5.5.2. Світильники

Джерела світла розміщуються в спеціальній освітлювальній арматурі, утворюючи світловий прилад, який називають світильником або освітлювальним пристроєм. Освітлювальна арматура перерозподіляє світловий потік лампи в просторі або перетворює його властивості (змінює спектральний склад випромінювання), захищає очі працівника від засліплювальної дії ламп. Окрім того, вона захищає джерело світла від впливу навколишнього пожежо- та вибухонебезпечного, хімічно активного середовища, механічних ушкоджень, пилу, бруду, атмосферних опадів.

Світильники відрізняються цілою низкою світлотехнічних та конструктивних характеристик.

Основними світлотехнічними характеристиками світильників є: світлорозподілення, крива сили світла, коефіцієнт корисної дії та захисний кут.

За світлорозподіленням, що визначається відношенням потоку, випромінюваного світильником в нижню півсферу до повного світлового потоку ( ), світильники поділяються на 5 класів: прямого світла ( ); переважно прямого світла ( ); розсіяного світла ( ); переважно відбитого світла ( ); відбитого світла ( ).

Криві сили світла (КСС) світильників можуть мати різну форму в просторі навколо світлового приладу: концентровану (К); глибоку (Г); косинусну (Д); півшироку (Л); широку (Ш); рівномірну (М); синусну (С).

Коефіцієнт корисної дії (ККД) світильника визначається відношенням світлового потоку світильника до світлового потоку встановленої в ньому лампи ( = F_CB/F_Л). Освітлювальна арматура поглинає частину світлового потоку, що випромінюється джерелом світла, однак завдяки раціональному перерозподілу світла в необхідному напрямку збільшується освітленість на робочих поверхнях.

Захисний кут світильника  – кут, утворений горизонталлю, що проходить через нитку розжарювання лампи та лінією, яка з’єднує нитку з протилежним краєм освітлювальної арматури (рис. 1). Захисний кут визначає ступінь захисту очей від впливу яскравих частин джерела світла, тому його величину враховують з поміж інших чинників при визначені місця та висоти розташування освітлювальних приладів.

Рис. 1. Захисний кут світильників: а – з лампою розжарювання;

б – з двома люмінесцентними лампами

Залежно від конструктивного виконання розрізняють світильники (рис. 2):

– відкриті (лампа не відокремлена від зовнішнього середовища);

– захищені (лампа відокремлена оболонкою, що не перешкоджає вільному надходженню повітря);

– закриті (оболонка захищає від проникнення всередину великих частинок пилу, металу);

– пилонепроникні;

– вологозахищені;

– вибухобезпечні та підвищеної надійності проти вибуху;

– спеціального призначення (для робіт під водою).

Рис. 2. Світильники: а – УПД; б – УПМ-15; в – НСП-07 (куля молочного скла);

д – типу ВЗГ; е – ЛОУ; ж – ПВЛП

За призначенням світильники можуть бути загального та місцевого освітлення.

5.5.3. Методи розрахунку штучного освітлення

Для розрахунку штучного освітлення використовують, в основному, три методи: точковий, питомої потужності та світлового потоку (коефіцієнту використання).

Точковий метод призначений для розрахунку локалізованого та комбінованого освітлення, а також освітлення похилих площин. В основу точкового методу покладене рівняння:

де І_a – сила світла в напрямку від джерела на задану точку робочої поверхні, кд; а – кут падіння світлових променів, тобто кут між променем та перпендикуляром до освітлюваної поверхні; r – відстань від світильника до заданої точки.

Для практичного використання в формулу підставляють коефіцієнт запасу К_з та значення тоді

Значення сили світла I_a приводяться в світлотехнічних довідниках.

Метод питомої потужності вважається найбільш простим, однак і найменш точним, тому його застосовують лише при наближених розрахунках. Цей метод дозволяє визначити потужність кожної лампи Р_л, Вт для створення в приміщенні нормованої освітленості

де р – питома потужність, Вт/м² (приймається за довідниками для приміщень даної галузі); S – площа приміщень, м²; N – число ламп в освітлювальній установці.

Метод світлового потоку призначений для розрахунку загального рівномірного освітлення горизонтальних поверхонь. Цей метод дозволяє врахувати як прямий світловий потік, так і відбитий від стін та стелі. Сумарний світловий потік освітлювальної установки Ф_л визначають за формулою:

де е_н – нормована освітленість, лк; S_п – площа підлоги освітлюваного приміщеня, м²; К_з – коефіцієнт запасу, що враховує зниження освітленості в результаті забруднення та старіння ламп (для ЛР К_з = 1,3 – 1,5; для ГРЛ К_з = 1,5 – 2,0); Z – коефіцієнт нерівномірності освітлення (Z = 1,15 для ламп розжарювання та ДРЛ; Z = 1,1 для люмінесцентних ламп, якщо відношення L/h не перевищує встановлених значень); N – кількість світильників; п – кількість ламп в світильнику; η – коефіцієнт використання світлового потоку, який визначається за світлотехнічними таблицями залежно від показника приміщення і, коефіцієнтів відбиття стін та стелі і типу світильника (для світильників з ЛР η = 0,1 – 0,71; з ГРЛ η = 0,2 – 0,97).

Показник приміщення і знаходять за формулою:

де а і b – довжина і ширина приміщення, м; h_p – висота підвісу світильника над робочою поверхнею, м. При величині показника приміщення і > 5 коефіцієнт використання приймається як при і = 5.

Обчисливши світловий потік лампи Ф_л, вибирають найближчу стандартну лампу, причому її світловий потік не повинен відрізнятись від розрахункового більш ніж на (–10) – (+20)%. При неможливості вибрати лампу з таким наближенням, коректується кількість ламп у світильнику (п), або ж кількість світильників (N). Якщо вже є відомим вид світильника і тип ламп в ньому, тобто відомий світловий потік світильника, то розрахунок зводиться до визначення N. Інколи формула для визначення світлового потоку лампи світильника може бути використана і для перевірочного розрахунку, коли визначається очікувана освітленість поверхні при відомих всіх інших значеннях.

Коли як джерела світла використовуються люмінесцентні лампи, то їх доцільно розташовувати рядами. Оскільки довжина цих ламп значна, необхідно співставляти сумарну довжину ряду світильників з люмінесцентними лампами з довжиною приміщення. При цьому можливі такі віипадки:

– сумарна довжина світильників, що розташовані в ряд, перевищує довжину приміщення: необхідно застосувати більш потужні лампи, у яких світловий потік на одиницю довжини більший, або збільшувати кількість рядів, чи компонувати ряди із подвоєних, потроєних і т.д. світильників;

– сумарна довжина ряду світильників рівна довжині прміщення: необхідно встановити неперервний ряд світильників;

– сумарна довжина ряду світильників менша довжини приміщення: необхідно світильники розмістити в ряд через рівномірні проміжки, які, як правило, не повинні перевищувати 0,5 розрахункової висоти.