, что оно хуже передаёт красные оттенки. У вольфрамовой лампочки есть проблема с синим спектром.

Сложности в измерении

Несмотря на кажущуюся логичность, коэффициент CRI сложно назвать идеалом. Проверки показывают, что у белых светодиодов существуют проблемы с R9 – некорректно отображается красная область спектра. Поэтому в 2007 году международная комиссия признала, что использовать индекс цветопередачи светодиодных ламп не корректно по отношению к светодиодам.

Источники света могут обладать одинаковым параметром индекса. Однако визуальная оценка отображения цвета будет сильно отличаться. Из-за большого количества различных источников искусственного освещения возникла потребность в более тщательной проверке осуществляемой цветопередачи. Хотя СRI до сих пор является основным обязательным параметром, который используется во время оценки качества света, уже предлагаются альтернативные варианты. К таковым относится CQS и ТМ-30.

Альтернативные варианты оценки

Символика CQS используется для обозначения шкалы качества цвета, в котором используется 15 насыщенных цветов. В отличие от CRI, для расчетов применяют другую формулу. Например, в случае с индексом цветопередачи светодиоды, у которых есть провалы в красном спектре, могли оставаться с большим итоговым показателем. CQS такую возможность ликвидировал. Значение индекса рассчитывается как корень суммы квадратов изменений по каждому цвету. Поэтому недостатки даже одного сильно влияют на конечное значение. Но и эта методика имеет свои минусы, ведь она не до конца учитывает тон и насыщенность цветов.

В 2015 году была сделана ещё одна попытка и представлен ТМ-30-15. В нём замеры осуществляются по 99 контрольным цветам. Использование стандарта ТМ-30-15 позволяет увеличить учет тона и насыщенности при контроле качества света. По сути этот стандарт включает в себя два индекса. Точность имеет значения от 0 до 100, а насыщенность от 60 до 140. Расчет значения этого стандарта является самым сложным делом и не только из-за количества контрольных цветов. Приходится упрощать результаты до 99 точек, делить их на 16 цветовых групп и распределять на специальной векторной диаграмме. Затем полученные значения сравниваются с эталоном.

Сравнение значения индексов и фактического света

Влияние спектра света на цветопередачу

Если используется хорошая лампочка, все три упомянутых коэффициента будет совпадать. Но у некачественных товаров можно наблюдать расхождения. Связано это с тем, что «очень хитрые» производители изготавливают люминофор таким образом, чтобы акцент уходил на 8 главных оттенков, используемых для сравнения. Все остальные просто не учитываются. Но человеческий глаз всегда замечает такие подделки.

Важно проверять лампочки, особенно когда речь идёт о приобретении в детскую комнату. Когда что-то появляется впервые в жизни, это воспринимается как норма. И потом переучиться становится сложно.

Другие источники освещения

Сравнение мощности спектра излучения различных искусственных источников света с дневным солнечным светом

Измеряться должны все используемые лампы. Получаются следующие значения:

1. Лампы накаливания. Обладают близкой к солнечной цветопередаче. По шкале CRI их значение равно 100. Но визуально наблюдается смещение к области теплых оттенков.
2. Галогенные лампы. Цветопередача близка к значению вольфрамовых лампочек, поэтому, наблюдается большой световой поток.
3. Натриевые лампочки. Светильники обеспечивают довольно низкое отображение цветов. Значение индекса колеблется около 40.
4. Дуговые ртутные люминесцентные лампы. По своим значениям находятся около натриевых. Преобладает синий спектр, поэтому, ДРЛ не используют для выращивания растений.
5. Люминесцентные лампочки. Диапазон изменений может колебаться в существенных границах: от 60 до 90. Точное значение зависит от используемого люминофора.

Светодиодные лампочки занимают промежуточное положение с показателями в 70-90 по шкале CRI.

Влияние на людей

Следует знать, как могут повлиять на людей светодиодный лампочки:

• Основное количество потребляемой мощности идёт на световое излучение. Остальная энергия уходит на нагрев, но её значение настолько невелико, что лед не растает за несколько минут, если его поднести впритык. Поэтому опасаться ожогов не нужно.
• Светодиодные лампочки не содержат в себе тяжелых металлов, радиоактивных элементов или токсических веществ.

В случае повреждения светодиодные лампы принесут для человеческого здоровья меньше вреда, чем все другие возможные варианты. Поэтому лучше зависеть от такого источника освещения, нежели от других более опасных ламп.

Светлое будущее. Часть 4: здоровье / Offсянка

В предыдущих эпизодах (часть 1, часть 2, часть 3) мы рассматривали различные источники света (ИС) с точки зрения их технических характеристик и особенностей эксплуатации. Пора изучить, как ИС влияют на зрение и вообще на здоровье человека. Этот аспект — наиважнейший: потеря и даже простое ослабление зрения от сколь угодно эффективного освещения вряд ли может считаться приемлемым даже в таком не слишком развитом обществе, как наше.

Медицина восстанавливать зрение еще не слишком умеет. Максимум — удаление катаракты да коррекция роговицы, но и там масса ограничений (узнайте для интереса стоимость операции). Все остальное — очки, контактные линзы, искусственные хрусталики и тому подобное — не более чем протезы, сильно уступающие биологическим прототипам. Повреждения сетчатки и вовсе в массовом порядке не лечатся. «Запчасти для глаз» практически не вышли из экспериментальной стадии, да и разрешение невелико.

Среди характеристик ИС, так или иначе влияющих на организм, можно выделить следующие: спектр излучения, качество цветопередачи, пульсации светового потока, наличие побочных излучений, присутствие вредных соединений (экологичность). Рассмотрим в этом плане наших постоянных участников — лампы накаливания (ЛН), компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) и светодиодные лампы (СДЛ).

Разговор о влиянии источников света на здоровье мы начнем с разбора двух параметров: спектра излучения и цветовой температуры.

Спектр — важнейшая характеристика любого источника света, непосредственно влияющая на (дис)комфорт зрительного восприятия. По этому показателю новые ИС кардинально отличаются как от Солнца, так и от привычных «накалок», подтверждением чему служат хорошо известные графики. Напомним, что быстро оценить спектр любого ИС можно с помощью подручного средства — диска DVD. Его дорожки образуют отличную дифракционную решетку, в которой видны основные пики излучения (CD для этого грубоваты).

Спектр ламп накаливания естественно-непрерывен, в отличие от дискретных, с резкими пиками графиков КЛЛ. Он ближе всего к природному солнечному свету, хотя и смещен в красно-желтую область (это, кстати, хорошо соответствует вечернему освещению на закате — вот почему свет ЛН непроизвольно расслабляет). Именно к Солнцу в ходе эволюции адаптировалось все живое, в том числе — и человеческий глаз. Если бы мы располагали материалом, выдерживающим нагрев до 5800 К (температура фотосферы), проблема искусственного освещения была бы решена раз и навсегда. Увы, таких материалов на Земле нет и не предвидится, а применяемый в ЛН вольфрам плавится при 3690 К, не дотягивая до идеала более двух тысяч градусов. Так что тепловые источники света, лучшие, чем ЛН, нам недоступны. Что же дают новые технологии?

ЛН и КЛЛ в отражении от DVD. Так выявляется линейчатый спектр

Спектр КЛЛ имеет три резко выраженных пика, что определяется свойствами используемой люминофорной смеси. Варьируя соотношение различных компонент в ней, можно влиять на величину тех или иных пиков и тем самым получать результирующий свет более теплого или холодного оттенка (подробнее об этом далее). В соответствии с общепринятой трехкомпонентной теорией цветового зрения, он будет восприниматься как белый, с удовлетворительной, но не более того, цветопередачей. Ведь если предмет отражает свет с длиной волны, попадающей в провал между пиками, то в свете КЛЛ он будет выглядеть более темным, чем на самом деле.

Спектр двух разных КЛЛ и одной ЛН (черная линия). Местоположение пиков одинаково, варьируется лишь их интенсивность

Важно отметить, что линейчатый спектр КЛЛ вызывает повышенное зрительное утомление при чтении и других точных работах. Окулисты давно заметили, что измеренная острота зрения при люминесцентном освещении оказывается существенно ниже, чем при эквивалентном освещении ЛН или Cолнцем. Дело в том, что глаз наиболее чувствителен к желто-зеленому цвету (555 нм) и фокусируется по нему, а как раз в этом месте у люминофора провал. Зато в спектре много синего, по которому фокусировка значительно хуже (хроматическая аберрация хрусталика, ничего не поделаешь). Все это формирует на сетчатке размытую картинку. Буквы в свете КЛЛ будут казаться менее четкими, поэтому чтение будет сильнее утомлять. Заядлые читатели, молодого и не очень возраста, часто жалуются: «От «сберегаек »глаза болят».

Спектральная чувствительность глаза различается для дневного и ночного зрения. В сумерках изумрудно-зеленый цвет кажется ярче, чем все остальные (это легко заметить по светофорам). Дневной пик в желто-зеленой зоне выражен менее резко

Чтобы исправить положение, приходится поднимать освещенность практически вдвое — тогда зрачок сокращается, аберрации уменьшаются и картинка становится четче. Налицо «инфляция света»: люмен от КЛЛ менее ценен для глаз, чем люмен от ЛН. В этой валюте за зрительный комфорт расплачиваются энергосбережением — вот к чему приводит несовершенный спектр КЛЛ!

У светодиодных ламп спектр существенно отличается. В нем присутствуют два компонента: острый синий пик от самого диода и второй, «размазанный» по всему спектру — от люминофора, которым покрыт кристалл (отсюда, кстати, желтый цвет выключенного светодиода). Как видно, его качество гораздо выше, чем у люминофоров, применяемых в КЛЛ, что определяется как технологией, так и экономикой (в СДЛ люминофора требуется несравненно меньше, чем в КЛЛ). Соотношение между синим цветом диода и полосой эмиссии люминофора определяет результирующий свет лампы. Эмиссию же легко регулировать толщиной слоя люминофора. Понятно, что СДЛ холодного света всегда будут дешевле и ярче, чем теплого, — вот в чем причина засилья «синюшных» лампочек в бюджетном (читай: китайском) сегменте рынка.

Спектр трех разных СДЛ и одной ЛН (черная линия). Пики излучения смещаются, что свидетельствует о разном составе люминофора

Интегральная характеристика спектра любого источника света — его цветовая температура (ЦТ). Она определяется как температура абсолютно черного тела, при которой оно испускает излучение того же цветового тона, что и рассматриваемый ИС.

Для ЛН цветовая температура совпадает с нагревом нити накала и колеблется в диапазоне 2200-3250 К. Первое значение характерно для маломощных лампочек 10-25 Вт, которые безбожно желтят, а последнее — для специальных киносъемочных ламп (они горят с сильным перекалом и служат всего несколько десятков часов). Ходовые ЛН 60-100 Вт имеют температуру 2700-2800 К — это и стало ориентиром при последующих разработках КЛЛ и светодиодов. Все шире используемые галогенки отличаются повышенной ЦТ: 2800-2900 К для ламп сетевого напряжения и 2900-3100 К для низковольтных. В обоих случаях более высокое значение характерно для фирменных ламп старших серий. Другими словами, качественные низковольтные ГЛН — самый лучший из доступных тепловых источников света, это стоит запомнить.

Лет 40 назад (когда об энергосбережении мало кто задумывался) широко использовались ЛН «дневного света» с исправленным спектром. Их колба имела бледно-голубой оттенок, вырезающий избыточные красно-желтые тона спирали. Результирующий свет был весьма приятным, но сильно ослабленным: для сохранения освещенности мощность лампочки приходилось практически удваивать (с 60 до 100 Вт в настольной лампе, например). Подобное излишество вроде бы кануло в Лету вместе с прожорливыми шестилитровыми авто, но парадоксальным образом возродилось как раз в автомобильной отрасли. Заметная часть продаваемых нынче галогенок для фар (стандарт 12 В, 55 Вт) окрашена в более или менее густой синий цвет, долженствующий приблизить спектр к модным «ксенонкам» (на самом деле — металлогалогенным лампам с небольшой добавкой ксенона для быстрого запуска). Так — заметим в сторону — безопасность движения приносится в жертву дешевым «понтам».

Даже крупные фирмы идут на поводу у спроса и выпускают такое. Синие галогенки светят, может быть, и красиво — прямо как ксенонки, но дорогу толком не освещают

Синие ЛН до сих пор выпускаются, но уже в немассовых количествах. Эта предназначена для обогрева рептилий в террариуме, а также подпитки их мягким УФ

Цветовая температура КЛЛ и СДЛ лишь приблизительно описывает их свечение, поскольку спектр этих ламп не гладкий. У КЛЛ он вообще линейчатый с несколькими резкими люминофорными пиками, а светодиоды при более размытом спектре сохраняют базовый пик в синей области, весьма вредный для глаз. Правильнее говорить о коррелированной цветовой температуре (CCT), поскольку полного соответствия с излучением черного тела здесь нет, и приходится выбирать температуру, ближайшую к кажущемуся цвету ИС.

Спектральные кривые абсолютно черного тела. Температура 3000-4000 К дает оранжево-желтые тона, при 5000-7000 К свет относительно ровный во всем спектре (нейтрально-белый тон), при 9000 К и выше преобладают короткие волны (голубоватые тона)

КЛЛ выпускаются с цветовой температурой из устоявшегося ряда, основанного на стандартизированных люминофорных смесях. Это 2700 К (торговое обозначение «теплый белый»), 4200 К («холодный, или нейтральный белый») и 6500 К («дневной белый»). В последнее время ряд пополнился: появились лампы на 2500 К («комфорт») и на 3300 К («релакс»), а также варианты на 4000/4500 К и на 6000 К. Последние — скорее маркетинговый ход: по технологическим нормам ЦТ может отклоняться от номинала на 10%, а реальный разброс бывает еще больше (влияет чистота люминофора и другие случайные факторы). Так что лампы на 6000 К практически не отличаются от 6500 К.

Но что касается ламп на 2500 К (Osram), то здесь свет уже другой — ближе к свечам, с заметной желтизной. Такие изделия вполне уместны в интерьерной подсветке. Те КЛЛ на 3300 К, которые довелось видеть (марка Uniel), не впечатляют: это те же 4200 К, только с колбой бледно-желтого стекла, порождающей неестественный оттенок свечения. Лампы Nakai класса 833, на те же 3300 К, сделаны «честно» — их чисто-белый свет весьма приятен, но мало распространены и сравнительно дороги (250-300 р.).

КЛЛ Uniel на 3300К. Подкрашенная колба доводит ЦТ до желаемого значения, но портит цветопередачу

Важно отметить, что весь ряд цветовых температур получается с помощью одних и тех же люминофоров, с одинаковыми пиками и провалами в спектре. Различается лишь доля синего: для теплых тонов его меньше, для холодных — больше. Поэтому идея «зарядить» в один светильник КЛЛ разной цветности (чаще всего теплого и холодного белого) результирующий спектр не сглаживает и цветопередачу не улучшает, хотя смешанный свет бывает субъективно приятен.

В ходе эксплуатации КЛЛ люминофор деградирует, что отражается не только на световом потоке, но и на спектре: он становится более грязным, с желтым оттенком. Дрейф ЦТ можно заметить уже через год-полтора эксплуатации, это порой вынуждает заменить еще исправную лампу.

СДЛ тоже выпускаются теплого, нейтрального и холодного свечения, вот только стандарты ЦТ здесь соблюдаются довольно слабо. Виной тому, видимо, несовершенство белых светодиодов, где используется сложный по технологии люминофор.

Честные производители, такие как Cree, приводят для своих чипов следующую градацию: 2600-3700 К — Warm White, 3700-5000 К — Neutral White, 5000-8300 К — Cool White. Разброс, как видим, весьма значительный — чуть ли не 50%. Лампы формально одной и той же цветности, но купленные в разных местах, скорее всего, будут заметно различаться по свечению. Отсюда практический совет: закупать сразу столько СДЛ из одной партии, сколько необходимо по проекту освещения, возможно, с запасными экземплярами. Разнобой в оттенках как минимум неэстетичен, а как максимум — бьет по глазам, вынужденным все время перестраиваться.

Положение СДЛ теплого и нейтрально-белого света на цветовой диаграмме. В конкретных образцах отклонения могут быть значительны

Кроме того, цветовая температура СДЛ непостоянна во времени. Люминофор в мощных кристаллах сильно нагревается, что способствует его быстрой деградации. По мере старения световой поток диодов смещается в синюю область, так что общая ЦТ растет. Лампы начинают светить сначала слишком холодным, а потом неприятным синюшным светом, который еще и вреден для глаз и всего организма (об этом поговорим в следующей части). Это тоже надо учитывать при эксплуатации, особенно на втором-третьем году.

«Синят» прежде всего дешевые лампочки с интернет-барахолок, но и фирменные модели порой огорчают (виноват старый тип люминофора, а также плохое охлаждение и прочие «нарушения режима»). Так, в одном тесте СДЛ Osram их цветовая температура за 12000 ч поднялась на 2500 К. Сегодня долговечные, стабильные диоды делают Cree и Nichia, но цены на эту продукцию немаленькие.

В следующем материале мы продолжим тему влияния различных источников света на здоровье и поговорим о цветопередаче и уровне пульсаций.

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Светодиоды для растений, спектр светодиодных ламп

Комнатным растениям не всегда хватает света в домашних условиях. Без этого их развитие будет замедленным или неправильным. Чтобы этого избежать, можно установить светодиоды для растений. Именно такая лампа способна дать необходимый спектр цвета. Светодиодные светильники широко распространены для освещения теплиц, оранжерей, в садах закрытого типа и аквариумах. Они хорошо заменяют солнечный свет, не требуют больших затрат и имеют большой срок службы.

Фотосинтез растений – это процесс, который проходит при достаточном освещении. Также правильному развитию растений, способствуют следующие факторы: окружающая температура, влажность, спектр освещённости, длительность дня и ночи, достаточность углерода.

Определение достаточности света

Если решено установить светильники для растений, то сделать это нужно максимально правильно. Для этого нужно определиться с тем, каким именно растениям не хватает луча, а каким он будет излишним. Если проектируется освещение в теплице, то надо предусмотреть зоны с разным спектром. Дальше следует определить количество самих светодиодов. Профессионалы это делают специальным прибором – люксметром. Своими силами произвести расчёт тоже можно. Но придётся немного покопаться и спроектировать нужную модель.

Если проект делается для теплицы, есть одно универсальное правило для всех видов источников света. Когда высота подвеса увеличивается, то освещённость уменьшается.

Светодиоды

Спектр цветового излучения имеет большое значение. Оптимальным решением будут являться красные и синие светодиоды для растений в пропорции два к одному. Сколько ватт будет иметь устройство, не имеет большого значения.

Но чаще применяют одноваттные. Если будет необходимость устанавливать диоды самостоятельно, то лучше приобрести готовые ленты. Закрепить их можно с помощью клея, кнопок или винтов. Всё зависит от предусмотренных отверстий. Производителей такой продукции очень много, лучше выбирать известного, а не безликого продавца, который не сможет дать гарантии на своё изделие.

Длина световых волн

Спектр естественного солнечного света содержит и синий, и красный цвет. Они позволяют растениям развивать массу, расти и плодоносить. При облучении только синим спектром с длиной волны 450 нм, представитель флоры будет низкорослым. Такое растение не сможет похвалиться большой зелёной массой. Плодоносить оно также будет плохо. При поглощении красного диапазона с длиной волн 620 нм оно будет развивать корни, хорошо цвести и давать плоды.

Плюсы светодиодов

При освещении растения светодиодными лампами оно проходит весь путь: от ростка до плодов. Одновременно за это время при работе люминесцентного прибора произойдёт только цветение. Светодиоды для растений не нагреваются, поэтому нет необходимости в частом проветривании помещения. Кроме того, отсутствует возможность теплового перегрева представителей флоры.

Незаменимы такие светильники для выращивания рассады. Направленность спектра излучения способствует тому, что побеги крепнут за короткое время. Плюсом является и низкое потребление электроэнергии. Светодиоды уступают только натриевым лампам. Но они в десять раз экономнее ламп накаливания. Светодиоды для растений служат до 10 лет. Гарантийный срок — от 3 до 5 лет. Установив такие светильники, долгое время не придётся беспокоиться об их замене. Такие лампы не имеют в своём составе вредных веществ. Несмотря на это, их применение в теплицах очень предпочтительно. Рынок на сегодняшний день представляет большое количество разнообразных конструкций подобных светильников: их можно подвесить, укрепить на стене или потолке.

Минусы

Для увеличения интенсивности излучения, светодиоды собирают в большую конструкцию. Это является недостатком только для маленьких помещений. В крупных теплицах это несущественно. Недостатком можно считать высокую стоимость по сравнению с аналогами – люминесцентными лампами. Разница может достигать восьмикратного значения. Но диоды себя окупят после нескольких лет службы. На них можно значительно экономить электроэнергию. Снижение свечения наблюдается по истечении гарантийного срока. При большой площади теплицы нужно больше точек освещения по сравнению с другими видами ламп.

Радиатор для светильника

Необходимо, чтобы от устройства отводилось тепло. Лучше это сделает радиатор, который изготовлен из алюминиевого профиля или стального листа. Меньших трудозатрат потребует использование П-образного готового профиля. Рассчитать площадь радиатора несложно. Она должна быть не меньше 20 см² на 1 Ватт. После того как подобраны все материалы, можно собрать всё в одну цепь. Светодиоды для роста растений лучше чередовать по цветам. Таким образом, получится равномерное освещение.

Фитосветодиод

Такая новейшая разработка, как фитосветодиод, способна заменить обычные аналоги, светящие только в одном цвете. Новый аппарат в одном чипе собрал в себе необходимый спектр светодиодов для растений. Он нужен для всех этапов роста. Самая простая фитолампа обычно состоит из блока со светодиодами и вентилятора. Последний, в свою очередь, может регулироваться по высоте.

Лампы дневного света

Люминесцентные лампы долгое время оставались на пике популярности в бытовых садах и огородах. Но такие светильники для растений не подходят по цветовому спектру. Их всё больше заменяют фитосветодиодные или люминесцентные лампы специального назначения.

Натриевый

Такой сильный по насыщенности свет, как у натриевого аппарата, не подойдёт для размещения в квартире. Его применение целесообразно в больших теплицах, садах и оранжереях, в которых производится освещение растений. Минусом таких ламп является их малая производительность. Они две трети энергии преобразовывают в тепло и лишь малая часть идёт на световое излучение. Кроме того, красный спектр такой лампы интенсивнее, чем синий.

Делаем устройство самостоятельно

Самый простой способ изготовить лампу для растений – воспользоваться лентой, на которой расположены светодиоды. Нужна она красного и синего спектров. Они будут подключаться к блоку питания. Последний можно приобрести там же, где и ленты, – в строительном магазине. Также необходимо крепление – панель, размером с площадь освещения.

Изготовление начинать следует с очищения панели. Далее, можно приклеить диодную ленту. Для этого надо удалить защитную плёнку и липкой стороной приклеить к панели. Если придётся резать ленту, то её куски можно соединить при помощи паяльника.

Светодиоды для растений не нуждаются в дополнительной вентиляции. Но если само помещение мало проветривается, то целесообразно установить ленту на металлический профиль (например, из алюминия). Режимы освещения для цветов в комнате могут быть такими:

• для растущих далеко от окна, в затенённом месте достаточно будет 1000-3000 лк;
• для растений, что нуждаются в рассеянном свете, значение будет составлять до 4000 лк;
• представители флоры, которые нуждаются в прямом освещении, – до 6000 лк;
• для тропических и тех, которые плодоносят, – до 12 000 лк.

При желании видеть комнатные растения в здоровом и красивом виде, надо тщательно удовлетворять их потребность в освещённости. Итак, мы выяснили преимущества и недостатки светодиодных ламп для растений, а также спектр их лучей.

Расчет спектра излучения от обычных источников света

Мне очень нравится моя система освещения Philips Hue, которую я купил более года назад. Система позволяет с помощью смартфона устанавливать миллионы различных цветов и тысячи уровней яркости для 18 лампочек. Вы также можете запрограммировать автоматическое включение системы при приближении к дому, известное как геозона, или в определенное время дня. Но как качество света по сравнению с другими технологиями освещения?

Интуитивно понятная система домашнего освещения

Система Philips Hue работает, изменяя количество излучаемого синего, зеленого и красного света, которое вы можете установить прямо со своего смартфона.Если вы чувствительны к определенному цвету света, вы можете просто избегать его. Вы можете настроить освещение в зависимости от вашего настроения, чтобы сосредоточиться, зарядиться энергией, прочитать или расслабиться. Например, есть режим «Концентрация», который предпочтительно излучает больше синего света, что, как было показано, улучшает способность к концентрации. Отдыхая по вечерам, я использую режим «Закат», который дает больше красных и оранжевых оттенков.

Прожив с этой системой какое-то время, я также обнаружил некоторые долгосрочные преимущества:

• Я засыпаю ночью легче, чем когда у меня были старые люминесцентные лампы.
• После обновления системы мой счет за электроэнергию снизился примерно на 21 доллар в месяц. Это связано с тем, что светоизлучающая лампа (LED) мощностью 12 Вт может давать такой же оптический выход, как лампа накаливания мощностью 60 Вт.

Сравнение некоторых настроек системы освещения в моей квартире. Слева: мягкий белый. В центре: красный. Справа: синий дождь.

Я пытался убедить своих родителей купить систему, но мой коммерческий аргумент не повлиял на них.Я недавно купил им систему в качестве рождественского подарка, так как я такой хороший сын. Первый комментарий, который я услышал при демонстрации системы, был: «Вау, свет такой естественный». Это побудило меня выяснить, почему это так, и можно ли использовать программное обеспечение COMSOL Multiphysics® для исследования лежащих в основе физики. Ответ кроется в спектре излучения высокоэффективных светодиодных ламп. Сравнивая спектр излучения естественного света со спектром излучения ламп накаливания, люминесцентных и светодиодных ламп, мы можем лучше понять это явление.

Построение спектров излучения в COMSOL Multiphysics

Спектры излучения естественного дневного света, а также ламп накаливания, люминесцентных и светодиодных ламп представлены ниже. Как вы увидите, спектры излучения очень разные, и ни один из них не может идеально воспроизвести естественный дневной свет.

Естественный дневной свет

Начнем с дневного света, приходящего на поверхность земли от солнца. В настоящее время нет возможности воспроизвести спектр излучения с помощью искусственного источника света.Однако световые трубки (или световые трубки) могут использоваться для перенаправления поступающего дневного света в подземные места, например, станции метро. Один из примеров — подземный вокзал в Берлине. Световая труба проходит над станцией (показано ниже, на левом изображении) и собирает свет, который передается через специальную трубу вниз в подземную станцию ​​(показано ниже, справа).

Слева: световая трубка у входа на вокзал в Берлине.Изображение Даббелю — Собственная работа. Под лицензией CC BY-SA 3.0 через Wikimedia Commons. Справа: световая трубка передает свет в подземный терминал. Изображение Тилля Креча — Flickr. Под лицензией CC BY 2.0 через Wikimedia Commons.

Световод создает более естественное освещение вокзала в дневное время. Очевидным недостатком этого подхода является то, что он не работает ночью, что создает необходимость в искусственном освещении, имитирующем естественный дневной свет.

Спектр излучения естественного света обычно соответствует распределению Планка в видимой части спектра, как мы можем видеть ниже.Ни один цвет не имеет существенного преимущества перед другим, хотя интенсивность наиболее высока в голубой области, около 460 нм.

Спектр излучения видимого света, приходящего на поверхность Земли от Солнца.

Лампы накаливания

Лампа накаливания содержит вольфрамовую нить, которая резистивно нагревается, когда через нее проходит ток. При температуре около 2000 К нить накала начинает излучать видимый свет. Чтобы вольфрамовая проволока не загорелась, колбу наполняют газом, обычно аргоном.Тепло, выделяемое нитью накала, переносится в окружающую среду посредством излучения, конвекции и теплопроводности. Лампа накаливания излучает больше красного света, чем естественный дневной свет. Излучение распространяется даже в инфракрасную часть электромагнитного спектра, что приводит к потере энергии и снижает общий КПД лампы.

Спектр излучения в видимом диапазоне типичной лампы накаливания.

Люминесцентные лампы

Люминесцентная лампа обычно состоит из длинной стеклянной трубки, содержащей смесь ртути и инертного газа, такого как аргон, под низким давлением.Внутри этой трубки образуется неравновесный разряд (плазма). Это означает, что температура электронов отличается от температуры окружающей газовой смеси. Например, температура электронов может быть порядка 20000 К, но температура газа остается относительно близкой к комнатной температуре, 300 К. Поскольку плазма не находится в равновесии, реакции электронного удара изменяют химический состав газовой смеси. способом, управляемым столкновительными процессами.Эти столкновения могут создавать электронно-возбужденные нейтралы, которые впоследствии могут вызывать спонтанное излучение фотонов с определенными длинами волн.

Видимый свет создается двумя способами: оптическим излучением непосредственно из разряда или путем возбуждения люминофором на поверхности трубки. Флуоресцентное освещение часто вызывает проблемы у людей, страдающих расстройством зрения, называемым синдромом Ирлена, и, как ни странно, люди часто жалуются на головные боли и мигрени при длительном воздействии флуоресцентного света.

Как вы можете видеть на графике ниже, спектр излучения флуоресцентного источника света выглядит довольно странно. Квантование происходит из-за прямого излучения плазмы или люминофоров, но человеческому глазу излучаемый свет все еще кажется белым. Как и лампы накаливания, люминесцентные лампы могут быть неэффективными, потому что плазму нужно поддерживать, и она испускает излучение в невидимом диапазоне.

Спектр излучения типичной люминесцентной лампы.

Светодиодные лампы

Светодиоды

совершают революцию в индустрии освещения, поскольку они часто намного эффективнее с точки зрения световой отдачи и более долговечны, чем традиционные технологии освещения лампами накаливания. Например, обычные потребительские светодиодные лампы работают на 10-20% мощности, необходимой для работы лампы накаливания сопоставимой яркости. У них также есть срок службы более 25 000 часов по сравнению с только 1000 часами для ламп накаливания.

Светодиоды

намного эффективнее ламп накаливания, потому что они работают совершенно по-другому.Светодиоды — это полупроводниковые устройства, которые излучают свет, когда электроны в зоне проводимости переходят через запрещенную зону посредством излучательной рекомбинации с дырками в валентной зоне. В отличие от ламп накаливания, светодиоды излучают свет в очень узком диапазоне длин волн.

Изначально красные, зеленые и желтые светодиоды были разработаны в 1950-х и 1960-х годах. Однако именно изобретение синего светодиода привело к созданию новых эффективных источников белого света. Синий свет, излучаемый такими светодиодами, можно использовать для стимулирования более широкого спектра излучения от слоя люминофора вокруг корпуса светодиода или можно напрямую комбинировать с красными и зелеными светодиодами для создания белого света.

Как показано на графике ниже, спектры светодиода для желтого люминофора становятся ближе к спектрам естественного дневного света. Синего света больше, чем у лампы накаливания, и почти вся энергия излучается в видимом спектре.

Спектр излучения типичной светодиодной лампы с теплым белым светом.

Комбинированные источники света

Различные спектры излучения отложены на одной оси ниже. Хотя ни одна из ламп точно не воспроизводит естественный дневной свет, очевидно, что светодиодная лампа является лучшим приближением.Все излучения происходят в видимом диапазоне, что делает устройство очень эффективным.

Спектры излучения дневного света и обычных ламп накаливания, люминесцентных и светодиодных ламп.

Обычно лампы накаливания и люминесцентные лампы имеют фиксированный оптический выход. Также доступны светодиодные лампы с фиксированным спектром излучения. Построив спектры излучения различных источников света, мы можем сделать вывод, что светодиодные лампы наиболее точно воспроизводят естественный дневной свет.

Узнайте больше о способах моделирования источников света

Как мы видели в этом сообщении в блоге, существует много различных способов создания искусственного света.Все методы, описанные выше, можно смоделировать с различными уровнями детализации с помощью COMSOL Multiphysics с модулями полупроводников, плазмы, теплопередачи или лучевой оптики.

• Прочтите сообщение в блоге:
• Скачать учебную модель:

PHILIPS — зарегистрированная торговая марка Koninklijke Philips N.V. и ее дочерних компаний.

,Расширение спектра светодиодного света

с помощью прозрачных пигментированных глазурей — LED professional

«Белый свет» — это видимый неокрашенный свет, который позволяет человеческому глазу и мозгу максимизировать восприятие и распознавание существующих значений цвета при просмотре объектов. Признанные источники белого света — солнце и звезды, лампы накаливания и некоторые специальные лампочки. Мы официально определяем белый свет как состоящий из красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего, индиго и фиолетового света, что соответствует предположению, что все люди являются трехцветными существами.Благодаря все более совершенствованию возможностей измерения человеческого зрения в последние годы, мы теперь знаем, что все, кроме людей, имеют трехцветное зрение. Исследователи определили диапазон возможностей цветового зрения человека, который простирается от абсолютного дефицита цвета на одном конце континуума до тетрахроматии или пентахроматии и за ее пределами. В настоящее время считается, что люди с нетрехцветными формами составляют около одной трети населения мира. Недавние колориметрические исследования человеческого зрения показали, что белый свет обрабатывается отдельными людьми с нетрихроматическим зрением либо как более широкий, либо как более узкий набор видимых длин волн.Это имеет отношение к нашему пониманию того, как создавать и измерять качество светодиодного света для максимального количества зрителей.

Создание белого света на светодиодах

Производство недорогих светодиодов с более «белым» белым светом
Производители добились ограниченного успеха в производстве недорогих лампочек «белого света». Доступные по цене светодиодные лампы пока не могут точно отображать весь спектр оттенков, тонов и цветов объектов. Более дорогие технологии имели больший успех, но из-за производственных затрат эти лампы оказались вне ценового диапазона домашних покупателей.В недорогих и недорогих светодиодных лампах для массового рынка используются в основном три метода закалки светодиодных ламп (рис. 1).

Рисунок 1: Создание белого света с помощью светодиодов, Департамент энергетики, энергоэффективности и возобновляемых источников энергии США

Люминофорная пленка и залитые смолой растворы являются доминирующим методом согрева естественно холодного света светодиодного чипа для более точной имитации белого света. Это регулирует температуру света по Кельвину в более теплый диапазон, но светодиоду все еще не хватает многих длин волн спектра белого света.Как низкая стоимость этой технологии, так и общая адекватность цвета света делают это изобретение наиболее часто используемым при производстве светодиодных ламп. Решения с несколькими светодиодными чипами объединяют три или более отдельных светодиодных чипа разных цветов в одну мультихроматическую лампу и смешивают их свет, чтобы воспроизвести белый свет. Новые лампы, которые позволяют пользователям регулировать цветовую температуру многочиповой светодиодной лампы, обычно влекут за собой максимизацию или минимизацию выходной мощности чипа с преобразованием теплого белого цвета и второго чипа с преобразованием холодного белого, но спектр излучаемых длин волн все еще ограничен до спектральное излучение двух встроенных микросхем.В наиболее успешных попытках этого процесса использовались шесть или более различных светодиодных чипов, каждый из которых излучает свет разной длины, чтобы более точно соответствовать естественному свету. Это может быть более эффективным, но гораздо более дорогим решением для создания светодиодного белого света. Гибрид использования нескольких люминофоров и нескольких чипов предполагает объединение этих двух частично успешных методов в одной лампочке.

Измерение способности лампы излучать белый свет
Температурный рейтинг светодиодных ламп в градусах Кельвина не дает полезной информации о качестве цвета этого света, хотя это наиболее распространенный показатель на розничных упаковках для принятия решений потребителями.Температура Кельвина ничего не говорит нам о спектре излучаемых длин волн и, следовательно, о способности лампы позволять зрителям точно идентифицировать или ощущать те же цвета, которые они обнаружили бы, наблюдая за объектом в белом свете. Рейтинг по Кельвину — это, по сути, плоская мера прохлады или тепла, которая не делает различий между одним узким цветовым пиком или более широким цветовым диапазоном лучшего качества.

Механические меры качества светодиодного света, такие как индекс цветопередачи (CRI), шкала качества цвета (CQS) и индекс метамеризма (MI), предназначены для оценки способности лампы производить свет, который будет точно отображать цвета различных объектов. как они видны в условиях белого света.Индекс цветопередачи (CRI) рассчитывается путем определения того, насколько хорошо любая лампа передает очень маленький образец из восьми мягких цветов в видимом спектре. Для показателя CRI не имеет значения, может ли лампа производить свет, который будет воспроизводить любые из других семи-десяти миллионов цветов, которые, как считается, воспринимает трехцветный человек. CQS пытается оценить достоверность освещенного цвета с помощью нескольких дополнительных вычислений и увеличения палитры цветовых образцов до 15 образцов цветов Манселла из восьми по шкале CRI.Недавно разработанный, ИМ сопоставляет визуальное восприятие цвета между двумя источниками света посредством серии механических измерений и расчетов. Все три измерения основаны на трехцветной основе колориметрии. Хотя точность этих трех систем измерения используется по-разному при прогнозировании визуального восприятия тех людей, которые являются трихроматическими, они имеют крайне ограниченную полезность для других, больших, нетрихроматических слоев населения.

Рисунок 2: Шкала цветовой температуры Кельвина, показывающая показания для различных уровней дневного света и ламп накаливания

Если мы не можем знать, как зрители, не являющиеся трихроматическими, будут воспринимать цвета объектов, единственная по-настоящему точная мера того, будет ли лампа воспроизводить точную передачу цвета объекта, видимого в белом свете, — это создать лампу, которая производит более полный спектр световых волн, более «белый» белый свет. Не зная, какую часть видимого светового спектра может интерпретировать каждый человек, чем больше диапазон длин волн присутствует, тем лучше будет воспринимаемое качество света для всех зрителей.Спектрограмма излучаемого света от любого светодиодного источника — это единственный верный тест на то, будет ли лампа производить полный спектр световых волн, который позволит зрителям с любым уровнем подготовки определять цвета, соответствующие цветам, видимым в белом свете.

Цветовой диапазон источников света в нанометрах
Чем шире воспроизводятся все цветовые длины волн, тем лучше воспринимаемое качество света для всех зрителей. Солнечный свет, как показано на рисунке 3 ниже, излучает широкий спектр длин волн, который позволяет глазу человека или животного максимизировать восприятие и различение цвета.Все источники искусственного света имеют несколько ограниченное спектральное производство. Когда цвет выглядит иначе при светодиодном освещении, чем при дневном свете, это просто потому, что некоторые световые волны, которые должны присутствовать для человеческого мозга, чтобы зарегистрировать полный цветовой диапазон объекта, не производятся светодиодной лампой.

.