|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Газоразрядные источники светаСтр 1 из 9Следующая ⇒
ВВЕДЕНИЕ Электрическое освещение существует уже более века. За этот период источники света и световое оборудование достигли значительного прогресса. Рассмотрим основные тенденции развития современного света:
1) Примеры принадлежностей: Люминесцентные лампы (включая компактные) – классы энергопотребления «А» и «В». Галогенные лампы – в основном класс «D» Лампы накаливания – классы «E» и «F». В нашей стране пока не научились экономить на электроэнергии – лампы накаливания, являющиеся самыми не эффективными (лишь 5% электроэнергии преобразуется в свет), используются повсеместно.
2) Световой комфорт. Лампы давно уже стали не просто источником света, а ещё и инструментом для создания максимально комфортного и эффективного освещения. Для создания приятной рабочей атмосферы важным фактором является правильное освещение. Доказано, что оно оказывает влияние не только на зрительную способность и общее здоровье человека, но и на его работоспособность и производительность его труда. Например, в Российских офисах, магазинах в светильниках повсеместно используются лампы Т8 стандартных цветностей (лампы ЛБ/ЛД 18, 36, 58 Ватт).стандартных цветностей. Но коэффициент цветопередачи (Ra) этих ламп низкий –всего 60-70. При длительно нахождении под таким светом человек быстрее устаёт и теряет работоспособность. В странах Западной Европы, например, эти лампы используются только для освещения складов и вспомогательных помещений, а для освещения помещений с постоянным нахождением людей только лампы с улучшенной цветопередачей. Не стоит забывать также о том, что мерцание распространенных ныне люминесцентных ламп, питающихся от электромагнитных ПРА (пускорегулирующих аппаратов), оказывает раздражающее действие на нервные клетки головного мозга. НИИ медицины труда РАМН считает, что улучшить качество освещения позволит установка люминесцентных светильников с использованием электронных ПРА.
3) Экологичность. Производители постоянно работают над снижением экологического риска от эксплуатации ламп: - снижение содержания в источниках света экологически опасных материалов (паров ртути, например); - увеличение процента переработки ламп; - увеличение срока службы источников света (такие лампы приходится реже утилизировать, снижаются расходы на обслуживание светильника).
4) Миниатюризация. Источники света малых размеров позволяют: - создавать светильники малых размеров; - реализовывать самые необычные дизайнерские решения; - создавать светильники со специальными свойствами (например, светильники для спортивных сооружений, где свет должен освещать арену, но не ослеплять зрителей. Достичь этого можно только при точной фокусировке светового пучка от источника света. Чем меньше источник света, тем проще фокусировка).
Все эти тенденции пока не находят достаточного применения в отечественной индустрии освещения. Руководители предприятий, администраций городов и областей часто ссылаются на отсутствие средств. Однако если сравнить стоимость эксплуатации устаревшего оборудования с модернизацией, которая приведёт к улучшению качества освещения и экономии текущих расходов, выигрыш всегда останется за высокими технологиями.
Основы теории света и цвета
Излучение Под излучением понимается передача энергии в форме электромагнитных волн определенной частоты и длины. Большинство физических явлений относится к распространению излучения и объясняется теорией электромагнитных волн. Излучение в широком смысле слова - электромагнитные волны, длины которых заключены в диапазоне с условными границами от 1 нм до 1 мм. Включает с себя воспринимаемое человеческим глазом видимое излучение, которое называется светом, а также два прилегающих потока излучения - инфракрасное (IR) и ультрафиолетовое (UV) (см. рисунок).
Различные типы оптического излучения схожи и могут быть воспроизведены искусственными источниками света и оптическими системами. Спектр видимого излучения (свет) состоит из волн различной длины, которые при взаимодействии с чувствительными элементами глаза человека воспринимаются как цвета. Дневной солнечный свет состоит из электромагнитных волн различной длины. Луч света при прохождении сквозь стеклянную призму преломляется и образует спектр, аналогичный которому мы можем наблюдать в радуге. Радуга образуется вследствие преломления в водяных каплях солнечных лучей. Каждый цвет радуги есть электромагнитная волна определенной длины. Смешение всех цветов радуги образует эффект дневного света.
Цветные объекты воспринимаются реалистично лишь тогда, когда соответствующий цвет представлен также в спектре источника света. К таким источникам света относятся солнечный свет, лампы накаливания и люминесцентные лампы с хорошей цветопередачей. Если направить свет натриевой лампы низкого давления сквозь стеклянную призму, то в результате преломления будет получено излучение лишь желтого цвета, так как в спектре данного источника света представлен лишь желтый свет.
2. Основные определения, применяемые в светотехнике
Световой поток Ф. Световым потоком Ф называется мощность видимого излучения или мощность светового излучения, оцениваемого по световому ощущению, которое оно производит на средний человеческий глаз. Единица измерения: люмен (лм). Мощность видимого излучения источника света выражается не в ваттах, а в люменах, потому что человеческий глаз по-разному воспринимает излучение волн различных длин. Световой поток от источников света – будь то простая спичка или современная электрическая лампа – как правило, распространяется более или менее равномерно во все стороны. Однако с помощью зеркал или линз свет можно направить нужным нам образом, сосредоточив его в некоторой части пространства. Часть или доля такого пространства характеризуется телесным углом. Сила света I. Источник света излучает световой поток Ф в разных направлениях неодинаково.
Единица измерения: кандела (кд). Освещенность Е. Свет от какого-либо источника нужен, как правило, для того, чтобы осветить конкретное место – рабочий стол, витрину, улицы и т.п. Световая величина – освещенность - определяется отношением падающего светового потока к площади освещаемой поверхности. Другими словами – это количество света, падающего на единицу площади. Единица измерения: люкс (лк). Освещенность равна одному люксу, если поверхностная плотность светового потока в 1 лм равномерно распределена по площади в 1 кв. м. Чтобы представить эту величину, скажем, что освещённость около 1 Лк создаётся стеариновой свечой на плоскости, перпендикулярной направлению света с расстояния 1метр. Яркость L. Яркость L источника света или освещенной поверхности характеризует уровень возникающего в человеческом глазе светового раздражения, и тем самым регистрируемый мозгом уровень светового ощущения. Предположим, Вы смотрите на светящую поверхность с какого-либо определенного расстояния. Сила света этой светящей поверхности, поделенная на видимую Вашим глазом площадь этой поверхности, называется яркостью. Единица измерения: кандела на квадратный метр (кд/кв. м.).
Световая отдача η. Световая отдача η показывает, с каким КПД полученная электрическая мощность преобразуется в свет. Единица измерения: люмен/ватт (лм/Вт). Для источников света это важнейший показатель, так как он характеризует, насколько эффективен источник света. Например: У обычных ламп накаливания световая отдача составляет всего 10 лм/Вт, у галогенных ламп накаливания — 26 лм/Вт, у газоразрядных ламп, — 91 лм/Вт! Люминесцентные лампы – до 104 лм на Ват потреблённой энергии! Световая отдача - один из самых важных показателей, характеризующий экономическую эффективность источника света. Цветовой оттенок. Под цветовым оттенком понимается собственно излучаемый лампой цвет. Значение тех или иных цветовых оттенков выражается цветовой температурой. Единица измерения: Кельвины (К). Все лампы с цветовой температурой свыше 5000 К относятся к источникам дневного света (например, люминесцентные лампы дневного света). Ртутные лампы высокого давления и " белые" люминесцентные лампы относятся к группе нейтрально белого цветового оттенка (цветовая температура от 3300 К до 5000 К). Лампы накаливания и люминесцентные лампы теплых оттенков относятся к группе ламп теплого белого цветового оттенка (цветовая температура ниже 3300 К).
ЛД (люминесцентные дневного света)
Галогенные лампы
ЛБ (люминесцентные белые) Индекс цветопередачи Ra. Общий индекс цветопередачи Ra, показывает качество цветопередачи освещаемых объектов испытуемым источником света. Соответственно, чем выше индекс качества цветопередачи, тем более высокое качество освещения обеспечивается! Теоретически, максимальное значение этого показателя принято за Ra 100. Чем ниже индекс цветопередачи той или иной лампы, тем хуже она передает оттенки цветов. На практике, индексы цветопередачи подразделяются на несколько уровней: Ra > 90 – отличная цветопередача (1А по международной классификации) 90> Ra > 80 – очень хорошая (1В) 80> Ra > 70 – хорошая (2А) 70> Ra > 60 - удовлетворительная (2В) 60> Ra > 40 - приемлемое (3) Ra < 40 – плохое (4) Лампы уровня 1А используются в осветительных системах, где точность цветопередачи является одним из самых важных требований - в полиграфии, музеях, магазинах изделий из ткани и кожи.
Галогенные лампы Лампы накаливания
Люминесцентные лампы улучшенной цветопередачи
Люминесцентные лампы стандартные
Ртутные лампы высокого давления (ДРЛ)
Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ)
К лампам уровня 1В относятся трехполосные люминесцентные лампы, устанавливаемые преимущественно в осветительных системах административных зданий, школ, спортивных и промышленных сооружений. Лампы уровня 2А обладают хорошими характеристиками цветопередачи. Лампы уровня 3 используются для освещения промышленных предприятий, где от освещения не требуется точной передачи цветовых оттенков. Лампы уровня цветопередачи 4 не используются для внутреннего освещения. Их основное назначение – освещение магистралей, автомобильных трасс и т.д. Срок службы лампы. Важнейшим из эксплуатационных параметров ламп является срок службы лампы. Понятие срока службы неоднозначен. Приведём важнейшие определения: Полный срок службы – это время от начала эксплуатации источника света до его выхода из строя. Средний срок службы ламп - средняя продолжительность эксплуатации отдельных ламп в стандартных рабочих условиях (50 % отказов = средний срок службы ламп). Полезный срок службы – среднее время работы ламп в номинальных условиях, в течение которого их эксплуатация экономически оправдана. В процессе эксплуатации источника света (например, люминесцентная лампа) его световой поток снижается настолько, что уже не обеспечивает необходимый уровень освещённости, хотя и продолжает работать. В отечественном ГОСТе допустимый спад светового потока составляет 40% от первоначального, у импортных он составляет 30 %. Эксплуатационный ресурс. Эксплуатационным ресурсом упрощённо называется практический экономичный срок службы. Под этим сроком понимается время работы, после которого световой поток системы составляет около 80 % от первоначального светового потока системы. Вопросы для самопроверки:
Классификация ламп Все источники света условно можно разделить на 3 группы: Тепловые источники света а) стандартные лампы накаливания б) галогенные лампы накаливания Тепловые источники света Лампы накаливания В настоящий момент такие источники света являются наименее эффективными (с экономической точки зрения), но благодаря своему тёплому свету и дешевизне эти лампы - всё ещё самые распространённые источники света.
- дешевизна и компактность; - нет необходимости в ПРА; - мгновенное включение; - хорошая цветопередача (Ra 100). Главные недостатки: – низкая светоотдача (всего 5 % потребляемой электроэнергии преобразуется в свет); - малый срок службы (всего 1000 часов); - большое тепловое излучение.
Классифицировать лампы можно по следующим признакам: 3.1.1. По форме и виду колбы – а) стандартные (колба типа «А») – см. рисунок выше. б ) свечеобразные (трёх видов):
г) шаровидные лампы
д) зеркальные лампы накаливания. Зеркальные лампы, излучающие направленный свет, являются самым простым средством создания световых акцентов. В музеях и на выставках они могут осветить экспонаты, а в магазинах – товары.
По применению а) лампы общего назначения (с матированной или прозрачной колбой). Это лампы, повсеместно используемые в быту, административном и промышленном освещении. Мощность – от 15 до 300 Ватт, цоколи, как правило, от Е14 до Е40. б) декоративные (с цветными покрытиями колбы, колбами пастельных тонов) в) лампы для бытовой техники (швейные машины, духовые шкафы, холодильники) г) специальные: - лампы, не привлекающие насекомых. Спектр их света не видим насекомым, но комфортен для глаз человека. Например, SPECIAL INSECTA F60 YELLOW OSRAM. - лампы-трубки, идеальные источники света для подсветки зеркал, витрин и.т.д. Например, LINESTRA у OSRAM. - лампы из специального (неодимового) стекла. Оно обеспечивают контрастное воспроизведение всей цветовой гаммы освещаемого объекта. Области применения: подсветка цветов, растений, овощей для создания максимальной внешней привлекательности. (Например, лампа OSRAM Spot NATURA) 3.1.3. По типам цоколей: в подавляющем большинстве применяются цоколя Е14 и Е27 (простота установки).
3.1.4. По наполнению колбы типом газа: - вакуумные: мало распространены, так как мощность их не может быть высокой (более 25 Ватт, т.к. вольфрамовая нить быстро перегорит). - газонаполненные: заполнены инертным газом, что снижает скорость испарения вольфрама. Следовательно, повышается срок службы лампы и светоотдача. Такие лампы можно разделить на: а) заполненные аргоном: им заполняются практически все стандартные лампы накаливания; б) заполненные криптоном: этот газ позволяет нити накаливания нагреваться сильнее, излучаемый свет получается более ярким (при этом нить накала не перегорит раньше положенных 1000 часов), а светоотдача по сравнению с обычными лампами будет выше на 10 % (при равном энергопотреблении). Вопросы для самопроверки:
Галогенные лампы Галогенные лампы появились впервые в 1959 году в США и СССР. Достоинством галогенных ламп являются неизменно яркий свет, великолепная цветопередача, обеспечивающая красивые, " сочные" оттенки, и возможность создания любых световых эффектов. Предметы из стекла, хрусталя и металла, освещенные галогенными лампами, блестят ярче и притягательнее. Огромный выбор галогенных ламп предоставляет свободу в выборе вариантов освещения, когда важную роль играет не только функциональность, но и комфортное и равномерное освещение помещения. По сравнению с лампами накаливания, галогенные лампы имеют более высокую цветовую температуру (до 3100 К), благодаря чему их свет имеет более сочные и яркие цвета. Преимущества по сравнению с обычными лампами накаливания – - более долгий срок службы – в 2, 3 раза по сравнению с обычными лампами накаливания (наличие «галогенного цикла»); -более высокую световую отдачу, т.е. большее количество света при одинаковом потреблении электроэнергии вследствие более высокой температуры нити накала; - более высокую цветовую температуру (до 3100 К); - более компактны, миниатюрны; - сохранение светового потока на протяжении всего срока службы, т.к. колба источника света не чернеет благодаря наличию «галогенного цикла». Галогенные лампы работают от сети 220 В напрямую без трансформаторов, модели низкого напряжения - от источников питания 6, 12 и 24 В постоянного тока. Колбу галогенных ламп изготавливают их кварца, так как рабочая температура колбы достигает 500-600 градусов Цельсия. По этой же причине недопустимо, чтобы колба галогенных ламп была загрязнена (нельзя при установке прикасаться к колбе): из-за высокой температуры возможно обгорание, вследствие чего увеличивается вероятность того, что лампа выйдет из строя. Принцип галогенного цикла
А Температура ниже 1400 " С В Вольфрамовая нить накаливания С Температура свыше 1400 °С D Вольфрамовый галогенид Е Галогены F Частицы вольфрама G Стеклянная колба
Галогенные линейные лампы
Цветопередача - Ra 100. Напряжение – 220-230 V. Некоторые лампы данного типа выпускаются с защитой от ультрафиолетового излучения (благодаря специальным добавкам в кварц колбы).
Такие лампы имеют дополнительную колбу, имитирующую внешний вид обычных ламп накаливания – ЛОН, свечеобразных, зеркальных, ламп с колбой «GLOBA» и т.д. Основные преимущества данных ламп – А) снижение частоты замены ламп (срок службы 2000 часов вместо 1000 обычной) Б) света больше на 30-40 %, что позволяет либо снизить энергопотребление (Заменить обычную лампу накаливания 75 Ватт на 60 Ватт, сохранив уровень освещённости), либо просто улучшить уровень освещённости.
Вопросы для самопроверки:
Интегрированные лампы (т.е. со встроенным ПРА). 4.2.1. Неинтегрированные компактные люминесцентные лампы: Неинтегрированные компактные люминесцентные лампы могут быть классифицированы следующим образом: А) по типу ПРА, с которыми может работать лампа: - могут работать только с электромагнитными аппаратами и имеют встроенный стартер (это лампы с двухштырьковым цоколем); - могут работать как с электронными, так и с обычными ПРА и стартерами, т.к. не имеют встроенного стартера (это лампы с четырёхштырьковым цоколем). Б) по типам цоколя:
Лампы с двухштырьковыми цоколями: - чащеиспользуются в бытовых светильниках; Лампы с четырёхштырьковыми цоколями: - используются, в основном, в светильниках типа Downlights, аварийных и т.д.; - при работе с ЭПРА имеют функцию регулировки яркости. В) лампы со специальными свойствами: - для светильников Downlights. В процессе работы внутри этих светильников (нагрев лампы, работа ПРА) температура значительно повышается. Лампы для таких светильников разработаны таким образом, чтобы максимальный световой поток излучался при температуре от 10 до 70 градусов Цельсия. - для наружного освещения. У данных ламп максимум светового потока достигается при 5 градусах Цельсия.
Интегрированные лампы Интегрированные лампы (КЛЛ) пригодны к использованию везде, где применяются лампы накаливания, так как не требуют для работы никаких дополнительных устройств (ПРА уже встроен в цоколь лампы). Область применения безгранична – домашнее освещение, освещение офисов, магазинов, складских помещений. Основные преимущества по сравнению с лампами накаливания: - снижение потребления электроэнергии на 80 % при одинаковом количестве излучаемого света; - увеличенный в 3-15 раз срок службы (в зависимости от модели ламп и производителя); - возможность выбора оттенков цветов (холодные или тёплые).
Интегрированные компактные люминесцентные лампы можно классифицировать следующим образом: А) По форме колбы КЛЛ бывают
Б) По сроку службы: в зависимости от качества используемого люминофора и ПРА лампы могут иметь различный срок службы – от 3-х лет до 15 лет. На упаковке срок службы указан, как правило, в часах горения – от 3000 до 15000. Считается, что в среднем источник света работает 1000 часов в год. В) По видам цоколей: в подавляющем большинстве применяются цоколя Е14 и Е27 (простота установки).
Г) По цветности: выпускаются лампы и холодного, и тёплого свечения. Эффективность замены стандартной лампы накаливания на КЛЛ можно доказать простым расчётом: (параметры, помеченные звёздочкой, могут меняться в зависимости от конкретной модели ламп)
Таким образом, одна (! ) КЛЛ экономит за год примерно 65-70 рублей, или 780-840 рублей за 12 лет срока службы этой лампы. (Представьте себе экономию от перехода на КЛЛ всей квартиры, офиса, магазина и т.д.)
При замене ламп накаливания на интегрированные КЛЛ удобно пользоваться следующей таблицей соответствия:
При замене лампы накаливания на указанный аналог КЛЛ уровень освещённости остается неизменным, потребление электроэнергии сокращается в 5 раз.
Вопросы для самопроверки:
Лампы смешанного света. Основное преимущество ламп данного вида – отсутствие необходимости в ПРА, лампа «работает» напрямую от сети 220 Вольт. Вместе с тем основные свойства ртутных ламп сохранены: - энергосбережение (светоотдача 23 лм/Вт); - улучшенная цветопередача (Ra 65). Сфера применения ламп смешанного типа – уличное и промышленное освещение, где наиболее перспективным их использованием является замена ламп накаливания в целях экономии электроэнергии. Металлогалогенные лампы. Принцип действия металлогалогенных ламп практически такой, как у ртутных ламп высокого давления. Первичный источник излучения – та же горелка из кварца (иногда используются и керамические горелки), наполненная инертными газами и ртутью. Но в отличие от ламп ДРЛ, где видимый свет создаётся благодаря нанесённому на колбу люминофором, в металлогалогенных лампах это происходит благодаря специальным светоизлучающим добавкам (соединения натрия, скандия, галлия, индия с редкоземельными элементами – диспрозия, гольмия и т.д.).
Специальные источники света
Инфракрасные излучатели. Это источники света, созданные для максимально эффективного использования теплового излучения ламп накаливания. Лампа имеет зеркальный отражатель и красный светофильтр, работает от сетевого напряжения. Таким образом, весь инфракрасный спектр света проходит сквозь специальное стекло, проникновение видимого света минимально. Инфракрасное излучение эффективно нагревает освещаемую поверхность.
Бактерицидные излучатели. Фактически, это та же люминесцентная лампа, только с колбой из кварцевого стекла, не покрытой люминофором. Всё ультрафиолетовое излучение в спектре UV-C (самый жёсткий спектр UV излучения) через такое стекло беспрепятственно проникает в окружающую среду.
Осветительные приборы Осветительные приборы (ОП) – это устройства, перераспределяющие световой поток источников света в пространстве требуемым образом. Маркировка ОП. Структура условного обозначения светильников по ГОСТ 17677-82.
Вопросы для самопроверки:
Светоотражающие материалы. Светоотражающие материалы используются для изготовления отражателей и перераспределения светового потока источников света путем отражения его в нужных направлениях. Для получения светоотражающих материалов с рассеянным отражением, на поверхност Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-03-25; Просмотров: 1510; Нарушение авторского права страницы
Энергосбережение. Это самая важная и глобальная задача, которую решают разработчики и производители источников света. Во всём мире происходит значительный рост энергопотребления – увеличивается количество предприятий, магазинов, офисов. В нашей стране стоимость электроэнергии не столь велика, как например в Западной Европе. Но использование в светильниках современных источников света может принести реальную экономию. Оценить уровень экономичности источника света можно по специальной маркировке на упаковке изделия (см. рис.1). На маркировке указаны семь классов энергоэффективности ламп. Буквы обозначают уровень эффективности конкретного источника света. Буква «А» означает «очень эффективный класс», буква «G» - «наименее эффективный источник света».
В светотехнике, как и в любой другой отрасли науки и техники, существует ряд понятий, которые характеризуют свойства ламп и светильников в стандартизированных единицах измерения. Важнейшие из них приводятся ниже в кратком изложении.
Поэтому, количество света, излучаемого в каком-либо определенном направлении (в телесном угле) называется силой света I (пространственная плотность светового потока).
Основные преимущества ламп: 
В стеклянной колбе галогенной лампы содержатся галогены – соединения элементов - в основном йода или брома. Свечение создается путем поддержания температуры нити накаливания, близкой к точке плавления вольфрама (в районе 1600 градусов Цельсия). При такой температуре испаряющийся с нити накала вольфрам вступает в химическую реакцию с галогеном, наполняющим колбу лампы. В результате этого образовавшийся состав (галогенид) расщепляется, частицы вольфрама возвращаются на нить накала, а галоген высвобождается и продолжает участвовать в галогенном цикле. Следовательно, этот процесс позволяет нити накала служить значительно дольше нити накаливания обычной лампы (до 3000 часов против 1000 часов у обычной лампы накаливания). Другое преимущество - вольфрам вследствие такого цикла не оседает на стенках колбы, и она не чернеет.
Данные лампы работают от сетевого напряжения. Основная сфера применения – прожекторы FL (освещение рекламных щитов, магазинов, автомобильных парковок, стройплощадок и т.п.). Галогенные линейные лампы используются также в некоторых видах люстр, бра, торшеров.
4.Галогенные лампы для прямой замены обычных ламп накаливания 
