3.1.11. Источники искусственного освещения
В современных осветительных установках, предназначенных для освещения производственных помещений, в качестве источников света применяются ламы накаливания, галогенные и люминесцентные лампы.
К основным характеристикам источников света относятся:
- удельная световая отдача (отношение светового потока лампы к потребляемой мощности, лм/Вт);
- мощность (потребляемая), Вт;
- напряжение сети, В;
- срок службы, ч.
В лампах накаливания свечение возникает в результате нагрева вольфрамовой нити до высоких температур. К недостаткам ламп накаливания относятся:
- сравнительно низкие световая отдача (не более 20 лм/Вт) и срок службы (ограничивается сотнями часов). Низкая светоотдача обуславливает неэкономичность и повышение температуры в помещении;
- излучаемый свет состоит из желтых и красных тонов, что затрудняет цветовое различие.
Преимущества ламп накаливания (см. рис. 21) в сравнении с газоразрядными лампами заключаются в:
- низкой стоимости как самих ламп, так и светильников;
- низкой пульсации света;
- низком уровне шума.
Лампы накаливания используют в тех случаях, когда искусственный свет требуется изредка, по характеристике труда необходим не пульсирующий или концентрированный свет.
а б в
Рисунок 21 – Лампы накаливания
Галогенные
лампы накаливания (см.
рис. 22) наряду с вольфрамовой нитью
содержат пары галогена (фтора, хлора,
йод или их смеси), который способствует
повышению температуры накала нити и ее
срока службы. Это объясняется
вольфрамо-галогенным
циклом: образующиеся
пары вольфрама образуют с галогеном
стойкое соединение (при температуре
менее
),
которое распадается при взаимодействии
с горячей спиралью (при температуре
более
).
В результате этого соединение снова
распадается, а вольфрам вновь оседают
на поверхность нити. Таким
образом нить предохраняется от распыления.
Благодаря этому галогенные лампы
содержат добавки из инертных газов
(криптон, ксенон) для получения
благоприятных тонов света, работают в
более нагруженном режиме и имеют меньшие
габариты.
Преимущества галогенных ламп накаливания в сравнении с обычными лампами накаливания состоят в:
- более высокой светоотдаче (22 лм/Вт);
- более продолжительным сроком службы (до 2000 ч);
- улучшенной цветопередаче;
- малых габаритах.
а б в г
Рисунок 22 – Галогенные лампы накаливания
Газоразрядные лампы излучают свет, благодаря электрическим разрядам в инертных газах и парах металлов. На внутренней поверхности колб нанесен слой люминофора, трансформирующий электрические разряды в видимый спектр. Различают газоразрядные лампы низкого давления (люминесцентные, см. рис. 23 а…23 в) и высокого давления (см. рис. 23 г).
Преимуществами газоразрядных ламп являются:
- более высокая световая отдача (40…100 лм/Вт);
- более продолжительный срок службы (до 10 000 ч);
- практически любой спектральный состав света.
По спектральному составу люминесцентные лампы делятся на:
- дневного света (ЛД);
- дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ);
- теплого белого света (ЛТБ);
- холодного белого (ЛХБ);
- белого (ЛБ) и др.
Газоразрядные лампы высокого давления применяются в условиях, когда необходима высокая светоотдача, компактность и стойкость к внешней среде. Обычно их используют для освещения улиц, открытых пространств и производственных помещений с высотой более 6 м.
К недостаткам люминесцентных ламп можно отнести:
- сложность схемы включения;
- относительную дороговизну;
- шум дросселей;
- задержка во времени при включении;
- высокая пульсация света.
а б в г
Рисунок 23 – Газоразрядные лампы
Светильник - это световой прибор, состоящий из источника света (лампы) и осветительной арматуры.
Основное назначение арматуры заключается в следующем:
- перераспределении светового потока ламп в необходимых направлениях (с помощью отражателей, рассеивателей, преломителей и экранирующих решеток);
- защита глаз от слепящего действия ламп;
- защита ламп от воздействия факторов окружающей среды (пыли влаги, механических повреждений);
- крепление ламп и подключение к источнику питания.
Светильники характеризуются рядом светотехнических и констркутивных характеристик. К основным характеристикам относятся: коэффициент полезного действия (КПД), светораспределение, кривая силы света (КСС) и защитный угол.
Коэффициент полезного
действия светильника (
)
равен
отношению светового потока светильника
(
)
к
световому потоку лампы (
)
.
(27)
Светораспределение
(
)
- отношение светового потока светильника
в нижнюю полусферу (
)
к
полному световой потоку (
)
.
(28)
По светораспределению различают пять классов светильников:
-
прямого света (
);
- преимущественно прямого
(
);
- рассеянного света (
);
- преимущественно
отраженного света (
);
- отраженного света (
).
Кривая силы света (КСС) - закон распределения светового потока в пространстве. Различают следующие формы кривой силы света (см. рис. 24):
- концентрированную;
- глубокую;
- полуширокую;
- широкую;
- равномерную;
- косинусную;
- синусную.
Рисунок 24 - Некоторые формы кривой силы света (изолюксы)
Защитный
угол (
)
светильника
определяет степень защиты глаз человека
от ярких ламп (см. рис. 25).
а б
а - с лампой накаливания; б - с двумя люминесцентными лампами
Рисунок 25 - Защитный угол светильника
Характеристики светильников учитывают при их выборе в расчетах систем искусственного освещения. На рис. 26…30 показаны светильники искусственного производственного освещения. На рис. 26 и рис. 27 – общего искусственного освещения. На рис. 26 а и 27 а – светильники открытого типа (в незащищенном исполнении). На рис. 26б, 26в, 27б…27г показаны светильники закрытого типа (в защищенном исполнении).
а б в
Рисунок 26 – Светильники для люминесцентных ламп цилиндрической формы
а б в г
Рисунок 27 - Светильники для ламп с резьбовым цоколем
На рис. 28 показаны светильники для местного освещения. На рис. 29 – светильники для эвакуационного освещения.
а б в г
Рисунок 28 – Светильники местного освещения
а б в
Рисунок 29 – Светильники эвакуационного освещения
На рис. 30 изображены переносные светильники (фонари), используемые при проведении аварийных, ремонтных и прочих работ при недостаточном освещении.
а б в
Рисунок 30 – Переносные светильники