Характеристики осветительных приборов

Осветительные приборы (ОП) – это устройства, содержащие источник света (лампу), и осветительную арматуру, которая перераспределяет световой поток источника света в пространстве требуемым образом. Кроме того, ОП обеспечивает крепление лампы, защиту ее от механических повреждений и воздействия окружающей среды, а также подвод напряжения к лампе.

По общепринятой классификации все ОП делятся на три класса:

- светильники;

- прожекторы;

- проекторы.

Светильники и прожекторы – это приборы, предназначенные для освещения определенных объектов как внутри, так и вне помещений. Проекторы – это приборы, концентрирующие световой поток источника света на определенной четко ограниченной площади. Наиболее распространенный вид проектора – кинопроектор, создающий заданную освещенность только на площади экрана.

Ниже основное внимание будет уделено светильникам.

Основные светотехнические параметры светильников:

- характер светораспределения (кривые силы света КСС и изолюксы);

- коэффициент распределения светового потока К _ф, равный отношению светового потока, излучаемого светильником в нижнюю полусферу Ф_ниж, к полному потоку светильника Ф_св:

К _ф = ; (2.1)

- коэффициент полезного действия – отношение светового потока светильника Ф_св к потоку установленного в нем источника света Ф_л:

. (2.2)

Характер светораспределения показывает изменение силы света светильника при движении контрольной точки в меридиональной плоскости. Сила света выражается в относительных единицах. За единицу силы света принимается ее максимальное значение в рассматриваемой меридиональной плоскости.

По характеру светораспределения светильники с точечными источниками света (ЛН, ДРЛ и т. п.) делятся на семь типов (рис. 2.7).

Практическое построение КСС иллюстрируется на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Построение КСС светильника

 

В эксперименте используется поворачивающийся рычаг длиной r. В центре вращения рычага находится светильник с источником света, а на конце рычага – фотоэлемент люксметра. При повороте рычага вокруг светильника на угол a через каждые 10° производится измерение освещённости E _a люксметром.

Сила света для каждого угла a поворота рычага в соответствии с выражением (1.9) будет равна

I _a =r ² E _a. (2.3)

В практике расчетов осветительных установок применяют пространственные кривые равной освещенности (пространственные изолюксы). Эти кривые (рис. 2.8) для различных типов стандартных светильников с условным источником света со световым потоком 1000 лм приводятся в справочных материалах.

Рис. 2.7. Типовые светораспределения (кривые силы света КСС) светильников

Рис. 2.8. Пространственные изолюксы для светильников с различным светораспределением

Изолюксы построены в прямоугольной системе координат с осями h и d, смысл которых поясняется рис. 2.9.

 

Рис. 2.9. К вопросу определения освещенности в произвольной точке А

С – светильник, О – проекция светильника на расчетную плоскость; h – высота подвеса

светильника над расчетной плоскостью; d – расстояние от проекции светильника О до

произвольной точки А

 

Если источник света имеет световой поток, отличающийся от 1000 лм, то величина освещенности в точке А пересчитывается пропорционально.

Важной функцией светильника является защита глаз от блесткости. Степень защиты от блесткости характеризуется величиной защитного угла γ (рис. 2.10), под которым понимают угол, образуемый горизонталью, проходящей через источник света, и прямой, проходящей через край арматуры.

 

а) б)

Рис. 2.10. Защитный угол светильника с лампой накаливания (а) и

люминесцентными лампами (б)

 

Для обеспечения защитного угла в светильниках с трубчатыми люминесцентными лампами применяют продольные и поперечные экранирующие планки, которые совместно образуют экранирующую решетку.

Области применения различных светильников. В помещениях, где отношение высоты к площади велико, целесообразно применять светильники концентрированного или глубокого светораспределения (К или Г). Такие светильники направляют основную часть светового потока непосредственно на рабочие поверхности, что повышает эффективность их использования.

В помещениях, где отношение высоты к площади мало, целесообразно применять светильники более широкого светораспределения (Д, Л, М), что позволяет даже при значительных расстояниях между светильниками обеспечить равномерное распределение освещенности по рабочей поверхности.

Светильники с широким (Ш) и синусным (С) светораспределениями целесообразно применять при необходимости хорошего освещения стен помещения (например, на выставках, в музеях и т. п.).

По величине коэффициента К _ф светильники делятся на пять классов:

- прямого света П (К _ф >80 %);

- преимущественно прямого света Н (80 % > К _ф >60 %);

- рассеянного света Р (60 % > К _ф >40 %);

- преимущественно отраженного света В (40 % > К _ф >20 %);

- отраженного света О (К _ф < 20 %).

Каждая группа имеет свою область применения.

Светильники прямого света используются в помещениях с темными, плохо отражающими свет потолками и стенами, например в литейных, кузнечных, механических и других цехах, где выделяется много пыли, дыма, копоти и разных испарений. От светильников прямого света получаются довольно резкие тени, не сглаживаемые светом, отраженным от стен и потолка.

Благодаря тому, что наибольшая часть светового потока направляется непосредственно на освещаемые поверхности, светильники прямого света – самые экономичные по расходу электроэнергии.

Светильники преимущественно прямого света устанавливаются в цехах, имеющих стены и потолки, хорошо отражающие свет. Эти светильники имеют металлический корпус с небольшим отражателем. Лампа закрывается светорассеивающим стеклом.

Светильники преимущественно прямого света дают довольно мягкие тени, что имеет большое значение для многих цехов и видов работ, особенно при отсутствии местного освещения.

Светильники рассеянного света применяются в тех цехах, где необходимо создать высокие уровни освещенности рассеянным светом (офисные и бытовые помещения со светлыми потолками и стенами).

Светильники преимущественно отраженного света и светильники отраженного света необходимы в случаях, когда по характеру работы нежелательны даже незначительные тени.

Светильники отраженного света менее экономичны, чем светильники групп прямого или рассеянного света.

Светильники с линейными люминесцентными лампами, как правило, выполняются многоламповыми и могут быть прямого света, преимущественно прямого света и рассеянного света.

Повышение КПД светильника достигается применением отражателей с высоким коэффициентом отражения, рассеивателей с высоким коэффициентом пропускания и других конструктивных особенностей. Чем совершеннее светильник, тем меньшая доля светового потока поглощается в арматуре и тем выше его КПД. Реальные светильники имеют КПД в пределах 40…90 %, причем, как правило, нижнее значение свойственно светильникам рассеянного, а верхнее – прямого света.

Обозначения светильников. Общая структура буквенно-цифрового обозначения светильника имеет следующий вид:

1 2 3 4-5 х 6-7-8,

где 1 – буква, обозначающая источник света:

Н – лампы накаливания общего применения;

Р – ртутные лампы типа ДРЛ;

Л – трубчатые люминесцентные лампы;

И – кварцевые галогенные лампы накаливания;

Г – ртутные лампы типа ДРИ;

Ж – натриевые лампы и т. д.;

2 – буква, обозначающая способ установки светильника:

С – подвесной;

П – потолочный;

Б – настенный;

Т – торшерный;

К – консольный и т. д.

3 – буква, обозначающая основное назначение светильника:

П – для промышленных предприятий;

О – общего назначения;

У - для наружного освещения;

Б – для бытовых помещений;

4 – двузначное число (01-99), обозначающее номер серии;

5 – число, обозначающее количество ламп в светильнике (для одноламповых светильников число 1 и знак "х" не ставятся);

6 – число, обозначающее мощность одной лампы (Вт);

7 – трехзначное число (001-099), обозначающее номер модификации;

8 – буква, обозначающая климатическое исполнение светильника:

У – для районов с умеренным климатом;

Т – для районов с тропическим климатом;

ХЛ – для районов с холодным климатом;

УХЛ – для районов с умеренным и холодным климатом;

О – общеклиматический (для всех районов) и т. д.

 

 

Пример обозначения типа светильника:

ЖКУ40-250-001 – светильник наружного освещения, консольный серии 40 с лампой типа ДНаТ мощностью 250 Вт модификации 001.

Класс защиты светильника от пыли и воды обозначается латинскими буквами IP (International Protection) и двумя цифрами.

Первая цифра обозначает защиту от пыли:

2 – пыленезащищенный;

5 – пылезащищенный;

6 – пыленепроницаемый.

Вторая цифра обозначает защиту от воды:

0 – водонезащищенный;

2 – каплезащищенный;

3 – дождезащищенный;

4 – брызгозащищенный;

5 – струезащищенный;

7 – водонепроницаемый.

Для некоторых светильников обозначение защиты не имеет букв IP, а у первой цифры, обозначающей степень защиты от пыли, добавляется штрих (например, 5’4).

Некоторые типы светильников показаны на рис. 2.11- 2.14.

 

Рис. 2.11. Светильники промышленные подвесные НСП, РСП, ЖСП, ГСП:

используется с разными типами ламп: накаливания, ртутными, натриевыми, металлогалогенными, компактными люминесцентными; применяется для общего освещения производственных помещений

 

Рис. 2.12. Светильники консольные РКУ, ГКУ, РКУ:

используется с разными типами ламп (ДНаТ, ДРИ, ДРЛ); применяется для освещения территорий (площадей, улиц и дорог с различной интенсивностью движения транспорта, пешеходных и прогулочных зон и др.)

 

Рис. 2.13. Светильники люминесцентные ЛПО, ЛПП:

тип ЛПО – применяется для освещения общественных зданий, магазинов, офисов, лечебных учреждений, школ, столовых промышленных помещений и др.;

тип ЛПП – применяется для освещения промышленных помещений больших площадей с высокими потолками (более 3 м)

а) б) в)

г) д) е)

Рис. 2.14. Светильники светодиодные внутренней (а,б,в) и наружной (г,д,е) установки

2.4. Выбор светильников

Выбор типа светильников следует производить с учетом характера их светораспределения, экономической эффективности и условий окру­жающей среды. Это означает, что светильники должны соответствовать типу лам­пы; конкретной светотехнической функции (общего, местного или комби­нированного освещения); форме фотометрического тела, классу светорас­пределения и типу КСС; возможности перемещения при эксплуатации (стационарные и переносные); способу установки; классу защиты от пора­жения электрическим током и степени защиты от пыли и воды; исполне­нию для работы в определенных условиях эксплуатации; способу питания ламп; возможности изменения светотехнических характеристик и т. д.

Условия окружающей среды, соответствующие помещения и зоны имеют следующую классификацию.

Пожароопасные помещения:

П-I – помещения, в которых обращаются горючие жидкости с тем­пературой вспышки паров выше 61°С (например склады минеральных ма­сел и т.д.);

П-II – помещения, в которых выделяются горючие пыли или волокна с нижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м;

П-IIa – помещения, в которых обращаются твердые или волокни­стые горючие вещества;

П-III – зоны, расположенные вне помещения, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61°С (например, откры­тые склады минеральных масел) или твердые горючие вещества (напри­мер, открытые склады угля, торфа, дерева и т.д.).

Помещения:

- пыльные, в которых по условиям производства выделя­ется технологическая пыль (проводящая или непроводящая) в таком коли­честве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, ап­паратов и т.п.;

- сухие, в которых относительная влажность не превыша­ет 60 % при 20 °С; нормальные сухие помещения, в которых отсутствуют условия, характерные для помещений жарких и пыльных, и с химически активной средой;

- влажные, в которых пары или конденсирующаяся влага выделяются лишь временно и в небольших количествах и относительная влажность ко­торых более 60 %, но не выше 75 % при 20 °С;

- сырые, вкоторых относительная влажность длительно превышает 75 % при 20 °С;

- особо сырые, в которых относительная влажность воз­духа близка к 100 % (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в по­мещении, покрыты влагой) при 20 °С;

- жаркие, в которых температура длительно превышает 30 °С;

- химически активные, в которых по условиям производ­ства постоянно или длительно содержатся пары или образуются отложе­ния, действующие разрушающе на изоляцию и токоведущие части элек­трооборудования;

- с повышенной опасностью,характеризуемые наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

- сырости или проводящей пыли;

- токопроводящих полов;

- высокой температуры;

- возможности одновременного прикосновения человека к заземлен­ным конструкциям зданий и корпусам технологических механизмов с од­ной стороны и корпусам электрооборудования с другой;

- особо опасные помещения, характеризуемые наличием одного из сле­дующих условий, создающих особую опасность:

- особой сырости;

- химически агрессивной среды;

- одновременного наличия двух или более условий повышенной опасности.

В соответствии с требованиями ПУЭ в пожароопасных помещениях П-I, П-II должны применяться светильники с классом защиты не ниже IP 53, а в помещениях П-III – не ниже IP 23. Во взрывоопасных помещениях В-I и В-II должны применяться светильники соответственно взрывобезопасные и повышенной надежности против взрыва.

Минимально до­пустимую степень защиты светильников по ГОСТ 17677-82-1 и ГОСТ- 14254-80 для освещения непожаро- и невзрывоопасных помещений с раз­ными условиями среды следует принимать по табл. 2.5. Для взрывоопасных зон допустимую степень защиты светильников следует принимать по табл. 7.3.11 ПУЭ.

При размещении светильников в производственных помещениях и установках наружного освещения необходимо учитывать следующие условия:

- создание нормируемой освещенности наиболее экономичным путем;

- соблюдение требований к качеству освещения (равномерность, направление света, ограничение теней, пульсации освещенности, а также прямая и отраженная блескость);

- безопасный и удобный доступ для обслуживания;

- наименьшую протяженность и удобство монтажа групповой сети;

- надежность крепления светильника.

Вопросы для самопроверки

1. На какие классы делятся источники света?

2. Назовите световые и электрические характеристики источников света.

3. Приведите конструкцию лампы накаливания.

4. Назовите характеристики и область применения ламп накаливания.

5. Приведите конструкцию галогенной лампы накаливания.

6. Назовите достоинства, недостатки и область применения галогенных ламп накаливания.

7. Приведите конструкцию люминесцентной лампы.

8. Поясните термин «люминесценция».

9. Назовите достоинства, недостатки и область применения люминесцентных ламп.

10. Приведите схемы включения в сеть люминесцентных ламп.

11. Каковы конструкция и характеристики компактных люминесцентных ламп.

Таблица 2.5