Меню

Костер как средство освещения



История создания источника света

История развития источников света относится к самым древним временам. Первым этапом можно условно назвать приручение огня нашими предками. Свет костра послужил отправной точкой в долгом пути эволюции качества освещения окружающего пространства.

В двадцатом столетии лампа накаливания стала широко распространенным элементом освещения домов

После покорения огня, древние люди для удобства стали использовать факелы, ведь света от костров и огня в печи было недостаточно. Римляне и египтяне применяли для освещения специальный масляный раствор, помещенный глиняную посуду. Обитатели некоторых других стран использовали в качестве горючей жидкости нефть.

Чтобы улучшить качество освещения, в Европе появились первые свечи, сделанные из густого жира. Немного позже они были улучшены благодаря применению китового жира и стеариновой кислоты. Новые материалы свечей были гораздо качественнее, их отличал чистый свет и отсутствие запаха при горении.

Знаменательной датой в области усовершенствования источников света считается 1879 год – именно тогда Томас Эдисон запатентовал лампу накаливания, улучшив и доработав изобретение русского ученого А. Лодыгина. Конечно, этому событию предшествовала череда научных поисков и исследований, что в итоге и дало свой закономерный результат. В двадцатом столетии лампа накаливания стала широко распространенным элементом освещения домов. На протяжении всего времени она претерпевала различные изменения – менялась форма, цветность, ее размеры – но принцип работы оставался таким же.

В отличие от люминесцентных вариантов, в металлогалогенных источниках света используются галогениды некоторых металлов

Параллельно с этим ученые активно изучали воздействие электрических разрядов на различные предметы. В частности, была открыта возможность использовать осветительные приборы, основывающиеся на свечении газов, взаимодействующих с электричеством. Так, в 1886 году Никола Тесла стал изобретателем газоразрядной аргоновой лампы, которая послужила прародителем компактной люминесцентной лампы. Также одной из разновидностей данного изобретения являются металлогалогенные лампы. В отличие от люминесцентных вариантов, в металлогалогенных источниках света используются галогениды некоторых металлов. На сегодняшний день, благодаря ряду доработок и улучшений, мы можем наблюдать применение газоразрядных ламп в общественных помещениях, на фабриках, а также в освещении торговых объектов.

Еще в 1907 году британский ученый Генри Раунд заложил основы светодиодных источников света. В 1923 году уже советский физик О. Лосев проводил опыты, используя диоды и карбиды кремния. В наше время, источники света на основе светодиодов получили мощный толчок к развитию и по прогнозам ученых в ближайшее десятилетие станут массовым элементом в освещении города.

Можно выделить на сегодняшний день и ряд специфических источников света, имеющих возможность работать определенное время без электрического питания. Сюда относятся фото- и радиолюминесцентные лампы, работающие за счет заряженных солнечным светом люминофоров и радиоактивного облучения соответственно. В освещении домов и общественных помещений, конечно, их не найти, но их польза неоценима в местах, где нет доступа к электричеству.

С древних лет и до современности источники света проделали огромный путь: от костра до мощных светодиодных ламп. И, как известно, прогресс никогда не стоит на месте, поэтому уже в ближайшем будущем, возможно, мы сможем увидеть улучшенные в несколько раз осветительные приборы, или же кардинально новые решения в области освещения.

Источник

Виды костров (плюсы, минусы, способы изготовления)

Для грамотного выбора конструкции костра, прежде всего нужно обозначить цели, для которых он нужен:

  • Обогрев
  • Готовка еды
  • Сушка одежды и обуви
  • Ночёвка

Следует помнить, что костёр, согревает лишь обращенные к нему поверхности, поэтому нелишним будет позаботиться об отражательных стенках. Отражающая стенка не только отражает тепло, но и заставляет дым подниматься вверх. С помощью такой стенки улучшается обогрев укрытия, построенного для ночевки.

Маленький костер легче разводить и поддерживать, чем большой. Несколько малых костров, расположенных по кругу, в холодную погоду дадут больше тепла, чем один большой. Для обогрева костер делают побольше, для приготовления пищи — поменьше.

Поддержание огня требует меньшей затраты сил, чем добывание нового. Довольно часто на ночь костер приходится гасить. В этом случае засыпайте угли золой. Утром они будут еще тлеть, и вы легко раздуете огонь.

Выбор топлива:

  • Не стоит рубить на дрова растущие деревья. Это, во-первых, вредит природе, а, во-вторых, зеленые ветки дают больше дыма, чем огня. Используйте в качестве топлива высохшие ветви и сухостой.
  • Старайтесь собрать березовые или ольховые дрова, а также дрова смолистых хвойных (ель, сосна). Использовать для костра рябину, черемуху, лиственницу и осину нецелесообразно – они дают мало тепла.
  • Если вы идете по местности, где нет деревьев, костер можно разжечь из торфа, травы, кизяка (высохший помет).

Итак, перейдём к видам костров. Мы выбрали семь наиболее полезных и часто встречающихся:

Шалаш

Один из самых распространённых видов костра.

Как развести:Дрова складывают наподобие шалаша или домика. Внизу помещается растопка. Первый ряд костра желательно укладывать из тонких веток, когда они начнут гореть подкладываем дрова большего размера (кладем дрова формируя шалаш). Таким образом, костёр не потухнет. Если складывать костёр сразу из толстых дров, то растопка может потухнуть быстрее, чем загорятся дрова.

Плюсы:

  • Даёт большое и ровное пламя
  • Удобен для готовки еды и просушки одежды
  • Может использоваться для освещения, так как горит ярко

Минусы:

  • Не пригоден для ночёвки, так как требует частого подкладывания дров в костер и соответственно наличие дежурного.
  • Для длительного горения требует много дров.

Колодец

Представляет собой четырехугольный костёр, сложенный из толстых поленьев. Иногда, если требуется большой костер (праздничный), вместо поленьев используют длинные бревна.

Читайте также:  Точечное освещение для витрин

Как развести: Складываем приготовленные заранее дрова в форме сруба, в центр кладём растопку и поджигаем её.

Плюсы:

  • Направленное пламя отлично подходит для приготовления пищи или просушки одежды

Минусы:

  • Дрова должны быть примерно одинакового размера. В принципе, это не большая проблема.
  • Не может быть использован для обогрева места стоянки, так как даёт направленное пламя, которое больше пригодно для готовки.

Нодья

Складывается из хвойных бревен длиной до трёх метров и диаметром более тридцати сантиметров. Очень надежный костер длительного действия обычно применяемый охотниками тайги и северных районов для ночлега в холодную погоду.

Как развести: Существует две разновидности нодьи, это 2-х брёвенная и 3-х брёвенная. В обоих случаях целесообразно сделать отражающий экран из брезента или снега. Тепло от нодьи будет отражаться от экрана и греть вас. Также тепловым экраном может служить «выворотень» дерева. Нодья должна располагаться на расстоянии не менее метра от вашего спального места. Чтобы бревна лучше загорелись можно предварительно сделать насечки на них, так огонь быстрее воспламенит дерево.

Нодья в два бревна: Берутся три сухостойных еловых бревна толщиной по 30-40 см, длиной до 2-3 м. Чтобы дерево быстрее загорелось, перед укладкой по всей длине бревна необходимо сделать заструги топором, не снимая стружку до конца. Два бревна кладутся друг на друга и закрепляются с двух сторон колышками. Нижнее бревно затёсывается (канавка обычно делается вдоль). Между бревнами, куда закладывается растопка, делаются узкие распорки (два чурбака, расположенные возле колышков). Третье бревно кладется на землю, невдалеке от костра. Его назначение — регулировать тягу.

Нодья в три бревна: Если костёр разводится зимой, то необходимо расчистить площадку от снега, либо положить поперечены. Два бревна укладывают параллельно на землю. По всей поверхности брёвен разводят огонь. Когда брёвна охватит пламя, сверху кладётся третье. Тем самым создается подток воздуха, а кроме того проще заложить растопку. Часто нодью складывают на месте догорающего костра, давшего много углей. Угли разгребают по всей длине бревен.

Плюсы:

  • Костёр идеально подходит для ночёвки. Рядом с ним можно выспаться даже в лютый мороз.
  • Может обогревать сразу группу человек

Минусы:

  • Достаточно много времени требуется для его создания, но это того стоит.
  • Данный костёр предполагает наличие у вас топора или пилы.

Звёздный

Костер длительного действия. Распространён в Сибири.

Как развести: Костёр складывают из 5-10-ти крупных брёвен до трёх метров длиной. Концы брёвен складывают вместе на подобие звезды. По мере прогорания, поленья двигают к центру.

Плюсы:

  • Очень жаркий костер, даёт много тепла.
  • Вокруг него можно располагаться на ночлег даже зимой.
  • Даёт жаркое узкое пламя, на нём удобно готовить пищу в одной посуде.

Минусы:

  • Необходимо пододвигать бревна к центру по мере их сгорания.
  • Требуются толстые бревна, как собственно и для любого типа бивачных костров.

Таёжный

Костёр длительного действия использующийся для отопления лагеря. Этот костёр даёт много жара и изготавливается довольно просто, конечно если имеются дрова (брёвна) нужного диаметра. У правильно сделанного таёжного костра можно спать даже зимой. Такой костер можно разводить на снегу, костёр очень устойчив в погодным условиям.

Как развести: Чтобы развести данный костер, необходимо иметь либо пилу, либо топор (хотя бы топор). Поскольку данный костер относится к ночлежным (бивачным), то нужны соответствующие дрова(брёвна), чтобы могли гореть 6-8 часов. Валим толстые сухостойные деревья и распиливаем или разрубаем на несколько частей, примерно по 2 метра каждое. Поперёк того места где вы будете ночевать кладётся толстое дерево (завалок, подъюрлок). На поъюрлок(бревно) кладутся 2,3 бревна длиной 2 метра. Брёвна немного выдвигают вперёд и подпаливают снизу. На подъюрлоке 3 полена должны лежать вместе, а на земле врозь (см.картинку выше) и с подветренной стороны. Это делается для того,чтобы не выдвинутая за подъюрлок часть полен не загорелась. По мере того как полена будут прогорать их необходимо будет пододвинуть. Как правило достаточно встать 1-2 раза за ночь.

Плюсы:

  • Замечательный бивачный костёр, возле которого можно ночевать большой группой даже зимой.
  • Даёт большое жаркое пламя и много углей, потому хорош для варки пищи в нескольких посудах и просушки одежды.

Минусы:

  • Необходимы толстые бревна
  • Необходимо просыпаться 1-2 раза за ночь чтобы пододвинуть бревна

Камин

Используется для ночного обогрева.

Как развести:Из четырех коротких бревен складывается колодец, внутри которого разводят костер. С одной стороны колодца делают наклонную стенку – вбивают два толстых кола, наклоненных наружу. На колья складывают крупные поленья или бревна. По мере прогорания нижних бревен верхние скатываются вниз.

Плюсы:

  • Может гореть очень долго. Используется для ночного обогрева.

Минусы:

  • Не самая простая конструкция
  • Потребуется много брёвен

Полинезийский

Не очень распространённый вид костра. Практически невидим, при этом даёт много углей. Незаменим в ветреную и дождливую погоду.

Как развести: Копаем конусообразную яму глубиной в пол метра (можно до метра) и обкладываем стенки брёвнами. На дне разводим костёр

Плюсы:

  • Костёр очень удобен для приготовления пищи.
  • Можно использовать в непогоду(дождь), если предварительно сделать навес над костром.
  • Костёр практически незаметен со стороны

Минусы:

  • Необходимо копать яму, что в отсутствии лопатки затруднительно (или например зимой).
  • Костёр является узкоспециализированным и может использоваться только для приготовления пищи.

Источник

История освещения: от костра до светодиодов и дальше

Содержание

Кому из людей не знаком страх темноты? Конечно, многие взрослые скажут: чего там бояться, темнота она и есть темнота. Но давайте попробуем вспомнить то время, когда мы были детьми: кровать с уютными подушкой и одеялом представлялась крошечным безопасным островком в море темноты. Шкаф становился проходом в неизведанное, пространство под кроватью – убежищем для монстров. Почему темнота оказывает такое влияние на большинство людей, откуда берётся страх перед ней и почему мы чем дальше, тем отчаянней нуждаемся в свете?

Читайте также:  Комфортное освещение для работы

Некоторые исследователи полагают, что страх перед темнотой появился у людей ещё в древности как следствие жизненного опыта. Например, многие хищники ведут ночной образ жизни, а значит, вероятность быть съеденным ночью оказывается выше. К тому же наши органы чувств плохо приспособлены к условиям слабой освещённости: всё-таки человек – существо преимущественно дневное. Добавим к этому суточные ритмы, которые (если речь не идёт о привыкшем к ночному образу жизни, хотя и тут вопросов остаётся достаточно) изменяют биохимические процессы в организме, что приводит к снижению умственной активности и физических способностей. Картина получается тревожная: человек ночью весьма уязвим. Ну а где тревога – там и страх, который в современном городе кажется чем-то иррациональным, но поспорить с опытом тысяч прошлых поколений, запечатлённым в нашей ДНК, не так-то просто.

Поэтому современные города стали похожи на новогодние ёлки – в поле зрения людей постоянно находится как минимум один источник света, а чаще – намного больше. В отдельных случаях экологи даже используют понятие «светового загрязнения» для описания засветки, возникающей над крупными городами, что ещё раз подчёркивает вред от избыточного освещения.

Костёр, а с ним и свет, и тепло

Когда-то человеческие поселения были еле-еле освещены светом костров и факелов. Первым источником света для первых людей стал огонь. И дело пошло на лад: хищники остались в окружающей костёр темноте, а поселенцы вдобавок получили источник тепла для приготовления пищи.

А почему вообще костёр светит? Горение – в самом общем случае – это процесс превращения одних веществ в другие, проходящий со значительным выделением тепла. Нас же интересует конкретный случай: что происходит при взаимодействии с кислородом. Когда мы подносим горящую спичку к топливу (пускай это будут обыкновенные дрова), поверхность дерева нагревается выше температуры воспламенения, и молекулы веществ, из которых состоит древесина, вступают с кислородом в химическую реакцию. При этом снова выделяется тепло и реакция становится самоподдерживающейся – выделившееся при сгорании одной порции вещества тепло идёт на воспламенение другой.

Среди продуктов сгорания присутствует множество частиц с избыточной энергией, полученной в ходе реакции. Но долго пребывать в таком виде они не могут и стремятся вернуться в основное состояние. А поскольку энергия ниоткуда не берётся и никуда не пропадает, она испускается в том числе в виде фотонов, которые формируют как видимый свет, так и инфракрасное излучение, которое мы воспринимаем как тепло. Но здесь и кроется загвоздка. Поскольку на видимый свет приходится лишь небольшая часть излучения, световая отдача костра, факела, свечи и т.п. очень невелика.

Вплоть до XIX века, когда широкое распространение начало получать освещение электрическое, человечество использовало практически одно горение как источник света. На этом пути были перепробованы различные варианты топлива и исполнения светильников: в разное время и в разных ситуациях люди пользовались лучинами, керосиновыми и масляными лампами, свечами, газовыми фонарями. Встречались и экзотические решения. Например, индейцы использовали для освещения своих хижин высушенную рыбу-свечу с пропущенным через неё фитилём – обилие в ней жира прекрасно поддерживает горение. Собственно, поэтому эта небольшая рыбка и получила в народе такое название (по-научному же она это эвлахон или тихоокеанский талеихт).

Пробуем электричество

С приходом эпохи электричества ситуация начала меняться. Первыми электрическими лампами, вопреки расхожему мнению, стали вовсе не лампы накаливания, а угольные дуговые источники света. В таком приборе источником света выступала электрическая дуга, образовывавшаяся между двумя угольными электродами. В конце XIX века такие лампы получили широкое распространение в качестве источников уличного освещения.

Электрическая дуга появляется, когда вещество между двумя электродами под воздействием мощного электрического поля ионизируется и переходит в состояние плазмы. Но, как и в случае с горением, отдельные ионы стремятся вернуться в устойчивое энергетическое состояние, вследствие чего происходит их рекомбинация со свободными электронами, а излишек энергии испускается в виде фотонов. В зависимости от того, чем заполнено пространство между электродами – воздухом, благородными газами, парами металлов или их солей – изменяется спектр получаемого излучения.

Кстати, одним из изобретателей, отличившихся на поприще электрического света, стал наш соотечественник Павел Николаевич Яблочков, разработавший простую и эффективную конструкцию угольной дуговой лампы, в дальнейшем и названной его именем – свечой Яблочкова. Однако, Павлу Николаевичу тоже не удалось преодолеть один из самых больших недостатков таких источников света – их маленький срок службы. Большинство образцов угольных дуговых ламп горели не больше 100 часов.

Поэтому в начале XX века повсеместно стали использоваться более долговечные лампы накаливания с нитями из тугоплавких металлов, которые до сих пор, по прошествии уже более чем ста лет, всё ещё остаются весьма популярными в силу своей дешевизны и неприхотливости. Хотя первые образцы, разработанные Томасом Эдисоном ещё в 70–80-х годах XIX века использовали угольное волокно и также имели ограниченный срок службы – около 40 часов, это не помешало им получить широкое распространение и иметь коммерческий успех. Ключевым фактором для них стало удобство использования и низкая цена – в течение первых пяти лет существования фабрики Эдисона по производству ламп их цена снизилась с 1 доллара 25 центов до 22 центов за штуку.

Читайте также:  Освещение рабочей поверхности стол

Приветствуем газорязрядные лампы!

Но о дуговых, или разрядных, источниках света никто не забыл. Ещё в 90-х годах XIX века Никола Тесла запатентовал систему освещения газоразрядными лампами, наполненными аргоном. Такая лампа требовала для своей работы источника тока высокого напряжения и высокой частоты. Кстати, далёкие потомки тех первых ламп используются и по сей день, наряду с криптоновыми, ксеноновыми, неоновыми и некоторыми другими.

В дальнейшем идея развивалась, появлялись металлогалогенные, натриевые лампы, большое распространение получили лампы ртутные – которые мы используем и сейчас. Хотя первые эксперименты с парами ртути в качестве внутренней среды газоразрядных ламп показали, что свет, отдаваемый таким источником, имеет довольно низкое качество – в видимой части его спектра преобладают синие и зелёные цвета. Более того, в нём велико количество ультрафиолета, для глаза невидимого, а в больших количествах вредного для живых организмов. На этом свойстве паров ртути, кстати, основаны бактерицидные и кварцевые лампы – в них используются специальные типы стёкол, которые в большей степени пропускают ультрафиолетовое излучение, чем привычное нам силикатное стекло.

В 1926 году группа немецких инженеров во главе с Эдмундом Гермером предложила покрывать внутреннюю поверхность ртутных ламп люминофором – веществом, которое способно поглощать ультрафиолет и переизлучать свет в видимом диапазоне. Так родилась люминесцентная лампа – она же лампа дневного света. Важным преимуществом газоразрядных ламп стала, была и остаётся более высокая эффективность по сравнению с лампами накаливания – их светоотдача может на порядок отличаться. А значит, меньше энергии становится теплом и больше – светом.

Появление светодиодов

Первые промышленно значимые светодиоды появились в 60-х годах XX века. На первых порах это были источники красного (реже – жёлто-зелёного) света, которые использовались в различных индикаторах. Эффективность их оставляла желать лучшего – всего 1-2 люмена на ватт, что было чуть ли не на порядок ниже традиционных ламп накаливания. 30 лет спустя, в середине 90-х годов, этот показатель составлял уже 30, а к концу тысячелетия – уже до 60 люменов на ватт.

Светодиод – это полупроводниковый прибор, излучающий свет при пропускании через него электрического тока. Источником же света служит процесс рекомбинации, также как у рассмотренных ранее дуговых ламп, но в данном случае он идёт не между положительно заряженными ионами и электронами, а между электронами и дырками – обычными «обитателями» полупроводников. Причём излучать светодиод может только в очень узком диапазоне спектра, определяемом составом полупроводника. Поэтому для создания белых светодиодов в любом случае используются люминофоры.

Серьёзным препятствием для массового внедрения светодиодного освещения оставалась высокая стоимость, но по мере открытия новых полупроводниковых материалов и увеличения объёмов производства их цена снижалась. Хотя до сих пор светодиодные лампы обходятся дороже, чем сопоставимые им по световому потоку лампы накаливания, это с лихвой компенсируется существенно более низким энергопотреблением и на порядок большим сроком службы.

Распространённым является мнение, что газоразрядные лампы в настоящее время сменяются на светодиодные источники в силу большей энергоэффективности последних. Это тоже не совсем правда. До недавнего времени световая отдача большинства светодиодных светильников была ничуть не выше их аналогов, например, с натриевыми лампами высокого давления. Основными критериями здесь стали срок службы – чем дольше не нужно менять лампочку, тем меньше средств тратится на сам процесс замены, безопасность с экологической точки зрения – поскольку паров ртути в них нет, утилизировать светодиодный источник света можно, как любой другой электронный прибор. Но с развитием технологии световая отдача у светодиодов будет только расти, а классические газоразрядные лампы уже достигли практического предела и дальнейшие фундаментальные исследования в этой области кажутся нецелесообразными. В настоящее время перспективные образцы светодиодов, находящиеся на стадии исследовательской работы, показывают светоотдачу на уровне 250 лм/вт.

Смотрим в будущее

Что же нас ждёт в будущем? В настоящее время ведутся разработки в области органических светодиодов (OLED), но пока срок службы и характеристики не позволяют использовать их в качестве источника света. В любом случае потенциал светодиодного освещения ещё далеко не исчерпан, а значит, в ближайшие годы нас ждёт постепенное развитие этого направления с увеличением энергоэффективности и уменьшением цены.

Одним из перспективных направлений в развитии светодиодных приборов выглядит использование люминофоров на основе квантовых точек. Квантовая точка – это полупроводник, расстояние между энергетическими уровнями электронов в котором зависит от его геометрии. При переходе от одного уровня к другому испускается фотон, а значит, меняя размер квантовой точки и, соответственно, расстояние между энергетическими уровнями, мы можем менять энергию фотона, а следовательно – и частоту излучения или цвет света. Эти и некоторые другие свойства позволяют говорить о превосходстве квантовых точек над традиционными люминофорами. В настоящее время производство квантовых точек возможно в промышленных масштабах. Некоторые компании уже представили конечные продукты, в том числе и лампы, на их основе.

Источник