Цвет и свет - Луизов А.В.
ISBN 5-283-04410-5
Скачать (прямая ссылка):
Однако на поиски новых источников света толкала не плохая цветопередача, характерная для ламп накаливания. Практически важен был другой их недостаток: малая экономичность, малый коэффициент полезного действия (КПД). Мы знаем, что максимальная световая отдача /Cm = 683 лм*Вт-1 получается в том случае, когда вся мощность излучается на длине волны 555 нм. КПД источника света г] есть отношение его световой отдачи К к Кт'-
ц = К!Кт. (13.4)
Расчет показывает, что черное тело обладет максимальным КПД при температуре 6600 К [ 15]. Вольфрам плавится при гораздо более низкой температуре (3680 К), и поэтому обычные лампы накаливания имеют температуру 2800—2900 К, чему соответствует КПД около 3%. Всякими хитростями, как на-
155
пример в йодно-кварцевых лампах, удается повысить (температуру почти до 3400 К, чему соответствует г] = 6%, и это предел для лампы накаливания.
Сейчас стали применять газоразрядные лампы с натриевым, ртутным и ксеноновым наполнением. Они дают линейчатый спектр, характерный для данного газа. Но при повышении давления линии расширяются и газоразрядные лампы начинают давать излучение со сплошным спектром с максимумами на местах бывших линий. Сейчас все шире входят в употребление ксеноновые лампы высокого и сверхвысокого давления. Но все же их КПД не превышает б %.
Все более широкое применение, постепенно вытесняя лампы накаливания, получают сейчас люминесцентные лампы. Общественные здания постепенно переходят на люминесцентное освещение, проникают они и в наши квартиры.
Люминесцентная лампа выполнена в виде трубки, в концы которой впаяны электроды. Разряд происходит в атмосфере аргона с примесью паров ртути. Ртуть излучает несколько спектральных линий в видимой и ультрафиолетовой областях. Внутренние стенки трубки покрыты тонким слоем люминофора—¦ порошка, который, поглощая коротковолновое излучение, излучает сплошной спектр. Часть излучения спектральных линий все же пробивается через порошок непоглощенной, образуя местные максимумы на кривой спектральной плотности мощности. Подбором люминофора можно в широких пределах менять форму этой кривой, создавая имитацию той или иной цветовой температуры. Возможность избежать участия теплоты в процессе преобразования электрической энергии в световую позволяет сделать люминесцентные лампы экономичнее ламп накаливания, доводя их КПД до 9 % (втрое больше, чем у обычных ламп накаливания).
Нужно заметить, что КПД осветительной лампы не только нельзя, но недопустимо стремить к 100%. Очень высокий КПД можно получить от газоразрядной натриевой лампы. Пары натрия излучают две близкие спектральные линии: 589,0 и 589,6 нм, для которых К(Я)«0,75. В экспериментальных образцах натриевой лампы удавалось получить КПД около 60 %. Но желтый свет ее совершенно непригоден для
156
обычного освещения, никакие цвета предметов при нем не различаются. Впрочем, натриевые лампы иногда применяют для освещения дорог.
Наиболее экономичным источником был бы такой, у которого относительная спектральная плотность мощности Фх в видимой области была бы, как у черного тела при Т = 6600 К, а в ультрафиолетовой и в инфракрасной области ФЛ равнялась бы нулю. Расчет показывает, что у такого идеального излучателя видимого света КПД был бы приблизительно 35%. Как видим, все известные нам источники света далеки от этого идеала. Ближе всего к нему Солнце, для которого г] = 14%. Впрочем, нужно учесть, что в экономике природы весь солнечный свет полезен, а его ультрафиолетовую часть считают важной и ко-лориметристы, стараясь воспроизвести ее в источнике D.
13.8, ТИПЫ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП
Первые люминесцентные лампы были названы лампами дневного света (ЛДС). Цветовую температуру их излучения положили равной 6500 К (как у источника D6s).
Тут и обнаружилось странное явление психологического порядка: создаваемое ими освещение многим показалось неприятным, свет ощущали холодным. Видимо, с вечерними и ночными условиями, с более слабой освещенностью ассоциируется свет с преобладанием длинноволнового излучения — красноватый, тот, что создается лампами накаливания. Здесь уместно вспомнить, что в начале века после еще более красного света свечей и керосиновых ламп многие чувствовали себя неуютно при свете ламп накаливания, а поэты называли его «голубым электрическим светом».
Чтобы пойти навстречу эмоциям, были созданы разновидности люминесцентных ламп: лампы холодного белого света (ЛХБ, 7’Ц = 4300 К), белого света ( "ц = 3500 К) и теплого белого света (ЛТБ, Тц => = 2800 К, как у лампы накаливания).
Следует заметить, что, чем больше общая освещенность, тем более высокая Тц воспринимается как приятная или хотя бы допустимая: видимо, потому, что при высокой освещенности условия становятся похожими на дневные.
157
Глава
Коэффициенты отражения и пропускания
14.1. ОТРАЖЕНИЕ И ПРОПУСКАНИЕ
Зрение дает нам обильную информацию о внеш* нем мире только потому, что все окружающие нас предметы отражают или пропускают свет. Воздух, вода, стекло пропускают свет и позволяют ему достигать наших глаз или освещать другие предметы. Непрозрачные тела, отражая свет, позволяют нам видеть их. При этом чаще всего происходит диффузное отражение, иначе называемое рассеянием. Если бы отражение было зеркальным, мы видели бы не сам предмет, а источник света или другие предметы, рассеивающие свет. А если бы предметы вообще не отражали света, мы могли бы видеть только источники света: Солнце, Луну, звезды, лампы. Немного бы мы узнали о мире в таком случае.
