Світло оточує нас постійно і полегшує наше життя. Воно структурує його, організовує, допомагає раціональніше використовувати наш час. Світло дає можливість бачити кольори, орієнтуватись у просторі, спостерігати світ навколо нас.
Світло – це електромагнітне випромінювання хвилі видимого спектру. Довжина електромагнітних хвиль вимірюється у нанометрах (нм), що означає єдність вібрації світлової хвилі в мільярдних часток метра (вимірюється відповідно від гребеня хвилі до наступного гребеня хвилі). Енергія світлової хвилі зменшується зі збільшенням довжини хвилі. Тобто червоне світло з 700 нм має меншу енергію, ніж синьо-фіолетове світло з 400нм. Видиме світло – область спектру електромагнітних хвиль, що безпосередньо сприймається людським оком. Характеризується довжинами хвиль від 380 (фіолетовий колір) до 750 (червоний колір) нм. Саме такий діапазон сприймає людське око, тому він називається видимим діапазоном.
Електромагнітне випромінювання з довжинами хвиль менше 380 нм не сприймається оком людини і називається ультрафіолетом, випромінювання з довжинами хвиль більше 760 нм називають інфрачервоними.
Як виникає світло?
Світло отримують шляхом перетворення енергії. У нашому найбільшому джерелі світла СОНЦІ переважна частина енергії виробляється при синтезі гелію з водню. При цьому тепло і світло вдаряється в Землю і робить нашу планету освітленою і теплою. Подібним чином і у штучних джерелах світла. Наприклад у лампах розжарювання металевий дріт нагрівається та випускає в навколишнє середовище тепло і світло. Світлодіоди працюють на основі принципу електролюмінесценції напівпровідникового кристала і, знову ж таки, генерують тепло (хоч і в меншій мірі) та світло.
Основні світлові величини.
Основною одиницею вимірювання світла є світловий потік (“Ф”) – потужність випромінювання світла, яка вимірюється в спеціальних одиницях – люменах (лм). Чим більший цей показник, тим яскравіше світить лампа.Світловий потік рівномірно поширюється у всі сторони від джерела світла. Однак за допомогою відбивачів світла або лінз його можна перерозподілити і сконцентрувати в певній частині простору. Відношення світлового потоку, що випромінюється до споживаної потужності називається світловіддачею. Одиницею вимірювання світлової віддачі є люмен на ват (лм/Вт).
Основною величиною, яка характеризує освітлення конкретного місця, є його освітленість. Освітленість — це освітлення поверхні, що створюється світловим потоком, який падає на поверхню (Е). Одиницею вимірювання освітленості є люкс. На відміну від освітленості, вираз кількості світла, відображеного поверхнею, називається яскравістю. Коли проміння світла падає похило до освітлюваної поверхні, освітленість збільшується пропорційно косинусу кута падіння проміння. Освітлення на будь-якій поверхні від джерела світла або приладу освітлення з силою світла І визначається формулою: Е=І cosθ/R2, де R – відстань від джерела світла до поверхні, яка освітлюється; θ – кут падіння світла на поверхню, яка освітлюється. Залежність освітленості від сили світла, що називається «законом квадратів відстаней», є одним із основних понять світлотехніки і лежить в основі усіх світлотехнічних розрахунків.
Ще однією важливою світловою величиною є колірна температура (відтінки білого освітлення) – це випромінювання світла з джерела світла в різних відтінках. Колірна температура вимірюється в градусах Кельвіна (К) в діапазоні від 2000 К і вище. Більш теплі кольори, які є найбільшсприятливими для людського ока, коливаються в межах 2000-3300 К, нейтральні кольори світла – офісне освітлення – від 3300 К до приблизно 5300 К, а всі показники, які знаходяться вище, прийнято позначати як «холодний білий».
Світлодіод може охопоти всі ці світлові тони.
Кожний світильник має свій клас захисту від впливу вологи і пилу. Умовні позначення класифікуються за системою ІР (International Protection):
| Перша цифра (захист від твердих тіл і пилу) | Друга цифра (захист від води) | ||
| 0 | Захисту немає | 0 | Захисту немає |
| 1 | Захист від твердих тіл розміром ≥50 мм | 1 | Захист від крапель води, що падають вертикально |
| 2 | Захист від твердих тіл розміром ≥12,5 мм | 2 | Захист від крапель води, що падають вертикально або під кутом до 15° |
| 3 | Захист від твердих тіл розміром ≥2,5 мм | 3 | Захист від крапель води, що падають вертикально або під кутом до 60° |
| 4 | Захист від твердих тіл розміром ≥1 мм | 4 | Захист від бризок води, що падають у довільному напрямі |
| 5 | Захист від пилу | 5 | Захист від струменів води, що падають у довільному напрямі |
| 6 | Повний захист від пилу | 6 | Захист від морських хвиль |
| 7 | Захист при короткочасному зануренні у воду на глибину до 1 м | ||
| 8 | Захист при тривалому зануренні у воду на глибину понад 1 м | ||
Типи штучних джерел світла (переваги та недоліки):
1. Теплові джерела світла.
До цього типу відносяться лампи розжарювання, в тому числі галогенні та дзеркальні. Принцип роботи цих ламп простий – оптичне світло генерується шляхом розжарення тіла електричним струмом. На сьогодні цей тип джерела світла є одним із найпоширеніших завдяки своїй дешевизні і простоті використання.
Переваги: миттєвий вихід в робочий режим, компактність, незалежність від зовнішньої температури, висока надійність, повний спектр випромінення та гарна кольоропередача складають основні переваги цих ламп, низька ціна.
Недоліки: низький ККД і недовгий термін експлуатації.
2. Газорозрядні джерела світла.
До газорозрядних джерел світла відносяться усі люмінесцентні лампи, металогалогенні, натрієві, ксенонові, неонові та інші. Газорозрядні джерела світла поділяються на три групи: низького, високого і надвисокого тиску. У них світло виникає в результаті електричного розряду в газовому середовищі всередині лампи.
Переваги: порівняно з лампами розжарювання вищий ККД.
Недоліки: підключення газорозрядних джерел світла до електромережі неможливе без спеціальних приладів – пускорегулювальної апаратури (ПРА) і запалювального пристрою, що забезпечують подачу в лампу запалювальної напруги і стабілізацію струму в робочому режимі.
3. Світлодіоди.
Світлодіо́д (від англ. LED - light-emitting diode) – напівпровідниковий пристрій, що випромінює некогерентне світло, внаслідок пропускання через нього електричного струму. Випромінюване світло традиційних світлодіодів лежить у вузькій ділянці спектру, а його колір залежить від хімічного складу використаного у світлодіоді напівпровідника. Сучасні світлодіоди можуть випромінювати світло від інфрачервоної ділянки спектру до близької до ультрафіолету. Існують методи розширення смуги випромінювання і створення білих світлодіодів.
Переваги: термін служби до 30 разів вищий ніж у ламп розжарювання; безпека використання; малі розміри; відсутність ртутної пари; незначне тепловиділення.
Недоліки: висока ціна.