Мастер-класс "Сравнение технико-экономических показателей различных источников света"
занимательные факты на тему

1.4  Искусственное освещение

         Искусственное освещение  может быть трех типов – общее, местное  и  комбинированное.

         Общее освещение  подразделяется  на равномерное, которое создает одинаковую освещенность по всей  площади   без учета расположения рабочих мест и локализованное с учетом их расположения. 

 Местное освещение   создается в местах, где производственное оборудование или строительные конструкции создают тени, а также при выполнении точных работ, когда общего освещения недостаточно.

         Комбинированное освещение представляет собой совокупность  общего и местного. 

         Искусственное освещение  подразделяется также на: рабочее, аварийное, охранное и дежурное.

         Рабочее освещение  поддерживает в помещении  условия освещения, соответствующие характеру зрительной работы.

         Аварийное освещение  предназначено для продолжения работы при внезапном отключении питания, а разновидность его - эвакуационное для  эвакуации людей в чрезвычайных ситуациях.

         Требования к искусственному освещению регламентируются  СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278 – 03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и смешанному освещению жилых и общественных зданий» или СНиП  23 – 05 – 95 « Естественное и искусственное  освещение» [2]. В  методических указаниях  для выполнения задания №2 рекомендуется СНиП  23 – 05 – 95, в котором в зависимости от  размера  объекта различения все зрительные работы делятся  на восемь разрядов.

         В свою очередь в зависимости от фона и контраста объекта с фоном каждый разряд делится на четыре подразряда. Кроме того для уменьшения ослепленности и оптимизации условий труда  на рабочем месте  для каждого разряда и подразряда даются следующие величины:  показатель ослепленности (Р 20 – 40 единиц) и коэффициент пульсации ( К_п = 10 – 20%).

1.5.  Источники искусственного света

         При сравнении   источников  света  друг с другом  и при их выборе  пользуются  следующими характеристиками  [1,2,3, 4, 5, 7].

1.    Электрическими (номинальное напряжение, электрическая   мощность  лампы);

2.    Светотехническими (световой поток, излучаемый  лампой, максимальная  сила  света, которая  задается для  некоторых ламп вместо светового потока;

3.    Эксплуатационными  (световая  отдача лампы, т. е. отношение  светового потока лампы к ее  электрической  мощности (лм. / Вт), срок службы (тыс. часов), в  том числе, полный  срок  службы  -  суммарное время горения лампы  от момента включения до момента  перегорания, полезный срок службы -  время, в течение которого световой  поток  лампы   изменится не более чем  на 20 %, т.е. время экономически целесообразной  эксплуатации лампы;

4.    Конструктивными (форма колбы лампы; форма тела накала, наличие и состав газа, заполняющего колбу  лампы; давление газа).

         В настоящее время применяют следующие источники искусственного света: лампы накаливания, галогенные, газоразрядные лампы,  газоразрядные лампы высокого давления.

1.6  Лампы  накаливания

         Лампы накаливания относятся  к  источникам  света теплового излучения,  видимое  излучение в них  образуется за счет нагрева вольфрамовой  спирали  электрическим  током. Эти лампы считаются самыми неэкономичными, т.к. только 5 – 10% потребляемой ими  энергии расходуется на создание светового потока, а остальная часть превращается в тепло. Низкие эксплуатационные характеристики этих ламп стали основанием для введения федерального закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности».

         Согласно этому документу с 1 января 2011г. к обороту на территории РФ не допускаются электрические лампы накаливания мощностью 100 Вт  и более. С 1 января 2013г. может быть введен запрет на оборот на территории РФ  электроламп  мощностью 75 Вт и более, а с 1 января 2014г. – ламп мощностью 25 Вт и более.  В настоящее время эти  лампы в силу ряда их достоинств, приведенных ниже, широко используются в жилищном строительстве.

   Положительными характеристиками ламп накаливания  являются:

- Широкий  ассортимент  изготавливаемых изделий по мощности и напряжению;

- Малая  зависимость  их работы  от состояния окружающей  среды (температуры, влажности и т.д.);

- Простота в эксплуатации;

- Компактность;

- Незначительное снижение  светового потока в процессе срока службы (15 % к концу срока службы);

- Сравнительно малая  стоимость.

   К основным  недостаткам  ламп накаливания относятся:

§  Низкая  световая  отдача  (12 – 20 лм. / Вт ):

§  Ограниченный  срок  службы (до 1,5 тыс. часов);

§  В спектре этих ламп  преобладают красные и желтые цвета, что нарушает правильную цветопередачу рассматриваемых объектов.

1.7. Газоразрядные  лампы

         Газоразрядные лампы - это лампы, в которых излучение оптического диапазона  спектра (образование светового потока) возникает в результате  электрического разряда в атмосфере  паров металлов (ртуть, натрий) или галогенов ( йод, фтор) и инертных газов, а также за счет явления люминесценции [1,3,4,5 ].

         Люминесценция – преобразование УФ лучей, образующихся при взаимодействии электрического разряда с парами металлов или галогенов и инертных газов, в видимый свет за счет слоя люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность трубки

 лампы.

         От  газоразрядных  ламп  можно получить  световой  поток практически в любой  части спектра, подбирая  соответствующим образом,  инертные газы и пары  металлов или  галогенов, в атмосфере которых  происходит электрический разряд.

          Преимущества газоразрядных ламп по сравнению с  лампами накаливания:

1.    Большая  световая  отдача  (40 – 110 лм / Вт);

2.    Значительный срок  службы (8 – 12 тыс. часов);

         Недостатки газоразрядных  ламп:

1.    Наличие вредных для здоровья человека  паров ртути и натрия;

2.    Радиопомехи;

3.    Необходимость применения  сложных пусковых приспособлений.

4.    Длительный выход на рабочий режим:

5.    Пульсация  светового потока;

Пульсация светового потока – непостоянство во времени излучения света и, соответственно, освещенности, вызванное переменным током в питающей сети, малой инерционностью процессов, сопровождающих работу этих ламп. Пульсация освещенности, не всегда заметная глазом, приводит: к быстрому утомлению зрения, покраснению глаз, головным болям.

         Показателем, характеризующим  пульсацию светового потока,  является коэффициент  пульсации освещенности – это критерий  глубины  колебаний  освещения  в результате изменения  во времени светового потока.

Необходимость  снижения и устранения  пульсации обусловлена тем, что при  рассмотрении быстро движущихся  или вращающихся  деталей в пульсирующем световом потоке возникает  стробоскопический  эффект, который  проявляется  в искажении зрительного  восприятия  объектов различения (вместо одного  предмета видны  изображения нескольких, либо кажется, что объект не вращается, а стоит на месте). Пульсация светового потока ухудшает условия   зрительной  работы, а стробоскопический  эффект ведет к увеличению опасности травматизма и делает  невозможным выполнение ряда  производственных операций.

В практике наибольшее распространение  из  газоразрядных  ламп нашли   люминесцентные, имеющие форму  цилиндрической  трубки. Внутри  поверхность  трубки покрыта  тонким слоем люминофора, который  служит  для  преобразования  ультрафиолетового излучения, возникающего при электрическом  разряде  в парах ртути, в видимый свет. Относительно малая  яркость этих  ламп  позволяет создать комфортные   условия  (по ограничению  слепящего  действия), что особенно важно для помещений, где  производится  напряженная  зрительная  работа. Различные  типы люминесцентных ламп  имеют различный спектральный  состав  и обеспечивают  широкий  диапазон требований к цветности излучения.  Эти лампы  обладают  самой высокой   цветопередачей, по сравнению с другими  искусственными источниками  света, включая  лампы накаливания.

2. Практическое задание:

Расчет светового потока точечным методом

В этом  случае считается, что  расчетная  поверхность  освещена  равномерно, а световой  поток  источника света (всех ламп одного светильника)  должен быть равен

Ф_свет. = ,                

где: Ф _свет. – световой  поток  источника света (всех ламп одного светильника), лм;

Е –  освещенность поверхности, определяется  исходя  из типа помещения, разряда зрительной работ или  эквивалентного размера объекта различия или методом непосредственной оценки (использование прибора ).

, лк;

F_р -  площадь расчетной  поверхности,м;

К – коэффициент запаса ;

Z  - коэффициент неравномерности освещенности;

п – число светильников  в осветительной установке ;

h  -  коэффициент  использования  светового потока, зависящий от  КПД светильника, коэффициентов отражения  потолка (β _{потолка}) и стен (β _стен  ), высоты  подвески светильников  и показателя  помещения ( i ), определяется  с учетом вышеперечисленных показателей по  справочным данным.

Показатель помещения (i )  определяется по формуле

i = ,                      

где  L,  B  - длина и ширина помещения, м

Н _р – высота подвески светильников, м

Задание на практическую работу :
 Произвести расчет светового потока для своего варианта источника света при измеренной освещенности:

I вариант

Тип источника света – лампа накаливания , мощностью Р =75Вт

Освещенность, полученная путем непосредственного измерения прибором

 Е = 240лк

Данные для выполнения расчета:

Ф_свет. = ,                  

где: Ф _свет. – световой  поток  источника света (всех ламп одного светильника), лм;

Е – требуемая  освещенность поверхности, определяется  с помощью прибора «ЛЮКСОМЕТР», лк;

F_р -  площадь расчетной  поверхности ,м;

К – коэффициент запаса = 1,3;

Z  - коэффициент неравномерности освещенности = 1,15;

п – число светильников  в помещении ( согласно испытательной установке);

h  = 0.06  коэффициент  использования  светового потока, зависящий от  КПД светильника, коэффициентов отражения  потолка (β _{потолка}) и стен (β _стен  ), высоты  подвески светильников  и показателя  помещения ( i ), определяется  с учетом вышеперечисленных показателей .

II Вариант:

Тип источника света – энергосберегающая люменисцентная лампа, мощностью

 Р =15Вт

Освещенность, полученная путем непосредственного измерения прибором

 Е = 460 лк

Данные для выполнения расчета:

Ф_свет. = ,                 

где: Ф _свет. – световой  поток  источника света (всех ламп одного светильника), лм;

Е – требуемая  освещенность поверхности, определяется  с помощью прибора «ЛЮКСОМЕТР», лк;

F_р -  площадь расчетной  поверхности ,м;

К – коэффициент запаса = 1,5;

Z  - коэффициент неравномерности освещенности = 1,1;

п – число светильников  в помещении ( согласно испытательной установке);

h  = 0.58  коэффициент  использования  светового потока, зависящий от  КПД светильника, коэффициентов отражения  потолка (β _{потолка}) и стен (β _стен  ), высоты  подвески светильников  и показателя  помещения ( i ), определяется  с учетом вышеперечисленных показателей .