Источники искусственного освещения

 

Электрические лампы — источники оптического излучения, создаваемого в результате преобразования электрической энергии. Электрические лампы подразделяются на лампы накаливания (ЛН), в которых свет создается телом накала, раскаленным в результате прохождения по нему электрического тока. В разрядных лампах (РЛ) свет создается в результате электрического разряда в газе, парах металлов или в газовой среде, содержащей пары металлов.

ЛН относятся к тепловым источникам света, в которых свечение возникает путем нагревания нити накала до высоких температур. Они просты и надежны в эксплуатации. Недостатками их являются: низкая световая отдача (до 20 лм/Вт), ограниченный срок службы (до 1000 часов), преобладание излучения в желто-красной части спектра, что искажает цветовое восприятие. Определенными преимуществами обладают галогеновые лампы накаливания. В колбе данных ламп наряду с вольфрамовой спиралью содержатся пары элементов галогеновой группы, например, йода, что повышает температуру накала нити и существенно уменьшает ее испарение. Срок службы данного типа ламп составляет величину до 3000 часов, а световая отдача – до 30 лм/Вт.

  РЛ имеют более высокую световую отдачу (более 100 лм/Вт) и в 5 ÷ 10 раз больше срок службы (до 15000 ч) по сравнению с ЛН, а также более широкий диапазон мощностей при весьма разнообразных спектрах излучения. Соответствующий подбор среды и условий разряда позволяет создавать высокоэффективные источники излучений во всех областях оптического диапазона. Недостатками РЛ являются определенная сложность включения их в электрическую сеть, связанная с особенностями разряда, так как для его зажигания требуется более высокое напряжение, чем для поддержания устойчивого горения; пульсация светового потока (до 30 %); длительное время (от нескольких секунд до нескольких минут) выхода на оптимальный режим работы, а так же сложность утилизации. Значительную опасность при использовании газоразрядных ламп представляет так называемый стробоскопический эффект – явление искажения зрительного восприятия вращающихся объектов в мелькающем свете, возникающее при совпадении кратности частотных характеристик движения объектов и изменения светового потока во времени. По экономическим и светотехническим характеристикам преимущество следует отдавать РЛ. Газоразрядные лампы бывают низкого и высокого давления.

 

Лампы низкого давления или люминесцентные применяются для освещения внутреннего помещения.	Лампы высокого давления используются для освещения больших площадей
ЛБ- лампа белого света	ДРЛ- дуговая ртутная лампа
ЛД- лампа дневного света	ДNaТ- дуговая натриевая лампа (имеет минимальный коэффициент пульсации)
ЛДЦ- лампа с улучшенной светопередачей	ДКсТ - дуговая ксеноновая лампа
ЛХБ- лампа холодного белого света

 

     В настоящее время широкое применение получили светодиодные источники света. Практически все недостатки, присущие лампам накаливания и газоразрядным лампам, у них отсутствуют. К преимуществам светодиодных источников можно отнести следующие: большой срок службы (до 60 тыс.час.), высокая световая отдача (до 80 лм/Вт), низкое рабочее напряжение и малый потребляемый ток, экологическая и пожарная безопасность, чистота и насыщенность цветовой гаммы, лучшая направленность светового потока, отсутствие влияния низких и высоких температур окружающей среды на их эксплуатацию и др.

Для освещения больших площадей, тоннелей в настоящее время получили распространение индукционные лампы, представляющие собой бесконтактный источник света, в котором используется явление электромагнитной индукции. Имеет два диапазона использования: 130-180 кГц и 2.65 МГц. Срок службы таких ламп составляет до 100 тыс. часов, а световая отдача - 60-80 лм/Вт. Лампа с арматурой называется светильником. Основное назначение светильников заключается в распределении светового потока источников света в требуемых для осветительных установок направлениях и защите ламп, оптических элементов и электрических аппаратов светильников от воздействия окружающей среды.

 

 

 

В

В

     При проектировании осветительных установок для обеспечения на рабочих местах нормируемой освещенности проводят светотехнический расчет. Его задачей является определение электрической мощности установки для получения заданной освещенности. Выбор расположения светильников общего освещения является одним из основных вопросов, решаемых при устройстве осветительных установок, влияющим на экономичность последних, качество освещения и удобства эксплуатации. На рис.1 представлены схемы расположения светильников:

Рис.1 Схема размещения светильников: а) в разрезе, б)- в плане

Н-высота помещения, а при ферменном покрытии- высота до затяжки ферм; h- расчетная высота подвеса светильников над полом; hc- высота светильников от перекрытия; hp- высота рабочей поверхности над полом; L - расстояние между светильниками или их рядами; LА, LБ- расстояние между светильниками или их рядами (при размещении светильников по вершинам прямоугольника);  l- расстояние от стен до крайних рядов светильников.

 Размеры Н и hp являются заданными; hc, кроме случаев установки светильников на стенах, принимаются в пределах от 0 до 1,5 м. Расстояние l рекомендуется принимать около1/2 L при наличии у стен проходов и около 1/3 L в остальных случаях.

По условиям размещения светильников в конкретных помещениях часто приходиться принимать поля прямоугольной формы, причем в этом случае желательно, чтобы отношение LА:LБ не превышало 1,5. В помещениях с ферменным перекрытием в большинстве случаев светильники могут устанавливаться только на фермах. В этом случае допустимы и увеличенные значения отношения LА:LБ, так как по эксплуатационным соображениям следует сокращать число продольных рядов светильников. Обеспечение равномерного распределения освещенности достигается в том случае, если соотношение L/h будет оптимальным. Для некоторых видов светильников это соотношение составляет 1,4 (для люминесцентных ламп, ОД светильников)1,5- для ДРЛ (дуговые разрядные лампы). Светильники с трубчатыми, то есть разрядными лампами, преимущественно размещаются рядами, желательно параллельно стене с окнами. Максимальная длина одного светильника 1,25 м.

   При расчете общего освещения для горизонтальной рабочей поверхности с учетом света, отраженного потолком и стенами, применим метод с использованием светового потока.

  F л = ,                                                                                                (6)               

где F л - световой поток каждой лампы, лм

Eн -минимальная нормируемая освещенность для заданного разряда работ, лк

S - площадь помещения, м²

Кз -коэффициент запаса, учитывающий старение ламп, запыление и загрязнение светильников (Кз=1,4-1,8 в зависимости от количества выделяемой в помещении пыли)

Z - отношение средней освещенности к минимальной; для ламп ДРЛ и ламп накаливания –не более 1,15, для трубчатых ламп- не более 1,1;

n- число ламп;

η -коэффициент использования светового потока ламп, %, т.е. отношение светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп. Зависит от типа светильников, коэффициента отражения потолка и стен, индекса формы помещения. Индекс формы помещения:

i = ,                                                                                                                (7)

где А,В - длина и ширина помещения, м

Мощность осветительной установки N (Вт/м²), т.е. отношение всей мощности ламп установки общего освещения к освещаемой площади.

N= n*N _л /S                                                                                                                      (8)

Таблица 3. Значение коэффициента использования светильников

Тип	ОД			ДРЛ
ρп/ ρс	70/50	50/30	30/10	70/50	50/30
	Коэффициент использования,%
0,5	30	25	20	30	23
0,6	34	29	25	36	30
0,7	38	33	27	40	33
0,8	42	36	33	43	37
0,9	45	39	35	45	40
1	47	42	38	47	41
1,1	50	44	34	50	43
1,25	53	48	43	53	47
1,5	57	52	47	56	50
1,75	60	54	50	58	53
2	62	57	54	60	56
2,25	64	59	56	62	57
2,5	65	60	57	63	59
3	67	63	60	66	60
3,5	69	65	62	67	61
4	70	66	64	69	63
5	72	69	66	70	66

 

Таблица 4.  Световой поток некоторых источников света

Люминесцентные лампы, 220В		Лампы ДРЛ, 220В
Тип и мощность, Вт	Световой поток, лм	Мощность, Вт	Световой поток, лм
ЛДЦ-20	820	80	2000
ЛД-20	920	125	4800
Л Б-20	1180	250	10000
ЛДЦ-30	1450	400	18000
Л Д-30	1640	700	33000
ЛБ-30	2100	1000	50000
ЛДЦ-40	2100
ЛД-40	2340
ЛТБ_40	2580
ЛХБ-40	2600
ЛБ-40	3000
ЛДЦ-80	3560
ЛД-80	4070
ЛБ-80	5220

 

Задача 1

Рассчитать мощность осветительной установки производственного помещения (табл 5).  Для расчета принять hр=0,75, hс=1м. Распределить светильники в производственном помещении и определить количество ламп. Вычислить площадь помещения и индекс формы  помещения. Определить по табл.3 значение коэффициента использования осветительной установки. Рассчитать световой поток и по полученному значению подобрать стандартную лампу (таблица 4). Определить мощность осветительной установки.

Таблица 5. Варианты для самостоятельной работы

Ва ри ант	Площадь освещаемой поверхности, м^2	Напряжение осветительной сети, В	Коэффициенты		Тип прожектора	Лампа прожектора		Световой поток лампы, лм	Максимальная сила света прожектора, кд	Мини мальная нормиру емая освещен ность, лк
			Кп	Кз		Тип	Мощность, Вт
1	110*80	127	1,3	1,2	ПЗС-45	НГ127-1000	1000	19500	200000	3
2	120*90	220	1,3	1,2	ПЗС-35	НГ220-500	500	8300	50000	3
3	130*100	127	1,3	1,2	ПЗС-35	НГ220-500	500	9100	85000	3
4	95*65	220	1,1	1	ПЗС-45	НГ127-1000	1000	16180	130000	2,5
5	105*75	127	1,1	1	ПЗС-45	НГ127-1000	1000	19500	200000	2,5
6	115*85	220	1,1	1	ПЗС-35	НГ220-500	500	8300	50000	2,5
7	125*95	127	1,1	1	ПЗС-35	НГ127-1000	1000	9100	85000	2,5
8	140*110	220	1,15	1,1	ПЗС-45	НГ127-1000	1000	16180	130000	2
9	145*115	127	1,15	1,1	ПЗС-45	НГ127-1000	1000	19500	200000	2
10	150*120	220	1,15	1,1	ПЗС-35	НГ220-500	500	8300	50000	2

 

Указания к решению задачи.

1. Распределить светильники в производственном помещении и определить количество ламп.

- Определить значение h- высоту подвеса светильников над полом.

-Рассчитать расстояние между светильниками или их рядами L. Расстояние от стен l, определить значения L_A и L_B.

2.  Вычислить площадь помещения

3. Определить индекс помещения.

4. Найти по табл. 3 значение коэффициента использования осветительной установки.

5.  Определить световой поток по формуле 6.

6.  Подобрать по полученному световому потоку стандартную лампу по табл.4 и определить мощность осветительной установки (8).