Источники искусственного освещения

Содержание

1. Введение ……………………………………………………………………………………. 2

2. Развитие технологий ламп …………………………………………………. 3

3. Различные виды источников света:

1) лампы накаливания ………………………………………………………………….. 6

2) галогенные лампы …………………………………………………………………… 7

3) люминесцентные лампы …………………………………………………………. 8

4) компактные люминесцентные лампы …………………………………….. 9

5) разрядные лампы высокого давления ………………………............... 10

6) оптоволокно ……………………………………………………………………………… 12

4. Заключение ……………………………………………………………………………… 18

5. Основные понятия и определения, применяемые в светотехнике ……………………………………………. 19

6. Список используемой литературы ………………………………….. 22

7. Приложение ……………………………………………………………………………. 23

Введение

Мы живём в мире света и созданных им изображений. Солнечный свет был началом жизни и колыбелью Человека на Земле. Сознание человека стало определяться его образным мышлением. Природный свет, рождённый солнцем, создал для нас огромный мир ощущений и дал нам возможность определить своё отношение к окружающему нас миру, а свет искусственный стал началом человеческой цивилизации. Сегодня электрический свет определяет качество нашей жизни и комфортность состояния человека. Плохой свет, как и плохие очки, может стать причиной усталости, раздражительности, плохого настроения и других неприятных последствий. Искусство освещения пытаются постичь миллионы людей, обустраивая своё жилище и рабочее место. Принимаясь за улучшение светового комфорта и уюта в собственном доме или квартире, полезно иметь хотя бы самые элементарные сведения о светотехнике и правилах рационального освещения.
Улучшение светового комфорта в домашних условиях и на работе создаёт человеку не только настроение, но и позволяет длительное время сохранять работоспособность; а правильный световой дизайн и хорошо подобранная цветовая гамма окружающей обстановки определяют внутреннее состояние и помогают сохранить здоровье. Следует, конечно, не забывать, что здоровый образ жизни мы связываем со светлой и приятной глазу окружающей обстановкой, которая создаёт нам запас прочности во всех наших начинаниях в жизни.

Развитие технологии ламп

Электрический свет интернационален по месту своего рождения. В его открытии и создании участвовали выдающиеся учёные и изобретатели из многих стран мира. Первый этап разработки электрических источников света благодаря открытиям и изобретениям Деви, Вольта, Петрова, Мольена, Габела, Адамаса,
Шпренгеля, Ладыгина, Яблочкова, Дедриксона и других завершился в 1879г.
Созданием Эдисоном лампы накаливания в привычном для нас конструктивном виде. Первые публичные установки электрического освещения появились в конце
19 века в странах Западной Европы, в Америке и России. Электрическая «свеча
Яблочкова» произвела сенсацию в Париже и была названа «русским светом»
(рис.1.1).
Конкуренция ламп накаливания появилась с разработкой поколения разрядных ламп в 30-х годах нашего столетия: люминесцентных и ртутных ламп, обладающих двумя выдающимися преимуществами: в несколько раз высокой энергоэкономичностью и продолжительностью работы. Несмотря на большую стоимость, необходимость применения для их включения и работы специальных пускорегулирующих аппаратов (ПРА) и многие другие недостатки, эти лампы стали быстро вытеснять лампы накаливания, и в первую очередь это коснулось областей промышленного и уличного освещения. С 50-х годов люминесцентные лампы стали занимать прочные позиции в освещении помещений общественных зданий (классы и аудитории, офисы, больницы и др.). В конце 60-х разрядные лампы пополнились новым классом – металлогалогенными лампами, которые, сохраняя преимущества ртутных ламп высокого давления (ДРЛ), отличаются более высокими показателями энергоэкономичности и цветопередачи.
Наиболее широко эти лампы стали применяться сначала в освещении спортивных сооружений (для обеспечения требований ТВ - трансляций). Вершиной в разработке энергоэкономичных ламп следует считать натриевые лампы высокого давления с жёлто – золотистым светом. Одна такая лампа мощностью 400 Вт заменяет лампу ДРЛ мощностью 1000 Вт и 10 ламп накаливания по 300 Вт каждая. Из–за недостаточной цветопередачи эти лампы в первую очередь применяются в уличном освещении. Для расширения области применения разрядных ламп в жилых и общественных зданиях в 70-х годах были разработаны компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), в том числе с таким же цоколем, как и у лампы накаливания. Ввернув такую лампу в обычный светильник, можно снизить его мощность в 5-6 раз (например, КЛЛ мощностью
13 Вт заменит лампу накаливания мощностью 75 Вт). В те же годы для подсветки экспозиций на выставках и в музеях появились галогенные лампы, отличающиеся от обычных исключительной компактностью, в 1,5-2 раза большими экономичностью и сроком службы. Наиболее эффективны и безопасны лампы, рассчитанные на напряжение 12 В, хотя при сетевом напряжении они и требуют установки понижающих трансформаторов. Сегодня зеркальные галогенные лампы накаливания стали эффективным и престижным источником света в освещении офисов, банков, ресторанов, магазинов и др. помещений.
Современную историю источников света удивительные по продолжительности работы «вечные» лампы с новым принципом действия (рис.1.2). Это так называемые компактные безэлектродные высокочастотные люминесцентные лампы типа QL мощностью 85 Вт и сроком службы 60 тыс. часов, не уступающие по другим характеристикам лучшим разрядным лампам. Представленные в начале 90- х годов фирмой Philips, эти лампы находят всё большее применение, особенно в странах северной Европы. Совсем недавно они были использованы при модернизации освещения большой учебной аудитории в Финляндию. Авторы проекта утверждают, что очередная замена ламп будет проведена в 2025 году.

----------------------------------------------------------------------------
-------

1879г.- изобретение лампы накаливания
1924г.- изобретение автомобильной фары ближнего/дальнего света
1933г.- внедрение ртутной лампы высокого давления
1938г.- внедрение люминесцентной лампы
1949г.- создание лампы накаливания «мягкого белого» цвета
1954г.- внедрение кварцевой лампы накаливания
1958г.- внедрение галогенной лампы
1962г.- изобретение натриевой лампы высокого давления 1965г.- внедрение металлогалогенной лампы
1973г.- внедрение люминесцентных ламп пониженной мощности
1974г.- внедрение эллипсоидного отражателя
1975г.- внедрение зеркальных ламп с фацетным отражателем
1982г.- внедрение металлогалогенной лампы низкой мощности
1987г.- внедрение люминесцентной лампы Biax в 40 ватт
1989г.- внедрение лампы (Halogen-IR™ PAR)
1991г.- внедрение лампы (ConstantColor™ Presise)
1992г.- внедрение компактной люминесцентной лампы (Biax™Compact)
1994г.- изобретение безэлектродной люминесцентной лампы (Genura)
1995г.- выпуск компактной люминесцентной винтовой лампы (Heliax)

Различные виды источников света

Лампы накаливания

По особенностям устройства и принципа действия лампы накаливания, применяемые для целей освещения можно разбить на 2 большие группы: общего применения (обычные лампы в традиционном исполнении) и галогенные лампы накаливания, которым посвящён следующий раздел.
Устройство ламп, в принципе осталось таким же, как предложил Эдисон. Для повышения температуры тела накала и снижения его скорости распыления (это основные способы увеличения световой отдачи и срока службы ламп накаливания) вместо угольной нити в современных лампах используется спиральная или биспиральная (спираль из спирали) вольфрамовая проволока и в подавляющем большинстве типов ламп вместо вакуума применяется инертный газ: аргон или криптон. Появился также класс ламп с зеркальным отражателем, т.е. лампы светильники. Лампы очень чувствительны к колебаниям напряжения в сети: при перенапряжении резко снижается срок службы, а недостаточное напряжение ведёт к непропорционально большой потере светового потока (хотя срок службы при этом возрастает). Нормальная работа ламп обеспечивается при колебаниях напряжения не более чем на 5 %. Для сетей с постоянным перенапряжением в России выпускаются лампы с маркировкой 230-240В. Лампы накаливания одинаково хорошо работают на переменном и постоянном токе.
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.

Галогенные лампы

По принципу действия эти 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. Использована химическая способность этих элементов непрерывно «собирать» осевшие на колбе испарившиеся частицы вольфрама
(реакция окисления) и возвращать их «домой» на вольфрамовую спираль
(реакция восстановления). Этот «галогенно-вольфрамовый цикл» 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. Зеркальное покрытие выполняется путём напыления на стеклянный отражатель химически чистого алюминия (непрозрачное покрытие) или специального полупрозрачного покрытия. 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.
Энергоэкономичность в 1,5-2 раза выше, чем у других ламп накаливания.
Большинство ламп имеют срок службы 2000 ч, т.е. в 2 раза больший, чем обычные лампы накаливания. Некоторые типы зеркальных ламп выпускаются со сроком службы 3000 и 4000 ч.
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

Для потребителей её удобнее провести по форме ламп: прямые трубчатые, фигурные и компактные 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.

Компактные люминесцентные лампы

Основная особенность устройства компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) состоит в придании различными способами разрядной трубке таких форм, которые бы обеспечили резкое снижение длины лампы. Кроме того, большинство маломощных ламп, предназначенных для замены ламп накаливания, устроены таким образом, что могут непосредственно или через адаптер ввёртываться в резьбовой патрон. Выпускаются также лампы - светильники: с внешней светорассеивающей оболочкой или отражателем. Чувствительность к колебаниям напряжения такая же, как и у других люминесцентных ламп. Кратковременные колебания напряжения в сети допускается в пределах ± 5-7%, хотя работоспособность ламп сохраняется и при больших колебаниях напряжения.
Срок службы у большинства ламп составляет 10000 ч, т.е. в 10 раз выше, чем у ламп накаливания. При средней наработке 8 ч в сутки замена ламп требуется один раз в 3-4 года.
Лампы со встроенным ПРА не требуют других дополнительных устройств для своей работы. Остальные лампы могут работать с выносными ПРА или ПРА, встроенными в адаптер под стандартный резьбовый патрон.
Энергоэкономичность – одно из главных преимуществ КЛЛ по сравнению с лампами накаливания. Световая отдача ламп находится на уровне от 40 до 80 лм/Вт, повышаясь с увеличением мощности и ухудшением качества цветопередачи. КЛЛ мощностью 5, 7, 11, 15 и 20 Вт заменяют, не снижая освещённости, лампы накаливания мощностью соответственно 25, 40, 60, 75, и
100 Вт.
КЛЛ соединили в себе лучшие свойства, присущие лампам накаливания и обычным люминесцентным лампам, и начинают постепенно вытеснять эти источники из традиционных областей их применения в жилых домах и общественных зданиях. Успешным оказалось их применение в освещении придомовых территорий и для аварийных эвакуационных целей. В некоторых странах на государственном уровне выполняются программы энергосбережения, основанные на замене ламп накаливания на КЛЛ.

Страницы: 1, 2