2.3. Характеристики осветительных приборов

Осветительные приборы (ОП) – это устройства, содержащие источник света (лампу), и осветительную арматуру, которая перераспределяет световой поток источника света в пространстве требуемым образом. Кроме того, ОП обеспечивает крепление лампы, защиту ее от механических повреждений и воздействия окружающей среды, а также подвод напряжения к лампе.

По общепринятой классификации все ОП делятся на три класса:

- светильники;

- прожекторы;

- проекторы.

Светильники и прожекторы – это приборы, предназначенные для освещения определенных объектов как внутри, так и вне помещений. Проекторы – это приборы, концентрирующие световой поток источника света на определенной четко ограниченной площади. Наиболее распространенный вид проектора – кинопроектор, создающий заданную освещенность только на площади экрана.

Ниже основное внимание будет уделено светильникам.

Основные светотехнические параметры светильников:

- характер светораспределения (кривые силы света КСС и изолюксы);

- коэффициент распределения светового потока К_ф, равный отношению светового потока, излучаемого светильником в нижнюю полусферу Ф_ниж, к полному потоку светильника Ф_св:

К_ф = ; (2.1)

- коэффициент полезного действия – отношение светового потока светильника Ф_св к потоку установленного в нем источника света Ф_л:

. (2.2)

Характер светораспределения показывает изменение силы света светильника при движении контрольной точки в меридиональной плоскости. Сила света выражается в относительных единицах. За единицу силы света принимается ее максимальное значение в рассматриваемой меридиональной плоскости.

По характеру светораспределения светильники с точечными источниками света (ЛН, ДРЛ и т. п.) делятся на семь типов (рис. 2.7).

Практическое построение КСС иллюстрируется на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Построение КСС светильника

В эксперименте используется поворачивающийся рычаг длиной r. В центре вращения рычага находится светильник с источником света, а на конце рычага – фотоэлемент люксметра. При повороте рычага вокруг светильника на угол  через каждые 10° производится измерение освещённости E_ люксметром.

Сила света для каждого угла  поворота рычага в соответствии с выражением (1.9) будет равна

I_ =r²E_. (2.3)

В практике расчетов осветительных установок применяют пространственные кривые равной освещенности (пространственные изолюксы). Эти кривые (рис. 2.8) для различных типов стандартных светильников с условным источником света со световым потоком 1000 лм приводятся в справочных материалах.

Рис. 2.7. Типовые светораспределения (кривые силы света КСС) светильников

Рис. 2.8. Пространственные изолюксы для светильников с различным светораспределением

Изолюксы построены в прямоугольной системе координат с осями h и d, смысл которых поясняется рис. 2.9.

Рис. 2.9. К вопросу определения освещенности в произвольной точке А

С – светильник, О – проекция светильника на расчетную плоскость; h – высота подвеса

светильника над расчетной плоскостью; d – расстояние от проекции светильника О до

произвольной точки А

Если источник света имеет световой поток, отличающийся от 1000 лм, то величина освещенности в точке А пересчитывается пропорционально.

Важной функцией светильника является защита глаз от блесткости. Степень защиты от блесткости характеризуется величиной защитного угла γ (рис. 2.10), под которым понимают угол, образуемый горизонталью, проходящей через источник света, и прямой, проходящей через край арматуры.

а) б)

Рис. 2.10. Защитный угол светильника с лампой накаливания (а) и

люминесцентными лампами (б)

Для обеспечения защитного угла в светильниках с трубчатыми люминесцентными лампами применяют продольные и поперечные экранирующие планки, которые совместно образуют экранирующую решетку.

Области применения различных светильников. В помещениях, где отношение высоты к площади велико, целесообразно применять светильники концентрированного или глубокого светораспределения (К или Г). Такие светильники направляют основную часть светового потока непосредственно на рабочие поверхности, что повышает эффективность их использования.

В помещениях, где отношение высоты к площади мало, целесообразно применять светильники более широкого светораспределения (Д, Л, М), что позволяет даже при значительных расстояниях между светильниками обеспечить равномерное распределение освещенности по рабочей поверхности.

Светильники с широким (Ш) и синусным (С) светораспределениями целесообразно применять при необходимости хорошего освещения стен помещения (например, на выставках, в музеях и т. п.).

По величине коэффициента К_ф светильники делятся на пять классов:

- прямого света П (К_ф >80 %);

- преимущественно прямого света Н (80 % >К_ф >60 %);

- рассеянного света Р (60 % >К_ф >40 %);

- преимущественно отраженного света В (40 % >К_ф >20 %);

- отраженного света О (К_ф < 20 %).

Каждая группа имеет свою область применения.

Светильники прямого света используются в помещениях с темными, плохо отражающими свет потолками и стенами, например в литейных, кузнечных, механических и других цехах, где выделяется много пыли, дыма, копоти и разных испарений. От светильников прямого света получаются довольно резкие тени, не сглаживаемые светом, отраженным от стен и потолка.

Благодаря тому, что наибольшая часть светового потока направляется непосредственно на освещаемые поверхности, светильники прямого света – самые экономичные по расходу электроэнергии.

Светильники преимущественно прямого света устанавливаются в цехах, имеющих стены и потолки, хорошо отражающие свет. Эти светильники имеют металлический корпус с небольшим отражателем. Лампа закрывается светорассеивающим стеклом.

Светильники преимущественно прямого света дают довольно мягкие тени, что имеет большое значение для многих цехов и видов работ, особенно при отсутствии местного освещения.

Светильники рассеянного света применяются в тех цехах, где необходимо создать высокие уровни освещенности рассеянным светом (офисные и бытовые помещения со светлыми потолками и стенами).

Светильники преимущественно отраженного света и светильники отраженного света необходимы в случаях, когда по характеру работы нежелательны даже незначительные тени.

Светильники отраженного света менее экономичны, чем светильники групп прямого или рассеянного света.

Светильники с линейными люминесцентными лампами, как правило, выполняются многоламповыми и могут быть прямого света, преимущественно прямого света и рассеянного света.

Повышение КПД светильника достигается применением отражателей с высоким коэффициентом отражения, рассеивателей с высоким коэффициентом пропускания и других конструктивных особенностей. Чем совершеннее светильник, тем меньшая доля светового потока поглощается в арматуре и тем выше его КПД. Реальные светильники имеют КПД в пределах 40…90 %, причем, как правило, нижнее значение свойственно светильникам рассеянного, а верхнее – прямого света.

Обозначения светильников. Общая структура буквенно-цифрового обозначения светильника имеет следующий вид:         

1 2 3 4-5х6-7-8,

где 1 – буква, обозначающая источник света:

Н – лампы накаливания общего применения;

Р – ртутные лампы типа ДРЛ;

Л – трубчатые люминесцентные лампы;

И – кварцевые галогенные лампы накаливания;

Г – ртутные лампы типа ДРИ;

Ж – натриевые лампы и т. д.;        

2 – буква, обозначающая способ установки светильника:

С – подвесной;

П – потолочный;

Б – настенный;

Т – торшерный;

К – консольный и т. д. 

3 – буква, обозначающая основное назначение светильника:

П – для промышленных предприятий;

О – общего назначения;

У - для наружного освещения;

Б – для бытовых помещений; 

4 – двузначное число (01-99), обозначающее номер серии;         

5 – число, обозначающее количество ламп в светильнике (для одноламповых светильников число 1 и знак "х" не ставятся);

6 – число, обозначающее мощность одной лампы (Вт); 

7 – трехзначное число (001-099), обозначающее номер модификации;

8 – буква, обозначающая климатическое исполнение светильника:

У – для районов с умеренным климатом;

Т – для районов с тропическим климатом;

ХЛ – для районов с холодным климатом;

УХЛ – для районов с умеренным и холодным климатом;

О – общеклиматический (для всех районов) и т. д.

Пример обозначения типа светильника:

ЖКУ40-250-001 – светильник наружного освещения, консольный серии 40 с лампой типа ДНаТ мощностью 250 Вт модификации 001.

Класс защиты светильника от пыли и воды обозначается латинскими буквами IP (International Protection) и двумя цифрами.

Первая цифра обозначает защиту от пыли:

2 – пыленезащищенный;

5 – пылезащищенный;

6 – пыленепроницаемый.

Вторая цифра обозначает защиту от воды:

0 – водонезащищенный;

2 – каплезащищенный;

3 – дождезащищенный;

4 – брызгозащищенный;

5 – струезащищенный;

7 – водонепроницаемый.

Для некоторых светильников обозначение защиты не имеет букв IP, а у первой цифры, обозначающей степень защиты от пыли, добавляется штрих (например, 5’4).

Некоторые типы светильников показаны на рис. 2.11- 2.14.

Рис. 2.11. Светильники промышленные подвесные НСП, РСП, ЖСП, ГСП:

используется с разными типами ламп: накаливания, ртутными, натриевыми, металлогалогенными, компактными люминесцентными; применяется для общего освещения производственных помещений

Рис. 2.12. Светильники консольные РКУ, ГКУ, РКУ:

используется с разными типами ламп (ДНаТ, ДРИ, ДРЛ); применяется для освещения территорий (площадей, улиц и дорог с различной интенсивностью движения транспорта, пешеходных и прогулочных зон и др.)

Рис. 2.13. Светильники люминесцентные ЛПО, ЛПП:

тип ЛПО – применяется для освещения общественных зданий, магазинов, офисов, лечебных учреждений, школ, столовых промышленных помещений и др.;

тип ЛПП – применяется для освещения промышленных помещений больших площадей с высокими потолками (более 3 м)

а) б) в)

г) д) е)

Рис. 2.14. Светильники светодиодные внутренней (а,б,в) и наружной (г,д,е) установки