Штучні джерела світла — технічні пристрої різної конструкції і з різними способами , основним призначенням яких є отримання світлового випромінювання (як видимого, так і з різною довжиною хвилі, наприклад, інфрачервоного). У джерелах світла використовується в основному електроенергія, але також іноді застосовується хімічна енергія та інші способи вироблення світла (наприклад, тріболюмінесценції, радіолюмінесценції, біолюмінесценція та інше). На відміну від штучних джерел світла, природні джерела світла являють собою природні матеріальні об'єкти: Сонце, Місяць (лише відбиває світло), Полярні сяйва, світляки, блискавки та інше.
Історія розвитку штучних джерел світла
Свічки, скіпки і лампадки
Найпершим з використовуваних людьми у своїй діяльності джерелом світла, був вогонь (полум'я) багаття. З плином часу та зростанням досвіду, спалювання різних горючих матеріалів люди виявили, що більша кількість світла, може бути отримана спалюванням будь-яких смолистих порід дерева, природних смол, олій і воску. З точки зору хімічних властивостей, подібні матеріали містять більший відсоток вуглецю за масою і під час згоряння, сажисті частинки вуглецю, дуже розжарюються у полум'ї і випромінюють світло. Надалі, з розвитком технологій обробки металів, розвитком способів швидкого запалювання і у, значній мірі, з удосконаленням перших незалежних джерел світла, які можна було встановлювати в будь-якому просторовому положенні, переносити і перезаряджати пальним; а також певний прогрес у переробці нафти, восків, жирів, олій і деяких природних смол, дозволив виділяти необхідні паливні фракції: очищений віск, парафін, стеарин, пальмітин, гас тощо. Такими джерелами стали, насамперед свічки, смолоскипи, олійні, а пізніше, нафтові лампи і ліхтарі. З точки зору автономності та зручності, джерела світла, що використовують енергію горіння палив, дуже зручні, але з точки зору пожежної безпеки (відкрите полум'я), виділень продуктів неповного згоряння (сажа, пари палива, чадний газ) представляють відому небезпеку як джерело загоряння. Історія знає безліч прикладів виникнення великих пожеж, причиною яких були олійні каганці і ліхтарі, свічки тощо.
Газові лампи
Подальший поступ і розвиток знань у галузі хімії, фізики та матеріалознавства, дозволили людям використовувати також і різні горючі гази, що віддають при згорянні більшу кількість світла. Особливою зручністю газового освітлення було те, що з'явилася можливість освітлення великих площ у містах, будівель тощо, за рахунок того що гази дуже зручно і швидко можна було доставити з центрального сховища (балонів) за допомогою прогумованих рукавів (шлангів), або сталевих чи мідних трубопроводів, а також, легко відсікати потік газу від пальника простим поворотом запірного крана. Найважливішим газом для організації міського газового освітлення став так званий «світильний газ», вироблений за допомогою піролізу жиру морських тварин (китів, дельфінів, тюленів та інше), а дещо пізніше вироблений у великих кількостях з кам'яного вугілля під час коксування останнього на газосвітильних заводах.
Одним з найважливіших складників світильного газу, який давав найбільшу кількість світла, був бензол, відкритий у світильному газі М. Фарадеєм. Іншим газом, який знайшов значне застосування у газосвітильній промисловості, був ацетилен, але зважаючи на його здатність до займання за відносно низьких температур і великих концентраційних межах займання, він не знайшов широкого застосування у вуличному освітленні і застосовувався в шахтарських та велосипедних карбідних ліхтарях. Іншою причиною була його виняткова дорожнеча порівняно зі світильним газом.
Паралельно з розвитком застосування найрізноманітніших палив у хімічних джерелах світла, удосконалювалася їхня будова і найвигідніший спосіб спалювання (регулювання притоку повітря), а також конструкція і матеріали для посилення віддачі світла і живлення (ґноти, газорозжарювальні ковпачки тощо) На зміну недовговічним ґнотам з рослинних матеріалів (прядиво), стали застосовувати просочення рослинних ґнотів борною кислотою і волокна азбесту, а з відкриттям мінералу монациту виявили його чудову властивість за прожарювання, дуже яскраво світитися і сприяти повноті згоряння світильного газу. Задля підвищення безпеки використання, робоче полум'я стали огороджувати металевими сітками і скляними ковпаками різної форми.
Поява електричних джерел світла
Подальший поступ у сфері винаходів і конструювання джерел світла, значною мірою, був пов'язаний з відкриттям електрики і винаходом джерел струму. На цьому етапі науково-технічного прогресу, стало цілком очевидно, що для збільшення яскравості джерел світла, треба збільшити температуру області, що випромінює світло. Якщо у випадку застосування реакцій горіння різноманітних палив на повітрі, температура продуктів згоряння досягає 1500—2300 ° C, то за використання електрики, температура може бути ще значно збільшена. Під час нагрівання електричним струмом, різних струмопровідних матеріалів з високою температурою плавлення, вони випромінюють видиме світло і можуть слугувати джерелами світла тієї або іншої інтенсивності. Такими матеріалами було запропоновано: графіт (вугільна нитка), платина, осмій, вольфрам, молібден, реній та їх сплави. Для збільшення довговічності електричних джерел світла, їхні робочі тіла (спіралі і нитки розжарення) стали розміщувати у спеціальних скляних балонах (лампах), вакуумованих або заповнених благородними або неактивними газами (водень, азот, аргон та інше). При виборі робочого матеріалу, конструктори ламп, керувалися найбільшою робочою температурою нагрівання спіралі, і основну перевагу було віддано вуглецю та, надалі, вольфраму. Вольфрам і його сплави з ренієм і по теперішній час (на початку XXI століття), є найпоширенішими матеріалами для виготовлення електричних ламп розжарювання, тому що у найкращих умовах, вони здатні нагріватися до температур в 2800-3200° C. Паралельно з роботою над лампами розжарювання, в епоху відкриття та використання електрики, також було почато і значно розвинено роботи з електродуговим джерелом світла (свічка Яблочкова) і з джерелами світла на основі тліючого розряду. Дугові джерела світла, дозволили впровадити можливість отримання величезних за потужністю потоків світла (з силою світла сотні тисяч і мільйони Кандел), а джерела світла на основі тліючого розряду — надзвичайно високу економічність. На початку XXI століття, найдосконалішими джерелами світла на основі електричної дуги — натрієві, криптонові, ксенонові, ртутні газорозрядні та металгалогенові лампи, на основі тліючого розряду в інертних газах (гелій, неон, аргон, криптон і ксенон) з парами ртуті та інші -- люмінесцентні лампи, а з використанням ефекту електролюмінесценції, 2007 року з'явилися світлодіодні лампи і матриці. Найпотужнішими і найяскравішими штучними джерелами світла, станом на 2017 рік, були лазери. Дуже потужними джерелами світла також, є різноманітні піротехнічні освітлювальні сполуки, що застосовуються для фотозйомки, освітлення великих площ у військовій справі (фотоавіабомби, освітлювальні ракети та освітлювальні бомби).
Типи джерел світла
Для отримання світла, може бути використано різні форми енергії, і можна вказати на основні види джерел світла.
- Електричні: електричне нагрівання тіл розжарення або плазми. Тепло Джоуля, вихрові струми, потоки електронів або іонів.
- Ядерні: розпад ізотопів або поділ ядер.
- Хімічні: горіння (окислення) палив і нагрівання продуктів згоряння або тіл розжарення.
- Електролюмінесцентні: безпосереднє перетворення електричної енергії на світлову у напівпровідниках (світлодіоди, лазерні світлодіоди) або люмінофорах, які переробляють на світло, енергію змінного електричного поля, або перетворюють на світло, енергію потоку електронів (катодно-люмінесцентні).
- Тріболюмінесцентні: перетворення механічних впливів у світло.
- Біолюмінесцентні: бактеріальні джерела світла в живій природі
Див. також
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Shtuchni dzherela svitla tehnichni pristroyi riznoyi konstrukciyi i z riznimi sposobami osnovnim priznachennyam yakih ye otrimannya svitlovogo viprominyuvannya yak vidimogo tak i z riznoyu dovzhinoyu hvili napriklad infrachervonogo U dzherelah svitla vikoristovuyetsya v osnovnomu elektroenergiya ale takozh inodi zastosovuyetsya himichna energiya ta inshi sposobi viroblennya svitla napriklad tribolyuminescenciyi radiolyuminescenciyi biolyuminescenciya ta inshe Na vidminu vid shtuchnih dzherel svitla prirodni dzherela svitla yavlyayut soboyu prirodni materialni ob yekti Sonce Misyac lishe vidbivaye svitlo Polyarni syajva svitlyaki bliskavki ta inshe Istoriya rozvitku shtuchnih dzherel svitlaSvichki skipki i lampadki Najpershim z vikoristovuvanih lyudmi u svoyij diyalnosti dzherelom svitla buv vogon polum ya bagattya Z plinom chasu ta zrostannyam dosvidu spalyuvannya riznih goryuchih materialiv lyudi viyavili sho bilsha kilkist svitla mozhe buti otrimana spalyuvannyam bud yakih smolistih porid dereva prirodnih smol olij i vosku Z tochki zoru himichnih vlastivostej podibni materiali mistyat bilshij vidsotok vuglecyu za masoyu i pid chas zgoryannya sazhisti chastinki vuglecyu duzhe rozzharyuyutsya u polum yi i viprominyuyut svitlo Nadali z rozvitkom tehnologij obrobki metaliv rozvitkom sposobiv shvidkogo zapalyuvannya i u znachnij miri z udoskonalennyam pershih nezalezhnih dzherel svitla yaki mozhna bulo vstanovlyuvati v bud yakomu prostorovomu polozhenni perenositi i perezaryadzhati palnim a takozh pevnij progres u pererobci nafti voskiv zhiriv olij i deyakih prirodnih smol dozvoliv vidilyati neobhidni palivni frakciyi ochishenij visk parafin stearin palmitin gas tosho Takimi dzherelami stali nasampered svichki smoloskipi olijni a piznishe naftovi lampi i lihtari Z tochki zoru avtonomnosti ta zruchnosti dzherela svitla sho vikoristovuyut energiyu gorinnya paliv duzhe zruchni ale z tochki zoru pozhezhnoyi bezpeki vidkrite polum ya vidilen produktiv nepovnogo zgoryannya sazha pari paliva chadnij gaz predstavlyayut vidomu nebezpeku yak dzherelo zagoryannya Istoriya znaye bezlich prikladiv viniknennya velikih pozhezh prichinoyu yakih buli olijni kaganci i lihtari svichki tosho Gazovi lampi Podalshij postup i rozvitok znan u galuzi himiyi fiziki ta materialoznavstva dozvolili lyudyam vikoristovuvati takozh i rizni goryuchi gazi sho viddayut pri zgoryanni bilshu kilkist svitla Osoblivoyu zruchnistyu gazovogo osvitlennya bulo te sho z yavilasya mozhlivist osvitlennya velikih plosh u mistah budivel tosho za rahunok togo sho gazi duzhe zruchno i shvidko mozhna bulo dostaviti z centralnogo shovisha baloniv za dopomogoyu progumovanih rukaviv shlangiv abo stalevih chi midnih truboprovodiv a takozh legko vidsikati potik gazu vid palnika prostim povorotom zapirnogo krana Najvazhlivishim gazom dlya organizaciyi miskogo gazovogo osvitlennya stav tak zvanij svitilnij gaz viroblenij za dopomogoyu pirolizu zhiru morskih tvarin kitiv delfiniv tyuleniv ta inshe a desho piznishe viroblenij u velikih kilkostyah z kam yanogo vugillya pid chas koksuvannya ostannogo na gazosvitilnih zavodah Odnim z najvazhlivishih skladnikiv svitilnogo gazu yakij davav najbilshu kilkist svitla buv benzol vidkritij u svitilnomu gazi M Faradeyem Inshim gazom yakij znajshov znachne zastosuvannya u gazosvitilnij promislovosti buv acetilen ale zvazhayuchi na jogo zdatnist do zajmannya za vidnosno nizkih temperatur i velikih koncentracijnih mezhah zajmannya vin ne znajshov shirokogo zastosuvannya u vulichnomu osvitlenni i zastosovuvavsya v shahtarskih ta velosipednih karbidnih lihtaryah Inshoyu prichinoyu bula jogo vinyatkova dorozhnecha porivnyano zi svitilnim gazom Paralelno z rozvitkom zastosuvannya najriznomanitnishih paliv u himichnih dzherelah svitla udoskonalyuvalasya yihnya budova i najvigidnishij sposib spalyuvannya regulyuvannya pritoku povitrya a takozh konstrukciya i materiali dlya posilennya viddachi svitla i zhivlennya gnoti gazorozzharyuvalni kovpachki tosho Na zminu nedovgovichnim gnotam z roslinnih materialiv pryadivo stali zastosovuvati prosochennya roslinnih gnotiv bornoyu kislotoyu i volokna azbestu a z vidkrittyam mineralu monacitu viyavili jogo chudovu vlastivist za prozharyuvannya duzhe yaskravo svititisya i spriyati povnoti zgoryannya svitilnogo gazu Zadlya pidvishennya bezpeki vikoristannya roboche polum ya stali ogorodzhuvati metalevimi sitkami i sklyanimi kovpakami riznoyi formi Poyava elektrichnih dzherel svitla Podalshij postup u sferi vinahodiv i konstruyuvannya dzherel svitla znachnoyu miroyu buv pov yazanij z vidkrittyam elektriki i vinahodom dzherel strumu Na comu etapi naukovo tehnichnogo progresu stalo cilkom ochevidno sho dlya zbilshennya yaskravosti dzherel svitla treba zbilshiti temperaturu oblasti sho viprominyuye svitlo Yaksho u vipadku zastosuvannya reakcij gorinnya riznomanitnih paliv na povitri temperatura produktiv zgoryannya dosyagaye 1500 2300 C to za vikoristannya elektriki temperatura mozhe buti she znachno zbilshena Pid chas nagrivannya elektrichnim strumom riznih strumoprovidnih materialiv z visokoyu temperaturoyu plavlennya voni viprominyuyut vidime svitlo i mozhut sluguvati dzherelami svitla tiyeyi abo inshoyi intensivnosti Takimi materialami bulo zaproponovano grafit vugilna nitka platina osmij volfram molibden renij ta yih splavi Dlya zbilshennya dovgovichnosti elektrichnih dzherel svitla yihni robochi tila spirali i nitki rozzharennya stali rozmishuvati u specialnih sklyanih balonah lampah vakuumovanih abo zapovnenih blagorodnimi abo neaktivnimi gazami voden azot argon ta inshe Pri vibori robochogo materialu konstruktori lamp keruvalisya najbilshoyu robochoyu temperaturoyu nagrivannya spirali i osnovnu perevagu bulo viddano vuglecyu ta nadali volframu Volfram i jogo splavi z reniyem i po teperishnij chas na pochatku XXI stolittya ye najposhirenishimi materialami dlya vigotovlennya elektrichnih lamp rozzharyuvannya tomu sho u najkrashih umovah voni zdatni nagrivatisya do temperatur v 2800 3200 C Paralelno z robotoyu nad lampami rozzharyuvannya v epohu vidkrittya ta vikoristannya elektriki takozh bulo pochato i znachno rozvineno roboti z elektrodugovim dzherelom svitla svichka Yablochkova i z dzherelami svitla na osnovi tliyuchogo rozryadu Dugovi dzherela svitla dozvolili vprovaditi mozhlivist otrimannya velicheznih za potuzhnistyu potokiv svitla z siloyu svitla sotni tisyach i miljoni Kandel a dzherela svitla na osnovi tliyuchogo rozryadu nadzvichajno visoku ekonomichnist Na pochatku XXI stolittya najdoskonalishimi dzherelami svitla na osnovi elektrichnoyi dugi natriyevi kriptonovi ksenonovi rtutni gazorozryadni ta metalgalogenovi lampi na osnovi tliyuchogo rozryadu v inertnih gazah gelij neon argon kripton i ksenon z parami rtuti ta inshi lyuminescentni lampi a z vikoristannyam efektu elektrolyuminescenciyi 2007 roku z yavilisya svitlodiodni lampi i matrici Najpotuzhnishimi i najyaskravishimi shtuchnimi dzherelami svitla stanom na 2017 rik buli lazeri Duzhe potuzhnimi dzherelami svitla takozh ye riznomanitni pirotehnichni osvitlyuvalni spoluki sho zastosovuyutsya dlya fotozjomki osvitlennya velikih plosh u vijskovij spravi fotoaviabombi osvitlyuvalni raketi ta osvitlyuvalni bombi Tipi dzherel svitla Dlya otrimannya svitla mozhe buti vikoristano rizni formi energiyi i mozhna vkazati na osnovni vidi dzherel svitla Elektrichni elektrichne nagrivannya til rozzharennya abo plazmi Teplo Dzhoulya vihrovi strumi potoki elektroniv abo ioniv Yaderni rozpad izotopiv abo podil yader Himichni gorinnya okislennya paliv i nagrivannya produktiv zgoryannya abo til rozzharennya Elektrolyuminescentni bezposerednye peretvorennya elektrichnoyi energiyi na svitlovu u napivprovidnikah svitlodiodi lazerni svitlodiodi abo lyuminoforah yaki pereroblyayut na svitlo energiyu zminnogo elektrichnogo polya abo peretvoryuyut na svitlo energiyu potoku elektroniv katodno lyuminescentni Tribolyuminescentni peretvorennya mehanichnih vpliviv u svitlo Biolyuminescentni bakterialni dzherela svitla v zhivij prirodiDiv takozhVatra pidpriyemstvo Energooshadna lampaSvitlodiodna lampa Gazorozryadni lampi Metalgalogenovi lampi Galogenova lampa Natriyeva gazorozryadna lampa Rtutna gazorozryadna lampa Lampa dugova Ksenonova lampa Kompaktna lyuminescentna lampa Kolirna temperatura Indeks peredavannya koloru Lazer Arhitekturnij dizajn osvitlennya