Характеристика источников света и типы светильников

В качестве источников света в современных освети­тельных установках используются лампы накаливания, галогенные и газоразрядные лампы.

В лампах накаливания свечение возникает при нагре­вании вольфрамовой нити накала до высокой температу­ры. Производятся различные типы ламп накаливания: ва­куумные (НВ), газонаполненные (как правило, наполни­телем является смесь аргона и азота), биспиральные (НБ), с криптоноксеноновым наполнением (НБК), зеркальные с диффузно отражающим слоем и др.

Лампы накаливания просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть. Недостатками их являются низкая све­товая отдача (от 7 до 20 лм/Вт) при большой яркости нити накала, высокая температура поверхности колбы лампы, низкий КПД (10-13%), ограниченный срок службы (до 1000 ч). Лампы дают непрерывный спектр, отличающий­ся от спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что в какой-то степени искажает восприя­тие человеком окружающих предметов.

Галогенные лампы накаливания наряду с вольфрамо­вой нитью содержат в колбе пары того или иного галогена, например йода, что позволяет повысить температуру накала нити и практически исключить испарение вольфра­ма. Они имеют более продолжительный срок службы (до 3000 ч) и более высокую светоотдачу (до 40 лм/Вт).

Галогенные лампы накаливания с йодным циклом име­ют лучший спектральный состав света и хорошие эконо­мические характеристики и поэтому получают все боль­шее распространение. Образующиеся при работе такой лампы пары вольфрама соединяются с йодом и вновь оседают на вольфрамовую спираль, препятствуя ее распы­лению.

Газоразрядные лампы излучают свет в результате электрического разряда в парах и газах. На внутреннюю поверхность стеклянной трубки наносится тонкий слой люминофора, который преобразует ультрафиолетовое излучение газового электрического разряда в видимый свет. Различают газоразрядные лампы низкого (люминесцент­ные) и высокого давления.

JIюминесцентные лампы создают в помещениях искус­ственный свет, приближающийся по спектру к естествен­ному, они более благоприятны для человека с гигиениче­ской точки зрения.

Кроме того, такие лампы имеют высокую светоотдачу (до 110 лм/Вт), т.е. они в 3-3,5 раза экономичнее ламп на­каливания, и большой срок службы (до 14000ч). Свече­ние происходит со всей поверхности трубки, а следова­тельно, яркость и слепящее действие люминесцентных ламп значительно ниже, чем ламп накаливания. Низкая температура поверхности колбы делает лампу относитель­но пожаробезопасной.

Однако газоразрядные лампы имеют свои недостатки: пульсация светового потока, вызывающая стробоскопи­ческий эффект (искажение зрительного восприятия объ­ектов различения - вместо одного предмета видны изобра­жения нескольких, а также искажаются направление и скорость движения, что повышает вероятность производ­ственного травматизма и делает невозможным выполне­ние некоторых производственных операций); дорогостоя­щая и относительно сложная схема включения лампы в сеть, требующая регулирующих пусковых устройств (дроссели, стартеры); значительная отраженная блес­кость; чувствительность к колебаниям температуры окру­жающей среды (оптимальная температура 20-25°C, повышение и понижение температуры вызывает снижение светового потока); чувствительность к колебаниям напря­жения в сети (снижение напряжения в сети на 10-15%, рез­ко снижает световой поток либо гасит лампу).

От газоразрядных ламп можно получить световой по­ток практически в любой части спектра. Это достигается соответствующим подбором люминофора и состава инерт­ных газов и паров металлов, в атмосфере которых происходит разряд.

В зависимости от состава люминофора и особенностей конструкции различают несколько типов ламп с разным спектральным составом света: лампы белого света (ЛБ), дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цвето­передачей (ЛДЦ), тепло-белого света (ЛТБ), холодного света (ЛХБ) и др. Лампы ЛХБ, ЛД и особенно ЛДЦ ис­пользуются в случаях, когда выполняемая работа требует высокого уровня цветоразличения.

Для освещения открытых пространств, территорий предприятий, улиц, высоких (более 6м) производствен­ных помещений используются газоразрядные лампы вы­сокого давления. К ним относятся дуговые ртутные люми­несцентные лампы типа ДРЛ, галогенные лампы ДРИ (ду­говые ртутные с йодидами), ксеноновые лампы сверхвы­сокого давления ДКсТ (дуговые ксеноновые трубчатые), натриевые лампы ДНаТ (дуговые натриевые трубчатые) и т.д. Эти лампы сосредоточивают в небольшом объеме зна­чительную электрическую и световую мощность. Они выпускаются мощностью от 80 до 2000 Вт и могут эксплуати­роваться при любой температуре окружающей среды. ИХ можно устанавливать в обычных светильниках взамен ламп накаливания.

Недостатком ламп типа ДРЛ является длительность разгорания (3-7 мин) при их включении. Этот недостаток отсутствует у ламп ДКсТ и ДНаТ.

Качественные показатели освещения в производствен­ных помещениях во многом определяются правильным выбором осветительных приборов, представляющих со­бой совокупность источников света и осветительной арма­туры. Основное назначение последней заключается в пе­рераспределении светового потока источников света в тре­буемых для освещения направлениях, механическом креплении источников света и подводе к ним электроэнергии, а также защите ламп, оптических и электрических элементов от воздействия окружающей среды. Осветитель­ная арматура предохраняет источники света от загрязне­ния и механических повреждений и изолирует их от внеш­ней среды. Осветительный прибор ближнего действия на­зывается светильником, а дальнего - прожектором.

Основными светотехническими характеристиками све­тильников являются КПД, защитный угол и кривая силы света.

Наиболее важной характеристикой светильников явля­ется КПД - отношение фактического светового потока све­тильника к световому потоку находящейся в нем лампы. Осветительная арматура поглощает часть светового потока, излучаемого источником, но благодаря рациональному пе­рераспределению света в необходимом направлении увели­чивается освещенность на рабочих местах.

Кривая силы света светильника характеризует его све­тораспределение. Сила света светильника и установлен­ной в нем лампы в различных направлениях неодинако­вы. Распределение силы света может быть представлено кривой, образуемой концами радиус-векторов, длина каждого из которых в определенном масштабе численно равняется силе света в данном направлении.

Устранение слепящего действия источника света обес­печивается конструкцией светильника и характеризуется защитным углом (а) - углом между горизонталью и ли­нией, касательной к светящемуся телу лампы и краю от­ражателя. Величина защитного угла определяет высоту подвеса светильников.

В зависимости от распределения светового потока в пространстве, светильники подразделяют на пять основ­ных классов: прямого, преимущественно прямого, рассе­янного, преимущественно отраженного и отраженного све­та.

Светильники прямого света направляют не менее 80% светового потока в нижнюю полусферу. Наиболее распро­страненные светильники этой группы - «Универсаль», «Глубокоизлучатель» (зеркальный, эмалированный), «Широкоизлучатель», «Альфа» и др.

Светильники рассеянного света направляют в каждую полусферу от 40 до 60% светового потока. Они обеспечива­ют хорошую равномерность освещения при полном отсут­ствии теней; их устанавливают в помещениях со светлы­ми потолками и стенами (административных, конструк­торских, читальных залах и др). К этому классу относят­ся «Молочный шар», «Кольцевые» и др.

Светильники отраженного света посылают в верх­нюю полусферу не менее 80% всего светового потока, обес­печивают мягкое освещение без резких теней. Их исполь­зуют для освещения помещений общественного назначе­ния. Как правило, для освещения производственных по­мещений они не используются.

По конструктивному исполнению светильники делят­ся на открытые (лампа не отделена от внешней среды), за­щищенные (лампа отделена оболочкой, допускающей сво­бодный проход воздуха), закрытые (оболочка защищает от проникновения внутрь крупной пыли), пыленепрони­цаемые (оболочка не допускает проникновения внутрь мелкодисперсной пыли), влагозащищенные, взрывозащи­щенные и взрывобезопасные.

К первым трем типам светильников относятся «Уни­версаль» УПМ-500, СХ-60, СХ-200, СХ-500 и др. - для хи­мически активной окружающей среды; СПБ - пылебрызгозащитные; ПУ-100, ПУ-200, ПВЛ-l, ПВЛ-6, ЛПП и др. ­- для сырых и пыльных помещений.

В настоящее время 000 «Электрет» начал производ­ство высокоэффективных светильников для промышлен­ных, общественных и жилых помещений. В частности, выпускаются светильники типов ФПО, ЛБО - для общест­венных помещений и для организации аварийного осве­щения; ЛПО - для учебных аудиторий; ЛПП - для произ­водственных и общественных помещений; ЛБП-20 - для организации местного освещения и др. Все светильники оснащаются люминесцентными лампами разного типа и различной мощности, а также электронным пускорегули­рующим устройством, позволяющим существенно повы­сить светоотдачу при одновременном снижении расхода электроэнергии по сравнению с дроссельным исполнением.

Взрывозащищенные светильники устанавливают во взрывоопасных помещениях. Их производят преимущест­венно в двух исполнениях - взрывонепроницаемом (В3Г­300, ВЗГ-200М, BЗГ-100, В3Г-60 и др.) и повышенной надеж­ности против взрыва (НОБ-300, НЗБ-150, НОГЛ-80 и др.)

7. Основные требования к эксплуатации источников освещения

Основной задачей производственного освещения является поддержание на рабочем месте освещенности, соответствующей характеру зрительной работы. Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей, что сказывается на росте производительности труда. Так, при выполнении отдельных операций на главном конвейере сборки автомобилей при повышении освещенности с 30 до 75лк производительность труда повысилась на 8%. При дальнейшем повышении до 100 лк - на 28 % (по данным проф. А. Л. Тарханова). Дальнейшее повышение освещенности не дает роста производительности.

При организации производственного освещения необходимо обеспечить равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и окружающих предметах. Перевод взгляда с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность вынуждает глаз переадаптироваться, что ведет к утомлению зрения и соответственно к снижению производительности труда. Для повышения равномерности естественного освещения больших цехов осуществляется комбинированное освещение. Светлая окраска потолка, стен и оборудования способствует равномерному распределению яркостей в поле зрения работающего.

Производственное освещение должно обеспечивать отсутствие в поле зрения работающего резких теней. Наличие резких теней искажает размеры и формы объектов, их различение, и тем самым повышает утомляемость, снижает производительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам. Тени необходимо смягчать, применяя, например, светильники со светорассеивающими молочными стеклами, при естественном освещении, используя солнцезащитные устройства (жалюзи, козырьки и др.).

Для улучшения видимости объектов в поле зрения работающего должна отсутствовать прямая и отраженная блескость. Блескость - это повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность), т.е. ухудшение видимости объектов. Блескость ограничивают уменьшением яркости источника света, правильным выбором защитного угла светильника, увеличением высоты подвеса светильников, правильным направлением светового потока на рабочую поверхность, а также изменением угла наклона рабочей поверхности. Там, где это возможно, блестящие поверхности следует заменять матовыми.

Колебания освещенности на рабочем месте, вызванные, например, резким изменением напряжения в сети, обусловливают переадаптацию глаза, приводя к значительному утомлению. Постоянство освещенности во времени достигается стабилизацией плавающего напряжения, жестким креплением светильников, применением специальных схем включения газоразрядных ламп.

При организации производственного освещения следует выбирать необходимый спектральный состав светового потока. Это требование особенно существенно для обеспечения правильной цветопередачи, а в отдельных случаях для усиления цветовых контрастов. Оптимальный спектральный состав обеспечивает естественное освещение. Для создания правильной цветопередачи применяют монохроматический свет, усиливающий одни цвета и ослабляющий другие.

Осветительные установки должны быть удобны и просты в эксплуатации, долговечны, отвечать требованиям эстетики, электробезопасности, а также не должны быть причиной возникновения взрыва или пожара. Обеспечение указанных требований достигается применением защитного зануления или заземления, ограничением напряжения питания переносных и местных светильников, защитой элементов осветительных сетей от механических повреждений и т.п.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: