Источники искусственного освещения
В качестве источников искусственного света в настоящее время используются три типа ламп – лампы накаливания, газоразрядные лампы и светодиодные лампы.
Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения, где проводник раскаляется под действием тока до высокой температуры и начинает светиться в видимом диапазоне. Часть потребляемой энергии превращается в излучение, все остальное теряется в результате теплопроводности и конвекции, причем только малая доля излучения лежит в области видимого света, основная доля приходится на инфракрасное излучение.
Лампы накаливания излучают желто-красный спектр, который по составу приближен к дневному свету. Для полностью идентичного излучения следует разогреть тело накаливания до 5500°C (температура поверхности Солнца), однако такая температура недостижима, поскольку любой существующий материал плавится, разрушается и перестает проводить электрический ток. В современных лампах применяют материалы с максимальными температурами плавления – вольфрам (3410°C) и значительно реже осмий (3045°C).
Лампы накаливания по конструкции делятся на:
- вакуумные – лампы малой мощности, где из колбы для предотвращения окисления вольфрама откачан воздух;
- газонаполненные – более мощные лампы, в которых для уменьшения испарения спирали в колбе создано избыточное давление инертных газов (азота, аргона или криптона);
|
|
|
- безспиральные с криптоново-ксеноновым наполнением – тело накаливания имеет вид ленты, а в колбе создано избыточное давление инертных газов;
- зеркальные лампы-светильники – предназначены для создания потока рассеянного света;
- с иодным циклом – лампы большой мощности, в колбы которых вводятся пары иода для увеличения температуры спирали и предотвращения распыления вольфрама.
Конструкции ламп накаливания весьма разнообразны и зависят от назначения, однако все они имеют общие элементы. На рис. 4.3 показана конструкция лампы накаливания. В зависимости от типа лампы могут изготавливаться без цоколя или с цоколем различных типов, иметь дополнительную внешнюю колбу, другие конструктивные элементы.
Рисунок 4.3 – Конструкция лампы накаливания: 1 – колба; 2 – полость колбы; 3 – тело накаливания; 4, 5 – электроды; 6 – держатели тела накаливания; 7 – ножка лампы; 8 – предохранитель; 9 – корпус цоколя; 10 – изолятор цоколя (стекло); 11 — контакт цоколя
В конструкции ламп общего назначения предусматривается предохранитель из ферроникелеевого сплава в цепи одного из электродов в ножке лампы. Его назначение – предотвратить разрушение колбы при обрыве нити накаливания, ведь в зоне разрыва возникает электрическая дуга, которая расплавляет остатки нити и может разрушить стекло колбы, приведя к пожару. Предохранитель при возникновении дуги разрушается, а дуга гаснет.
|
|
|
Большинство современных ламп наполняются химически инертными газами. Потери мощности на теплопроводность уменьшают подбором газа с большой молярной массой. Смеси азота N2 (μ = 28 г/моль) с аргоном Ar (μ = 40 г/моль) наиболее распространены в силу малой себестоимости, также применяют чистый осушенный аргон, реже – криптон Kr (μ = 84 г/моль) и ксенон Xe (μ = 131,3 г/моль).
К достоинствам ламп накаливания относятся налажено массовое производство, малая стоимость, небольшие размеры и возможность включения в сеть освещения без дополнительных устройств. Они нечувствительны к действию ионизирующего излучения, имеют только активное сопротивление, быстрый выход на рабочий режим, нечувствительны к изменению напряжения в сети, безвредны (отсутствие потребностей в утилизации). Работают на любом роде тока, нечувствительные к полярности напряжения, имеют незначительные пульсации яркости и шумы при работе на переменном токе, непрерывный спектр излучения.
К недостаткам ламп накаливания следует отнести низкую световую отдачу (7...20 лм/Вт), небольшой срок службы (от 5 часов для фар самолета и до 2500 часов обычных ламп), хрупкость, чувствительность к ударам и вибрациям, скачок тока в 10 раз при включении или выключении, возможность взрыва баллона при разрыве нити, пожарную опасность. К тому же лампы накаливания имеют очень низкий КПД, который редко превышает 4 %.
|
|
|
В связи с необходимостью экономии электроэнергии и сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу во многих странах введен или планируется к вводу запрет на производство, закупку и импорт ламп накаливания с целью вынуждения потребителей к их замене на энергосберегающие лампы.
В условиях роста цен на энергоносители и производство электроэнергии все серьезнее встает вопрос сокращения расходов на освещение помещений и на замену отработавших ламп, особенно если они установлены в труднодоступных местах. Лампы накаливания не отвечают требованиям высокой надежности и экономичности, поэтому их постепенно вытесняют газоразрядные лампы.
Газорозрядная лампа–источник искусственного освещения, который использует для генерации света электрический разряд в газах. Конструктивно такие лампы делятся на:
|
|
|
- люминесцентные лампы – свет генерируется слоем люминофора, нанесенного на внутреннюю поверхность баллона, под действием излучения газового разряда. Лампы данного типа, в свою очередь, по характеру генерируемого света делятся на 4 типа:
- - лампы дневного свете (ЛД) – спектр излучения максимально приближен к солнечному;
- - лампы с исправленной цветностью (ЛДЦ) – также имеют спектр, приближенный к естественному свету;
- - лампы белого света (ЛБ) – спектр излучения представляет собой белый свет;
- - лампы холодно-белого света (ЛХБ) – в спектре излучения присутствуют частоты сине-фиолетового диапазона;
- лампы тепло-белого света (ЛТБ) – в спектре излучения присутствуют частоты желто-красного диапазона.
Разнообразные спектральные характеристики ламп данного типа позволяют правильно подобрать освещение для любых производственных условий, однако для правильного выбора необходимо решение специалистов в данной области – светотехников;
- газосветные лампы – наружу выходит свет дугового или тлеющего электрического разряда, горящего в газовой среде;
- электродосветные лампы – используется свечение электродов, возбужденных газовым разрядом.
По величине давления газоразрядные лампы делятся на лампы высокого и низкого давления. В качестве рабочего вещества в газоразрядных лампах используют пары металлов (ртути или натрия), инертные газы (неон, ксенон, аргон и криптон) и их смеси. Наибольшую эффективность (150 лм/Вт) на данный момент имеют натриевые лампы, а наиболее распространенными являются ртутные дуговые лампы.
Типичная газоразрядная лампа (рис. 4.4) состоит из следующих деталей:
- колба – предназначена для герметизации разрядной зоны, в люминесцентных лампах на нее наносят слой люминофора;
- цоколь – имеет такой же диаметр резьбы, как и в лампах накаливания;
- электроды – анод и катод используются при горении разряда, зажигающий электрод предназначен для зажигания разряда;
- резистор ограничения тока – предназначен для ограничения разрядного тока до установления рабочих параметров разряда (первые 10 – 15 с).
Рисунок 4.4 – Газоразрядная лампа
Эффективность источников искусственного освещения зависит от их своевременного обслуживания, поскольку загрязнение стекла ламп может вызвать уменьшение освещенности помещения до 1,5 раз. Поэтому в помещениях со значительным выделением пыли мытье светильников следует выполнять не менее 4 раз в год, во всех остальных – не реже 2 раз в год. Уровень освещенности помещения необходимо проверять не реже 1 раза в год, своевременно заменять лампы, которые слабо светят.
К преимуществам газоразрядных ламп можно отнести их высокую световую отдачу (40 – 110 лм/Вт), малую яркость, следствием которой является значительно меньшее ослепляющее действие, чем у ламп накаливания и возможность подбора любого спектра излучения в зависимости от типов работ. Такие лампы имеют значительно более долгий срок эксплуатации (8 – 12 тысяч часов) и более высокий КПД по сравнению с лампами накаливания.
Главным недостатком газоразрядных ламп являются пульсации светового потока при их эксплуатации в сетях переменного тока. Пульсации не только утомляют зрение, но и приводят к стробоскопическому эффекту – возникновению иллюзии остановки вращающихся частей оборудования, что может стать причиной несчастных случаев. Также газоразрядные лампы имеют ограниченные температурные условия труда (не работают ниже 10°С), а их световой поток уменьшается с увеличением срока эксплуатации.
Еще одним недостатком газоразрядных ламп (особенно дуговых ртутных и люминесцентных) является интенсивное образование озона в процессе их эксплуатации. Если для бактерицидных установок это явление является полезным, то в других случаях концентрация озона может существенно превышать допустимую, поэтому помещения должны иметь вентиляцию. Также к недостаткам газоразрядных ламп следует отнести их высокую стоимость, значительные размеры, необходимость пусковой аппаратуры, долгий выход на рабочий режим и наличие вредных компонентов, требующих создания инфраструктуры по утилизации ламп данного типа.
Дата добавления: 2021-04-05; просмотров: 86; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!