27. Расчет искусственного освещения от точечного излучателя и светящей линии

При расчете освещенности и равномерности ее распределения по помещению ориентация расчетной плоскости определяется в сферической системе координат в соответствии с существующими стандартными обозначениями углов полярным q и азимутальным j углами в сферической системе координат O"rqj, центр которой находится в расчетной точке (рис.1.1). Случай q - q⁰ относится к горизонтально расположенной плоскости. Случай q = p/2 соответствует пучку вертикальных плоскостей, ориентированных азимутальным углом j .

Положение светильников определяется координатами (x_b у_b z_b) в декартовой системе Oxyz, центр которой помещается в один из углов помещения (рис. 1.7).

Координаты расчетной точки О"(х₀, у₀, z₀) определяются в той же системе координат Oxyz.

Рис. 1.7. Привязка помещения и светильников к осям координат

1.4.2. Расчет прямой составляющей начинается с расчета условной освещенности е_n. При этом условно принимается, что суммарный световой поток источников света в светильнике равен 1000 лм. Расчет условной освещенности ведется по формуле:

                                        (1.4.1)

где I_i(a) - сила света i-го светильника в направлении к точке расчета (тип применяемых светильников в строительном модуле обычно одинаков);

r_i - расстояние от i-го светильника до расчетной плоскости;

x_i - угол между лучом, падающим в расчетную точку от i-го светильника, и нормалью к расчетной плоскости в данной точке (рис. 1.7);

28. Тепловые источники света: виды ламп накаливания их достоинства и недостатки

Тепловые источники света выполняют в виде различных ламп накаливания. Несмотря на многообразие ламп накаливания, все они работают по единому физическому принципу преобразования электрической энергии в оптическое излучение путем нагрева электрическим током вольфрамовой нити до температуры 2200...2800 °С, а также имеют сходные основные конструктивные элементы.

Для защиты от окисления тело накала лампы, выполненное в виде вольфрамовой нити, помещают в стеклянную колбу, из которой удаляют воздух и которую для газонаполненных ламп заполняют инертным газом (аргоном, криптоном, азотом или их смесью). Для включения лампы в электрическую цепь её снабжают цоколем, который для различных условий эксплуатации может быть резьбовым, штифтовым, цилиндрическим фиксирующимся и т. д. Наряду с прозрачными стеклянными колбами для снижения яркости лампы применяют матированные, опаловые или "молочные" колбы. Однако в таких колбах теряется до 20% светового потока лампы. В отдельных случаях цокольная часть внутренней поверхности колбы имеет отражатель, выполненный в виде зеркального напыления.

о функциональному назначению и особенностям конструкции лампы накаливания подразделяют на:

• лампы общего назначения (до середины 1970-х годов применялся термин «нормально-осветительные лампы»). Самая массовая группа ламп накаливания, предназначенных для целей общего, местного и декоративного освещения. Начиная с 2008 года за счёт принятия рядом государств законодательных мер, направленных на сокращение производства и ограничение применения ламп накаливания с целью энергосбережения, их выпуск стал сокращаться;

• декоративные лампы, выпускаемые в фигурных колбах. Наиболее массовыми являются свечеобразные колбы диаметром ок. 35 мм и сферические диаметром около 45 мм;

• лампы местного освещения, конструктивно аналогичные лампам общего назначения, но рассчитанные на низкое (безопасное) рабочее напряжение — 12, 24 или 36 (42) В. Область применения — ручные (переносные) светильники, а также светильники местного освещения в производственных помещениях (на станках, верстаках и т. п., где возможен случайный бой лампы);

• иллюминационные лампы, выпускаемые в окрашенных колбах. Назначение — иллюминационные установки различных типов. Как правило, лампы этого вида имеют малую мощность (10—25 Вт). Окрашивание колб обычно производится за счёт нанесения на их внутреннюю поверхность слоя неорганического пигмента. Реже используются лампы с колбами, окрашенными снаружи цветными лаками (цветным цапонлаком ), их недостаток — быстрое выцветание пигмента и осыпание лаковой плёнки из-за механических воздействий;

• зеркальные лампы накаливания имеют колбу специальной формы, часть которой покрыта отражающим слоем (тонкая плёнка термически распылённого алюминия). Назначение зеркализации — пространственное перераспределение светового потока лампы с целью наиболее эффективного его использования в пределах заданного телесного угла. Основное назначение зеркальных ЛН — локализованное местное освещение;

• сигнальные лампы используются в различных светосигнальных приборах (средствах визуального отображения информации). Это лампы малой мощности, рассчитанные на длительный срок службы. Сегодня вытесняются светодиодами;

• транспортные лампы — чрезвычайно широкая группа ламп, предназначенных для работы на различных транспортных средствах (автомобилях, мотоциклах и тракторах, самолётах и вертолётах, локомотивах и вагонах железных дорог и метрополитенов, речных и морских судах). Характерные особенности: высокая механическая прочность, вибростойкость, использование специальных цоколей, позволяющих быстро заменять лампы в стеснённых условия и, в то же время, предотвращающих самопроизвольное выпадение ламп из патронов. Рассчитаны на питание от бортовой электрической сети транспортных средств (6—220 В);

• прожекторные лампы обычно имеют большую мощность (до 10 кВт, ранее выпускались лампы до 50 кВт) и высокую световую отдачу. Используются в световых приборах различного назначения (осветительных и светосигнальных). Спираль накала такой лампы обычно уложена за счет особой конструкции и подвески в колбе более компактно для лучшей фокусировки;

• лампы для оптических приборов, к числу которых относятся и выпускавшиеся массово до конца XX в. лампы для кинопроекционной техники, имеют компактно уложенные спирали, многие помещаются в колбы специальной формы. Используются в различных приборах (измерительные приборы, медицинская техника и т. п.);

Лампы накаливания делятся на (расположены по порядку возрастания эффективности):

• Вакуумные (самые простые)

• Аргоновые (азот-аргоновые)

• Криптоновые (примерно +10% яркости от аргоновых)

• Ксеноновые (в 2 раза ярче аргоновых)

• Галогенные (наполнитель I или Br, в 2,5 раза ярче аргоновых, большой срок службы, не любят недокала, так как не работает галогенный цикл)

• Галогенные с двумя колбами (более эффективный галогенный цикл за счет лучшего нагрева внутренней колбы)

• Ксенон-галогенные (наполнитель Xe + I или Br, наиболее эффективный наполнитель, до 3х раз ярче аргоновых)

• Ксенон-галогенные с отражателем ИК излучения (так как большая часть излучения лампы приходится на ИК диапазон, то отражение ИК излучения внутрь лампы заметно повышает КПД, производятся для охотничьих фонарей)

• Накаливания с покрытием преобразующим ИК излучение в видимый диапазон. Ведутся разработки ламп с высокотемпературным люминофором, который при нагреве излучает видимый спектр.

Преимущества:

• налаженность в массовом производстве

• малая стоимость

• небольшие размеры

• отсутствие пускорегулирующей аппаратуры

• нечувствительность к ионизирующей радиации

• чисто активное электрическое сопротивление (единичный коэффициент мощности)

• быстрый выход на рабочий режим

• невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения

• отсутствие токсичных компонентов ^{[источник не указан 507 дней]} и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации

• возможность работы на любом роде тока

• нечувствительность к полярности напряжения

• возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)

• отсутствие мерцания при работе на переменном токе (важно на предприятиях).

• отсутствие гудения при работе на переменном токе

• непрерывный спектр излучения

• приятный и привычный в быту спектр

• устойчивость к электромагнитному импульсу^{[источник не указан 595 дней]}

• возможность использования регуляторов яркости

• не боятся низкой и повышенной температуры окружающей среды, устойчивы к конденсату

Недостатки:

• низкая световая отдача

• относительно малый срок службы

• хрупкость, чувствительность к удару и вибрации

• бросок тока при включении (примерно десятикратный)

• при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона

• резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения

• лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 25 Вт-100 °C, 40 Вт — 145 °C, 75 Вт — 250 °C, 100 Вт — 290 °C, 200 Вт — 330 °C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается ещё сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.^[19]

• нагрев частей лампы требует термостойкой арматуры светильников

• световой коэффициент полезного действия ламп накаливания, определяемый как отношение мощности лучей видимого спектра к мощности, потребляемой от электрической сети, весьма мал и не превышает 4 %. Включение электролампы через диод, что часто применяется с целью продления ресурса на лестничных площадках, в тамбурах и прочих затрудняющих замену местах, ещё больше усугубляет её недостатки.