43

Литература

1. Естественное и искусственное освещение (СНБ 2.04.05-98). – Мн.: Минстройархитектуры РБ, 1998.

2. Справочная книга по светотехнике. – М.: Энергоатомиздат, 1995.

Лабораторная работа № 3

Исследование характеристик искусственного освещения

Цель работы: научиться работать с основными измерительными светотехническими приборами; исследовать характеристики искусственного освещения и освоить методы оценки эффективности осветительной установки.

Приборы и оборудование: установка ОТ-8, люксметр Ю-116.

1. Общие положения

В лабораторной работе изучаются влияние изменения направленности света на видимость предмета и освещенность его отраженным светом, стробоскопический эффект, изменения освещенности в пространстве (построение изолюкс), изменения освещенности в зависимости от напряжения сети.

Рациональная освещенность устанавливается в соответствии с основными функциями органа зрения человека. Освещение должно быть достаточным, равномерным, не должно ослеплять глаз и создавать блескости на рабочей поверхности.

Освещение обусловливает видимость предметов, содействует увеличению производительности и улучшению качества труда, создает определенный психологический тонус и вызывает соответствующие настроение и самочувствие, содействует уменьшению количества несчастных случаев, предупреждает зрительное и общее утомление, влияет на физиологические процессы, сердечно-сосудистую и нервную системы и общий тонус организма.

Для искусственного освещения применяют лампы накаливания, люминесцентные (газоразрядные) лампы низкого давления, ртутные лампы высокого давления, натриевые, ксеноновые и др.

В осветительных установках промышленных предприятий применяются лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Лампы накаливания. Промышленностью изготавливаются лампы накаливания общего назначения мощностью от 15 до 1500 Вт на номинальное напряжение 127 и 220 В.

Чем выше мощность лампы, тем больше ее световая отдача, т.е. тем лампа экономичнее. Например, световой поток, излучаемый одной лампой 200 Вт, больше потока двух ламп мощностью по 100 Вт (соответственно 2700 и 2480 лм).

В спектре излучения нормальных осветительных ламп накаливания видимые излучения преобладают в желтой и красной частях спектра при недостатке их в синей и фиолетовой частях по сравнению с дневным естественным светом. Световой КПД ламп накаливания (всего 3-5 %) существенно зависит от напряжения в сети – уменьшение напряжения против номинального на 1 % вызывает снижение светового потока примерно на 3 %, при повышении напряжения срок службы лампы резко уменьшается, в то же время лампы накаливания практически не зависят от изменения условий внешней среды, включая температуру.

Газоразрядные лампы. К ним относятся люминесцентные лампы и ртутные лампы высокого давления.

Люминесцентные лампы. В настоящее время выпускается пять типов ламп различной цветности – лампы дневного света (ЛД), холодного белого света (ЛХБ), белого света (ЛБ), тепло-белого света (ЛТБ) и лампы с исправленной цветопередачей (ЛДЦ).

Режим горения люминесцентных ламп зависит от температуры окружающего воздуха (18-25С).

Люминесцентным лампам при работе их на переменном токе присущи колебания светового потока во времени. У ламп типа ЛБ глубина колебания составляет 35 %, а у ламп дневного света ЛД достигает 65 %. Это в значительной мере превышает глубину колебаний у ламп накаливания (5-15 %) и может вызвать стробоскопический эффект, т.е. искажение зрительного восприятия от движущихся и вращающихся предметов.

Для снижения глубины колебаний светового потока люминесцентных ламп соседние лампы (или светильники) включают в разные фазы трехфазной электрической сети или применяют специальные двухламповые схемы с искусственным сдвигом фаз при помощи конденсатора.

Преимущества люминесцентных ламп: большой световой поток (2480 лм у лампы 220 В и 40 Вт и 370 лм у лампы накаливания); большой срок службы ( в 5 раз больше, чем у ламп накаливания); возможность получения требуемой цветности излучения.

Поэтому для общего освещения производственных помещений без естественного света и с недостаточным по условиям работы естественным освещением, предназначенных для постоянного пребывания работающих, должны применяться газоразрядные лампы независимо от принятой системы освещения. Общее освещение в системе комбинированного освещения следует выполнять газоразрядными лампами независимо от типа источника света, используемого для местного освещения.

Лампы накаливания следует использовать преимущественно для местного и переносного освещения; для освещения помещений с временным пребыванием людей; во взрывоопасных и других помещениях с тяжелыми условиями среды, если по техническим причинам применение газоразрядных ламп нецелесообразно.

Ртутные лампы высокого давления ДРЛ применяют для освещения больших наружных пространств и производственных помещений. Эти лампы значительно экономичнее ламп низкого давления.

К недостаткам ламп ДРЛ следует отнести: преобладание в спектре лучей сине-зеленой части, длительность разгорания при включении (7 минут), пульсация светового потока больше, чем у люминесцентных ламп, значительное снижение светового потока к концу срока службы.

Влияние отклонений напряжения на работу люминесцентных ламп сказывается меньше, чем на работу ламп накаливания, но при изменении напряжения на 10 % меньше номинального они не зажигаются.

Другим видом изменения освещенности люминесцентных источников света являются пульсации, обусловленные малой инерционностью излучения газоразрядных ламп, световой поток которых пульсирует при переменном токе с удвоенной частотой последнего, т.е. в обычных условиях – 100 Гц. Явление искажения зрительного восприятия движущихся или смещающихся объектов в мелькающем свете, возникающее при совпадении или кратности частотных характеристик движения объектов и изменения светового потока во времени в осветительных установках, питаемых переменным током, является одним из самых существенных недостатков люминесцентного освещения, известным под названием стробоскопического эффекта.

Эти пульсации неразличимы при фиксировании глазом неподвижной поверхности, но могут быть измерены специальным прибором и легко обнаруживаются при рассматривании движущихся предметов.

Практическая опасность стробоскопического эффекта состоит в том, что вращающиеся части механизмов могут показаться неподвижными и стать причиной травматизма.

Однако пульсации освещенности вредны и при работе с неподвижными поверхностями, поскольку вызывают утомление зрения и головную боль.

Светящиеся тела излучают световой поток в различных направлениях не всегда равномерно, поэтому необходимо учитывать распределение светового потока в пространстве, т.е. пространственную плотность светового потока.

Величина освещенности нормируется СНБ 2.04.05-98 "Естественное и искусственное освещение". Для получения нормируемой величины освещенности при расчетах применяют метод коэффициента использования светового потока и точечный метод.

Метод коэффициента использования светового потока позволяет обеспечить среднюю освещенность горизонтальной поверхности с учетом всех падающих на нее потоков – как прямых, так и отраженных. Точечный метод позволяет обеспечить заданное распределение освещенности на расположенных как угодно поверхностях, но лишь приближенно учесть отражаемый поверхностями помещения свет.

Точечный метод основан на применении графиков или таблиц, позволяющих непосредственно или после нескольких вычислений определить освещенность любой точки поверхности, создаваемую светильником с известными параметрами: светораспределением, световым потоком ламп и геометрическими характеристиками, определяющими расположение светильника. Наиболее широко применяемыми примерами решения этой задачи являются три вида графиков: кривые относительной освещенности, пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности и условные изолюксы.

Кривые относительной освещенности позволяют вести расчет с высокой степенью точности, но более трудоемки по сравнению с пространственными изолюксами, которые дают непосредственно суждение о наивыгоднейшей высоте установки светильника при заданном значении расстояния освещаемого предмета на горизонтальной поверхности от светильника.

Для определения относительной освещенности от светильников с некругосимметричным распределением, при котором описанные выше способы непригодны, применяются условные изолюксы.