3500 Вт. Лампы имеют высокую световую отдачу 75-100 лм/Вт и хорошую цветопередачу, что обеспечивает значительный экономический эффект при их применении практически в любых осветительных установках.

Лампы выпускаются с внешним баллоном эллипсоидной формы, таким же, как и для ламп типа ДРЛ, только без люминофорного покрытия. Они дают достаточно белый свет. Срок службы ламп 1000-5000 ч. Параметры ламп сильно зависят от колебаний напряжения сети. При его изменении в пределах 1015% мощность ламп изменяется на 22-33%, а световой поток на 25-37%. Температура окружающей среды влияет на напряжение зажигания ламп. Лампы ДРИ с напряжением горения 130 В включают в сеть 220 В, с напряжением горения 230 В - в сеть 380 В.

Для освещения автострад, перекрестков улиц с целью их выделения, а также декоративного освещения используются натриевые лампы типа ДНаТ. В них разряд происходит в парах натрия, который агрессивен к силикатным стеклам, поэтому разрядные трубки выпускаются из светопропускающей керамики. Желто-золотистый цвет излучения натрия ограничивает область применения ламп.

Натриевые лампы малочувствительны к изменению температуры окружающей среды, они могут работать при ее колебании от –60 до 50^oС, однако требуют соблюдения установленного положения при горении.

На электрические параметры ламп сильно влияет как напряжение сети, так и продолжительность горения ламп. Для включения ламп используется специальная пускорегулирующая аппаратура.

Основные параметры выпускаемых натриевых ламп высокого давления мощностью 250 и 400 Вт: световой поток 25000 и 47000 (светоотдача 100 лм/Вт 115 лм/Вт), срок службы 10000 и 15000 ч соответственно.

Благодаря высокой светоотдаче и сроку службы, натриевые лампы являются весьма перспективным источником света.

Для включения ламп высокого давления типов ДРИ и ДНаТ выпускаются импульсные зажигающие устройства.

На рис.7 приведена схема включения лампы высокого давления, состоящая из импульсного трансформатора с первичной W₁ и вторичной W₂ обмотками, основного накопительного конденсатора С1 , тиристора VS и стабилитрона VD. При подаче на схему напряжения питания начинается заряд конденсатора С1 через конденсатор С2, резистор R и вторичную обмотку трансформатора W₂.

При заряде конденсатора С1 до напряжения стабилизации стабилитрона VD в цепи управляющего электрода тиристора VS появляется ток, тиристор открывается и конденсатор С1 разряжается на обмотку с меньшим числом витков W₁ импульсного трансформатора. Во вторичной обмотке индуцируются импульсы высокого напряжения. Длительность и число импульсов регулируются параметрами конденсатора С2 и резистора R, амплитуда импульсов - коэффициентом трансформации импульсного трансформатора.

Рис.7 Схема включения лампы высокого давления

L – дроссель, R -резистор, C1, C2- конденсаторы ,

VD- стабилитрон, VS-тиристор, W1, W2- обмотки

импульсного трансформатора.

Лампы ДРЛ нашли наиболее широкое применение из всех указанных ламп высокого давления. Кроме наружного освещения они применяются для освещения высоких помещений, где не предъявляются жесткие требования к цветопередаче.

Влияние температуры окружающей среды сказывается прежде всего на напряжении зажигания ламп. При отрицательных температурах зажигание ламп затруднено, что связано со значительным уменьшением давления ртути, в результате чего зажигание происходит в чистом аргоне и требует более высоких напряжений, чем при наличии паров ртути. На световые и электрические параметры ламп типа ДРЛ изменение внешней температуры практически не влияет.

Четырехэлектродные лампы ДРЛ выпускаются в переделах мощностей 80-2000 Вт и имеют световую отдачу 4065 лм/Вт. Срок службы ламп 10000 ч, но к концу срока световой поток снижается до 70% начального.

Лампы включаются в сеть непосредственно. Для стабилизации режима горения лампы используется дроссель, вследствие этого cos=0,5, а потери мощности возрастают на 10%. Для повышения cos выпускаются лампы со встроенными конденсаторами , что повышает cos до 0,99,5.

Преимущество ламп ДРЛ по сравнению с трубчатыми люминесцентными лампами низкого давления - их компактность при высокой единичной мощности. Существенный недостаток - плохая цветопередача их излучения, позволяющая применять лампы ДРЛ только при отсутствии каких-либо требований к различению цветов, а также значительные пульсации светового потока. Процесс разгорания ламп после включения длится 5-7 мин. В случае хотя бы мгновенного перерыва питания лампы гаснут и начинают вновь разгоратся только после остывания в течение примерно 10 мин.

Как и люминесцентные лампы, они надежно работают только при

U  90% U_НОМ. Гигиенические исследования не выявили противопоказаний для применения ламп, но привели к выводу, что при зрительных работах высокой точности применение их не желательно.

Описание лабораторной установки

Схема стенда приведена на рис.8.

Рис.8

В процессе работы исследуются энергетические и световые характеристики ламп высокого давления. Энергетические характеристики измеряются следующими приборами: РА, РV, PW, P cos. Для определения световых характеристик используется люксметр типа «Ю 116».

Изменение напряжения на источнике света осуществляется при помощи лабораторного автотрансформатора АТ.

Порядок выполнения работы

1.Собрать схему лабораторной установки.

2.При помощи АТ установит напряжение на лампе 240 В и, снижая напряжение по 10 В до момента погасания лампы, снять экспериментальные характеристики: освещенность, мощность, cos, ток в лампе, согласно табл. 3.

3.Зафиксировать напряжение, при котором происходит погасание лампы, затем повысить напряжение на лампе до 220 В и измерить время с момента погасания лампы до ее зажигания и полного разгорания.

4.Рассчитать значения коэффициента лампы при различных напряжениях ( Е- освещенность, Р- мощность лампы ).

5. Рассчитать коэффициент потерь мощности в дросселе или в схемах включения ламп как отношение измеренной ваттметром потребляемой мощности Р при номинальном напряжении на входе схемы к номинальной мощности лампы: К_ПРА=Р_ПОТ /Р_Н .

6.Построить зависимости Р=f(V); Q=f(V) (Q=P tg ); К_СЕ=f(V) для исследуемых ламп.

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1.Схему подключения источника света.

2.Паспортные данные измерительных приборов и исследуемых ламп.

3.Таблицу экспериментальных значений измеренных величин, расчетные значения коэффициента К_СЕ и коэффициента потерь мощности К_ПРА.

4.Значения времени с момента погасания до момента зажигания t_ЗАЖ и момента полного разгорания лампы t_РАЗГ.

5.Выводы по работе.

Таблица 3

Тип лампы	№ из- мерения	Экспериментальные данные					Расчетные дан- ные
		I, А	U, В	E, лк	P, Вт	cos , отн.е.	KCE , отн.е.	Q, квар

Контрольные вопросы

1.Какова область применения дуговых ламп высокого давления?

2.Как влияет значение напряжения сети на работу дуговых ламп?

3.Сравните светотехнические характеристики различных типов дуговых ламп

высокого давления.

4.Можно ли использовать лампы ДРЛ для аварийного освещения?

5.Каков срок службы отдельных типов дуговых ламп?

6.Каково значение cos  при U_НОМ у исследуемых источников света?

7.Какова мощность исследуемых ламп и мощность потребляемая из сети?

8. Как осуществляется включение различных типов ламп высокого давления?

9. Поясните работу схем включения ламп высокого давления.

10. Почему для включения ламп типа ДРЛ не требуются специальные зажигающие устройства?

Работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

СВЕТИЛЬНИКОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить конструктивное исполнение светильников, исследовать распределение силы света в пространстве для различных типов светильников.

Теоретическая часть

Световой поток большинства источников света распределяется в пространстве достаточно равномерно. Для рационального освещения объекта требуется перераспределение светового потока. Для этих целей используются осветительные приборы.

Светильники являются осветительными приборами ближнего действия и служат для освещения объектов находящихся на небольшом расстоянии. Для освещения удаленных объектов используется прожектор - осветительный прибор дальнего действия.

Светильник состоит из источника света и осветительной аппаратуры.

Наряду с представлением светового потока источника света светильник выполняет и другие важные функции: предохраняет зрение рабочих от чрезмерной яркости источника света, защищает лампу от механических повреждений, защищает полости источника света и патрона от действия окружающей среды, служит для крепления источника света, проводов, пускорегулирующих аппаратов (для газоразрядных источников).

Оптические системы осветительных приборов предназначены для перераспределения в нужных направлениях световых потоков источника света.

Элементами оптических систем являются отражатели, преломляющие системы, рассеиватели, защитные стекла, экранирующие решетки и кольца.

Отражатели перераспределяют световой поток лампы по известным законам отражения света. В зависимости от характера отражения отражатели могут быть диффузными, матовыми (направленно рассеивающими) или зеркальными.

Зеркальные отражатели позволяют получить разнообразные кривые силы света и концентрировать световые потоки в пределах небольших телесных углов (в прожекторах). Диффузные и направленно рассеивающие отражатели используются для получения более широкого распределения светового потока.

Наиболее часто применяемыми материалами отражателей являются металлы: сталь или алюминий.

Одним из основных требований к отражателям является высокий коэффициент отражения. Лучшие образцы имеют  = 0,8  0,9.

Рассеиватели перераспределяют световой поток лампы на основе законов рассеянного пропускания. Различают диффузные, матовые и матированные рассеиватели. Два последних обладают направленно рассеяным пропусканием; у матированных рассеивающая способность меньше, чем у матовых. Материалом для рассеивателей, светильников с лампами накаливания и ДРЛ являются молочное, опаловое или матированное силикатные стекла. Рассеиватели для светильников с люминесцентными лампами изготавливаются, как правило, из молочного и опалового органических стекол, полиэтилена, поливенилхлорида и других пластмасс. Через матовое стекло хорошо просматривается нить лампы накаливания или трубка люминесцентной лампы. Если хотят получить светящую поверхность равномерной яркости, используют молочное или опаловое стекло. Коэффициент пропускания рассеивателей 0,4  0,85.

Недостатком рассеивателей из большинства пластмасс является их горючесть и невысокая твердость.

Преломляющие системы представляют собой призматические и линзовые элементы, изготовленные из прозрачных пластмасс и силикатного стекла.

Для защиты источника света от воздействия среды применяются прозрачные защитные стекла разнообразной формы: плоские, изогнутые, колпакообразные. Если защитное стекло обладает рассеивающим действием (например, матировано), то оно одновременно служит и рассеивателем.

Другим важным отражением отражателя и рассеивателя является ограничение слепящего действия.

Источники света обладают высокими яркостями. Попадая в поле зрения, они вызывают уменьшение видимости и работоспособности глаза, слепят наблюдателя.

Слепящее действие определяется не только яркостью источника света, но и его размерами. Поэтому даже люминесцентные лампы, яркость которых относительно невелика, оказывают слепящее действие.

В светильниках с отражателями без рассеивателей слепящее действие ограничивается защитными углами отражателей.

Защитным углом светильника называется угол, характеризующий зону, в пределах которой глаз наблюдателя защищен от прямого действия лампы.

В светильниках с люминесцентными лампами для получения защитных углов применяют экранирующие решетки из металла, покрытого эмалью или пластмассой.

Экономичность светильников характеризуется коэффициентом полезного действия (КПД), который определяется как отношение светового потока светильника Ф_СВ к световому потоку лампы Ф_Л:

Лучшие образцы светильников имеют _СВ = 0,7  0,75.

Выпускаемые промышленностью светильники могут иметь собственное наименование (например, «Астра»), обозначается номером артикула (арт.135) или маркироваться аббревиатурой (ПВЛ - пыле - и водозащищенный, люминесцентный), но во всех случаях им должно присваиваться определенным образом построенное обозначение в соответствии ГОСТ 13828-74, которое поясняется на примере:

ЛСП 06-2∙40-013-У4.

Здесь первая буква - тип источника света ( Л - люминесцентные лампы, Н-лампы накаливания, Р- лампы ДРЛ, И- галогенные лампы, Г - лампы ДРИ, Ж - натриевые, К - ксеноновые). Вторая буква - способ расположения ( С- подвесной светильник, П- потолочный, Б- настенный, В- встраиваемый, Н- настольный, Т - напольный). Третья буква - область применения (П- светильник для промышленных предприятий, Р- для рудников и шахт, О - для общественных зданий; У- для наружного освещения). Далее: 0,6-номер серии; 2∙40-число и мощность ламп (цифра 1 не указывается); 013-номер модификации; У4-климатическое исполнение и категория размещения.

По степени защиты от пыли и воды светильник классифицируются ГОСТом 13828-7 и 14254-69. Степень защиты состоит из двух букв IP, и двух цифр, первая из которых означает степень защиты от пыли, вторая от воды (например, IP54). Для светильников, имеющих некоторые конструктивные особенности, обозначение степени защиты не имеет букв IP, а у первой цифры, указывающей степень защиты от пыли, добавляется «штрих» (например 5`4).

По степени защиты от пыли различают светильники открытые (2), перекрытые с неуплотненной светопроницаемой оболочкой (2`), пылезащищенные, т.е. допускающие проникновение пыли в полость светильника только в безвредных количествах (5), с ограниченной зоной пылезащиты только в пределах расположения контактных частей (5`), пыленепроницаемых (6) и с ограниченной зоной пыленепроницаемости (6`).

По степени защиты от воды различаются светильники незащищенные (0), каплезащищенные (2), дождезащищенные (3), брызгозащищенные (4), струезащищенные (5).

В основу светотехнической классификации светильников положено светораспределение.

Световой поток светильника Ф_ может быть различно распределен между верхней (Ф ) и нижней (Ф ) полусферами: 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 = 20-60% Ф _ к классу преимущественно отраженного света (В) и при Ф 20% Ф _ к классу отраженного света (0).

По форме кривой силы света в любой из полусфер различают светильники с концентрированной - К, глубокой - Г, косинусной - Д, полуширокой - Л, широкой - Ш, равномерной - М и синусной - С типами кривых силы света (рис.9). Для освещения производственных помещений используются в основном кривые типа К, Г, Д, Л.

Рис.9 Типовые кривые распределения силы света светильников

К- концентрированная, Г- глубокая, Д- косинусная,

Л- полуширокая, М- равномерная, С- синусная,

Ш- широкая

При выборе типа светильника по светораспределению необходимо учитывать, что с увеличением высоты подвеса светильников следует, как правило, использовать светильники с более концентрированным светораспределением. При освещении вертикальных или наклонных поверхностей целесообразно использовать светильники с более широким светораспределением (типа Л или Д). Однако при этом следует учитывать, что в высоких помещениях светильники с такими кривыми силы света малоэффективны.

Форма кривой силы света светильника оказывает влияние на коэффициент использования осветительной установки и учитывается при расчете освещения и размещения источников света.

В последнем случае, в зависимости от кривой силы света, рекомендуется оптимальное значение  = L / h, где L - расстояние между светильниками или их рядами; h - расчетная высота (расстояние от светильника до рабочей поверхности). Значения  для некоторых типов кривой силы света светильников приведены в табл.4.

Таблица 4

Типовая прямая	с	э
Концентрированная	0,6	0,9
Глубокая	0,9	1
Косинусная	1,4	1,6
Равномерная	2	2,6
Полуширокая	1,6	1,8

П Р И М Е Ч А Н И Е. Значениями с следует пользоваться в случаях, когда увеличение  не приводит к применению ламп с увеличенной световой отдачей (в частности, при люминесцентных лампах), значениями э - в остальных случаях.

Описание лабораторной установки

В лаборатории представлены различные типы светильников, предназначенные для точечных источников света, размеры которого намного меньше расстояния до рабочей поверхности (лампы накаливания и ДРЛ).

Для исследования формы кривой силы света используется люксметр и градусная сетка.

Порядок проведения измерений

1. Установить градусную сетку таким образом, чтобы верхняя ее часть была на одном уровне с горизонтальной прямой; проведенной через центр источника света в светильнике параллельно полу, а вертикальная часть составляла бы угол 90 с горизонтальной частью.

2. При помощи люксметра измерить освещенность Е_Ф помещения при отключенных источниках света.

3. Подключить одну из осветительных установок к сети и произвести измерения освещенности в точках градусной сетки, соответствующих углам светового потока 10, 20, 30....90, согласно табл.5. Измерения следует проводить на одинаковом расстоянии от источника света ( r = 0,85) .

4. Определить силу света в точках градусной сетки по формуле , где Е = Е_Т - Е_Ф, Е_Т - освещенность в рассматриваемой точке: Е_Ф - освещенность помещения при отключенных источниках света; r - расстояние от источника света до рассматриваемой точки;  - угол градусной сетки, в пределах которого производится измерение освещенности точки.

5. Произвести аналогичные измерения и расчеты для других типов светильников, указанных преподавателем.

6. Построить кривые силы света светильников в относительных единицах и совместить их с типовыми кривыми, представленными на рис. 8, определить степень защиты светильников от окружающей среды и область применения значение.

Таблица 5

Тип светильника	Экспериментальные данные				Расчет
	Угол, 	ЕФ, лк	ЕТ, лк	Е, лк	I, кд
	10
	...
	90

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Результаты экспериментальных исследований освещенности в контрольных точках градусной сетки.

2. Кривые силы света исследуемых светильников, построенные в градусной сетке.

3. Типы изученных светильников и их паспортные данные.

4. Рекомендации по использованию изученных типов светильников.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение светильника?

2. Назовите основные конструктивные элементы светильника.

3. Что понимается под КПД светильника?

4. Как обозначается степень защиты светильников от окружающей среды?

5. Как классифицируются светильники по светотехническим характеристикам?

6.Для каких целей светильники классифицируются по кривой силы света в пространстве?

7.Как выбрать расстояние между светильниками при проектировании осветительных установок?

ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТИЛЬНИКОВ, ИССЛЕДУЕМЫХ В ЛАБОРАТОРИИ

Светильник типа РСП-05 применяется с лампами типа ДРЛ мощностью 250, 400, 700, 1000 Вт с диффузным отражающим покрытием.

Способ крепления - подвесной.

Вид светораспределения - прямого света.

Кривая силы света - Г - глубокая.

Светильник применяется для общего освещения промышленных предприятий.

Не защищен от пыли и рекомендуется для производственных помещений с нормальной средой.

Светильник типа ПСХ - 60 (артикул 135 ) применяется с лампами накаливания мощностью 60 Вт.

Способ крепления - на крюк.

Вид светораспределения - преимущественно прямого света.

Кривая силы света - Д - косинусная.

Общий  = 65%.

Исполнение по защите - полностью пылезащищенное. Стекло рифленое.

Используется в низких помещениях промышленных предприятий, в ваннах жилых домов, в парадных помещениях общественных зданий в качестве сигнального фонаря у выходов.

Светильник типа НПО применяется с лампами накаливания мощностью 60 Вт.

Способ крепления - на крюк.

Вид светораспределения - рассеянного света - кривая силы света - М - равномерная.

Общий  = 45 %.

Светильник применяется в ваннах жилых домов и в парадных общественных зданий.

Светильник типа НВ 004 применяется с лампами

накаливания мощностью 60- 300 Вт.

Способ крепления - встраиваемый в потолок.

Вид светораспределения - прямого света.

Кривая силы света – С - синусная.

Общий  = 55% .

Светильник применяется для общего освещения общественных зданий с нормальными условиями среды (IP 20).

Cветильник подвесной типа Астра, применяется с лампами накаливания мощностью до 200 Вт и ДРЛ до 125 Вт.

Способ крепления - подвесной.

Вид светораспределения - прямого света.

Кривая силы света - Д - косинусная.

Светильник применяется для общего и местного освещения промышленных предприятий с нормальными и тяжелыми условиями среды.

 = 75%.

Защитный угол - 15.

Светильник состоит из пластмассового корпуса 1(рис. 10), внутри которого установлены фарфоровый патрон с боковым вводом проводов 2 и клеммная колодка 3. Крепление патрона к скобе осуществлено винтом через отверстие в донышке патрона и полностью исключает проворачивание его при ввертывании и вывертывании лампы. Клеммная колодка допускает присоединение к ней как медных, так и алюминиевых жил проводов (кабелей) сечением до 2 мм².

Доступ к клеммной колодке осуществляется через отверстие в корпусе, закрываемое крышкой 6. Стальные эмалированные отражатели 4 крепятся к унифицированному для всех светильников корпусу с помощью экрана 5. Съем и установка отражателя осуществляется без применения инструмента. При съеме отражатель нужно поднять вверх и, повернув в направлении против часовой стрелки, снять, не трогая лампы. Установка отражателя выполняется в обратном порядке. Эмалированные отражатели легко очищаются от грязи, и после чистки обретают исходные характеристики.

Рис. 10 Конструктивное исполнение светильника типа «Астра»

Исполнение 1 - крепление на трубу с резьбой 3/4 дюйма,

исполнение 2- подвеска на крюк, 3- крепление на монтажный

профиль.

Светильник типа ЛПО 01-2х40-023 предназначен для освещения общественных помещений, рассчитан на работу с двумя прямыми трубчатыми лампами мощностью 40 Вт (36 Вт) каждая.

Светильник предназначен для работы в сети переменного тока с номинальным напряжением 220 В, частотой 50 Гц.

Кривая силы света: в продольной плоскости - Д- косинусная , в поперечной плоскости М - равномерная.

Светильник предназначен для помещений с нормальными условиями среды. Способы крепления - на скобах.

Для ограничения пульсации светового потока применена параллельная схема соединения индуктивного и емкостного пускорегулирующих аппаратов с низким уровнем шума.

На рис.11 приведен общий вид светильника. Крышка светильника 2 и рассеиватель 3 крепятся при помощи винта 1. Крепление светильника осуществляется на пластмассовых дюбелях 5 при помощи скоб 6. Питающий провод и провод заземления вводятся через резиновую втулку 7, установленную в основании 8. Для подключения провода заземления в светильнике предусмотрен зажим заземления 4. Питающий провод подключается к клеммной колодке 9.

На рис. 12 приведена электрическая схема светильника.

Рис.11 Конструктивное исполнение светильника типа ЛПО 01-2х40-023

Рис.12 Электрическая схема светильника ЛПО 01-2х40-023

Светильник типа ВЗГ предназначен для общего освещения производственных взрывоопасных помещений классов В-I, B-I a, B-I б, а также для наружных установок класса В-I г ( с защитой от прямого попадания осадков навесом) в которых возможно образование взрывоопасных смесей , газов и паров с воздухом, отнесенных к 1,2,3 категориям групп А, Б, и Г по взрывовоспламеняемости и в помещениях классов В-II, В-II а, в которых могут быть взрывоопасные смеси пылей с воздухом. При условии отсутствия технологической обработки, связанной с осколочным дроблением сырья или продукта производства светильник должен нормально работать при температуре окружающей среды от +40 С до - 40 С с относительной влажностью 95 + 3%.

Светильник применяется с лампами накаливания типа Г127- 200 или Г220- 200 мощностью 220 Вт, рассчитан на напряжения 127 и 220 В,  без отражателя и сетки -75%, с отражателем и сеткой - 50%. Рабочее положение светильника вертикальное, светильник заряжен проводом марки ПРКС 1х0,75 мм².

Конструкция светильника показана на рис. 13.

Рис. 13 Конструктивное исполнение светильника типа ВЗГ

1- сетка, 2- отражатель, 3- кольцо, 4- крышка, 5- провод,

6 - колодка, 7- корпус, 8- муфта, 9- крышка, 10- винт,

11- патрон, 12- корпус, 13- экран, 14- прокладка, 15- колпак.

Литература

1. Афанасьева Е.И., Соболев В.М. Источники света и пускорегулирующая аппаратура. -М.: Энергоатомиздат, 1986.-272 С.

2. Кнорринг Г.М. Осветительные установки. - Л.: Энергоиздат, 1981.-228 с.