Про колір, світла і спектр, або чому ми не бачимо колір - 5 Квітня 2011 - Конструктор колірний
Всі ми знаємо, що зір у нас – примітивний, трикомпонентний: у нас три типи «кольорових» рецепторів – «червоні», «сині» та «зелені».
Але життя як зазвичай складніше – колір визначається довгою хвилі/енергією кванта світла, а воно – як double, набуває будь-яких значень. Відповідно, до нас в око може прилетіти квант світла посередині між червоним та зеленим, і на нього «наполовину» сили зреагують і червоний і зелений типи рецепторів. Звідси й походять різні «незрозумілі» змішання кольорів – якщо об'єкт відображає і червоне та зелене світло, то ми побачимо жовте, хоча насправді квантів із «жовтою» довжиною хвилі там немає.
Щоб було зрозуміліше: око не може відрізнити, якщо об'єкт відображає чисто жовте світло (580нм) або одночасно зелене (520нм) і червоне (680нм). В оці обидва рецептори активуються в обох випадках і ми побачимо той самий колір, жовтий.
Реальність набагато складніша, ніж просто RGB. Звідси всі ці проблеми з «колірними профілями», «балансом білого», «неправильним освітленням»
Про ущербне освітлення
Основні характеристики ламп
Основні типи ламп
У цій статті обмежимося лише тим, що широко використовується для освітлення, інформацію з будь-якої специфіки на кшталт ксенонових дугових ламп можна знайти самі знаєте де :-)
1. Лампи розжарюванняІсторично перший тип ламп. Жахлива енергоефективність – 8-10 лм/Вт. Основна проблема з надійністю – під час включення. Тобто. опір нитки розжарення тим нижче, чим нижче температура, при включенні лампа віджирає до 10x номінальної потужності, і за рахунок надшвидкого нагріву нитка поступово ушкоджується. При роботі через захисний пристрій, який включає лампу «повільно» (у найпростішому випадку – терморезистор), термін служби може бути дуже великим. Спектр –безперервний (практично спектр чорного тіла), зі зміщенням у червону область. В даний час за всіма показниками програють більш сучасні лампи.
2. Галогенові лампиФактично, це теж лампи розжарювання, але в колбу доданий бром або йод, що підвищує термін служби та дозволяє підняти температуру нитки. Енергоефективність трохи краща – 10-15 лм/Вт, спектр і безперервний також зміщений у червону область, але вже менше. Єдине практично ідеальне джерело світла для фотографії (віддалено з ним можна порівняти лише ксенонові лампи спалаху, але спектр вже не рівний, з сильно випирає синьою частиною, особливо у 480нм). Також за наявності механізму плавного пуску термін служби може бути дуже великим (без нього – залежно від кількості включень/вимкнень).
Головне що потрібно пам'ятати: якщо приміщення опалюється електрикою, то ставити туди «енергозберігаючі» (люмінесцентні) лампи для економії енергії немає сенсу взагалі, доведеться на стільки ж більше витратити енергії для додаткового опалення, або буде просто холодніше.
3. Люмінесцентні лампи
У люмінесцентних лампах розряд у парах ртуті (який у лампі лічені міліграми) дає ультрафіолет, який люмінофор перевипромінює у видимому діапазоні. Попри спроби роздмухати істерику, жорсткий ультрафіолет не може в серйозних кількостях вийти з лампи - т.к. корпус зі звичайного скла ультрафіолет не пропускає, а те, що залишається - значно менше сонячного рівня. Для того, щоб ультрафіолет виходив — потрібний корпус із кварцового скла, а воно дуже недешеве, помилково його не підсунуть.
Відмінність – у довгих немає електроніки, вона є частиною світильника. У компактних - як електроніка стоїть низькоякісні китайські виробиякі найчастіше згоряють швидше, ніж сама лампа. Само собою, бувають компактні лампи і з нормальною електронікою, плавним пуском та ін. – але стоять вони огого (з кожною лампою електроніку викидати… куди greenpeace дивиться) і не роблять особливо. Китай перемагає. Справа якраз зразок електроніки від лампи, яку викидають із кожною лампою (фото звідси). До речі, цією електронікою (баластом) можна живити і довгі лампи аналогічної потужності, хоча це не найнадійніше рішення - все-таки тут всі компоненти найдешевші і низькоякісні.
Енергоефективність компактних - від 50 до 70 Лм/Ватт (це ще найкращі що є у Phillips).
Надійність – залежить від температури, електроніки та якості виготовлення в цілому. Якщо у вас плафон дивиться вниз, так що гаряче повітря не може нікуди вийти - лампа здохне дуже швидко. Допомагає просвердлювання дірок у всьому пластиковому корпусі. Також, електронну частину можна ремонтувати - у багатьох випадках там просто тече конденсатор, який можна замінити на аналогічний (ремонт більш ніж актуальний для ламп великої потужності). Т.к. Ці лампи роблять для простих смертних, знайти дані по спектру не так просто, і можна припускати, що використовується найдешевший і найпростіший люмінофор - адже треба заощадити вартість і для електронної частини лампи.
Насправді об'єкти рідко відображають одну конкретну довжину хвилі, тому просто співвідношення RGB зміниться в порівнянні з денним світлом, і багато речей будуть темнішими/менш насиченими ніж на денному світлі.
Лампи з «хорошим» спектром хоч і мають піки, все-таки не мають таких жорстких провалів – але за це довелося заплатити удвічі найгіршою світловіддачею за рівної потужності. Термін служби – залежить від температури та якості електроніки (баласту). Нормальний баласт має плавний пуск для продовження терміну служби, і працює на високій частоті (немає мерехтіння). Гудіння від древніх дросельних баластів зі стартерами та мерехтіння в сучасних лампах більше немає.
4. Світлодіодні лампи
Найбільш дешеві (тільки на таких і роблять лампи) білі світлодіоди – сині + жовтий люмінофор, що дає подібність до білого світла, але насправді далеко не білий.
Виражені піки на 450 і 550нм, з провалом близько 500, і після 600нм. Відповідно, зі світлодіодним освітленням кольору також виходити спотвореними.
Кращі готові світлодіодні лампи дають енергоефективність на початку служби 50-60 Лм/Вт (тобто менше ніж найкращі люмінесцентні, приблизно стільки, скільки компактні люмінесцентні). Великої потужності вони бути неспроможна, т.к. вони дуже швидко дихнуть під час перегріву. Термін служби сильно залежить від температури, і в будь-якомуу випадку не вище 50'000 годин (на половинній потужності і з гарним охолодженням, звичайно, може і більше). Якщо лампа перегрівається до 100С – то за одиниці/десятки годин здохне. Але часте включення/вимикання їм не шкодить зовсім.
Довгі роки мене мучило питання, чому не можна живити світлодіоди стабілізованою напругою, якщо підібрати його дуже точно, щоб був потрібний струм? Справа в тому, що при нагріванні «опір» діода сильно буде змінюватися, і при тій же напрузі через нього може піти струм значно менше або більше норми, і діод швидко деградує (при перевищенні струму в 2 рази - вони відразу не згоряють, просто термін служби в 1000 разів менший.Світловіддача на ват до речі швидко падає, тому додаткового світла майже не буде, все піде в тепло).
З урахуванням всього сказаного, робити основне освітлення на світлодіодах, особливо за їхньої ціни – повне божевілля, і ситуація найближчими роками швидко не зміниться. Переваги є лише при роботі в умовах вібрації (ліхтарі, транспорт) та частого включення/вимкнення (туалет).
5. Натрієві лампи
Натрієві лампи можна побачити у вуличному освітленні. Мають феноменальну ефективність, зазвичай 100-150, до 200 Лм/Вт (так-так, в 4 рази ефективніше кращих світлодіодних ламп, і в 2 рази краще за найефективніші люмінесцентні), коштують копійки.
Проблема лише в тому, що світять вони жовтим світлом, і більше ніяким, тому висвітлювати їм можна тільки вулиці, склади та інше. Все що не відбиває жовте світло – буде чорним. Термін служби – десятки тисяч годин, ціна – копійки. У світлі цього можна сказати тільки, що установка світлодіодного вуличного освітлення – цілковитий попив бабла. Немає нічого ефективнішого та дешевше натрієвих ламп для вуличного освітлення.
6. Металогалогенні лампи cкерамічним пальником
Ці лампи – легка екзотика. З ефективністю близько 100лм/Вт, із спектром без великих провалів, але досить дорогі. За всіма параметрами крім ціни вони кращі за люмінесцентні, і саме на їх основі я збираю собі люстру в кімнату. Є ще з кварцовим пальником — там спектр гірший.