3203

104 лм/Вт), но обладают худшей цветопередачей (Ra=80), с пятиполосным люминофором имеют отличную цветопередачу (Ra=90–98) при меньшей световой отдаче (до 88 лм/Вт). ЛЛ обеспечивают мягкий, равномерный свет, но распределением света в пространстве трудно управлять из-за большой поверхности излучения. Для работы ЛЛ необходима специальная пускорегулирующая аппаратура (ПРА). Одно из главных преимуществ ЛЛ – долговечность (срок службы до t=20 000 ч). Благодаря экономичности и долговечности ЛЛ стали самыми распространенными источниками света в офисах предприятий. К недостаткам можно отнести наличие стробоскопического эффекта, который вызывает неприятные ощущения для глаз. При неправильном включении (без защитных конденсаторов в пускорегулирующем устройстве) ЛЛ становятся источниками радиопомех. Эти лампы требуют повышенных мер безопасности при утилизации из-за применения в них веществ, содержащих ртуть.

Новым поколением ЛЛ выступили КЛЛ – компактная люминесцентная лампа. По своим параметрам КЛЛ приближаются к линейным ЛЛ (световая отдача до 75 лм/Вт, Тцв=2700–6000 К, Ra=80 и более), обладая большим срок службы t=8000 ч. Они прежде всего предназначены для замены ламп накаливания.

Типовые диапазоны цветовой температуры при максимальной светоотдаче современных люминесцентных ламп с многослойным люминофором:

2700—3200 К,

4000—4200 К,

6200—6500 К,

7400—7700 К.

Обозначение газоразрядных ламп по ГОСТ 6828–91. Люминесцентные лампы различают по форме и разме-

рам колбы, мощности и спектральному составу или цветности излучения. Выпускаемые промышленностью типы отечественных ламп: ЛВ, ЛД, ЛТБ, ЛХБ и др. (ГОСТ 6828–91) отличаются друг от друга только составом люминофора, следова-

11

тельно, и спектральным составом излучения. Буквы, входящие в наименование этих типов ламп, означают: Л – Люминесцентная, Б – белая, Д – дневная, ТБ – тепло-белая, Е – естественная, БЕ – белая естественная, ХЕ – холодная естественная, УФ – ультрафиолетовая, КЗС, Г – красная, зеленая и голубая, Ф – фотосинтетическая, Р – рефлекторная, У – U-образная, К

– кольцевая, Б – быстрого пуска, А – амальгамная. Среди ламп указанных цветностей различают еще лампы с улучшенным спектральным составом излучения, обеспечивающие получение хорошей цветопередачи освещаемых предметов. В обозначении этих ламп после букв, характеризующих цветность излучения, добавляют букву Ц (ЛДЦ, ЛХБЦ) и др. Люминесцентные лампы выпускают мощностью 4, 6, 8, 13, 15, 18, 20, 22, 25, 30, 36, 40, 58, 65, 80, 125 и 120 Вт. Средняя продолжи-

тельность горения люминесцентных ламп не менее t=1200 ч., световая отдача 25,0...67,5 лм/Вт. Лампы рассчитаны таким образом, что оптимальным условиям их работы соответствуют температура 18...25ºС (от 5 до 55ºС) и относительная влажность воздуха не более 70%.

Индукционная лампа.

Представляет собой безэлектродную лампу (отсутствие нитей накала, электродов), состоящую из колбы, наполненной газом, внутренняя поверхность которой покрыта люминофором. Электронный блок, магнитное кольцо вокруг трубки и индукционная катушка создают газовый разряд в высокочастотном электромагнитном поле, благодаря чему лампа начинает светиться. Отсутствие нитей накала и электродов позволяет повысить долговечность и мощность лампы. К достоинствам индукционной лампы можно отнести очень высокий срок службы (t=60000 ч и более), высокую эффективность и светоотдачу (>80 лм/Вт), низкое энергопотребление (в 10 раз эффективнее ЛН, в 2 раза – КЛЛ), мгновенное включение, отсутствие мерцаний, высокий индекс цветопередачи Ra>80, широкий диапазон цветовых температур, низкую температуру нагрева лампы (до 850OС). Следует отметить, что уровень светоотдачи в перспективе может достигнуть 120 лм/Вт, диапа-

12

зон мощностей – от 30 до 400 Вт. Срок службы достигает t=150000 часов. К недостаткам можно отнести весьма высокую стоимость. Применяться могут как для наружного, так и внутреннего освещения, особенно в местах, где требуется постоянное круглосуточное освещение (производственные, складские и с/х помещения, строительные площадки, парковочные места, тоннели, улицы).

Разрядные лампы высокого давления.

Принцип действия – свечение наполнителя в разрядной трубке под действием дуговых электрических разрядов. Два основных разряда высокого давления, применяемых в лампах,

– ртутный и натриевый. Оба дают достаточно узкополосное излучение: ртутный – в голубой области спектра, натрий – в желтой, поэтому цветопередача ртутных (Ra=40–60) и особенно натриевых ламп (Ra=20–40) оставляет желать лучшего. Добавление внутрь разрядной трубки ртутной лампы галогенидов различных металлов позволило создать новый класс источников света – металлогалогенные лампы (МГЛ), отличающиеся очень широким спектром излучения и прекрасными параметрами: высокая световая отдача (до 100 лм/Вт), хорошая и отличная цветопередача Ra=80–98, диапазон Tцв от 3000 К до 6000 К, средний срок службы около t=15 000 часов. Один из немногих недостатков МГЛ – невысокая стабильность параметров в течение срока службы – успешно преодолевается с изобретением ламп с керамической горелкой. МГЛ успешно и разнообразно применяются в архитектурном, ландшафтном, техническом и спортивном освещении. Еще более широко применяются натриевые лампы. На сегодняшний день это один самых экономичных источников света (до 150 лм/Вт). Огромное количество натриевых ламп используется для освещения автомобильных дорог. Натриевые лампы часто "из экономии" используются для освещения пешеходных пространств, что не всегда уместно из-за проблем с цветопередачей. Разрядные лампы применяют для наружного освещения, в прожекторах.

Светодиоды.

13

К основным преимуществам относятся: высокая эффективность (на 50–80% эффективнее ртутных, натриевых, ГЛН ламп) и низкое энергопотребление, высокий уровень светоотдачи (>80 лм/Вт), длительный срок службы (работают дольше в 5–10 раз, чем натриевые, и в 10–15 раз, чем ртутные лампы), экологическая чистота (не содержит ртути и вредных материалов, низкое потребление энергии, что снижает общие выбросы СО2 при выработке электроэнергии). При свечении светодиода отсутствуют мерцания. Широкий диапазон цветовых температур (2700–10000 К). Индекс цветопередачи Ra>80, высокая яркость и насыщенность. Спектр излучения более равномерный, чем у ЛЛ, что благоприятно сказывается на восприятии света. Отсутствует УФ-излучение. Просты в эксплуатации, имеют малые габариты, высокую виброустойчивость и ударопрочность. Могут применяться в любом освещении: уличном, промышленном, архитектурном, ландшафтном, интерьерном. Благодаря значительным капиталовложениям в эту область, наблюдается стремительное увеличение эффективности и масштабов применения, которое сохранится надолго, поскольку основные тенденции развития сегодняшней светотехники – это увеличение энергоэффективности освещения, низкое энергопотребление и экологичность. К недостаткам СД можно отнести высокую стоимость.

Сравнительные характеристики светотехнических и эксплуатационных характеристик ламп различных типов приведены в табл.1.

Таблица 1

14

3.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.1.Перед выполнением работы необходимо ознакомиться с используемым оборудованием. Исследование ламп производится на универсальном лабораторном стенде. Принципиальная электрическая схема лабораторного стенда представлена в прил. 3.

На стенде лампы расположены следующим образом: HL1 – лампа накаливания 100W Philips (ЛН), HL2 – компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) Osram Dulukstar 24W/827,

15

HL3 – газоразрядная лампа высокого давления ДРЛ Philips HPL-H 250W/542, HL4 – газоразрядная лампа высокого давления ДНаТ 400W-596, HL5 – лампа энергосберегающая

Camelion FC7-GU10 7W, HL6 – лампа галогенная (ГЛН) Comtech HE 51 50 Gu5.3 50W, HL7 – лампа светодиодная (СД)

3,6W, HL8 – лампа люминесцентная линейная энергосбере-

гающая Philips PL-S 12W.

В данной лабораторной работе произвести измерения электрических и светотехнических характеристик ламп HL1, HL2, HL5, HL6, HL7, HL8.

Технические параметры исследуемых в работе ламп заносятся в табл.2.

Изменение напряжения питания ламп производится регулятором напряжения, расположенном на стенде.

Измерение освещенности производится люксметром «MASTECH MS6610». Освещенность в контрольной точке определяется, как разница между измеренным значением и фоновым

3.2. Определить светотехнические параметры различных ламп при номинальном напряжении питания. Для этого исследуемая лампа подключается к сети с номинальным для нее напряжением питания. Лампа должна прогреться в те-

чение 5 мин. Измерить температуру нагрева лампы. Результаты измерений и справочные данные для данной лампы заносятся в табл. 2.

16

Таблица 2 Технические параметры исследуемых ламп

3.3. Определить зависимости электрических и светотехнических характеристик лампы при изменении напряжения питающей сети.

Замкнуть ключ К1 на панели лабораторного стенда. Включить лампу HL1 на номинальное напряжение (220В). Напряжение питающей сети изменять в пределах от 220 до 140 В с интервалом 20 В. Измерить напряжение питания лампы Uс, В, потребляемый ток Iл, А, электрическую мощность потребляемую лампой Рл, Вт, коэффициент мощности cosφ и освещенность Е, лк, в контрольной точке. Измерения электрических характеристик производят комплексным прибором, расположенном на стенде. Измерение освещенности производится люксметром.

По опытным данным определить световой поток Фс, лм, и световую отдачу с, лм/Вт лампы.

Полученные значения занести в табл.3.

17

Таблица 3 Зависимость светотехнических и электрических

характеристик исследуемых ламп от значения питающего напряжения

до контрольной точки, м (измеряется при помощи лазерной рулетки Bosh DLE40);

К – коэффициент, учитывающий воздействие отраженных световых потоков на освещаемую точку (зависит от месторасположения точки и источника, а также от отражающих свойств поверхностей, окружающих источник и освещаемую точку). Для рассматриваемого лабораторною стенда К равен 0,36...0,49.

Для линейной лампы HL8 Фс рассчитывается следую-

где L – длина люминесцентной лампы, м;

Нр – ближайшее расстояние от люминесцентной лампы до условной поверхности (точки А), на которой измеряется освещенность, м; ( , – углы, которые определяются из рис. 1.1).

Световая отдача для исследуемых ламп определяется

18

Рис. 1.1. К расчету светового потока в точке А от линейного источника света

3.4. По результатам табл.3 на одной координатной плоскости построить зависимости тока Iл, мощности Рл, светового потока Фс, и световой отдачи c от значения напряжения электрической сети Uс, к которой подключена лампа.

3.5. Определить, как изменятся светотехнические характеристики лампы при отклонении напряжения питания от номинального.

Для заданного преподавателем напряжения электрической сети Uс,В из табл. 3, выбрать значения мощности лампы Рл,Вт освещенности Е,лк, светового потока Фл,лм и светоотдачи л,лм/Вт. Рассчитать, как изменятся потребляемая электрическая мощность, световой поток и световая отдача, если исследуемая в работе лампа подключена к электрической сети с заданным напряжением питания. Результаты исследований записать в табл. 4.

Отклонения электрической мощности, светового пото-

где Рн, Фн, н – номинальные значения потребляемой электрической мощности, светового потока и световой отдачи

19

соответственно (значения параметров при номинальном напряжении питания лампы из табл.2).

Результаты расчетов занести в табл.4.

Таблица 4 Значения исследуемых параметров ламп при их работе

от электрической сети с напряжением U…..В

3.6.Повторить п.п. 3.2., 3.3., 3.4., 3.5. для ламп HL2, HL5, HL6, HL7, HL8.

3.7.Для ламп, представленных на стенде, произвести измерение пульсации светового потока и яркость. По результатам измерений составить сравнительную таблицу. Измерения производятся прибором «Эколайт-1».

В заключение отчета необходимо сформулировать выводы в виде ответов на следующие вопросы.

1.Как влияет отклонение питающего напряжения от его номинального значения на электрические, светотехнические и эксплуатационные параметры ламп накаливания, газоразрядных, светодиодных?

2.Сделать выводы об энергоэффективности исследуемых ламп.

4.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

4.1.Принцип действия и устройство ламп накаливания, газоразрядных, светодиодных.

4.2.Перечислите основные электрические, светотехнические и эксплуатационные параметры современных ламп.

20