Źródło światła
.jpg)
Źródło światła jest miejsce, z którego światła emanuje. Podstawowym globalnym źródłem światła jest słońce .
Podziały i charakterystyka
Cechą charakterystyczną wszystkich źródeł światła jest rozkład długości fal według częstotliwości i natężenia.
Różnorodność źródeł światła można podzielić według dalszych kryteriów: według charakterystyki promieniowania mierzalnego, według geometrii toru wiązki lub według indywidualnych cech fizycznych, takich jak energia kwantowa . W zależności od przestrzennego zasięgu źródła promieniowania, punktowe źródła światła i rozproszone źródła światła różnią się w zależności od odpowiednich charakterystyk promieniowania jako promieniowanie dookólne lub kierunkowe.
Pod względem fizycznym rozróżnia się naturalne, lokalnie ograniczone źródła światła ( świetliki , zorza polarna , błyskawice ) oraz sztuczne techniczne źródła światła ( lampa naftowa , źródło światła lub lampa , laser , kineskop , dioda elektroluminescencyjna ).
Samoświecące źródło światła, znane również jako „aktywne źródło światła” lub źródło światła pierwszego rzędu, generuje emitowane światło w źródle światła. Te samoświecące się elementy to m.in. słońce, gwiazdy, świetliki, ogień czy lampy.
Wszystkie inne ciała, które same nie świecą, nazywane są „pasywnymi źródłami światła”, również źródłami światła drugiego lub wyższego rzędu. Możesz oświetlać tylko przez oświetlenie (oświetlenie punktowe) innymi źródłami światła
- emitować inne barwy światła (emisja indukowana), takie jak barwy świetlne, lub
- odbijają padające światło, tak jak księżyc rzuca światło słoneczne na ziemię. Te pasywne źródła obejmują również odblaski ( kocie oczy ) na pojazdach, które odbijają światło.
Emitery ciepła
Emitery termiczne dostarczają promieniowanie ciągłe, wraz ze wzrostem temperatury maksimum promieniowania przesuwa się od podczerwieni do czerwieni, do światła niebieskiego i ultrafioletowego (patrz prawo promieniowania Plancka ). Im cieplejszy grzejnik, tym bardziej niebieski się wydaje. Forma energii, która zamienia się w ciepło i prowadzi do promieniowania, nie ma znaczenia.
- Energia elektryczna : żarówka , Nernsta lampa , osocze z lamp łukowych węgla
- Energia chemiczna działa głównie podczas spalania: olej , świateł nafta tym lampa o wysokiej intensywności , latarni gazu , świeca , palnika. Ogólnie rzecz biorąc, przy każdym ogniu płomienie przebijają się przez świecący, rozproszony węgiel. Nieco innym procesem jest zamiana ciepła na (najlepiej) światło widzialne za pomocą płaszcza .
- Fizyczna energia jądrowa odgrywa decydującą rolę w Słońcu jako najbardziej pierwotnym źródle światła dla mieszkańców Ziemi.
Emitery nietermiczne
W przeciwieństwie do promienników termicznych, cząsteczki i atomy mogą być wprowadzane w stan wzbudzony poprzez dostarczanie energii różnego pochodzenia. Jeśli podekscytowany wróci do stanu podstawowego ( rekombinacji ), różnica w energii zostanie ponownie uwolniona. Dla praktycznego zastosowania szczególnie ważne jest, aby było ono emitowane jako promieniowanie o długościach fal w widzialnym zakresie widmowym. Składową optyczną powstałego promieniowania jest luminescencja . W luminescencji rozróżnia się dwie formy w zależności od czasu między wzbudzeniem a promieniowaniem. Fluorescencja występuje tylko podczas wzbudzania, podczas gdy fosforescencja występuje również po ustaniu wzbudzenia zewnętrznego. Obie są formami luminescencji. Fosforescencja (poświata po zapaleniu) stosowana jest na znakach bezpieczeństwa, tarczach lub jako dekoracja. W przeciwieństwie do ciągłego widma promiennika termicznego, w wyniku przebiegu procesu powstają nieciągłe linie widmowe lub pasma . Wyładowania gazowe w gazach rozcieńczonych wykazują bardzo ostre linie widmowe , przy gazach pod ciśnieniem (wysokociśnieniowe lampy na pary metali ) linie te się poszerzają.
Energia stymulująca może prowadzić do źródła światła w różnych formach energii. W przypadku świetlików lub pałeczki żarowej reakcja chemiczna prowadzi do reakcji i emisji światła. Diody elektroluminescencyjne , lampy wyładowcze i folie EL otrzymują funkcję źródła światła za pomocą prądu elektrycznego za pomocą wyładowania gazowego lub elektroluminescencji . Bombardowanie elektronami, w tym promieniowanie beta z fluorescencyjnego materiału luminescencyjnego , stymuluje świecenie kineskopów i wyświetlaczy fluorescencyjnych , w tym światło katodoluminescencji i trytu .
Inną kategorią jest konwersja (najlepiej) światła UV poprzez fluorescencję na światło widzialne za pomocą materiałów fluorescencyjnych; te procesy konwersji krótszych (o wyższej energii) długości fal na (dłuższe fale) światło widzialne mają fundamentalne znaczenie dla świetlówek i światła białego. diody emitujące. Promieniowanie krótkofalowe do generowania światła widzialnego to promieniowanie rentgenowskie i promieniowanie gamma dla "radioaktywnej" farby świecącej w ekranach fluorescencyjnych starszych urządzeń . Natomiast promieniowanie synchrotronowe i promieniowanie Czerenkowa nie mają znaczenia jako sztuczne źródła światła.
Lasery są wzbudzane prądem elektrycznym, promieniowaniem o krótszej długości fali lub energią chemiczną i rzadko są używane jako źródło światła. Przykładami praktycznego wykorzystania laserów jako źródła światła są podczerwone oświetlenie celu, lasery oślepiające lub czerwone wskaźniki laserowe . Światło z zielonych wskaźników laserowych jest generowane przez podwojenie częstotliwości wiązki podczerwonej lasera.
Skuteczność świetlna zwykłych lamp domowych
Żarówka, która powoli wygasała w latach 2010, jest gorsza od żarówki halogenowej z około 20 lm/W przy około 10 lm/W. Jako jedyne powszechne domowe źródło światła, które można jeszcze opracować pod względem wydajności świetlnej , dioda LED wyprzedziła (kompaktową) świetlówkę z około 100 lm/W w tej samej dekadzie.
Przykłady
| Źródło światła |
Pobór mocy ( w watach) |
Skuteczność świetlna (w lm /W) |
Strumień świetlny (w lumenach) typowy |
|||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Typ podstawowy | Typ szczegółu | minimalny | typowy | maksymalny | ||
| Płomień (na knot) | świeca | ok. 50 | 0,1 | ok. 5 | ||
| lampa naftowa | 0,2 | |||||
| Płomień (gaźnik na paliwo ciekłe) + płaszcz | Lampa o dużej intensywności | do 1000 | 5.0 | do 5000 | ||
| Płomień gazowy + płaszcz | Lampa CampinGaz z butanem/propanem | 200 | ||||
| Lampa karbidowa palnika acetylenowego | płaski płomień acetylenowy , wykonany z podwójnej ceramicznej dyszy o wydajności 14 l/h | 200 | ||||
| Lampa łukowa | Węgiel (niewypełniony) prąd przemienny 55 V - oświetlenie miejsca | 300 | ||||
| Lampa łukowa | Węgiel (wypełniony) 55 V prąd stały - projekcja filmowa | 1000? | ||||
| Lampa Nernsta (tylko: 1899-1913) | Cyrkon , itr , tlenek erbu - oświetlenie pomieszczeń, spektroskopia IR | 200 | ||||
| Żarówka z włókna węglowego Carbon | Nić węglowa (historyczna) | 40 | <8 | |||
| Lampa żarowa (wolframowa) | Żarówka 230 V | 5 | 5.0 | 25. | ||
| Żarówka 230 V | 25. | ósmy | 200 | |||
| Żarówka 230 V | 40 | 10 | 10 | 10.3 | 400 | |
| Żarówka 230 V | 60 | 11,5 | 12,0 | 12,5 | 720 | |
| Żarówka 230 V | 75 | 12,4 | 937,5 | |||
| Żarówka 230 V | 100 | 13,8 | 14,5 | 15,0 | 1450 | |
| Żarówka halogenowa | Halogen 12V | 35 | 25. | 860 | ||
| Halogen 12 V (samochód, prawdziwe 13,8 V) | 55 | 27,0 | 27,5 | 28,0 | 1512,5 | |
| Halogen 230 V GU10 | 50 | 12th | 600 | |||
| Halogenowe 230 V | 100 | 16,7 | 1670 | |||
| Halogenowe 230 V | 250 | 16,8 | 4200 | |||
| Halogenowe 230 V | 500 | 19,8 | 9900 | |||
| Halogenowe 230 V | 1000 | 24,2 | 24200 | |||
| Wyładowanie gazowe + fluorescencyjne | Kompaktowa lampa fluorescencyjna | 11 | 31,5 | 49,1 | 63,6 | 540,1 |
| Kompaktowa lampa fluorescencyjna | 15. | 31,5 | 56,5 | 63,3 | 847,5 | |
| Kompaktowa lampa fluorescencyjna | 20. | 30. | 57,5 | 67,5 | 1150 | |
| Kompaktowa lampa fluorescencyjna | 23 | 55 | 60 | 60 | 1380 | |
| Kompaktowa lampa fluorescencyjna | 70 | 75 | 5250 | |||
| Świetlówka , znana również jako zimna katoda lub CCFL | 11 | 50 | 55 | 60 | 605 | |
| Świetlówka ze statecznikiem konwencjonalnym (KVG, dławik 50 Hz) | 36 | 60 | 75 | 90 | 2700 | |
| Lampa fluorescencyjna ze statecznikiem konwencjonalnym (KVG, dławik 50 Hz) | 55 | 40 | 50 | 59 | 2750 | |
| Świetlówka ze statecznikiem elektronicznym (EVG) | 36 | 80 | 95 | 110 | 3420 | |
| Świetlówka ze statecznikiem elektronicznym (EVG) | 50 | 58 | 68 | 96 | 3400 | |
| Lampa indukcyjna (świetlówka bezelektrodowa z zasilaniem indukcyjnym) | 80 | |||||
| Wyładowanie gazu, rura wyładowcza gazu | Ksenonowe wysokociśnieniowe lampy wyładowcze w projektorach wideo | 100 do 300 | 10 | 22,5 | 35 | 2250 do 6750 |
| Ksenonowe lampy wyładowcze (lampy wysokociśnieniowe w projektorach kinowych) | kilka kilowatów | 47 | ||||
| Lampa metalohalogenkowa | 35 do 1000 | 70 | 94 | 106 | 3290 do 94000 | |
| Wysokie ciśnienie pary rtęci lamp (HID) | 50 | 55 | 60 | |||
| Wyładowanie jarzeniowe (neon: pomarańczowy) bez materiału fluorescencyjnego | ósmy | |||||
| Lampa ksenonowa łukowa | 30. | 50 | ||||
| Lampa ksenonowa rtęciowa (reflektory samochodowe) | 35 | 50-80 | 52-93 | 106 | ||
| Wysokociśnieniowa lampa rtęciowa (HQL), niektóre z materiałem fluorescencyjnym | 50 | 36 | ||||
| Wysokociśnieniowa lampa rtęciowa, niektóre z materiałem fluorescencyjnym | 400 | 60 | ||||
| Lampa metalohalogenkowa (HCI, HQI) | 250 | 93 | 100 | 104 | ||
| Wysokoprężna lampa sodowa | 35 do 1000 | 120 | 140 | 150 | ||
| Niskociśnieniowa lampa sodowa | około 80 | 150 | 175 | 200 | ||
| Lampa siarkowa | 1400 | 95 | ||||
| Folia elektroluminescencyjna (folia EL) | Folia EL | 1.2 | 5.0 | 9,0 | ||
| dioda LED | niebieski | 0,05 do 1 | 1,0 | 8,5 | 16,0 | |
| czerwony | 0,05 do 1 | 5.0 | 47,5 | 90 | ||
| biały (niebieski z fluorescencyjnym) | do 5 | 65 | 140 | |||
| Lampa LED (niebieska dioda LED + materiał fluorescencyjny, w tym statecznik elektroniczny) | Lampa LED 230 V biała (4000 K) | 1 do 20 | 20. | 55 | 97,14 | |
| Lampa LED 230 V ciepła biel (2700 K) | 1 do 20 | 20. | 55 | 83,92 | ||
| Lampa LED 230 V ciepła biel (2700 K) | 7 do 12 | 58,75 | 75-85 | 94 | ||
| Lampa LED 230 V biała ciepła (2700 K; biała + czerwona) | 6 do 12 | 60 | 68 | 76 | ||
| technicznie zaimplementowany strumień świetlny | grzałka termiczna , 6600 K | 95 | ||||
| teoretyczne maksimum strumienia świetlnego | biały (5800 K), 400-700 nm | 251 | ||||
| zielony, 555 nm - monochromatyczny | 683 | |||||
Oprócz strumienia świetlnego w przypadku wielu białych reflektorów ważny jest również wskaźnik oddawania barw .
linki internetowe
- Źródła światła – informacje Federalnego Urzędu Ochrony Środowiska
Indywidualne dowody
- ↑ http://www.photonikforschung.de/forschungsfelder/lösungenled/wie-funktioniert-eine-led/
- ↑ Kopia archiwalna ( pamiątka z 21.02.2016 w archiwum internetowym ) Nernst Lamp, nernst.de, Walter Nernst Memorial, Ulrich Schmitt, Institute for Physical Chemistry, Georg-August-Universität Göttingen, 9.12.1999, aktualizacja 19.06. 2013 , dostęp 18 stycznia 2016.
- ↑ Żarówka Eco 35 Watt Soft White ściemnialna (4-pak) 2015 .
- ↑ Osram „LUMILUX® T5 High Efficiency” z 3650 lumenami przy 35 watach, czyli 96 lumenów na wat. Żywotność wynosi 24 000 godzin.
- ↑ Informacje techniczne - Lampa metalohalogenkowa Osram HMI 18000W/XS. (PDF; 201 kB) (Nie jest już dostępny online.) Elektor-Verlag, 1 listopada 2004, dawniej w oryginale ; Źródło 6 stycznia 2012 . ( Strona nie jest już dostępna , szukaj w archiwach internetowych )
- ↑ rzekomo osiągnięty przy 50 W. Nucor GbR, dostęp 6 stycznia 2012 r .
- ↑ Philips LED 60W 806lm doposażenie ze zdalnym oświetleniem. Muzeum Techniki Lamp Elektrycznych, 24 grudnia 2010, dostęp 6 stycznia 2012 .
- ↑ Philips Master LEDbulb 'Glow' 7W. Muzeum Techniki Lamp Elektrycznych, 24 grudnia 2010, dostęp 6 stycznia 2012 .
- ↑ MASTER_LED_Designer_Bulb.pdf. Philips 24 grudnia, 2010 roku; zarchiwizowane z oryginałem na 14 maja 2013 roku ; Źródło 6 stycznia 2012 .
- ^ Częściowe zniszczenie żarówki L-Prize. Doug Leeper, 06 maj 2012; zarchiwizowana z oryginału na 1 lipca 2012 roku ; Źródło 29 czerwca 2012 .
- ↑ Koncepcja diod LED „Brilliant-Mix” zapewnia ciepłe, białe, przyjemne światło. Siemens, 11 maja 2011, dostęp 6 stycznia 2012 .
- ^ The Great Internet Light Bulb Book, część I. Donald L. Klipstein (Jr), 18 czerwca 2011, udostępniono 6 stycznia 2012 .
- ↑ Tom Murphy, Maksymalna wydajność białego światła. 31 lipca 2011, dostęp 29 czerwca 2012 . - Hipotetyczne ciało czarne o temperaturze 5800 K, które teoretycznie emituje tylko w zakresie widzialnym od 400 do 700 nm
- ↑ Tom Murphy, Maksymalna wydajność białego światła. 31 lipca 2011, dostęp 29 czerwca 2012 . - hipotetyczny emiter monochromatyczny przy maksymalnej czułości oka
