Теоретична информация за фенерите и осветлението

Orlov · 26.09.2016 11:18:14

Как светят фенерите с различна цветова температура на бялата светлина:

Ето тук може да видите различните стандарти на влагозащитетност на какво отговарят:

спецификации по ANSI стандрата:

Линк: http://budgetlightforum.com/node/26665

Orlov · 26.09.2016 11:21:04

Това е принципната схема на работа:

Ето как изглежда фенера отвътре:
ass.pngg

Типове лещи, оптика, рефлектори, drop in модули

Повече информация за видовете лещи може да намерите тук:
http://flashlightwiki.com/Lenses

Последно редактиран от Orlov (26.09.2016 11:24:10)

Orlov · 26.09.2016 11:22:21

Мерните единици винаги са били неясни за повечето ползваели на средствата за осветление.
Ето малко нагедна информация:

Ето и дефинициите:
Един лумен е равен на светлинния поток, излъчван от точковиден източник в пространствен ъгъл 1 стерадиан при интензитет на светлината 1 кандела.
Една кандела е равна на интензитета на светлината в дадено направление от източник на монохроматично лъчение с честота 540·1012 херца (зелена светлина), енергийната сила на светлината на който в това направление е (1/683) W/sr.
В миналото една кандела е била еквивалент на яркостта на светлината излъчвана от една стандартна свещ.
Един лукс осветеност се създава от светлинен поток един лумен, падащ върху повърхност един квадратен метър: 1lx = 1lm / 1m²

Лумените представляват тоталното количество светлина излъчвано от диода.
Дистанцията на която осветява фенера пряко зависи от кандеите (интензитета), тоест колко светлина ще съберем в тесен светлинен сноп.
Първите две картинки може да се разглеждат по следния начин:
За да имаме едина и съща дължина на лъча то при 40 градуса ъгъл ни трябват 1,13 лумена, докато при 70 градуса ни трябват три пъти повече.
Казано с други думи: ако имате два фенера с един и същ диод (лумени), то този който има по-широк ъгъл винаги осветява на по-къса дистанция. Разбира се има различни оптики където нещата са доста по-сложни, така че примера е така да се каже идеалния случай.

Orlov · 26.09.2016 11:23:26

Ето как се определя далкобойността на фенера.
Естествено никой не ходи на полосата и мери с рулетка и то когато няма луна.
Измерва се интензитета по начин подобен на този:

Критиците казват че не е много правилно защото вътре влиза и светлината от короната и страничната подсветка и това увеличава данните. ОК. Така е. Затова данните трабва леко да се занижат.

Тук е показано как се получават стойностите:
Това се излъчва от фенера:

Интензитетата на светлината в кандели (това което производителите дават като инфо) се мери в най-ярката час - hotspot.
На базата на нея се определя дължината на лъча по форумата:

При ANSI стандарта (любимия на феновете на марковите фенери) се мери до ниво лунна светлина което е 0,25 лукса.
Може да се изчислява всякаква далекобойност за всякаква осветеност като вместо 0,25 лукса заместваме с необходимата ни величина за осветеност.
Ето малко примери за различни нива на осветеност:
0,0001 lx - обща звездна светлина при облачно небе;
0,002 lx - ясно небе без луна;
0,01 lx - четвърт луна;
0,27 lx - пълнолуние в ясна нощ;
1 lx - пълна луна в тропическите ширини;
3,4 lx - полумрак под ясно небе;
50 lx - осветление в стая;
80 lx - осветление в коридор;
100 lx - много тъмен облачен ден;
320-500 lx - осветление в офис;
400 lx - изгрев или залез на слънце в ясен ден;
1 000 lx - облачен ден;
10 000 - 25 000 lx - дневна светлина, на сянка;
32 000 - 130 000 lx - директна слънчева светлина.
За по-лено може да смятате така: делите заявеното разстояние на половина и получавате сила на светне 1 лукс. При такова осветяване вече може да се различи нещо. По таблицата горе 1 лукс отговаря на пълна луна в тропическите ширини. За съжаление не съм бил там и затова този ориентир не ми върши много работа.
Но истината е че колкото повече метри (кандели) дават на един фенер толкова по-ярко ще осветява целата.

Orlov · 26.09.2016 11:24:55

Mалко информация относно използваните драйвери във фенерите, като за пример ще ползвам популярната марка Convoy.

Принципно драйвера представлява комбинация от микропроцесор и DC-DC конвертор.
Различните модели на Convoy ползват различен тип драйвер.
Най-общо казано драйверите при фенерите в зависимост от регулирането (стабилизирането) на тока и напрежението към диода се делят на следните типове:

Повишаващ драйвер.
Имаме в случая когато напрежението на батерията (батериите) е по-ниско от това което трябва да се подаде към диода. Типичен пример: диод XML-2 и две батерии размер АА. В този случай тока който драйвера дърпа от батерията е по-голям от този който подава върху диода. За сметка на това напрежението върху диода е по-високо от това което осигуряват батериите. При условие че алкалните и Ni-Mh батерии не могат да осигурят голям ток за дълго време е обяснимо защо фенери с диод XML-2 и 2 X AA не могат да осигурят повече от 500 лумена в турбо режим и 300 - 350 лумена висок режим. Принцино от техническа гледна повишаващ (BOOST) драйвер ( DC - DC конвертор ) се реализира най-трудно и съответно загуите са по-големи. Този тип драйвери при ниски режими на светене могат да разредят батерията до много ниски нива което за АА формата не е проблем, но при литиево йонните батерии може да се окаже фатално. Такъв тип драйвери са фенерите с една батерия 18650 или 26650 и високоволтов диод от серията XHP50 и XHP70.

Линеен стабилизатор.
При него тока който се дърпа от батерията е съвсем малко по-голям с този който се подава върху диода. Това което прави стабилизатора е да изгори разликата в напрежението необходимо за работата на диода и напрежението подавано от батерията. Когато двете напрежения се изравнят линейния стабилизатор се държи като директ драйв. Характерно за тези стабилизатори е че КПД е различно в зависимост от разликата между двете напрежения и е най-виско (99%) когат двете напрежения са почти еднакви. При една литиево йонна батерия и диод XML-2 диод средното КПД е от порядъка на 85% което е повече от задоволително. Масово се използват и са най-ефективни при захранване от оловно киселинен акумулатор с голям капацитет. Възможна е и употребата му при 3 x AA батерии където при максимален режим може да се постигне над 700 лумена в продължение на 1 час. По-старите версии на Convoy X3 са с такъв драйвер.

Понижаващ драйвер.
При него напрежението на батерията е по-виско от това върху диода. Пример: 2x18650 батерии и диод XML-2. В най-вискокия режим (1000 лумена) тока който се черпи от батериите е 2А, а тока който драйвера подава към диода е 2,8А. Продължителността на работа (стабилизацията) при напълно зареднеи батерии е над 2 часа. Този тип драйвери са най-виско ефективни и лесни за реализация.

Най-често при фенерите с цел широк диапазон на напрежението от батериите се ползва комбинация от повишаващ и понижаващ драйвер.
Типичен пример е драйвера LD29 използван в някой от моделите на Конвой.

Orlov · 26.09.2016 11:26:05

Различно качество на диодите излъчващи UV светлина.

Orlov · 26.09.2016 11:27:23

За постигането на високи показатели с фенера важен момент са батериите.
По-долу са дадени някой препоръки при работа с литиево-йонни акумулатори.

Както знаете, при силно повишаване температурата, литиево-йонната батерия може да се взриви, а ако е поставена в метален фенер, то тя се превръща в потенциална мини граната.
Затова за литиево-йонните батерии:
- не се допуска късо съединение особено за високо токовите акумулатори;
- не се хвърлят в огън;
- не се оставят лятото в автомобил;
- не се оставят без наблюдение в зарядни устройства или фенери за които не сте сигурни в качеството им;
- не трябва да бъдат разпробивани или удряни с остър предмет;
- не бива да бъдат мокрени или оставяни на влажно място;

Използваенето на некачествени или стари батерии с високо вътрешно съпротивление при фенери които дърпат голям ток води до силно повишаване на температурата, което също е много опасно.
Независимо дали се ползват или не, батериите стареят и излишното запасяване без нужда е безсмислено.

Батериите без защита може да бъдат изстисквани до максимум и съотвено дават по-голяма автономия. Трябва да се внимава обаче да не бъдат изчерпани докрай, защото възстановяването им е доста трудно, а понякога невъзможно. Също така нямат защита при късо съединение, както и защита от презареждане при некачествени зарядни у-ва.

Ето и едно кратко сравнение между ICR и IMR (високотокови) батериите:

LiCoO2 или ICR (Ion-Cobalt-Rechargeable). Висок капацитет, по-високо вътрешно съпротивление, по-висока температура на изпусканите газове при неправилна употреба (включително претоварване), възможност за запалване на изпуснатите газове.

LiMn2O4 или IMR (Ion-Manganese-Rechargeable). По-малък капацитет, по-ниско вътрешно съпротивление, по-ниска температура и налягане на изпусканите газове при неправилна употреба. Запалване е малко вероятно.

Малко полезно видео по темата или защо трябва да сме внимателни с литиево-йонните акумулатори.

Orlov · 26.09.2016 11:29:12

Спекътър на различните източници на светлина

Това е спектъра на светлината изразен спрямо дължината на електромагнитната вълна.

Така изглежда спектъра на идеалния източник на светлина който излъчва с еднакъв интезитет в целия спектър.

В реалния живот нещата около нас не излъчват светлината по-този начин.
Ето спектъра на една типична изкуствена светлина.

Макар спектъра да изглежда не идеален, то всички цветове са добре представени.
Ето как обаче изглежда спектъра на слънцето при залез.

Както се вижда характеристиката е нелинейна. Има малко зелено и почти никакво синьо.
Ето как изглежда характеристиката на една лампа с нажежаема жичка.

Вижда се че спектъра и е близък с този при слънчев залез.
Ето как изглежда спектъра на лампа с трудно топим метал която развива много висока температура.

Вижда се че спектъра е блъзък до този на следобедно слънце преди залез.
Ако имаше нетопим метал който да развива по-висока температура щяхме да постигнем слънчевия спектър по обедно верем.
За съжаление нямаме и затова се опиваме да го добием от LED светлината.
Ето как изглежда спектъра на типичен бял диод:

Както се вижда графиката не прилича на подходящ източник на светлина. Някой цветове присъстват много, други никакви ги няма.
Но производтелите на диоди почнаха да произвеждат цветово по-правилни диоди.
Ето графиката на един диод с топла светлина.

Така нещата изглеждат по-добре и спектъра е близък до този на слънчев залез. Но в него пак липсват някой цветове.
Затова производителите пускат на пазара диоди с неутрална светлина.
Ето типичен спектър на диод с неутрална светлина.

Така спектъра изглежда доста по-добре, но все още има какво да се желае.
В графиката долу може да видите как се променя цвета на светлината спрямо температурата.

Ето и някой важни параметри:
Correlated color temperature (CCT) ни показва на коя графика светлината от източника се доближава.
Color rendering index (CRI) ни показва колко близко до тази графика е източника на светлина.

Важното в случая е че параметръра CRI сам по себе си не ни дава всичката информация за източника на светлина.
Тоест топла светлина с висок CRI не е еквивалент на неутрална със същия висок CRI. Причината е че спектъра на неутралната е доста по-широк и покрива повече цветове. Разбира се има приложения където и едната и другата светлина имат своето предимство и въздейстават върху нас по различен начин.

Orlov · 26.09.2016 11:30:47

При избора на съвременен фенер е препоръчително да се объща внимание на два параметъра:
- излъчваната светлина по-възможност да се доближава до неутралната;
- диода да има висок индекс на вярно цветопредване (CRI);
В линка по-долу може да видите направен замервания на фенер Olight X7 Marauder. Фенера е предоставен от производителя конкретно за целта.
http://budgetlightforum.com/node/49406
Резултати:

На една от снимките светлината е жълтеникава (Meteor M43) и на пръв поглед изглежда неестествено, но в реални условия точно тази светлина е най-комфортна за очите при осветяване на такъв терен.

Въпреки че продукта е качествен, специалистите от форума са отбелязали като минуси студената светлина и ниския CRI.

Orlov · 26.09.2016 11:35:13

В борбата с конкуренцията извесните фенерджийски фирми често ни заливат с все по-големи цифри като забравят да ни кажат нещо важно.
А то е доста интересно.

Да видими какво означава най-често споменаваната мерна единица при фенерите - лумен:
Лумен (символ lm) е единицата за светлинен поток в системата SI.
Един лумен е равен на светлинния поток, излъчван от точковиден източник в пространствен ъгъл 1 стерадиан при интензитет на светлината 1 кандела.

До тук добре. Сега да видим какво е това кандела:
Канде́ла (означение cd) е единица за измерване интензитета (силата) на светлината.
Тя е равна на интензитета на светлината в дадено направление от източник на монохроматично лъчение с честота 540·1012 херца, енергийната сила на светлината на който в това направление е (1/683) W/sr.

До тук добре. Но има и интересно допълнение:
Избраната честота съответства на зеления цвят. Човешкото око притежава най-голяма чувствителност в тази област на спектъра. Ако излъчването има друга честота, то за достигане на същата сила на светлината е необходима по-голяма интензивност на енергията.

И какво излиза?
Взимате си фенер със студена светлина която има много лумени, само дето се намират в неподходящата част на спектъра.
Случайно ли е че извесните фирми слагат неутрални диоди само в лимитираните скъпи серии и много рядко в стандартните?
Не, защото неутралните диоди имат по-малко лумени, а производителите не искат да пишат по-ниски стойности на опаковките.
Има и неутрални диоди с виоки лумени (висок добив), но са скъпи. А производителите не искат да си оскъпяват стоката. Виж в limited edition може, там клиента и без това плаща много отгоре.
Ето как изглежда спектъра на изкуствената бяла светлина при диоди с различни цветови температури:

А това е графика на нашето възприятие спрямо различните цветове (честоти) от спектъра на видимата светлина:

Заключение:
Използването на фенер с неутрална бяла светлина ви дава следните предимства пред судената светлина:
- не уморява очите, не разширява зениците, много по-малка ултравиолетова съставка от тази в студената свелина;
- спектъра е близък до това което нашите очи и мозък възприема;
- по-добро разграничаване на цветовете. При осветяване на терен се зеления цвят на тревата, кафявия на почвата и червения при наличие на кръв (примерно при лов) се различават много по-добре;
- по-добро проникване през замърсен въздух, прах, мъгла, водни пари и т.н. Тук топлата светлина има още по-голямо предимство;

Малко допълнителна информация за студената бяла светлина излъчвана от диодите:
- Поради по-високата си честота (по-малка дължина на вълната) и съответно по-голямата енергия която носи при съприкосновение с прахови, водни и т.н. частици във въздуха ефективността и пада много в реални условия;
- Животните реагират най-зле на UV съставката на прожекторите, нея виждат най ясно;
- Съшата съставка уврежда безвъзвратно ретината, прави мудна ретиналната реакция, покачва стресовият хормон в пъти , както и сваля в пъти този на мелатонина;
- колкото е по " бяла" една светлина", толкова фосфорният слой на емитера е по тънък и толкова повече UV и синя светлина той пропуска. Както е извесно бели диоди няма. Диодите са сини с фосфорно покритие което определя точният нюанс на бялото.
ПП
Не се подлъгвайте по високите стойности на лумените и метрите написани върху опаковките. Не се съобразявайте с това което търговците ви предлагат. Те в общия случай продават каквото имат и много малко от тях са запознати с материята.

Orlov · 26.09.2016 11:36:48

Неутрално бяла срещу студено бяла диодна светлина:
В ляво неутралната светлина дава истински цветове докато при студената в дясно цветовте изглеждат като "измити".

Orlov · 26.09.2016 11:39:30

Различни цветови температури при различните версии на Olight S1.

От ляво на дясно
Brass coated, …Brass raw,… Rose Gold,… Copper raw silver, .. Copper raw blue,.. Titan polished,.. Titan matt, ..Alu

Различен цвят на светлината

Orlov · 26.09.2016 11:42:06

Важна статия за различните мобилни осветиелни тела.
Линк:
http://adv-bulgaria.com/forum/main-cate … 0%BD%D0%B0
Най-интересна част от първата статията е обяснението защо по-ниската (топла и неутрална) цветова температура е по-удачна при избор на изкуствена светлина.
Крива на Круитоф

https://en.wikipedia.org/wiki/Kruithof_curve
Кривата на Круитоф отразява отношението между цветовъзприятието и силата/интензитета на светлината.Като пример, дневната светлина при висока облачност, която достига до 6500 Келвина се възприема от очите на повечето хора като съвършено бяла. Докато един изкуствен източник на светлина със същата цветна температура (да речем някои LED фенери) ще бъде възприеман от много хора като студен и клонящ към виолетово, при което повечето цветове ще бъдат неправилно възприемани. Точно това е разликата, която се получава от силата на осветеност при различните източници на светлина. Затова и когато оценяваме един източник, винаги трябва да вземаме предвид, неговият интензитет заедно с цветната му температура. Още малко с практическите примери, при нисък интензитет на светлината отново да речем от малко фенерче, с цветна температура ~3000 Келвина ще бъде възприемана от повечето хора като дневна бяла, при нивата, които осигурява този източник и респективно фенерчето ще бъде оценявано високо от гледна точка, правилност на цветовъприемането..

И една статия за това как влияе диодното осветление със студена светлина на нашето зрение
Линк:
http://led-bulgaria.com/%D0%92%D1%80%D0 … 1%82%D0%BE

Orlov · 26.09.2016 11:45:53

Ето тук има важна информация защо субективно не може да сравним два различни дидодни фенера.
http://www.offroad-bulgaria.com/showthread.php?t=114878

Понеже не мога да го-кажа по-добре ще цитирам мнението на един от учасниците в обсъждането и неговия отговор на твърдението че субективното възприятие е най-важно.

"Субективното усещане за яркост не винаги дава точна представа кога виждаш повече. Добър пример за това са ксеноновите фарове от най-евтиния 6000К вид - всеки казва "пред мене е ден", но както пред него е ден, така вижда пешеходците от тройно по-малко разстояние, отколкото с халогенните фарове и със сигурност не както през деня. Това е, защото приносът на различните съставки на светлината към субективната оценка за яркост съвсем не е този, който същите съставки имат към цветното зрение или пък разпознаването на контури в очите."

Само бих доуточнил че халогенните фарове имат цветова температура разположена между топлата и неуралната светлина.

Последно редактиран от Orlov (26.09.2016 11:46:44)

RELAX · 26.09.2016 12:30:54

@Orlov, един въпрос относно батериите и проверката на техният заряд, че съвсем скоро възникна дебат точно по този повод ...

В Лидл предлагат дигитални тестери за батерии от този вид на снимката долу, където реално за да провериш капацитета, поставяш батерията на късо м/у двата полюса на тестера. Това представлява ли някаква опасност от възпламеняване при литиево-йонните батерии, и изобщо самата проверка влияе ли и до колко на капацитета при тях или на по-обикновените метал-хидритни

XENOS::BUSHCRAFT FORUM > Българският Бушкрафт Форум

#1 26.09.2016 11:18:14

Теоретична информация за фенерите и осветлението

#2 26.09.2016 11:21:04

Отг: Теоретична информация за фенерите и осветлението

#3 26.09.2016 11:22:21

Отг: Теоретична информация за фенерите и осветлението

#4 26.09.2016 11:23:26

Отг: Теоретична информация за фенерите и осветлението

#5 26.09.2016 11:24:55

Отг: Теоретична информация за фенерите и осветлението

#6 26.09.2016 11:26:05

Отг: Теоретична информация за фенерите и осветлението

#7 26.09.2016 11:27:23

Отг: Теоретична информация за фенерите и осветлението

#8 26.09.2016 11:29:12

Отг: Теоретична информация за фенерите и осветлението

#9 26.09.2016 11:30:47

Отг: Теоретична информация за фенерите и осветлението

#10 26.09.2016 11:35:13

Отг: Теоретична информация за фенерите и осветлението

#11 26.09.2016 11:36:48

Отг: Теоретична информация за фенерите и осветлението

#12 26.09.2016 11:39:30

Отг: Теоретична информация за фенерите и осветлението

#13 26.09.2016 11:42:06

Отг: Теоретична информация за фенерите и осветлението

#14 26.09.2016 11:45:53

Отг: Теоретична информация за фенерите и осветлението

#15 26.09.2016 12:30:54

Отг: Теоретична информация за фенерите и осветлението

Board footer