Зеркальные лампы накаливания и их использование
Зеркальные лампы накаливания (лампы-светильники) предназначены для освещения помещений с высокими пролетами, подсветки витрин и рекламы, используются при фото- и киносъёмках и для других целей.
Пространственное распределение светового потока лампы определяется формой колбы, на внутреннюю поверхность которой нанесено зеркальное покрытие. Зеркальные лампы накаливания выпускаются с концентрированной (ЗК), широкой (ЗШ), и косинусной (ЗД) кривой светораспределения.
Зеркальная или рефлекторная лампа накаливания отличается от других ламп особой формой колбы, а также наличием на части ее поверхности светоотражающего зеркального покрытия, представляющего собой тонкую пленку термически распыленного по стеклу алюминия.
Данное покрытие наносится на колбу лампы для того, чтобы перераспределить ее световой поток в пространстве, дабы более целенаправленно использовать его в пределах определенного телесного угла, чтобы можно было отчетливо осветить определенное место, получить более локализованное освещение, чем это возможно с обычной лампой, причем без необходимости применять дополнительный отражатель (рефлектор).
Для достижения подобного эффекта с обычной лампой, потребовался бы дополнительный, часто громоздкий, отражатель, который бы пришлось как-то установить позади.
Рефлекторные лампы бывают цветными и прозрачными, матовыми, а также инфракрасными и ультрафиолетовыми. Они выпускаются всеми ведущими производителями ламп.
Ряд номинальных мощностей таких ламп не сильно отличается от ряда мощностей простых ламп накаливания, хотя невооруженному глазу заметно явное отличие в форме колб зеркальных ламп. Колбы здесь не гладкие грушевидные, как у обычных лампочек, а более приплюснутые, поскольку задняя часть колбы по сути — это рефлектор, а передняя — рассеиватель.
Как нетрудно догадаться, цифра в маркировке цоколя — это его диаметр в миллиметрах. Диаметр же колбы в миллиметрах маркируется как R39, R50, R63, R80, PAR38. Различные колбы встречаются у ламп различной мощности. Колбы диаметром 122 мм свойственны зеркальным лампам мощностью 80 и 120 Вт.
Сегодня, когда светодиоды полностью захватили сферу освещения, не удивительно появление на рынке светодиодных аналогов рефлекторных ламп. Светодиоды принципиально иначе создают световой поток, чем нить накаливания, поэтому их просто устанавливают на плоскую печатную плату, а плату элементарно прикрывают матовым стеклом. В результате получается аналогичный «прожекторный» эффект зеркальной лампы, хотя потребляемая мощность в 10 раз ниже чем у традиционных зеркальных ламп.
Все что касается типоразмеров рефлекторных ламп накаливания — относится и к светодиодным «рефлекторным» лампам: размеры их колб R39, R50, R63. Срок службы светодиодов многократно превосходит нить накаливания, составляя 20 и более лет.
Качественные светодиодные «рефлекторные» лампы имеют собственный встроенный стабилизированный преобразователь напряжения, благодаря чему эти лампы не так чувствительны к перепадам напряжения питания, как лампы с нитью накала, при том светоотдача находится в районе 80 Лм/Вт.
Такие лампы находят более широкое применение чем лампы накаливания: они, конечно, применяются для традиционных целей — для локальных подсветок витрин, картин, растений и т. д., но также, в силу своей экономичности, хорошо подходят и для освещения небольших помещений, где благодаря направленному свету способствуют большему визуальному комфорту людей.
Зеркальные лампы являются высокоэффективным источником инфракрасного излучения и применяются для обогрева молодняка животных, в технологических процессах сушки продуктов, лаков, красок и других целей.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Рефлекторы для ламп, их типы и выбор лучшего
Отражатели позволяют получить значительно больший светового поток и урожайность растений без увеличения счета за электричество
Рефлектор для ламп
Вот вы уже настроили свою гидропонную систему, купили лампы, все вроде бы идет хорошо, но у вас нет отражателя (рефлектора), и вы не знаете, как его выбрать. Собрать хорошо функционирующую систему освещения – это одно, а использовать это освещение эффективно – это совсем другое. Выращивать с неправильно подобранным отражателем, или, что еще хуже, совсем без него – это значит жертвовать ценными ваттами энергии впустую. Никому это не нужно!
Существует сотни моделей рефлекторов, а также множество информации, правдивой и не очень, потому что разные компании пытаются продать именно свой товар. В этой статье вы найдете подробную инструкцию как подобрать отражатель, который лучше всего подойдет для ваших условий.
Основная задача рефлектора – создание равномерной освещенности поверхности. Хороший отражатель не только должен перенаправлять световую энергию, но и делать это так, чтобы исключить появление затененных и засвеченных участков. Засвеченные места – это потенциальная проблема, так как растения на них могут получить ожоги. Как следствие лампу придется поднять на большее расстояние, а значит общая освещенность поверхности уменьшится (подробнее об этом в конце статьи).
Основные типы рефлекторов
Отражатели бывают различных форм и размеров: открытые, закрытые, c охлаждением и без, параболические и круглые. Каждая комбинация этих параметров в результате будет давать свой характер светового пятна. Помимо этого, существует немало отражающих материалов, каждый со своими эффектами и свойствами.
Самый базовый и простой тип рефлектора – открытый отражатель-крыло. Это самый дешевый отражатель, и он должен выполнять свою базовую функцию – отражать свет. Его качество напрямую зависит от формы и материала отражающей поверхности (об этом позже). Его главный недостаток – отсутствие контроля температуры, без которого тепло от лампы будет существенно нагревать ваши насаждения. Даже если вы разместите вентилятор, чтобы его поток обдувал лампу, то это все равно не позволит вам опустить лампу так низко, насколько требуется для максимальной эффективности света.
Второй тип отражателя – это закрытый отражатель, предусматривающий возможность отвода нагретого воздуха. В рефлекторах такого типа пространство с лампой отгорожено от растений стеклом, а в боковых частях отражателя расположены фланцы подключения вентиляционных гофр, по которым горячий воздух выбрасывается за пределы зеленого пространства. Таким образом это не только позволяет растениям получить максимум света, но и отводит лишнее тепло, предотвращая тепловой ожог. Лампу можно будет разместить практически над верхушками растений. Особенно это важно в случае небольших закрытых пространств, которые мощная газоразрядная лампа может прогреть довольно быстро.
Покрытие отражателей
Надо понимать, что свет от лампы расходится во все стороны, а только малая его часть (около 30%) изначально направлена туда, куда нужно. Именно поэтому правильный отражатель может практически удвоить световой поток, достигающий растений. Цель любого отражателя – минимизировать потери световой энергии. Во многом это зависит от качества отражающей поверхности. Отражатели могут быть либо гладкими, либо текстурированными (рифлеными). В первом случае свет будет отражаться со строгим соблюдением законов физики, а итоговая эффективность будет зависеть только от формы. Во втором случае свет будет рассеиваться во все стороны, что, конечно, увеличивает потери, но, с другой стороны – создает более равномерное световое пятно, без засветки отдельных участков (что может привести к ожогам растений и общему неравномерному росту).
Слева гладкий, справа текстурированный алюминий
Независимо от того, будет это гладкий или текстурированный рефлектор, сама поверхность должна в идеале иметь коэффициент отражения не менее 95%. Конечно, отражатели с более эффективной поверхностью стоят дороже, но это хорошая инвестиция, если вы можете её себе позволить. Конечно, разница не будет кардинальной, но ведь никому не хочется тратить ватты лампы впустую.
Лучше всего в качестве материала для отражателя подходит алюминий. Листы из нержавеющей стали, отполированные до зеркального блеска будут иметь эффективность не более 50-60%. Чуть лучше проявляют себя рефлекторы из обычного полированного алюминия. Такая поверхность очень быстро покрывается оксидной пленкой, что позволяет достичь показателей около 70%.
Следующий этап – анодированный алюминий. Такое покрытие не позволяет появляться оксидной пленке, что позволяет достичь более высоких показателей отражения – около 85%. Надо иметь в виду, что бюджетные отражатели из анодированного алюминия очень быстро изнашиваются от влажности, так или иначе присутствующей в пространстве с растениями.
Самое лучшее покрытие – это алюминий, нанесённый с помощью PVD-технологии, разновидности вакуумного напыления. Такое покрытие обеспечивает до 95% отражения света и довольно устойчиво к износу.
Помимо использования отражателя очень важно покрыть стенки пространства отражающим материалом (пленка типа майлара имеет коэффициент отражения около 85%), либо покрасить белой краской (70%), чтобы свет, попадающий на стенки, также шел на пользу. Зеркала, хоть и имеют коэффициент отражения, близкий к 100%, не очень хорошо подходят для этой цели, так как совсем не рассеивают свет и создают участки засветки, которые могут привести к ожогам растения.
Какой бы отражатель вы ни выбрали, его нужно регулярно протирать и чистить, если вы хотите получить от него максимум. Даже самая технологичная поверхность не будет отражать свет, если на ней скопилась грязь или пыль.
Форма рефлектора
Самая простая форма рефлектора – простой полукруглый купол. Он дает большое рассеивание и большое световое пятно. Лучше выбирать такую модель, где лампа находится горизонтально, а не вертикально, как бывает в некоторых отражателях-зонтиках. В последних прямо под отражателем получается слабоосвещенное пятно, а потому они менее эффективны.
Более продвинутая форма – двойная парабола. Такой отражатель лучше подходит для больших пространств, он хорошо отражает свет в направлении растений, его легко настроить, просто подогнув крылья в нужную сторону.
Световое рассеивание отражателей различной формы
Закрытый купол с более вертикальными стенками создает сильное освещение (а также улучшенное проникновение в крону), но за счет уменьшения площади светового пятна. Это полезно, если вы выращиваете с мощной лампой, которую нужно держать на расстоянии от растений, либо если у вас узкое и высокое пространство и вы хотите, чтобы свет проникал на нижние уровни, а не только на крону.
Закрытый купол с широкими наклонными стенками распределяет свет по площади, что полезно, если вы хотите создать большое пространство с однородной освещенностью. В таком случае лампу можно подвинуть ближе, если охлаждение справляется с температурой. Это позволяет создать хорошо освещенные пространства даже с менее мощной лампой, например, 250 или 400-ваттным ДНаТ.
Проще говоря, покупайте узкий купол если:
Покупайте широкий купол, если:
Какой рефлектор купить
Открытый отражатель, полукруглая форма
Открытый отражатель, форма двойной параболы
Закрытый рефлектор, форма – култуб
Если вы размещаете несколько ламп с отражателями, то вам нужно задуматься об их взаимном расположении. Когда световые пятна двух ламп пересекаются, то их энергия суммируется. Таким образом, размещая лампы так, чтобы слабо освещенные участки по краям светового пятна пересекались с такими же участками другой лампы, можно добиться равномерного освещения.
Закон обратных квадратов
Свет распространяется во все стороны, а потому освещенность любой поверхности уменьшается экспоненциально от расстояния. Это называется закон обратных квадратов. То есть если расстояние до лампы увеличивается в два раза, то освещенность падает в четыре. Большинство домашних садоводов удостоверились в этом собственноручно. Плоды и цветы на верхней части растения, ближе к лампе, всегда крупнее и лучше развиты, чем те, которые находятся в нижней части – дальше от источника света. Хотя это также связано с тем, что верхняя часть отбрасывает вниз тень, но в основном это происходит именно из-за закона обратных квадратов.
Закон обратных квадратов
Если вы выращиваете под солнцем, то это не играет никакой роли – расстояние от вершины до низа растения незначительно по сравнению с расстоянием до солнца. При использовании искусственной лампы это расстояние может быть сопоставимо, а потому очень важно располагать лампу для выращивания растений как можно ближе к поверхности. Таким образом можно увеличить освещенность в несколько раз. При таком расположении лампы крайне важно заботиться об эффективном отводе нагретого воздуха, потому что слишком высокие температуры негативно влияют на рост растений. Это также объясняет почему выгоднее выращивать низкие и приземистые растения – расстояние от верхушки до низа меньше, а значит нижним листьям достанется больше световой энергии.
Заключение
В наших домашних садах мы стараемся воссоздать природные условия. Солнце – сверхмощный и бесплатный источник света, чего нельзя сказать об электрических лампах. Именно поэтому в искусственных условиях мы должны понимать, как работает отражение света, чтобы не тратить впустую драгоценное электричество. Правильная форма отражателя может увеличить световой поток почти в два раза, а хорошее охлаждение лампы может позволить расположить ее гораздо ближе, тем самым еще больше повышая освещенность. Это и есть разница между чахлыми, тонкими растениями и успешным, эффективным садом.
Типы светодиодных светильников
На основе светодиодов производятся эффективно работающие светильники любых типов — в области как бытового, так и технического освещения. Однако, LED светотехника имеет принципиальные отличия от аналогов, рассчитанных на применение ламп накаливания и газоразрядных ИС. Обзор посвящен типологии светодиодных светильников с акцентом на этих отличиях.
Элементная база
Светодиоды и аппаратная часть бытовых LED лампочек, трековых софитов и промышленных прожекторов значительно отличаются друг от друга. Поэтому перед изучением типов светильников важно разобраться с их элементной базой. Без этого сложно оценивать плюсы и минусы разных коммерческих предложений.
В схеме светотехнических устройств на основе LED выделяются следующие структурные уровни:
Каждый светодиод состоит из подложки, чипа (излучающего кристаллического диода) и оптической линзы или слоя люминофора. Белый свет в диапазоне цветовых температур от 2200 К (теплый) до 6500 К (холодный) генерируется при прохождении излучения от синего или фиолетового светодиода сквозь слой цветного люминофора (обычно желтого или оранжевого цвета). На этом принципе построены все СД кроме RGB.
Объединяет в одном корпусе красный, синий и зеленый диоды под общей линзой. Такие устройства используются в лампах с переключением или регулировкой цвета излучения. С их помощью получают и белый свет, но его спектр далек от приемлемого для длительного восприятия. Поэтому область применения ИС на основе RGB светодиодов — декоративное освещение.
Рис. 1. Лампа с регулировкой цвета излучения
SMD и PCB Star
Устройства, состоящие из одного или нескольких кристаллов в корпусе под линзой или люминофором. Потребляемая мощность SMD (от 1 до 9 чипов) не превышает 1 Вт, а вот PCB Star, хоть и содержат в схеме только 1 кристалл — гораздо более мощные СД (до 10 Вт). Оба этих вида СД отличаются узконаправленным потоком, самой высокой светоотдачей Лм/Вт и рекордным сроком службы.
Рис. 2. СД SMD
Рис. 3. СД COB
Filament
СД, внешний вид которых имитирует нити накала в традиционной лампочке Эдисона. На узкой стеклянной полоске зафиксировано несколько крохотных чипов, и вся полоска покрыта люминофором. Этот вид светодиодов обеспечивает самое равномерное рассеивание света. Недостаток — сравнительно небольшой срок службы.
Рис. 4. СД Filament
Бескорпусные СД
Чипы малого размера и мощности под люминофором, но без корпуса или металлической пластины. Множество таких чипов, смонтированных на пластине (или объемном элементе), находящейся внутри светорассеивающей колбы — самая типичная начинка LED лампочки.
Лампы, ленты и мощные светодиоды как самостоятельные ИС
LED лампы производятся с патронами и штырьевым контактами всех видов. Это позволяет использовать их в светильниках, рассчитанных на ИС других типов. Лампы с негерметичными полимерными колбами делают на базе бескорпусных СД и очень редко — на базе SMD. В лампах LED filament со светодиодными «нитями» используют герметичные стеклянные колбы, наполненные гелием для улучшения теплоотвода.
SMD находят применение в производстве светодиодных лент. СД этого типа используются также в точечных и линейных светильниках.
Рис. 5. СД SMD и светодиодные ленты на их основе
Мощные COB служат главными элементами светодиодных ламп без колб, а в прожекторах и других технических светильниках их монтируют непосредственно на радиаторы охлаждения.
Аппаратная и конструкционная начинка LED светильников
Светодиоды нагреваются меньше, чем лампы накаливания. Почему же тогда радиатор теплоотвода является обязательным элементом конструкции светодиодного светильника? Дело в том, что эффективность (светоотдача) и срок службы светодиода заметно падают, если превышается температурный порог 60 – 70 °C. Радиатор может входить в конструкцию лампы, помещаться в корпус светильника, либо заменять собой этот корпус.
СД работают от постоянного тока низкого напряжения. Поэтому в лампочку или светильник устанавливают драйвер — устройство, выполняющее функции выпрямителя и трансформатора. Драйвер также называют блоком питания.
В схему управления ламп с регулировкой цвета (цветовой температуры) входит контроллер, обеспечивающий избирательное включение отдельных чипов.
Рис. 6. Главные конструктивные элементы LED светильника
В конструкцию некоторых светодиодные ИС включен диммер для изменения яркости свечения. Следует различать светильники с внутренним диммером и диммируемые светодиоды/лампы. Яркость вторых можно изменять внешними диммерами, например, встроенными в выключатели.
Диммеры в LED лампах иногда встраивают не для функционального затемнения, а с целью продления срока их службы. Термореле при повышении температуры выше установленного предела снижает напряжение, подаваемое на светодиоды. Можно рассматривать такой механизм как сомнительную альтернативу эффективным радиаторам охлаждения.
Важную роль в распределении светового потока от СД играют рефлекторы, линзы и рассеиватели. Наряду с аппаратной частью эти элементы определяют эффективность и внешний вид LED светильников.
Функциональные типы LED светильников
Рассмотрим основные группы LED светотехники, уделяя внимание конструкции, элементной базе, функциональным возможностям и сфере применения.
Точечные и узконаправленные софиты
3 основных приема для получения поток света с минимальным углом рассеивания — это применение:
Такие светильники позволяют подсвечивать с необходимой яркостью отдельные зоны и объекты. Находят применение в декоративной и рекламной подсветке, освещении рабочих мест в помещениях с высокими потолками, а также в музеях, галереях и на выставочных экспозициях.
Рис. 7. Софит с рефлектором, обеспечивающим малый угол рассеивания
В экспозиционных софитах системы линз необходимы, так как расстановка экспонатов, их размер и расположение периодически меняются.
Софиты с переменным углом светового потока
Альтернативой дорогим системам оптической фокусировки с помощью линз выступают LED светильники с наборами сменных рефлекторов. Они обычно конструируются по схеме, включающей:
Схема успешно работает в трековых и карданных светильниках. Область применения — коммерческие зоны, офисы, жилой интерьер.
Рис. 8. Софиты типа «комбо» на базе СД COB с набором рефлекторов 15°; 25°; 38°; 60°
Прожекторы и мощные светильники заливающего света
Формально прожектор — это уже рассмотренный узконаправленный софит. Разница заключается в масштабах явления. Прожекторы нужны для освещения зон и объектов большой площади, зачастую — расположенных на значительном удалении. Светильник заливающего света отличается от прожектора более широким углом светового потока. Но внешне устройства этих двух видов могут выглядеть почти одинаково.
Одним светодиодом SMD в мощном прожекторе уже не обойдешься. Востребованы конструкции, основанные на:
Типичный пример светильника заливающего света — плоская панель с радиатором и матрицей с SMD или COB без рефлектора.
Прожекторы нужны для освещения территорий, зданий, площадок хранения техники и других м/c. Востребованы они и в системах внутреннего света — в гаражных боксах, театрах, спортивных и актовых залах.
Светильники верхнего заливающего света часто применяют в офисах, торговых и промышленных зонах с высокими потолками, а также в теплицах и оранжереях большой площади.
Светильники Omni и широкоугольного рассеивания
Термином «Omni» в световом проектировании называют условно-точечные ИС, распространяющие поток света равномерно во всех направления, т.е., сферически. Пример светодиодного источника света, близкого к omni — лампа LED filament с колбой грушевидной формы или типа «свеча» без внутреннего рефлектора. Похожее распределение света дает светодиодная лампа с распределением чипов типа «кукуруза» и матированной колбой.
В жилом, общественном и офисном интерьере источники omni применяются в светильниках традиционного дизайна. Примеры: рожковые люстры классического типа, люстры, бра и торшеры с абажурами, а также светильники с рассеивающими плафонами.
Достаточно поместить ИС omni под конический, полусферический или параболический рефлектор — и мы получим самый распространенный тип технического светильника с широкоугольным световым потоком. Но наибольший экономический эффект дает схема с мощными COB сборками под такими рефлекторами. Широкоугольными LED светильниками на подвесах часто оборудуют склады, промышленные цеха, общественные пространства большой площади. Кроме открытых СД COB в них применяют и LED лампы с люминофором, нанесенным на колбу.
Рис. 10. Широкоугольные параболические подвесные светильники для складских, коммерческих и промышленных помещений
Линейные
Светодиодные светильники данного типа — одно из самых эффективных средств устройства эргономичного и энергосберегающего освещения. Сложно представить что-то более универсальное по своим функциональным возможностям. С помощью линейных LED светильников можно:
Эффективный линейный трековый светильник имеет корпус с охлаждающим оребрением, смонтированную на нем прямоугольную или линейную плату со светодиодами и линейный рассеиватель в виде трубки с овальным или прямоугольным сечением.
Рис. 11. Линейные светодиодные светильники. Сверху — на базе SMD, снизу — на базе линейного COB
Линейные промышленные LED светильники отличаются от офисных и коммерческих более сложной конструкцией корпуса, удовлетворяющей специальным условиям эксплуатации.
Встраиваемые панели
Плоские светодиодные потолочные панели обеспечивают равномерный заливающий свет. В них могут использоваться как SMD, так и COB матрицы. Определяющую роль играет качество светорассеивающего экрана. Светильники этого типа создаются для монтажа на подвесных потолках, так как отдача тепла от радиаторов охлаждения возможна только в подпотолочное пространство.
Большинство серийных моделей LED панелей для подвесных потолков типа «Армстронг» рассчитана на крепление в секциях 600 х 600 мм.
Рис. 12. Типы рассеивания света поликарбонатными экранами встраиваемых LED панелей
Требования к условиям эксплуатации
В плане соответствия условиям эксплуатации LED светильники независимо от своего функционального типа нормируются так же, как и любая другая светотехника. То есть, всем изделиям присваивается определенная категория по: