Електричне освітлення

ЕЛЕКТРИЧНЕ ОСВІТЛЕННЯ, перетворення електроенергії у світ з метою створення гігієнічно сприятливих, комфортних і безпечних умов для зорового сприйняття.

На викладених загальних принципах має базуватися освітлення будь-якого внутрішнього приміщення. Однак в таких громадських приміщеннях, як магазини і театри, де не ставляться вкрай відповідальні завдання зорової роботи і де вплив на уяву і привабливість більш пріоритетними, ніж комфортність і ефективність зорового сприйняття, якість освітлення має менш важливе значення. Воно має велике значення там, де доводиться мати справу з дуже відповідальними завданнями зорової роботи, # 150; в операційних, установах, механічних цехах, шкільних класах, студентських аудиторіях.

Як джерела світла для внутрішнього освітлення застосовуються в основному лампи розжарювання і газорозрядні лампи (люмінесцентні, ртутні та ін.). Більшість установ, шкіл і громадських будівель висвітлюється люмінесцентними лампами або лампами розжарювання, тоді як у багатьох виробничих приміщеннях, особливо з високими стелями, використовуються ртутні, а також люмінесцентні лампи. Але у всіх випадках джерела світла повинні бути закриті екранами, що виключають пряму блескость, а там, де це можливо, # 150; і відбиту. В одному з конструктивних варіантів світильник з мінімальною прямий і відображеної блескостью посилає майже весь свій вихідний світловий потік вгору, на стелю, який виконує роль вторинного джерела великої площі з малою яскравістю.

Ще один важливий спосіб підвищення якості внутрішнього освітлення # 150; застосування матового оздоблювального покриття з високою здатністю, що відображає для стелі, стін, підлоги і меблів. Це перетворює стеля, стіни, підлога і меблі у вторинні джерела світла великої площі, завдяки чому не тільки підвищується коефіцієнт використання світла в приміщенні, але і збільшується частка розсіяного світла, а також усуваються різкі тіні.

Дослідження умов оптимального освітлення приміщень, що вимагають комфортності, привели до наступних висновків: стелі найкраще робити білими з високим коефіцієнтом відображення, близько 85%; коефіцієнт відбиття стін повинен становити 40 # 150; 60% (при цьому можливий широкий спектр приємних відтінків); коефіцієнт відбиття меблів повинен становити близько 35%, статі # 150; не менше 20%. Ці вимоги мають на увазі, зокрема, що на вікнах повинні бути передбачені неяскраві штори, засмикував в темний час доби, а поверхня стола повинна мати досить високий коефіцієнт відбиття, щоб за яскравістю вона не контрастувала з білим папером. Високі коефіцієнти відображення сприяють створенню ідеальних умов для зорової роботи.

Освітлення доріг. Головна мета освітлення доріг # 150; забезпечення гарної видимості в нічний час, необхідної для безпечного і зручного руху пішоходів і транспорту.

При проектуванні доріг зазвичай враховуються такі чинники, як інтенсивність руху, рельєф, статистика дорожньо-транспортних пригод, типи транспортних засобів, очікувані швидкості руху, правила парковки, будівельні характеристики (розміри, матеріали) і наявність особливих ділянок # 150; перетинів, розв'язок, мостів, шляхопроводів, під'їзних шляхів. Джерелами світла на вулицях міст і автомагістралях служать в основному газорозрядні лампи.

Заливає світло. Заливає світло, створюваний лампами (розжарювання і газорозрядними) з рефлекторами, застосовується для зовнішнього освітлення будівель, а також для освітлення стадіонів, автомобільних стоянок і інших відкритих багатолюдних зон. У широких масштабах таке освітлення вперше було застосовано на Панамерікана-Тихоокеанської міжнародній виставці в Сан-Франциско в 1915, де повна витрачається на це потужність становила близько 8 МВт. З появою більш досконалих джерел світла стало можливо освітлення заливає світлом багатьох видів спортивних споруд # 150; для гри в бейсбол, футбол, теніс.

ЕЛЕКТРИЧНІ ДЖЕРЕЛА СВІТЛА

Існують два основних види електричних джерел світла # 150; лампи розжарювання і газорозрядні лампи. Серед газорозрядних ламп особливе місце займають люмінесцентні.

У лампах розжарювання світло випускає металева зволікання (нитка), розпечена до білого проходять по ній струмом.

Пристрій лампи. Типова побутова лампа розжарювання (загального призначення) складається з наступних частин (рис. 1): нитки напруження у вигляді спіралі з вольфрамової зволікання, скляного балона (який відкачується і заповнюється інертним газом) і цоколя, який є об'єднуючою і силовий деталлю лампи і має контакти для підключення нитки напруження до електроживлення. Всі ці три елементи конструкції можуть бути різного розміру і різної форми в залежності від призначення # 150; лампа загального призначення, з внутрішнім відбивачем, вітрина, для вуличного освітлення, для автомобільних фар, для кишенькового ліхтаря, фотографічна лампа-спалах. У побутових лампах з трьома режимами розжарювання є дві нитки напруження, які можна включати окремо і разом, отримуючи різну яскравість. Середній термін служби більшості побутових ламп при номінальній напрузі становить 750 # 150; 1000 год.

Мал. 1. ЛАМПА розжарювання. 1 # 150; нитка розжарення (в деяких лампах монтується вертикально # 150; уздовж осі скляної опорної ніжки); 2 # 150; цоколь; 3 # 150; скляний балон.

ПЕРША ЛАМПА розжарювання # 150; копія лампи, винайденої Т. Едісоном в 1879. Нитка розжарювання лампи, отримана обугливанием бавовняної нитки, світила протягом 40 год.

Гідності й недоліки. Переваги лампи розжарювання такі: низька початкова вартість лампи і необхідного для неї обладнання, компактність, завдяки якій вона добре підходить для регулювання світлового потоку, надійна робота при низьких температурах і досить високий при її розмірах світловий вихід. До недоліків же, здатним при деяких обставинах переважити гідності, відносяться низький світловий ККД, висока робоча температура і помітні коливання світлового виходу при змінах напруги живлення.

У газорозрядних лампах електроенергія перетворюється в світло при проходженні електричного струму через газ або пари металу. Колір світлового випромінювання залежить від роду газу, його тиску і від виду люмінофора, нанесеного на внутрішні стінки скляного балона лампи. Газорозрядні лампи наповнюються інертними газами (неоном, аргоном, криптоном або ксеноном), а також парами ртуті або натрію.

ЛАМПИ: водонепроникний, газорозрядні і гасові

Ртутні лампи. Ртутні лампи типу використовуються в промисловості складаються з наступних частин (рис. 2): кварцової трубки дугового розряду, наповненою аргоном і парами ртуті; зовнішньої скляної колби (з внутрішнім люмінофорним покриттям), навколишнього трубку дугового розряду, що закриває її від впливу потоків навколишнього повітря і запобігає окисленню; цоколя, на якому тримається вся лампа і є електричні контакти для підведення напруги живлення. Розміри і форма цих конструктивних елементів можуть бути різними в залежності від типу лампи # 150; загального призначення (з прозорою колбою, з люмінесцентним покриттям, з виправленою кольоровістю, рефлекторна, полурефлекторная лампи), ультрафіолетові, сонячного світла і фотохімічні лампи. Середній термін служби ртутних ламп загального призначення становить 6000 # 150; 12 000 ч.

Після того як ртутна лампа включена і в ній встановився дугового розряд, струм розряду через пари ртуті сам по собі безперервно наростає. Тому його доводиться обмежувати зовнішнім баластовим пристроєм.

Мал. 2. ртутних газорозрядних ламп # 150; типова конструкція 40-Вт лампи з люмінофорним покриттям. 1 # 150; зовнішня колба; 2 # 150; робочий електрод; 3 # 150; струмопровідні стійки; 4 # 150; кварцова трубка дугового розряду; 5 # 150; робочий електрод; 6 # 150; пусковий електрод; 7 # 150; опорні траверси трубки дугового розряду; 8 # 150; пускові резистори; 9 # 150; опорні елементи; 10 # 150; внутрішнє люмінофорне покриття.

Гідності й недоліки. Ртутні лампи відрізняються високим світловим ККД (в 2 # 150; 3 рази більшим, ніж у ламп розжарювання загального призначення), великим терміном служби і компактністю, завдяки чому вони добре підходять для регулювання світлового потоку. їх недоліки # 150; висока вартість лампи і допоміжного обладнання, синювато-зелений відтінок світіння і повільний повторний пуск. Кольоровість ртутної лампи виправляється застосуванням внутрішнього люминофорного покриття.

Люмінісцентні лампи. Люмінесцентні лампи складаються з наступних основних деталей (рис. 3): скляного балона, двох цоколів (з похідними контактами) на обох кінцях балона і двох подогревним катодів (електронних емітерів) з вольфрамової нитки або сталевої трубки. Балон наповнений парами ртуті і інертним газом (аргоном); на внутрішні стінки балона нанесено люмінофорне покриття, перетворює ультрафіолетове випромінювання газового розряду в видиме світло. Конструкція лампи, представлена ​​на рис. 3, типова для найпоширеніших 40-Вт ламп.

Мал. 3. люмінесцентних ламп # 150; типова конструкція лампи з холодними катодами, розрахованої на струми нижче середніх. 1 # 150; ртуть; 2 # 150; штампована скляна ніжка з електровводи; 3 # 150; трубка для відкачування (при виготовленні); 4 # 150; вивідні штирі; 5 # 150; кінцева панелька; 6 # 150; катод з емітерним покриттям. Трубка наповнена інертним газом і парами ртуті. Внутрішні стінки трубки покриті люмінофором.

Лампа діє таким чином. Електрод на одному з кінців лампи випускає електрони, які з великою швидкістю летять уздовж лампи, поки не відбудеться зіткнення зі зустрівся атомом ртуті. При цьому вони вибивають електрони атома на більш високу орбіту. Коли вибитий електрон повертається на колишню орбіту, атом випускає ультрафіолетове випромінювання. Останнє, проходячи через люмінофор, перетвориться у видиме світло.

Типи ламп. Люмінесцентні лампи діляться на дві групи відповідно до типу електродів: з подогревним катодами і з холодними катодами. У лампах з подогревним катодами, які розраховуються на великі струми (1 # 150; 2 А), як правило, використовуються спіральні активовані вольфрамові нитки напруження. У лампах ж з холодними катодами передбачаються циліндричні електроди з покриттям з емітерний матеріалів, і вони розраховуються на менші струми. Середній термін служби ламп з подогревним катодами залежить від напрацювання на один пуск: 7500 год при 3 ч напрацювання на один пуск і більш 18 000 ч в безперервному режимі. Для ламп ж з холодними катодами термін служби не залежить від кількості пусків і досягає 25 000 ч.

Лампи з подогревним катодами за способом їх пуску діляться на лампи з попередніми прогріванням, швидкого і моментального пуску. Як і всі інші газорозрядні прилади, лампи з подогревним катодами не можна приєднувати до джерела живлення без баластного пристрою, що обмежує струм (рис. 4). Лампи з попередніми прогріванням потребують також в стартері; при пуску такої лампи замикається стартер, і катоди, з'єднані послідовно, підключаються до мережі живлення, так що по ним проходить струм. Після того як катоди розігріються настільки, що можуть еміттірованних електрони, стартер автоматично розмикається, і лампа загоряється. У сприятливих умовах весь пуск займає кілька секунд. У лампах швидкого пуску катоди нагріваються постійно, а розряд виникає при підвищенні напруги. Стартери не потрібні, і час пуску значно менше, ніж у ламп з попередніми прогріванням. У лампах моментального пуску не потрібно ні прогріву катодів, ні стартера. Просто на катод подається підвищена напруга, яке викликає емісію електронів і запалювання розряду в лампі.

Мал. 4. люмінесцентні лампи з подогревним катодами, розрахована на великі струми.

Гідності й недоліки. До переваг люмінесцентних ламп відносяться висока світлова віддача (до 77 лм / Вт) і велика довговічність. недоліки # 150; висока початкова вартість лампи і світильника, шум дроселя стартера і мерехтіння. Хоча перелік недоліків ширше, гідності настільки великі, що вже до тисячі дев'ятсот п'ятьдесят два лампи розжарювання в США були витіснені люмінесцентними лампами в якості основного електричного джерела світла.

Електролюмінесцентні лампи. На відміну від люмінесцентних ламп (в яких світло випускається при порушенні люмінофора ультрафіолетовим випромінюванням газового розряду), в електролюмінесцентних лампах, винайдених в 1936, електроенергія перетворюється безпосередньо в світ завдяки застосуванню спеціальних люмінофорів. Лампа являє собою багатошарову конструкцію з шару люмінофора (цинк-сульфідного, активованого міддю або свинцем) і двох електропровідних пластин, одна з яких прозора. Пристрій електролюмінесцентних ламп двох типів показано на рис. 5. Колір світіння лампи (синій, зелений, жовтий або рожевий) залежить від частоти напруги живлення, а яскравість # 150; від частоти і напруги. Електролюмінесцентні лампи поки що не відрізняються великою світловою віддачею. Див. Також електровакуумні й газорозрядні Прилади.

Мал. 5. електролюмінесцентн ЛАМПИ двох різних типів в поперечному розрізі.

Пікаділлі-Серкус # 150; одна з центральних площ Лондона.

Епанешников М.М. Електричне освітлення. М. тисячу дев'ятсот сімдесят три
Кнорринг Г.М. та ін. Довідкова книга для проектування електричного освітлення. Л. 1 976
Лозовський Л.І. Проектування електричного освітлення. Мінськ, 1976
Кунгс Я.А. Фаермарк М.А. Економія електричної енергії в освітлювальних установках. М. +1984