Источники искусственного света, их характеристики

 

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, м²,

при верхнем освещении – по формуле:

F = Fп Eн kз fф / 100 r 2 tф, м²,

где Fп - площадь помещения, м²;

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.