Комбинированное освещение


С советских времён существует миф о том, что сочетание солнечного и искусственного освещения вредно для зрения. Многие распространяют это также на смешение света от ламп накаливания и люминесцентных источников. Как и большинство мифов, он изобретён вполне сознательно и с вполне понятными целями, аналогично бабушкиным сказкам о порче глаз от даже кратковременной примерки чужих очков (любой медик скажет, что это чушь полная: хрусталик, как и любая мышца, от таких нагрузок только тренируется). Но сказки помогали сберечь от детей драгоценную оптику. Так же и убеждение во вреде комбинированного освещения имеет очень даже практичные мотивы: люди стараются не включать днём какие-либо дополнительные светильники, в результате чего нередко действительно портят зрение из-за недостатка освещенности. Зато в масштабах страны экономится очень внушительное количество электроэнергии.

Реальными факторами, негативно влияющими на глаза и нервную систему человека, являются пульсации светового потока и низкий индекс цветопередачи (узкополосный спектр излучения). Подробнее способы их измерения и борьбы с ними описаны в статье про самодельные лампы. Однако и без количественных расчетов очевидно, что оба параметра будут только улучшаться при наложении света от различных источников. Когда максимумы спектров приходятся на разную длину световой волны, суммарный будет всегда иметь большее заполнение, и спектр приблизится к сплошному тепловому, наиболее благоприятному для зрения.

спектры ламп

Достаточно представить, кривую, отображающую сумму графиков распределения излучения по длинам волн различных источников света: она будет более гладкой, чем у газосветных излучателей, расширится в область более коротких волн по сравнению с лампами накаливания, а спектры светодиодов обогатятся новыми гармониками, также приблизятся к солнечным.

С пульсациями – то же самое. Даже при полном совпадении по фазе и форме, коэффициент пульсаций при сложении будет равен среднему для источников значению, а при любом сдвиге фаз станет еще меньше. Сдвиг же вполне может быть благодаря тому, что для газосветных ламп зачастую используется реактивный балласт на основе дросселя (ток будет отставать по фазе от ламп накаливания, являющихся исключительно активным потребителем электроэнергии), а для светодиодных – емкостной (ток опережает напряжение). В результате пульсации при суммировании "размажутся" и станут меньше.

Желающие могут обратиться за подтверждением этих выводов к дифференциальным уравнениям сложения гармонических функций, но значительно проще это показать графически.

Пульсации света

У синего графика на левом рисунке коэффициент пульсаций Кп=0,5: Кп=Iп/Iср, где Iп – амплитуда переменной составляющей тока (в данном случае Iп=1: половина размаха синусоиды), а Iср – среднее значение (=2: уровень её "нуля" над осью).

У красного, соответственно, Кп=2/3=0,666... У их суммы (зелёный график) Кп=3/5=0,6 – это величина, лежащая между 0,5 и 0,666. То есть, во всяком случае, пульсации меньше, чем у самого плохого из источников, свет которых складывается.

При сдвиге (для примера – на 1 радиан в разные стороны) фаз между излучателями (правый рисунок) и тех же коэффициентах пульсации тока в них результирующий (зелёный график) имеет Кп всего1,8/5=0,36 – ниже, чем даже у наиболее качественного из источников.

Разумеется, сложение любого графика с прямым, вообще без пульсаций – солнечный свет, лампа, запитанная постоянным током и т.п., также приведёт к снижению коэффициента пульсаций за счёт знаменателя формулы – постоянной составляющей.

Теперь вспомним, что технико-экономические расчёты указывают на максимальную эффективность (и быструю окупаемость) светодиодных светильников как раз в местах, подразумевающих сочетание с естественным светом или источниками с иным принципом излучения: для декоративной подсветки, узконаправленного местного, уличного, дежурного освещения и т.п. А в связи с вышеизложенным, можно уверенно утверждать, что подобное применение будет не только самым выгодным, но и наиболее эргономичным, безвредным для здоровья человека.

Метки: