3.Виды электрических источников света
С физической точки зрения источником света может быть названа любая материальная система, излучающая электромагнитную энергию в оптической области спектра. В технике источниками света называют приборы, служащие для преобразования какого-либо вида энергии в энергию оптического излучения.
Электрические источники света делятся на три больших класса:
- Тепловые
- Люминесцентные
- Смешанного излучения.
- Вакуумные (самые простые)
- Аргоновые (азот-аргоновые)
- Криптоновые (примерно +10% яркости от аргоновых)
- Ксеноновые (в 2 раза ярче аргоновых)
- Галогенные (наполнитель I или Br, в 2,5 раза ярче аргоновых, большой срок службы)
- Галогенные с двумя колбами
- Ксенон-галогенные (наполнитель Xe + I или Br, наиболее эффективный наполнитель, до 3х раз ярче аргоновых)
- Ксенон-галогенные с отражателем ИК ( инфро – красного) излучения (так как большая часть излучения лампы приходится на ИК диапазон, то отражение ИК излучения внутрь лампы заметно повышает КПД, производятся для охотничьих фонарей)
- Накаливания с покрытием преобразующим ИК излучение в видимый диапазон. Ведутся разработки ламп с высокотемпературным люминофором, который при нагреве излучает видимый спектр. [9]
- лампы накаливания прожекторные
- лампы накаливания кинопроекционные
- лампы накаливания сигнальные
- лампы накаливания транспортные и пр. [5]
- малая стоимость
- небольшие размеры
- отсутствие пускорегулирующей аппаратуры
- нечувствительность к ионизирующей радиации
- чисто активное электрическое сопротивление (единичный коэффициент мощности)
- быстрый выход на рабочий режим
- невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения
- отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации
- возможность работы на любом роде тока
- нечувствительность к полярности напряжения
- возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)
- отсутствие мерцания при работе на переменном токе (важно на предприятиях).
- отсутствие гудения при работе на переменном токе
- непрерывный спектр излучения
- приятный и привычный в быту спектр
- устойчивость к электромагнитному импульсу
- возможность использования регуляторов яркости
- не боятся низкой и повышенной температуры окружающей среды, устойчивы к конденсату
- низкая световая отдача
- относительно малый срок службы
- хрупкость, чувствительность к удару и вибрации
- бросок тока при включении
- при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона
- резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения
- лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 25 Вт-100 °C, 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 ещё сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.
- нагрев частей лампы требует термостойкой арматуры светильников
- 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 %. Включение электролампы через диод, что часто применяется с целью продления ресурса на лестничных площадках, в тамбурах и прочих затрудняющих замену местах, ещё больше усугубляет её недостатки. [9]
- классические лампы накаливания (грушевидные, витые, свечеобразные, каплевидные)
- лампы с увеличенной яркостью
- лампы с мягким светом
- цветные и декоративные лампы [6]
- лампы дневного света (ЛД)
- белого света (ЛБ)
- холодно-белого света (ЛХБ)
- тепло-белого света (ЛТБ) [5]
БЖД для ФСА заочн / Лекции по БЖД / Источники света
Источник света – устройство, в котором происходит превращение какого-либо вида энергии в оптическое излучение. Различают 2 вида оптического излучения: тепловое и люминесцентное.
Тепловое оптическое излучение возникает при нагреве тел. На этом принципе основано действие ламп накаливание (ЛН) и галогенных ламп накаливания (ГЛН).
Галогенные лампы накаливания кроме тела накала в стеклянной колбе содержат галогены, концентрирующиеся на ее стенках. Например, йод, испаряясь со стенок, покрывает нить накала и препятствует тем самым ее разрушению.
Лампы накаливания имеют элементарно простую схему включения, на их работу практически не влияют условия внешней среды. Но у них очень низок к.п.д. (всего 3%), отличная от естественного света цветность и сравнительно короткий срок службы – до 1000 часов.
Галогенные лампы в сравнении с обычными лампами накаливания имеют более стабильный во времени световой поток и повышенный срок службы. Их рекомендуется применять в случаях, когда потребная мощность лампы 1000 Вт и более, а также в помещениях с повышенными требованиями к цветопередаче при невозможности использования люминесцентных ламп.
Люминесцентное оптическое излучение создается в газоразрядных лампах в результате электрического разряда в газах, парах или их смесях, при этом светится специальное вещество – люминофор, находящийся на внутренних стенках лампы.
Различают люминесцентные лампы низкого давления:
- ЛЛ – люминесцентная лампа;
- ЛБ – лампа белого света;
- ЛД – дневного света;
- ЛДЦ – дневного света с улучшенной цветопередачей;
- ЛЕ – близкая по спектру к солнечному свету;
и лампы высокого давления (дуговые):
- ДРЛ – дуговая ртутная;
- ДРИ – дуговая ртутная с излучающими добавками;
- ДНаТ – дуговая натриевая трубчатая;
- ДКсТ – дуговая ксеноновая трубчатая;
- ДРИМГЛ – дуговая ртутная с излучающими добавками металлогалогенная и т.д.
Люминесцентные лампы более экономичны, у них больший срок службы (6-14 тыс. часов), они создают равномерное освещение в поле зрения, не сопровождаются тепловыми излучениями, их спектр излучения близок к спектру естественного света. Недостатками таких ламп являются:
- наличие пускорегулирующих аппаратов;
- стробоскопический эффект;
- высокая чувствительность к температурным условиям: лучшие условия соответствуют 15-40 0 С; при понижении температуры до 0 0 С количество испускаемого света уменьшается в 2 раза и резко ухудшаются условия зажигания ламп низкого давления. Поэтому на строительных площадках люминесцентные лампы низкого давления не применяют.
В ГОСТ 12.1.046-85 (Нормы освещения строительных площадок) даны следующие рекомендации по использованию источников света: а) для выполнения наружных строительных и монтажных работ должны применяться лампы:
- ЛН при ширине площадки до 20 м;
- ДРЛ, ДНаТ – 20-150 м;
- ДРИ – 150-300 м;
- ДКсТ, ДКсШ при ширине площадки свыше 300 м;
б) для выполнения строительных и монтажных работ внутри помещения должны применяться лампы ЛН. В административных помещениях необходимо применять только лампы ЛЛ. Лидером в мировом производстве источников света является канадская фирмаVertek. Одна лампаVertekв состоянии осветить площадь до 20 га.Светильники – это световые приборы, перераспределяющие свет источника внутри больших (до 4¶) телесных углов. В светильниках могут устанавливаться один или несколько источников света. Правильный выбор светотехнических характеристик светильника гарантирует качество освещения при минимальной потребной мощности осветительной установки. Важнейшей светотехнической характеристикой светильника является его светораспределение, которое определяется: а) кривой силы света; б) коэффициентом светораспределения; в) коэффициентом формы. Кривые силы света представляют собой линии равной силы света, изображенные в полярных координатах в меридиональной плоскости. Обычно эти кривые строят для условного источника света со световым потоком в 1000 лм. Типы кривых силы света: концентрированная, широкая, косинусная, синусная и т.д. 3 Коэффициент светораспределения (Кс) равен отношению светового потока, направляемого в нижнюю полусферу (Фл.н.), к полному световому потоку лампы (Фл.): Кс = Фл.н./Фл.. По коэффициенту светораспределения все светильники делятся на 5 классов: П (прямого света): Кс более 80%; Н (преимущественно прямого света): Кс = 60-80%; Р (рассеянного света): Кс = 40-60%; В (преимущественно отраженного света): Кс = 20-40% О (отраженного света): Кс менее 20%. Светильник класса П используются в основном для освещения производственных помещений и строительных площадок, класса Н – для освещения административных и лабораторных помещений. Светильники классов Р, В, О применяются при наличии специальных требований к качеству освещения. Светильники отраженного света применяют в производственных и общественных помещениях со светлыми полированными поверхностями стен и потолков, где коэффициент отражения ρ > 0,3. Коэффициент формы (Кф) равен отношению максимальной силы света в меридиональной плоскости к условному среднеарифметическому значению силы света: Кф = Imax/Iср. Установка светильников должна обеспечивать безопасный и удобный доступ к ним для обслуживания. По степени защиты от пыли, влаги и взрыва светильники классифицируются следующим образом: К
ЛАССИФИКАЦИЯ СВЕТИЛЬНИКОВ 



ПО ЗАЩИТЕ ПО ЗАЩИТЕ ПО ЗАЩИТЕ
ОТ ПЫЛИ ОТ ВЗРЫВА ОТ ВЛАГИ 



Незащищенные Повышенной Взрывоне- Незащищенные 
надежности проницае-
Откры- Перекры- мые Брызгозащищенные тые тые
Струезащищенные
Пылезащищенные 

Водонепроницае- Полностью Частично мые 
Пыленепроницаемые Герметичные 
Полностью Частично Открытые светильники не имеют какой-либо защиты от запыления. В перекрытых светильниках попадание пыли внутрь светильника ограничивается неуплотненной светопропускающей оболочкой. В пылезащищенных светильниках проникновение пыли внутрь затруднено, но не исключено в количествах, не нарушающих удовлетворительную их работу. В полностью пылезащищенных светильниках предусмотрена защита от пыли как токоведущих частей, так и колбы лампы, а в частично пылезащищенных – лишь токоведущих частей. В брызгозащищенных светильниках исключается попадание на токоведущие части и колбу лампы капель и брызг, падающих под углом с вертикалью не более 45 0 . Струезащищенная конструкция обеспечивает защиту при обливании светильника струей воды любого направления. Водонепроницаемое исполнение должно обеспечивать защиту токоведущих частей и колбы лампы от попадания воды при погружении светильника в воду на ограниченное время, а герметичное – при погружении на неограниченно долгое время. Взрывонепроницаемое исполнение должно исключать возникновение взрыва при воздействии окружающей среды на корпус светильника. Это достигается ограничением предельно допустимой температуры его поверхности. Одновременно конструкция светильника 5 препятствует распространению взрыва, возникшего внутри, во внешнюю среду. Использование светильников повышенной надежности против взрыва не исключает возможности передачи взрыва, возникшего внутри светильника, во внешнюю среду, но сводит такую вероятность до минимума применением специального взрывонепроницаемого патрона. Выбранный светильник должен удовлетворять следующим требованиям:
- соответствовать условиям окружающей среды;
- обеспечивать необходимое светораспределение и исключать слепящее действие;
- быть экономичным.
Условия окружающей среды определяют конструктивное исполнение светильника.
| Характеристика условий среды | Рекомендуемые типы светильников |
| Сухие и влажные помещения Сырые помещения Особо сырые помещения и помещения с химически активной средой Пыльные помещения Пожароопасные помещения Взрывоопасные помещения | Все типы незащищенных светильников Допускается применение незащищенных светильников с корпусом патрона из влагостойкого материала Светильники в пыленепроницаемом, пылезащищенном или брызгозащищенном исполнении. Корпус светильника и патрон выполняются из влагостойких материалов. Светильники в полностью пылезащищенном или пыленепроницаемом исполнении. Рекомендуются – пыленепроницаемые, допускаются – пылезащищенные светильники Светильники во взрывонепроницаемом исполнении |
6 Специальным видом светильников являются щелевые световоды, применяемые для освещения взрывопожароопасных производств. Светильники состоят из оптической системы, группы источников света большой мощности (20-40 кВт), располагаемых вне помещения, и канала световода длиной до 100 м при диаметре до 1,5 м. Широко распространены на строительных площадках прожекторы – световые приборы, перераспределяющие свет внутри малых телесных углов и обеспечивающие угловую концентрацию светового потока. Для освещения применяются, например, галогенные прожекторы типа ИО-02, ИСУ-01 и прожекторы для ламп накаливания – ПЗМ, НО. Преимущества прожекторов:
- экономичность,
- благоприятное для объемного видения соотношение вертикальной и горизонтальной освещенности,
- меньшая загруженность территории столбами и воздушной проводкой,
- удобство обслуживания.
Недостатки: необходимость мер по снижению слепящего действия и исключению теней. РАСЧЕТ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ Проектирование искусственного освещения начинают при разработке проектов организации строительства и проекта производства работ. Ориентировочно выявляют разряды зрительных работ на различных участках территории строительства и составляют карту дислокации строительных участков по нормам освещенности (зонирование). Далее для каждой зоны проводят светотехнический расчет. Предварительно устанавливаются исходные данные:
- определяется система освещения;
- выбирается тип источника света (лампы);
- выбирается тип светильников с учетом загрязненности воздушной среды и в соответствии с требованиями взрыво- и пожаробезопасности;
- производится распределение светильников и определяется их количество; светильники могут располагаться рядами, в шахматном порядке, ромбовидно;
- определяются нормы освещенности на рабочем месте.
7 Расчет освещения проводится следующими методами. 1 метод. Для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности с учетом светового потока, отраженного от потолка и стен, используется «метод светового потока». Световой поток лампы Фл (лм) при лампах накаливания или световой поток группы ламп светильника при люминесцентных лампах рассчитывают по формуле:
где Ен – нормированная минимальная освещенность, лк; S – площадь освещаемого помещения, м 2 ; Z = Еср/Еmin = 1,1…1,5 – коэффициент минимальной освещенности; К – коэффициент запаса, равный 1,4…1,8; N – количество светильников (ламп накаливания) в помещении; Η – коэффициент использования светового потока ламп, зависящий от индекса (показателя) помещения I и коэффициентов отражения потолка ρп, стен ρст и пола ρр. Показатель помещения определяется по формуле:
где А и В соответственно длина и ширина помещения, м; Нр – высота светильников над расчетной поверхностью, м. По значению светового потока выбирают ближайшую стандартную лампу ЛН или люминесцентные лампы светильника (и их необходимое количество) и определяют электрическую мощность всей осветительной системы. 2 метод. Для расчета общего локализованного и местного освещения, освещения наклонных плоскостей, а также для проверки расчета равномерного общего освещения, когда отраженным световым потоком можно пренебречь, применяют «точечный метод». Сущность метода заключается в определении освещенности точки световым потоком, падающим от излучателя света. При этом освещенность поверхности равна: 8
где Iа – сила света в направлении от источника на данную точку рабочей поверхности, кд; α – угол, определяющий направление силы света в расчетную точку (угол между нормалью к рабочей поверхности и на- правлением на источник света), 0 . При расчете освещенности, создаваемой в точке несколькими светильниками, подсчитывают освещенность от каждого из них, а затем находят арифметическую сумму освещенностей. 3 метод. Для ориентировочных расчетов используется «метод удельной мощности». Данный метод позволяет определить мощность каждой лампы для создания в помещении нормируемой освещенности. Во всех случаях, когда для освещения открытых пространств площадью более 5000 м 2 невозможно разместить обычные светильники над освещаемой поверхностью, применяют прожекторное освещение. При расчете прожекторного освещения выбирается нормируемая освещенность и коэффициент запаса, учитывающий старение и запыление ламп. Затем подбирается тип прожектора, наименьшая высота его установки из условий минимальной слепимости, проектируются расстановка мачт и углы наклона оптической оси прожекторов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.046-85 для освещения строительных площадок и участков рекомендуется применять следующие типы прожекторов: ПСМ, ПЗР, ПЗС, ПКН, ИСУ, ОУКсН, СКсН. Рекомендуемая литература:
- СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение.
- Справочная книга для проектирования электрического освещения. Под ред. Г.М.Кнорринга. М., 1976.
- Охрана труда в машиностроении. Под ред. Е.Я.Юдина и С.В.Белова. М., 1983.
16. Виды ламп. Их достоинства и недостатки.
Осветительные приборы составляют самую многочисленную группу электроприборов в каждом доме. Источники света являются важным элементом быта. Для общего освещения в жилых помещениях не рекомендуется смешивать различные виды ламп, так как это вредно для зрения. Не следует использовать одновременно люминесцентные лампы дневного света и лампы накаливания. Лампа, вставленная в осветительную арматуру, называется светильником.
Лампы накаливания относятся к классу тепловых источников света. Несмотря на внедрение более технологичных видов ламп, остаются одним из самых массовых и дешевых источников света, особенно в бытовом секторе. Действие этих ламп основано на нагревании спирали проходящим через нее током до температуры 3000 градусов. Колбы ламп мощностью от 40 Вт и более наполнены инертными газами — аргоном или криптоном.
Достоинства: Просты по конструкции, надежны, не имеют дополнительных устройств при включении, практически не зависят от температуры окружающей среды, мгновенно зажигаются.
Недостатки: Имеют не очень большой срок службы, около 1000 часов
Бытовые лампы бывают мощностью 25 — 150 Ватт. Лампы мощностью до 60 Ватт с уменьшенным цоколем называются миньонами. Проверить исправность лампы можно тестером, спираль должна иметь определенное сопротивление.
У светильника с лампой накаливания возможно всего две неисправности:
1. Перегорела лампа
2. Отсутствует контакт в электропроводке, в результате чего на цоколь не подается напряжение.
Люминесцентные лампы относятся к газоразрядным лампам низкого давления. Могут быть различной формы: прямые трубчатые, фигурные и компактные (КЛЛ). Диаметр трубки не связан с мощностью лампы, которая может достигать до 200 Вт.
Трубчатые лампы имеют двухштырьковые следующие типы цоколей в зависимости от расстояния между штырьками: G-13 (расстояние — 13 мм) для ламп диаметром 40 мм и 26 мм и G-5 (расстояние — 5 мм) для ламп диаметром 16 мм.
Особенность устройства компактных люминесцентных ламп в том, что трубка делается специальной формы для уменьшения длины лампы. Многие компактные люминесцентные лампы небольшой мощности (до 20 Вт) предназначенные для замены ламп накаливания и сконструированы так, что могут ввертываться в резьбовой патрон непосредственно или через адаптер. Компактные люминесцентные лампы могут быть разных форм, могут быть с электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА) и разной длины.
Люминесцентны лампы требуют работы специального устройства — пускорегулирующего аппарата (дросселя). Большинство зарубежных ламп могут работать как с обычными (с дросселем), так и с электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА). Но некоторые из них предназначены только для одного вида ПРА.
Светильники с ЭПРА имеют следующие преимущества: лампа не мерцает, лучше зажигается, не шумит (шум от дросселя), легче по весу, экономит электроэнергию (потери мощности в ЭПРА намного ниже, чем в ПРА).
Достоинства: По сравнению с лампами накаливания экономичнее и долговечнее, обладают хорошей светопередачей. Срок службы до 10000 часов у импортных ламп и до 5000-8000 часов у отечественных. Удобно использовать там, где свет горит много часов
Недостатки: При температуре ниже 5 градусов тяжело зажигаются и могут гореть более тускло.
Меняя виды люминофора, можно изменять цветовые характеристики ламп. Буквы, входящие в наименование типов таких ламп, означают:
Л — люминесцентная, Б — белой цветности, ТБ — тепло-белая, Д — дневной цветности, Ц — с улучшенной цветопередачей, цифры 18, 20, 36, 40, 65, 80 обозначают номинальную мощность в ваттах. Например, ЛДЦ-18 — лампа люминесцентная, дневная, с улучшенной цветопередачей, мощностью 18 Вт.
Галогенные лампы накаливания (ГЛН) относятся к классу тепловых источников света, световое излучение которых является следствием нагрева спирали лампы проходящим через него током. Наполнена газовой смесью, в состав которой входят галогены (обычно йод или бром). Это придает свету яркость, насыщенность, и их можно применять в точечных источниках света. Лучше брать лампы известных фирм – галогенные лампы излучают ультрафиолетовые лучи, что вредно для глаз. В лампах известных фирм есть специальное, не пропускающее ультрафиолет покрытие.
Достоинства: Срок службы 1500 — 2000 часов, обладают стабильностью светового потока в течении всего срока службы, меньшие размеры колбы по сравнению с лампами накаливания. При одинаковой с лампой накаливания мощности световая отдача в 1,5-2 раза больше.
Недостатки: Нежелательны изменения напряжения сети, при снижении напряжения уменьшается температура спирали снижается срок службы лампы.
Неисправности: Измерить напряжение на цоколе светильника, если напряжение в норме — заменить лампу. Если напряжения на цоколе светильника нет — неисправность в трансформаторе или в контактной части электротехнической арматуры. Проверить исправность лампы можно тестером, спираль должна иметь определенное сопротивление.
Энергосберегающие лампы (ЭСЛ) предназначены для эксплуатации в осветительных приборах жилых, офисных, коммерческих, административных и промышленных помещений, в декоративных осветительных установках. Их можно использовать в любом светильнике в качестве заменителя обычных ламп накаливания. Энергосберегающие лампы представляют собой разновидность газоразрядных ламп низкого давления, а именно компактных люминесцентных ламп (КЛЛ). Но они имеют существенное отличие от традиционных КЛЛ, это встроенное электронное пускорегулирующие устройство (балласт).
Достоинства: Служат в 8 раз дольше, чем чем обычные лампы накаливания, на 80% меньше потребляют электроэнергии, дают в 5 раз больше света при равном потреблении энергии, могут работать в постоянном режиме в местах, где требуется освещение на протяжении всех суток, менее чувствительны к тряске и вибрациям, слабо нагреваются, благодаря встроенному ЭПРА зажигаются мгновенно, не гудят и не мерцают, служат более 6000 часов.
Недостатки: Нельзя использовать в открытых уличных светильниках, а также с регуляторами яркости, электронными стартерами, реле времени и световыми датчиками.
Неисправности: Если появляются мерцания , то это говорит о неисправности устройства, либо лампочка слабо вкручена, либо неисправна.
Виды источников света и их характеристики
Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы ни использовалось искусственное освещение. Начало развития отрасли производства источников света было положено в 19 веке. Поводом для этого послужило изобретение дуговых ламп и ламп накаливания.
Тело, излучающее свет в результате преобразования энергии называется источником света. Почти все производимые в настоящее время типы источников света являются электрическими. Это значит, что для создания светового излучения в качестве первичной затрачиваемой энергии используют электрический ток. Источниками света считают приборы с излучением света не только в видимой части спектра (длинны волн 380 – 780 нм), но и ультрафиолетовой (10 – 380 нм) и инфракрасной (780 – 10 6 нм) областях спектра.
Различают следующие виды источников света: тепловые, люминесцентные и светодиодные.
Тепловые источники излучения являются самыми распространенными. Излучение в них появляется вследствие нагревания тела накала до темпер, при которых появляется не только тепловое излучение в инфракрасном спектре, но и наблюдается видимое излучение.
Люминесцентные источники излучения способны излучать свет не зависимо от того в каком состоянии находится их излучающее тело. Свечение в них возникает через преобразование различных видов энергии непосредственно в оптическое излучение.
В светодиодных источниках излучения свет образуется в полупроводниковом кристалле при переходе электронов с одного энергетического уровня на другой, в результате чего происходит излучение фотонов.
На основании изложенных различий источники света делят на четыре класса.
Тепловые
Сюда относят всевозможные типы ламп накаливания, включая галогенные, а также электрические инфракрасные нагреватели и угольные дуги.
Люминесцентные
К ним относят следующие виды электрических ламп: дуговые ртутные лампы, различные лампы тлеющего разряда, люминесцентные лампы низкого давления, лампы дугового, импульсного и высокочастотного разряда, в том числе и те, в которые добавлены пары металлов или на колбу которых нанесено люминофорное покрытие.
Смешанного излучения
Такие виды ламп освещения одновременно используются тепловое и люминесцентное излучение. Примером могут служить дуги высокой интенсивности.
Светодиодные
К светодиодным источникам света относят все типы ламп и световых приборов с использованием светоизлучающих диодов.
Кроме того, существуют другие признаки по которым производится классификация ламп (по области применения, конструктивно-технологическим признакам и тому подобные).
Основные параметры источников света
Световые, электрические и эксплуатационные свойства электрических источников света характеризуют рядом параметров. Сравнение параметров нескольких источников света, для их использования в той или иной области применения, позволяет остановиться на наиболее подходящем из них. Сопоставляя параметры отдельных экземпляров одного и того же источника света, обращая внимание на место и время изготовления, можно судить о качестве и технологическом уровне их производства.
Перечислим основные электрические характеристики ламп и в целом всех источников света:
Номинальное напряжение – напряжение, при котором лампа работает в наиболее экономичном режиме и на которое она рассчитывалась для ее нормальной эксплуатации. Для лампы накаливания номинальное напряжение равно напряжению питающей электрической сети. Обозначается такое напряжение Uл.н и измеряется в вольтах. Газоразрядные лампы такого параметра не имеют, так как напряжение разрядного промежутка определяется характеристиками примененного для ее стабилизации пускорегулирующего аппарата (ПРА).
Номинальная мощность Pл.н – расчетная величина характеризующая мощность потребляемую лампой накаливания при ее включении на номинальное напряжение. Для газоразрядных ламп, в цепь которых включают пускорегулирующие аппараты, номинальная мощность считается основным параметром. Основываясь на ее значении, путем экспериментов, определяются остальные электрические параметры ламп. Нужно учесть, что для определения мощности потребляемой из сети нужно сложить мощности лампы и пускорегулирующего аппарата.
Номинальный ток лампы Iл.н – ток потребляемый лампой при номинальном напряжении и номинальной мощности.
Род тока – переменный или постоянный. Данный параметр нормируется только для газоразрядных ламп. Он влияет на другие параметры (кроме указанных ранее), которые изменяются с изменением рода тока, причем это относится к лампам, работающим только на постоянном или только на переменном токе.
Основными световыми параметрами источников света являются:
Световой поток, излучаемый лампой. Для измерения светового потока лампы накаливания ее включают на номинальное напряжение. У газоразрядных ламп измерение производят когда она работает на номинальной мощности. Световой поток обозначается буквой Ф (латинская фи). Единицей измерения светового потока является люмен (лм).
Сила света. Для некоторых видов специальных ламп накаливания вместо светового потока используются параметры средняя сферическая сила света или яркость тела накала. Для таких ламп они являются основными светотехническими параметрами. Используемые обозначения для силы света Iv, IvΘ, для яркости – L, их единицы измерения – соответственно кандела (кд) и кандела на квадратный метр (кд/м 2 ).
Световая отдача лампы, это отношение светового потока лампы к ее мощности
Единица световой отдачи – единица измерения параметра люмен на ватт (Лм/Вт). С помощью этого параметра можно оценить эффективность применения источников света в осветительных установках. Однако в качестве характеристики облучательных ламп используют другой параметр – величину отдачи потока излучения.
Стабильность светового потока – процентное отношение величины снижения светового потока в конце срока службы лампы к первоначальному световому потоку.
К эксплуатационным параметрам источников света относят параметры, характеризующие эффективность источника в определенных эксплуатационных условиях:
Полный срок службы τполн – продолжительность горения в часах источника света, включенного при номинальных условиях, до полного отказа (перегорание лампы накаливания, отказ в зажигании для большинства газоразрядных ламп).
Полезный срок службы τп – продолжительность горения в часах источника света, включенного при номинальных условиях, до снижения светового потока до уровня, при котором дальнейшая его эксплуатация становится экономически невыгодной.
Средний срок службы τ – основной эксплуатационный параметр лампы. Он представляет собой среднеарифметическое полных сроков службы групп ламп (не менее десяти) при условии, что среднее значение светового потока ламп группы к моменту достижения среднего срока службы осталось в пределах полезного срока службы, то есть при заданной стабильности светового потока. Это параметр особенно важен для ламп накаливания, так как увеличение их световой отдачи при прочих равных условиях приводит к сокращению срока службы. Так как экспериментальное определение срока службы приводит к выходу из строя испытуемых ламп, этот параметр определяется на определенном числе ламп с заданной степенью вероятности, рассчитываемой по законам математической статистики.
Динамическая долговечность – параметр, характеризующий срок службы ламп накаливания в условиях вибрации и тряски. Лампы с требуемой динамической долговечностью должны выдерживать определенное число циклов испытаний в установленном диапазоне частот.
Для уточнения работоспособности ламп кроме понятия среднего срока службы используют понятие гарантийного срока службы, определяющего минимальное время горения всех ламп в партии. Этому понятию иногда придают коммерческий смысл, считая гарантийный срок службы временем, в течение которого должна гореть любая лампа.
Сравнительно ограниченная продолжительность горения источников света, особенно ламп накаливания, устанавливает требование к их взаимозаменяемости, что может быть осуществлено только при повторяемости параметров отдельных ламп.
Для обеспечения экономичности осветительной установки важны как начальный световой поток лампы, так и зависимость его спада от времени эксплуатации. С увеличением длительности эксплуатации осветительной установки снижается роль капитальных затрат в стоимости световой энергии. Отсюда следует, что осветительные установки с малым числом часов горения в год целесообразно выполнять, используя более дешевые лампы накаливания и, наоборот, в промышленных осветительных установках, где продолжительность горения составляет 3000 часов и более, рационально использовать более дорогие, чем лампы накаливания, газоразрядные источники света с высокой световой отдачей. Стоимость единицы световой энергии определяется также тарифом на электроэнергию. При низких тарифах оправдано применение в осветительных установках ламп с относительно низкой световой отдачей и повышенным сроком службы.