Искусственное освещение

Для искусственного освещения применяются в настоящее время электрические лампы: накаливания, люминесцентные ДРЛ, натриевые, ксеноновые и ряд других источников света.

Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную трубку с двумя вольфрамовыми электродами, концы которых присоединены к четырем штырькам. В трубке находятся аргон и ртутные пары, давление которых при работе лампы состав­ляет 0,01 мм рт. ст. Внутренняя поверхность трубки покрыта слоем люминофора.

При электрическом разряде в трубке возникает излучение, в спектре которого преобладают ультрафиолетовые луч. Это излучение поглощается слоем люминофора, возбуждает его и вызывает фотолюминесценцию видимым светом. Спек­тральный состав света лампы зависит от выбранного состава люминофора.

Основные особенности люминесцентных ламп.

1. Спектральный состав светового излучения приближает­ся к дневному. В настоящее время выпускаются лампы шести типов: ЛД — дневного света, ЛДЦ — дневного света для правильной цветопередачи, ЛБ — белого света, ЛХБ — холодно-белого света, ЛТБ — тепло-белого света, ЛЕ — естественного света.

2. Высокая световая отдача (до 75 лм/Вт).

3. Ограниченная единичная мощность ламп (15—80 Вт).

4. Высокий срок службы (свыше 10 тыс. ч).

5. Низкая температура частей лампы (около 40°С).

6. Малая яркость (5 тыс. ÷8 тыс. кд/м²).

7. Малая по сравнению с лампами накаливания чувстви­тельность к колебаниям напряжения.

8. Пульсация светового потока ламп.

9. Люминесцентные лампы с обычной аппаратурой при­годны только для сетей переменного тока.

Дуговая ртутная люминесцентная лампа (лампа ДРЛ) состоит из кварцевой трубки, содержащей ртутные пары при давлении 2—4 атм и внешней стеклянной колбы, на внутрен­нюю поверхность которой нанесен слой люминофора. Ртут­ный разряд происходит в кварцевой трубке, через которую свободно проходят ультрафиолетовые лучи, генерируемые разрядом. Они заставляют светиться люминофоры и исправ­лять тем самым цветность видимого спектра, излучаемого ртутной лампой.

Основное достоинство ламп ДРЛ — сочетание высокой световой отдачи (до 55 лм/Вт) и большого срока службы (до 10 тыс. ч) с возможностью сосредоточения в небольшом объе­ме значительной световой и электрической мощности.

Лампы ДРЛ находят применение для освещения высоких цехов и открытых пространств.

Коэффициенты полезного действия ламп накаливания — до 3%, люминесцентных — до 10% и ламп ДРЛ — до 20%.

В настоящее время в ртутных лампах и лампах накалива­ния начинают использовать иод и другие галогены

Их пары в лампах значительно улучшают качественные характеристи­ки источников света и увеличивают срок службы.

Принцип работы натриевых и ксеноновых ламп основан на свечении паров натрия и ксенона при пропускании через них мощного пучка электронов.

Всем газоразрядным источникам света присущ так назы­ваемый стробоскопический эффект, вызывающий искажение восприятия движущихся предметов. Например, если смотреть на вращающееся в пульсирующем световом потоке колесо, то кажется, что оно остановилось или вращается в обратную сторону. (Очень часто стробоскопический эффект наблюда­ется также и в кинематографе.) Это объясняется тем, что при включении лампы в сеть переменного тока стандартной часто­ты 50 Гц имеются моменты, когда в лампе нет тока, и свето­вой поток ее значительно снижается. Такое явление чрезвы­чайно опасно, так как человек не может визуально контроли­ровать скорость и направление движения вращающихся дета­лей.

Явление стробоскопического эффекта может быть практи­чески полностью устранено применение двух- или трехламповых схем включения. Двухламповая схема имеет дроссель с «опережающей» и «отстающей» обмотками, в каждую из которых включается по одной лампе. Трехламповая схема со­стоит из трех одноламповых, включенных в разные фазы трехфазной сети. Другой, более действенный способ ликвида­ции стробоскопического эффекта — это питание люминесцен­тных светильников токами повышенных частот (например, 400 Гц). При работе ламп накаливания стробоскопический эффект не наблюдается благодаря тепловой инерции нити накала.

Расчет освещенности негоризонтальных поверхностей, а также локализованного и наружного освещения, производится различными методами. К ним относятся методы: удельной мощности, точечный, комбинированный, изолюкс. Наиболее распространенным в проектной практике является расчет ос­вещения по методу коэффициента использования. Этот метод дает возможность подсчитать световой поток источников све­та, необходимый для создания нормированной освещенности расчетной горизонтальной поверхности.

Расчетное уравнение метода коэффициента использования

Ф=

E∙k∙S∙z,

N∙η∙γ

где Ф — световой поток каждой из ламп, лм;

Е — минимальная нормируемая освещенность, лк;

к — коэффициент запаса;

S — площадь помещения, м²;

z — отношение средней освещенности к минимальной. Этот коэффициент необходимо вводить в связи с тем, что нормируется не средняя, а минимальная Е. В большинстве случаев принимается z =1,1÷1,2;

N — выбранное число светильников (см. конец с. 7и с 8);

η — коэффициент использования светового потока (в до­лях единицы), т. е. отношение светового потока, па­дающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп находится в зависимости от вели­чины индекса помещения i коэффициентов отраже­ния потолка и стен, а также от типа принятого све­тильника. В табл. 7, 8 приложения значения ηпри­водятся исходя из того, что коэффициент отражения расчетной поверхности ρ_р =0,1. Только при светлых полах или большом количестве столов с белой бума­гой р_р = 0,3. Это обстоятельство может увеличить η на 1-7%;

γ — коэффициент затенения на рабочем месте. Может приниматься равным 0,8 ÷ 0,9.

,

где S — площадь помещения, м²;

h — расчетная высота подвески светильника над рабо­чей поверхностью, м,

А и В — стороны помещения, м.

Обычно до расчета принимаются Е и N, по формуле нахо­дится Ф и по табл. 2 и 3 подбирается ближайшая стандарт­ная лампа. В практике допускаются отклонения потока ламп от расчетного до —10 и +20%. При расчете люминесцентного освещения световой поток ламп известен, и конструктивно определено количество ламп в светильнике, поэтому опреде­ляется необходимое число светильников.

Количество светильников N определяется из условия рав­номерного освещения (рис. 1 и табл. 1 приложения).

Размеры, определяющие размещение светильников в по­мещении, даны на рис. 1

Рис. 1. Размеры, определяющие установку светильников в помещении: а-в разрезе; б — в плане для ламп накаливания; в — в плане для лю­минесцентных ламп;

h - расчетная высота, h_с— свес, h — высота рабочей расчетной поверх­ности, Н — высота помещения, L — расстояние между светильниками или между рядами светильников, l — расстояние от крайних светильников или крайних рядов светильников до стен

Свес h_с обычно принимается равным 0,5 — 0,7 м. Высота рабочей поверхности h_р чаще всего бывает 0,8 — 1,0 м.

Форму светового поля следует принимать в виде квадрата, см. рис. 1,6 (заштрихованное поле), ромба с углом 60° или прямоугольника с отношением сторон не более 1,5.

Для различных типов светильников существуют наивыгод­нейшие отношения расстояния L между светильниками к рас­четной высоте h (табл. 1 приложения).

Необходимости точного соблюдения отношения L: h нет.

Люминесцентные светильники, как правило, надо разме­щать сплошными рядами.

Во всех случаях расстояние от крайних светильников до стен должно быть в пределах от 0,5L до 0.3L в зависимости от расположения у стен оборудования.

L определяется из отношений λ — L:h. Различают свето­технически λ_с и энергетически λ_э наивыгоднейшие отношения по расположению светильников. При использовании люмине­сцентных ламп, а также ламп накаливания предельных мощ­ностей, следует учитывать λ_с в остальных случаях — λ_э.

Кроме количественных характеристик освещения (табл.4 приложения), очень важно также учитывать и качественные показатели. К ним относятся ограничение блескости, постоян­ство освещенности на расчетной поверхности и во времени (из-за колебаний напряжения сети, а также пульсации тока газоразрядных ламп), спектральный состав, глубина теней и др. Перечисленные качественные показатели специально учи­тываются при проектировании осветительных установок. Ко­эффициент пульсации надо учитывать при выборе источника света.

в действующих нормах он регламентируется следующим об­разом

Допустимый К_п (%) для разрядов работ по табл. 4 приложения

При одном общем освещении…………………... В системе комбинированного освещения: Для общего………………………………………… Для местного……………………………………….	I и II	III	IV, V,VI

Повышение К_п до 30% допускается для работ VI разряда при невозможности возникновения стробоскопического эф­фекта.