Электрические источники света

3

Югорский государственный университет

НИЖНЕВАРТОВСКИЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИКУМ

филиал государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Югорский государственный университет»

Реферат

по дисциплине « Электрооборудование гражданских и промышленных зданий»

Тема: «Электрические источники света»

ННТО.270116.09 3МНЭ-60 00 П3

Нижневартовск 2008

Содержание

1. Источники света

2. Внутреннее освещение

3. Наружное освещение

4. Аварийное освещение

1. Источники света

Разнообразные источники света по способу преобразования электроэнергии в световое излучение разделяются на две основные группы: тепловые (лампы накаливания всех типов) и газоразрядные (люминесцентные, ртутные лампы и т. п.).

Тепловые источники света используют свойство тел излучать при нагреве лучистую энергию. При достаточно большой температуре это излучение переходит в область видимого -- тело начинает светиться. Световое излучение увеличивается с повышением температуры тела. При этом изменяется и цветовой состав излучения. Это наглядно видно при нагреве стали. Сначала она становится красной и далее раскаляется «добела». В первых моделях ламп накаливания использовалась угольная нить, в современных лампах применяется нить из вольфрама.

Температура плавления вольфрама (около 3400 °С) дает возможность раскаливать нить до 2500--2700°С при условии предохранения ее от сгорания. Защита от сгорания может быть решена или полным удалением воздуха из стеклянной колбы, в которой размещена раскаленная нить, или заполнением ее инертным газом. В обоих случаях в связи с отсутствием кислорода сгорание нити не происходит. Однако при температуре нагрева нити, близкой к температуре плавления, резко усиливается явление испарения вольфрама. Пары вольфрама оседают на внутренней поверхности стекла колбы и делают ее менее прозрачной. Такое потемнение хорошо видно на перегоревших лампах. От испарения вольфрама нить становится тоньше и перегорает.

Для уменьшения тепловых потерь нить свертывают в плотную спираль. В некоторых типах ламп эту спираль свертывают еще раз в двойную спираль. Такие лампы называют биспиральными.

Данные по лампам общего назначения на напряжения 127 и 220 В приведены в табл. 3.2, по лампам для местного освещения -- в табл. 3.3. В зависимости от назначения лампы накаливания выпускаются в различном исполнении: с матированными и молочными колбами, с нанесенным на часть колбы отражающим слоем, в специальном железнодорожном, судовом, автомобильном и прожекторном исполнениях, с баллонами свечеобразной и специально декоративной формы и др.

Важнейшим показателем источников света является их экономичность, определяемая значением светоотдачи C=F/P. Светоотдача ламп накаливания составляет 7--19,7лм/Вт. Светоотдача растет с мощностью ламп. Для наиболее распространенных ламп 100--200 Вт, 220 В светоотдача равна 13,2-- 14 лм/Вт. Светоотдача криптоновой лампы в 14 лм/Вт достигается уже при мощности в 40 Вт. Из ламп накаливания лучшую светоотдачу имеют галогенные лампы с вольфрамовой нитью, работающей в парах йода. Пары йода растворяют испаряющийся с нити вольфрам и способствуют его повторному осаждению на нить. Этот процесс требует высокой температуры стенок колбы, поэтому ее изготовляют из кварца. Современные галогенные лампы имеют более сложное наполнение, трубчатую форму и малые размеры. Характеристика галогенных ламп накаливания для общего освещения напряжением 220, а внешний вид -- на рис. 3.1. Хотя лампы накаливания менее экономичны, чем газоразрядные источники света, они продолжают широко применяться в самых разных условиях.

Газоразряднеые лампы используют явление светового излучения газов или паров металла при прохождении через ни электрического тока (электрического разряда).

В условиях нормального атмосферного давления воздуха электрический разряд происходит при высоких напряжениях, например при прохождении молнии. При уменьшении давления газа электрический разряд происходит при меньших напряжениях, при этом в зависимости от состава газа или паров металла получается световое излучение различных цветов. Непосредственное использование такого излучения для целей освещения не представляется возможным, так как при цветном освещении будут искажаться естественные цвета всех предметов и людей.

Газоразрядные лампы цветового излучения -- красного, синего, зеленого и других цветов -- используются для светящихся надписей и всевозможных изображений в основном в рекламных целях. Достижение необходимой цветности светового потока обеспечивается применением люминофоров, наносимых на внутреннюю поверхность стеклянной трубки (баллона) лампы. Люминофорами называются вещества, дающие световое излучение при воздействии на них ультрафиолетового (невидимого) излучения, которое появляется вместе с видимым излучением при электрическом разряде.

Основными типами газоразрядных ламп, применяемых для освещения, являются люминесцентные лампы, ртутные лампы высокого давления, металлогалогенные лампы, натриевые и ксеноновые лампы.

Люминесцентные лампы относятся к газоразрядным источникам света низкого давления и конструктивно представляют собой (рис. 3.2) цилиндрическую стеклянную трубку 1, запаянную с обоих концов, с нанесенным на нее с внутренней стороны слоем люминофора. С обоих концов трубки расположены электроды 2. Кроме прямых .трубок, выпускаются также люминесцентные лампы с кольцевыми, U-образными и W-образными трубками.

Для возможности предварительного подогрева электродов и облегчения начала разряда они выполнены в виде двойной или тройной спирали из вольфрамовой проволоки, покрытой слоем окиси щелочноземельных металлов: бария, кальция и стронция. Из лампы откачивают воздух и заполняют минимальным количеством инертного газа '(обычно аргона и дозированной капельной ртути). Давление газа устанавливают в пределах нескольких паскалей. При подаче напряжения на предварительно подогретые электроды или импульса повышенного напряжения в лампе начинается разряд в парах ртути. Напряжение к лампе подается через штыревые контакты, расположенные в цоколях 3. По условиям температурного режима стенок стеклянной трубки при увеличении мощности лампы приходится увеличивать и ее длину.

Выпускаются люминесцентные лампы различной мощности, напряжения и цветности излучения.

По цвету излучения различают лампы: дневного света улучшенной светоотдачи (ЛДЦ), дневного света (ЛД). холодно-белого света (ЛХБ), тепло-белого света (ЛТБ) и белого света (ЛБ).

В числе газоразрядных ламп высокого давления широко используются дуговые ртутные лампы с исправленной цветностью типа ДРЛ, конструктивно отличающиеся от люминесцентных (рис. 3.3). В них газовый разряд происходит внутри прямой кварцевой трубки, наполненной аргоном с дозированным количеством ртути при давлении около 1 МПа. В конце трубки впаяны электроды, между которыми и происходит разряд. Кварцевая трубка помещена в баллон из тугоплавкого стекла, внутренние стенки которого покрыты тонким слоем люминофора. Сочетание излучения газового разряда и излучения люминофора позволяет получить необходимую цветность лампы. Лампа снабжена резьбовым цоколем, аналогичным цоколям ламп накаливания.

Лампы ДРЛ в основном применяются для наружного освещения и освещения высоких производственных помещений при отсутствии особых требований к правильной цветопередаче.

Более высокую световую отдачу дают металлогалогенные лампы. Это достигается путем ввода в разрядную колбу, кроме ртути и аргона, галоидных соединений различных элементов (т. е. соединений с йодом, бромом или хлором). Пары галогенидов, попадая в зону разряда, разлагаются, и входящие в них металлы дают дополнительное излучение. У стенок колбы галогениды восстанавливаются и вновь испаряются. В зависимости от состава галогенидов меняется цветность излучения. Разрядная кварцевая колба помещена во внешнюю стеклянную колбу эллипсоидальной или цилиндрической формы (рис.3.4).

Натриевые лампы высокого давления имеют еще более высокие показатели световой отдачи, но ввиду некоторого искажения цветопередачи используются в основном для наружного освещения. Ксеноновые лампы имеют меньшую светоотдачу, выпускаются до мощности 50 кВт. Сложность установки делает их применение ограниченным. Процесс совершенствования газоразрядных ламп продолжается, и следует рассчитывать на их более широкое распространение.

2. Внутреннее освещение

Строительные нормы и правила (СНиП П-4-79) регламентируют естественное и искусственное освещение как внутри, так и вне зданий. Естественное освещение обеспечивается наличием световых проемов (окон и т. п.) в конструкции самого здания. В отдельных случаях, например, при работах, очень высокой точности, возникает необходимость совмещенного естественного и искусственного освещения. Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное и охранное. Рабочее освещение выполняется во всех помещениях зданий, а также на открытых пространствах, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта. Кроме этих основных видов освещения необходимо предусматривать возможность выделения части светильников для освещения в нерабочее время -- дежурного освещения.

Значение освещенности принимается для производственных помещений в зависимости от точности работы и размера обрабатываемых деталей, а также от контраста между рассматриваемыми объектами и. фоном, а для жилых, общественных и вспомогательных зданий -- по назначению отдельных помещений.

При использовании ламп накаливания освещенность следует снижать по шкале освещенности одну ступень при системе комбинированного освещения, если нормируемая освещенность составляет 750 лк и более;

одну ступень при системе общего освещения для разрядов I--V, VII, при этом освещенность от ламп накаливания не должна превышать 300 лк;

две ступени при системе общего освещения для разрядов VI и VIII.

При комбинированном освещении, когда к общему освещению всего помещения добавляется местное освещение рабочих мест, освещенность определяется как сумма общего и местного освещений.

Нормы освещения следует повышать на одну ступень: при напряженной работе I--IV разрядов в течение всего дня (контроль изделий и т.п.); при повышенной опасности травматизма (при общем освещении 150 лк и менее); при работе или обучении подростков; при повышенных санитарных требованиях (при общем освещении 500 лк и менее); при постоянном пребывании работающих в помещениях без естественного освещения (при общем освещении 1000 лк и менее). В нормах учитываются еще некоторые детали условий работы, которые учитываются при проектировании. Освещенность от общего освещения в системе комбинированного освещения должна составлять 10 % от нормы для комбинированного освещения, но в пределах 150--500 лк

при газоразрядных лампах и 50--100 лк при лампах накаливания. В помещениях без естественного света освещенность от общего освещения в системе комбинированного освещения повышается.

3. Наружное освещение

Наружное освещение по своему назначению можно разделить на освещение мест производства работ вне зданий, освещение площадок предприятий, освещение улиц, дорог и площадей в городах и поселках, и освещение территорий общественных зданий, парков, стадионов, садов и выставок.

Нормы освещенности мест производства работ, проводимых вне зданий предусматривают несколько меньшую освещенность, чем внутри их. Это связано с тем, что вне зданий практически не выполняются особо точные работы и, кроме того, создание высокой освещенности на больших площадях требует сооружения сложных осветительных установок. Освещенность площадок предприятий нормируется в пределах 0,5--3 лк, в том числе освещенность 3 лк принимается для автомобильных внутризаводских проездов с интенсивным движением (свыше 1000 до 3000 машин в сутки) и лестниц, мостиков для переходов. Скоростные дороги, магистральные улицы общегородского значения, главные и вокзальные площади, многофункциональные транспортные узлы должны иметь освещенность 20 лк. В зависимости от интенсивности движения освещенность снижается и для жилых улиц местного значения, поселковых улиц нормируется 4 лк. Освещенность территории микрорайонов также установлена в пределах от 4 до 1 лк. Наружное освещение должно иметь управление, независимое от управления освещением внутри зданий.

4. Аварийное освещение

Аварийное освещение устраивается в тех случаях, когда нарушение нормального обслуживания оборудования, связанное с отключением (аварией) рабочего освещения, может вызвать: взрыв, пожар, отравление людей; длительное нарушение технологического процесса;

нарушение работы электрических станций, узлов связи, радио- и телевизионных станций, насосных водоснабжения, пожарных постов и пунктов, управления различными санитарно-техническими системами, в которых недопустимо прекращение работ; нарушение нормального обслуживания больных в операционных блоках, пунктах неотложной помощи, родильных отделениях больниц; нарушение режима детских учреждений.

Аварийное освещение должно обеспечить наименьшую необходимую освещенность рабочих поверхностей, обслуживаемых при аварийных режимах (5 % освещенности, нормируемой для данной работы при общем освещении, но не менее 2 лк внутри здания и 1 лк на площадках предприятий). При этом, как правило, не требуется создание освещенностей внутри зданий более 30 лк при газоразрядных лампах и 10 лк при лампах накаливания.

Аварийное освещение может работать совместно с рабочим освещением или автоматически включаться при аварии рабочего освещения.

Эвакуационное освещение необходимо выполнять: в местах, опасных для прохода людей, лестничных клетках жилых зданий высотой шесть этажей и более, а также на основных проходах и на лестницах зданий, где работают или находятся более 50 чел.; в производственных помещениях с постоянно работающими в них людьми, где выход в темноте опасен из-за продолжения работы оборудования; в прочих помещениях, где может находиться более 100 чел.

Минимальная освещенность на полу проходов и ступеньках лестниц должна быть в помещениях 0,5 лк и вне помещений 0,2 лк. Кроме того, должны быть установлены световые указатели выходов во всех помещениях, где могут находиться более 100 чел., а также в производственных помещениях без естественного света площадью 150 м² и более.

Для аварийного и эвакуационного освещения разрешается применять лампы накаливания и при обеспечении температуры помещений не менее +5°С и напряжении сети переменного тока не менее 90 % номинального, а также люминесцентные лампы. Эти условия связаны с необходимостью надежной работы аварийного и эвакуационного освещения. Применение для этой цели ламп ДРЛ, ДРИ и ксеноновых, зажигание которых проходит более медленно, запрещается. Светильники аварийного и эвакуационного освещения должны отличаться от светильников рабочего освещения или иметь специальные знаки.

Питание аварийного и эвакуационного освещения рекомендуется выполнять от другого источника, по возможности независимого от источника питания рабочего освещения. Таким источником обычно является силовой трансформатор (при наличии отдельного осветительного трансформатора). В небольших установках с одним трансформатором питание аварийного и эвакуационного освещения осуществляется отдельной линией непосредственно от щита трансформатора.

Литература

1. В.Д. Никельберг, В.Н. Кожухаров Монтаж освещения промышленных и жилых зданий 1988 «Энергоатомиздат».