Heute sprechen wir über künstliche Lichtquellen. Sie wurden von Menschen erfunden, um Räume zu beleuchten, in denen die Sonne nicht vorhanden ist oder wenn sie verschwunden ist. Um zu verstehen, welche Eigenschaften für künstliche Lichtquellen wichtig sind, müssen wir das Spektrum der Sonne berücksichtigen. Die Sonne ist ein stark glühender Körper, der ein kontinuierliches Spektrum über einen weiten Spektralbereich abgibt. In diesem Fall wird seine Energie hauptsächlich für Wärme und Heizung verwendet. Nur der Teil des Spektralbereichs, den unser Auge sehen kann, wird für die Beleuchtung verwendet. Dieser Bereich ist auf eine bestimmte Wellenlänge von blau, violett bis rot begrenzt, was zu 400 bis 700 Nanometern führt. Es ist dieser Spektralbereich, an dem die Menschen interessiert sind, wenn sie von künstlichen Lichtquellen sprechen. Diese Zahl bezieht sich auf die Augenempfindlichkeitskurve, die maximal 400 bis 700 Nanometer im grünen Bereich und einen Rand von 400 bis 700 Nanometern aufweist.
Erinnern wir uns an die Struktur des Auges: Es hat Kegel und Stöcke. Es gibt drei Arten von Zapfen, die für die Bestimmung der Farbe verantwortlich sind. Ihr Maximum liegt im blauen, grünen und roten Bereich. Wenn sie auch bei enger Wellenlänge und gleicher Intensität blauem, grünem und rotem Licht ausgesetzt sind, wird dieses Licht von uns als Weiß wahrgenommen. Daher ist es einfach, einen Menschen zu täuschen: Es genügt, drei schmale Spektren von blauem, grünem und rotem Bereich zu nehmen, und das Auge wird es als weiß wahrnehmen. Es wird häufig in Displays verwendet, wenn wir diese drei Farben haben, um die gesamte Palette und schließlich ein weißes Bild zu erstellen. Aber das ist nicht immer gut für Lichtquellen. Es war einmal der Gedanke, dass man das Auge wirklich so täuschen und die drei Farben nutzen kann, um weißes Licht zu erzeugen. Aber jetzt gibt es ein Verständnis dafür, dass dies nicht sehr gut ist.
Anfangs benutzten die Menschen sehr einfache Lichtquellen. Es begann alles mit einem Feuer, Strahlen, Kerzen: Sie leuchten mit heißem Kohlenstoff, der Licht in einem weiten Bereich abgibt. Aber diese Lichtquellen waren unbequem. Sie emittierten mehr Wärme als Licht. Sie wurden durch Gaslaternen, Kerosinlampen, ersetzt, die auch den Verbrennungsprozess nutzten. Später wurden Bogenlampen erfunden - das sind Lampen, bei denen ein elektrischer Strom durchgelassen und entladen wird. Solche Lampen fanden im XX. Jahrhundert ihre breite Anwendung, und noch immer werden einige von ihnen als sehr leistungsstarke Lichtquellen verwendet. Die von ihnen verwendeten Materialien waren ursprünglich Kohlenstoff, wurden aber später durch Refraktärmetalle ersetzt. Eine Glühlampe wurde erfunden und ist immer noch im Einsatz. Es hat ein sehr breites Spektrum an Licht im sichtbaren Bereich und mit einem großen Beitrag des Infrarotbereichs, d.h. es ist sehr warm. Aus diesem Grund wird der größte Teil der Energie in Wärme umgewandelt und der Wirkungsgrad einer solchen Lampe ist gering.
Als effizientere Lampen sind Leuchtstofflampen heute weit verbreitet. Sie werden auch als Entladungslampen eingestuft. Sie erzeugen Strom zwischen den Elektroden in einer spärlichen Atmosphäre und die Gase glühen. Die beliebtesten davon sind Quecksilberlampen. Dazu gehört auch der Quecksilberdampf, der hauptsächlich im ultravioletten Bereich von 254 Nanometern Licht emittiert, aber es gibt noch längere Wellenlängenbänder. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden anorganische Phosphore verwendet, um die Entladungslampe zu umgeben und ultraviolettes Licht in ein sichtbares Spektrum umzuwandeln. Im Allgemeinen nimmt unser Auge dies als ein Spektrum des sichtbaren Bereichs wahr. Leuchtstofflampen, die Quecksilberdampfentladungslampen sind, sind seit Mitte des 20. Jahrhunderts in allen Betrieben weit verbreitet. Das eigentliche Spektrum solcher Lampen liegt nicht in der Nähe der Sonne.
Um zu bestimmen, wie nah das Spektrum einer bestimmten Strahlungsquelle an das der Sonne heranreicht, wird der Parameter Farbwiedergabeindex (CRI) verwendet. Es zeigt, wie integral das Spektrum Ihrer Quelle durch das Spektrum der Sonne überlagert wird. Je mehr sie sich überschneidet, desto näher ist sie bei 100%. Wenn Sie das Spektrum des Tageslichts betrachten, wird sein Farbwiedergabeindex mehr als 95% betragen, etwa 97-98%. Der Farbwiedergabeindex herkömmlicher Leuchtstofflampen liegt bei etwa 70%. Dies wird durch die Auswahl der Phosphore bestimmt, die das ultraviolette Spektrum des Quecksilberglühens umsetzen. Es gibt teurere Lampen mit einem höheren Farbwiedergabeindex, sie verwenden mehr Fluoreszenz. Luminophoren sind in diesem Fall anorganische Phosphore.
Heute wird zunehmend gesagt, dass es notwendig ist, energieeffizientere Lampen zu verwenden, so dass die Leuchtstofflampen durch LED-Lampen - Leuchtdioden (LED) - ersetzt wurden. Dies sind Halbleiterbauelemente auf Basis von Spur-of-the-Zone Halbleitern. Typischerweise sind Halbleiter entweder A3B5 oder A2B4, wie Galliumarsenid, Indiumphosphid oder Zinkselenid. Aus ökologischer Sicht sind dies nicht die angenehmsten Elemente, aber der Vorteil solcher LED-Lampen ist, dass sie sehr energieeffizient sind, da sie