Электрические источники света

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1        Классификация и основные параметры электрических источников света

1.1 Лампы накаливания

1.2 Люминесцентные лампы низкого давления

1.3 Люминесцентные лампы высокого давления

2        Схемы питания люминесцентных ламп

3        Основные светотехнические величины

4        Техника безопасности при обслуживании электроосветительных установок

ВВЕДЕНИЕ

Установки электрического освещения используют во всех про­изводственных и бытовых помещениях, общественных, жилых и других зданиях, на улицах, площадях, дорогах, переездах и т.п. Это самый распространенный вид электроустановок. Различают три вида электрического освещения.

Рабочее освещение предназначается для нормальной деятельно­сти во всех помещениях и на открытых участках при недостаточном естественном освещении. Оно должно обеспечивать нормируемую освещенность в помещении на рабочем месте.

Аварийное освещение предназначается для создания условий безопасной эвакуации людей при аварийном отключении рабочего освещения в помещениях или продолжении работ на участках, где работа не может быть прекращена по условиям технологии. Ава­рийное освещение должно создавать освещенность не менее 5 % общего для продолжения работы или не менее 2 лк, а эвакуационное — не менее 0,5 лк на полу, по основным проходам и лестницам.

Охранное освещение вдоль границ охраняемой территории явля­ется составной частью рабочего освещения, создаст освещенность зоны с обеих сторон ограды.

По правилам устройства электроустановок освещение делят на три системы.

Общее освещение в производственных помещениях может быть равномерным (с равномерной освещенностью по всему помеще­нию) или локализованным, когда светильники размещают так, чтобы на основных рабочих местах создавалась повышенная освещен­ность. Местная система обеспечивает освещение рабочих мест, предметов и поверхностей.

Комбинированной называют такую систему освещения, при ко­торой к общему освещению помещения или Пространства добавля­ется местное, создающее повышенную освещенность на рабочем месте. Основным элементом осветительной электроустановки яв­ляется источник света — лампа, преобразующая электроэнергию в световое излучение.

Большое распространение получили два класса источников света: лампы накаливания и газоразрядные (люминесцентные, ртут­ные, натриевые и ксеноновые).

Основными характеристиками лампы являются номинальные значения напряжения, мощности светового потока (иногда — силы света), срок службы, а также габариты (полная длина L, диаметр, высота светового центра от центрального контакта резьбового или штифтового цоколя до центра нити).

Наиболее употребительные типы цоколей: Е — резьбовой; Вs — штифтовой одноконтактный, Вd — штифтовой двухконтактный (последующие буквы обозначают диаметр резьбы или цоколя).

Кроме того, применяют фокусирующие Р, гладкие цилиндри­ческие софитные SV некоторые другие цоколи.

В маркировке ламп общего, назначения буквы означают: В — вакуумные, Г — газонаполненные, Б — биспиральные газонапол­ненные, БК — биспиральные криптоновые.

Большое значение имеет зависимость характеристик ламп на­каливания (ЛН) от фактически подводимого напряжения. С повы­шением напряжения увеличивается температура накала нити, свет становится белее, быстро возрастает поток и несколько медленнее световая отдача, в результате этого резко уменьшается срок службы лампы.

Широко применяемые в осветительных установках трубчатые люминесцентные ртутные лампы (ЛЛ) низкого давления имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с ЛН; например, высо­кую световую отдачу, достигающую 75 лм/Вт; большой срок службы, доходящий у стандартных ламп до 10 000 ч: возможность примене­ния источника света различного спектрального состава при лучшей для большинства типов цветопередаче, чем у ламп накаливания; относительно малую (хотя и создающую ослепленность) яркость, что в ряде случаев является достоинством.

Основными недостатками ламп ЛЛ являются: относительная сложность схемы включения; ограниченная единичная мощность и большие размеры приданной мощности; невозможность переклю­чения ламп, работающих на переменном токе, на питание от сети постоянного тока: зависимость характеристик от температуры внешней среды. Для обычных ламп оптимальная температура ок­ружающего воздуха 18 — 25°C, при отклонении температуры от оптимальной световой поток и световая отдача снижаются; при t < 10°C зажигание не гарантируется; значительное снижение по­тока к концу срока службы; по истечении последнего поток должен быть не менее 54 % номинального; вредные для зрения пульсации светового потока с частотой 100 Гц при переменном токе 50 Гц (они могут быть устранены или уменьшены только при совокупном действии нескольких ламп и соответствующих схемах включения).

При действующих нормах, в которых разрыв между значениями освещенности для ламп накаливания и газоразрядных в большин­стве случаев не превышает двух ступеней, высокая световая отдача и большой срок службы ЛЛ так же, как ламп ДРЛ, делают их в большинстве случаев более экономичными, чем лампы накалива­ния.

Достоинствами ламп ДРЛ являются: высокая световая отдача (до 55 лм/Вт); большой срок службы (10 000 ч); компактность; устойчивость к условиям внешней среды (кроме очень низких температур).

Недостатками ламп ДРЛ следует считать: преобладание в спек­тре лучей сине-зеленой части, ведущее к неудовлетворительной цветопередаче, что исключает применение ламп в случаях, когда объектами различения являются лица людей или окрашенные по­верхности; возможность работы только на переменном токе; необ­ходимость включения через балластный дроссель; длительность разгорания при включении (примерно 7 мин) и начало повторного зажигания даже после очень кратковременного перерыва питания лампы после остывания (примерно 10 мин); пульсации светового потока, большие, чем у люминесцентных ламп; значительное сни­жение светового потока к концу срока службы.

Лампы накаливания изготовляют на напряжения 12—20 В мощностью 15—1500 Вт. Срок службы ламп накаливания общего назначения составляет 1000 ч. световой поток, измеряемый в лю­менах, на 1 Вт потребляемой лампой мощности колеблется от 7 (для ламп малой мощности) до 20 лм/Вт (для ламп большой мощности). Колбы ламп накаливания наполняют нейтральным газом (азотом, аргоном, криптоном), что увеличивает срок службы вольфрамовой нити накала и повышает экономичность ламп.

В настоящее время выпускают зеркальные лампы накаливания типов ЗК и ЗШ на повышенное напряжение: 220—230, 235—245 В.

Галогенные лампы накаливания типа КГ-240 (трубчатой формы с вольфрамовой нитью в кварцевой колбе) мощностью 1000, 1500 и 2000 Вт получили распространение в связи с повышенной свето­отдачей.

Люминесцентные лампы представляют собой заполненную га­зом — аргоном — стеклянную трубку, внутренняя поверхность ко­торой покрыта люминофором. В трубке имеется также капля ртути. При включении в электрическую сеть в лампе образуются пары ртути и возникает свет, близкий к дневному.

Электротехническая промышленность выпускает серию энергоэкономичных ламп ЛЛ, предназначенных для общего и местного освещения промышленных, общественных и административных помещений (ЛБ18-1, ЛБ36, ЛДЦ18, ЛБ58). Для жилых помещений применяют лампы ЛЕЦ18, ЛЕЦ36, ЛЕЦ58, которые по сравнению со стандартными ЛЛ мощностью 20, 40, и 65 Вт имеют повышенный КПД, уменьшенное на 7—8% потребление электроэнергии, мень­шую материалоемкость, повышенную надежность при хранении и транспортировании. Для административных помещений выпускают ЛЛ с улучшенной цветопередачей (ЛЭЦ и ЛТБЦЦ) мощностью 8—40 Вт. Лампы имеют линейную и фигурную форму (U и W-об­разную, кольцевую). Все лампы, кроме кольцевых, имеют на концах двухштыревые цоколи.

По спектру излучаемого света ЛЛ разделяют на типы: ЛБ — белая, ЛХБ — холодно-белая, ЛТБ — тепло-белая, ЛД—дневная и ЛДЦ — дневная правильной цветопередачи.

Дуговые ртутные лампы ДРЛ высокого давления с исправленной цветностью состоят из стеклянной колбы, покрытой люминофором, внутри которой помещена кварцевая газоразрядная трубка, напол­ненная ртутными парами.

Газоразрядные металлогалоидные лампы ДРИ выпускают со световой отдачей 75—100 лм/Вт продолжительностью горения 2000—5000 ч. Эти лампы обеспечивают лучшую цветопередачу, чем лампы ДРЛ.

Для освещения сухих, пыльных, влажных помещений выпуска­ют металлогалоидные зеркальные лампы—светильники типа ДРИЗ.

Натриевые лампы ДНаТ мощностью 400 и 700 Вт излучают золотисто-белый свет; их световая отдача 90—120 лм/Вт, продол­жительность горения более 2500 ч.

1.           Классификация и основные параметры электрических источников света

Электрические источники света по способу генерирования ими излучения могут быть разделены на температурные (лампы накаливания) и люминесцентные (люминесцентные и газоразряд­ные лампы).

Основные параметры электрических источников света: на­пряжение питающей сети; номинальная мощность; световая от­дача, измеряемая числом люменов на один ватт (лм/Вт); пуско­вые и рабочие токи; номинальный световой поток; спад свето­вого потока через определенное время эксплуатации; средняя продолжительность работы лампы.

1.1.  Лампы накаливания

Для целей освещения все еще широко применяются электри­ческие лампы накаливания, что объясняется простотой их экс­плуатации и включения в сеть, надежностью и компактностью.

Основной недостаток ламп накаливания — низкий КПД (около 2 %), т. е. лампы накаливания больше греют, чем светят. Срок службы ламп накаливания составляет в среднем 1000 ч. Лампы накаливания очень чувствительны к изменениям подво­димого к ним напряжения. Повышение напряжения на 1 % сверх номинального приводит к повышению светового потока на 4 % и снижению срока службы на 13—14 %. При понижении на­пряжения срок службы возрастает, но снижается световой поток лампы, что сказывается на производительности труда работаю­щих.

Срок службы ламп накаливания снижается при их вибраци­ях, частых включениях и отключениях, невертикальном положе­нии. Свет ламп накаливания отличается от естественного преоб­ладанием лучей желто-красной части спектра, что искажает есте­ственную расцветку предметов.

Лампы накаливания могут быть вакуумными (тип В мощно­стью от 15 до 25 Вт) и газополными (типы Г, Б, БК мощностью от 40 до 1500 Вт).

Газополные лампы типа Г (моноспиральные) и Б (биспи-ральные) наполняются аргоном с добавлением 12—16 % азота.

Конструктивно биспиральная лампа отличается от моноспи­ральной тем, что у нее нити имеют форму двойных спиралей, т. е. спирали, свитой из спирали. У этих ламп световая отдача примерно на 10 % выше, чем у обычных (моноспиральных) ламп.

Биспиральные лампы с криптоновым наполнением (лампы типа БК) внешне отличаются своей грибовидной формой и имеют световую отдачу на 10—20 % выше, чем лампы с аргоно­вым наполнением. Из-за высокой стоимости газа криптона лам­пы типа БК выпускаются мощностью от 40 до 100 Вт.

Заметим, что вольфрамовая нить накала может сворачиваться не только в спираль и биспираль, но и в триспираль и образовы­вать различные конструктивные формы (цилиндрическую, коль­цевую, прямоугольную и т. п.). Шкала номинальных мощностей ламп накаливания общего назначения (Вт): 15, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750, 1000.

Лампы мощностью 15 и 25 Вт выпускаются вакуумными, 40— 100 Вт — биспиральными с аргоновым или криптоновым запол­нителем, 150 Вт — моноспиральными или биспиральными и 200 Вт и выше — моноспиральными с аргоновым заполнителем. Свето­вая отдача ламп  7—18 лм/Вт.

Для ламп мощностью от 15 до 200 Вт применяется цоколь ти­па Е27/27, для ламп мощностью 300 Вт с колбой длиной 184 мм — цоколь Е27/30, для ламп мощностью от 300 до 1000 Вт — цоколь Е40/45.

Лампы мощностью до 300 Вт могут изготавливаться как в прозрачных, так и в матированных (МТ), опаловых (О), молоч­ных (МЛ) колбах. Отметим, что опал — это минерал подкласса гидроокислов (SiO2 x nH2O).

Условные обозначения ламп накаливания общего назначения: слово «лампа», тип наполнения и тела накала, вид колбы лампы (если она непрозрачная), диапазон напряжения, номинальная мощность, номер ГОСТа. Например, обозначение «Лампа В 125-135-25 ГОСТ 2239—79» расшифровывается так: лампа вакуумная, прозрачная колба на напряжение 125—135 В, мощность 25 Вт, изготовлена по ГОСТ 2239—79.

Обозначение «Лампа ГМТ 220-230-150 ГОСТ 2239-79» чита­ется следующим образом: лампа газонаполненная моноспираль­ная аргоновая в матированной колбе на напряжение 220—230 В, мощность 150 Вт, изготовлена по ГОСТ 2239—79.

Лампы накаливания для местного освещения изготавливаются на напряжение 12 В мощностью от 15 до 60 Вт и на напряжение 24 и 36 -В мощностью 25, 40, 60 и 100 Вт. Обозначение этих ламп, например МО-36-60 или МО-12-40, расшифровывается так: лампа накаливания для местного освещения напряжением 36 В мощностью 60 Вт и лампа накаливания для местного осве­щения напряжением 12 В мощностью 40 Вт. Кроме того, выпус­каются миниатюрные лампы накаливания типа МН на напряже­ние 1,25 В мощностью 0,313 Вт; 2,3 В мощностью 3,22 Вт; 2,5 В мощностью 0,725 Вт, 1,35 Вт, 2,8 Вт; 36 В мощностью 5,4 Вт. Световой поток ламп со временем может снижаться. Существуют нормы снижения светового потока каждой лампы после 750 ч работы при расчетном напряжении.

В последнее время широкое рас­пространение получили лампы нака­ливания, колбы которых покрыты зеркальным или белым диффузным отражающим слоем. Такие лампы называются лампами-светильниками. Зеркальной части колбы придают соответствующую форму с тем расче­том, чтобы получить определенную кривую силы света (рис. 2.2). Так как лампы с отражающими покрытиями имеют необходимую кривую силы света, для их применения использу­ются световые приборы без оптиче­ских устройств, что значительно удешевляет светильники к ним. Эти лампы не нуждаются в чистке, и их световой поток более стабилен в процессе эксплуатации.

Лампы накаливания с отражающими слоями (лампы-све­тильники) подразделяются на: лампы общего освещения с диф­фузным (Д) слоем типа НГД (лампы накаливания, газонапол­ненные аргоном, моноспиральные с диффузным слоем); лампы местного освещения с диффузным слоем типа МОД; лампы зер­кальные со средним (Г) светораспределением типа НЗС; лампы зеркальные с широким (Ш) светораспределением типа ЗН27— ЗН28; лампы зеркальные с концентрированным светораспреде­лением типа НЗК; лампы зеркальные для местного освещения типа МОЗ.

Лампы общего освещения с диффузным слоем типа НГД из­готавливаются на напряжение 127 В мощностью 20, 60, 100, 150 и 200 Вт и на напряжение 220 В мощностью 40, 100, 150, 200 и 300 Вт.

Лампы местного освещения с диффузным слоем типа МОД изготавливаются на напряжение 12 В мощностью 25, 40 и 60 Вт и на напряжение 36 В мощностью 40, 60 и 100 Вт.

Лампы зеркальные со средним (Г) светораспределителем типа НЗС выпускаются на напряжение 127 и 220 В мощностью 40, 60, 75 и 100 Вт.

Лампы зеркальные с широким (Ш) светораспределением типа ЗН30 выпускаются только на напряжение 220 В мощностью 300, 500, 750 и 1000 Вт.

Лампы зеркальные с концентрированным светораспределени­ем типа НЗК выпускаются на напряжение 127 и 220 В мощно­стью 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750 и 1000 Вт. Срок служ­бы всех ламп на напряжение 220 В и ламп мощностью от 150 до 1000 Вт на напряжение 127 В составляет 1500 ч.

Лампы зеркальные для местного освещения типа МОЗ быва­ют только на напряжение 36 В мощностью 40, 60 и 100 Вт.

Срок службы всех ламп, не отмеченных выше, составляет 1000 ч. Световая отдача ламп 8,5—20, 6 лм/Вт.

Промышленность выпускает также галогенные лампы нака­ливания, срок службы которых составляет 2000 и более часов, т. е. в 2 раза больше , чем указанных выше ламп.

В состав газового заполнения колбы галогенной лампы нака­ливания добавляется йод, который при определенных условиях обеспечивает обратный перенос испарившихся частиц вольфрама со стенок колбы лампы на тело накала. Именно это обстоятельст­во позволяет повышать в 2 раза срок службы лампы накаливания при повышенной световой отдаче. Галогенные лампы имеют ли­нейные и компактные тела накала. Линейные тела накала выполне­ны в форме длинной спирали (отношение длины спирали к диа­метру более 10), которая помешается в кварцевую колбу трубчатой формы с торцовыми вводами. Компактные тела накала имеют спираль меньшей длины. У таких ламп также меньше и колба.

Страницы: 1, 2