На упаковке ламп в магазине можно найти любые надписи: +30%, SUPER, PUPER, но реальную яркость лампы не указывает почти никто. Даже Филипс и Осрам.
В чем измеряется яркость света? В физике это называется "световой поток" и измеряется в люменах (lm). Поэтому, для сравнения двух ламп достаточно узнать, какой световой поток они дают и какую при этом мощность потребляют. Понятно, что галогеновая лампа, потребляющая 1000 Вт будет светить сильнее, чем ксеноновая 35-ваттная лампа.
Почему же не указывают? Потому что врут. Не может лампа, сделанная по одной и той же технологии и имеющая ту же мощность что и другая, светить сильнее на 30%. Единственное, что можно изменить - это распределение светового пятна по дорогу за счет положения и размера вольфрамовой спирали. У именитых производителей эти параметры соответствуют стандартам, а у китайцев не всегда, поэтому фара может светить не туда, куда надо.
Теперь про световые потоки различных типов ламп, пересчитанные на 1 Ватт мощности:
После захода солнца мы видим тысячи звезд как белые точки на ночном небе. Они кажутся белыми, потому что наши глаза обычно не могут обнаружить цвет таких тусклых объектов. Однако, если мы внимательно посмотрим на самые яркие звезды, мы увидим, что не все они белые; у них разные оттенки. И, основываясь только на их цвете, мы можем сказать, какие звезды более горячие, а какие холоднее.
Самая яркая звезда, видимая с Земли - Солнце - желтая, но звезды имеют ряд цветов. Чтобы понять взаимосвязь между цветом звезды и ее температурой, нам нужно наблюдать близкий нам объект, который, подобно звездам, сияет, потому что он горячий: нить лампы накаливания. Нить ведет себя как черное тело, предмет, изученный физиками, который представляет собой веху в истории современной физики.
1. Лампа накаливания - 12 лм/Вт
2. Галогенная лампа - 16 лм/Вт
3. Галогенная лампа с кварцевым стеклом - 24 лм/вт
4. Ксеноновая дуговая лампа - 91 лм/Вт
5. Светодиод - до 132 лм/Вт
6. Натриевая газоразрядная лампа - до 200 лм/Вт
7. Теоретический предел - 683.002 лм/Вт
Ксенон себя уже исчерпал, у него неприятный холодный свет, бесполезный в тумане, высокая стоимость и низкая долговечность. Галоген на фоне других ламп уже смотрится несерьезно. Натриевые лампы дают желтый монохромный свет, искажающий цветовосприятие.
К концу 19 века ученые знали, что тела будут светиться при нагревании и что их цвет будет зависеть не от их материала, а от их температуры. Но физикам не удалось найти модель, описывающую излучение черного тела, идеального физического объекта, отражающего все электромагнитное излучение, которое ударяет его, независимо от его входящего направления или частоты.
Интенсивность и цвет света, испускаемого телом, можно объяснить законами смещения Стефана-Больцмана и Вина, но модель, описывающая спектр, излучаемый черным телом, появилась только в начале 20-го века. Опубликованный физиком Маком Планком, он заложил основы квантовой физики.
Значит, будущее за светодиодами. Сейчас их цена офигенно высока - 1 светодиод 10 Вт/600 лм стоит около 500 рублей, причем это далеко не самый мощный и эффективный светодиод. Для замены 1 галогенки их надо 3 штуки, ксеноновой лампы - 5 штук. Выходит 1,5-2,5 тысячи только за сами светодиоды + маржа производителей и продавцов (еще процентов 200 как минимум) - лампа за 5000 это очень круто.
Черное тело излучает континуальный спектр света, как показано на рисунке. Согласно закону Стефана-Больцмана, черное тело излучает энергию со скоростью, пропорциональной четвертой степени ее абсолютной температуры. Другими словами, чем теплее черное тело, тем ярче оно будет светиться.
Рисунок 2: Спектры черного тела при разных температурах. Закон смещения Вина утверждает, что максимальная длина волны спектра испускаемого света обратно пропорциональна абсолютной температуре. Другими словами, когда нагревается черное тело, излучение с большей интенсивностью смещается на более короткие длины волн.
Но наколхозить уже можно. Заказать, прилепить к машине и подключить. Вместо противотуманок или фар доп. света очень даже пойдет. Плюсы у них огромные - очень мощный свет, очень высокая долговечность и прочность и малая требовательность к источнику питания.
Вот пара примеров современных светодиодов:
1. CREE XP-G LED
Законы смещения Стефана-Больцмана и Вина, объясняющие поведение нити и их математические уравнения, изучаются учениками средних школ, но их можно продемонстрировать широкой публике и даже маленьким детям с чем-то простым, как лампочка. Нить лампы - дешевое, безопасное и доступное черное тело, температура которого и, следовательно, излучаемый свет - может контролироваться.
На протяжении многих лет лампы накаливания были самыми распространенными лампами, которые использовались в наших домах. Вольфрамовая нить, которая нагревается до накачки электрическим током, отвечает за излучение света. Входная мощность лампы на лампу зависит от напряжения и электрического тока в соответствии с законом Ома.
на подложке STAR made in Germany 139 лм/Вт
световой поток при токе 0,35 А - 136 лм, 1 А - 350 лм
рекомендуемый ток 0,3 - 0,8 А
Цветовая температура - 6000К (холодно-белый) и 4000 К нейтральный
Цена 8 баксов
2. Z-Power LED P7 W724C0 Star
Max. при 2,8A - 900 лм!
Мощность - 10 Вт;
рекомендуемый рабочий ток - 2,5-2,8 А
Световой поток - 700-900 лм;
Цветовая температура - 6000К (холодно белый)
Цена 19 баксов
Как их подключить? Очень просто: например, берем первый светодиод. У него рабочее напряжение 3,2 В (www.cree.com/products/pdf/xlampxp-g.pdf). В машине генератор дает, например, 14 В. Надо обеспечить ток не более 0,8 А. Считаем сопротивление токоограничивающего резистора: (14-3,2)/0,8=13,5 Ом.
Схема подключения наипростейшая:
(+)-----{резистор}-------[светодиод]-----(-)
Если кто не понял, почему так считали, объясняю: ток цепи определяется соотношением U/R, где U - напряжение на резисторе(!). Напряжение на резисторе будет равно напряжению генератора, за вычетом падения напряжения на светодиоде, которое постоянно. Теперь, зная напряжение и нужный нам ток, считаем необходимое сопротивление. И, главное, не забудьте про мощность резистора! P=U*I=(14-3,2)*0,8=8,64 Вт! Это очень много, нужна вот такая бандура на 15 Вт, не на 10, иначе будет греться градусов до 100:
Измерение температуры черного тела
Если предположить, что вся электрическая энергия излучается нитью и что нить ведет себя как идеальное черное тело, тогда мы можем варьировать температуру нити накала и излучаемый ею свет, контролируя ее напряжение и электрический ток. 
Увеличение температуры нити накала может быть обусловлено температурой стеклянной лампы, измеренной термометром.
Постепенно увеличивайте напряжение, соблюдайте цвет и интенсивность света, испускаемого лампой, и измерьте температуру лампы. Старайтесь избегать совершенно темной комнаты, чтобы смотреть на лампу не было неудобно. По мере увеличения напряжения, так же как и температура нити накаливания и лампы. Также меняется цвет и интенсивность света.
Чтобы этого избежать, надо ставить 3 светодиода последовательно, тогда будет резистор 5,5 Ом, 5 Вт.
Но, конечно, лучше всего ставить специальный драйвер светодиода (источник тока), который обеспечит питание светодиодов не зависящим от напряжения генератора током. Например, таким:
Начиная с низкого напряжения, лампа светит красным светом. По мере увеличения напряжения и температуры накаливания свет становится более интенсивным и меняет цвет: от красного до оранжевого, желтого, а затем белого. Тем не менее, можно сделать вывод, что красный свет связан с более низкой температурой накаливания, а оранжевый, желтый и белый свет связан со все более высокими температурами. Нить не может достигать температуры, необходимой для испускания синего света; металл просто расплавился.
Основываясь только на этом эксперименте, можно сделать вывод, что поверхность звезд Бетельгейзе и Альдебаран холоднее Солнца и что Сириус жарче всех. И, хотя он не мог быть показан с помощью лампы накаливания, Ригель является самой горячей из всех звезд, описанных здесь.
Стоит 11 баксов.
В комментариях сделали правильное замечание про охлаждение. В отличие от ламп, которые светят из-за того, что греются, светодиоды нагрева не любят. Поэтому мощные светодиоды, рассеивающие по несколько ватт тепла, должны иметь хороший теплоотвод. Пример на картинке:
Светодиод стоит на подложке star, которая установлена на радиатор.
Если заинтересовались, пишите, помогу советом.
Энергосберегающие лампы, в отличие от привычных для нас ламп накаливания, кроме мощности имеют ещё несколько полезных характеристик, которые всегда указываются на коробке. Их важно знать, чтобы не приобрести по дешёвке тусклую лампу с неприятным белым свечением и навсегда потерять интерес к ним. Давайте разберёмся с этими характеристиками на примере компактных люминесцентных ламп — наиболее распространённого вида энергосберегающих ламп для дома.
Поверхности звезд могут достигать более высоких температур, чем вольфрамовая нить, поэтому их цветовой диапазон больше. Это представлено диаграммой Герцшпрунга-Рассела, которая отображает температуру звезд относительно их светимости. Наши экспериментальные результаты согласуются с информацией о температуре на этой диаграмме: в отличие от конвенции для водопроводных кранов, которая отмечает горячую воду с красной и холодной водой с синим, красная звезда намного холоднее, чем голубая звезда. Хотя это, кажется, противоречит закону Стефана-Больцмана, самые яркие звезды не всегда самые жаркие из-за их размера.
Мощность (ватты), Вт
Самая привычная для нас характеристика, по которой мы привыкли определять яркость ламп накаливания (60, 75 или 100 Вт). Но мощность в первую очередь свидетельствует о количестве электричества, которое лампа забирает из сети. Мощности сравнимых по яркости хороших люминесцентных ламп составляют на сегодняшний день 11, 15 или 20 Вт, и с течением времени эти цифры будут только улучшаться. За яркость же отвечает другая характеристика — световой поток.Из-за того, как мы интерпретируем свет, мы не видим зеленых звезд. Звезда, излучающая в основном зеленый свет, также излучает красный и синий свет, и сумма всего излучаемого излучения воспринимается нашими мозгами как белый свет. Звезды и лампы накаливания - не единственные примеры объектов, которые сияют, потому что они горячие. Лава и нагретый металл, обработанный кузнецом, являются другими, хотя и менее распространенными, примерами ламп накаливания.
Источники света и цветовая температура
Рисунок 5: Диаграмма Герцшпрунга-Рассела показывает температуру звезд относительно их светимости. Помните, что свет, испускаемый источником света, не всегда указывает на его температуру. Простым примером являются люминесцентные лампы в наших домах. Механизм, создающий свет в люминесцентных лампах, различен, поэтому цвет и температура этих источников света не связаны таким же образом.
Световой поток (люмены), Лм
Характеристика яркости лампы. Таблица мощностей ламп и их яркостей:На рынке существует много дешёвых люминесцентных ламп с заниженной яркостью в люменах при той же мощности в ваттах, поэтому при выборе обязательно обращайте внимание на люмены!
Цветовая температура (градусы Кельвина), К
Цвет свечения лампы. Для домашнего освещения самый подходящий цвет свечения соответствует 2700 К. Это мягкий, тёплый свет, похожий на свечение лампы накаливания. Обычно такие лампы упаковывают в коробки жёлтого цвета. Более высокие температуры менее приятны для глаз.Свет от лампы накаливания имеет непрерывный спектр, тогда как других источников света нет. Итак, если спектр прерывистый, тогда правило, связывающее температуру и светлый цвет, не применяется. Люмены - это мера количества света, видимого человеческому глазу от лампы или источника света. Чем выше показатель освещенности, тем ярче будет лампа. Это более точная мера, чем ватты для обозначения яркости лампочки.
Ватты не обязательно измеряют яркость лампы, а только количество электроэнергии, которое она использует. С таким количеством новых луковиц, выдающих такое же количество света, но со все более низкой мощностью, нам нужно сравнить луковицы тем, сколько света они фактически выдают. С этого момента вы начнете видеть значение «просвета», указанное на боковой стороне лампочек.
Тип цоколя (тут всё как у ламп накаливания)
E27 — стандартный наиболее часто встречающийся цоколь, E14 — цоколь «миньон».
Часто на упаковке пишут что-то типа 20 Вт = 130 Вт, что по задумке маркетологов означает, что данная люминесцентная лампа мощностью 20 Вт светит столь же ярко, как светила бы лампа накаливания мощностью 130 Вт. Иногда просто пишут 130 Вт на фоне изображения лампы накаливания. Эти цифры не совсем соответствуют действительности. Маркетологи за основу своих расчётов берут самые неэффективные типы ламп накаливания, которые только смогут найти. В данном случае хорошая люминесцентная лампа, мощностью 20 Вт будет светить примерно так же, как обычная лампочка накаливания 100 Вт (а не 130 Вт), что видно из приведённой выше таблицы.
Нижняя мощность более высоких люмен = лучшая стоимость
Вы по-прежнему увидите мощность, показанную на коробке, но вы не должны использовать это, чтобы определить, насколько яркой будет лампочка. Хотя это поможет потребителям в долгосрочной перспективе, это будет немного кошмар, чтобы привыкнуть; мы все знали, где мы стоим с лампой мощностью 60 ватт!
Эти цифры являются приблизительными и используются только для иллюстрации корреляции между различными значениями мощности и люмен. Экран вашего смартфона: 500 штук. Для производителей гаджетов яркость - это числовое маркетинговое оружие, которое часто и без изящества используется. Для нас это просто еще одна спецификация.
Резюмируя вышесказанное, выбор осуществляем так.
- На заменяемой лампе накаливания читаем её ватты (например, 100 Вт), и по вышеприведённой таблице находим её люмены (1360 Лм).
- По той же таблице находим люминесцентную лампу с похожим количеством люмен (1400 Лм) и смотрим её ватты (20 Вт). Запоминаем эти люмены и ватты.
- Идём в магазин и ищем компактную люминесцентную лампу с запомненным на предыдущем этапе количеством ватт (20 Вт). Проверяем, чтобы она выдавала правильное количество люмен (не менее 1400 Лм). Затем убеждаемся, что её цветовая температура соответствует 2700 К и обращаем также внимание на габариты лампы, чтобы она поместилась в вашем плафоне. Всё.
Таблица соответствия мощностей, яркостей и стоимостей ламп различных видов бытового назначения по состоянию на 2013 год
(цветовая температура 2700-3000 K, цоколь E27)
Первое, что нужно знать о яркости, - это то, что большую часть времени это не яркость. Это семантическая точка, но и важная. Мы используем «яркость» для описания двух разных понятий: яркость и яркость. субъективный, а другой объективен, один измеряется нашими мозгами, а другой - инструментами. Один из них - термин, который мы используем, а другой - термин, который мы имеем в виду.
Почти все, что мы называем яркостью, на самом деле является яркостью. Компании измерений, используемые для продажи яркости экрана, мощности проектора или силы фонарика - эти цифры выше, гниды и люмены - относятся к объективным измерениям света с экрана или лампочки, как принято специальных инструментов.
Лампы накаливания |
Люминесцентные лампы |
Светодиодные лампы* |
|||||||
| Мощность | 60 Вт | 75 Вт | 100 Вт | 11 Вт | 15 Вт | 20 Вт | 8 Вт | 10 Вт | 15 Вт |
| Яркость | 720 Лм | 940 Лм | 1360 Лм | 750 Лм | 1000 Лм | 1400 Лм | 750 Лм | 940 Лм | 1410 Лм |
| Стоимость | 10 р. | 10 р. | 10 р. | 100 р. | 110 р. | 120 р. | 600 р. | 700 р. | 800 р. |
