u_cours

263

Таблица 8.2 – Сравнительная характеристика источников света

Примечание. Если учитывать первые 7 пунктов, то ЛН проигрывают ЛЛ со счетом 5: 2.

•малогабаритные (шар-конус с диаметром колбы 25 - 40 мм и длиной 30-75 мм);

•миниатюрные (шарообразная или цилиндрическая форма с бусинковой ножкой; диаметр 5-20 мм и длина 10-30 мм);

•сверхминиатюрные (безножечная конструкция с диаметром колбы менее 5 мм и

длиной 10-30 мм);

•цилиндрические ( диаметр 1530 мм, длина менее 80 мм. Тело накала развернуто вдоль оси лампы);

•лампы-фары (диаметр 100-200 мм. Специальная форма, сваренная из штампован- ных стеклянных деталей, выполняющих роль отражателя или рассеивателя);

•лампы-светильники (диаметр 100-250 мм. Специальные выдувные формы, часть колбы выполняет функцию отражателя, купол - рассеивателя);

•галогенные (ГЛН, диаметр 5- 15 мм, длина 15-500 мм, кварцевые

трубчатые колбы).

По световым характеристикам отличают лампы:

• по единичной мощности – от 0,2 Вт - 20 кВт;

• по напряжению – от единиц до 380 В;

264

•по силе света – от долей канделы до 20000 кд;

•по световому потоку – от 0,2 до 20000 лм.

По характеру среды, окружающей тело накала, отличают лампы:

•влагостойкие и стойкие к химически агрессивным средам;

•климатического исполнения.

По назначению отличают лампы:

Например, БКМТ220-100-2 – это лампа накаливания биспиральная (Б), криптоно- вая (К), в матированной колбе (МТ), напряжение 220 В, мощность 100 Вт, вторая дора- ботка; А12 = 21+ 6 – это лампа накаливания, автомобильная, напряжение 12 В, двухспи- ральная, сила света 21 и 6 кд.

Кроме этих типов ламп, промышленность выпускает зеркальные с диффузным отражающим слоем и др. Лампы последнего поколения с йод- ным циклом - галоидные лампы, у которых улучшены спектр и экономиче- ские показатели, наиболее перспективны в замене типам ламп накаливания, служившим человеку более ста лет.

Галогенные лампы

Необходимо отметить галогенные лампы накаливания, которые по сравнению с обычными лампами имеют более стабильный по времени свето- вой поток и повышенный полезный срок службы, а также значительно меньшие размеры, более высокие термостойкость и механическую прочность благодаря применению кварцевой колбы. Принцип действия таких ламп за-

265

ключается в образовании на стенке колбы летучих соединений – галогенидов вольфрама, которые испаряются со стенки, разлагаются на теле накала и воз- вращают ему, таким образом, испарившиеся атомы вольфрама. Галогенные лампы применяют для светильников общего освещения и прожекторов; ин- фракрасного облучения; кинофотосъемочного и телевизионного освещения; автомобильных фар; аэродромного освещения; оптических приборов, специ- альных применений.

По конструктивному исполнению их делят на две группы: с длинным спиральным телом накала (трубчатые лампы); с компактным телом накала (мощные и малогабарит- ные). Их маркировка обозначает: первая буква – материал колбы (К – кварцевая ); вторая буква – вид галогенной добавки (И – йод, Г – галоген); третья буква – область применения (О - облучательная) или конструктивная особенность (М – малогабаритная); первая груп- па цифр – напряжение, В; вторая группа цифр – мощность, Вт; сила света, кд; ток, А; по- следняя цифра – порядковый номер разработки) (Например, КГ220-1000 - 5).

Аварийные и другие нештатные ситуации, “виновником” которых мо- гут служить лампы накаливания, возникают в тех случаях, когда в освети- тельных установках используют лампы не по назначению.

Например, лампы для железнодорожных локомотивов и вагонов долж- ны выдерживать вибрационную нагрузку с частотой 25 Гц и ускорением 25 м/с2 в течение 6 ч, а также ударную нагрузку из 1000 ударов с максимальным ускорением 30 м/с2 и длительностью удара 40-80 с в течение времени, соот- ветствующего 500 ударам (из них 250 ударов с подачей напряжения на лам- пу). Большинство ламп эксплуатируется в нормальных климатических усло- виях. Однако к лампам для тропического климата, для самолетов, судов, глу- боководного погружения, животноводческих помещений и др. предъявляют- ся особые климатические требования.

Более ста лет назад лампы накаливания совершили переворот в обес- печении безопасности жизнедеятельности, как и более 500 лет истории поис- ков – керосиновые лампы. В настоящее время лампы накаливания все еще

остаются востребованными в обеспечении безопасности жизнедеятельности и труда, хотя и существенно отстают от газоразрядных в создании светоцве- тового климата по сравнению с главным источником света – солнцем. В соз- дании светоцветового комфорта их значительно превосходят газоразряд- ные лампы.

266

Газоразрядные лампы

Газоразрядной лампой (ГЛ) называют лампу, в которой оптическое излучение возникает в результате электрического разряда в газах, парах или их смесях.

Такие лампы имеют большое преимущество по сравнению с лампа- ми накаливания в том, что у них самая высокая светоотдача (80 – 90 и более 100 лм/Вт), самые разнообразные спектры излучения и широкий диапазон мощностей. Поэтому ГЛ постепенно вытесняют ЛН.

Первые образцы таких ламп РЛВД (ртутные лампы высокого давле- ния) и НЛВД (натриевые ламы высокого давления) имели большую све- тоотдачу, но сильно искажали восприятие цвета, особенно цвет лица и человеческой кожи. Этот дефект удалось устранить только в 1938 г. В начале 1950-х годов изготовили первые образцы РЛВД с исправленной цветностью типа ДРЛ, которые нашли широкое применение для наруж- ного освещения. Существенный недостаток – сложная конструкция. Для их зажигания требуется более высокое напряжение, чем для устойчивого горения. Однако ДРЛ излучают неблагоприятный спектр, что в безопас- ности жизнедеятельности имеет большое значение. Поэтому они предна- значены для установок, смонтированных на большой высоте (более 10 м).

Классификация ГЛ. Такие лампы объединены в 6 групп (табл. 8.3).

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы (ЛЛ) – разрядные источники света низкого давления, в которых УФ излучение ртутного разряда преобразуется люминофором в длинноволновое излучение.

Первые образцы таких ламп в СССР были выпущены под руково- дством акад. С. И. Вавилова (1936 г.). Отличительная особенность ЛЛ: большая светоотдача, большой срок горения, благоприятный спектр, бла- гоприятный спектр, низкие яркость и температура поверхности, малая себестоимость, они в 3-3,5 раза экономичнее, чем ЛН (таблица 8.2). В на- стоящее время для производственных, бытовых и информационных нужд выпускается более 80 их видов для разного назначения.

По рабочему давлению промышленность выпускает два типа таких ламп: низкого и высокого давления. Лампы низкого давления используют в

267

Таблица 8.3 – Классификация газоразрядных ламп

помещениях с малой высотой. К ним относят:

• ЛДЦ – лампы дневного света с голубоватым оттенком. Они характе- ризуются спектром, приближающимся к солнечному и обладают хорошей цветопередачей. Среди таких ламп первого поколения они превосходили по этому показателю все их типы. Это самые дорогие лампы, они предназначе- ны для тех условий, где требуется качественная цветопередача (сортировка, браковка изделий, работа с различением цветовых оттенков и т.п.). Воспри-

268

нимаются глазомом голубоватым свечением;

•ЛД – лампы дневного света по качественным показателям уступают лампам ЛДЦ, хотя и при одинаковой мощности дают световой поток более, чем ЛДЦ;

•ЛБ – лампы белого света, дающие спектр рассеянного полуденного солнца с облаками. Свет от них по сравнению с ЛДЦ кажется желтым. Это самые распространенные лампы из-за того, что дают световой поток сущест- венно более, чем у других ламп с низким давлением. Например, при мощно- сти 80 Вт световой поток у ЛДЦ -3500, у ЛД – 4070, ЛХБ – 4440, а у ЛБ – 5220 лм. По сравнению с ЛДЦ они несколько снижают цветопередачу;

•ЛХБ – лампы холодно - белого света;

•ЛХБЦ – лампы холодно - белого света с улучшенной цветопередачей; та с дневного света.

•ЛТБ – лампы тепло-белого света и ЛТБЦ с улучшенной цветопереда- чей предназначены для общественных помещений (столовые, гардероб -

ные и т.п.);

•ЛЕЦ – лампы естественно-белого света со спектром, близким к сол- нечному спектру (применение – аналогично ЛДЦ);

•ЛДЦУФ, ЛХЕЦ и др. типы.

Маркировка ЛЛ основана на буквенном обозначении конструктивных признаков. Первая буква – Л – люминесцентная, следующие буквы обозначают либо цвет излучения,

Ф – фотосинтетическая; К,С,З,Г – красного, синего, зеленого, голубого; Ц – повышенное качество цветопередачи.

Далее следуют буквы, обозначающие особенности конструкции лампы: К – коль- цевая; Р – рефлекторные, У – U-образная; Б – быстрого пуска; А – амальгамная.

Цифры, стоящие после букв, обозначают мощность лампы в ваттах Люминесцентные лампы обеспечивают наиболее благоприятную цве-

топередачу по сравнению с другими лампами, так как у них энергия излуче- ния равномерно распределена по всему диапазону видимости спектра. Од- нако недостаток излучения в красной области спектра, наличие голубых, зе- леных линий ртутного разряда, а также избыточное излучение в желтой об-

269

ласти спектра приводит к тому, что дампы ЛБ, ЛТБ, ЛХБ обеспечивают лишь удовлетворительную, но не высококачественную цветопередачу. За- рубежные фирмы выпускают лампы с улучшенной цветопередачей (“Де- люкс”, “Суперделюкс”, “Экстраделюкс”), имеющие спектр излучения, более близкий к солнечному. Отечественные лампы, которые по цветопередаче могут конкурировать с зарубежными образцами по цветопередаче, имеют в маркировке дополнительную букву Ц (ЛДЦ, ЛЕЦ, ЛТБЦ, ЛХБЦ).

Люминесцентные лампы имеют существенные преимущества в созда- нии светового комфорта: высокую светоотдачу, спектр, близкий к естест- венному дневному, при экономичности в 3-3,5 раза меньшей чем у ламп на- каливания, малую безопасную яркость. Эти преимущества сглаживают их громоздкость, большую вместе со светильниками металлоемкость, пульса- цию светового потока, шум дросселей и опасный стробоскопический эффект (зрительное ощущение раздвоения движущихся частей оборудования). Они включаются в сеть только с пускорегулирующим аппаратом (ПРА), а их применение возможно только в ограниченном диапазоне температуры возду- ха ( для большинства ЛЛ – от + 5 оС до +50 оС. Следует отметить, что они выпускаются весьма малой мощности (4, 6, 8, 13, 15, 20, 22, 30, 32, 40, 65, 80 Вт), что требует значительного их количества для создания требуемой освещенности в помещении. Эту проблему устраняют лампы высокого дав- ления.

Ртутные лампы высокого и сверхвысокого давления

1 Ртутные ГЛВД ЛСВД – самые распространенные источники света среди газоразрядных ламп высокого и сверхвысокого давления. Это обос- новано тем, что при помощи ртутного разряда удалось создать самые эф- фективные лампы различной мощности (50-125 и 1000-2000 Вт), достаточ- но компактные по конструкции, со сроком службы в десятки тысяч часов (12000-15000 ч) и большой яркости. Ртутные лампы выполнены в виде трубки или грушеобразной колбы, внутрь которых введено строго дозиро- ванное количество ртути и спектрально-чистый аргон при давлении 1,5 – 3 кПа. Лампы включаются через ПРА. Лампы предназначены для наружного освещения и помещений с высоким потолком (более 5-10 м), в которых не требуется хорошая цветопередача (гаражи, механические мастерские, анга-

270

ры и т.п.). Трубчатые ДРЛВД применяют в светокопировальных аппаратах и др. установках. Для улучшения цветопередачи и спектра разработаны лампы ДРИ.

2Ртутно-вольфрамовые лампы (ДРВЭ и ДРВЭД) предназначены для эритемного облучения людей и животных с одновременным освещени- ем, т.е. их используют в тех случаях, когда в помещениях испытывается “солнечное голодание”. Облучение может быть длительным или кратковре- менным. В этом разряде выпускают и бактерицидные лампы (ДР, инфра- красные (ИКЗК). Маркировка ламп: Д – дуговая, Р – ртутная, В – вольфра- мовая, Э – эритемная, Д – диффузная.

3Ртутные лампы сверхвысокого давления (ДРШ) – толстостенные

(2-3 мм) колбы веретенообразной или бочкообразной формы предназначе- ны для фотолитографии, проекционной техники, светолучевых приборов.

4Металлогалогенные лампы (МГЛ). Эти лампы, появившиеся в

1960-х годах, открыли новую страницу в истории источников света. Их от- личие от ДРЛ в том, что внутрь колбы МГЛ кроме ртути и аргона дополни- тельно введены различные химические элементы в виде их галоидных со- единений (т.е соединений с I, Br, Cl ). Эти лампы предназначены для осве- щения спортивных сооружений, цветного телевидения, демонстрационных залов, выставок и др. помещений с высокими требованиями к качеству ос- вещения. Они создают исключительно хорошее качество цветопередачи и большую световую отдачу. Единичная мощность ламп: 400, 575, 1000, 1200, 2000, 2500, 3500 и 4000 Вт.

5 Натриевые лампы (ДНаТ) - самые эффективные источники света, обладающие самой высокой световой отдачей на единицу площади. Созда- ют почти однородное видимое излучение с КПД 50-60 % и световой отдаче

– 70-80 лм/Вт. Лампы изготавливают как с низким, так и высоким давлени- ем. Область применения в освещении: • автострад, туннелей, перекрестков;

• складов и товарных станций; • спортивных сооружений; • строительных и контейнерных площадок; • железнодорожных станций, аэродромов; • вы- сокопролетных цехов; • архитектурных и декоративных ансамблей.

При свете этих ламп обеспечивается превосходная видимость и раз-

решающая способность глаз при низких уровнях освещенности и хорошее прохождение излучения в тумане. Температура окружающей среды практи-

271

чески не влияет на характеристики НЛВД, они могут работать при темпера- турах воздуха от – 60 до + 40 оС. Срок службы 10000-15000 ч. Эти качества

ламп обеспечивают их значение в создании безопасных условий труда и жизнедеятельности. Несмотря на то, что они дороже ДРЛ, ДРИ, МГЛ в 7-10 раз, их применение дает заметную экономию при эксплуатационных расхо- дах и, самое главное, они обеспечивают безопасность жизнедеятельности таким образом, что ни один из названных выше источников света не имеет таких качеств в освещении открытых территорий.

6 Ксеноновые лампы ДКсТ - еще более эффективные источники света. Их основные достоинства:

•близкий к солнечному спектр излучения ( Тцв = 6000-6300 К);

•заливают ярким светом большие территории;

•большие единичные мощности (2; 3; 5; 6; 8; 15; 20 и 50 тыс. Вт);

•способность работать при низких температурах (до – 50 оС)

Лампы монтируют на высоких мачтах из-за большого потока ультра- фиолетовых лучей, что служит ограничением в их применении. Из-за боль- шой единичной мощности количество ламп требуется, например, на складах леса –1- 4, а ДРЛ – 20 - 50. Существенные недостатки: большие потоки УФ лучей, сложная схема подключения, большой разрядный ток, в отдельных случаях водяное охлаждение. Область применения – освещение больших от- крытых пространств, архитектурных сооружений, теплиц; кинопроекционные установки и т.д.

Таким образом, при выборе источников света исходят из следующих условий:

•создаваемый спектр излучения;

•обеспечение качественного освещения по цветопередаче;

•обеспечение нормируемой освещенности в рабочей зоне;

•обеспечение благоприятных условий труда по световому климату;

•надежность источника света;

•безопасность эксплуатации.

Исходя из изложенного, следует, что лампы накаливания являются самыми распространенными источниками света с малоопасной эксплуа-

272

тацией. Однако спектр их излучения далек от солнечного спектра, а их

требуется значительно больше для создания необходимой освещенности на какой-либо площади помещения, чем ЛЛ, ДРИ, ДНаТ и ДКсТ. При вы-

боре люминесцентных ламп основными критериями служат создаваемый спектр и цветопередача. Лучшими образцами в этом являются лампы ЛДЦ и ЛЕЦ. Их рекомендуют использовать во всех цехах предприятий, где осуществляется браковка, сортировка и т. п. Во всех других производствен- ных помещениях применяют лампы ЛБ, ЛХ, ЛХБЦ. Известен факт, что

перевод осветительных установок с ламп накаливания на люминесцентные лампы вызвал одновременное повышение освещенности в 2-2,5 раза, привел к снижению травматизма на 5-10 % и росту производительности труда на 2-5 %. Лампы ДРЛ и ДРИ необходимо использовать на сортировочных площадках, например, лесопильных цехов, при освещении территории, ав- томобильных дорог. Для складов круглого леса, пиломатериалов и рейда рекомендуются МГЛ и лампы ДКсТ.

8.5 Выбор видов и систем освещения

Естественное освещение обеспечивает самые благоприятные условия труда. Поэтому в тех случаях, когда рабочая смена осуществляется в светлое время суток, то выбирают:

•естественное боковое одностороннее освещение (в зданиях с шири- ной до 12 м);

•естественное боковое двухстороннее освещение (в зданиях с шири- ной более 12 м);

•естественное комбинированное освещение (в зданиях с большими площадями, в которые свет поступает со всех сторон и сверху через фона- ри).

В темное время суток и в переходные временные интервалы (утром и вечером) используют искусственное освещение, создаваемое локальными и общими системами освещения.

При этом исходят из следующих принципов:

•только локальное (местное) освещение в производственных условиях не применяют из-за влияния на органы зрения, приводящее к усталости, на-