Среда
20/Сентябрь/2017
14:17
 
КОМПОЗИЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР
 
ПРИВЕТСТВУЮ ВАС Прохожий | RSSГЛАВНАЯ СТРАНИЦА | РЕГИСТРАЦИЯ | ВХОД
МЕНЮ САЙТА
  • ГЛАВНАЯ
  • НОВОСТИ
  • ГАЛЕРЕЯ
  • СТАТЬИ
  • ОБЪЯВЛЕНИЯ
  • ФОРУМ
  • FAQ (вопрос/ответ)
  • ОБ АВТОРЕ
  • О ПРОГРАММЕ
  • ОГЛАВЛЕНИЕ РАЗДЕЛА
    ТЕКУЩИЕ НОВОСТИ САЙТА [5]
    Обычные объявления, связанные с жизнью сайта.
    Новости о программе КОЛОР-ТОН2D [2]
    Обновления программы.
    КОНФЕРЕНЦИИ И СЕМИНАРЫ [8]
    Теория и практика цвета
    ТЕСТЫ [4]
    Проверка на цветовосприятие и все что с этим связано
    НОВЫЕ ПОСТУПЛЕНИЯ [3]
    Новые тематические разделы сайта
    ОБНОВЛЕНИЯ В ГАЛЕРЕЕ [3]
    Новые работы, выполненные с помощью программы КОЛОР-ТОН2D
    О ЦВЕТЕ [20]
    Новости о теории и практике цвета
    УЧЕБНЫЕ ПРОГРАММЫ [2]
    Раздел свободен для ознакомления только для зарегистрированных пользователей, отнесенных к группе доверенных лиц
    ПРАЗДНИЧНОЕ [5]
    Поздравления с праздниками
    ИМЕНА И ДЕЯНИЯ [3]
    Иоханнес Иттен, Иоганн Вольфганг Фон Гете и др.
    МОИ СТУДЕНТЫ [2]
    Смелые и отважные. Медали и ордена по заслугам.
    АРХИВ НОВОСТЕЙ
    АНОНИМНЫЙ ОПРОС
    Оцените мой сайт
    Всего ответов: 280
    Главная » 2011 » Апрель » 5 » О цвете, свете и спектре, или почему мы не видим цвет
    17:46
    О цвете, свете и спектре, или почему мы не видим цвет


    Свет и освещение

    Часто (в том числе и на хабре) всплывает вопрос освещения, особенно «нанотехнологиченого» светодиодного и зачастую священных войн сражения: «светодиод» против люминисцентных ламп начинают подбурливать. Больше года я уже собирался наконец написать статью о свете, и оно наконец свершилось.
    Из этой статьи вы наконец узнаете почему в фотостудиях не снимают с люминесцентными лампами, почему светодиоды до сих пор не захватили мир и стоит ли ими освещать улицы. Поехали!
    О цвете и спектре
    Все мы знаем, что зрение у нас – примитивное, трехкомпонентное: у нас три типа «цветных» рецепторов – «красные», «синие» и «зеленые».

    Но жизнь как обычно сложнее – цвет определяется длинной волны/энергией кванта света, а она – как double, принимает любые значения. Соответственно, к нам в глаз может прилететь квант света посередине между красным и зеленым, и на него «в половину» силы среагируют и красный и зеленый типы рецепторов. Отсюда и происходят разные «непонятные» смешения цветов – если объект отражает и красный и зеленый свет, то мы увидем желтый, хотя на самом деле квантов с «желтой» длиной волны там нет.

    Чтобы было понятнее: глаз не может отличить, если объект отражает чисто желтый свет (580нм), или одновременно зеленый (520нм) и красный (680нм). В глазу оба рецептора активируются в обоих случаях и мы увидим один и тот же цвет, желтый.

    Реальность намного сложнее чем просто RGB. Отсюда все эти проблемы с «цветовыми профилями», «балансом белого», «неправильным освещением»
    Об ущербном освещении
    Если кто из вас занимался печатью фотографией дома с красной лампой – могли заметить, что все предметы, которые не отражают красный свет в свете красной лампы — кажутся черными. Не имеет значения, что они хорошо отражают зеленый или синий свет, раз нет красного – значит, объект ничего не отражает, т.е. черный. Отсюда должно быть понятно от чего вообще могут возникнуть искажения цветов, но к этому чуть позднее.
    Основные характеристики ламп
    1. Эффективность, лм/вт (=сколько видимого света выдает лампа на 1Вт мощности).
    2. Срок службы/надежность
    3. Качество освещения (спектр, мерцание)
    Основные типы ламп
    В данной статье ограничимся лишь тем, что широко используется для освещения, информацию по всякой специфике вроде ксеноновых дуговых ламп можно найти сами знаете где :-)

    1. Лампы накаливания
    Исторически первый тип ламп. Ужасная энергоэффективность – 8-10 лм/Вт. Основная проблема с надежностью — во время включения. Т.е. сопротивление нити накала тем ниже, чем ниже температура, при включении лампа отжирает до 10x номинальной мощности, и за счет сверхбыстрого нагрева нить постепенно повреждается. При работе через защитное устройство, которое включает лампу «медленно» (в простейшем случае — терморезистор) срок службы может быть очень большим. Спектр – непрерывный (практически спектр черного тела), со смещением в красную область. В настоящее время по всем показателям проигрывают более современным типам ламп.

    2. Галогеновые лампы
    Фактически, это тоже лампы накаливания, но в колбу добавлен бром или йод, что повышает срок службы и позволяет поднять температуру нити. Энергоэффективность чуть получше – 10-15 лм/Вт, спектр также непрерывный также смещен в красную область, но уже меньше. Единственный практически идеальный источник света для фотографии (отдаленно с ним сравнимы только ксеноновые лампы вспышки, но спектр уже не ровный, с сильно выпирающей синей частью, особенно у 480нм). Также при наличии механизма плавного пуска срок службы может быть очень большим (без него – в зависимости от кол-ва включений/выключений).

    Главное что нужно помнить: если помещение отапливается электричеством, то ставить туда «энергосберегающие»(люминесцентные) лампы для экономии энергии нет смысла вообще, придется на столько же больше энергии потратить для дополнительного отопления, или будет просто холоднее.

    3. Люминесцентные лампы

    В люминесцентных лампах разряд в парах ртути (которой в лампе считанные миллиграммы) дает ультрафиолет, который люминофор переизлучает в видимом диапазоне. Вопреки попыткам раздуть истерику, жесткий ультрафиолет не может в серьёзных количествах выйти из лампы – т.к. корпус из обычного стекла ультрафиолет не пропускает, а то что остается – сильно меньше солнечного уровня. Для того, чтобы ультрафиолет выходил — нужен корпус из кварцевого стекла, а оно весьма недешево, по ошибке его не подсунут.

    Основных групп 2:
    «длинные» и «компактные, в стандартные цоколь».
    Отличие – в длинных нет электроники, она часть светильника. В компактных – в качестве электроники стоит низкокачественные китайские поделки которые зачастую сгорают быстрее чем сама лампа. Само собой, бывают компактные лампы и с нормальной электроникой, плавным пуском и проч. – но стоят они огого(с каждой лампой электронику выкидывать… куда greenpeace смотрит), и не делают особо. Китай побеждает. Справа как раз образец электроники от лампы, которую выбрасывают с каждой лампой (фото отсюда). Кстати, этой электроникой (балластом) можно питать и длинные лампы аналогичной мощности, хотя это не самое надежное решение — все-таки тут все компоненты самые дешевые и низкокачественные.

    Энергоэффективность компактных – от 50 до 70 Лм/Ватт (это еще самые лучшие что есть у Phillips).

    Надежность – зависит от температуры, электроники, и качества изготовления в целом. Если у вас плафон смотрит «вниз», так что горячий воздух не может никуда выйти – лампа сдохнет очень быстро. Помогает просверливание дырок по всему пластиковому корпусу. Также, электронную часть можно ремонтировать – во многих случаях там просто течет конденсатор, который можно заменить на аналогичный (ремонт более чем актуален для ламп большой мощности). Т.к. лампы эти делают для простых смертных, найти данные по спектру не так просто, и можно предполагать что используется самый дешевый и простой люминофор – ведь надо сэкономить стоимость и для электронной части лампы.

    «Длинные» лампы – гораздо интереснее, эффективность от 50-65 Лм/Ватт (с более «приятным» спектром) до 100-110 с «плохим» спектром, это уже с учетом электроники. В любом случае, за счет того, что электроника не выбрасывается, при меньшей стоимости лампы служат дольше. Также на сайте филипс для любой прямой лампы можно спокойно посмотреть её спектр и увидеть, насколько он близок к солнечному.

    Теперь подробнее о спектре – он далеко не ровный. В спектре энергоэффективной люминисцентной лампы (с «плохим» спектром, сверху)– например видно что там, где наш глаз наиболее чувствителен (530-550нм) – провал почти до 0. (Потому и нельзя сказать, 10Вт люминисцентой лампы = 50Вт лампы накаливания). Отсюда и искажение света: если в комнате будет объект, который отражает в основном свет с длиной волны 530нм – он будет выглядеть намного темнее(практически черным), намного менее насыщенным.

    В реальности, объекты редко отражают одну конкретную длину волны, потому просто соотношение RGB измениться по сравнению с дневным светом, и многие вещи будут темнее/менее насыщенными чем на дневном свете.

    Лампы с «хорошим» спектром хоть и имеют пики, все-таки не имеют таких жестких провалов – но за это пришлось заплатить вдвое худшей светоотдачей при равной мощности.
    Срок службы – зависит от температуры и качества электроники (балласта). Нормальный балласт имеет плавный пуск для продления срока службы, и работает на высокой частоте (=нет мерцания). Гудения от древних дроссельных балластов со стартерами и мерцания в современных лампах больше нет.

    4. Светодиодные лампы

    Наиболее дешевые(только на таких и делают лампы) белые светодиоды – синие + желтый люминофор, что дает подобие белого света, но на самом деле далеко не белый.

    Выраженные пики на 450 и 550нм, с провалом около 500, и после 600нм. Соответственно, со светодиодным освещением цвета также получаться искаженными.

    Лучшие готовые светодиодные лампы дают энергоэффективность в начале службы 50-60 Лм/Вт (т.е. меньше чем лучшие люминесцентные, примерно столько, сколько и компактные люминесцентные). Большой мощности у них быть не может, т.к. они очень быстро дохнут при перегреве. Срок службы сильно зависит от температуры, и в любом случае не выше 50’000 часов (на половинной мощности и с хорошим охлаждением конечно может и больше). Если лампа перегревается до 100С – то за единицы/десятки часов сдохнет. Но вот частое включение/выключение им не вредит совершенно.

    Если светодиоды покупать отдельно, то во первых будет трудно найти правильные светодиоды с хорошей светоотдачей. На заводе их сразу бьют на категории, и наиболее эффективные — продают дороже. А зачастую то что лежит в наличии в магазинах — из самых плохих серий, с эффективностью 30-40 Лм/Вт. Далее нужно эффективное питание (со стабилизированным током, а не напряжением), хреновый блок питания с КПД 75% легко ухудшит светоотдачу почти до уровня галогеновых ламп :-)

    Долгие годы меня мучал вопрос, почему нельзя питать светодиоды стабилизированным напряжением, если подобрать его очень точно, чтобы был нужный ток? Дело в том, что при нагреве «сопротивление» диода сильно будет менятся, и при том же напряжении через него может пойти ток сильно меньше или сильно больше нормы, и диод быстро деградирует (при превышении тока в 2 раза — они сразу не сгорают, просто срок службы в 1000 раз меньше. Светоотдача на ватт кстати быстро падает, потому дополнительного света почти не будет, все уйдет в тепло).

    С учетом всего сказанного, делать основное освещение на светодиодах, особенно при их цене – полное безумие, и ситуация в ближайшие годы быстро не измениться. Преимущества есть только при работе в условиях вибрации (фонари, транспорт) и частого включения/выключения (туалет).

    5. Натриевые лампы

    Натриевые лампы – можно увидеть в уличном освещении. Имеют феноменальную эффективность, обычно 100-150, до 200 Лм/Вт (да-да, в 4 раза эффективнее лучших светодиодных ламп, и в 2 раза лучше самых эффективных люминесцентных), стоят копейки.

    Проблема лишь в том, что светят они желтым светом, и больше никаким, потому освещать им можно только улицы, склады и проч. Все что не отражает желтый свет – будет черным.
    Срок службы – десятки тысяч часов, цена – копейки. В свете этого можно сказать только, что установка светодиодного уличного освещение – полнейший попил бабла. Нет ничего эффективнее и дешевле натриевых ламп для уличного освещения.

    6. Металлогалогенные лампы c керамической горелкой

    Эти лампы – легкая экзотика. С эффективностью около 100лм/Вт, со спектром без больших провалов, но достаточно дорогие. По всем параметрам кроме цены они лучше люминесцентных, и именно на их основе я собираю себе едрёную люстру в комнату. Есть еще с кварцевой горелкой — там спектр похуже.

    Заключение

    Мораль истории такова:
    • В туалет и фонарики покупаем светодиодные лампы (не боятся тряски, включений/выключений).
    • Основное освещение в комнате где идет работа – люминесцентные с «хорошим» спектром (проверять на сайте производителя, если информации нет — значит все плохо). Лучше «длинные», если найдете подходящие светильники.
    • Освещение в комнатах где не нужно работать – энергоэффективные люминесцентные лампы с плохим спектром (или с хорошим, если электричества не жалко). Лучше «длинные», если найдете подходящие светильники.
    • Освещение на улицах и складах – натриевые лампы.
    • Фотография – только галогеновые лампы (500Вт светильники с галогенками-палочками стоят копейки).
    • Обычные лампы накаливания – только на черный день.
    Комментарии/вопросы/мнения – в студию!

    комментарии (25)

    •    Вот теперь понятно, на что менять обычные лампы накаливания.
      Электричества-то мне не жалко, но спектр дешевых энергосберегающих ламп мне категорически не нравится.

    •    Перевел всё домовое освещение на лампы Эковатт, долго подбирал, чтобы цветовая температура была «как у ламп накаливания». Что я заметил — многие вещи потеряли четкость. То есть буквы в книге, например, стали более расплывчатыми. Не знаю уж с чем это связано, но в остальном всё устраивает. 28 Вт светят на уровне ламп накаливания 150 Вт. Фотографии получаются отвратительными на этом свете.

      • Известен 'Fincham effect' — измеренная острота зрения при освещении газоразрядными
        лампами оказывается существенно ниже, чем при эквивалентной фотометрической
        освещенности лампами накаливания или солнцем.
      •    Собственно суть в том, что глаз наиболее чувствителен к зеленому и «фокусируется» под него, а его как раз и нет :-)

    •    Познавательная статья, спасибо!

    •    Поискал люстру под люминесцентную лампу, нашелся только такой вариант от Paulmann

    •    Спасибо за отличную статью! Кратко, доступно и интересно.

    •    Да, спектры это все красиво, но как это проверить в реальности? На сайте дядюшки Ляо можно написать что угодно, только чтобы увеличить продажи своих лампочек.

      •    На сайте дядюшки ляо читать не нужно ) А у серьёзных производителей спектры настоящие. Но в простейшем случае- проверить можно компакт-диском. Если «радуга» из полос — дерьмовый люминофор (3 полосы — более дерьмовый, 5 полос — чуть менее). На лампе с хорошим люминофором радуга будет непрерывная. Но компактных ламп таких я думаю не найти.

    •    Спасибо, а насчет люминесцентные с хорошим спектром — не посоветуете конкретных моделей/производителей?

      •    На сайте Phillips, в освещении (но не в потребительских товарах) — половина длинных ламп с непрерывным спектром.
        Отсюда начинать Тут выбираем тип крепления (в зависимости от светильника)

      •    Посмотрите еще OSRAM.

    •    Если можно, то неплохо бы увидеть что за «длинные» и «компактные» люминесцентные лампы?
      фото в студию :)

      •    Длинные — это палки длинной метр-два, в офисах/магазинах обычно :-) Компактные — то что вкручивается в обычный патрон с трубкой в виде «спиральки» обычно.

        •    И уже среди компактных есть в виде спиральки и U-образные. Так вот по отзывам спиральные служат дольше

        •    Спасибо! Просто видел лампы довольно странной конфигурации — трубка кольцом, зигзагом итд. и те что вкручиваются тоже ведь содержат ту же трубку только меньшего размера. Вот и возникла путаница у меня в голове :)

      •    Длинные image
        Компактные image

        •    Я буду обновлять комментарии до добавления сообщения.
          Я буду обновлять комментарии до добавления сообщения.

        •    Вот интересно, насколько отличается свет компактных ламп с колбой от ламп с U-трубкой и спиральной трубкой.

          •    Принципиальной разницы нет, все зависит от люминофора и качества, как обычно.

    •    Спасибо за отличный ликбез!
      Буду дальше гуглить, теперь уже адресно!

    •    поясните это, плз
      " главное что нужно помнить: если помещение отапливается электричеством, то ставить туда «энергосберегающие»(люминесцентные) лампы для экономии энергии нет смысла вообще, придется на столько же больше энергии потратить для дополнительного отопления, или будет просто холоднее"

      •    Лампа накаливания — на 95% обогреватель, на 5% осветитель.
        Если вы меняете лампу накаливания на люминесцентную — то комнату лампы уже нагревают меньше, и вам придется больше обогревать её обогревателями. Т.е. преимущество в экономии энергии теряется вообще. Другое дело что в exUSSR такое кощунство как обогрев электричеством видно редко :-)

    •    Я использую 150 см. лампы для аквариума, philips solar reflex со встроенными в лампу отражателями. Весьма удобно и довольно экономично.

    •    Автор — молодец, статья интересная.
      Но, данные о эффективности светодиодов сильно устарели. Уже давно доступны с эффективностью 130-160лм/Ватт. В качестве примера Cree XP-G, Cree XM-L. Цветовая температура — любая. Так же доступны серии с высоким индексом цветопередачи: CRI80 и CRI90, конечно эффективность у них ниже, 85-95лм/ватт.
      Что касается собранных ламп, то Cree их тоже выпускает, но в подробности я не вдавался.
    Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

    Материал взят отсюда и публикуется здесь только для образовательных целей.
    Категория: О ЦВЕТЕ | Просмотров: 2461 | Добавил: Админ | Теги: Теория и практика цвета, Интересное о цвете | Рейтинг: 5.0/1
    Всего комментариев: 0
    Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
    [ Регистрация | Вход ]
    ФОРМА ВХОДА
    Логин:
    Пароль:
    КАЛЕНДАРЬ ЗАПИСЕЙ
    «  Апрель 2011  »
    ПнВтСрЧтПтСбВс
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    252627282930
    ПОИСК ПО САЙТУ
    ПАРТНЕРЫ САЙТА
    СТАТИСТИКА
    ОБЛАКО ТЕГОВ
    Гете Теория цвета Последовательный контраст Цветовая гармония Цветоведение Цветовые иллюзии Оптические цветовые иллюзии КОЛОР●ТОН2D композиционный генератор цвет в природе
    Copyright Одношивкин В.Н. © 2017