физика / СНиП - естеств. и искусств.освещение / Потиенко - Проектир.искусств.освещения. 2013

Достаточно широкое распространение получили лампы-светильники

сзеркальным или диффузным слоем у цоколя колбы. Диапазон мощ-

ности таких ламп колеблется от 40 до 1000 Вт. Применяются вместо прожекторов ближнего действия, а также для освещения витрин, помещений

свстроенными точечными светильниками или светящимися карнизами. Форма и отражающее покрытие колбы создают заданное пространство распределения светового потока (прил. 1.1). Срок службы таких ламп 600-1000 часов. Благодаря металлизированному напылению на части внутренней поверхности колбы лампы, они дают акцентирующее освещение и позволяют наиболее эффективно использовать световой поток.

Область применения: витрины, торговые залы, выставочные центры

игалереи, жилые и офисные помещения, освещение высоких помещений

иоткрытых пространств, декоративное освещение при цветных и чёрнобелых киносъёмках и для других целей.

Галогенные лампы (ГЛН) являются перспективной разновидностью ЛН – это усовершенствованные лампы накаливания, дающие возможность в полной мере передать блеск и цветовую палитру освещаемых изделий и интерьера. Вольфрамовая нить накаливания окружена инертным газом, содержащим галогениды. Благодаря специально созданным условиям вылетающие частички нити возвращаются обратно, что значительно продлевает срок службы ламп и предотвращает почернение колбы. ГЛН обеспечивают световую отдачу от 25-30 лм/Вт и имеют различные формы колб (прил. 1.1).

Осветительные крупногабаритные галогенные лампы (кварцево-

галогенные с концентрированным телом накала) наиболее эффективно применяются в кинематографии и телевидении, на сценических площадках, незаменимы для светильников внутреннего освещения, успешно заменяют лампы накаливания общего назначения; малогабаритные галогенные лампы заданного распределения потока применяются для освещения жилых и общественных зданий, подсветки витрин и в выста-

вочных залах; линейные галогенные лампы с нитью накала в форме спиралиипрозрачнойкварцевойтрубкой,обладая высокой устойчиво-

стью к механическим воздействиям, благодаря применению упрочненных держателей нити накала, используются для освещения широких поверх-

ностей; галогенные лампы со стеклянным отражателем и цветным защитным стеклом предназначаются для декоративного освещения, при этом цветное стекло добавляет световому пучку определённый оттенок;

галогенные лампы с параболическим стеклянным отражателем,

20

покрытым металлическим алюминиевым слоем, предназначаются для создания световых акцентов в общественных и жилых помещениях, так как слегка рифленая поверхность переднего стекла хорошо подчеркивает эффект «искрящегося» света и защищает горелку от загрязнения и пыли, а также от соприкосновения с руками человека; галогенные лампы с двойной колбой, характеризуясь стабильной светоотдачей и отличной цветопередачей (Ra = 100) и имея резьбовой цоколь, применяются для освещения жилых и общественных помещений.

Достоинством галогенных ламп является неизменно яркий белый свет; прекрасная передача цвета – имеют сплошной спектр приближенный к спектру солнечного света, в основном в видимой и инфракрасной области спектра (благодаря этому прекрасно передаются цвета мебели и интерьера в теплой и нейтральной гамме, а также цвет лица человека); высокая светоотдача; высокое постоянство светового потока на протяжении всего срока эксплуатации; возможность создания разнообразных световых оттенков; особая компактность; нечувствительность к резким перепадам температур; высокий уровень безопасности, особенно в условиях повышенной влажности (низковольтные лампы). Благодаря добавлению в колбу газов фтора, брома, хлора, йода, уменьшающих количество испарения вольфрама, срок службы лампы увеличился до 2000-5000 часов. Эти лампы выпускаются мощностью до 20 кВт. Использование специальных фильтров, нанесённых на кварцевое стекло, «останавливает» ультрафиолет, что оберегает освещаемые вещи от выгорания. А использование в галогенной лампе отражателей ведёт к отведению теплового излучения за пределы освещаемой площади – предметы уже не нагреваются. Яркость освещения регулируется с помощью большого ассортимента диаметров отражателей. По показателю экономичности галогенные лампы превосходят стандартные лампы накаливания в два раза.

Недостатки галогенных ламп: до стеклянной поверхности лампы нельзя дотрагиваться голыми руками, так как на ней остаются жирные пятна, что может привести к оплавлению в этом месте стекла колбы; очень чувствительны к скачкам напряжения сети, поэтому их следует включать через стабилизатор напряжения, а низковольтные – через трансформатор; температура колбы может достигать 500 °С, поэтому при установке ламп следует соблюдать нормы противопожарной безопасности (например, обеспечить достаточное расстояние между поверхностью перекрытия и подвесным потолком).

21

2.3. Газоразрядные лампы

Разрядные лампы излучают свет за счёт выделения энергии при протекании электрического тока через газ, пар или их смеси [6, 9]. Ток через разрядную лампу может неограниченно увеличиваться, таким образом, представляя собой короткое замыкание в цепи. Поэтому для включения таких ламп используют пускорегулирующие аппараты (ПРА), являющиеся токоограничивающими устройствами. Световая отдача и свет, в свою очередь, зависят от газа и давления в лампе.

Особенностями газоразрядных ламп высокого давления является их высокая светоотдача и длительный срок службы в широком диапазоне температур окружающей среды. Применение газоразрядных ламп рекомендуется только с защитным стеклом, качественными комплектующими и квалифицированной сборкой схемы, иначе они небезопасны для использования в помещениях. Так, например, взрыв лампы или короткое замыкание в цепи может привести к пожару. Кроме того, газоразрядные лампы светят в полную силу не сразу, а по истечении 2-7 минут.

2.3.1. Газоразрядные лампы низкого давления

Люминесцентные лампы (ЛЛ), являясь одним из самых распространённых источников света, представляют собой ртутные лампы низкого давления, в которых ультрафиолетовое излучение паров ртути и инертных газов, обычно аргона, преобразуется в видимый свет люминофорным слоем, нанесённым с внутренней поверхности колбы [5]. Каждый люминофор обладает характерным спектром излучения, который задаёт цвет излучаемого лампой света. Лампы с трёхполосным люминофором более экономичны, поскольку световая отдача у них составляет до 104 лм/Вт, но обладают худшей цветопередачей (Ra = 80), а лампы с пятиполосным люминофором имеют отличную цветопередачу (Ra = 90-98) при меньшей световой отдаче (до 88 лм/Вт).

По характеру электрического разряда ЛЛ делятся на лампы дугового разряда с горячими катодами (экономичны, просты в эксплуатации и получили распространение в осветительной технике) илампы тлеющего разряда с холодными катодами (газосветные лампы – зажигаются мгновенно и применяются в наружной световой рекламе). В свою очередь ЛЛ дугового разряда подразделяют на: осветительные ЛЛ общего и ЛЛ спе-

циального назначения (прил. 1.2).

22

Существует два способа поджига люминесцентных ламп – электромагнитным и электронным балластом. Тип балласта влияет на зажигание ламп, а также на мерцание в работе и срок службы поджигающих электродов. При поджиге люминесцентных ламп с электромагнитным балластом происходит до 30 % потерь электроэнергии. Достоинством люминесцентного светильника с электронным балластом, помимо энергосбережения, веса и объёма, является частота мерцания: лампы с электронным балластомработаютсвысокойчастотоймерцанияоколо42000Гцвсекунду,тогда как лампы с электромагнитным балластом работают с частотой 100 Гц в секунду, что при длительном использовании вызывает усталость глаз.

Для общего освещения выпускаются 6 видов люминесцентных ламп общего назначения трубчатой формы различной цветности:

•лампы дневного света (ЛД, ЛДЦ) – по цветности приближаются

кчёрному телу с температурой 6000-6500 ºК (обеспечивают хорошую цветопередачу при переходе от естественного освещения

кискусственному, восприятие цветов мало отличается от восприятия их при дневном освещении);

•лампы белого света (ЛБ), которые соответствуют цветности чёрного тела с температурой 3500 ºК (создают свет золотистого оттенка, приближающийся к прямому солнечному свету);

•лампы тёпло-белого света (ЛТБ) соответствуют цветности чёрного тела при температуре 2700 ºК (свет, близкий по цветности

ксвету ламп накаливания);

•лампыхолодно-белогоцвета(ЛХБ, ЛХБЦ) по цветности соответствуют чёрному телу с температурой 4200 ºК (свет, занимающий промежуточное положение между диффузным светом небосвода и светом ламп накаливания).

Люминесцентные лампы выпускают мощностью от 4-15 Вт до 150 Вт

(табл. 1 прил. 1.5).

Лампы специального назначения имеют особые эксплуатационные свойства, обусловленные особенностями конструкции: малогабарит-

ные или компактные (для местного освещения), с фигурной колбой (для освещения жилых и общественных помещений: кольцевой, U-образной, W-образной и других форм), амальгамные (для работы при более тяжёлых условиях окружающей среды), быстрого зажигания, высокоинтенсивные (для светокультуры растений – ЛФР), рефлекторные (лампы-светильники с отражателем на внутренней поверхности колбы – для карнизного освещения, освещения витрин), панельные,цветные(для декоративного освещения и световой рекламы внутри помещений: крас-

23

ная – ЛК 40; зелёная – ЛЗ 40; жёлтая – ЛЖ 40; голубая – ЛГ 40; розовая – ЛР 40) и соспециальнымспектромизлучения(для фотосинтеза, для уль-

трафиолетового облучения, эритемные – ЛФ). Последние лампы позволяют получить дополнительную эритемную облучённость, а это особенно важно в тех районах, где световой день короче, а в некоторые месяцы естественная солнечная облучённость отсутствует.

Люминесцентные лампы являются идеальными источниками света для местного и общего освещения офисов, коммерческих и общественных зданий и сооружений.

Достоинства люминесцентных ламп: высокая световая отдача

(до 75-90 лм/Вт); низкая температура колбы; длительный срок службы (до 10000-15000 ч, что превышает в 8-10 раз продолжительность жизни ламп накаливания); небольшое потребление энергии (лампы излучают более 70 % всего искусственного света в мире, но потребляют только 50 % электроэнергии, требуемой на освещение); высокое КПД, до 20 %, в среднем в 4-6 раз выше, чем у ламп накаливания; излучают свет любого спектрального состава, в том числе спектр, близкий к естественному свету; высокое постоянство светового потока на протяжении всего срока эксплуатации, обеспечивая к концу срока службы до 95 % от его начального значения.

По мнению специалистов, в соотношении «цена и качество» люминес-

центные лампы являются наиболееэффективнымиивостребованными именно в сфере коммерческой недвижимости.

Недостатками ЛЛ являются: относительная сложность включения в электросеть (при включении в сеть необходимо применять пускорегулирующую аппаратуру); ограниченная единичная мощность ламп и большие размеры при данной мощности; зависимость световых характеристик от температуры (оптимальная температура окружающего воздуха 18-25 ºС, при отклонении от которой световая отдача ламп резко снижается, а при температуре ниже 10 ºС даже не гарантируется зажигание); значительное снижение световой отдачи к концу срока службы (до 55 % от первоначальной); вредные для зрения пульсации светового потока (этот эффект можно устранить только при освещении помещения несколькими ЛЛ); содержание ртути (в малых количествах, 40-60 мг – эта доза безвредна, однако постоянная подверженность пагубному воздействию может нанести вред здоровью).

Сегодня многие производители идут по пути совершенствования характеристик люминесцентных ламп, что приводит к появлению большого количества новых разновидностей ЛЛ по разным параметрам:

24

•во избежание попадания ртути в окружающее пространство от лопнувшей лампы созданы ЛЛ с прозрачным невидимым покрытием, удерживающим осколки внутри лампы, исключая опасность аварии, и обеспечивая защиту людей. Такие лампы незаменимы для освещения предприятий общественного питания, розничной торговли, больниц и других объектов, где предъявляются высокие требования к безопасности эксплуатации. Опознавательным знаком этих ламп является синее кольцо, нанесенное на поверхность колбы (трубки);

•производятся лампы, отлично передающие алый оттенок мяса

с Ra = 79, идеально подходящие для освещения витрин с мясными продуктами;

•модификации ЛЛ, созданные по X-технологии с использованием двухразличныхэлектродовводнойлампе,чтопозволяетзначительно увеличить срок службы и снизить эксплуатационные затраты, а также затраты на их переработку. Такие лампы – оптимальное решение для освещения офисов и гипермаркетов при средней высоте потолков (3-4 м);

• лампы с электронными аппаратами при непрерывной работе с предварительным подогревом электродов, способные работать до 78 тыс. часов. Они являются лучшим решением для освещения помещений с высокими потолками, труднодоступных мест и областей, обслуживание которых обходится дорого из-за вынужденных перерывов в работе (аэропорты, парковки);

•лампы с уменьшенными габаритами трубки за счёт новых видов люминофоров с высокой светоотдачей;

•лампы с меньшим содержанием ртути или с замещением её менее вредными веществами, повышенной световой отдачей, отличной цветопередачей, повышенной надёжностью и долгим сроком службы, значительно лучшей стабильностью светового потока в процессе эксплуатации, используют при модернизации существующих осветительных установок и для использования во вновь создаваемых установках самых различных объектов и сооружений.

Достоинства модернизированных люминесцентных ламп: повы-

шенная световая отдача (благодаря более эффективному преобразованию УФ-излучения начальные световые потоки этих ламп на 10-30 % больше начальных световых потоков традиционных ЛЛ); отличная цветопередача (общий индекс цветопередачи превышает 80, в то время как у традиционных он находится в диапазоне от 51 до 71), что позволяет

25

улучшить окружающую обстановку, снизить утомляемость и повысить производительность, менять атмосферу в освещаемом помещении: либо создать атмосферу тепла и уюта при низкой цветовой температуре излучения ламп (Тцв = 2700 °К), либо помочь сконцентрироваться и настроить сотрудников на рабочий лад при достаточно высокой цветовой температуре Тцв ≥ 4 000 °К; высокая стабильность светового потока за счёт использования оригинальной технологии нанесения люминофорного покрытия с прозрачной защитной пленкой, предотвращающей вредные реакции между стеклом, ртутью и люминофором, приводящие к поглощению ртути, а также к почернению стекла и люминофора в процессе горения; уменьшение спада светового потока к концу срока службы этих ламп до 10 %; высокая надёжность в работе; использование ламп как с традиционными электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (ПРА), так и с электронными ПРА (ЭПРА) с которыми срок службы ламп увеличивается до 20 000 часов; экологичность (использование оригинальной технологии позволяет заметно снизить количество вводимой в лампы ртути – не более 3 мг). Обладающие малым количеством ртути лампы могут быть разобраны на составные части без использования специальных технологий, а извлечённые из них материалы могут быть использованы для изготовления новых ламп, обеспечивая наиболее благоприятный для окружающей среды способ утилизации ртутных ламп, существующий в настоящее время. Об этом свидетельствует оригинальная зелёная крышка на их цоколе.

Компактные(энергосберегающие)люминесцентныелампы(КЛЛ)

вырабатывают свет по тому же принципу, что и обычные люминесцентные, только на гораздо меньшей площади, и являются компактной альтернативой люминесцентным лампам-трубкам. Они сохраняют все основные достоинства люминесцентных ламп, но лишены их недостатков. Новые технологические возможности позволили значительно уменьшить диаметр трубки (до 7 мм) и, изогнув её один раз (в виде буквы П), дважды или трижды, или закрутив в виде спирали, получить малогабаритную лампу с одним цоколем со штырьками, как у линейной люминесцентной лампы, или с резьбовым эдисоновским цоколем, как у стандартной лампы накаливания, тем самым позволяя использовать её в тех же светильниках и при тех же патронах (прил. 1.2).

Электронный блок (ЭПРА – электронный пускорегулирующий аппарат) обеспечивает зажигание (пуск) и дальнейшее горение люминесцентной лампы, он преобразует сетевое напряжение 220 В в напряжение, необходимое для работы люминесцентной лампы. Благодаря ЭПРА энер-

26

госберегающая лампа зажигается без мерцания и работает без мигания свойственного обычным люминесцентным лампам.

Компактные люминесцентные лампы различной цветности предназначены для эксплуатации в осветительных приборах жилых и административных помещений, в декоративных и специальных осветительных установках (табл. 2 прил. 1.5).

Преимущества компактных люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания: до 80 % меньшее потребление тока при том же количестве света; световая отдача в 5 раз больше, чем у ламп накаливания той же мощности; срок службы в 6-15 раз больше по сравнению с обычными лампами накаливания и составляет, соответственно, 6000-15000 часов в зависимости от типа; выделяют меньше тепла, чем лампы накаливания; меньшие потери на обслуживании за счёт длительного времени службы (низкие эксплуатационные расходы); возможность выбора цвета свечения; из-за более равномерного распределение света энергосберегающие лампы снижают утомляемость человеческого глаза.

Более сложные, чем лампы накаливания, КЛЛ стоят существенно дороже, но по сравнению с обычными люминесцентными лампами они содержит мизерное количество ртути – около 3 мг. У этих ламп есть ещё и экологическое преимущество – уменьшение выбросов в атмосферу двуокиси углерода и двуокиси серы.

Натриевые лампы (НЛНД, ДНаО), в горелку которых вместе с парами натрия вводят смесь неона и аргона (прил. 1.2). Лампы имеют неудовлетворительную цветопередачу, так как излучают жёлто-оранже- вый свет (длина волны 589 мкм), а их КПД достигает 50-60 %. Натриевые лампы являются одной из самых эффективных групп источников видимого излучения, т.к. обладают самой высокой световой отдачей среди всех ГЛ и незначительным снижением светового потока при длительном сроке службы. Их свет повышает видимость и различимость объектов при низких уровнях освещённости и в тумане, поэтому они применяются: в установках освещения загородных магистралей, транспортных перекрестков и туннелей, складов, товарных станций, промсооружений, а также для декоративного освещения объектов, позолоченных или окрашенных в жёлто-оранжевые цвета.

Принципиально иной способ преобразования электрической энергии в световую используется в электролюминесцентных панелях, представляющих собой плоский конденсатор с прозрачными токопроводящими обкладками и слоем люминофора между ними (прил. 1.2). Под воздействием электрического поля люминесцирующий слой светится. Цвет-

27

ность и яркость свечения зависят от состава люминофора, напряжения и частоты колебаний тока. Самый яркий свет – зелёно-голубой или неоновый, самый распространённый – белый свет. Электролюминесцентная панель – это сверхтонкий источник равномерного света, толщина которого составляет всего 1,8 мм, что является одним из её самых больших преимуществ [9, 14]. Панели имеют различную форму и размеры и выполняются на твердой (стекло, керамика) или гибкой (пленка, фольга) основе, тогда они могут наклеиваться на криволинейные поверхности. Их полностью покрывают защитной ПВХ оболочкой, поэтому они не боятся пыли, влаги и т.п., а с обратной стороны панели установлены контакты питания. Стандартные размеры электролюминесцентных панелей – форматы А5,

А4, А3, А2, А1.

Преимущества светопанели: лёгкая, тонкая, гибкая – может быть расположена на сложных поверхностях; высокая равномерность свечения всей поверхности; холодный источник света без ультрафиолетового излучения; низкий ток потребления; хорошая виброустойчивость и защита от влаги; срок службы 12 000 часов; во время работы панель не нагревается; один квадратный дециметр свечения панели потребляет всего 0,28 Вт, обеспечивая при этом яркость свечения более 1000 лк! Можно использовать при температуре от -40 до +50 градусов. Основным недостатком является их пока высокая стоимость.

Электролюминесцентные панели широко используются в наружной рекламе – их можно наклеивать на стёкла, подвешивать на тоненьких невидимых лесочках к потолку, оборачивать вокруг колонн, делать световым носителем в виде флажка. Кроме того, она используется для подсветки изображения, нанесённого на прозрачную плёнку. В итоге получается картинка по качеству и яркости изображения, не отличимая от картинки, полученной с экрана монитора. Для большего привлечения внимания

Появившаяся недавно инновационная технология SuperFlex позволила создать легкие, гибкие и прочные электролюминесцентные панели на основе политиофена (PEDOT – полиэтиленэтиокситиофен). Благодаря новому светящемуся полимеру практически любой предмет может стать источником света, полностью сохранив свою функциональность. Им могут быть покрыты практически любые материалы, включая разные виды текстиля, а также пластиковые и металлические поверхности. Панели излучают свет не только в видимом, но и в ближнем инфракрас-

28

ном диапазоне, сохраняя эту способность, даже если их проколоть, перекрутить, сдавить и порвать. Первым коммерческим использованием новой технологии в США стали светящиеся панели для военных палаток [15]. Их можно сворачивать вместе с брезентом, на котором они крепятся, что экономит время и силы. Кроме того, они более надёжны и неприхотливы к условиям эксплуатации.

Электролюминесцентный провод представляет собой гибкий цвет-

ной равномерно светящийся кабель из ПВХ с проводом внутри (прил. 1.2). Материал имеет ровное, яркое и красивое свечение. Электролюминесцентный провод является удобной заменой неоновым трубкам – он механически прочен, не бьётся, обладает водонепроницаемостью, легко гнётся и имеет практически неограниченную область применения [9, 14, 15]. Минимальное энергопотребление (1,2 Вт/мп) и невысокая цена позволяют использовать электролюминесцентный провод на любых объектах. «Холодный неон» значительно облегчает создание световой рекламы и позволяет быстро изготавливать яркие и недорогие световые вывески. Провод применяется для декорации интерьеров, подсветки зданий, витрин, праздничных вывесок, изготовления наружной рекламы, украшенияпарков,аттракционовит.д.Проводподключаетсячерезсетевыеблоки питания к сети 220 В и, в отличие от дюралайта, режется в любом месте. Имеющиеся цвета: – жёлтый, зелёный, красный, бело-голубой, ультрамарин и лимонный, при диаметре провода – 2,3 мм; 3,2 мм, 5 мм, 7,5 мм. Для подключения провода используются сетевые блоки питания, провода с разъёмами, термоусадочные трубки с адгезивным слоем. Срок службы провода 10000 часов, при использовании мигающего режима свечения – 2/1 сек, срок службы увеличивается до 30000 часов.

2.3.2. Газоразрядные лампы высокого давления

Дуговые ртутные лампы (ДРЛ) – излучают свет, сильно искажающий цвет предметов, особенно человеческой кожи, что объясняется недостатком оранжево-красных лучей в спектре излучения ртути (прил. 1.3). Поэтому ихприменяютдлянаружногоосвещения,освещенияпроизводственныхпомещений с потолками выше 3-5 м, не требующих высокого качества цветопередачи, для внутреннего освещения коммерческих объектов, а также для декоративного освещения зелени и охранного освещения.

Достоинства ртутных ламп: широкий диапазон мощностей; достаточный уровень световой отдачи (от 30-60 лм/Вт до 100-120 лм/Вт);

29