Меню

Источники света применяемые при искусственном освещении



Источники света

Искусственные источники света — технические устройства различной конструкции, преобразовывающие энергию в световое излучение. В источниках света используется в основном электроэнергия, но так же иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света (например, триболюминесценция, радиолюминесценция, биолюминесценция и др.).

Источники света, наиболее часто применяемые для искусственного освещения, делят на три группы — газоразрядные лампы, лампы накаливания и светодиоды. Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током вольфрамовой нити. В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминесценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый свет.

В системах производственного освещения предпочтение отдается газоразрядным лампам. Использование ламп накаливания допускается в случае невозможности или экономической нецелесообразности применения газоразрядных.

Основные характеристики источников света:

· номинальное напряжение питающей сети U, B;

· электрическая мощность W, Вт;

· световой поток Ф, лм;

· световая отдача (отношение светового потока лампы к ее мощности) лм/Вт;

· срок службы t, ч;

· Цветовая температура Tc, К.

Лампы накаливания

Лампа накаливания — источник света, в котором преобразование электрической энергии в световую происходит в результате накаливания электрическим током тугоплавкого проводника (вольфрамовой нити). Эти приборы предназначаются для бытового, местного и специального освещения. Последние, как правило, отличаются внешним видом — цветом и формой колбы. Коэффициент полезного действия (КПД) ламп накаливания составляет около 5-10%, такая доля потребляемой электроэнергии преобразуется в видимый свет, а основная ее часть превращается в тепло. Любые лампы накаливания состоят из одинаковых основных элементов. Но их размеры, форма и размещение могут сильно отличаться, поэтому различные конструкции не похожи друг на друга и имеют разные характеристики.

Существуют лампы, колбы которых наполнены криптоном или аргоном. Криптоновые обычно имеют форму «грибка». Они меньше по размеру, но обеспечивают больший (примерно на 10%) световой поток по сравнению с аргоновыми. Лампы с шаровой колбой предназначены для светильников, служащих декоративными элементами; с колбой в форме трубки — для подсветки зеркал в стенных шкафах, ванных комнатах и т. д. Лампы накаливания имеют световую отдачу от 7 до 17 лм/Вт и срок службы около 1000 часов. Они относятся к источникам света с теплой тональностью, поэтому создают погрешности при передаче сине-голубых, желтых и красных тонов. В интерьере, где требования к цветопередаче достаточно высоки, лучше использовать другие типы ламп. Также не рекомендуется применять лампы накаливания для освещения больших площадей и для создания освещенности, превышающей уровень 1000 Лк, так как при этом выделяется много тепла и помещение «перегревается».

Несмотря на эти ограничения, такие приборы все еще остаются классическим и излюбленным источникам света.

Галогенные лампы накаливания

Лампы накаливания со временем теряют яркость, и происходит это по простой причине: испаряющийся с нити накаливания вольфрам осаждается в виде темного налета на внутренних стенках колбы. Современные галогенные лампы не имеют этого недостатка благодаря добавлению в газ-наполнитель галогенных элементов (йода или брома).

Лампы бывают двух форм: трубчатые — c длинной спиралью, расположенной по оси кварцевой трубки, и капсульные — с компактным телом накала.

Цоколи малогабаритных бытовых галогенных ламп могут быть резьбовыми (тип Е), которые подходят к обычным патронам, и штифтовые (тип G), которые требуют патронов другого типа.

Световая отдача галогенных ламп составляет 14-30 лм/Вт. Они относятся к источникам с теплой тональностью, но спектр их излучения ближе к спектру белого света, чем у ламп накаливания. Благодаря этому прекрасно «передаются» цвета мебели и интерьера в теплой и нейтральной гамме, а также цвет лица человека.

Читайте также:  Марка ламп ближнего света ниссан кашкай

Галогенные лампы применяются повсюду. Лампы, имеющие цилиндрическую или свечеобразную колбу и рассчитанные на сетевое напряжение 220В, можно использовать вместо обычных ламп накаливания. Зеркальные лампы, рассчитанные на низкое напряжение, практически незаменимы при акцентированном освещении картин, а также жилых помещений.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы (ЛЛ) — разрядные лампы низкого давления — представляют собой цилиндрическую трубку с электродами, в которую закачаны пары ртути. Эти лампы значительно меньше расходуют электроэнергию, чем лампы накаливания или даже галогенные лампы, а служат намного дольше (срок службы до 20 000 часов). Благодаря экономичности и долговечности эти лампы стали самыми распространенными источниками света. В странах с мягким климатом люминесцентные лампы широко применяются в наружном освещении городов. В холодных районах их распространению мешает падение светового потока при низких температурах. Принцип их действия основан на свечении люминофора, нанесенного на стенки колбы. Электрическое поле между электродами лампы заставляет пары ртути выделять невидимое ультрафиолетовое излучение, а люминофор преобразует это излучение в видимый свет. Подбирая сорт люминофора, можно изменять цветовую окраску испускаемого света.

Разрядные лампы высокого давления

Принцип действия разрядных ламп высокого давления — свечение наполнителя в разрядной трубке под действием дуговых электрических разрядов.

Два основных разряда высокого давления, применяемых в лампах — ртутный и натриевый. Оба дают достаточно узкополосное излучение: ртутный — в голубой области спектра, натрий — в желтой, поэтому цветопередача ртутных (Ra=40-60) и особенно натриевых ламп (Ra=20-40) оставляет желать лучшего. Добавление внутрь разрядной трубки ртутной лампы галогенидов различных металлов позволило создать новый класс источников света — металлогалогенные лампы (МГЛ) , отличающиеся очень широким спектром излучения и прекрасными параметрами: высокая световая отдача (до 100 Лм/Вт), хорошая и отличная цветопередача Ra=80-98, широкий диапазон цветовых температур от 3000 К до 20000К, средний срок службы около 15 000 часов. МГЛ успешно применяются в архитектурном, ландшафтном, техническом и спортивном освещении. Еще более широко применяются натриевые лампы . На сегодняшний день это один самых экономичных источников света благодаря высокой светоотдаче (до 150 Лм/Вт), большому сроку службы и демократичной цене. Огромное количество натриевых ламп используется для освещения автомобильных дорог. В Москве натриевые лампы часто из экономии используются для освещения пешеходных пространств, что не всегда уместно из-за проблем с цветопередачей.

Светодиоды

Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток в световое излучение. Специально выращенные кристаллы дают минимальное потребление электроэнергии. Великолепные характеристики светодиодов (световая отдача до 120 Лм/Вт, цветопередача Ra=80-85, срок службы до 100 000 часов) уже обеспечили лидерство в светосигнальной аппаратуре, автомобильной и авиационной технике.

Светодиоды применяются в качестве индикаторов (индикатор включения на панели прибора, буквенно-цифровое табло). В больших уличных экранах и в бегущих строках применяется массив (кластер) светодиодов. Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях и прожекторах. Так же они применяются в качестве подсветки жидкокристаллических экранов. Последние поколения этих источников света можно встретить в архитектурном и интерьерном освещении, а так же в бытовом и коммерческом.

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

· Длительный срок службы.

· 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.

Читайте также:  Дизайн шторы для второго света

· 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.

· Срок службы: среднее время полной выработки для светодиодов составляет 100000 часов, это в 100 раз больше ресурса лампочки накаливания.

Источник

Искусственное освещение. Источники света и светильники

Для искусственного освещения помещений используются лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Лампы накаливания просты в устройстве, дешевы и удобны в эксплуатации. Однако они преобразуют в световой поток лишь 2,5. 3 % потребляемой энергии, чувствительны к колебаниям напряжения в электрической сети, искажают цветопередачу, усиливая желтые и красные тона при недостатке синей и фиолетовой частей спектра. Промышленность выпускает различные лампы накаливания: вакуумные НВ (их мощность обычно не превышает 40 Вт), газонаполненные НГ, биспиральные с криптоно-ксеноновым наполнением НБК и др.

Строительные нормы и правила предусматривают применение газоразрядных ламп в качестве основного источника света по причине следующих их преимуществ: значительная световая отдача, в 2. 4 раза превышающая аналогичный показатель у ламп накаливания; экономичность; благоприятный состав спектра; больший нормативный срок службы, составляющий 6000. 12 000 ч против 1000 ч у ламп накаливания.

Газоразрядные (люминесцентные) лампы — это трубки или колбы с расположенными внутри электродами, наполненные инертным газом или парами ртути. При пропускании электрического разряда через газ или пары металла возникает ультрафиолетовое излучение, падающее на слой люминофора, которым покрыта внутренняя поверхность лампы. Люминофор преобразует ультрафиолетовое излучение в видимый свет. Подбирая состав люминофора, можно добиться светового потока нужной цветности. Различают газоразрядные лампы низкого давления, внутри которых в процессе изготовления создается некоторое разрежение, и высокого давления.

Условное обозначение люминесцентных трубчатых ламп низкого давления для общего освещения расшифровывают так: Л — люминесцентная; Б — белая; Д — дневная; Е — естественная; Ц — с улучшенной цветопередачей; ТБЦЦ — тепло-белая с очень хорошей цветопередачей; Т — с трехкомпонентной смесью люминофоров, имеющей узкополосный спектр излучения; Р — рефлекторная; К — красная; Г — голубая; Ж — желтая; 3 — зеленая; Р — розовая; М — модернизированная; 2 и 7 — отличительная особенность ламп от базовой модели; 10, 15, 18, 20, 30, 36, 40, 65, 80 — номинальная мощность в ваттах.

Лампы высокого давления позволяют создавать значительные уровни освещенности при сравнительно небольших затратах электроэнергии. Их применяют для наружного освещения и в высоких помещениях при наличии пыли, дыма или копоти в воздухе. Наиболее часто используют лампы ДРЛ (дуговые ртутные люминесцентные) или их разновидность — ДРВЛ (дуговые ртутно-вольфрамовые люминесцентные), недостатком которых является усиление зеленых и голубых тонов. Поэтому в случае, когда искажение восприятия цветов недопустимо, предпочтение отдается лампам типа ДРИ (дуговым ртутным с йодидами металлов), обладающим исправленной цветностью.

К недостаткам газоразрядных ламп кроме искажения цвета относятся: наличие стробоскопического эффекта, шум пускорегулирующей аппаратуры и плохая загораемость ламп низкого давления при пониженной температуре воздуха (техническая характеристика предусматривает работу трубчатых люминесцентных ламп низкого давления в диапазоне температур 10. 55 °С).

Устройство, состоящее из лампы и осветительной арматуры, называют светильником. В осветительной арматуре устанавливают источник света для распределения светового потока в нужную сторону, защиты глаз от блесткости светящейся поверхности лампы и защиты лампы от загрязнения или влаги, а также с целью обеспечения электро-, пожаро- и взрывобезопасности.

Степень защиты от слепящего действия светильника характеризует защитный угол а между горизонталью и линией, соединяющей нить накаливания с противоположным краем отражателя (рис. 20.2). Как правило, α ≥ 27°.

Читайте также:  Дебюсси лунный свет midi

Промышленность выпускает примерно 25. 30 различных типов светильников для ламп накаливания и около 200 для люминесцентных ламп (рис. 20.3). В зависимости от распределения светового потока в пространстве различают светильники прямого, рассеянного и отраженного света. В светильниках для люминесцентных ламп преимущественно прямое светораспределение, а в светильниках для ламп накаливания — прямое и рассеянное.

Светильники прямого света излучают в нижнюю полусферу не менее 90 % всего светового потока. Их используют в помещениях с темными потолками и стенами, в которых выделяется много пыли, копоти, различных испарений (цехи по производству комбикормов, кузницы и т. п.). Дают довольно резкие тени. Светильники преимущественно прямого света, излучающие в нижнюю полусферу 60. 90 % всего светового потока, устанавливают в помещениях с потолками и стенами, хорошо отражающими свет. Они дают довольно мягкие тени.

Светильники рассеянного света излучают в каждую полусферу 40. 60 % всего светового потока. Их применяют в помещениях, где необходимо создать высокие уровни освещенности рассеянным светом, а также в конторских и бытовых помещениях со светлыми стенами и потолками.

Рис. 20.2. Схема к определению защитного угла светильника а:
а — светильник с лампой накаливания; б — светильник с люминесцентными лампами

Светильники преимущественно отраженного света излучают в верхнюю полусферу 60. 90 % всего светового потока. Светильники отраженного света излучают в верхнюю полусферу не менее 90 % всего потока.

Светильники с люминесцентными лампами чаще всего выполняют многоламповыми. Они могут быть прямого света (типов ОД, ОДР), преимущественно прямого света (типов ОДО, ОДОР, ШЛД, ШОД) и рассеянного света (типа ПВЛ).

В комбинированных системах используют светильники местного освещения, предназначенные для создания высоких уровней освещенности на ограниченной площади рабочей поверхности. При устройстве таких систем следует соблюдать условие, согласно

Рис. 20.3. Светильники:

а — «Универсаль» (прямого света); б— типа ПУ-200; в — ПУ-100; г —типа ВЗГ (взрывобезопасный, газонаполненный); д — «Глубокоизлучатель» (прямого света); е — «Люцетта» (рассеянного света); ж— «Молочный шар» (рассеянного света); з — потолочный ПСХ; и — типа ОД (подвесной открытый дневного света со сплошными отражателями); /с —типа ПВЛ (пылевлагозащитный, люминесцентный) которому светильники общего освещения должны обеспечивать не менее 10 % освещенности рабочей поверхности, предусмотренной для данного вида работы. Для местного освещения с целью исключения стробоскопического эффекта, как правило, применяют лампы накаливания.

Конструктивное исполнение светильников зависит от их назначения. В открытых светильниках лампа не отделена от внешней среды, а в закрытых лампа и патрон отделены от внешней среды оболочкой без уплотнения. Применяемые для освещения сырых, насыщенных водяными парами помещений влагонепроницаемые светильники имеют корпус, способный противостоять воздействию влаги, а его конструкция обеспечивает герметичность вводных проводов, патрона и лампы. Во взрывозащищенных светильниках предупреждено возникновение искры. Для освещения помещений с повышенной концентрацией пыли используются пыленепроницаемые светильники.

Тип светильников определяется восемью группами знаков, состоящих из трех букв и цифр. Структура условного обозначения светильников и облучателей выглядит следующим образом:

Здесь 1 — источник света (одна буква); 2 — способ установки светильника (одна буква); 3 — назначение светильника (одна буква); 4 — номер серии (двузначное число в пределах 01. 99); 5 — количество ламп (число); 6 — мощность лампы, Вт (число); 7 — модификация (трехзначное число в пределах 001. 999); 8 — климатическое исполнение и категория размещения (буква и цифра).

Расшифровка буквенных обозначений светильников приведена в таблице 20.2.

Источник