В качестве источников искусственного освещения применяются лампы накаливания и газоразрядные лампы.

В лампах накаливания источником света является раскаленная вольфрамовая проволока. Эти лампы дают непрерывный спектр излучения с повышенной (по сравнению с естественным светом) интенсивностью в желто-красной области спектра. По конструкции лампы накаливания бывают вакуумные, газонаполненные, бесспиральные (галогенные).

Общим недостатком ламп накаливания является сравнительно небольшой срок службы (менее 2000 часов), сильное отличие спектрального состава излучения от естественного (нарушается правильная цветопередача) и малая световая отдача y (отношение создаваемого лампой светового потока к потребляемой электрической мощности) (y = 8-20 лм/Вт, при идеальных условиях 1 Вт соответствует 683 лм). В промышленности они находят применение для организации местного освещения.

Наибольшее применение в промышленности находят газоразрядные лампы низкого и высокого давления.

Газоразрядные лампы низкого давления, называемые люминесцентными , содержат стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта люминофором, наполненную дозированным количеством паров металлов (натрия, ртути 30 - 80 мг), галогенов (йод, фтор) и смесью инертных газов под давлением около 400 Па. На противоположных концах внутри трубки размещаются электроды, между которыми, при включении лампы в сеть, возникает газовый разряд, сопровождающийся излучением преимущественно в ультрафиолетовой области спектра. Это излучение, в свою очередь, преобразуется люминофором в видимое световое излучение. В зависимости от состава люминофора люминесцентные лампы обладают различной цветностью.

В последние годы появились газоразрядные лампы низкого давления со встроенным высокочастотным преобразователем. Газовый разряд в таких лампах (называемый вихревым) возбуждается на высоких частотах (десятки кГц) за счет чего обеспечивается очень высокая светоотдача.

К газоразрядным лампам высокого давления (0,03-0,08 МПа) относят дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ), по форме напоминающие вытянутые лампы накаливания. В спектре излучения этих ламп преобладают составляющие зелено-голубой области спектра.

Основными достоинствами газоразрядных ламп является их долговечность (свыше 10 000 часов: до 20 000 часов), экономичность, малая себестоимость изготовления, благоприятный спектр излучения (близкий к солнечному спектру), обеспечивающий высокое качество цветопередачи, низкая температура поверхности. Светоотдача y этих ламп колеблется в пределах от 30 до 105 лм/Вт (ДРЛ – до 65 лм/Вт, люминесцентные – до 90 лм/Вт, ксеноновые и натриевые – 110…200 лм/Вт), что в несколько раз превышает светоотдачу ламп накаливания.

К недостаткам этих ламп следует отнести наличие вредных веществ при их разгерметизации, радиопомехи, сложную и дорогостоящую пускорегулирующую арматуру, громоздкость и невозможность быстрого вторичного включения лампы при кратковременном отключении, а также длительность выхода отдельных типов ламп на номинальный режим (ДРЛ – до 3…5 мин). Существенным и наверное основным недостатком ГРЛ является пульсация светового потока.

1.4. НОРМИРОВАНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Наименьшая освещенность рабочих поверхностей в производственных помещениях устанавливается в зависимости от характеристики зрительной работы и регламентируется строительными нормами и правилами СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».

Характеристика зрительной работы определяется минимальным размером объекта различения, контрастом объекта с фоном и свойствами фона.

Объект различения - рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, который следует контролировать в процессе работы.

Фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается:

светлым при коэффициенте отражения r светового потока поверхностью более 0,4; средне светлым при коэффициенте отражения от 0,2 до 0,4; темным при коэффициенте отражения менее 0,2.

Контраст объекта различения с фоном (К) определяется отношением абсолютной величины разности яркостей объекта В О и фона В Ф к наибольшей их этих двух яркостей. Контраст считается большим при значении К более 0,5; средним - при значениях К от 0,2 до 0,5; малым - при значениях К менее 0,2.

В соответствии со СНиП 23-05-95 все зрительные работы делятся на 8 разрядов в зависимости от размера объекта различения и условий зрительной работы. Допустимые значения наименьшей освещенности рабочих поверхностей в производственных помещениях в соответствии со СНиП 23.05-95 приведены в приложении 1. (В зарубежных нормах размер объекта различения часто указывают в угловых минутах).

Кроме цветности источников света и цветовой отделки интерьера, влияющих на субъективную оценку освещения, важным параметром, характеризующим качество освещения, является коэффициент пульсации Кп:

К п = [(Е max - E min)/2Eср]*100% , (4)

где: E max - максимальное значение пульсирующей освещенности на рабочей поверхности; Е min - минимальное значение пульсирующей освещенности; Е ср - среднее значение освещенности за период колебаний.

Для газоразрядных ламп К п » 25...65 %, для обычных ламп накаливания К п » 7 %, для галогенных ламп накаливания К п » 1 %.

Пульсации освещенности на рабочей поверхности не только утомляют зрение, но и могут вызывать неадекватное восприятие наблюдаемого объекта за счет появления стробоскопического эффекта. Стробоскопический эффект - кажущееся изменение или прекращение движения объекта, освещаемого светом, периодически изменяющимся с определенной частотой. Например, если вращающийся белый диск с черным сектором освещать пульсирующим световым потоком (вспышками), то сектор будет казаться: неподвижным при частоте f всп = f вращ, медленно вращающимся в обратную сторону при f всп > f вращ медленно вращающимся в ту же сторону при f всп < f вращ, где f всп и f вращ соответственно частоты вспышек и вращения диска. Пульсации освещенности на вращающихся объектах могут вызывать видимость их неподвижности, что в свою очередь, может явиться причиной травматизма.

Значение К п меняется от нескольких процентов (для ламп накаливания) до нескольких десятков процентов (для люминесцентных ламп). Малое значение К п для ламп накаливания объясняется большой тепловой инерцией нити накала, препятствующей заметному уменьшению светового потока F лн ламп в момент перехода мгновенного значения переменного напряжения сети через 0 (Рис.1). В то же время газоразрядные лампы обладают малой инерцией и меняют свой сетевой поток F лл почти пропорционально амплитуде сетевого напряжения (рис.1).

Для уменьшения коэффициента пульсации освещенности К п люминесцентные лампы включаются в разные фазы трехфазной электрической сети. Это хорошо поясняет нижняя кривая на рис.1а, где показан характер изменения во времени светового потока (и связанной с ним освещенности), создаваемого тремя люминесцентными лампами 3F лл включенными в три различные фазы сети. В последнем случае за счет сдвига фаз на 1/3 периода провалы в световом потоке каждой из ламп компенсируются световыми потоками двух других ламп, так что пульсации суммарного светового потока существенно уменьшаются. При этом среднее значение освещенности, создаваемой лампой, остается неизменным и не зависит от способа их включения.

В соответствии со СНиП 23-05-95 коэффициент пульсации освещенности К п нормируется в зависимости от разряда зрительных работ с сочетании с показателем ослепленности Р:

P = (s - 1)*10 3 , (5)

где s - коэффициент ослепленности, определяемый как:

s = (DBпор) s / DВпор, (6)

где DВпор - пороговая разность яркости объекта и фона при обнаружении объекта на фоне равномерной яркости, (DBпор) s - то же при наличии в поле зрения блёского (яркого) источника света.

На освещенность рабочих поверхностей в производственном помещении влияют отражение и поглощение света стенами, потолком и другими поверхностями, расстояние от светильника до рабочей поверхности, состояние излучающей поверхности светильника, наличие рассеивателя света и т.д. Вследствие этого полезно используется лишь часть светового потока, излучаемого источником света.

Для искусственного освещения применяются различные источники света. По роду питающей их энергии различают электрические и неэлектрические источники света, по способу получения излучения — температурные и люминесцентные. Электрические источники света завоевали всеобщее признание. Преимущества электрических источников света перед неэлектрическими заключаются прежде всего в том, что они гораздо гигиеничнее последних, имеют несравненно большую световую отдачу (силу света и яркость), а также надежны в эксплуатации и обеспечивают возможность устройства гигиенически рационального освещения.

Электрические источники света по виду излучения подразделяются на три группы: а) лампы накаливания; б) газоразрядные лампы; в) смешанные источники света, совмещающие различные виды излучения (так, например, лампа солнечного света и др.).

В современных, наиболее совершенных лампах накаливания для повышения их экономичности применяется биспиральная нить накаливания, а колбы наполняют смесью малотеплопроводных газов — криптоном и ксеноном. С целью уменьшения яркости нити накаливания и приближения спектра излучения к дневному в первом случае изготовляют лампы с колбами либо из матового и молочного стекла, либо с колбами из светло-голубого стекла. Такие лампы имеют ряд гигиенических преимуществ по сравнению с лампами, имеющими колбы из прозрачного бесцветного стекла.

В газоразрядных лампах используют излучение газов или паров металла, возникающее под действием проходящего через них электрического тока. Для общего освещения линейный спектр большинства газоразрядных ламп является недостатком, так как при таком освещении происходит искажение цвета предметов. Применение люминофоров в сочетании с газовым разрядом позволило создать источники света, дающие излучение с почти непрерывным спектром любого состава, обладающие при этом высокой световой отдачей. Особенно широкое распространение получили осветительные люминесцентные лампы, дающие свет, близкий к белому, или дневному.

Люминесцентные лампы представляют собой цилиндрические стеклянные трубки, вн утренняя поверхность которых покрыта тонким равномерным слоем люминофора. В оба конца трубки впаяны электроды. В лампу вводят капельку ртути и инертный газ при давлении в несколько миллиметров ртутного столба.

Таким образом, современные люминесцентные лампы представляют собой газоразрядные ртутные лампы низкого давления, в которых ультрафиолетовое излучение, возникающее при прохождении электрического тока через пары ртути, превращается при помощи светосоставов (люминофоров), нанесенных на внутреннюю поверхность колбы, в видимое излучение. Применяя различные люминофоры или их смеси, получают лампы с излучением любого спектрального состава.

В настоящее время выпускают четыре основных типа ламп, отличающихся по цвету излучения:

1. лампы дневного света (ДС);
2. лампы холодно-белого света (ХБС);
3. лампы белого света (БС);
4. лампы тепло-белого света (ТБС).

На рис. 124 даны спектральные характеристики этих типов ламп.

Рис. 124. Спектральные характеристики люминесцентных ламп типа ДС, ХБС, БС, ТБС.

В люминесцентных лампах в среднем 20% потребляемой энергии превращается в видимое излучение. Это в 2-2,5 раза больше, чем в лампах накаливания. Световая отдача люминесцентных ламп дневного света составляет от 33 до 42,5 лм/вт, а люминесцентных ламп белого света она еще выше — до 52,5 лм/вт, т. е. в 3-3,5 раза выше, чем в лампах накаливания. Характерным для всех упомянутых выше ламп является недостаточное излучение в красной части спектра.

Яркость трубки люминесцентных ламп, дающих свет, близкий к белому или дневному, составляет от 3000 до 9000 нт. Особенностью люминесцентных ламп является возможность получения спектра излучения, близкого к спектру дневного света. Это новое качество важно в гигиеническом отношении. Не меньшее гигиеническое значение имеет еще и то, что яркость трубки в люминесцентных лампах во много раз меньше, чем яркость нити накала электрических ламп накаливания. Кроме того, при освещении люминесцентными лампами получается почти полное отсутствие теней и бликов на освещаемой поверхности, т. е. те качественные преимущества, которые нельзя достичь без применения специальных арматур от ламп накаливания.

Люминесцентные лампы не лишены недостатков. Существенный недостаток люминесцентных ламп, питаемых переменным током, состоит в периодичности колебаний светового потока до 100 раз в секунду.

Смешанные источники излучения совмещают оба вида излучения.

К ним относятся дуговые лампы, лампы солнечного света и др. Все эти источники также содержат ультрафиолетовые лучи. Большого внимания с гигиенической точки зрения заслуживает лампа искусственного солнечного света.

В настоящее время нашей промышленностью разработаны источники света, дающие одновременно видимое и эритемное излучение и не требующие для своего включения пусковых приспособлений — ртутно-вольфрамовые лампы (РВЭ-350).

Светильники

Светильники — приборы, которые состоят из источника света и осветительной арматуры. Для освещения должны применяться светильники, а не источники света — лампы.

В осветительных установках создание заданной величины освещенности и требуемого распределения яркости в поле зрения невозможно без осветительной арматуры, главной задачей которой является перераспределение светового потока и ослабление блеского действия источника света. Она бывает отражающей, преломляющей и рассеивающей. По принятой в СССР светотехнической классификации светильники общего освещения делились на три класса: П — прямого света, О — отраженного света и Р — рассеянного света.

Схематически действие светильников различных классов, применяемых для общего освещения, показано на рис. 125.

Рис. 125. Особенности распределения светового потока при употреблении светильников различных классов.

При освещении помещения светильниками прямого света потолок и верхняя часть стен остаются затененными или в крайнем случае слабо освещенными. Особенностью применения светильников прямого света являются жесткие тени.

Светильники прямого света применяются для освещения высоких цехов, подсобных помещений и санитарных узлов. Освещение светильниками прямого света наименее благоприятно в отношении гигиены зрения. Оно создает большую неравномерность освещения и резкие тени.

Светильники рассеянного света характеризуются тем, что световой поток ими распределяется в верхнюю и нижнюю полусферы так, что в одну из них излучается более 10%, а в другую — менее 90%. Тени в этом случае становятся более мягкими. Такие светильники могут быть рекомендованы для освещения общественных зданий.

Светильники отраженного света характеризуются тем, что весь световой поток направляется ими кверху. Освещение отраженным светом рекомендуется для парадных комнат, конференц-залов, актовых залов и т. п. Отраженное освещение, создавая равномерность освещения, отсутствие теней и слепящих бликов, наиболее благоприятно для зрения.

В светильниках с люминесцентными лампами применяются в качестве затенителя решетки, создающие необходимый защитный угол в плоскости оси лампы. Защитным углом светильника называется угол, образуемый горизонталью, проходящей через тело накала лампы, и линией, соединяющей наиболее удаленную точку тела накала с противолежащей по отношению к ней точкой края отражателя (рис. 126).

Рис. 126. Иллюстрация защитного угла светильника.

Санитарно-гигиеническую оценку светильников производят, исходя из того, насколько они:

1. обеспечивают требуемую освещенность и равномерность ее на освещаемой поверхности;
2. защищают глаза от блескости;
3. дают нужное перераспределение светового потока;
4. обеспечивают возможность в нужных случаях изменить спектр источника света.

Защита глаз от блескости (ограничение ослепленности) достигается созданием достаточного защитного угла светильника, увеличением высоты подвеса светильника, применением для экранирования источника света рассвивающих свет материалов, а также применением ламп с колбами из матового стекла. Блескость светильника определяется его силой света и яркостью.

Требования, предъявляемые к качественным и количественным характеристикам искусственного освещения, определяются многими условиями; они различны в зависимости от назначения помещений, характера зрительной работы и возраста обитателей этих помещений. Искусственное освещение закрытых помещений осуществляется либо системой одного общего освещения, либо системой комбинированного освещения, общим и местным одновременно.

При высоте комнат 2,7-3 м наивыгоднейшая высота подвеса светильников близка к строительной высоте. Такая же высота подвеса светильников, а именно 2,8 м от пола, регламентируется правилами ограничения ослепленности.

Задача выбора рационального варианта размещения светильников сводится к определению расстояния между светильниками, при котором обеспечивается наибольшая равномерность освещения.;

В настоящее время промышленностью выпускаются специальные типы светильников для промышленных и общественных зданий (лечебных учреждений, школ и т. п.).

Лечебные учреждения

Для лечебных учреждений (больницы, поликлиники и т. п.) рекомендуются в основном светильники двух типов.

1. В палатах больниц для общего освещения желательно применение светильников полностью отраженного света, устанавливаемых в центральной части потолка, и светильников местного освещения, устанавливаемых у изголовья кроватей больных.

Рекомендуемый тип светильников общего освещения — ПФ-ОО. Светильник рассчитан для работы с двумя лампами накаливания 60 вт каждая и имеет рассеиватель из молочного накладного стекла. Отражатель светильника снаружи и изнутри окрашен белой эмалевой краской. Светильники ПФ-00 выпускаются Рижским светотехническим заводом (рис. 127).

Рис. 127. Светильник ПФ-ОО.

2. В кабинетах врачей и других помещениях поликлиник и больниц (лаборатории, помещения для приготовления лекарств, процедурные кабинеты и т. п.) целесообразно применять кольцевые светильники типа СК-300, КСО-1, ПМ-1, С-178 и потолочные кольцевые светильники.

Рис. 128. а — кольцевой светильник типа СК-300; б — кольцевой светильник типа КСО-1.

СК-300 (рис. 128, а) — подвесной кольцевой светильник, преимущественно отраженного светораспределения. Светильник рассчитан для работы с лампой накаливания 300 вт и имеет пять металлических экранирующих колец; нижнее кольцо перекрыто силикатным молочным стеклом, окрашен белой эмалевой краской. Светильник выпускается заводом «Электросвет» имени П. Н. Яблочкова (Москва).

КСО-1 (рис. 128, б) — подвесной кольцевой светильник отраженного света. Светильник рассчитан для работы с лампой накаливания 300 вт и имеет два экранирующих кольца и чашу, закрывающую снизу лампу. Экранирующие кольца и чаша покрыты белой силикатной эмалью. Светильник выпускается Луганским заводом электромонтажных изделий № 6.

Рис. 129. а — подвесной кольцевой светильник рассеянного света типа ПМ-1; б — потолочный кольцевой светильник рассеянного света С-178.

ПМ-1 (рис. 129, а) — подвесной кольцевой светильник рассеянного света. Светильник рассчитан для работы с лампой накаливания 300 вт и имеет четыре экранирующих кольца, скрепленных четырьмя кронштейнами, окрашен белой эмалевой краской. Выпускается Рижским светотехническим заводом.

С-178 (рис. 129, а) — потолочный кольцевой светильник рассеянного света. Светильник рассчитан для работы с лампами накаливания 75 и 100 вт и имеет три экранирующих кольца, скрепленных между собой; окрашен белой эмалевой краской. Светильник выпускается Казанским заводом электромонтажных изделий.

Рис. 130. Потолочный кольцевой светильник.

Потолочный кольцевой светильник (рис. 130) рассчитан для работы с лампой накаливания 150 вт и имеет отражатель и экранирующую решетку из пяти концентрических колец, скрепленных между собой тремя ребрами, которая крепится к отражателю на трех крючках. Внутренняя поверхность отражателя и экранирующая решетка окрашены белой эмалевой краской. Светильник выпускается 5-м Механическим заводом (Москва).

Школьные здания

Для освещения школьных классов лампами накаливания рекомендуются кольцевые светильники типа СК-300 и КСО-1. Из светильников с люминесцентными лампами для освещения школьных классов применяются светильники серии ШОД. Это — подвесные светильники рассеянного света, рассчитанные на две люминесцентные лампы по 40 или 80 вт каждая. Светильник имеет экранирующую решетку, состоящую из одной продольной и ряда поперечных планок. Сбоку вдоль светильника в пазах решетки установлены плоские рассеиватели из опалового стекла. Корпус светильника и экранирующая решетка окрашены белой диффузной краской. Светильники выпускаются Рижским светотехническим заводом, а также начато их производство на заводах Пермского и Мордовского совнархозов (рис. 131).

Рис. 131. Светильник с люминесцентными лампами для освещения школьных классов.

Промышленные предприятия

1. Для помещений с нормальными пыльностью и влажностью применяются светильники типа «Универсаль», рассчитанные для работы с лампами накаливания 150, 200 и 500 вт. Светильники выпускаются заводами Тульского совнархоза, Луганским заводом электромонтажных изделий и артелью «Электротехник» (Ленинград).

Светильники типа «Глубокоизлучатель» рассчитаны для работы с лампами накаливания 1000 и 500 вт. Эти светильники выпускаются Луганским заводом электромонтажных изделий.

В настоящее время все чаще начинают применяться для освещения производственных помещений светильники с люминесцентными лампами.

Рис. 132. Светильник с люминесцентными лампами для промышленных предприятий.

Для помещений с нормальными пыльностью и влажностью рекомендуются светильники серии ОД и ОДЛ; светильники серии ОД (рис. 132) в двух вариантах: со сплошным отражателем (шифр ОД) и с отражателем, в верхней части которого сделаны отверстия (шифр ОДО). Последний 15% светового потока направляет вверх. Светильники выпускаются на две и четыре люминесцентные лампы, 30 или 40 вт каждая. Светильники выпускаются заводами Латвийского, Татарского и Пермского совнархозов (с лампами по 30 вт) и заводами Латвийского, Ростовского и Кемеровского совнархозов (с лампами по 40 вт).

Светильники серии ОДЛ выпускаются заводом ламп дневного света Управления металлообрабатывающей промышленности (Москва). Светильники выпускаются на две или три люминесцентные лампы, 15 и 30 вт каждая. Светильники обеих серий, ОД и ОДЛ, выпускаются как с экранирующей решеткой, так и без нее.

2. Для производственных помещений с повышенными влажностью, содержанием пыли и химически активной средой рекомендуются светильники в пылезащитном исполнении и уплотненные светильники. Это — светильники типа «Универсалы» в пылезащитном исполнении и светильники типа СХ — изделия завода «Электросвет» имени П. Н. Яблочкова (Москва).

Из светильников с люминесцентными лампами рекомендуются светильники серии ТН (в частности, для освещения производственных помещений типографии). Светильники выпускаются на две и три люминесцентные лампы, 30 и 40 вт каждая. Светильники выпускаются Ленинградским литейно-механическим заводом, Металлообрабатывающим заводом Владимирского совнархоза (ст. Денисово) и Механическим заводом в Костроме.

контрольная работа

Искусственные источники света: типы источников света и их основные характеристики, Особенности применения газоразрядных энергосберегающих источников света. Светильники: назначение, типы, особенности применения

Источники искусственного света играют в нашей жизни важную роль. Они выполняют не только практическую, но и эстетическую функцию. Так, существует множество ламп, различающихся по форме, размерам и техническим характеристикам.

Источники искусственного света:

Лампы накаливания

Галогенная лампа

Газоразрядные источники света

Натриевая лампа

Люминесцентные лампы

Светодиоды

Лампы накаливания являются наиболее распространённым видом источников света. Они широко применяются в различных видах помещений, как во внутренних, так и в наружных.

Лампа накаливания

Принцип действия: свет в лампах накаливания создается путем прохождения электрического тока через тонкую проволоку, обычно изготовляемую из вольфрама. Принцип действия основан на тепловом действии электрического тока.

Преимущества лампы: низкие первоначальные затраты, удовлетворительное качество воспроизведения цвета, возможность управления степенью концентрации и направлением распространения света, разнообразие конструкций, удобство применения, отсутствие систем электронного запуска и стабилизации.

Недостатки: срок службы обычно не более 1000 часов; 95% производимой ими энергии преобразуется в тепло и только 5 % - в свет! Лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 40 Вт -- 145°C, 75 Вт -- 250°C, 100 Вт -- 290°C, 200 Вт -- 330°C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается еще сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.

Применение: предназначены для внутреннего и наружного освещения при параллельном включении ламп в электрические сети напряжением 127 и 220 В.

Средняя цена: 15 рублей за 1 штуку.

Галогенная лампа

Галогенные лампы, как и лампы накаливания, излучают тепло.

Принцип действия: спираль, изготовленная из жаропрочного вольфрама, находится в колбе, заполненной инертным газом. При прохождении через спираль электрического тока она накаляется, вырабатывая тепловую и световую энергию. Частички вольфрама при температуре 1400°C еще до достижения поверхности колбы соединяются с частичками галогена. Благодаря термической циркуляции эта галогенно-вольфрамовая смесь приближается к раскаленной спирали и под воздействием более высокой температуры разлагается. Частички вольфрама снова осаждаются на спирали, а частички галогена возвращаются в процесс циркуляции.

Преимущества: Спираль имеет более высокую температуру, что позволяет получить больше света при той же мощности лампы, спираль постоянно обновляется, что увеличивает срок службы лампы, колба не чернеет, и лампа дает постоянный световой поток в течение всего срока эксплуатации.
При одинаковой способности к цветопередаче с лампами накаливания, имеют компактную конструкцию.

Недостатки: низкая светоотдача, маленький срок службы

Газоразрядные источники света

Газоразрядные источники света представляют собой стеклянную, керамическую или металлическую (с прозрачным выходным окном) оболочку, содержащую газ, некоторое количество металла или др. вещества с достаточно высокой упругостью пара. В оболочку герметично вмонтированы электроды, между которыми происходит разряд. Существуют газоразрядные источники света с электродами, работающими в открытой атмосфере или протоке газа.

Различают:

газосветные лампы - излучение создаётся возбуждёнными атомами, молекулами, рекомбинирующими ионами и электронами;

люминесцентные лампы - источником излучения являются люминофоры, возбуждаемые излучением газового разряда;

электродосветные лампы - излучение создаётся электродами, разогретыми разрядом.

Люминесцентные лампы

Принцип действия: свет в этих лампах возникает за счет преобразования ультрафиолeтoвoгo излучения люминофорным покрытием в видимый cвeт пocлe вoзникнoвeния в ниx газoвoгo pазpяда.

Преимущества: этo эффективный cпocoб пpeoбpазoвания энepгии; в cлeдcтвиe бoльшoй излучающей пoвepxнocти создаваемый люминесцентными лампами cвeт не столь яркий, как у "тoчeчныx" итoчникoв cвeта (лампы накаливания, галoгeнныe и газоразpядныe лампы выcoкoгo давления); по энepгeтичecкoй эффeктивнocти люминecцeнтныe лампы являются идеальными для ocвeщeния бoльшиx oткpытыx пoмeщeний (oфиcы, кoммepчecкиe, пpoмышлeнныe и oбщecтвeнныe здания).

Свет ламп может быть белым, тёплых и холодных цветов, а также цвета, близкого к естественному дневному свечению.

Недостатки: все люминесцентные лампы содержат ртуть (в дозах от 40 до 70 мг), ядовитое вещество. Эта доза может причинить вред здоровью, если лампа разбилась, и если постоянно подвергаться пагубному воздействию паров ртути, то они будут накапливаться в организме человека, нанося вред здоровью.

Срок службы: достигает 15000 часов, что в 10-15 раз больше по сравнению с лампами накаливания.

Лампа дневного света

Одна из разновидностей люминесцентных ламп с голубоватым цветом свечения. Выделяют 2 типа таких ламп -- ЛДЦ (дневного света, с правильной цветопередачей) и ЛД (дневного света).

Лампы ЛД не обеспечивают правильной передачи цвета освещаемых объектов; используются для целей общего освещения, особенно в южных районах.

Лампы ЛДЦ служат для освещения объектов, для которых важно точное воспроизведение цветовых оттенков, преимущественно в синей и голубой областях спектра. Их световая отдача на 10--15% ниже, чем у ламп ЛД. Такие лампы применяют для освещения производственных помещений.

Энергосберегающие лампы

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), благодаря специальной технологии и дизайну, могут быть сравнимы в размерах или равны лампам накаливания. Эти современные лампы имеют все передовые характеристики люминесцентных ламп.

Преимущества: экономия электроэнергии составляет до 80% в зависимости от производителя и конкретной модели; энергосберегающие лампы слабо нагреваются.

Недостатки: высокая стоимость и содержание в них ядовитых веществ.

Срок службы: приблизительно в 5-6 раз дольше, чем ламп накаливания, но может до 20 раз превышать его при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу коммутаций, в противном случае быстро выходят из строя.

Натриевая лампа

Газоразрядный источник света, в котором излучение оптического диапазона возникает при электрическом разряде в парах Na. Выделяют лампы низкого давления и лампы высокого давления.

Принцип действия: лампа высокого давления изготовляется из светопропускающего поликристаллического состава Al2O3, устойчивого к воздействию электрического разряда в парах Na до температур выше 1200 °С. Внутрь разрядной трубки после удаления воздуха вводят дозированные количества Na, Hg и инертный газ при давлении 2,6--6,5 кн/м2 (20--50 мм рт. ст.). Существуют натриевые лампы высокого давления «с улучшенными экологическими свойствами» -- безртутные.

Натриевые лампы низкого давления (далее - НТЛД) отличаются рядом особенностей, существенно затрудняющих как их производство, так и эксплуатацию. Во-первых, пары натрия при высокой температуре дуги весьма агрессивно воздействуют на стекло колбы, разрушая его. Из-за этого горелки НЛНД обычно выполняются из боросиликатных стёкол. Во-вторых, эффективность НЛНД сильно зависит от температуры окружающей среды. Для обеспечения приемлемого температурного режима горелки последняя помещается во внешнюю стеклянную колбу, играющую роль «термоса».

Преимущества: большой срок службы, применяют для наружного и внутреннего освещения; лампы дают приятный золотисто-белый свет.

Недостатки: включаются в электрическую сеть через пускорегулирующие аппараты; для обеспечения наибольшего выхода резонансного излучения Na разрядные трубки натриевой лампы утепляют, помещая их внутри стеклянного баллона, из которого откачан воздух.

Светодиод

Светодиод -- это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Минимальное потребление энергии обеспечивается за счёт свойств специально выращенного кристалла.

Применение светодиодов: в качестве индикаторов (индикатор включения на панели прибора, буквенно-цифровое табло). В больших уличных экранах, в бегущих строках применяется массив (кластер) светодиодов. Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях. Так же используются в качестве подсветки небольших жидкокристаллических экранов (на мобильных телефонах, цифровых фотоаппаратах).

Преимущества:

Высокий КПД. Современные светодиоды уступают по этому параметру только люминесцентной лампе с холодным катодом (CCFL).

Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие спирали и иных чувствительных составляющих).

Длительный срок службы. Но и он не бесконечен -- при длительной работе и/или плохом охлаждении происходит «отравление» кристалла и постепенное падение яркости.

Специфический спектральный состав излучения. Спектр довольно узкий. Для нужд индикации и передачи данных это -- достоинство, но для освещения это недостаток. Более узкий спектр имеет только лазер.

Малый угол излучения -- также может быть как достоинством, так и недостатком.

Безопасность -- не требуются высокие напряжения.

Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.

Отсутствие ядовитых составляющих (ртуть и др.) и, следовательно, лёгкость утилизации.

Недостаток - высокая цена, но в ближайшие 2-3 года ожидается снижение цен на светодиодную продукцию.

Срок службы: среднее время полной выработки для светодиодов составляет 100000 часов, это в 100 раз больше ресурса лампочки накаливания. С учетом того, что в году 8 760 или 8784 часов, светодиодные лампы могут работать несколько лет.

К газоразрядным лампам высокого давления относятся также металлогалогенные лампы (МГ).

Металлогалогенные лампы(HMI-лампы - Hydrargyrum medium Arc-length Iodide) - это большое семейство газоразрядных ламп переменного тока, в которых световое излучение образуется в результате электрического разряда в плотной атмосфере смеси паров ртути и галогенидов редкоземельных элементов.

В отличие от ламп накаливания, являющихся тепловыми излучателями в полном смысле этого слова, свет в этих лампах генерируется горящей между двумя электродами дугой. Это фактически ртутные лампы высокого давления с добавками йодидов металлов или йодидов редкоземельных элементов (диспрозий (Dy), гольмий (Ho) и тулий (Tm), а также комплексных соединений с цезием (Cs) и галогенидов олова (Sn). Эти соединения распадаются в центре разрядной дуги, и пары металла могут стимулировать эмиссию света, чьи интенсивность и спектральное распределение зависят от давления пара металлогалогенов.

Световая отдача и цветопередача дугового разряда ртути и световой спектр значительно улучшаются. Этот тип ламп нельзя путать с галогенными. Они абсолютно разные по характеристикам и принципам работы. Галогенный цикл: в баллоне лампы присутствуют пары йодидов металлов. При инициации электрического разряда с разогретых электродов начинает испаряться вольфрам, и его пары вступают в соединение с йодидами, образуя газообразное соединение - йодид вольфрама. Этот газ не оседает на стенках колбы (баллон остается прозрачным в течение всего срока работы лампы). Непосредственно вблизи разогретых электродов газ разлагается на пары вольфрама и йод, т.е. электроды окутаны облаком паров металла, оберегающим электроды от разрушения, а стенки колбы от потемнения. При выключении лампы вольфрам оседает (возвращается) на электроды. Таким образом, галогенный цикл обеспечивает длительную работу лампы без потускнения колбы.

МГ лампы -- это те же ртутные, но с внесенными в колбу ионами редкоземельных элементов, что значительно увеличивает срок службы, улучшает светоотдачу и спектр. Стандартные мощности (как и у натриевых) 70, 150, 250 и 400 ватт.

В целом, светоотдача МГ ламп равна светоотдаче люминесцентных (на один ватт) с тем исключением, что свет получается не рассеянный, а прямой.

Лампы МГ бывают по форме -- от матовых шаров под стандартную резьбу, до двухцокольных трубок под компактные прожекторы. Все эти лампы дают белый свет. Спектр сбалансирован по составу и имеет, как и синюю, так и красную области.

В связи с этим металлогалогенные лампы широко используются в осветительных установках различных коммерческих помещений, выставок, торговых центров, служебных помещений, гостиниц, ресторанов, в установках для подсветки рекламных щитов и витрин, для освещения спортивных сооружений и стадионов, для архитектурной подсветки зданий и сооружений. Например, чтобы получить освещенность сопоставимую с прожектором мощностью 1 кВт достаточно металлогалогенной лампы мощностью 250 Вт.

Последнее достижение в мeталлoгалогенной технологии - мeталлoгалогенная лампа с керамической оболочкой (КМГ), имеющая улучшенные параметры. Лампы КМГ обеспечивают высокий уровень воспроизведения световых характеристик. Благодаря этому эти лампы подходят для зон, в которых цвет имеет особое значение. Лампы включаются в сеть переменного тока частотой 50 Гц напряжением 220 или 380 В с соответствующей пускорегулирующей аппаратурой (ПРА) и импульсным зажигающим устройством (ИЗУ).

Световым прибором или светильником называют устройство, обеспечивающее нормальное функционирование электрической лампы. Светильник выполняет оптические, механические, электрические и защитные функции.

Осветительные приборы ближнего действия называют светильниками, а дальнего действия -- прожекторами.

Основными составляющими светильника являются арматура для установки и крепления, рассеиватель и собственно источник света. Все светильники имеют свои светотехнические характеристики, такие как светораспределение, оцениваемое посредством кривых силы света, световая направленность (отношение потоков света, направленных в верхнюю и нижнюю полусферы), а также коэффициент полезного действия.

Светильники в зависимости от условий среды, для которой они предназначены, по своей конструкции разделяют на следующие: открытые незащищенные, частично пылезащищенные, полностью пылезащищенные, частично и полностью пыленепроницаемые, брызгозащищенные, повышенной надежности против взрыва и взрывонепроницаемые.

По характеру светораспределения светильники делят на классы: прямого, преимущественно прямого, рассеянного, преимущественно отраженного и отраженного света.

По способу установки светильники подразделяют на группы: потолочные, встраиваемые в потолок, подвесные, настенные и напольные (торшеры).

Классификация светильников по назначению Таблица 1

Разновидности светильников	Назначение
Светильники общего освещения (подвесные, потолочные, настенные, напольные, настольные)	Для общего освещения помещений
Светильники местного освещения (настольные, напольные, настенные, подвесные, пристраиваемые, встраиваемые в мебель)	Для обеспечения освещения рабочей поверхности в соответствии с выполняемой зрительной работой
Светильники комбинированного освещения (подвесные, настенные, напольные, настольные)	Выполняют функции как светильника общего, так и местного освещения или одновременно обе функции
Декоративные светильники (настольные, настенные)	Выполняют функцию элемента убранства интерьера
Светильники для ориентации -- ночники (настольные, настенные)	Для создания освещения, необходимого для ориента-ции в жилых помещениях в темное время суток
Экспозиционные светильники (настольные, настенные, пристраиваемые, встраиваемые, потолочные, подвесные, напольные)	Для освещения отдельных объектов

Область применения различных типов выпускаемых светильников приведена в таблице 2. Буквенные обозначения светильников приняты по каталогам светотехнических изделий и номенклатурам заводов-изготовителей, преимущественно для помещений без особых требований к архитектурному оформлению.
Конструкции наиболее распространенных светильников показаны на рисунке 1.

Таблица 2 - Типы светильников и область их применения

Рисунок 1 - Светильники:

а -- «универсаль»;

б -- глубокоизлучатель эмалированный Гэ;

в -- глубокоизлучатель зеркальвый Гк;

г -- широкоизлучатель СО;

д -- пыленепроницаемые ППР и ППД;

е -- пыленепроницаемые ПСХ-75;

ж-- взрывозащищенный ВЗГ;

з -- повышенной надежности против взрыва НЗБ -- Н4Б;

и -- для химически активной среды СХ;

к -- люминесцентные ОД и ОДР (с решеткой);

л -- люминесцентные ЛД и ЛДР;

м -- люминесцентные ПУ;

н -- люминесцентные ПВЛ;

о -- люминесцентные ВЛО;

п--для наружного освещения СПО-200

Светильники «универсаль» (У) выпускают для ламп 200 и 500 Вт. Это основные светильники для нормальных производственных помещений. При малых высотах их применяют с полуматовым затенителем. Для сырых помещений или помещений с активной средой применяют светильники с диском из теплостойкой резины, уплотняющим контактную полость.
Эмалированные глубокоизлучатели Гэ выпускают двух размеров: для ламп до 500 и до 1000 Вт. Применяют, как и «универсаль», во всех нормальных производственных помещениях, но с большей высотой.

Глубокоизлучатели со средней концентрацией светового потока Гс выпускают для ламп 500, 1000, 1500 Вт. Корпус светильника изготовлен из алюминия с отражателем, близким к зеркальному. Применяют для нормальных и сырых помещений и среды с повышенной химической активностью.

Глубокоизлучатели концентрированного светораспределения Гк по конструкции аналогичны светильникам Гс. Их применяют в помещениях при необходимости высокой концентрации светового потока и отсутствии требований к освещению вертикальных поверхностей. В уплотненном исполнении имеют марку ГкУ.

Люцетту цельного молочного стекла (Лц) выпускают для ламп 100 и 200 Вт и применяют для помещений с нормальной средой. Светильники ПУ и СХ применяют для сырых, пыльных и пожароопасных помещений. Область применения взрывозащищенных светильников определяется исполнением, категорией и группой среды: В4А-50, В4А-100, ВЗГ-200, НОБ.
Светильники для местного света (СМО-1, 50 Вт, СМО-2, 100 Вт) укомплектовывают кронштейнами с выключателями и соответствующими шарнирами для поворота светильника. Им аналогичны светильники К-1, К-2, КС-50 и КС-100 -- миниатюрные кососветы.

Светильники для люминесцентных ламп типов ОДР и ОДОР применяют для освещения производственных помещений, а типа АОД -- для административных, лабораторных и других помещений. Светильники поставляют укомплектованными ПРУ-2, с патронами, колодками для стартеров и коммутацией для включения на одну фазу сети 220 В. Завод может поставлять светильники серии ОД сдвоенными, т. е. фактически четырехламповыми и с лампами 80 Вт.

Основными частями каждого светильника являются: корпус, отражатель, рассеиватель, узел крепления, контактное соединение и патрон для крепления лампы (рисунок 2).

Светильники с лампами ДРЛ и люминесцентными получили широкое распространение, так как имеют более высокий КПД, большую световую отдачу и значительный срок службы по сравнению со светильниками и лампами накаливания.

Для зажигания и устойчивого горения газоразрядные лампы включаются с помощью специальной пускорегулирующей аппаратуры (ПРА), стартеров, конденсаторов, разрядников и выпрямителей.

Рисунок 2 - Светильник УПД:

а -- общий вид; б -- вводный узел: 1 -- накидная гайка, 2 -- корпус, 3 -- фарфоровый патрон, 4 -- замок, 5 -- отражатель, б -- контакт заземления, 7-колодка зажимов.

Безопасность жизнедеятельности в разных сферах

С физической точки зрения любой источник света - это скопление множества возбуждённых или непрерывно возбуждаемых атомов. Каждый отдельный атом вещества является генератором световой волны...

Безопасность жизнедеятельности на производстве

Источники света, применяемые для искусственного освещения, делят на две группы - газоразрядные лампы и лампы накаливания. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения...

Искусственное освещение рабочего места

Зрение человека позволяет воспринимать форму, цвет, яркость и движение окружающих предметов. До 90 % информации об окружающем мире человек получает с помощью зрительных органов...

Медико-биологическая характеристика искусственного освещения с учетом класса точности зрительных работ

Источники света, применяемые для искусственного освещения, делят на две группы газоразрядные лампы и лампы накаливания. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения...

Организация охраны труда. Экономическая оценка источников света

Освещенность - важный фактор производственной и окружающей среды. Для нормальной жизнедеятельности человека крайне важны солнечные лучи, свет, освещение. Напротив, недостаточные уровни...

Освещение выставочной экспозиции

Как бы ни были удачны композиции выставочных интерьеров и подбор экспонатов, они не будут производить нужного впечатления, пока свет не станет компонентом оформления...

Освещенность производственных помещений металлургического производства

В современных осветительных установках, предназначенных для освещения производственных помещений, в качестве источников света применяют лампы накаливания, галогенные и газоразрядные. Лампы накаливания...

Основные требования к производственному освещению

При сравнении источников света друг с другом и при их выборе пользуются следующими характеристиками: 1) электрические характеристики -- номинальное напряжение, т. е. напряжение...

Охрана труда на предприятиях

Искусственное освещение по своему назначению делится на две системы: общее, предназначенное для освещения всего рабочего помещения, и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное освещение...

Проблема обеспечения безопасности человека при использовании световых и звуковых эффектов

Фотосенситивная (светочувствительная) эпилепсия - это такое состояние, при котором мерцающий свет большой интенсивности вызывает эпилептические приступы. Ее иногда называют рефлекторной эпилепсией...

Прогнозирование и разработка мероприятий по предупреждению и ликвидации чрезвычайной ситуации на АГЗС №2 ООО "АКОЙЛ"

АГЗС предназначены для приема и хранения сжиженного углеводородного газа, а также заправки газобаллонного оборудования автомобиля сжиженным углеводородным газом . Принципиальная технологическая схема АГЗС представлена на рисунке 1.1...

Производственная санитария и гигиена труда

Основные типы радиоактивных излучений: альфа, бета, нейтронные (группа корпускулярных излучений), рентгеновские и гамма-излучения (группа волновых). Корпускулярные излучения представляют собой потоки невидимых элементарных частиц...

Производственное освещение

При выборе источника света искусственного освещения принимают во внимание следующие характеристики: 1. электрические (номинальное напряжение, В; мощность лампы, ВТ) 2. светотехнические (световой поток лампы, лм; максимальная сила света Imax, КД). 3...

Рациональное оформление помещений и рабочих мест

Согласно теории Максвелла, предложенной им еще в 1876 году, свет представляет собой разновидность электромагнитных волн. Эта теория основывалась на том, что скорость света совпадала со скоростью...

Технологии спасения пострадавших в ДТП

Для ведения АСР в ходе ликвидации последствий ДТП для разборки ТС, деблокирования и извлечения пострадавших и других работ применяют гидравлические инструменты, приспособления и оборудование, а также ручные лебедки...

4.1. Основные характеристики источников искусственного освещения

При сравнении источников света друг с другом и при их выборе руководствуются следующими характеристиками:

1) электрическими (номинальное напряжение U [В], электрическая мощность лампы [Вт];

2) светотехническими (световой поток лампы Φ[лм] или максимальная

сила света Imax )

3) эксплуатационными, к которым относятся световая отдача лампы:

Ψ = Р [в т ] ,

и срок службы, в т.ч. полный срок службы τ (суммарное время горения от момента включения до перегорания) и полезный срок службы τП - время, за которое Φ-световой поток уменьшится более чем на 20%, т.е. это время экономически целесообразной эксплуатации лампы.

3) конструктивными (форма колбы лампы, тела накала, наличие и состав газа, давление газа).

4.2. Виды источников искусственного освещения,

их характеристики и требования к эксплуатации

Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Их достоинствами являются простота, надежность в эксплуатации. К безусловным недостаткам ламп накаливания относятся низкая световая отдача (ψ ≤ 20 лм/вт), малый срок службы (τ ≤ 1000 час) и красно-желтая часть спектра, искажающая цвета. Лампы накаливания используются в тех случаях,

когда по условиям технологии, среды или интерьера применение газоразрядных ламп нецелесообразно. Наиболее эффективны - галогенные лампы, у которых ψ достигает 40 лм/вт. В настоящее время происходит постепенный отказ от использования ламп накаливания и переход к более экономичным источника освещения.

Газоразрядные лампы (люминесцентные, дуговые, ртутные, металлогалогенные, ксеноновые) - излучение оптического диапазона возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явления люминесценции. Газоразрядные лампы подразделяются на два класса:

Безопасность жизнедеятельности.

Краткий курс лекций. Н.Ю. Цвиленева,Н.Н. Красногорская., каф.БПиПЭ, УГАТУ, 2012 г

а) низкого давления (люминесцентные лампы),

б) высокого давления (металлогалогенные, дуговые, ртутные лампы).

Газоразрядные лампы также обладают своими достоинствами и недостатками.

Достоинства :

Высокая световая отдача, т.е. ψ = 40 ÷ 110 лм/Вт,

Большое время эксплуатации τ ≈ 8000 - 12000 час.,

Световой поток практически в любой части спектра; для этого

достаточно подобрать соответствующие инертные газы и пары металла.

Недостатки:

потоке возникает стробоскопический эффект, увеличивающий опасность

травматизма. Для стабилизации потока следует применять 2- х и 3- х фазное включение в сеть или последовательно включать балластное, емкостное или индуктивное сопротивление;

Необходимость в пускателях;

Период разгорания у некоторых ламп достигает 10 ÷ 15 мин.; в этот

период светотехнические характеристики меняются;

Возможность создания радиопомех;

Постоянный шумовой фон.

Эксплуатация осветительных установок и контроль освещения. Для поддержания необходимых характеристик производственного освещения необходимо выполнение следующих требований к осветительным установкам и помещениям.

1. Регулярная очистка светоизлучающих поверхностей остекленных проемов, светильников.

2. Регулярная окраска, побелка стен и потолка.

3.Периодический контроль освещенности на рабочих местах с помощью фотоэлектрических люксметров (Ю-116, Ю-117 и др.). Для измерений силы света и яркости применяются фотометры типа ФПИ и ФПЧ.

5. Расчет искусственного освещения

Искусственное освещение нормируется согласно СНиП 23-05-95. Осве- щенность рабочих поверхностей мест работ вне зданий нормируется в зависи- мости от характера работы по разрядам зрительной работы от IX (точные рабо- ты - отношение наименьшего размера объекта различения к расстоянию до глаз не менее 0,005) и до XIII (различение крупных предметов).

Наружное освещение должно иметь управление, независимое от управле- ния освещением внутри здания. СНиП нормирует и высоту установок наружно- го освещения для ограничения их слепящего действия.

Безопасность жизнедеятельности.

Краткий курс лекций. Н.Ю. Цвиленева,Н.Н. Красногорская., каф.БПиПЭ, УГАТУ, 2012 г

Расчет искусственного освещения сводится к решению следующих во-

− выбор системы освещения,

− типа источников света, нормы освещенности,

− типа светильников,

− расчета освещенности на рабочих местах,

− уточнение размещения и числа светильников,

− определение потребной одиночной мощности ламп.

Методы расчета необходимого искусственного освещения можно вести к двум основным: точечному и методу светового потока, иначе называемому коэффициентом использования.

Точечный метод предназначен для нахождения освещенности в расчетной точке, он служит для расчета освещенности произвольно расположенных поверхностей при любом распределении освещенности. Дополнительная освещенность светом, отраженным от стен, потолка при этом не учитывается. Точечный метод используется при расчете осветительных установок с весьма неравномерным распределением освещенности (например, локализованное освещение), а также при расчете освещения наклонных поверхностей светильниками прямого света, освещения открытых пространств и местного освещения.

Метод коэффициента использования светового потока предназначен для расчета общего равномерного освещения поверхностей. При расчете этим методом с помощью специального коэффициента учитывается как прямой, так и отраженный свет (отсюда и название метода). Метод применяется для расчета общего освещения горизонтальной рабочей поверхности с учетом света, отраженного стенами и потолком, и дает возможность определить световой поток ламп, необходимый для создания заданной (чаще всего нормированной) освещенности.

По нормативному значению освещенности, взятому из таблиц, размерам помещения, высоте подвеса светильника, отражательной способности стен и

потолка, характеристике светильника, называемой кривой силы света (КСС), и числу ламп в нем, задаваясь числом светильников, получают значение потреб- ного светового потока в люменах [лм], а затем по таблице выбирают подходя- щую лампу.

Основное уравнение метода

F = E’ ⋅ S ⋅ K ⋅ Z N ⋅ n ⋅ η

где F - световой поток лампы, лм;

E Н - минимальная нормируемая освещенность;

Безопасность жизнедеятельности.

Краткий курс лекций. Н.Ю. Цвиленева,Н.Н. Красногорская., каф.БПиПЭ, УГАТУ, 2012 г

К - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности вследствие старения ламп, запыления и загрязнения светильников (К= 1.2...1.5);

S - площадь помещения;

Z - отношение средней освещенности к минимальной; для люминесцентных ламп принимается Z = 1.1;

N - число светильников;

n - число ламп в светильнике;

η - коэффициент использования светового потока (в процентах), т.е.

отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному

потоку всех ламп. Коэффициент использования светового потока определяется в зависимости от величины индекса помещения i , коэффициентов отражения потолка и стен ρП и ρС, а также типа светильника (см. таблицу 1) по формуле

h (a + b )

где h - расчетная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью,

a и b - основные размеры (длина и ширина) помещения, м.

Для расчета задаются числом светильников N в соответствии с

размерами помещения и условием равномерности освещения λ = L/h ≤ 1,3.

Затем из таблицы нормативов определяют значение требуемой освещенности и

по формуле (1) подсчитывают требуемый световой поток лампы. Затем по таблице 2 подбирают ближайшую стандартную лампу, обеспечивающую этот поток (значения светового потока даются на момент времени после 100 ч. горения).

Значения коэффициента использования светового потока (%) в таблице находятся на пересечении соответствующих строк (значения индекса помещения i ) и столбцов (коэффициенты отражения ρП, ρС).

В практике допускаются отклонения светового потока выбранной лампы

от расчетного до -10 и +20%.

Часто используются упрощенные варианты расчета освещенности с помощью коэффициента использования. К ним относится расчет освещенности по удельной мощности, который и будет применен при выполнении данного задания.

Расчет освещенности по удельной мощности. Удельной мощностью называют частное от деления общей мощности установленных в помещении ламп на площадь помещения (Вт/м2).

P лn

где P л - мощность одной лампы, Вт, n - число ламп, S - площадь помещения.

Удельная мощность является важнейшим энергетическим показателем

осветительной установки, используемым как для предварительного определения световой нагрузки, так и так и для оценки экономичности

Безопасность жизнедеятельности.

Краткий курс лекций. Н.Ю. Цвиленева,Н.Н. Красногорская., каф.БПиПЭ, УГАТУ, 2012 г

решений. Метод удельной мощности допускается применять для расчета освещения в помещениях с равномерной освещенностью, например, для торговых залов.

Искусственное освещение должно быть спроектировано так, чтобы освещенность поверхностей E [лк] соответствовала нормативной E н (СНиП 23-

05-95). Нормативное значение для удельной мощности, таким образом,

определяется по формуле

E нK зz ,

ηU о у

где КЗ - коэффициент запаса, учитывающий снижение светового потока светильника со временем (запыленность, износ), для помещений общего пользования обычно КЗ = 1,3; z - коэффициент, характеризующий неравномерность освещения. Для люминесцентных ламп z = 1,15; η -

коэффициент использования светового потока, ψ = Фл / Рл [лм/Вт] световая

отдача лампы.

На основании СНиПов (Строительных Норм и Правил) Российской Федерации разрабатываются отраслевые нормы освещения, в частности, нормативные значения удельной мощности, учитывающие специфические осо- бенности технологического процесса м строительных решений зданий и соору- жений отрасли. Значение удельной мощности указано в таблицах справочников по светотехнике с учетом: типа светильника, высоты его подвеса, площади пола и требуемой освещенности.

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные светотехнические характеристики.

2. Что выражает сила света, в каких единицах она измеряется?

3. Что такое яркость? Запишите формулу для яркости.

4. Что представляет собой освещенность, и в каких единицах она выражается?

5. Что такое коэффициент отражения?

6. Какое значение коэффициента отражения соответствует среднему фону?

7. Что такое блескость?

8. Как определяется контрастность?

9. Как определяется показатель ослепленности?

10. Что характеризует показатель дискомфорта?

11. Что такое коэффициент пульсации? Как он определяется?

12. Назовите виды производственного освещения.

13. Как классифицируется производственное освещение по назначению?

14. В чем разница между общим равномерным освещением и общим локализованным освещением?

Безопасность жизнедеятельности.

Краткий курс лекций. Н.Ю. Цвиленева,Н.Н. Красногорская., каф.БПиПЭ, УГАТУ, 2012 г

15. На какие виды подразделяются зрительные работы в зависимости от взаимоотношения элементов зрительной триады?

16. Что положено в основу нормирования производственного освещения?

17. В чем разница нормирования производственного освещения для производственных и общественных зданий?

18. Перечислите требования к производственному освещению.

19. Чем определяется разряд зрительной работы?

20. Какие параметры являются нормируемыми для искусственного освещения?

21. Какие параметры являются нормируемыми для естественного освещения?

22. Что такое КЕО? Что характеризует эта величина и как определяется?

23. В чем заключаются особенности зрительной работы с дисплеями

(видеотерминалами)?

24. Какие дополнительные требования предъявляются к производственному освещению при работе с видеотерминалами?

25. Что относится к электрическим характеристикам искусственного

освещения?

26. Что относится к светотехническим характеристикам искусственного освещения?

27. Что относится к конструктивным характеристикам искусственного освещения?

28. Назовите достоинства и недостатки ламп накаливания.

29. Назовите достоинства и недостатки газоразрядных ламп.

30. Перечислите и поясните основные требования к эксплуатации осветительных установок.

32. В чем заключается проектный характер расчета освещения?

Описание:

Сегодня на рынок активно продвигаются энергоэффективные полупроводниковые источники света - светодиоды. Однако в большом количестве осветительных приборов до сих пор широко используются лампы накаливания. Разберемся, какие вообще на сегодняшний день существуют искусственные источники света и какова их энергоэффективность, а значит, и перспектива дальнейшего использования.

Современные искусственные источники света

Д. Д. Юшков , канд. техн. наук, ученый секретарь Всероссийского светотехнического института им. С. И. Вавилова (ВНИСИ)

Сегодня на рынок активно продвигаются энергоэффективные полупроводниковые источники света – светодиоды. Однако в большом количестве осветительных приборов до сих пор широко используются лампы накаливания. Разберемся, какие вообще на сегодняшний день существуют искусственные источники света и какова их энергоэффективность, а значит, и перспектива дальнейшего использования.

Лампы накаливания

Лампы накаливания – это тепловые источники света. На сегодняшний день эффективные лампы накаливания – это галогенные лампы, в которых используется буферный газ в виде паров галогенов. Пары галогена в колбе лампы позволяют увеличить ее ресурс до 2 тыс. ч и более и повысить световую отдачу до 20–24 лм/Вт 1 .

Предпринимались неоднократные попытки повысить эффективность ламп накаливания, например создать лампу накаливания, в которой часть длинноволнового ИК-излучения преобразовывалась бы в более коротковолновое видимое излучение с помощью так называемых антистоксовых люминофоров 2 .

Кроме того, предлагались интерференционные покрытия на колбу лампы, которые возвращают тепловую энергию на нить накаливания, подогревая ее. Таким образом, для нагрева нити требуется меньше электрической энергии.

Сейчас пытаются использовать в лампах накаливания новые технологии, в том числе нанотехнологии, которые позволяют эффективно выделить из теплового излучения лампы видимый диапазон, который воспринимается человеческим глазом. Применение таких технологий позволяет уменьшить тепловые потери и, соответственно, повысить эффективность лампы накаливания. Специалисты говорят о трехкратном повышении световой отдачи.

Если удастся создать лампу со световой отдачей более 60 лм/Вт при тех же достоинствах, которыми отличаются современные лампы накаливания: спектр излучения, привычный для человека, отсутствие пульсаций и приемлемая стоимость,– это будет хороший и эффективный источник света. «Хоронить» лампу накаливания неэтично, неправильно.

Разрядные источники света

Лампы с электродами

Разрядные источники света делятся на две большие группы. Это лампы высокого давления и лампы низкого давления. Обычно они имеют два электрода для введения энергии в разряд, а для включения их в сеть требуется пускорегулирующий аппарат.

Лампы низкого давления наиболее широко представлены трубчатыми люминесцентными лампами различной объемной конфигурации. Это могут быть линейные лампы или сложно изогнутые конструкции. Принцип их действия таков: электрический разряд в насыщенных парах ртути с инертным газом создает ультрафиолетовое излучение, которое трансформируется люминофором в свет видимого диапазона. Световая отдача люминесцентных ламп от 60 до 115 лм/Вт.

В лампах высокого давления используются разные виды заполнения колбы. Например, в металлогалогенных лампах (МГЛ) это смесь паров ртути, инертных газов и галогенидов металлов, состав которых и определяет спектр лампы. Наиболее высокими параметрами обладают лампы с керамическими горелками, их световая отдача превышает 100 лм/Вт при хорошей цветопередаче. В натриевых лампах, главными областями применения которых являются освещение дорог и растениеводство, используется амальгама натрия. Световая отдача превышает 130 лм/Вт, и на сегодня это самое высокое значение среди разрядных ламп.

Безэлектродные лампы

Наряду с упомянутыми выше разрядными лампами, в последнее время расширяется класс безэлектродных ламп. Необходимо сразу пояснить: безэлектродность – это просто другой способ ввода электрической энергии в объем разрядной колбы ламп. Соответственно, существуют безэлектродные лампы как низкого, так и высокого давления. Главным преимуществом этих ламп является отсутствие вакуумноплотных вводов в колбу, распыления электродов при работе, и особенно при зажигании, и, как следствие, больший срок службы по сравнению с аналогичными электродными лампами.

Для передачи мощности в объем разрядной колбы в лампах высокого давления используются более высокие частоты, низкого давления – переменное напряжение более низких частот. Это связано как со свойствами электромагнитного поля, так и с условиями, которые нужно создать в разрядной колбе. Низкая частота в данном случае – это десятки и сотни килогерц, вплоть до 10 МГц. Для ламп высокого давления эта цифра достигает порядка 1000 МГц. Это частоты сантиметрового СВЧ-диапазона, то есть длина волны соизмерима с размером разрядной колбы.

Люминесцентные безэлектродные лампы состоят из колбы тороидальной или подобной ей замкнутой формы, разряд в которой представляет собой вторичный виток высокочастотного трансформатора – индуктора (иногда их называют индукционными лампами). Существуют лампы, имеющие шарообразную колбу 3 , принцип их действия такой же. На колбу лампы нанесен люминофор, наполнение вполне традиционное – ртуть или ее амальгама с инертным газом. Частота питания «низкая», световая отдача более 80 лм/Вт при сроке службы выше 35 тыс. часов.

Плазменные лампы имеются двух типов. Один из них – «высокочастотная» безэлектродная МГЛ с кварцевой колбой, ее мощность до 250 Вт. Это компактная полупроводниковая СВЧ-техника, ее световая отдача до 130 лм/Вт. Срок службы таких ламп может составлять свыше 20 тыс.ч.

Ко второму типу относятся плазменные лампы, имеющие спектр излучения, близкий к солнечному. Мощность ламп от 500 Вт до нескольких киловатт. Применяются они, как правило, для освещения больших пространств. СВЧ-излучение большой мощности генерируют магнетроны. Ресурс магнетронного генератора определяет срок службы этой системы; один из производителей указывает значение 10 тыс. ч 4 .

Потенциал срока службы безэлектродных ламп во многом определяется ресурсом радиоэлектронных компонентов.

Светодиоды

Один из самых перспективных и динамично развивающихся сейчас источников искусственного света – это светодиоды, полупроводниковые приборы с электронно-дырочным переходом, создающие оптическое излучение при пропускании через них тока в прямом направлении. Быстрое развитие и применение светодиодов для освещения началось с конца 1990-х годов, после разработки относительно дешевых синих светодиодов. Сочетание таких светодиодов с люминофором позволило создать компактный белый источник света. Главные их достоинства – высокая эффективность и механическая прочность, длительный срок службы. Световая отдача коммерческих изделий достигает 130 лм/Вт при сроке службы более 30 тыс.ч. С применением светодиодов созданы конструкции ламп-ретрофитов, повторяющих по внешнему виду лампы накаливания и предназначенных для их прямой замены в диапазоне мощности 5 до 75 Вт.

Основные области применение светодиодной техники – это наружное и архитектурное освещение, административные здания и крупные предприятия. Сегодня главным ограничивающим фактором более широкого применения полупроводниковых источников света является их высокая стоимость.

1 Каталог. Источники света 2013-2014. Osram.

2 Согласно эмпирическому правилу Стокса - Ломмеля, длина волны фотолюминесценции больше, чем длина волны возбуждающего света. Однако существуют так называемые антистоксовые люминофоры, излучающие более коротковолновое излучение, чем падающее. С помощью антистоксовых люминофоров можно преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет.

3 Каталог. Источники света. Philips.

4 Каталог. GE Electronics. Группа светотехники.

5 Каталоги: Источники света 2013-2014. Osram и Источники света. Philips.