Источники искусственного света

В качестве источников искусственного света применяются лампы накаливания и газоразрядные лампы. В лампах накаливания источником света является раскаленная проволока из тугоплавкого металла (вольфрама). Эти лампы дают непрерывный спектр излучения с преобладанием желто-красных лучей по сравнению с естественным светом. По конструкции лампы накаливания бывают вакуумные (НВ), газонаполненные (НГ),бесспиральные (НБ), бесспиральные с криптоноксеноновым наполнением (НКБ). Имеются также зеркальные лампы (З), являющиеся лампами-светильниками. Выпускаются лампы накаливания с йодным циклом большой мощности (от 250 до 2200 Вт); они имеют повышенный срок службы (до 2000 ч).

Увеличение срока службы ламп накаливания связано с тем, что пары йода при температуре колбы в пределах 250-1200 образуют с осевшим на колбн вольфрамом йодистый вольфрам, который испаряется и, попадая в область нити накала, разлагается на йод и вольфрам; последний оседает на теле (нити) накала, если температура в этой области превышает 1400 . Пары йода возвращается к колбе лампы, образуется снова йодистый вольфрам, и начинается новый цикл переноса вольфрама с кольбы лампы на тело накала.

Общим недостатком ламп накаливания является небольшой срок службы (около 1000 ч) и малый коэффициент полезного действия.

В настоящее время все большее применение в промышленности находят газоразрядные лампы, которые бывают низкого и высокого давления. Газоразрядные лампы низкого давления, называемые люминесцентными, представляют собой стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем твердого кристаллического вещества – люминофора. Колба лампы наполнена дозированным количеством ртути (30-80 мг) и инертным газом (обычно аргоном) при давлении около 400 Па (30мм рт. ст.). По обоим концамтрубки укреплены электроды. При включении лампы электрический ток, протекающий между элетродами, вызывает в парах ртути электрический разряд, сопровождающийся излучением (элетролюминесценция).Это излучение, воздействуя на люминофор, преобразуется в световое излучение (фотолюминесценция). В зависимости от состава люминофора люминесцентные лампы обладаютразличной цветностью. В настоящее время промышленность выпускает несколько типов люминесцентных ламп, отличающихся по цветности: лампы дневного света (ЛД), лампы дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ), лампы, наиболее близкие к естественному свету (ЛЕ), лампы белого цвета (ЛБ), лампы тепло-белого цвета (ЛТБ), лампы холодно-белого цвета (ЛХБ) и др.

К газоразрядным лампам высокого (0.03-0.8 МПа) и сверхвысокого ( 0.8 МПа) давления относятся дуговые ртутные люминесцентные лампы (ДРЛ), рефлекторные дуговые ртутные лампы с отражающим слоем (ДРЛР). В спектре излучения этих ламп преобладают зеленые и голубые тона. Наиболее экономичными являются ртутные лампы высокого давления с добавкой йодидов металла (ДРИ), их часто называют металлогалогенными. Светоотдача этих ламп достигает 80 лм/Вт, в то время как у ламп ДРЛ - 40-60 лм/Вт.

Трубчатые ксеноновые газоразрядные лампы высокого давления, имеющие мощность от 2 до 100 кВт, применяются в основном для наружного освещения в связи с опасностью ультрафиолетового облучения работающих в помещении.

Основным преимуществом газоразрядных ламп является их экономичность. Световая отдача этих ламп колеблется в пределах 30-80 лм/Вт, что в 3-4 раза превышает световую отдачу ламп накаливания. Сроких службы доходит до 10000 ч. Люминесцентные лампы обладают также многими гигиеническими преимуществами. С их помощью легче создать равномерное освещение, спектр их излучения ближе к естественному свету (особенно у ламп ЛЕ и ЛДЦ). Преимущества люминесцентных ламп особенно сказываются при уровнях освещенности выше 100-150 лк.

Лампы ДРЛ экономичнее люминесцентных (световая отдача 40-60 лм/Вт), позволяет создавать большие уровни освещенности и применимы в высоких цехах при наличии в воздухе дыма, пыли и копоти. Однако по спектральному составу излучения они сильно отличаются от ламп накаливания и люминесцентных. Их нельзя применять там. Где недопустимо искажение цветовосприятия. Наибольшее преимущество они имеют при высоте помещения более 12-14 м, при высоте менее 6 м применять их нецелесообразно.

К недостаткам газоразрядных ламп можно отнести пульсацию светового потока, слепящее действие, сложность схемы включения, шум дросселей, зависимость от температуры внешней среды. Люминесцентные лампы не могут использоваться при низких температурах. Все газоразрядные лампы чувствительны к снижению напряжения питающей сети. При снижении номинального напряжения на 10% и более лампы горят неустойчиво и при дальнейшем понижении напряжения могут погаснуть. Следует также иметь в виду нижнюю границу зрительного комфорта.Если для лампы накаливания эта граница 30-50 лк, то, например, для лампы ЛД составляет 400-500 лк.Это можно объяснить привычкой человека к большой освещенности при дневном свете и малой – при искусственном. Люминесцентные лампы, спектрально приближаясь к естественному свету, должны приближаться к нему и по уровню освещенности.Слабое люминесцентное освещение воспринимается как дневное в сумерках или перед грозой. Этот сумеречный эффект является одной из причин повышения норм освещенности при газоразрядных лампах.

Особенно неприятным свойством газоразрядных ламп, питаемых переменным током, является пульсация светового потока. Она может привести к возникновению стробоскопического эффекта, выражающегося в искажении восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете. Вращающийся объект в этом случае может, например, казаться неподвижным или движущимся в обратном направлении.

Для борьбы с пульсацией светового потока применяют специальные схемы включения газоразрядных ламп.

Как уже отиечалось выше,для общего освещения произвоственных помещений, как правило, следует применять газоразрядные лампы. Рекомендуемые для различных характеристик зрительных работ газоразрядные лампы приведены в СНиПЕ II-4-79.

Источники света располагают в осветительной арматуре. Источник света вместе с осветительной арматурой принято называть светильником или осветительным прибором. Осветительные приборы дальнего действия называют прожекторами. Осветительная арматура предназначена для перераспределения направления светового потока в сторону рабочей поверхности, для защиты глаз от блесткости источника света, для предохранения лампы от механических повреждений и загрязнения, а также для крепления лампы и подведения к ней электрического тока.

Светильники различаются по целому ряду светотехнических и конструктивных характеристик.

С точки зрения перераспределения светового потока различают светильники прямого света (в нижнюю полусферу излучается не менее 80% всего светового потока), преимущественно прямого света (в нижнюю полусферу излучается от 60 до 80% светового потока), рассеянного света (в каждую полусферу излучается от 40 до 60% светового потока), преимущественно отраженного света (в верхнюю полусферу излучается от 60 до 81% светового потока), отраженного света (в верхнюю полусферу излучается более 80% светового потока).

Перераспределение светового потока, осуществляемое светильником, ведет к определенной потере светового потока. Поэтому одной из важных характеристик светильника является коэффициент полезного действия, представляющий собой отношение светового потока светильника к световому потоку установленной в нем лампы.