7.6. Источники искусственного освещения и светильники

Источники света являются основной составной частью осветитель­ных установок и влияют на их эксплуатационные характеристики и эффек­тивность.

Современная техника предоставляет возможность применения разно­образных источников света. При их выборе и сравнении друг с другом используют следующие характеристики: электрические, светотехнические, эксплуатационные, конструктивные.

Электрические характеристики определяют напряжение питания (в вольтах), мощность ламп (в ваттах), род тока (постоянный, переменный).

Светотехнические - световой поток (в люменах) или силу света (в канделах), излучаемые лампой.

Эксплуатационные - световая отдача и срок службы. Световая от­дача лампы

(лм/Вт),

где Ф - световой поток, лм;

Р - мощность (Вт).

Срок службы включает в себя полный срок службы t - время (в часах) от момента включения до момента перегорания и полезный t_п - время, в течение которого световой поток лампы изменится не более 20%.

Конструктивные - форма колбы лампы, тела накала, наличие и сос­тав газа, заполняющего колбу лампы, давление газа.

Большинство современных источников света, применяемых для ис­кусственного освещения, относятся к категории электрических. По прин­ципу действия их можно разделить на две большие группы: лампы накали­вания (ЛН) и газоразрядные (ГЛ). Лампы накаливания (осветительные лампы) в настоящее время являются еще широко распространенными источ­никами света. Это объясняется их следующими преимуществами: универ­сальностью применения, простотой и удобством эксплуатации, низкой ценой, простотой изготовления.

Основными недостатками ламп накаливания являются: низкая свето­вая отдача 7-20 лм/Вт (теоретический предел для источников белого света 240 лм/Вт), сравнительно малый срок службы (номинальный срок службы 1000 ч), в спектре преобладают желтые и красные лучи, что отличает их состав от солнечного света и искажает цветопередачу. Все лампы накаливания разделяются на лампы общего и специального на­значения. Лампы общего назначения выпускаются в диапазоне мощностью 15-1500 Вт на напряжение 127 и 220 В. В маркировке ламп первый буквен­ный элемент характеризует лампу по важнейшим физическим и конструк­тивным особенностям:

В - вакуумные лампы; МТ - матированная колба;

Г - газонаполненные лампы; МЛ - колба молочного цвета;

К - лампы с криптоновым наполнителем; ОП - опалиновая колба.

Б - биспиральные лампы;

Ряд ламп, особенно специального назначения, первого элемента в обозначении не имеет. Технические характеристики ламп накаливания общего назначения представлены в таблице 7.1. К основной серии при­мыкают также зеркальные лампы - светильники, имеющие концентрирован­ное светораспределение, и лампы местного освещения на напряжение 12, 24, 36 В мощностью до 100 Вт. Разновидностью обычных ламп накалива­ния являются кварцевые галогенные (КГ) лампы с галоидным циклом. Наличие в колбе паров йода дает возможность повысить температуру накала спирали, образующиеся при этом пары вольфрама, соединяясь с йодом, оседают на нить накала и препятствуют распылению вольфрамовой спирали. Срок службы этих ламп доходит до 3000 ч, световая отдача до 30 лм/Вт, спектр излучения близок к естественному.

Табл.7.1. Технические данные ламп накаливания общего назначения ГОСТ 2239-79.

Тип лампы	Мощ­ность, Вт	Свето­вой поток, лм	Световая отда­ча, лм/Вт	Тип лампы	Мощ­ность, Вт	Свето­вой поток, лм	Свето­вая отда­ча, лм/Вт
В215-225-25	25	220	8,8	БК215-225-100	100	1450	14,5
В215-225-40	40	415	10,4	Б215-225-150	150	2100	14
В215-225-60	60	715	11,9	Б215-225-200	200	2920	14,6
В215-225-75	75	950	12,7	Г215-225-300	300	4610	15,3
Б215-225-10С	100	1350	13,5	Г215-225-500	500	8300	16,6

Газоразрядные лампы - приборы, в которых оптическое излучение возникает в результате электрического разряда в газах, парах или смесях. Основным преимуществом газоразрядных ламп является большая отдача 40-110 лм/Вт (натриевые до 140, металлогалогенные до 90, лю-минисцентные до 75, ртутные до 60, ксеноновые до 40 лм/Вт). Они име­ют значительно больший срок службы, который достигает 8-12 тыс.ч. От газоразрядных ламп можно получить световой поток в любой части спектра. Газоразрядные лампы имеют также и ряд существенных недос­татков. Безынерционность излучения может привести к появлению пуль­саций светового потока. При рассмотрении движущихся и вращающихся деталей возникает стробоскопический эффект, искажающий восприятие действительных направления и скорости движения, в результате совпа­дения кратности частот движения объекта и изменения светового пото­ка, что может быть причиной травматизма. У некоторых типов ламп пе­риод разгорания длится 10-15 минут. Газоразрядные лампы требуют спе­циальную пуско-регулирующую аппаратуру, они также могут создавать радиопомехи. Наиболее распространенными газоразрядными источниками света являются трубчатые люминисцентные лампы низкого давления (ЛЛ). Внутренняя поверхность такой трубки покрыта тонким слоем люминофора, который преобразует ультрафиолетовое излучение ртутного разряда в видимый свет. В зависимости от спектрального распределения светово­го потока люминисцентные лампы разделяются на:

ЛБ - белого цвета; ЛД - дневного света;

ЛХБ - холодно-белого цвета; ЛДЦ - дневного света с улуч-

ЛХБЦ - холодно-белого света с шенной цветопередачей;

улучшенной цветопередачей; ЛТБ - тепло-белого цвета.

Для зажигания и горения ЛЛ необходимо включение последователь­но с ними пуско-регулирующих аппаратов. Технические данные люминисцентных ламп представлены в таблице 7.2.

Табл.7.2. Технические данные люминесцентных ламп ГОСТ 6825-74

Тип лампы	Мощ­ность, Вт	Свето­вой поток, лм	Световая отда­ча, лм/Вт	Тип лампы	Мощ­ность, Вт	Свето­вой поток, лм	Свето­вая отда­ча, лм/Вт
ЛБ 20	20	1180	59	ЛБ 65	65	4550	70
ЛТБ 20	20	975	48,7	ЛТБ 65	65	4200	64,6
ЛХБ 20	20	950	47,5	ЛХБ 65	65	4100	63,1
ЛД 20	20	920	46	ЛД 65	65	3570	54,9
ДЩ 20	20	820	41	ЛДЦ 65	65	3050	46,9
ЛБ 40	40	3000	75	ЛБ 80	80	5220	65,2
ЛТБ 40	40	2780	69,5	ЛТБ 80	80	4720	59
ЛХБ 40	40	2780	69,5	ЛХБ 80	80	4600	57,5
ЛД 40	40	2340	58,5	ЛД 80	80	4070	50,9
ЛДЦ 40	40	2100	52,5	ЛДЦ 80	80	3560	44,5

Лампы ДРЛ - четырехэлектродные дуговые ртутные лампы высокого давления. Они состоят из кварцевой колбы, заполненной парами ртути, и внешней стеклянной колбы, покрытой люминофором. Преимуществом ламп ДРЛ является их компактность при высокой единичной мощности, недо­статком является плохая цветопередача.

Лампы ДКсТ - дуговые ксеноновые трубчатые с воздушным охлажде­нием. В отличие от других газоразрядных ламп они работают без ПРА, но зажигаются с помощью специального пускового устройства. Эти лам­пы имеют значительную единичную мощность 5-50 кВт, большую долю ультрафиолетового излучения в спектре, высокое давление в колбе, поэтому применяются для освещения территорий предприятий.

Лампы ДРИ - металлогалогенные лампы, являются усовершенствова­нием ламп ДРЛ. Добавление в их разрядную трубку галоидных соединений различных металлов позволило существенно повысить световую отдачу и улучшить спектральный состав.

Лампы ДНаТ - дуговые натриевые высокого давления (трубчатые), имеют наивысшую световую отдачу и удовлетворительную цветопередачу, однако они имеют большую пульсацию светового потока.

При выборе источников света необходимо учитывать обстоятель­ства, предопределяющие отказ от того или иного источника или, на­против, обязательность его применения. Питание установки от сети постоянного тока, а также вероятность значительных, более чем на 10% понижений напряжения исключает возможность применения газораз­рядных ламп. Необходимость обеспечить мгновенное перезажигание ламп после кратковременного перерыва, например, при коммутационных опера­циях, вынуждает отказаться от ламп ДРЛ и ДРИ при отсутствии специа­льных схем включения. Возможность изменения температуры окружающего воздуха ниже +10^С является противопоказанием применения ЛЛ с обыч­ными схемами зажигания. Необходимость питать лампы напряжением 12-36 В делает обязательным применение ламп накаливания.

Светильник - световой прибор, перераспределяющий свет ламп внутри больших телесных углов (до 4тг)и обеспечивающий угловую кон­центрацию светового потока. Он представляет собой совокупность источ­ника света и осветительной арматуры и предназначен для освещения относительно близко расположенных объектов. В нем может быть установ­лены одна, две и более ламп. Световой поток светильника Ф может быть различно распределен между верхней (Ф_ ) и нижней (Ф_ ) полусфера­ми. По распределению светового потока в пространстве светильники де­лят на светильники прямого, преимущественно прямого, рассеянного, преимущественно отраженного и отраженного света.

Если Ф_ > 80% Ф, светильники относятся к классу прямого света (П), при Ф_ = 60-80% Ф - к классу преимущественно прямого света (Н), при Ф_ = 40-60% Ф - к классу рассеянного света (Р), при Ф_ = 60-80% Ф -к классу преимущественно отраженного света (В) и при Ф_ > 80% Ф - к классу отраженного света (0).

Важной характеристикой осветительной арматуры является распределение светового потока по отдельным направлениям пространства. Этот показатель характеризуется кривой силы света (КОС) - зависи­мостью силы света в условных единицах от угла распространения свето­вого потока в полярной системе координат. Различают следующие основ­ные типы кривых силы света (рис.7.б):

К - концентрированная; М - равномерная;

Г - глубокая; Ш - широкая;

Д - косинусная; С - синусная.

Л - полуширокая;

Ограничение ослепленности источника света обеспечивается защит­ным углом светильника, который определяется углом между горизонталью и линией, касательной к светящему телу лампы и краю отражателя. Так как осветительная арматура поглощает часть светового потока, из­лучаемого источником света, важной характеристикой является также коэффициент полезного действия светильника - отношение светового по­тока светильника к световому потоку установленной в нем лампы.

По назначению светильники делятся на светильники общего и мест­ного освещения. Светильники местного освещения обычно предусматрива­ют возможность их перемещения и изменения направления светового пото­ка.

В зависимости от конструктивного исполнения различают светиль­ники открытые, защищенные, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащищенные, взрывобезопасные. На рис.7.7 представлены основные схемы светильников.

Выпускаемые промышленностью светильники могут иметь собственное наименование (например, "Астра"), обозначаться номером артикула или маркироваться аббревиатурой (например, ПВЛ - пыле- и водозащищенный люминисцентный). Каждая серия светильников имеет общие конструктив­ные особенности и несколько типоразмеров, зависящих от числа и мощности ламп.

Выбор типа светильника зависит от характера выполняемых в поме­щении работ, условий производственной среды, коэффициентов отражения окружающих поверхностей и эстетических требований.