12. Искусственные источники света и их эффективность. Требования, предъявляемые к использованию искусственных источников света.

К основным типам электрических ламп и осветительных устройств относятся:

1. Лампы накаливания: в такой лампе электрический ток протекает через тонкую металлическую нить и нагревает ее, в результате чего нить испускает электромагнитное излучение. Стеклянная колба, заполненная инертным газом, предотвращает быстрое разрушение нити вследствие окисления кислородом воздуха. Преимуществом ламп накаливания является то, что лампы этого типа могут производиться для широкого диапазона напряжений – от нескольких вольт до нескольких сот вольт. В силу низкой эффективности («светового КПД», учитывающего только энергию излучения в видимом диапазоне) ламп накаливания эти устройства во многих применениях постепенно вытесняются люминесцентными лампами, газоразрядными лампами высокой интенсивности, светодиодами и другими источниками света.

2. Газоразрядные лампы: этот термин охватывает несколько видов ламп, в которых источником света является электрический разряд в газовой среде. Основу конструкции такой лампы составляют два электрода, разделенные газом. Как правило, в таких лампах используется какой-либо инертный газ (аргон, неон, криптон, ксенон) или смесь таких газов. Помимо инертных газов, газоразрядные лампы в большинстве случаев содержат и другие вещества, например, ртуть, натрий и/или галогениды металлов. Конкретные виды газоразрядных ламп часто называются по используемым в них веществах – неоновые, аргоновые, ксеноновые, криптоновые, натриевые, ртутные и металлогалогенные. К наиболее распространенным разновидностям газоразрядных ламп относятся:

Люминесцентные лампы;

Металлогалогенные лампы;

Натриевые лампы высокого давления;

Натриевые лампы низкого давления.

Газ, заполняющий газоразрядную лампу, должен быть ионизирован под действием электрического напряжения, чтобы приобрести необходимую электропроводность. Как правило, для запуска газоразрядной лампы («зажигания» разряда) требуется более высокое напряжение, чем для поддержания разряда. Для этого используется специальные «стартеры» или другие зажигающие устройства. Кроме того, для нормальной работы лампы необходима балластная нагрузка, обеспечивающая стабильность электрических характеристик лампы. Стартер в сочетании с балластом образуют пускорегулирующий аппарат (ПРА). Газоразрядные лампы характеризуются длительным сроком службы и высоким «световым КПД». Недостатки этого типа ламп включают относительную сложность их производства и необходимость дополнительных электронных устройств для их стабильной работы.

Серные лампы: серная лампа представляет собой высокоэффективное осветительное устройство полного спектра без электродов, в котором источником света служит плазма серы, нагреваемая микроволновым излучением. Время разогрева серной лампы значительно меньше, чем у большинства типов газоразрядных ламп, за исключением люминесцентных, даже при низких температурах окружающей среды. Световой поток серной лампы достигает 80% максимальной величины в течение 20 с после включения; лампа может быть перезапущена примерно через пять минут после отключения электроэнергии;

Светодиоды, в т.ч. органические: светодиод представляет собой полупроводниковый диод, излучающий некогерентный свет в узком спектральном диапазоне. Одним из преимуществ светодиодного освещения является его высокая эффективность (световой поток в видимом диапазоне на единицу потребленной электроэнергии). Светодиод, в котором эмиссионный (излучающий) слой состоит из органических соединений, называется органическим светодиодом (OLED). Органические светодиоды легче, чем традиционные, а преимуществом полимерных светодиодов является их гибкость. Коммерческое применение обоих указанных типов светодиодов уже начато, однако их использование в промышленности пока ограничено.

Наиболее эффективным электрическим источником света является натриевая лампа низкого давления. Она испускает практически монохромный (оранжевый) свет, сильно искажающий зрительное восприятие цветов. По этой причине данный тип ламп используется, главным образом, для наружного освещения. «Световое загрязнение», создаваемое натриевыми лампами низкого давления, может быть легко отфильтровано в отличие от света других источников с широким или непрерывным спектром.

13. Санитарные нормы, предъявляемые к освещенности учебных помещений. Приборы и методы определения (измерения) освещенности в школьных кабинетах и лабораториях. Коэффициент естественной освещенности и его определение.

Все учебные помещения должны иметь ЕО. Наилучшими видами ЕО в учебных являются боковое левостороннее. При глубине помещения более 6м необходимо устройство правостороннего подсвета. Направление основного светового потока справа, спереди и сзади недопустимо, т.к. уровень ЕО на рабочих поверхностях парт снижается в 3-4 раза.

Стекла окон следует ежедневно протирать влажным способом с внутренней стороны и мыть снаружи не менее 3-4 раз в год и со стороны помещений не менее1-2 раз в месяц. Нормирование ЕО осуществляется по СниП.

Для окраски парт рекомендуется зеленая гамма цветов, а также цвет натуральной древесины с Q (коэф. отражения) 0,45. Для классной доски - темно зеленый или коричневый цвет с Q=0,1 - 0,2. Стекла, потолки, полы, оборудование учебных помещений должны иметь матовую поверхность во избежание образования бликов. Поверхности интерьера учебных помещений следует окрашивать в теплые тона, потолок и верхние части стен окрашивают в белый цвет. Нельзя помещать растения на подоконники.

ИО обеспечивается люминесцентными лампами (ЛБ, ЛЕ) или лампами накаливания. На помещение площадью 50м2 должно быть установлено 12 действующих люминесцентных светильников. Классная доска освещается двумя установленными параллельно ей светильниками (на 0,3м выше верхнего края доски и на 0,6 в сторону класса перед доской). Общая электромощность на класс в этом случае составляет 1040Вт.

При освещении лампами накаливания помещения площадью 50м2 должно быть установлено 7-8 действующих световых точек общей мощностью 2400Вт.

Светильники в учебном помещении располагают двумя рядами параллельно линии окон при расстоянии от внутренней и наружной стен 1,5м, от классной доски 1,2м, от задней стены 1,6м; расстояние между светильниками в рядах 2,65м.

Светильники очищают не реже одного раза в месяц (запрещается привлекать учащихся к очистке осветительной арматуры).

Учебные помещения школ должны иметь естественное освещение. Без естественного освещения допускается проектировать: снарядные, умывальные, душевые, уборные при гимнастическом зале; душевые и уборные персонала; кладовые и складские помещения (кроме помещений для хранения легковоспламеняющихся жидкостей), радиоузлы; кинофотолаборатории; книгохранилища; бойлерные, насосные водопровода и канализации; камеры вентиляционные и кондиционирования воздуха; узлы управления и другие помещения для установки и управления инженерным и технологическим оборудованием зданий; помещения для хранения дезсредств. В учебных помещениях следует проектировать боковое левостороннее освещение. При двустороннем освещении, которое проектируется при глубине учебных помещений более 6 м, обязательно устройство правостороннего подсвета, высота которого должна быть не менее 2,2 м от потолка. При этом не следует допускать направление основного светового потока впереди и сзади от учащихся. В учебно-производственных мастерских, актовых и спортивных залах также может применяться двустороннее боковое естественное освещение и комбинированное (верхнее и боковое).

Следует использовать следующие цвета красок:

Для стен учебных помещений - светлые тона желтого, бежевого, розового, зеленого, голубого;

Для мебели (парты, столы, шкафы) - цвета натурального дерева или светло-зеленый;

Для классных досок - темно-зеленый, темно-коричневый;

Для дверей, оконных рам - белый.

Для максимального использования дневного света и равномерного освещения учебных помещений рекомендуется:

Сажать деревья не ближе 15 м, кустарник - не ближе 5 м от здания;

Не закрашивать оконные стекла;

Не расставлять на подоконниках цветы. Их следует размещать в переносных цветочницах высотой 65 - 70 см от пола или подвесных кашпо в простенках окон;

Очистку и мытье стекол проводить 2 раза в год (осенью и весной).

Минимальное значение КЕО нормируется для наиболее удаленных от окон точек помещения при одностороннем боковом освещении. Определяют освещенность в жилых помещениях на полу или высоте 0,8 м от пола. Одновременно измеряют освещенность рассеянным светом под открытым небом. КЕО рассчитывают по выше приведенной формуле и сопоставляют с нормативными значениями.

Среднее значение КЕО нормируется в помещениях с верхним комбинированным освещением. В помещении определяют освещенность в 5 точках на высоте 1,5 м над полом и одновременно определяют освещенность под открытым небом (с защитой от прямых солнечных лучей). Затем рассчитывают КЕО для каждой точки.

Среднее значение КЕО рассчитывают по формуле:

где: KEO1, КЕО2... КЕО5 - значение КЕО в различных точках; n - количество точек измерения.

Для создания искусственного освещения применяют лампы накаливания и газоразрядные источники света. Первые характеризуются простотой конструкции, удобством в эксплуатации. В электрическую сеть они включаются без каких либо дополнительных устройств. Однако им присущи такие серьезные недостатки как невысокая светоотдача (7 – 20 лм/Вт), низкий КПД (около 7%), спектральный состав излучения значительно отличается от естественного света (в нем преобладают желтые и красные цвета излучения). Тем не менее в настоящее время они еще широко применяются для освещения производственных помещений в основном следующих типов: вакуумные (ЛНВ), рефлекторные (ЛНР – часть колбы покрыта зеркальным слоем), газонаполненные биспиральные (НБК), а также галогенные лампы – лампы накаливания с иодным циклом. Наличие в стеклянной колбе паров иода позволяет повысить температуру нити накаливания без опасности ее перегорания и световую отдачу лампы. Поскольку пары вольфрама, испаряющиеся с нити накаливания, соединяются с иодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль (нить накаливания) препятствуя ее распылению, то это позволило не только увеличить световую отдачу таких ламп (до 40 лм/Вт), но и увеличить их срок службы до 3 тыс. часов. При этом спектр излучения таких ламп более близок к естественному.

Среди газоразрядных ламп, используемых для производственного освещения, можно выделить следующие их разновидности: люминисцентные лампы низкого давления (ЛЛ), дуговые люминисцентные лампы высокого давления (ДРЛ), рефлекторные лампы с отражающим слоем (ДРЛР) и специальные.Основным преимуществом газоразрядных ламп является их относительно высокий КПД (примерно в 3 раза выше чем у ламп накаливания), более значительный срок службы (до 8 – 12 тыс.часов), большая светоотдача (40лм/Вт), спектр излучения близок к естественному, причем, подбирая соответствующим образом состав люминофора можно получить световой поток с любым желаемым световым спектром. Эта особенность газоразрядных ламп используют в различных типах ламп, например, выпускаются лампы дневного света (ЛД), лампы дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛЛД), лампы белого цвета (ЛБ), лампы холодного белого цвета (ЛХБ) и др.

В настоящее время разработаны и уже внедряются в производство компактные люминисцентные лампы, конструктивной особенностью которых является их способность вворачиваться в обычный патрон как лампа накаливания. Постепенно газоразрядные лампы могут вытеснить лампы накаливания, поскольку количество выпускаемых газоразрядных ламп неуклонно возрастает, а доля ламп накаливания снижается (Л.17).

К недостаткам газоразрядных ламп следует отнести прежде всего пульсацию светового потока (ухудшающую условия зрительной работы и которая может быть даже причиной травматизма вследствие стробоскопического эффекта), необходимость применения специальных пусковых устройств, помехи радиоприему, для устранения которых также нужны специальные устройства и др. Сущность стробоскопического эффекта состоит в том, что при совпадении частоты пульсации светового потока и частоты вращения обрабатываемых деталей, вращающихся рабочих органов машин, механизмов, создается искаженное зрительное восприятие их направления и скорости движения (нередко такие детали, рабочие органы машин кажутся неподвижными, что и чревато опасностью травматизма).

Как правило, все источники света размещаются в специальной осветительной аппаратуре, основное назначение которой состоит в повышении эффективности освещения путем создания равномерного светового потока над освещаемой поверхностью. Источник света вместе с осветительной аппаратурой называют осветительным прибором, или светильником. Светильники часто используют и для предохранения источника света от механических повреждений, от воздействий факторов окружающей среды и для эстетического оформления помещений.

4.4.3. Методы расчета естественного и искусственного освещения .

При расчете естественного освещения основной задачей является определение количества и необходимой площади световых проемов (окон), Л.13.

Суммарная площадь F световых проемов при боковом освещении определяется по формуле:

F = Fп Eн kз fо / 100 r1 tо, м 2 ,

при верхнем освещении – по формуле:

F = Fп Eн kз fф / 100 r 2 tф, м 2 ,

где Fп - площадь помещения, м 2 ;

Eн - нормированное значение КЕО, табл.2;

kз - коэффициент, учитывающий затенение окон;

fо, fф - световые характеристики окон и фонарей;

r 1 r 2,- коээфициенты, учитывающие отражение света при боковом

и верхнем освещении;

tо - общий коэффициент светопропускания, табл.3.

При выбранной площади одного стандартного светового проема Fо общее их количество будет равно N = F / Fо.

В качестве илюстрации в табл.2 и 3 приведены некоторые значения коэффициентов КЕО и коэффициентов светопропускания.

Значения коэффициента естественной освещенности (КЕО) табл 2..

Характеристики Наименьший размер Разряд К Е О при

зрительной работы объекта различения зрительной ____________________________

мм работы вехнем комбин. боковом

освещении освещении

_______________________________________________________________________________

Выполняемая работа:

наивысшей точности менее 0,15 1 10 3,5

очень высокой точн. 0,15 …..0,3 П 7 2,5

высокой точности 0,3…….0,5 Ш 5 2

средней точности 0,5…….1 1У 4 1,5

малой точности 1…….5 У 3 1

(переработка с-х

продукции)

Значения коэффициентов светопропускания tо Табл.3

______________________________________________________________________________________________________________________

Помещения Остекление Деревянные переплеты Стальные переплеты

_____________________________________________

одинарные двойные одинарные двойные

_______________________________________________________________________________

Со значит. выделениями

пыли вертикальное 0,4 0,25 0,5 0,30

то же, дыма и копоти наклонное 0,3 0,20 0,4 0,25

С незначительными вы-

делениями пыли вертикальное 0,5 0,35 0,6 0,4

То же, дыма и копоти наклонное 0,4 0,25 0,5 0,3

_______________________________________________________________________________

Все другие необходимые для расчета коэффициенты приведены в СНиПах и методических пособиях.

При расчете искусственного освещения широко используются точечный метод, метод расчета по коэффициенту использования светового потока и метод расчета по удельной осветительной мощности. В качестве примера рассмотрим методику расчета общего равномерного освещения горизонтальной поверхности по коэффициенту использования светового потока. Этот метод позволяет наиболее полным образом учесть световой поток источников света и световой поток, отраженный от стен и других поверхностей помещения.

Необходимый световой поток Ф лампы находят по формуле:

Ф = 100 Ен Fп k z / N fо, лм,

где Ен - нормативное значение освещенности, лк;

Fп - площадь помещения, кв.м.;

k - коэффициент запаса,учитывающий загрязнение воздуха;

z - коэффициент неравномерности светового потока (1,1 – 1,15);

fо - коэффициент использования светового потока (определяется по таблицам на основании предварительно вычисленного коэффициента формы освещаемого помещения Кф = а в / (а + в) h, где а и в – длина и ширина помещения, м., h – высота подвеса светильника над освещаемой поверхностью, м.).

По вычисленному значению светового потока подбирают ближайшую стандартную лампу, определяют ее мощность и, зная необходимое количество таких ламп, рассчитывают требуемую электрическую мощность для организации производственного освещения.

Расчет освещения по методу удельной осветительной мощности основан на использовании нормативного значения удельной осветительной мощности для конкретного производственного помещения (по данным СНиП).

Последовательность расчета рассмотрим на примере расчета освещения коровника для привязного содержания коров. По санитарно-гигиеническим нормативам для такого помещения величина удельной осветительной мощности Руд = 4 Вт/кв.м. Пусть площадь Sк коровника размерами 12 х 70 м равна 840 кв.м. Тогда необходимая осветительная мощность электрического освещения коровника будет равна Рк = Руд Sк = 4 х 840 =3360 Вт. Выбрав желаемую мощность одной лампы нетрудно найти их количество. Допустим, на складе имеются лампы мощностью Рл = 100 Вт. В этом случае необходимое количество таких ламп найдем путем деления общей осветительной мощностина мощность одной лампы, т.е. N = Рк: Рл = 3360: 100 = 33,6 штук. Округляем количество ламп до 34 и двумя параллельными рядами по 17 ламп в каждом реализуем результаты расчета освещения коровника.

Указанный метод расчета является упрощенным, однако, в производственных условиях его можно использовать не только для расчета искусственного освещения, но и для оперативного контроля соблюдения санитарно-гигиенических нормативов освещенности на рабочих местах.

Контроль освещения производственных помещений осуществляют при помощи объективных люксметров, в частности люксметров типа Ю-16, Ю-116, Ю – 117. Во всех указанных приборах используются фотоэлектрические преобразователи (фотодатчики – фотоэлементы, фотодиоды, фототранзисторы) и обычные электроизмерительные приборы (гальванометры, микроамперметры, милливольтметры).

Принцип работы люксметра основан на явлении фотоэлектрического эффекта, при котором световой поток направленный на фотодатчик, преобразуется в электрический ток, величина которого пропорциональна световому потоку. При протекании такого тока через подвижную катушку измерительного прибора (гальванометра, микроамперметра), стрелка прибора, связанная с подвижной катушкой, отклоняется на соответствующий угол шкалы прибора, проградуированной в люксах.

контрольная работа

Искусственные источники света: типы источников света и их основные характеристики, Особенности применения газоразрядных энергосберегающих источников света. Светильники: назначение, типы, особенности применения

Источники искусственного света играют в нашей жизни важную роль. Они выполняют не только практическую, но и эстетическую функцию. Так, существует множество ламп, различающихся по форме, размерам и техническим характеристикам.

Источники искусственного света:

Лампы накаливания

Галогенная лампа

Газоразрядные источники света

Натриевая лампа

Люминесцентные лампы

Светодиоды

Лампы накаливания являются наиболее распространённым видом источников света. Они широко применяются в различных видах помещений, как во внутренних, так и в наружных.

Лампа накаливания

Принцип действия: свет в лампах накаливания создается путем прохождения электрического тока через тонкую проволоку, обычно изготовляемую из вольфрама. Принцип действия основан на тепловом действии электрического тока.

Преимущества лампы: низкие первоначальные затраты, удовлетворительное качество воспроизведения цвета, возможность управления степенью концентрации и направлением распространения света, разнообразие конструкций, удобство применения, отсутствие систем электронного запуска и стабилизации.

Недостатки: срок службы обычно не более 1000 часов; 95% производимой ими энергии преобразуется в тепло и только 5 % - в свет! Лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 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 еще сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.

Применение: предназначены для внутреннего и наружного освещения при параллельном включении ламп в электрические сети напряжением 127 и 220 В.

Средняя цена: 15 рублей за 1 штуку.

Галогенная лампа

Галогенные лампы, как и лампы накаливания, излучают тепло.

Принцип действия: спираль, изготовленная из жаропрочного вольфрама, находится в колбе, заполненной инертным газом. При прохождении через спираль электрического тока она накаляется, вырабатывая тепловую и световую энергию. Частички вольфрама при температуре 1400°C еще до достижения поверхности колбы соединяются с частичками галогена. Благодаря термической циркуляции эта галогенно-вольфрамовая смесь приближается к раскаленной спирали и под воздействием более высокой температуры разлагается. Частички вольфрама снова осаждаются на спирали, а частички галогена возвращаются в процесс циркуляции.

Преимущества: Спираль имеет более высокую температуру, что позволяет получить больше света при той же мощности лампы, спираль постоянно обновляется, что увеличивает срок службы лампы, колба не чернеет, и лампа дает постоянный световой поток в течение всего срока эксплуатации.
При одинаковой способности к цветопередаче с лампами накаливания, имеют компактную конструкцию.

Недостатки: низкая светоотдача, маленький срок службы

Газоразрядные источники света

Газоразрядные источники света представляют собой стеклянную, керамическую или металлическую (с прозрачным выходным окном) оболочку, содержащую газ, некоторое количество металла или др. вещества с достаточно высокой упругостью пара. В оболочку герметично вмонтированы электроды, между которыми происходит разряд. Существуют газоразрядные источники света с электродами, работающими в открытой атмосфере или протоке газа.

Различают:

газосветные лампы - излучение создаётся возбуждёнными атомами, молекулами, рекомбинирующими ионами и электронами;

люминесцентные лампы - источником излучения являются люминофоры, возбуждаемые излучением газового разряда;

электродосветные лампы - излучение создаётся электродами, разогретыми разрядом.

Люминесцентные лампы

Принцип действия: свет в этих лампах возникает за счет преобразования ультрафиолeтoвoгo излучения люминофорным покрытием в видимый cвeт пocлe вoзникнoвeния в ниx газoвoгo pазpяда.

Преимущества: этo эффективный cпocoб пpeoбpазoвания энepгии; в cлeдcтвиe бoльшoй излучающей пoвepxнocти создаваемый люминесцентными лампами cвeт не столь яркий, как у "тoчeчныx" итoчникoв cвeта (лампы накаливания, галoгeнныe и газоразpядныe лампы выcoкoгo давления); по энepгeтичecкoй эффeктивнocти люминecцeнтныe лампы являются идеальными для ocвeщeния бoльшиx oткpытыx пoмeщeний (oфиcы, кoммepчecкиe, пpoмышлeнныe и oбщecтвeнныe здания).

Свет ламп может быть белым, тёплых и холодных цветов, а также цвета, близкого к естественному дневному свечению.

Недостатки: все люминесцентные лампы содержат ртуть (в дозах от 40 до 70 мг), ядовитое вещество. Эта доза может причинить вред здоровью, если лампа разбилась, и если постоянно подвергаться пагубному воздействию паров ртути, то они будут накапливаться в организме человека, нанося вред здоровью.

Срок службы: достигает 15000 часов, что в 10-15 раз больше по сравнению с лампами накаливания.

Лампа дневного света

Одна из разновидностей люминесцентных ламп с голубоватым цветом свечения. Выделяют 2 типа таких ламп -- ЛДЦ (дневного света, с правильной цветопередачей) и ЛД (дневного света).

Лампы ЛД не обеспечивают правильной передачи цвета освещаемых объектов; используются для целей общего освещения, особенно в южных районах.

Лампы ЛДЦ служат для освещения объектов, для которых важно точное воспроизведение цветовых оттенков, преимущественно в синей и голубой областях спектра. Их световая отдача на 10--15% ниже, чем у ламп ЛД. Такие лампы применяют для освещения производственных помещений.

Энергосберегающие лампы

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), благодаря специальной технологии и дизайну, могут быть сравнимы в размерах или равны лампам накаливания. Эти современные лампы имеют все передовые характеристики люминесцентных ламп.

Преимущества: экономия электроэнергии составляет до 80% в зависимости от производителя и конкретной модели; энергосберегающие лампы слабо нагреваются.

Недостатки: высокая стоимость и содержание в них ядовитых веществ.

Срок службы: приблизительно в 5-6 раз дольше, чем ламп накаливания, но может до 20 раз превышать его при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу коммутаций, в противном случае быстро выходят из строя.

Натриевая лампа

Газоразрядный источник света, в котором излучение оптического диапазона возникает при электрическом разряде в парах Na. Выделяют лампы низкого давления и лампы высокого давления.

Принцип действия: лампа высокого давления изготовляется из светопропускающего поликристаллического состава Al2O3, устойчивого к воздействию электрического разряда в парах Na до температур выше 1200 °С. Внутрь разрядной трубки после удаления воздуха вводят дозированные количества Na, Hg и инертный газ при давлении 2,6--6,5 кн/м2 (20--50 мм рт. ст.). Существуют натриевые лампы высокого давления «с улучшенными экологическими свойствами» -- безртутные.

Натриевые лампы низкого давления (далее - НТЛД) отличаются рядом особенностей, существенно затрудняющих как их производство, так и эксплуатацию. Во-первых, пары натрия при высокой температуре дуги весьма агрессивно воздействуют на стекло колбы, разрушая его. Из-за этого горелки НЛНД обычно выполняются из боросиликатных стёкол. Во-вторых, эффективность НЛНД сильно зависит от температуры окружающей среды. Для обеспечения приемлемого температурного режима горелки последняя помещается во внешнюю стеклянную колбу, играющую роль «термоса».

Преимущества: большой срок службы, применяют для наружного и внутреннего освещения; лампы дают приятный золотисто-белый свет.

Недостатки: включаются в электрическую сеть через пускорегулирующие аппараты; для обеспечения наибольшего выхода резонансного излучения Na разрядные трубки натриевой лампы утепляют, помещая их внутри стеклянного баллона, из которого откачан воздух.

Светодиод

Светодиод -- это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Минимальное потребление энергии обеспечивается за счёт свойств специально выращенного кристалла.

Применение светодиодов: в качестве индикаторов (индикатор включения на панели прибора, буквенно-цифровое табло). В больших уличных экранах, в бегущих строках применяется массив (кластер) светодиодов. Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях. Так же используются в качестве подсветки небольших жидкокристаллических экранов (на мобильных телефонах, цифровых фотоаппаратах).

Преимущества:

Высокий КПД. Современные светодиоды уступают по этому параметру только люминесцентной лампе с холодным катодом (CCFL).

Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие спирали и иных чувствительных составляющих).

Длительный срок службы. Но и он не бесконечен -- при длительной работе и/или плохом охлаждении происходит «отравление» кристалла и постепенное падение яркости.

Специфический спектральный состав излучения. Спектр довольно узкий. Для нужд индикации и передачи данных это -- достоинство, но для освещения это недостаток. Более узкий спектр имеет только лазер.

Малый угол излучения -- также может быть как достоинством, так и недостатком.

Безопасность -- не требуются высокие напряжения.

Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.

Отсутствие ядовитых составляющих (ртуть и др.) и, следовательно, лёгкость утилизации.

Недостаток - высокая цена, но в ближайшие 2-3 года ожидается снижение цен на светодиодную продукцию.

Срок службы: среднее время полной выработки для светодиодов составляет 100000 часов, это в 100 раз больше ресурса лампочки накаливания. С учетом того, что в году 8 760 или 8784 часов, светодиодные лампы могут работать несколько лет.

К газоразрядным лампам высокого давления относятся также металлогалогенные лампы (МГ).

Металлогалогенные лампы(HMI-лампы - Hydrargyrum medium Arc-length Iodide) - это большое семейство газоразрядных ламп переменного тока, в которых световое излучение образуется в результате электрического разряда в плотной атмосфере смеси паров ртути и галогенидов редкоземельных элементов.

В отличие от ламп накаливания, являющихся тепловыми излучателями в полном смысле этого слова, свет в этих лампах генерируется горящей между двумя электродами дугой. Это фактически ртутные лампы высокого давления с добавками йодидов металлов или йодидов редкоземельных элементов (диспрозий (Dy), гольмий (Ho) и тулий (Tm), а также комплексных соединений с цезием (Cs) и галогенидов олова (Sn). Эти соединения распадаются в центре разрядной дуги, и пары металла могут стимулировать эмиссию света, чьи интенсивность и спектральное распределение зависят от давления пара металлогалогенов.

Световая отдача и цветопередача дугового разряда ртути и световой спектр значительно улучшаются. Этот тип ламп нельзя путать с галогенными. Они абсолютно разные по характеристикам и принципам работы. Галогенный цикл: в баллоне лампы присутствуют пары йодидов металлов. При инициации электрического разряда с разогретых электродов начинает испаряться вольфрам, и его пары вступают в соединение с йодидами, образуя газообразное соединение - йодид вольфрама. Этот газ не оседает на стенках колбы (баллон остается прозрачным в течение всего срока работы лампы). Непосредственно вблизи разогретых электродов газ разлагается на пары вольфрама и йод, т.е. электроды окутаны облаком паров металла, оберегающим электроды от разрушения, а стенки колбы от потемнения. При выключении лампы вольфрам оседает (возвращается) на электроды. Таким образом, галогенный цикл обеспечивает длительную работу лампы без потускнения колбы.

МГ лампы -- это те же ртутные, но с внесенными в колбу ионами редкоземельных элементов, что значительно увеличивает срок службы, улучшает светоотдачу и спектр. Стандартные мощности (как и у натриевых) 70, 150, 250 и 400 ватт.

В целом, светоотдача МГ ламп равна светоотдаче люминесцентных (на один ватт) с тем исключением, что свет получается не рассеянный, а прямой.

Лампы МГ бывают по форме -- от матовых шаров под стандартную резьбу, до двухцокольных трубок под компактные прожекторы. Все эти лампы дают белый свет. Спектр сбалансирован по составу и имеет, как и синюю, так и красную области.

В связи с этим металлогалогенные лампы широко используются в осветительных установках различных коммерческих помещений, выставок, торговых центров, служебных помещений, гостиниц, ресторанов, в установках для подсветки рекламных щитов и витрин, для освещения спортивных сооружений и стадионов, для архитектурной подсветки зданий и сооружений. Например, чтобы получить освещенность сопоставимую с прожектором мощностью 1 кВт достаточно металлогалогенной лампы мощностью 250 Вт.

Последнее достижение в мeталлoгалогенной технологии - мeталлoгалогенная лампа с керамической оболочкой (КМГ), имеющая улучшенные параметры. Лампы КМГ обеспечивают высокий уровень воспроизведения световых характеристик. Благодаря этому эти лампы подходят для зон, в которых цвет имеет особое значение. Лампы включаются в сеть переменного тока частотой 50 Гц напряжением 220 или 380 В с соответствующей пускорегулирующей аппаратурой (ПРА) и импульсным зажигающим устройством (ИЗУ).

Световым прибором или светильником называют устройство, обеспечивающее нормальное функционирование электрической лампы. Светильник выполняет оптические, механические, электрические и защитные функции.

Осветительные приборы ближнего действия называют светильниками, а дальнего действия -- прожекторами.

Основными составляющими светильника являются арматура для установки и крепления, рассеиватель и собственно источник света. Все светильники имеют свои светотехнические характеристики, такие как светораспределение, оцениваемое посредством кривых силы света, световая направленность (отношение потоков света, направленных в верхнюю и нижнюю полусферы), а также коэффициент полезного действия.

Светильники в зависимости от условий среды, для которой они предназначены, по своей конструкции разделяют на следующие: открытые незащищенные, частично пылезащищенные, полностью пылезащищенные, частично и полностью пыленепроницаемые, брызгозащищенные, повышенной надежности против взрыва и взрывонепроницаемые.

По характеру светораспределения светильники делят на классы: прямого, преимущественно прямого, рассеянного, преимущественно отраженного и отраженного света.

По способу установки светильники подразделяют на группы: потолочные, встраиваемые в потолок, подвесные, настенные и напольные (торшеры).

Классификация светильников по назначению Таблица 1

Область применения различных типов выпускаемых светильников приведена в таблице 2. Буквенные обозначения светильников приняты по каталогам светотехнических изделий и номенклатурам заводов-изготовителей, преимущественно для помещений без особых требований к архитектурному оформлению.
Конструкции наиболее распространенных светильников показаны на рисунке 1.

Таблица 2 - Типы светильников и область их применения

Рисунок 1 - Светильники:

а -- «универсаль»;

б -- глубокоизлучатель эмалированный Гэ;

в -- глубокоизлучатель зеркальвый Гк;

г -- широкоизлучатель СО;

д -- пыленепроницаемые ППР и ППД;

е -- пыленепроницаемые ПСХ-75;

ж-- взрывозащищенный ВЗГ;

з -- повышенной надежности против взрыва НЗБ -- Н4Б;

и -- для химически активной среды СХ;

к -- люминесцентные ОД и ОДР (с решеткой);

л -- люминесцентные ЛД и ЛДР;

м -- люминесцентные ПУ;

н -- люминесцентные ПВЛ;

о -- люминесцентные ВЛО;

п--для наружного освещения СПО-200

Светильники «универсаль» (У) выпускают для ламп 200 и 500 Вт. Это основные светильники для нормальных производственных помещений. При малых высотах их применяют с полуматовым затенителем. Для сырых помещений или помещений с активной средой применяют светильники с диском из теплостойкой резины, уплотняющим контактную полость.
Эмалированные глубокоизлучатели Гэ выпускают двух размеров: для ламп до 500 и до 1000 Вт. Применяют, как и «универсаль», во всех нормальных производственных помещениях, но с большей высотой.

Глубокоизлучатели со средней концентрацией светового потока Гс выпускают для ламп 500, 1000, 1500 Вт. Корпус светильника изготовлен из алюминия с отражателем, близким к зеркальному. Применяют для нормальных и сырых помещений и среды с повышенной химической активностью.

Глубокоизлучатели концентрированного светораспределения Гк по конструкции аналогичны светильникам Гс. Их применяют в помещениях при необходимости высокой концентрации светового потока и отсутствии требований к освещению вертикальных поверхностей. В уплотненном исполнении имеют марку ГкУ.

Люцетту цельного молочного стекла (Лц) выпускают для ламп 100 и 200 Вт и применяют для помещений с нормальной средой. Светильники ПУ и СХ применяют для сырых, пыльных и пожароопасных помещений. Область применения взрывозащищенных светильников определяется исполнением, категорией и группой среды: В4А-50, В4А-100, ВЗГ-200, НОБ.
Светильники для местного света (СМО-1, 50 Вт, СМО-2, 100 Вт) укомплектовывают кронштейнами с выключателями и соответствующими шарнирами для поворота светильника. Им аналогичны светильники К-1, К-2, КС-50 и КС-100 -- миниатюрные кососветы.

Светильники для люминесцентных ламп типов ОДР и ОДОР применяют для освещения производственных помещений, а типа АОД -- для административных, лабораторных и других помещений. Светильники поставляют укомплектованными ПРУ-2, с патронами, колодками для стартеров и коммутацией для включения на одну фазу сети 220 В. Завод может поставлять светильники серии ОД сдвоенными, т. е. фактически четырехламповыми и с лампами 80 Вт.

Основными частями каждого светильника являются: корпус, отражатель, рассеиватель, узел крепления, контактное соединение и патрон для крепления лампы (рисунок 2).

Светильники с лампами ДРЛ и люминесцентными получили широкое распространение, так как имеют более высокий КПД, большую световую отдачу и значительный срок службы по сравнению со светильниками и лампами накаливания.

Для зажигания и устойчивого горения газоразрядные лампы включаются с помощью специальной пускорегулирующей аппаратуры (ПРА), стартеров, конденсаторов, разрядников и выпрямителей.

Рисунок 2 - Светильник УПД:

а -- общий вид; б -- вводный узел: 1 -- накидная гайка, 2 -- корпус, 3 -- фарфоровый патрон, 4 -- замок, 5 -- отражатель, б -- контакт заземления, 7-колодка зажимов.

Безопасность жизнедеятельности в разных сферах

С физической точки зрения любой источник света - это скопление множества возбуждённых или непрерывно возбуждаемых атомов. Каждый отдельный атом вещества является генератором световой волны...

Безопасность жизнедеятельности на производстве

Источники света, применяемые для искусственного освещения, делят на две группы - газоразрядные лампы и лампы накаливания. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения...

Искусственное освещение рабочего места

Зрение человека позволяет воспринимать форму, цвет, яркость и движение окружающих предметов. До 90 % информации об окружающем мире человек получает с помощью зрительных органов...

Медико-биологическая характеристика искусственного освещения с учетом класса точности зрительных работ

Источники света, применяемые для искусственного освещения, делят на две группы газоразрядные лампы и лампы накаливания. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения...

Организация охраны труда. Экономическая оценка источников света

Освещенность - важный фактор производственной и окружающей среды. Для нормальной жизнедеятельности человека крайне важны солнечные лучи, свет, освещение. Напротив, недостаточные уровни...

Освещение выставочной экспозиции

Как бы ни были удачны композиции выставочных интерьеров и подбор экспонатов, они не будут производить нужного впечатления, пока свет не станет компонентом оформления...

Освещенность производственных помещений металлургического производства

В современных осветительных установках, предназначенных для освещения производственных помещений, в качестве источников света применяют лампы накаливания, галогенные и газоразрядные. Лампы накаливания...

Основные требования к производственному освещению

При сравнении источников света друг с другом и при их выборе пользуются следующими характеристиками: 1) электрические характеристики -- номинальное напряжение, т. е. напряжение...

Охрана труда на предприятиях

Искусственное освещение по своему назначению делится на две системы: общее, предназначенное для освещения всего рабочего помещения, и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное освещение...

Проблема обеспечения безопасности человека при использовании световых и звуковых эффектов

Фотосенситивная (светочувствительная) эпилепсия - это такое состояние, при котором мерцающий свет большой интенсивности вызывает эпилептические приступы. Ее иногда называют рефлекторной эпилепсией...

Прогнозирование и разработка мероприятий по предупреждению и ликвидации чрезвычайной ситуации на АГЗС №2 ООО "АКОЙЛ"

АГЗС предназначены для приема и хранения сжиженного углеводородного газа, а также заправки газобаллонного оборудования автомобиля сжиженным углеводородным газом . Принципиальная технологическая схема АГЗС представлена на рисунке 1.1...

Производственная санитария и гигиена труда

Основные типы радиоактивных излучений: альфа, бета, нейтронные (группа корпускулярных излучений), рентгеновские и гамма-излучения (группа волновых). Корпускулярные излучения представляют собой потоки невидимых элементарных частиц...

Производственное освещение

При выборе источника света искусственного освещения принимают во внимание следующие характеристики: 1. электрические (номинальное напряжение, В; мощность лампы, ВТ) 2. светотехнические (световой поток лампы, лм; максимальная сила света Imax, КД). 3...

Рациональное оформление помещений и рабочих мест

Согласно теории Максвелла, предложенной им еще в 1876 году, свет представляет собой разновидность электромагнитных волн. Эта теория основывалась на том, что скорость света совпадала со скоростью...

Технологии спасения пострадавших в ДТП

Для ведения АСР в ходе ликвидации последствий ДТП для разборки ТС, деблокирования и извлечения пострадавших и других работ применяют гидравлические инструменты, приспособления и оборудование, а также ручные лебедки...

Введение

1. Виды искусственного освещения

2 Функциональное назначение искусственного освещения

3 Источники искусственного освещения. Лампы накаливания

3.1.Типы ламп накаливания

3.2. Конструкция лампы накаливания

3.3. Преимущества и недостатки ламп накаливания

4. Газоразрядные лампы. Общая характеристика. Область применения. Виды

4.1. Натриевая газоразрядная лампа

4.2. Люминесцентная лампа

4.3. Ртутная газоразрядная лампа

Список литературы

Введение

Назначение искусственного освещения - создать благоприятные условия видимости, сохранить хорошее самочувствие человека и уменьшить утомляемость глаз. При искусственном освещении все предметы выглядят иначе, чем при дневном свете. Это происходит потому, что изменяется положение, спектральный состав и интенсивность источников излучения.

История искусственного освещения началась тогда, когда человек стал использовать огонь. Костер, факел и лучина стали первыми искусственными источниками света. Затем появились масляные лампы и свечи. В начале XIX века научились выделять газ и очищенные нефтепродукты, появилась керосиновая лампа, которая используется по сегодняшний день.

При зажигании фитиля возникает светящееся пламя. Пламя испускает свет только тогда, когда твердое тело нагревается этим пламенем. Не горение порождает свет, а лишь вещества, доведенные до раскаленного состояния, излучают свет. В пламени свет излучают раскаленные частички сажи. В этом можно убедиться, если поместить стекло над пламенем свечи или керосиновой лампы.

На улицах Москвы и Петербурга осветительные масляные фонари появилось в 30-х годах XVIII века. Затем масло заменили спиртово-скипидарной смесью. Позднее, в качестве горючего вещества, стали использовать керосин и, наконец, светильный газ, который получали искусственным путем. Световая отдача таких источников была очень мала из-за низкой цветовой температуры пламени. Она не превышала 2000К.

По цветовой температуре искусственный свет сильно отличается от дневного, и это различие давно было замечено по изменению цвета предметов при переходе от дневного к вечернему искусственному освещению. В первую очередь было замечено изменение цвета одежды. В ХХ веке с широким распространением электрического освещения изменение цвета при переходе к искусственному освещению уменьшилось, но не исчезло.

Сегодня редкий человек знает о заводах, производивших светильный газ. Газ получали при нагревании каменного угля в ретортах. Реторты - это большие металлические или глиняные полые сосуды, которые наполняли углем и нагревали в печи. Выделившийся газ очищали и собирали в сооружениях для хранения светильного газа - газгольдерах.

Более ста лет назад, в 1838 году, «Общество освещения газом Санкт-Петербурга» построило первый газовый завод. К концу XIX века почти во всех крупных городах России появились газгольдеры. Газом освещали улицы, железнодорожные станции, предприятия, театры и жилые дома. В Киеве инженером А.Е.Струве газовое освещение было устроено в 1872году.

Создание электрогенераторов постоянного тока с приводом от паровой машины позволило широко использовать возможности электричества. В первую очередь изобретатели позаботились об источниках света и обратили внимание на свойства электрической дуги, которую впервые наблюдал Василий Владимирович Петров в 1802 году. Ослепительно яркий свет позволял надеяться, что люди смогут отказаться от свечей, лучины, керосиновой лампы и даже газовых фонарей.

В дуговых светильниках приходилось постоянно пододвигать поставленные «носами» друг к другу электроды - они достаточно быстро выгорали. Сначала их сдвигали вручную, затем появились десятки регуляторов, самым простым из которых был регулятор Аршро. Светильник состоял из неподвижного положительного электрода, закрепленного на кронштейне, и подвижного отрицательного, соединенного с регулятором. Регулятор состоял из катушки и блока с грузом.

При включении светильника через катушку протекал ток, сердечник втягивался в катушку и отводил отрицательный электрод от положительного. Дуга поджигалась автоматически. При уменьшении тока втягивающее усилие катушки уменьшалось и отрицательный электрод поднимался под действием груза. Широкого распространения эта и другие системы не получили из-за низкой надежности.

В 1875 году Павел Николаевич Яблочков предложил надежное и простое решение. Он расположил угольные электроды параллельно, разделив их изолирующим слоем. Изобретение имело колоссальный успех, и «свеча Яблочкова» или «Русский свет» нашел широкое распространение в Европе.

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света, или для освещения помещения в часы суток, когда естественная освещенность отсутствует.

1. Виды искусственного освещения

Искусственное освещение может быть общим (все производственные помещения освещаются однотипными светильниками, равномерно расположенными над освещаемой поверхностью и снабженными лампами одинаковой мощности) и комбинированным (к общему освещению добавляется местное освещение работах мест светильниками, находящимися у аппарата, станка, приборов и т. д.). Использование только местного освещения недопустимо, так как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными участками утомляет глаза, замедляет процесс работы и может послужить причиной несчастных случаев аварий.

2. Функциональное назначение искусственного освещения

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее , дежурное , аварийное .

Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы людей и движения транспорта.

Дежурное освещение включается во вне рабочее время.

Аварийное освещение предусматривается для обеспечения минимальной освещенности в производственном помещении на случай внезапного отключения рабочего освещения.

В современных многопролетных одноэтажных зданиях без световых фонарей с одним боковым остеклением в дневное время суток применяют одновременно естественное и искусственное освещение (совмещенное освещение). Важно, чтобы оба вида освещения гармонировали одно с другим. Для искусственного освещения в этом случае целесообразно использовать люминесцентные лампы.

3. Источники искусственного освещения . Лампы накаливания.

В современных осветительных установках, предназначенных для освещения производственных помещений, в качестве источников света применяют лампы накаливания, галогенные и газоразрядные.

Лампа нака ливания -- электрический источник света, светящимся телом которого служит так называемое тело накала (тело накал- проводник, нагреваемый протеканием электрического тока до высокой температуры). В качестве материала для изготовления тела накала в настоящее время применяется практически исключительно вольфрам и сплавы на его основе. В конце XIX - первой половине XX в. Тело накала изготавливалось из более доступного и простого в обработке материала -- углеродного волокна.

3.1. Типы ламп накаливания

Промышленность выпускает различные типы ламп накаливания:

вакуумные , газонаполненные (наполнитель смесь аргона и азота), биспиральные , с криптоновым наполнением .

3.2. Конструкция лампы накала

Рис.1 Лампа накаливания

Конструкция современной лампы. На схеме: 1 - колба; 2 - полость колбы (вакуумированная или наполненная газом); 3 - тело накала; 4, 5 - электроды (токовые вводы); 6 - крючки-держатели тела накала; 7 - ножка лампы; 8 - внешнее звено токоввода, предохранитель; 9 - корпус цоколя; 10 - изолятор цоколя (стекло); 11 - контакт донышка цоколя.

Конструкции лампы накала весьма разнообразны и зависят от назначения конкретного вида ламп. Однако общими для всех ламп накала являются следующие элементы: тело накала, колба, токовводы. В зависимости от особенностей конкретного типа лампы могут применяться держатели тела накала различной конструкции; лампы могут изготавливаться бесцокольными или с цоколями различных типов, иметь дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные конструктивные элементы.

3.3. Преимущества и недостатки ламп накаливания

Преимущества:

Малая стоимость

Небольшие размеры

Ненужность пускорегулирующей аппаратуры

При включении они зажигаются практически мгновенно

Отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации

Возможность работы как на постоянном токе (любой полярности), так и на переменном

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

Отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе

Непрерывный спектр излучения

Устойчивость к электромагнитному импульсу

Возможность использования регуляторов яркости

Нормальная работа при низкой температуре окружающей среды

Недостатки:

Низкая световая отдача

Относительно малый срок службы

Резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения

Цветовая температура лежит только в пределах 2300--2900 K, что придаёт свету желтоватый оттенок

Лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 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 еще сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.

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%

4. Газоразрядные лампы . Общая характеристика. Область применения. Виды.

В последнее время принято называть газоразрядные лампы разрядными лампами. Подразделяются на разрядные лампы высокого и низкого давления. Подавляющее большинство разрядных ламп работают в парах ртути. Обладают высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую. Эффективность измеряется отношении люмен/Ватт.

Разрядные источники света (газоразрядные лампы) постепенно вытесняют привычные ранее лампы накаливания, однако недостатками остаются линейчатый спектр излучения, утомляемость от мерцания света, шум пускорегулирующей аппаратуры (ПРА), вредность паров ртути в случае попадания в помещение при разрушении колбы, невозможность мгновенного перезажигания для ламп высокого давления.

В условиях продолжающегося роста цен на энергоносители и удорожания осветительной арматуры, ламп и комплектующих все более насущной становится потребность во внедрении технологий, позволяющих сократить непроизводственные затраты.

Общая характеристика газоразрядных ламп

Срок службы от 3000 часов до 20000.

Эффективность от 40 до 150 лм/Вт.

Цвет излучения: тепло-белый (3000 K) или нейтрально-белый (4200 K)

Цветопередача: хорошая (3000 K: Ra>80) , отличная (4200 K: Ra>90)

Компактные размеры излучающей дуги, позволяют создавать световые пучки высокой интенсивности

Области применения газоразрядных ламп.

Магазины и витрины, офисы и общественные места

Декоративное наружное освещение: освещение зданий и пешеходных зон

Художественное освещение театров, кино и эстрады (профессиональное световое оборудование)

Виды газоразрядных ламп.

Наибольшей эффективностью, на сегодняшний день, обладают лампы разрядные в парах натрия . Кроме этого вида разрядных ламп широко распространены люминесцентные лампы (разрядные лампы низкого давления), металлогалогенные лампы , дуговые ртутные люминесцентные лампы . Меньше распространены лампы в парах ксенон а .

4.1. Натриевая газоразрядная лампа

Натриевая газоразрядная лампа (НЛ) - электрический источник света, светящимся телом которого служит газовый разряд в парах натрия. Поэтому преобладающим в спектре таких ламп является резонансное излучение натрия; лампы дают яркий оранжево-жёлтый свет. Эта специфическая особенность НЛ (монохроматичность излучения) вызывает при освещении ими неудовлетворительное качество цветопередачи. Из-за особенностей спектра НЛ применяются в основном для уличного освещения, утилитарного, архитектурного и декоративного. Применение НЛ для освещения производственных и общественных зданий крайне ограничено и обуславливается, как правило, требованиями эстетического характера.

В зависимости от величины парциального давления паров натрия лампы подразделяют на натриевые лампы низкого давления (НЛНД) и натриевые лампы высокого давления (НЛВД)

Исторически первыми из натриевых ламп были созданы натриевые лампы низкого давления (НЛНД) . В 1930-х гг. этот вид источников света стал широко распространяться в Европе. В СССР велись эксперименты по освоению производства НЛНД, существовали даже модели, выпускавшиеся серийно, однако внедрение их в практику общего освещения прервалось из-за освоения более технологичных ламп ДРЛ, которые, в свою очередь, стали вытесняться НЛВД.

НЛНД отличаются рядом особенностей, существенно затрудняющих как их производство, так и эксплуатацию. Во-первых, пары натрия при высокой температуре дуги весьма агрессивно воздействуют на стекло колбы, разрушая его. Из-за этого горелки НЛНД обычно выполняются из боросиликатных стёкол. Во-вторых, эффективность НЛНД сильно зависит от температуры окружающей среды. Для обеспечения приемлемого температурного режима горелки последняя помещается во внешнюю стеклянную колбу, играющую роль «термоса».

Создание натриевых ламп высокого давления (НЛВД) потребовало иного решения проблемы защиты материала горелки от воздействия паров натрия: была разработана технология изготовления трубчатых горелок из оксида алюминия Al2O3. Такая керамическая горелка из термически и химически устойчивого и хорошо пропускающего свет материала помещается во внешнюю колбу из термостойкого стекла. Полость внешней колбы вакуумируется и тщательно дегазируется. Последнее необходимо для поддержания нормального температурного режима работы горелки и защиты ниобиевых токовых вводов от воздействия атмосферных газов.

Горелка НЛВД наполняется буферным газом, в качестве которого служат газовые смеси различного состава, а также в них дозируется амальгама натрия (сплав с ртутью). Существуют НЛВД «с улучшенными экологическими свойствами» -- безртутные.

4.2. Люминесцентная лампа

Люминесцентная лампа -- газоразрядный источник света, световой поток которого определяется в основном свечением люминофоров под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; видимое свечение разряда не превышает нескольких процентов.

Люминесцентные лампы широко применяются для общего освещения, при этом их световая отдача в несколько раз больше, чем у ламп накаливания того же назначения. Срок службы люминесцентных ламп может до 20 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу коммутаций, в противном случае быстро выходят из строя. Наиболее распространённой разновидностью подобных источников является ртутная люминесцентная лампа. Она представляет собой стеклянную трубку, заполненную парами ртути, с нанесённым на внутреннюю поверхность слоем люминофора.

Люминесцентные лампы -- наиболее распространённый и экономичный источник света для создания рассеянного освещения в помещениях общественных зданий: офисах, школах, учебных и проектных институтах, больницах, магазинах, банках, предприятиях. С появлением современных компактных люминесцентных ламп, предназначенных для установки в обычные патроны E27 или E14 вместо ламп накаливания, они стали завоёвывать популярность и в быту. Применение электронных пускорегулирующих устройств (балластов) вместо традиционных электромагнитных позволяет улучшить характеристики люминесцентных ламп -- избавиться от мерцания и гула, ещё больше увеличить экономичность, повысить компактность.

4.3. Ртутная газоразрядная лампа

Ртутные г азоразрядные лампы представляют собой электрический источник света, в котором для генерации оптического излучения используется газовый разряд в парах ртути. Для наименования всех видов таких источников света в отечественной светотехнике используется термин "разрядная лампа", включенный в состав Международного светотехнического словаря, утверждённого Международной комиссией по освещению.

В зависимости от давления наполнения различают разрядные лампы низкого давления (РЛНД),разрядные лампы высокого давления (РЛВД) и разрядные лампы сверхвысокого давления (РЛСВД).

К разрядным лампам низкого давления относят ртутные лампы с величиной парциального давления паров ртути в установившемся режиме менее 100 Па. Для разрядных ламп низкого давления эта величина составляет порядка 100 кПа, а для разрядных ламп сверхвысокого давления - 1 МПа и более.

Для общего освещения цехов, улиц, промышленных предприятий и других объектов, не предъявляющих высоких требований к качеству цветопередачи, применяются разрядные лампы высокого давления типа ДРЛ.

ДРЛ (Дуговая Ртутная Люминофорная) - принятое в отечественной светотехнике обозначение РЛВД, в которых для исправления цветности светового потока, направленного на улучшение цветопередачи, используется излучение люминофора, нанесённого на внутреннюю поверхность колбы.

Устройство лампы ДРЛ

Первые лампы ДРЛ изготовлялись двухэлектродными. Для зажигания таких ламп требовался источник высоковольтных импульсов. В качестве него применялось устройство ПУРЛ-220 (Пусковое Устройство Ртутных Ламп на напряжение 220 В). Электроника тех времен не позволяла создать достаточно надёжных зажигающих устройств, а в состав ПУРЛ входил газовый разрядник, имевший срок службы меньший, чем у самой лампы. Поэтому в 1970-х гг. промышленность постепенно прекратила выпуск двухэлектродных ламп. На смену им пришли четырёхэлектродные, не требующие внешних зажигающих устройств.

Для согласования электрических параметров лампы и источника электропитания практически все виды РЛ, имеющие падающую внешнюю вольт-амперную характеристику, нуждаются в использования пускорегулирующего аппарата, в качестве которого в большинстве случаев используется дроссель, включенный последовательно с лампой.

Рис.1 Ртутная лампа высокого давления.

Четырёхэлектродная лампа ДРЛ состоит из внешней стеклянной колбы (1), снабжённой резьбовым цоколем (2). На ножке лампы смонтирована установленная на геометрической оси внешней колбы кварцевая горелка (разрядная трубка) (3), наполненная аргоном с добавкой ртути. Четырёхэлектродные лампы имеют основные электроды (4) и расположенные рядом с ними вспомогательные(зажигающие) электроды (5). Каждый зажигающий электрод соединён с находящимся в противоположном конце разрядной трубки основным электродом через токоограничвающее сопротивление (6). Вспомогательные электроды облегчают зажигание лампы и делают её работу в период пуска более стабильной.

В последнее время ряд зарубежных фирм изготавливает трёхэлектродныелампы ДРЛ, оснащённые только одним зажигающим электродом. Эта конструкция отличается только большей технологичностью в производстве, не имея никаких иных преимуществ перед четырёхэлектродными.

Принцип действия

Горелка лампы изготавливается из тугоплавкого и химически стойкого прозрачного материала (кварцевого стекла или специальной керамики) и наполняется строго дозированными порциями инертных газов. Кроме того, в горелку вводится металлическая ртуть, которая в холодной лампе имеет вид компактного шарика или оседает в виде налёта на стенках колбы и (или) электродах. Светящимся телом РЛВД является столб дугового электрического разряда.

Процесс зажигания лампы, оснащённой зажигающими электродами, выглядит следующим образом. При подаче на лампу питающего напряжения между близко расположенными основным и зажигающим электродом возникает тлеющий разряд, чему способствует малое расстояние между ними, которое существенно меньше расстояния между основными электродами, следовательно, ниже и напряжение пробоя этого промежутка. Возникновение в полости разрядной трубки достаточно большого числа носителей заряда (свободных электронов и положительных ионов) способствует пробою промежутка между основными электродами и зажиганию между ними тлеющего разряда, который практически мгновенно переходит в дуговой.

Стабилизация электрических и световых параметров лампы наступает через 10 - 15 минут после включения. В течение этого времени ток лампы существенно превосходит номинальный и ограничивается только сопротивлением пускорегулирующего аппарата. Продолжительность пускового режима сильно зависит от температуры окружающей среды - чем холоднее, тем дольше будет разгораться лампа.

Электрический разряд в горелке ртутной дуговой лампы создаёт видимое излучение голубого или фиолетового (а не белого как принято считать) цвета, а также мощное ультрафиолетовое излучение. Последнее возбуждает свечение люминофора, нанесённого на внутренней стенке внешней колбы лампы. Красноватое свечение люминофора, смешиваясь с бело-зеленоватым излучением горелки, даёт яркий свет, близкий к белому.

Изменение напряжения питающей сети в большую или меньшую сторону вызывает соответствующее изменение светового потока. Отклонение питающего напряжения на 10 - 15% допустимо и сопровождается изменением светового потока лампы на 25 - 30%. При уменьшении напряжения питания менее 80% номинального лампа может не зажечься, а горящая - погаснуть.

При горении лампа сильно нагревается. Это требует использования в световых приборах с дуговыми ртутными лампами термостойких проводов, предъявляет серьёзные требования к качеству контактов патронов. Поскольку давление в горелке горячей лампы существенно возрастает, увеличивается и напряжение её пробоя. Величина напряжения питающей сети оказывается недостаточной для зажигания горячей лампы. Поэтому перед повторным зажиганием лампа должна остыть. Этот эффект является существенным недостатком дуговых ртутных ламп высокого давления, поскольку даже весьма кратковременный перерыв электропитания гасит их, а для повторного зажигания требуется длительная пауза на остывание.

Традиционные области применения ламп ДРЛ

Освещение открытых территорий, производственных, сельскохозяйственных и складских помещений. Везде, где это связано с необходимостью большой экономии электроэнергии, эти лампы постепенно вытесняются НЛВД (освещение городов, больших строительных площадок, высоких производственных цехов и др.).

Источники искусственного освещения. Лампы накаливания. В современных осветительных установках, предназначенных для освещения производственных помещений, в качестве источников света применяют лампы накаливания, галогенные и газоразрядные.

Лампа накаливания - электрический источник света, светящимся телом которого служит так называемое тело накала (тело накал - проводник, нагреваемый протеканием электрического тока до высокой температуры). В качестве материала для изготовления тела накала в настоящее время применяется практически исключительно вольфрам и сплавы на его основе. В конце XIX - первой половине XX в. Тело накала изготавливалось из более доступного и простого в обработке материала - углеродного волокна.

Типы ламп накаливания. Промышленность выпускает различные типы ламп накаливания: вакуумные, газонаполненные (наполнитель смесь аргона и азота), биспиральные, с криптоновым наполнением.

Конструкция лампы накала. Конструкция современной лампы. На схеме: 1 - колба; 2 - полость колбы (вакуумированная или наполненная газом); 3 - тело накала; 4, 5 - электроды (токовые вводы); 6 - крючки-держатели тела накала; 7 - ножка лампы; 8 - внешнее звено токоввода, предохранитель; 9 - корпус цоколя; 10 - изолятор цоколя (стекло); 11 - контакт донышка цоколя.

Конструкции лампы накала весьма разнообразны и зависят от назначения конкретного вида ламп. Однако общими для всех ламп накала являются следующие элементы: тело накала, колба, токовводы. В зависимости от особенностей конкретного типа лампы могут применяться держатели тела накала различной конструкции; лампы могут изготавливаться бесцокольными или с цоколями различных типов, иметь дополнительную внешнюю колбу и иные дополнительные конструктивные элементы.

Преимущества и недостатки ламп накаливания:

• - малая стоимость;
• - небольшие размеры;
• - ненужность пускорегулирующей аппаратуры;
• - при включении они зажигаются практически мгновенно;
• - отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации;
• - возможность работы как на постоянном токе (любой полярности), так и на переменном;
• - возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт);
• - отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе;
• - непрерывный спектр излучения;
• - устойчивость к электромагнитному импульсу;
• - возможность использования регуляторов яркости;
• - нормальная работа при низкой температуре окружающей среды.

Недостатки:

• - низкая световая отдача;
• - относительно малый срок службы;
• - резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения;
• - цветовая температура лежит только в пределах 2300-2900 K, что придаёт свету желтоватый оттенок;
• - лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 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 еще сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут;
• - 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 %

Газоразрядные лампы. Общая характеристика. Область применения. Виды. В последнее время принято называть газоразрядные лампы разрядными лампами. Подразделяются на разрядные лампы высокого и низкого давления. Подавляющее большинство разрядных ламп работают в парах ртути. Обладают высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую. Эффективность измеряется отношении люмен/Ватт.

Разрядные источники света (газоразрядные лампы) постепенно вытесняют привычные ранее лампы накаливания, однако недостатками остаются линейчатый спектр излучения, утомляемость от мерцания света, шум пускорегулирующей аппаратуры (ПРА), вредность паров ртути в случае попадания в помещение при разрушении колбы, невозможность мгновенного перезажигания для ламп высокого давления.

В условиях продолжающегося роста цен на энергоносители и удорожания осветительной арматуры, ламп и комплектующих все более насущной становится потребность во внедрении технологий, позволяющих сократить непроизводственные затраты.

Общая характеристика газоразрядных ламп:

• - срок службы от 3000 часов до 20000;
• - эффективность от 40 до 150 лм/Вт.;
• - цвет излучения: тепло-белый (3000 K) или нейтрально-белый (4200 K);
• - цветопередача: хорошая (3000 K: Ra>80), отличная (4200 K: Ra>90);
• - компактные размеры излучающей дуги, позволяют создавать световые пучки высокой интенсивности.

Области применения газоразрядных ламп.

• - магазины и витрины, офисы и общественные места;
• - декоративное наружное освещение: освещение зданий и пешеходных зон;
• - художественное освещение театров, кино и эстрады (профессиональное световое оборудование).

Виды газоразрядных ламп. Наибольшей эффективностью, на сегодняшний день, обладают лампы разрядные в парах натрия. Кроме этого вида разрядных ламп широко распространены люминесцентные лампы (разрядные лампы низкого давления), металлогалогенные лампы, дуговые ртутные люминесцентные лампы. Меньше распространены лампы в парах ксенона.

Светильники. Характеристика. Светильником называется лампа с осветительной арматурой, т. е. с устройством для подвода тока, перераспределения света, ослабления блескости (слепящего действия) и защиты лампы.

По распределению светового потока между нижней и верхней полусферами светильники подразделяются на светильники:

прямого света - более 90 % светового потока направляется в нижнюю полусферу;

преимущественно прямого света - в нижнюю полусферу направляется от 55 до 90 % потока;

рассеянного света - световой поток поровну распределяется между нижней и верхней полусферой;

преимущественно отражённого света - от 55 до 90 % потока направляется в верхнюю полусферу;

отражённого света - более 90 % потока направляется в верхнюю полусферу.

Блескость (слепящее действие) светильников характеризуется величиной защитного угла г между горизонталью, проходящей через середину светящегося тела лампы, и линией, соединяющей крайнюю точку светящегося тела (нити) с противоположным краем арматуры.

Ограничение слепящего действия достигается соответствующей высотой подвеса светильника и установкой рассеивающих колпаков.

Светильники в зависимости от вида защиты лампы подразделяются на:

открытые - лампа соприкасается с окружающей средой;

защищенные - лампа отделена от внешней среды;

закрытые и герметические - внутренняя полость светильника отделена от внешней среды уплотнением;

взрывобезопасные , исключающие возможность взрыва при попадании внутрь светильника взрывчатых газов или пыли.