Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Безопасность жизнедеятельности. Искусственное освещение производственных помещений. Учебно-методическое пособие
.pdf
11
Лампы накаливания по сравнению с другими существующими
источниками просты в изготовлении и эксплуатации, надежны при колебаниях напряжения и различных метеорологических условий окружающей среды, имеют низкую инерционность при включении. Их недостатки: низкая световая отдача (до 20 лм/Вт), сравнительно малый
срок службы (до 2500 ч), спектр свечения сильно отличается от спектра
дневного света (преобладают желтые и красные лучи), что приводит к
искажению цветопередачи.
В 2009 г. на уровне Правительства РФ обсуждался вопрос о снятии с производства обычной лампы накаливания, как это делается в Европе. В 2011 г. на территории России в торговой сети лампы накаливания мощностью 100 Вт и выше стали вне закона.
Налаженное производство трудно было перепрофилировать, поэтому до сих пор в продажу поступают ЛОН на 95 или 97 Вт. В Европе
запрет приобрел силу закона с 2013 г.
Самые распространенные – ЛОН на 60 Вт,это источник света для
бытовых светильников. ЛОН на 40 Вт – для освещения общественных
мест (подъездов, чердаков), для настольных ламп.
Практика показала, что наполнение колбы любым инертным газом, увеличивает силу свечения. Поэтому большинство ЛОН сейчас выпускают как газонаполненные, оставив применение вакуума только в
технологии маломощных ламп (на 25 Вт).
Газоразрядные лампы.Газоразрядные лампы (ГРЛ) делятся по
типу свечения на:
– люминесцентные лампы (ЛЛ), в которых свет формируется покрывающим внутреннюю поверхность лампы слоемлюминофора, возбуждаемого излучением газового разряда;
– газосветные лампы, в которых свет создается газовым разрядом;
– электродосветные лампы, в которых используется свечение
электродов, возбужденных газовым разрядом.
По величине давлению внутри лампы газоразрядные лампы делятся на:
– газоразрядные лампы высокого давления(дуговая ртутная
лампа – ДРЛ);
– газоразрядные лампы низкого давления (люминесцентная лампа).
Разрядные лампы обладают высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую, которая измеряется отношением люмен/Ватт (лм/Вт).
12
В разрядных лампах могут использоваться разные газы: пары металлов (ртути или натрия), инертные газы (неон, ксенон и др.), а также
их смеси. Наибольшей эффективностью, на сегодняшний день, обладают дуговыенатриевые лампы (ДнаТ), они наполнены парами натрия
и имеют эффективность 150 лм/Вт (рис. 1.6а). Разрядные (натриевыелампы) ДнаТ обладают наивысшей эффективностью и удовлетворительной цветопередачей. Их применяют для освещения производственных помещений высотой более 10 м, где требования к цветопередаче
невысоки (кузнечные, штамповочные, заготовительные, сварочные и
другие виды работ).
Подавляющее большинство разрядных ламп – это ртутные
лампы, они наполнены парами ртути. Среди ртутных ламп можно упомянуть дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ) (рис. 1.6б).
Лампы ДРЛ работают при любой температуре внешней среды,
их используют для освещенияоткрытых пространств и высоких (более
6 м) производственных помещений.Кроме этого, широко распространены металлогалогенные лампы (МГЛ или ДРИ) – в них используется
смесь паров ртути, инертных газов и галогенидов металлов.Галогенные
лампы ДРИ (дуговые ртутные с иодидами) по своей конструкции аналогичны лампам ДРЛ. Спектр излучения лампы имеет практически
сплошной характер, приближающийся к дневному свету.
Самыми распространенными газоразрядными лампами низкого
давления являются люминесцентные (ЛЛ), имеющие форму цилиндрической трубки (рис. 1.6в) и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ),
имеющие название энергосберегающих ламп (рис. 1.6г, д).
а
б в
г
Рис. 1.6. Виды газоразрядных ламп:
а – ДнаТ; б – ДРЛ; в – ЛЛ; г – КЛЛ
13
Во внутренней полости ламп низкого давления газ находится под
давлением меньше внешнего. Внутренняя поверхность трубки покрыта
тонким слоем люминофора, который и используется для преобразования ультрафиолетового излучения, возникающего при электрическом
разряде в парах ртути, в видимый свет.
По спектральному составу различают люминесцентные лампы
дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветоотдачей (ЛДЦ),
холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ), белого цвета (ЛБ).
Меньше распространены безртутные разрядные лампы, содержащие инертные газы: ксеноновые лампы (ДКсТ), неоновые лампы и другие. Ксеноновые лампы ДКсТ обладают стабилизированным разрядом и не нуждаютсяпоэтому в балластном сопротивлении. Учитывая
большую единичную мощность 5−50 кВт, большую долю ультрафиолетового излучения в спектре и высокое давление в колбе, эти лампы применяют, как правило, для освещения территорий.
В маркировке газоразрядных ламп кроме букв имеется цифровое
обозначение мощности этих ламп (например, ДРЛ-400, ЛД-40 Вт).
К недостаткам газоразрядных ламп следует отнести необходимость
применения специальных пусковых устройств, облегчающих зажигание ламп; зависимость работоспособности от температуры окружающей среды, длительный период разгорания, возможность создания радиопомех, исключение которых требует специальных устройств.
Кроме этого, всем газоразрядным источникам света присущ так
называемый стробоскопический эффект, вызывающий искажение вос-
приятия движущихся предметов.
Как известно, переменный ток обычной частоты 50 Гц меняет своенаправление 100 раз в секунду. Следовательно, любой безинерционныйисточниксвета, питаемый таким переменным током, 100 раз в секунду «гаснет» и «зажигается». В лампах накаливания эти пульсациисглаживаются за счет большой световой инерции тела накала, но световая
инерция большинства люминофоров значительноменьше. При наблюдениях неподвижных предметов эти пульсации незаметны для глаза. При
наблюдении же движущегося предмета изображение его на сетчатке
глаза не только появляется и исчезает 100 раз в секунду, но одновременно
и перемещается с одного элемента сетчатки на другие, поэтому движение
предмета воспринимается глазом как прерывистое, а при некоторой скорости вращения предмета может создаться иллюзия, что он вращается в
противоположную сторону или находится в покое. Это явление и носит
название стробоскопического эффекта.
14
Пульсация светового потока ухудшает условия зрительной работы, а стробоскопический эффект ведет к увеличению опасности травматизма и делает невозможным успешное выполнение ряда производственных операций.
Эффективноеустранение стробоскопического эффекта достигается при трехламповой схеме включения, состоящей из трех одноламповых, включенных в разные фазы трехфазной сети. В результате пульсирующие потоки излучения лампсмещены относительно друг друга
на 120о, и суммарный поток имеет существенно меньшую пульсацию.
Другой, более действенный способ ликвидации стробоскопического эффекта − это питание люминесцентных источников света то-
ками повышенных частот (например, 400 Гц).
Светодиодные лампы. Одним из последних новшеств в сфере
освещения стали светодиодные лампы (LED), создающие яркий, интенсивный свет, потребляя минимум энергоресурсов. Светодиодные
лампы представляют собой несколько светодиодов, смонтированных в
одном корпусе с блоком питания. Выпускают их в различных формах и
вариантах цоколя, что позволяет использовать их для замены ламп
накаливания, галогенных или люминесцентных ламп (рис. 1.7).
а б в г
Рис. 1.7. Светодиодные лампы с различными видами цоколя:
а – цоколь Е27; б – цоколь Е14; в – цоколь GU10; г – цоколь G10
Чаще всего корпус лампы выполняется в виде «груши» с цоколем
Эдисона (например, Е27, Е14), которые устанавливаются в обычный патрон. Для установки в патроны других конструкций выпускаются
лампы со штырьковым цоколем (например, G10, G13) или с цоколем,
имеющем утолщения на концах контактов для поворотного соединения
(например, GU10). Имеются и другие варианты.
15
Светодиодная лампа T8 (D =26 мм) с цоколем G13 (рис. 1.8) является не просто отличной альтернативой люминесцентной лампе, но и
превосходит ее по многим показателям, таким как экономичность, долговечность, надежность икачество освещения.
Рис. 1.8. Светодиодная лампа T8 с цоколем G13
Большим достоинством светодиодных ламп T8 является то, что
такие лампы подходят ко всем стандартным светильникам с цоколем
G13, не требуя при этом никаких изменений и дополнений. Единственный нюанс – из светильника нужно убрать стартер и (если присутствует) балласт, которые применялись с люминесцентными лампами.
Светодиодные лампы Т8 (как и большинство светодиодных ламп
в целом) работают от сети 220 В и, в отличие от люминесцентных ламп,
не содержат в своем составе токсичных веществ, являясь абсолютно
безопасными для человека.
При выборе светодиодных ламп следует обращать внимание на
наиболее критические параметры, которые принципиальны для качества
освещения: цветовая температура; тип рассеивателя; световой поток.
В зависимости от состава люминофора выпускаются светодиоды
с разной цветовой температурой («теплые» и «холодные»).
Цветовая температура светодиодов традиционно имеет три категории: WW (warmwhite) – теплый белый, привычный свет ламп накаливания (цветовая температура 2500–3000 оК); W (day, neutralwhite) –
белый, близок к естественному, подходит для чтения (цветовая температура 3000–4200 оК); CW (coldwhite)– холодный белый, подходит для
рабочих зон (цветовая температура выше 4500 оК).
При этом надо иметь в виду, что те цвета, которые в быту считаются «холодными» (белый, голубой), получаются от максимально
16
нагретых тел, илампы с более высокой цветовой температурой визуально светят ярче.
Для работы рекомендуется использовать светодиодный свет, который находится в диапазоне от 4400 до 5600 К. А это означает, что
лампочка должна быть белого или нейтрального цвета. За счет этого
работоспособность сотрудников будет максимальной.
Различные типы ламп, обладая одинаковой цветовой температурой, могут передавать цвета по-разному.
Каждая лампа обладает определенной цветопередачей, которая
на упаковке обозначается индексом Rа (или CRl). Данный параметр ис-
точника определяется его способностью максимально точно передавать
цвета освещаемого объекта. Лампы с индексом цветопередачи от 80 Rа
и выше позволяют всем цветам в помещении выглядеть наиболее естественно. Таким образом, индекс цветопередачи определяет степень отклонения цвета предметов интерьера от его настоящего при освещении
той или иной лампой.
Тип рассеивателя. Может быть матовый либо прозрачный. Матовый рассеиватель обеспечивает более равномерное распределение
светового потока, но потери интенсивности в нем могут достигать
25–30 %. Для освещения относительно большой площади помещения
более рационально использовать лампы с прозрачным рассеивателем,
а вот в настольном светильнике однозначно матовый тип рассеивателя лучше.
Световой поток. При выборе светодиода важно правильно подобрать номинальный световой поток, который зависит от типа и качества светодиодных матриц. Эффективность светодиодных ламп,
помимо светового потока оценивается по величине светового потока
приходящегося на один Вт и составляет от 70 до 110 лм/вт. Для сравнения – у ламп накаливания эта величина составляет примерно
10–15 лм/вт.
На рис. 1.9 показано сравнение мощности некоторых источников света.
Сравнительная характеристика источников света. Сравнитель-
ные характеристики перечисленных выше источников света приведены
в табл. 1.1.
17
Таблица 1.1
Сравнительная характеристика источников света
Лампы накаливания
Достоинства
Недостатки
Низкая стоимость
Мгновенное загорание при включении
Не создают радиопомехи в процессе
работы
Низкая энергоэффективность из-за
преобразования 95 % энергии в тепло
Небольшой ресурс эксплуатации (в
пределах 1000 ч)
Ограниченное использование в условиях высокой влажности, запыленности
Прямая зависимость срока службы от
перепадов напряжения
Существует запрет на использование
в странах ЕС
Лампы ДРЛ
Относительно высокий уровень светоотдачи
Более длительный срок службы
(12000 ч) в сравнении с лампами
накаливания
Небольшие габариты
Невысокая цена
Длительный процесс зажигания (особенно при повторном включении)
Выход на максимальную мощность в
течение 10–15 мин
Невозможность использовать умные
системы управления (сенсоры движения, датчики освещения и т. п.)
Сложный процесс утилизации из-за
наличия ртути
Повышенный шум при работе лампы
и акустические помехи
Лампы ДНАТ
Относительно длительный срок эксплуатации (до 25 000 ч)
Высокий уровень светоотдачи (до
130 лМ/Вт)
Относительно высокая стоимость
Длительный процесс зажигания
Создают эффект мерцания, негативно
сказывающийся на глаза
Содержит смесь натрия с ртутью, требует осторожности при эксплуатации и
при утилизации
Низкое качество цветопередачи (25–
28 %), преобладает ярко-желтое свечение
18
Окончание табл. 1.1
Люминисцентные лампы
Незначительная стоимость
Низкая температура (до 50 °С)
Большой уровень светоотдачи
Длительный срок эксплуатации (2000–
20000 ч)
Химическая опасность (содержание
ртути от 10 мг до 1 г)
Неравномерный, линейчатый спектр,
неприятный для глаз и вызывающий искажения цвета
Уменьшениесо временем светоотдачи и,
как следствие, понижение КПД
Мерцание, неприятное для глаз
Светодиодные источники света
Длительный срок службы
(до 100 000 ч)
Низкая стоимость эксплуата-ции и
энергоэффективность
Возможность работы при температурах от –50 до +70 °С
Моментальное включение
Возможность использования в агрессивной среде и в пожаро- и взрывоопасных помещениях
Возможность регулирования светового потока
КПД близок к 100 %
Относительно высокая стоимость
Высокие требования к качеству источника питания и системы охлаждения
Со временем происходит падение яркости свечения
Имеется неприятный для глаз синеватый оттенок свечения
а б в
Рис. 1.9. Сравнение мощности ламп: а – светодиодных;
б – люминесцентных; в – накаливания
19
Исходя из приведенного выше сравнения светодиодных источников света с другими лампами, видно, что основным недостатком данного типа промышленного освещения является значительная стоимость. Но этот недостаток перекрывается целым рядом преимуществ,
отмеченных в табл. 1.1.
В промышленных масштабах применение светодиодных ламп,
несмотря на их высокую стоимость, становится выгодным капиталовложением со сроком окупаемости от 1,5 до 2 лет.
1.4. С в е т и л ь н и к и
Электрический светильник – это совокупность источника искусственного света и осветительной арматуры, которая обеспечивает требуемое направление светового потока поверхности, защищает глаза от
слепящего действия ламп, предохраняет лампы от загрязнения и механических повреждений, изолирует их от неблагоприятной внешней
среды, а также создает эстетическое оформление помещения.
Промышленные светильники используются для создания искусственного света в производственных и промышленных помещениях, заводских цехах, аэропортах, вокзалах, строительных площадках, складских помещениях и подземных коммуникациях. Для качественного
освещения крупных объектов снаружи могут применяться более мощные светильники – прожектора. В наше время выпускают светильники
очень широкого спектра, что позволяет подобрать наиболее оптимальный тип освещения для конкретного объекта в зависимости от его
назначения.
К освещению промышленных объектов, в том числе цехов, строительных площадок, мастерских предъявляются особые требования изза больших площадей, климатических условий и наличия других факторов. Промышленные осветительные приборы в зависимости от эксплуатационных характеристик должны отвечать таким требованиям, как:
– высокая износостойкость, надежность и простота обслуживания;
– пылевлагонепроницаемость;
– пожаро-взрывозащита;
– устойчивость к вибрациям и температурным перепадам;
– экологичность и высокий коэффициент полезного действия.
20
Промышленные светильники могут использовать самые различные источники света, но чаще всего применяются именно энергосберегающие – газоразрядные, галогенные, люминесцентые светодиодные
лампы. Пока еще традиционные лампы накаливания распространены,
но в настоящее время от них постепенно отказываются в пользу более современных осветительных систем.
Основными характеристиками светильников промышленного типа
являются спектральный световой состав, яркость излучения, тенеобразующие и слепящие свойства. Исходя из данных требований, в наше время
разрабатываются различные виды промышленных светильников.
Ввиду особенностей условий использованияне менее важным
фактором является также надежность выпускаемого промышленного
светильника. Светильник должен быть защищен от влаги, пыли, температуры, механического и химического воздействия. Очень важным является также соответствие светильников санитарным и противопожарным требованиям.
В условиях производственного помещения не всегда можно
быстро выполнить замену и ремонт светильников, а потому они
должны быть экономичны, долговечны и максимально просты в эксплуатации и обслуживании. Кроме стандартных вариантов светильников, в настоящее время выпускаются светильники с разными отражателями, что дает возможность повысить их КПД, сэкономить электроэнергию и максимально приблизить характеристики оборудования к
свойствам наиболее благоприятного дневного света.
По типу установки светильника выделяют напольные, потолочные, пристраиваемые, торцевые, настенные, встраиваемые и подвесные
светильники. Наиболее частым случаем являются комбинации подвесных и пристраиваемых, а также настенных и напольных светильников.
Помещения по окружающей среде могут быть сухими, влажными, особо влажными, пыльными, пожаро- и взрывоопасными, с химически агрессивной средой. Часто бывают помещения, в которых сочетаются различные условия. В связи с этим электрические светильники делятся на открытые, защищенные, влагозащищенные, пыле-, во-
донепроницаемые, взрывозащищенные.
Основными характеристиками, определяющими светотехниче-
скую эффективность светильника в заданных условиях, являются светораспределение, защитный угол и коэффициент полезного действия.
Чтобы правильно спроектировать систему освещения, следует,
в первую очередь, обратить внимание на светораспределение светильников.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]