Світло життєво важливе для людини. Через очі, через процес зору люди отримують 80% всієї інформації про навколишній світ. Видимий світло - це відносно невелика частина великого спектру електромагнітних хвиль, починаючи від ультрафіолету і закінчуючи радіохвилями та чутними звуковими частотами.
Світло охоплює діапазон від 400 нм до 780 нм. Саме цей діапазон поступово доступний Землі як сонячної радіації. Око надзвичайно адаптивне. Він може розпізнавати та розрізняти об'єкти як при місячному світлі, так і при яскравому сонячному світлі.
Вогонь був першим штучним джерелом світла для людини. Як і у випадку із сонячним світлом, розпечені частинки вуглецю в полум'ї випромінюють світло з безперервним спектром. Від факела, соснової тріски, свічки та олійної лампи до газового ліхтаря, генерація світла працювала за цим принципом. Винахід лампи газового освітлення зробило полум'я застарілим джерелом світла. Дугові електричні лампи та лампи розжарювання розвивалися майже одночасно. Незабаром за ними пішли перші газорозрядні лампи. Початок 60-х років вважається народженням перших промислово виготовлених світлодіодів, які, однак, розпочали своє тріумфальне просування лише у XXI тисячолітті.
Електричні джерела світла
Всі сучасні джерела світла засновані на перетворенні електричної енергії на світлову за допомогою різних процесів.
Можна виділити три основні групи:
- теплові випромінювачі (лампи розжарювання, галогенні лампи);
- газорозрядні лампи (газорозрядні лампи низького та високого тиску);
- електролюмінесценція із напівпровідникових кристалів (світлодіод).
Температурні лампи
Температурні лампи в основному включають лампи розжарювання та галогенні лампи у різних варіантах (низьковольтні галогенні лампи, високовольтні галогенні лампи). Їх поєднує те, що металева нитка – нитка розжарювання починає світитися, коли через неї проходить електричний струм. Що температура, тим коротше довжини хвиль – від червоного світіння нитки розжарювання (зазвичай з вольфраму) до типового теплого білого світла лампи розжарювання. Відповідно до цього принципу, більшість електричної енергії перетворюється на тепло (95%) і лише 5% – на світло. При більш високих температурах вольфрам починає випаровуватися все швидше і швидше, що призводить до почорніння скляної колби і рано чи пізно перегоряння нитки розжарювання. Щоб зупинити втрату матеріалу нитки розжарення, виникла ідея додати галогени в газове наповнення лампи. галогенний цикл, що утворюється, запобігає осадженню атомів вольфраму на стінках колби. Це забезпечує більш тривалий термін служби, високу світловіддачу та яскравіше, яскравіше світло. З 2012 року виробництво та продаж усіх ламп розжарювання в Європі не допускається.
Розрядні лампи
У газорозрядних лампах світло виробляється при збудженні інертних газів чи парів металів. У газонаповненому розряднику (наприклад, у люмінесцентній лампі) струм електронів генерується напругою між двома електродами. На своєму шляху через розрядний посуд електрони стикаються з атомами газу, які збуджуються і випромінюють із достатньою швидкістю. Залежно від газу виникає світло з характерною довжиною хвилі. У люмінесцентній лампі внутрішня частина газорозрядної трубки покрита люмінофорами, які перетворюють ультрафіолетове випромінювання лампи у видиме світло шляхом флуоресценції. Розрізняють дві основні групи:
- газорозрядні лампи низького тиску (люмінесцентні лампи, компактні люмінесцентні лампи, натрієві лампи низького тиску);
- газорозрядні лампи високого тиску (ртутно-парові лампи, металогалогенні лампи, натрієві лампи високого тиску).
Світлодіоди
Світлодіод – це світловипромінюючий діод. Назва походить від абревіатури англійського терміна Light Emitting Diode. Світло тут виробляється за рахунок електролюмінесценції напівпровідникових кристалів. З електричної погляду світлодіод є pn-переход, тобто. діод, що працює у прямому напрямку. Видимий світло утворюється при переносі електронів. Колір світла залежить від легування pn-переходу іншими елементами. Білі світлодіоди є найскладнішими у виробництві. Можна змішати кілька монохроматичних чіпів основних кольорів – червоного, зеленого та синього у потрібному співвідношенні або використовувати сині світлодіоди для збудження люмінофорів із жовто-зеленим спектральним діапазоном. В обох випадках утворюється білий колір.
Останніми роками світлова віддача значно зросла. Це робить їх особливо енергоефективними.