Источники света и осветительная арматура

Источники света и осветительная арматура

Виды освещения

Установки электроосвещения различных видов выполняют во всех производственных и бытовых помещениях, в общественных, жилых и других зданиях, на улицах, площадях, дорогах, проездах. Кроме установок общего применения имеются специальные.

Специальные устройства электроосвещения называют осветительными установками. В состав осветительной электроустановки входят источники света, осветительные арматуры, пускорегулирующие устройства, электропроводки, электроустановочные изделия и приборы, щиты, щитки и распределительные устройства. В соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ) различают освещение общее (освещение всего или части помещения), местное (освещение рабочих мест, предметов, поверхностей), аварийное (обеспечивающее временно продолжение работы или эвакуацию людей) и охранное (освещение является составной частью рабочего и устанавливается вдоль границ охраняемой территории).

Светильники и прожекторы

Световой поток большинства источников света распределяется, а в пространстве достаточно равномерно.

Для рационального освещения помещения или открытого пространства требуется обычно распределить световой поток источника света вполне определённым образом: направить его вниз, или вверх. Для такого перераспределения светового потока применяют осветительные приборы.

Светильники являются осветительными приборами ближнего действия, служащими для освещения объектов, находящихся на небольшом расстоянии.

Прожектор в отличие от светильников является осветительным прибором дальнего действия и используется для освещения удалённых объектов.

Светильник состоит из источника света и осветительной арматуры. Главным назначением осветительной арматуры является перераспределение светового потока источника света. Ещё она предохраняет зрение рабочих от чрезмерной яркости источников света, защищает лампу от механических повреждений, защищает полости расположения источника света и патрона то воздействия окружающей среды, служит для крепления источника света, проводов, пускорегулирующих аппаратов.

Оптические системы осветительных приборов предназначены для перераспределения световых потоков источников света. Элементами оптических систем являются: отражатели, преломлятели, рассеиватели, защитные стёкла, экранирующие решётки и кольца.

Отражатели - перераспределяют световой поток лампы. В зависимости от отражения отражатели могут быть диффузными, матовыми или зеркальными.

Рассеиватели - перераспределяют световой поток лампы на основе рассеянного пропускания. Различают диффузные, матовые и матированные рассеиватели. Два последних обладают направленно-рассеянным пропусканием ; у матированных рассеивающая способность меньше, чем у матовых.

Преломлятель - перераспределяет световой поток источника света, отразившийся от отражателя, перераспределяется с помощью рассеивателя или преломлятеля. Отдельные типы светильников могут не иметь отражателя или рассеивателя.

Современными электрическими источниками света являются лампы накаливания, люминесцентные низкого давления и ртутные высокого давления.

Почти для всех типов ламп средний срок службы составляет 1000 ч. В реальных условиях он может быть меньшим в зависимости от условий эксплуатации и конструктивного исполнения светильника. При работе в среднем 8 ч в день лампа живёт обычно 3-5 месяцев.

Лампы имеют невысокую световую отдачу от 7 до 17 лм/Вт. Этот показатель растёт при увеличении мощности лампы и снижении напряжения, на которое она рассчитана. Например, лампа мощностью 40 Вт 220В имеет световую отдачу около 10 лм/Вт, а 100-ваттная - до 14 лм/Вт. Лампы одинаковой мощности на 127 и 220 В отличаются по световому потоку на 10-12%. Отличить лучшую по энергоэкономичности лампу можно по её белому излучению.

Лампы накаливания - традиционный источник света в помещениях жилых и общественных зданий. Они создают неповторимую обстановку праздничности или уюта и применяются во всех случаях, когда это необходимо по условиям дизайна. В функциональном отношении они очень эффективны при освещении картин и других нестойких к воздействию света экспонатов. Их невысокий срок службы и световая отдача бывают не столь важны в помещениях с кратковременным пребыванием людей и при низких нормированных значениях освещённости.

По принципу действия галогенные лампы устроены так же, как и другие лампы накаливания. Главное отличие состоит в том, что внутренний объём лампы заполнен парами йода или брома - т.е. галогенных элементов, что и отражено в названии ламп. Это позволяет увеличить температуру и продолжительность жизни тела накала и, в конечном счёте, повысить в 1,5-2 раза световую отдачу и срок службы ламп. Другое важное отличие состоит в том, что колба выполнена не из обычного, а из кварцевого стекла, более устойчивого к высокой температуре и химическим взаимодействиям. Благодаря этому размеры галогенных ламп можно уменьшить в несколько раз по сравнению с обычными лампами такой же мощности. Устройство зеркальных галогенных ламп отличается тем, что зеркальный отражатель вместе с цоколем приклеен к колбе лампы. Лампы с полупрозрачным (интерференционным) покрытием почти не нагревают освещаемую поверхность, т.к. ИК излучение пропускается отражателем «назад». Некоторые типы ламп имеют также фильтры, не пропускающие УФ лучи.

Наряду с лампами, рассчитанными для непосредственного включения в сеть с напряжением 220,127 или 110 В, очень широкое применение находят лампы низкого напряжения обычно на 12 В. Как и все лампы накаливания, галогенные лампы резко реагируют на изменение напряжения в сети. Увеличенное на 5-6% напряжение может привести к почти двукратному сокращению срока службы.

Большинство галогенных ламп имеют срок службы 2000 ч, т.е. в 2 раза больший, чем обычные лампы накаливания. Энергоэкономичность в 1,5-2 раза выше, чем у других ламп накаливания. Световая отдача трубчатых ламп находится в пределах от 14 лм/Вт (при мощности 60 Вт) до 25 лм/Вт (при мощности 2000 Вт). У остальных ламп световая отдача составляет от 14 до 17 лм/Вт при сетевом напряжении и почти до 20 лм/Вт для маломощных ламп низкого напряжения.

Лампы на сетевое напряжение с цилиндрической или свечеобразной колбой с успехом заменяют обычные лампы во всех сферах их применения и особенно там, где требуются небольшие габариты по условиям размещения в стеснённых объёмах или скрытого расположения. Зеркальные лампы, особенно на низкое напряжение, практически незаменимы в технике акцентированного освещения выставок, музеев, витрин, ресторанов, жилых помещений и др.

Люминесцентные лампы (КЛЛ). Принцип действия состоит в использовании электролюминесценции (свечения паров металлов и газов при прохождении через них электрического тока) и фотолюминесценции (свечение вещества люминофора при его облучении другим, например, невидимым УФ светом). В люминесцентной лампе электрический разряд происходит при низком давлении ртути и некоторых инертных газов; электролюминесценция характеризуется очень слабым видимым и сильным УФ излучением. Световой поток лампы создаётся главным образом за счёт фотолюминесценции - преобразования УФ излучения в видимый свет слоем люминофора, покрывающим изнутри стенки трубчатой стеклянной колбы. Таким образом, лампа является своеобразным трансформатором невидимого света в видимый. Энергоэкономичность - это основное преимущество люминесцентных ламп. Их световая отдача, в зависимости от цветности, качества цветопередачи, мощности и типа ПРА находится в пределах от 50 до 90 лм/Вт. Наименее экономичны лампы небольшой мощности и высоким качеством цветопередачи.

Поскольку лампа не предназначена для непосредственного включения в сеть, значение напряжения на лампе при её маркировке не приводится. В комплекте с ПРА лампы обычно рассчитаны на питание от сети переменного тока промышленной частоты. Для питания от сети постоянного тока требуются специальные ПРА.

Лампы отличаются высоким сроком службы, достигающим 15000 ч. Некоторые производители приводят с учётом оптимизации расходов на освещение рентабельный срок службы, который может быть в два раза меньше. Указанные в техдокументации значения срока службы значительно меньше продолжительности жизни лампы до полного отказа. В режиме частых включений срок службы лампы сокращается.

Люминесцентные лампы - наиболее массовый источник света для создания общего освещения в помещениях общественных зданий: офисах, школах, учебных и проектных институтах, больницах, магазинах, банках, предприятиях текстильной и электронной промышленности и др. Весьма целесообразно их применение в жилых помещениях: для освещения рабочих поверхностей на кухне, общего или местного (около зеркала) освещения прихожей и ванной комнаты. Нецелесообразно применение ламп в высоких помещениях, при температуре воздуха ниже 5°C и при затруднённых условиях обслуживания.

Применяемые для освещения разрядные лампы высокого давления можно подразделить на три группы: дуговые ртутные люминесцентные (ДРЛ), металлогалогенные (МГЛ) и натриевые лампы высокого давления (НЛВД).

Основные элементы устройства всех ламп одинаковы. В горелке из прочного тугоплавкого химически стойкого прозрачного материала в присутствии газов и паров металлов возникает свечение разряда - электролюминесценция. Горелка ламп ДРЛ и МГЛ выполнена из кварца, а НЛВД - из специальной керамики - поликора. Горелки содержат зажигающий газ аргон или ксенон и пары металлов при высоком давлении: ртути (у ДРЛ), ртути и смеси галоидов некоторых металлов (у МГЛ - отсюда название этих ламп), ртути и паров натрия (у НЛВД). Разряд происходит под действием приложенного к электродам горелки напряжения. Для облегчения зажигания в некоторых лампах предусмотрен вспомогательный электрод. Горелка размещена внутри внешней колбы обычно прозрачной у МГЛ и НЛВД или покрытой изнутри слоем люминофора (для улучшения цветопередачи) у ДРЛ. Выпускаются также малогабаритные лампы МГЛ и НЛВД без внешней колбы (в основном для установки в прожекторах).

Лампы могут иметь очень высокую мощность, достигающую 1000 и 2000 Вт. Для внутреннего освещения относительно небольших помещений представляют интерес МГЛ и НЛВД мощностью 35 и 70 Вт и ДРЛ мощностью 50,80 и 125 Вт.

Наименее чувствительны к колебаниям напряжения лампы ДРЛ. При изменении напряжения сети на 10-15% в большую или меньшую сторону работающая лампа отзывается соответствующим повышением или потерей светового потока на 25-30%. При напряжении менее 80% сетевого лампа может не зажечься, а в горящем состоянии погаснуть.

Срок службы большинства ламп составляет 10000-15000 ч.

Наименьшую световую отдачу среди рассмотренных разрядных ламп имеют лампы ДРЛ: 40-60 лм/Вт, наибольшую НЛВД - до 120 лм/Вт. Лампы МГЛ занимают промежуточное положение: их световая отдача составляет от 60 до 100 лм/Вт. Световая отдача ламп растёт с увеличением мощности.

Традиционные области применения ламп ДРЛ: освещение открытых территорий, производственных, сельскохозяйственных и складских помещений. Везде, где это связано с необходимостью большой экономии электроэнергии, эти лампы постепенно вытесняются НЛВД (освещение городов, больших строительных площадок, высоких производственных цехов и др.). Основные области применения МГЛ: открытые и закрытые спортсооружения, некоторые помещения зального типа в общественных зданиях, высокие производственные цеха с высокими требованиями к цветопередаче. Небольшие по мощности лампы всех типов могут успешно применяться для освещения придомовой территории, гаража, а также для дежурного освещения. МГЛ и НЛВД с улучшенной цветопередачей мощностью до 70-100 Вт начинают вытеснять лампы накаливания и люминесцентные лампы из сфер их применения в общественных и жилых зданиях. Все типы ламп с успехом используются для наружного освещения и светового оформления городов (фасады зданий, фонтаны, памятники, зелёные насаждения и др.)

Оптоволокно Волоконно-оптические технологии в освещении применяются уже несколько десятилетий, но до сих пор считаются экзотикой. Между тем, применение оптоволокна позволяет легко и элегантно решать сотни технических проблем, возникающих при разработке световых проектов, а во многих случаях вообще является единственно возможным решением.

Оно позволяет управлять светом, например: загнать его внутрь гибкого световода, провести сквозь стены, через землю и воду, огибая углы и обходя препятствия, а когда необходимо - извлечь в нужных количествах и использовать по назначению.

Конструктивной основой гибких волоконных световодов являются стеклянные оптические волокна, которые выпускаются со специальными добавками, обеспечивающими их стойкость к поражению грибками, плесенью и водорослями, а также с добавками против вредного воздействия ультрафиолетового излучения. Волокно состоит из сердцевины, выполненной из мягкого материала, и более твёрдой оболочки. Разные материалы по-разному преломляют свет, что и заставляет работать физику полного внутреннего отражения: сердцевина должна иметь больший показатель преломления, чем оболочка

Уже сегодня пластиковое волокно широко применяется в освещении, оставив стекло далеко позади по объёмам продаж.. Стеклянное оптоволокно применяется в телекоммуникации для передачи данных с высокой скоростью.

Световоды бывают двух типов - торцевого и бокового свечения. Оптоволоконные кабели торцевого свечения работают по классической схеме передачи света с минимальными потерями в заданную точку пространства. Принцип действия кабелей бокового свечения, наоборот, основан на «побочном эффекте» свечения оптоволокна, возникающем из-за потерь при внутреннем отражении, когда часть света проходит наружу (это происходит при изгибе волокна, когда угол падения лучей меньше предельного и фактически внутреннее отражение становится не полным, а частичным. В световодах бокового свечения используются такие же волокна, как и в кабелях торцевого свечения, только они особым образом скручены или переплетены. При этом применяется прозрачная гибкая оболочка, и свет становится хорошо видным, создавая боковое свечение вдоль световода.

Эффективность оптоволоконной системы освещения не превышает 15-20%.

На первый взгляд, традиционное освещение значительно более эффективно: типичное значение светового КПД обычных световых приборов -50-70%.

Однако следует учитывать, что для традиционных осветительных установок характерны большие световые потери, когда часть излучаемого света теряется в пространстве или даже приводит к нежелательной (паразитной) засветке. При этом общий КПД установки с учётом так называемого коэффициента использования светового потока может быть значительно ниже, и обеспечиваемые оптоволоконной системой 15% становятся вполне конкурентоспособным результатом.

Оптические волокна не проводят электричество, а производимое ими количество тепла ничтожно.

Оптоволоконные световоды могут находиться в непосредственном контакте с водой и с любыми строительными материалами. Оптические волокна не проводят ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

Производители как полимерного, так и стеклянного оптоволокна декларируют средний срок службы изделий более 20 лет.

Система оптоволоконного освещения: Три основных части системы - проектор, световодный жгут и оптические насадки. Проектор - не просто ящик с лампой, а довольно сложное устройство, в котором, помимо источника света со встроенным отражателем, могут находиться источник питания, пускорегулирующая аппаратура, экран, оптический порт, система охлаждения с вентилятором, а также устройства для создания специальных эффектов: электромотор с диском или барабаном для установки цветных светофильтров или перфорированных экранов, синхронизаторы, устройства DMX-управления и т.д.

В зависимости от применяемых источников света проектор может быть галогенным, газоразрядным или светодиодным.

Галогенные проекторы оснащаются дихроичными галогенными лампами, обычно мощностью 50,75 и 100 Вт. Галогенные проекторы могут быть анимационными, с управлением изменением цвета (в том числе по протоколу DMX512, применяемому в профессиональном сценическом свете), а также приспособленными для создания специальных эффектов (например, “звёздное небо”). Газоразрядные проекторы оснащаются металлогалогенными лампами, обычно 70 или 150, реже 250 и 400 Вт. Дополнительные опции такие же, как и у их галогенных собратьев.

Светодиодные иллюминаторы в качестве источника света используют полупроводниковые приборы - светодиоды.

Проектор - активный элемент оптоволоконной системы освещения - нуждается в особом обращении при установке и обслуживании. Световодный жгут - уникальная часть системы, состоящая из группы волокон и световодов различных типоразмеров и длин. Световодный жгут, точнее тот его конец, который присоединяется к проектору, специальным образом обрабатывается и вставляется в соединительное устройство - оптический порт.

Освещение строительных площадок

Для электрического освещения строительных площадок и участков следует применять типовые стационарные и передвижные инвентарные осветительные установки. Передвижные инвентарные осветительные установки должны размещаться на строительной площадке в местах производства работ, и в зоне транспортных путей и др. Строительные машины должны быть оборудованы осветительными установками наружного освещения. В тех случаях, когда строительные машины не поставляются комплектно с осветительным оборудованием для наружного освещения, при проектировании электрического освещения должны быть предусмотрены установки наружного освещения, монтируемые на корпусах машин. Электрическое освещение строительных площадок и участков подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное и охранное. Рабочее освещение должно быть предусмотрено для всех строительных площадок и участков, где работы выполняются в ночное время и сумеречное время суток, и осуществляется установками общего освещения (равномерного или локализованного) и комбинированного (к общему добавляется местное). Общее равномерное освещение следует применять, если нормируемая величина освещенности не превышает 2 лк. В остальных случаях и дополнении к общему равномерному должно предусматриваться общее локализованное освещение или местное освещение.

Для освещения мест производства наружных строительных и монтажных работ должны применяться источники света:

· лампы накаливания общего назначения - ЛН по ГОСТ 19190-84;

· лампы накаливания прожекторные по ГОСТ 19190-84;

· лампы накаливания галогенные по ГОСТ 19190-84;

· лампы ртутные газоразрядные высокого давления ДРЛ по ГОСТ 23583-79, ГОСТ 23198-78;

· лампы ртутные газоразрядные высокого давления ДРИ по ГОСТ 20401-75;

· лампы ксеноновые ДКсТ по ГОСТ 20401-75;

· лампы натриевые высокого давления НЛВД по ГОСТ 24169-80.

Общее освещение должно осуществляться световыми приборами по ГОСТ 6047-75, ГОСТ 8045-82. Для общего равномерного освещения строительных площадок должны применяться световые приборы:

· светильники с ЛН при ширине строительной площадки до 20 м;

· светильники с лампами типа ДРЛ и типа НЛВД-при ширине площадки от 20 до 150 м;

· прожекторы с ЛН и лампами ДРИ-при ширине площадок от 150 до 300 м;

· светильники и прожекторы с лампами ДКсТ, имеющие коэффициент усиления силы света не менее 10-при ширине площадки свыше 300 м.

Для освещения мест производства строительных и монтажных работ внутри здания должны применяться светильники с лампами накаливания общего назначения. Для общего локализованного освещения при расположении светильников на расстоянии 15 м и менее от мест производства работ должны применяться светильники с лампами типов ДРЛ и ПЛВД, а также прожекторы с лампами типов ЛН и ДРЛ. Светильники общего локализованного освещения устанавливаются на зданиях, конструкциях и мачтах общего равномерного освещения. Установка осветительных устройств на сгораемых кровлях (покрытиях) зданий запрещается. Аварийное освещение должно быть предусмотрено в местах производства работ по бетонированию ответственных конструкций в тех случаях, когда по требованиям технологии перерыв в укладке бетона недопустим. Аварийное освещение на участках бетонирования железобетонных конструкции должно обеспечивать освещенность 3 лк, а на участках бетонирования массивов-1 лк на уровне укладываемой бетонной смеси. Эвакуационное освещение должно быть предусмотрено в местах основных путей эвакуации, а также в местах проходов, где существует опасность травматизма. Эвакуационное освещение должно обеспечивать внутри строящегося здания освещенность 0,5 лк, вне здания-0,2 лк. Охранное освещение предусматривается в тех случаях, когда в темное время суток требуется охрана строительной площадки или участка производства работ. Для осуществления охранного освещения следует выделять часть светильников рабочего освещения. Охранное освещение должно обеспечивать на границах строительных площадок или участков производства работ горизонтальную освещенность 0,5 лк на уровне земли или вертикальную на плоскости ограждения. Для строительных площадок и участков работ необходимо предусматривать общее равномерное освещение. При этом освещенность должна быть не менее 2 лк независимо от применяемых источников света, за исключением автодорог. Для участков работ, где нормируемые уровни освещенности должны быть более 2 лк, в дополнение к общему равномерному освещению следует предусматривать общее локализованное освещение. Для тех участков, на которых возможно только временное пребывание людей, уровни освещенности должны быть снижены до 0,5 лк.

Наружное освещение автодорог, линий забойных конвейеров выполняется светильниками типов СПО,СПП,СЗП с лампами накаливания и топов СПОР,СППР,СЗПР и других с лампами ДРЛ.

Расчет освещения светильниками проводится точечным методом. Предварительно выбирается тип светильника. Высота установки светильников над уровнем освещаемой поверхности (h) ВЫБИРАЕТСЯ СОГЛАСНО ТРЕБОВАНИЯМ СНиП 11-4-79 « Естественное и искусственное освещение». Для ограничения слепящего действия светильников высота установки их над уровнем земли должна быть:

Для светильников с защитным углом < 15° - не менее указанной в таблице для светильников с защитным углом 15° и более - не менее 3,5 м при любых источниках света.

Допускается не ограничивать высоту подвеса светильников с защитным углом 15° и более на площадках для прохода людей или обслуживания технологического оборудования.

Для освещения складов, железнодорожных станций и других открытых территорий и площадок карьеров наибольшее применение нашли прожекторы заливающего света типов ПЗИ,ПЗМ,ПЗР,ПЗС, фокусирующие прожекторы типа ПФС с лампами накаливания, типа ПФР со специальными сферическими ртутными лампами ДРШ-500 и прожекторы ПКН с галогенными лампами накаливания

Для освещения объектов на территории карьера применяются лампы накаливания: общего пользования типа НГ, специальные прожекторные типа ПЖ, галогенные типов КИ,КГ. Газоразрядные лампы: ртутные лампы высокого давления типа ДРЛ, металлогалогенные типа ДРИ и натриевые ДНаТ используются в светильниках для наружного освещения территорий пром. площадок карьеров, автодорог и др. Дуговые ксеновые ДКсТ наиболее мощные газоразрядные источники света - применяют для общего освещения карьеров.

Светильники общего назначения типов СВ,СКЗЛ,СПЗЛ,СПО,СПП и СЗП с лампами накаливания, а также типов СПОР,СППР,СЗПР,СКЗР,СКЗПР и СВР с дуговыми ртутными лампами широко применяют для освещения подъездных дорог, отвалов и распред. пунктов карьеров.

Светильники специального назначения типов ОУКсН,ККУОЗ, ИСУ01, ИСУ02 с ксеноновыми лампами устанавливаются на специальных мачтах и применяют для освещения больших территорий карьеров.