Театральное освещение / Театральное освещение

РАЗРЯДНЫЕ ЛАМПЫ

ти переменного тока частоты 50 Гц. Лампы типа ДКсРМ — водоохлаж даемые, высокоинтенсивные — предназначены для имитации солнеч ного излучения, работают со специальным источником постоянного тока.

Ксеноновые лампы сверхвысокого давления эксплуатируются в го ризонтальном или в вертикальном положении, анодом вверх. Лампы, работающие в горизонтальном положении, свободно располагаются в аппаратуре цоколями на двух опорах и подключаются к источнику пи тания гибкими удлинителями. В лампах, работающих в вертикальном положении, жёстко фиксируется только один цоколь.

Охлаждаются лампы во время работы струей воздуха. В аппаратуре, где применяются «озонные» лампы, предусматривается вытяжная вен тиляция.

Ксеноновые лампы из за высокого давления наполняющего газа как в рабочем, так и не в рабочем состоянии взрывоопасны, поэтому они снабжены специальными защитными футлярами, которые снимают с ламп только после установки их в аппаратуре. При извлечении их из ап паратуры на лампы предварительно надевается защитный футляр. При монтаже и демонтаже ламп необходимо пользоваться маской щитком из органического стекла и плотными кожаными или хлопчатобумажны ми перчатками.

По конструкции лампа представляет собой колбу шаровой, эллипсо идной или трубчатой формы, выполненную из кварцевого стекла, с вва ренными в нее электродными узлами. Колба ламп типов ДКсЭл 250–3, ДКсЭл 500–6, ДКсЭл 1000–6, ДКсЭл 2000–6, ДКсЭл 3000–6, ДКсЭл 3000–7, ДКсЭл 4000–6, ДКсЭл 6500–6 выполнена из легированного кварцевого стекла, не пропускающего коротковолновое ультрафиоле товое излучение, что препятствует образованию озона при работе ламп; такие лампы называются «безозонными».

Лампы типов ДКсЭл и ДКсШ имеют малые межэлектродные рас стояния по сравнению с трубчатыми.

Для герметизации рабочих объёмов ламп используются впаи на ос нове молибденовой фольги, механическое уплотнение через алюмини евую или медную прокладки, а также набор переходных стёкол.

Источником излучения служит разряд, возникающий между двумя самокалящимися электродами (катод, анод) в атмосфере ксенона.

Высокоинтенсивные водоохлаждаемые лампы сверхвысокого давле ния типа ДКсРМ совмещают в себе газоразрядный ксеноновый источ ник излучения с эллипсоидно зеркальным отражателем.

ИМПУЛЬСНЫЕ КСЕНОНОВЫЕ ЛАМПЫ

В фотовспышках применяют специальные импульсные лампы, представляющие собой стеклянную трубку, наполненную инертным га зом, обычно ксеноном. В момент разряда накопительного конденсато ра происходит мгновенное свечение газа очень большой яркости. Спек тральный состав излучаемого света близок к солнечному (5300°— 5600°К), поэтому эти лампы можно применять как при чёрно белой, так и цветной фотографии. Для возникновения вспышки необходимо (помимо создания на концах лампы напряжения разряда, обычно око

308

РАЗРЯДНЫЕ ЛАМПЫ

можностью повторного зажигания из горячего состояния. Эти лампы применяются для световых эффектов. Повышенный срок службы и простое управление (обслуживание) — отличительная особенность этих ламп.

Время разгорания. Этот период времени зависит от типа лампы и ус ловий для рассеивания света в помещении. При нормальных условиях 80% светоотдачи достигается в течение ~ 3 минут.

Cрок службы. На срок службы лампы существенное влияние оказы вают рабочие параметры: частота включения и цветовая температура.

МЕЖДУНАРОДНЫЕ КОДЫ МАРКИРОВКИ ПАРАМЕТРОВ ЛАМП

Код LIF:

Задан Федерацией Света в Лондоне. Обеспечивает электро и меха ническую взаимозаменяемость ламп, которые имеют аналогичные ко ды LIF. Коды LIF подразделяются на группы в соответствии с основным назначением.

Код ANSI:

Задан Американским национальным институтом стандарта (норм). Обеспечивает систему электро и механической взаимозаменяемости ламп от различных производителей, имеющих один и тот же код ANSI.

Таблица 1

Ватты: потребляемая мощность лампы. Для расчёта потребляемой энергии (кВтч) умножьте указанную мощность на время работы и раз делите на 1000.

Вольты: напряжение питания лампы.

Приблизительная величина начальных люменов: приведённые значе ния основаны на сферической фотометрии при номинальном напряже нии ламп, которые уже отработали около 15% (или минимум, составля ющий 2 часа) номинального срока службы.

Цветовая температура: цветовая температура указана по шкале Кель вина. Зрительное ощущение "теплоты" или "холода" света. Чем выше число, тем "белее" или "холоднее" кажется свет.

Форма тела накала: следующие обозначения используются для обоз начения формы тела накала:

SC — осевая одиночная спираль — соответствует ANSI С8,

310

РАЗРЯДНЫЕ ЛАМПЫ

СС — осевая одиночная спираль — соответствует ANSI CC8, МР — одноплоскостная сетка — соответствует ANSI C13, BP — двухплоскостная сетка — соответствует ANSI C13D,

TF — двойная одноплоскостная сетка — соответствует ANSI 2C13, S.C.H. — одиночная спираль шестиугольная — соответствует

ANSI 6–C8,

S.C.S.— одиночная спираль квадратная — соответствует ANSI 4–C8. Тело накала, H&W: размеры тела накала в мм.

Длина: длина лампы в мм. Диаметр: диаметр лампы в мм.

LCL: расстояние до центра тела накала в мм.

Номинальный средний срок службы: момент времени, когда 50% всех установленных ламп ещё горят.

Количество в упаковке: количество ламп в одной коробке.

Примечания:

А — параболический отражатель (щит), расположенный перед телом накала, маскирующий прямой свет.

В — работа при горизонтальном или почти горизонтальном положе нии.

С — предохранение от влаги; рекомендуется использовать специаль ные защитные устройства.

D — треснутая лампа должна быть немедленно заменена, т.к. вслед ствие внутреннего давления в колбе она может неожиданно лопнуть (расколоться).

Е — необходимо постоянное использование защитного экрана для лампы.

F — рабочее положение цоколем вниз по отношению к горизонталь ному положению.

G — рабочее положение цоколем вниз 30°.

H — возможен заказ данной позиции на номинальное напряжение 100 вольт.

J — возможен заказ данной позиции на номинальное напряжение

120вольт.

К— специально разработана для использования в прожекторах.

L — лампа с двойным телом накала. Световой спектр соотносится по выбору либо с одинарным, либо с двойным телом накала.

М — минимальная температура нагрева стенки колбы вольфрам га логенной лампы составляет 250°С.

N — необходим предохранитель HBC 3—4 Ампера.

Р — необходим предохранитель HBC 5—6 Ампер.

Q — необходим предохранитель HBC 6—7 Ампер.

R — необходим предохранитель HBC 10 Ампер.

S — благодаря наличию внутреннего интегрального отражателя но минальные люмены не показаны.

T — затемнённый верх.

V — благодаря наличию дихроичного отражателя номинальные лю мены не показаны.

W — одноцокольные лампы с аксиальным биспиральным телом на кала.

311

РАЗРЯДНЫЕ ЛАМПЫ

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА

312

РАЗРЯДНЫЕ ЛАМПЫ

РАЗРЯДНЫЕ ЛАМПЫ

314

РАЗРЯДНЫЕ ЛАМПЫ

СОКРАЩЕНИЯ В НАЗВАНИЯХ РАЗРЯДНЫХ ЛАМП PHILIPS

315

НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА

§ 7. НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА

СВЕТОДИОДЫ

Полупроводниковые светоизлучающие приборы — светодиоды — называют источниками света будущего. Достигнутые характеристики светодиодов (для белых светодиодов световая отдача до 25 лм/Вт при мощности прибора до 5 Вт, Ra=80—85, срок службы 100 000 часов) уже обеспечили лидерство в светосигнальной аппаратуре, автомобильной и авиационной технике. Светодиодные источники света стоят на пороге вторжения на рынок общего освещения и в театральную практику. Уже существуют светодиодные приборы, позволяющие регулировать свето вой поток по сигналу DMX512, что даёт возможность их подключения напрямую к световому пульту, не используя диммер (как для галогенных источников) или механический темнитель (как для разрядных источни ков).

Светодиоды, или светоизлучающие диоды (в английском варианте LED — light emitting diodes), хорошо известны каждому как мини атюрные индикаторы (обычно красного или зелёного цвета), применяемые в аудио и ви деоаппаратуре и в бытовой технике. Прежде всего, светодиод — это полупроводниковый диод, то есть по сути дела p n переход. Напо мним, что pLnLпереход — это «кирпичик» по

лупроводниковой электронной техники, представляющий собой соеди нённые вместе два куска полупроводника с разными типами проводи мости (один с избытком электронов — «nLтип», второй с избытком ды рок — «pLтип»). Если к p n переходу приложить «прямое смещение», т. е. подсоединить источник электрического тока плюсом к p части, то че рез него потечёт ток. Современные технологии позволяют создавать ин тегральные схемы, содержащие огромное количество p n переходов на одном кристалле; так, в процессоре Pentium IV их количество измеря ется десятками миллионов.

Нас интересует, что происходит после того, как через прямо смещён ный p n переход пошел ток, а именно момент рекомбинации носителей электрического заряда — электронов и дырок, когда имеющие отрица тельный заряд электроны "находят пристанище" в положительно заря женных ионах кристаллической решётки полупроводника. Оказывает ся, что такая рекомбинация может быть излучательной, при этом в мо мент встречи электрона и дырки выделяется энергия в виде излучения кванта света — фотона. В случае безызлучательной рекомбинации энер гия расходуется на нагрев вещества. В природе существует как минимум 5 видов излучательной рекомбинации носителей зарядов, в том числе так называемая прямозонная рекомбинация. Впервые это явление в да лекие 20 е годы исследовал О.В. Лосев, наблюдавший свечение крис таллов карборунда (карбид кремния SiC). Для большинства полупро водниковых диодов это явление — просто «побочный эффект», не име

316

НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА

ющий практического смысла. Для светодиодов же излучательная рекомL бинация — физическая основа их работы.

Первые имеющие промышленное значение светодиоды были созда ны на основе структур GaAsP/GaP Ником Холоньяком (США). Поми мо них в 60 е годы были созданы светодиоды из GaP c красным и жёлL тоLзелёным свечением. Внешний квантовый выход (отношение числа излучённых светодиодом фотонов к общему числу перенесённых через p n переход элементарных зарядов) был не более 0,1%. Длина волны излучения этих приборов находилась в пределах 500—600 нм — облас ти наивысшей чувствительности человеческого глаза, — поэтому яр кость их жёлто зелёного излучения была достаточной для целей инди кации. Световая отдача светодиодов при этом составляла приблизи тельно 1—2 лм/Вт.

Дальнейшее совершенствование светодиодов проходило по двум на правлениям — увеличение внешнего квантового выхода и расширение спектра излучения. Велик вклад в эту работу советских ученых, в част ности Ж.И. Алфёрова с сотрудниками, еще в 70 е годы разработавших так называемые многопроходные двойные гетероструктуры, позволив шие значительно увеличить внешний квантовый выход за счет ограни чения активной области рекомбинации. Использовались гетерострук туры на основе арсенидов галлия алюминия, при этом был достигнут внешний квантовый выход до 15% для красной части спектра (световая отдача до 10 лм/Вт) и более 30% — для инфракрасной. Показателен факт присуждения Жоресу Ивановичу Алфёрову Нобелевской премии в 2000 году, когда стали очевидными важность и огромное значение его работ для развития науки и техники.

Исследования других гетероструктур привели к созданию эффектив ных светодиодов, излучающих в других областях спектра. Так, светоди оды на основе фосфидов алюминия галлия индия (разработка компа нии Hewlett Packard) излучали красноLоранжевый, жёлтый и жёлтоLзелёL ный свет. Они имели световую отдачу до 30 лм/Вт (и внешний кванто вый выход до 55%), превосходя лампы накаливания. При этом необхо димо понимать, что, в отличие от ламп накаливания, светодиоды излу чают свет в относительно узкой полосе спектра, ширина которой со ставляет 20—50 нм. Они занимают промежуточное положение между лазерами, свет которых монохроматичен (излучение со строго опреде лённой длиной волны), и лампами различных типов, излучающих бе лый свет (смесь излучений различных спектров). Иногда такое «узкопо лосное» излучение называют «квазимонохроматическим». Как источ ники «цветного» света, светодиоды давно обогнали лампы накаливания со светофильтрами. Так, световая отдача лампы накаливания с красным светофильтром составляет всего 3 лм/Вт, в то время как красные свето диоды сегодня дают 30 лм/Вт и более. Например, новейшие приборы Luxeon производства американской компании Lumileds обеспечивают 50 лм/Вт для красной и даже 65 лм/Вт для оранжево красной части спектра. Впрочем, и это не рекорд — для жёлто оранжевых светодиодов планка 100 лм/Вт уже взята.

Долгое время развитие светодиодов сдерживалось отсутствием при боров, излучающих в синем диапазоне. Эту проблему решил несколько лет назад Ш. Накамура из компании Nichia Chemical с помощью гете

317