3.6. Электрические источники света и типы светильников

В качестве источников искусственного света применяются лампы накаливания и газоразрядные лампы. В лампах накаливания источником света является раскаленная нить из тугоплавких металлов (вольфрам). Эти лампы дают непрерывный спектр излучения с преобладанием желто-красных лучей по сравнению с естественным светом. По конструкции лампы накаливания бывают вакуумные (НВ), газонаполненные (НГ), безспиральные (НБ), безспиральные с криптоно-ксеноновым наполнением (НБК). Имеются также зеркальные лампы (З), являющиеся лампами-светильниками. Выпускаются лампы накаливания с иодным циклом большой мощности (от 250…2200Вт); они имеют повышенный срок службы (до 2000ч).

В настоящее время все большее применение в промышленности находят газоразрядные лампы, которые бывают низкого и высокого давления. Газоразрядные лампы низкого давления, называемые люминесцентными, представляют собой стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем твердого кристаллического вещества – люминофора. Колба лампы наполнена дозированным количеством ртути (30…80мг) и инертным газом (обычно аргоном) при давлении около 400 Па (3 мм рт ст). по обоим концам трубки укреплены электроды. При включении лампы электрический ток, протекающий между электродом, вызывает в парах ртути электрический разряд, сопровождающийся излучением (электролюминис-ценция). Это излучение, воздействуя на люминофор, преобразуется в световое излучение (фотолюминисценция). В зависимости от состава люминофора люминесцентные лампы обладают различной цветностью. В настоящее время промышленность выпускает несколько типов люминесцентных ламп, отличающихся по цветности: лампы дневного света (ЛД), лампы дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ), лампы наиболее близкие к естественному свету (ЛЕ), лампы белого цвета (ЛБ), лампы тепло-белого цвета (ЛТБ), лампы холодно-белого цвета(ЛХБ) и др.

К газоразрядным лампам высокого (0,3…0,08 МПа) и сверхвысокого (0,8 Мпа) давления относятся дуговые ртутные лампы с отражающим слоем (ДРЛР) и др. в спектре излучения этих ламп преобладают зеленые и голубые тона. Наиболее экономичными являются ртутные лампы высокого давления с добавкой иодидов металла (ДРИ), их часто называют металлогалогенами. Светоотдача этих ламп достигает 80 лм/Вт, в то время как у ламп ДРЛ – 40…60 лм/Вт.

Основным преимуществом газоразрядных ламп является их экономичность. Световая отдача этих ламп колеблется в пределах 30…80 лм/Вт, что в 3…4 раза превышает световую отдачу ламп накаливания. Срок их службы доходит до 10000ч. Люминесцентные лампы обладают также многими гигиеническими преимуществами. С их помощью легче создать равномерное освещение, спектр их излучения ближе к естественному свету (особенно у ламп ЛЕ и ЛДЦ). Преимущества люминесцентных ламп особенно сказывается при уровнях освещенности выше 100…150 лк.

Лампы ДРЛ экономичнее люминесцентных (световая отдача 40…60 лм/Вт), позволяют создать большие уровни освещенности и применимы в высоких цехах при наличии в воздухе дыма, пыли и копоти. Однако по спектральному составу излучения они сильно отличаются от ламп накаливания и люминесцентных. Их нельзя применять там, где недопустимо искажение цветовосприятия. Наибольшее преимущество они имеют при высоте помещения более 12…14 м, при высоте менее 6 м применять их нецелесообразно.

К недостаткам газоразрядных ламп можно отнести пульсацию светового потока, слепящее действии, сложность схемы включения, шум дросселей, зависимость от температуры внешней среды. Люминесцентные лампы не могут использоваться при низких температурах. Все газоразрядные лампы чувствительны к снижению напряжения питающей сети. При снижении номинального напряжения на 10 % и более лампы чувствительны к снижению напряжения питающей сети. При снижении номинального напряжения на 10 % и более лампы горят неустойчиво и дальнейшем понижении напряжения могут погаснуть. Следует также иметь в виду нижнюю границу зрительного комфорта. Если для лампы накаливания эта граница 30…50 лк, то, например для лампы ЛД составляет 400…500 лк. Это можно объяснить привычкой человека к большой освещенности при дневном свете и малой – при искусственном. Люминесцентные лампы, спектрально приближаясь к естественному свету, должны приближаться к нему и по уровню освещенности. Слабое люминесцентное освещение воспринимается как дневное в сумерках или перед грозой. Этот «сумеречный» эффект является одной из причин повышения норм освещенности при газоразрядных лампах.

Особенно неприятным свойством газоразрядных ламп, питаемых переменным током, является пульсация светового потока. Она может привести к возникновению стробоскопического эффекта, выражающегося в искажении восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете. Вращающийся объект в этом случае может, например, казаться неподвижным или движущимся в обратном направлении.

Для борьбы с пульсацией светового потока применяют специальные схемы включения газоразрядных ламп. Как уже отмечалось выше, для общего освещения производственных помещений, как правило, следует применять газоразрядные лампы. Рекомендуемые для различных характеристик зрительных работ газоразрядных ламп приведены с СНиП II-4-79.

Источник света вместе с осветительной арматурой принято называть светильником или осветительным прибором. Осветительные приборы дальнего действия называют прожектором. Осветительная арматура предназначена для перераспределения направления светового потока в сторону рабочей поверхности, защиты глаз от блесткости источника света, для предохранения лампы от механических повреждений и загрязнений, а также для крепления лампы и подведения к ней электрического тока.

Светильники различают по целому ряду светотехнических и конструктивных характеристик. С точки зрения перераспределения светового потока различают: светильники прямого света (в нижнюю полусферу излучается не менее 80 % всего светового потока), преимущественно прямого света (в нижнюю полусферу излучается от 60…80 % светового потока), рассеянного света (в каждую полусферу излучается от 40…60 % светового потока), преимущественно отраженного света (в верхнюю полусферу излучается от 60 до 80 % светового потока), отраженного света (в верхнюю полусферу излучается более 80 % светового потока).

Перераспределение светового потока, осуществляемое светильником, ведет к определенной потере светового потока. Поэтому одной из важных характеристик светильника является коэффициент полезного действия, представляющий собой отношение светового потока светильника к световому потоку установленной в нем лампы.

Большое значение для ограничения ослепленности, создаваемой светильниками, имеет защитный угол (рис.1), создаваемый отражателем, а в светильниках с люминесцентными лампами – планками экранирующей решетки. Защитный угол должен быть не больше 30⁰. Светильники различают также по степени защиты от пыли (пыленезащитные) и воды (водонезащищенные, каплезащищенные, дождезащищенные, брызгозащищенные, струезащищенные, герметичные). Для освещения взрывоопасных помещений выпускаются светильники во взрывонепронизаемом исполнении и в исполнении повышенной надежности против взрыва. Для люминесцентных ламп применяются преимущественно многоламповые светильники, что дает возможность использовать специальные схемы включения для уменьшения пульсации светового потока. До недавнего времени такие светильники имелись только для ламп накаливания. Сейчас разработаны светильники для освещения запыленных, взрыво- и пожароопасных помещений лампами ДРЛ.

В настоящее время разработан новый способ освещения промышленных и общественных зданий с помощью осветительных устройств большой протяженности – щелевых светодиодов, которые представляют собой полые цилиндрические трубы, внутренняя поверхность которых, за исключением светопропускающей щели, покрыта зеркально отражающим слоем. Через щель световой поток равномерно освещает окружающее пространство. Источником света служит мощная лампа накаливания или газоразрядная лампа, которая помещается в один или оба конца трубы. Использование щелевых светодиодов позволяет обеспечить хорошее качество освещения, а также резко сократить число источников света.