2. Электрические источники света

Современная техника предоставляет возможность применения в осветительных установках разнообразных источников света, сорта­мент которых продолжает расширяться. При выборе источником света приходится учитывать их срок службы, световую отдачу, цветопередачу, а также целый ряд других характеристик.

В качестве источников света для освещения промышленных предприятии применяют газоразрядные лампы и лампы накаливании.

Лампы накаливания в настоящее время остаются широко распространёнными источниками све­та. Это объясняется следующими их преимуществами: они дешевы; удобны в эксплуатации и не требуют дополнительных устройств для включения в сеть; просты в изготовлении; практически некритичны к изменениям усло­вий внешней среды, включая температуру окружающего воздуха.

Наряду с отмеченными преимуществами, лампы накаливания имеют существенные недостатки: низкая световая отдача (для ламп об­щего назначения она составляет 7 – 19 лм/Вт и повышается с увеличением их мощности); сравнительно малый срок службы (до 1000 часов); преобладание в спектре жёлтых и красных спектральных составляющих излучения, что существенно отличает их спектральный состав от спектра солнечного света (рис. 1, где λ – длина световой волны, мкм; w_λ – энергия монохроматических составляющих спектра) и может быть причиной искажённой цветопередачи, поэтому их не применяют при освещении рабочих мест, требующих обязательного различения цветов.

Э лементарная простота схемы включения делает лампы накали­вания наиболее надёжными источниками света, однако их характерис­тики очень чувствительны к отклонениям подводимого напряжения.

Л

Рис. I. Кривые распределения энергии в спектре излучения:

1 – рссеянный дневной свет;

2 – лампы накаливания;

3 – люминесцентные лампы

ампы накаливания общего назначения вы­пускаются в диапазоне мощности от 15 до 1500 Вт на напряжения 127 и 220 В (некоторая часть ламп выпускается также для напряжений 127 – 135 и 220 – 235 В и ис­пользуется в сетях, где возможно повышенное напряжение).

В маркировке ламп буква “В” обозначает вакуумные лампы, «Г» – газонаполненные лампы, «К» – лампы с криптоновым наполнением, «Б» – моноспиральные лампы. Лампы мощностью до 150 Вт могут изготавливаться в матированных, молочных или опалиновых колбах; лампы до 200 Вт имеют резьбовой цоколь К-27; лампы 500 Вт и более – цоколь Е-40; лампы 300 Вт могут иметь любой из этих цоколей.

Газоразрядные лампы – это приборы, в которых световое излучение возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов и явления люминесценции.

Самыми распространенными газоразрядными лампами являются люминесцентные лампы, имеющие колбу в виде цилиндрической трубки. Внутренняя поверхность колбы, покрытая тонким слоем люминофора, обеспечивает преобразование ультрафиолетового излучения, возникающего при электрическом разряде в парах ртути, в видимый свет.

Трубчатые люминесцентные лампы низкого давления существенно отли­чаются от ламп накаливания по всем своим характеристикам. Световая отдача люминесцентных ламп достигает 75 лм/Вт. Она различна для ламп разной мощности (достигает максимального значения для ламп 40 Вт) и разного спектрального типа (максимальное значение для ламп типа ЛБ и ми­нимальное – для ламп ЛДЦ). Срок службы распространённых типов ламп 10 000 часов, но к концу этого срока световой поток снижаете до 60 % номинального, что учитывается повышенным значением коэффициента запаса.

Лампы выпускаются белого света ЛБ, холодно-белого света ЛХБ, дневного света ЛД, дневного света улучшенной цветопередачи ЛДц, тёпло-белого света ЛТБ и холодно-белого света улучшенной цветопередачи (ЛЕ или ЛКБЦ).

Как и все газоразрядные лампы, люминесцентные лампы при пи­тании переменным током дают световой поток, пульсирующей с удвоенной частотой тока. При рассмотрении быстро движущихся или вра­щающихся деталей в пульсирующем световом потоке возможно возникновение стробоскопического эффекта, который проявляется в искажении зрительного восприятия объектов различения (вместо одного предмета могут быть видны изображения нескольких, могут искажаться направление и скорость движении). Пульсация светового потока ухудшает условия зрительной работы, а стробоскопический эффект ведёт к увеличению опасности травматизма и делает невозможным успешное выполнение ряда производственных операций. Этот существенный недостаток, однако, довольно легко устраняется применением двух- или трёхфазного включения газоразрядных ламп в трёхфазную электрическую сеть.

Обычные типы трубчатых люминесцентных ламп предназначены для работы при температуре окружающего воздуха 15 – 25 °С. При больших или меньших температурах световая отдача ламп снижается, при температурах же, меньших 10 °С , зажигание ламп не обеспечи­вается.

Для зажигания и горения люминесцентных ламп необходимо использование пускорегулирующих устройств (ПРУ). Схемы и кон­струкции ПРУ чрезвычайно разнообразны. В принципе различают стартерные аппараты (УБ) и бесстартерные (АБ), потери мощности в ко­торых соответственно 35 и 25 %.

Пускорегулирующие устройства могут быть индуктивными (И), ёмкостными (Е), компенсированными (К), а также с нормальным (Н), пониженным (П) и особо низким (ПП) уровнем шума.

В одноламповых светильниках устанавливаются чаще всего ПРУ типа УБИ и АБИ, в светильниках с чётным числом ламп – равное чис­ло устройств типов УБИ (АБИ) или УБЕ (АБЕ); в двухламповых светильниках – компенсирован­ные устройства типа 2УЕК (2АБК).

Коэффициент полезного действия компенсированных ПРУ для двухламповых светильников с люминесцентными лампами оказывается не ниже 0,92, а для одноламповых светильников – не ниже 0,85.

Работа газоразрядных ламп создаёт некоторый уровень радиопомех, для снижения которых в конструкцию стартера введён шунтирующий конденсатор.

В настоящее время освещение с помощью люминесцентных ламп считается не только безвредным, но и полезным. При освещённости, начиная примерно от 100 – 150 лк, освещение с помощью люминесцентных ламп обеспечивает большую производительность труда, чем освещение лампами накаливания при той же освещённости.

Определяющее значение при выборе источников света имеют во­просы цветопередачи и их экономичность.

Все люминесцентные лампы, кроме ЛТБ, дают существенно лучшую цветопередачу, чем лампы накаливания (рис. 1). Среди различных типов люминесцентных ламп лучшую цветопередачу обеспечивают лампы согласно следующему ряду (в порядке от лучших к худшим): ЛЕ – ДДЦ-4 – ЛХБ – ЛБ – ЛД

Из числа люминесцентных ламп в общественных зданиях почти исключительно применяются лампы ЛБ, замена которых на ЛД или ЛДЦ ведёт к снижению освещённости и увеличению пульсации освещенности. В помещениях, где одним из основных объектов различения являются лица людей, вполне подходит свет ламп накаливания и люминесцентных ламп ЛТБ.

Нормы не ограничивают применение в одном помещении различ­ных по спектру источников света. Но желательно, чтобы не менее 80 % всей освещенности создавалось однотипными источниками либо чтобы на рабочие поверхности падал уже смешанный, одно­родный световой поток. Для этого предпочтительно применять отражённое ос­вещение или же устанавливать лампы разных типов в общих светиль­никах.

Световые и электрические параметры ламп накаливания общего назначения (ГОСТ 2239-79) и люминесцентных ламп (ГОСТ 6825-74*) приведены в табл. 1.

В настоящее время всё болшее распространение получают перспективные оптоволоконные системы освещения. Общая схема устройства оптоволоконных систем освещения приведена на рис. 2. Новые системы освещения включают в себя световой генератор (лампу), пучок световодов в оболочке, оконечные устройства и набор оптических и монтажных приспособлений.Эти системы просты в установке, не требуют обслуживания, абсолютно безопасны для человека и освещаемых объектов и очень экономичны. С помощью оптоволоконных систем можно создавать эффекты, недоступные при других способах освещения, например, распределять световой поток от одного или нескольких генераторов на различных участках рабочего места, доставлять световой поток в нужную точку, огибая препятствия.

Рис. 2. Общая схема оптоволоконных систем освещения:

Основные особенности технологии оптоволоконных систем освещения:

• отсутствие "открытого электричества" и в связи с этим возможность эксплуатации в воде, почве и других средах;

• отсутствие нагрева в местах свечения;

• возможность передачи большого светового потока при минимальном диаметре волокна;

• малое потребление энергии (один источник мощностью 150 Вт подсвечивает до 200 м оптоволоконного кабеля);

• возможность использования 2-х типов свечения кабеля – торцевого(end point) и бокового (side glow) от одного источника света;

• изменение цвета кабеля ( до 32 цветов) по заданной программе;

• источник света находится на удалении от места свечения, что облегчает его обслуживание;

• срок эксплуатации кабеля – более 10 лет.

Основные компонентами оптоволоконных систем освещения являются:

• источники света (на основе галогенных или металлогалоидных ламп) с вращающимися цветными фильтрами.

• кабели бокового свечения диаметром: 0,5; 0,75; 1,0; 1,3; 1,6 см в прозрачной или красной оплетке.

• кабели для торцевого свечения (передача света от источника до объекта) диаметром от 0,4 до 1,5 см.

• оптоволоконные нити (торцевое свечение) в катушках диаметром: 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 мм.

• Конечные рассеивающие свет элементы из акрилового стекла, хрусталя, стекла и т. д.