Электрическое освещение часть 1

Электрическое освещение часть 1 основы светотехники и источники света (для специальности 140211 – Электроснабжение) Кафедра Эт. Эн Колесник Г. П.

Учебный план дисциплины «Электрическое освещение» • Лекций – 34 часа. • Практические занятия – 17 часов. • Лабораторные занятия – 17 часов. • Расчетно-графическая работа (в двух частях). • Зачет. • Рейтинг-контроль: (максимальное количество баллов по каждому виду занятий) - – Посещение лекций – 5 баллов. – Лабораторные работы: – допуск и выполнение – 5 баллов за одну работу. Защита – 5 баллов за одну лаб. работу. – Практические занятия – 15 баллов. – РГР – 30 баллов. – Собеседование на зачете – 20 баллов. При сумме баллов за семестр менее 20 студент не допускается к зачету. 2

Библиографический список • 1. Колесник Г. П. Электрическое освещение: основы проектирования : учеб. пособие – Владимир, 2006. – 127 с. • 2. Колесник Г. П. Электрическое освещение: учеб. пособие – Владимир, 2002. – 98 с. • 3. Методические указания к расчетно-лаборатор- ным работам по дисциплине «Электрическое освещение» : Г. П. Колесник, О. Д. Бухарова – Владимир, 2002. – 45 с. • 4. Проектирование внутреннего и наружного освещения промышленных предприятий: программа, контрольные задания и методические указания. Составители Колесник Г. П. , Максимов Ю. П. Владим. гос. ун-т. Владимир 2003. 26 с. 3

Целевая задача электрического освещения • Обеспечить заданный уровень освещенности в точке А, расположенной на поверхности произвольной конфигурации, от источника света HL. 4

Целевая задача электрического освещения • Обеспечить заданный уровень освещенности в точке А, расположенной на поверхности произво- льной конфигурации, от источника света HL. • Для решения задачи необходимо: – Знать координаты источника света и координаты контрольной точки. – Знать форму и расположение освещаемой поверхности в пространстве. – Знать силу света источника излучения в заданном направлении. 5

Целевая задача электрического освещения • 6

Основы светотехники • Свет и излучение. • Под светом понимают электромагнитное излучение с длиной волны от 380 до 780 нанометров (нм), вызывающее в глазу человека зрительное ощущение. • Видимый диапазон электромагнитных излучение составляет мизерную часть известного спектра электромагнитных излучений оптического диапазона (от 1 нм до 1 мм). 7

Основные понятия, применяемые в светотехнике 8

Основные понятия, применяемые в светотехнике • Световой поток – обозначение Ф. • Единица измерения: люмен (лм). • Световым потоком называется вся мощность излу- чения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека и соответствующая фотометрическому эквиваленту Km. • 1 ВТ монохроматического излучения с длиной волны мкм равен 680 лм светового потока. При этом максимальное значение спектральной световой эффективности численно равно лм/Вт. 9

Световой поток • Световой поток сложного излучения: • Световой поток монохроматического излучения • Где - - относительная световая эффектив- ность монохроматического излучения; n- число линий в спектре; - поток излучения. 10

Основные понятия, применяемые в светотехнике • Освещенность Е. • Единица измерения: люкс (лк). • Освещенность Е отражает соотношение падающе- го светового потока к освещаемой площади. • • Где освещенность участка поверх- ности и средняя освещенность поверхно- сти . • Освещенность равна 1 люкс, если световой поток в один люмен равномерно распреде- ляется по площади в один квадратный метр. 11

Основные понятия, применяемые в светотехнике • Сила света I – пространственная плотность светового потока • Единица измерения: кандела (кд). • Источник света излучает световой поток Ф в разных направлениях с разной интенсивностью (см. полярную диаграмму). • Сила света характеризует излучаемый в определенном направлении (точечный источник в вершине телесного угла) световой поток. • Если фотометрическое тело ИС имеет ось симметрии, то световой поток ИС определяется по кривой силы света (с учетом среднего значения силы света в зональном телесном углу: 12

Фотометрическое тело и кривая силы света • Фотометрическое тело однозначно определяет распределение в пространстве светового потока точечного источника. • Фотометрическое тело – это часть пространства, ограниченного поверхностью, проведенной через концы радиусов-векторов силы излучения. • Сечение фотометрического тела плоскостью, проходящей через начало координат и точечный источник, определяет кривую силы света (КСС) источника для данной плоскости сечения. • Если фотометрическое тело имеет ось симметрии, источник излучения характеризуют КСС в продоль- ной плоскости. 13

Полярная диаграмма 14

Основные понятия, применяемые в светотехнике • Яркость L. • Единица измерения: кандела на квадратный метр. • Яркость света L источника света или освещаемой площа- ди является главным фактором для уровня светового ощу- щения глаза человека. 15

Яркость L • За единицу измерения яркости (кд/кв. м) принята яркость такой плоской поверхности, которая в перпендикулярном направлении излучает силу света в 1 кд с площади в 1 кв. м. • Яркость в направлении тела или участка его поверхности равна отношению силы света в направлении к проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению: 16

Яркость L • Где и - яркости участка поверх- ности и поверхности А в направлении , проекция которых на плоскость, перпендикулярную этому направ- лению, соответственно равны • и ; и - соответственно силы света, испускаемые поверхностями и А в направлении . 17

Важнейшие светотехнические формулы • Сила света (кд) – световой поток/телесный угол (ср). • Освещенность (лк) – падающий световой поток (лм)/освещенная поверхность (кв. м) • Яркость (кд/кв. м) – сила света (кд)/видимая светящая поверхность (кв. м). • Световая отдача (лм/Вт) – генерируемый световой поток (лм)/потребляемая электрическая мощность (Вт). 18

Оптические и светотехнические характеристики тел • Преломление излучения – это изменение направления излучения при переходе из одной прозрачной среды в другую. Абсолютный показатель преломления среды равен отношению скорости распространения света в вакууме и в данной среде. • Отражение – это возвращение излучения объектом без изменения длин волн составляющих его монохроматических излучений. 19

Оптические и светотехнические характеристики тел • Виды отражений: – Зеркальное без рассеяния отраженного потока. – Равномерно диффузное (яркость отраженного потока во всех направлениях полупространства одинакова). – Диффузное (смешанное), при котором наблюдается частично зеркальное и частично диффузное отражение. – Направленно-рассеянное, при котором фотоме- трическое тело отраженных от участка поверхности сил света можно приближенно описать вытянутым элипсои- дом вращения, большая ось которого располагается в направлении зеркального отражения. 20

Оптические и светотехнические характеристики тел • Пропускание – это прохождение излучения сквозь среду без изменения длин волн составляющих его монохроматических излучений. • Спектральные коэффициенты отражения, поглощения и пропускания – это отношение каждой из трех составляю- щих падающего потока (отраженной, поглощенной и прошедшей) к суммарному падающему потоку. 21

Характеристики светового поля • Световое поле – область пространства, в которой имеет место перенос световой энергии данного источника света. • Интегральные характеристики светового поля: – Освещенность Е участка плоскости в окрест- ности точки Б: – где - нормальная освещенность, создаваемая элементом источника света на площадке, расположен- ной перпендикулярно направлению на этот элемент в исследуемой точке поля. 22

Характеристики светового поля • К расчету освещенности участка плоской поверхности 23

Характеристики светового поля – Пространственная освещенность - сумма нормальных освещенностей в данной точке поля: – Средняя сферическая освещенность - средняя освещенность поверхности сферы исчезающе малого радиуса: – Средняя полусферическая освещенность - средняя освещенность поверхности полусферы исчезающе малого радиуса: 24

Характеристики светового поля • Для оценки насыщенности светом помещения используется средняя цилиндрическая освещен- ность (средняя освещенность боковой поверхности цилиндра с исчезающе малыми размерами диаме- тра и высоты) с вертикальной ориентацией оси цилиндра. • Световой вектор точки светового поля определя- ет значение и направление переноса световой энергии в единицу времени через единицу площа- ди, расположенную перпендикулярно световому вектору. 25

Колориметрия • Цвет есть трехмерная векторная величина, характеризующая группу излучений, визуально неразличимых в колориметриче- ских условиях наблюдения. Цветовая метрика основывается на законах смешения цветов: – Первый закон Грассмана – любой цвет может быть составлен путем смешения в различных пропорциях трех цветов, каждый из которых нельзя получить смешением двух других. 26

Первый закон Грассмана • Где , , - единичные количества основных цветов системы измерения; • , , - доли единичных основных цветов, обеспечивающих цветовое равенство, т. е. координаты данного цвета. • Значения координат цвета могут быть как положительными, так и отрицательными, поскольку в некоторых случаях для получения цветового равенства требуется прибавление к измеряемому цвету одного или двух основных цветов. 27

Второй и третий законы Грассмана • Второй закон смешения цветов говорит о непрерывности изменения цвета при непре- рывном изменении спектрального распреде- ления излучения. • Согласно третьему закону смешения цвет смеси зависит только от цветов смешива- емых компонентов и не зависит от их спек- тральных составов. • Из третьего закона следует, что координа- ты цвета смеси равны суммам коорди- нат смешиваемых цветов. 28

Цветовой треугольник • Для изображения координат цветности используется цветовой треугольник, который представляет собой сечение трехкоординат- ного пространства плоскостью, проходящей через единичные цвета выбранной системы измерения. При этом координаты цветности – относительные величины, определяющие положение точки в треугольнике. • Выбор основных цветов зависит от решения конкретной задачи и кроме упомянутой широко используется система XYZ с положи- тельными значениями координат цветности. 29

Цветовой график по DIN 5033 • 30

Цветовая температура • Единица измерения: кельвин (К). • Цветовая температура источника света определяется путем сравнения с «черным телом» и отображается «кривой Планка» . • Если температура «черного тела» повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляю- щая убывает. Лампа накаливания с тепло- белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 К, а люминесцентная лампа с цветностью дневного света - 6000 К. 31

Цветность и цветопередача • Цветность света очень хорошо характери- зуется цветовой температурой. • Существует три главные цветности света: – Теплый белый <3300 K; – Холодный белый 3300 – 5000 K; – Дневной свет > 5000 K. Лампы с одинаковой цветностью могут иметь разный спектр излучения и отличаться характе- ристиками цветопередачи. Задача искусственного освещения состоит в обес- печении как можно лучшего цветовосприятия (как при естественном дневном свете). 32

Цветность и цветопередача • Цветопередача источника света характери- зуется общим коэффициентом цветопере- дачи Ra (по стандарту DIN 6169), который отражает уровень соответствия естествен- ного цвета с видимым цветом этого тела при освещении его эталонным источником света. • Источник света с показателем цветопереда- чи Ra=100 излучает свет, оптимально отражающий все цвета, как свет эталонного источника света. Чем ниже значение Ra, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта. 33

Международное обозначение цветности • Цифровой код, в котором первая цифра обозначает общий индекс цветопередачи: – 9 – Ra = 90… 100; – 8 - Ra = 80… 89; – 7 - Ra = 70… 79; – 6 - Ra = 60… 69. Следующие цифры указывают цветовую температуру: 27 – 2700 К; 30 – 3000 К (тепло-белая); 35 – 3500 К (белая); 40 – 4000 К (холодно-белая); 54 – 5400 К (дневной свет); 65 – 6500 К (холодный дневной свет); 80 – 8000 К. 34

Источники света • Лампы накаливания. • Свечение создается за счет подогрева вольфрамовой спирали протекающим электрическим током. • Достоинства: небольшая стоимость, простота в изготовлении, компактность, удобство и надежность в эксплуатации. • Недостатки: низкая световая отдача - 6 – 12 лм/Вт (низкий КПД), небольшой срок службы (до 1000 часов), высокая температура нагрева. 35

Галогенные лампы накаливания • Это лампа накаливания, заполненная смесью инертных газов и галогенидов, препятствующих осаждению испаряющихся с нити накала атомов вольфрама на поверхность стеклянной колбы, чем обеспечивается сохранение прозрачности колбы лампы и увеличение срока службы спирали. • Достоинства: срок службы и световая отдача в 2 – 3 раза больше чем у ЛН (до 18 лм/Вт), более высокая температурная и механическая прочность за cчет использования кварцевого стекла, широкий ассортимент цветности. • Недостатки: высокая температура нагрева при работе, что ограничивает область их применения. 36

Галогенные лампы накаливания • Устройство ГЛН : 1 – вольфрамовая спираль; 2 – держатели из вольфрамовой проволоки; 3 – тонкая фольга из молибдена, обеспечивающая вакуумный впай вывода 4; 5 – колба; 6 – место запайки штенгеля. 4 3 1 2 5 6 2 4 37

Газоразрядные источники света (ГИИ) • Излучение оптического диапазона возникает в ГИИ при электрическом разряде в атмосфере инертных газов, паров металла или их смеси. Видимое излучение в некоторых видах ГИИ возникает вследствие трансформации спектра первичного излучения люминофором. • Различают ГИИ: – низкого давления (пары ртути при давлении от 0, 8 до 1, 33 Па, или от 0, 006 до 0, 01 мм рт. ст. , а инертные газы при давлении в несколько сотен паскалей). – высокого давления (давление в колбе лампы от 0, 3 до 8 атмосфер). – Сверхвысокого давления (давление в колбе лампы свыше 8 атмосфер). 38

Газоразрядные источники света (ГИИ) • Достоинства ГИИ: – Высокая, по сравнению с ЛН, световая отдача (от 60 до 200 лм/Вт) и значительно большая продолжительность горения; – Малая инерционность и более высокая яркость; – Возможность реализации ламп с заданным линейчатым спектром (заданной цветовой температурой). Недостатки ГИИ: - ухудшенная цветопередача из-за линейчатого спектра; - наличие пульсаций светового потока из-за малой инерционности; - большинство ГИИ имеют падающую вольт-амперную характеристику, что обуславливает включение последовательно с лампой балластного сопротивления 39 для стабилизации тока лампы.

Газоразрядные источники света (ГИИ) • Рабочее напряжение лампы практически всегда меньше, а напряжение зажигания значительно больше питающего напряжения, что обуславливает наличие сложного и дорогого пускорегулирующего аппарата (ПРА). • Период разгорания ГИИ составляет 10 -15 минут. Современные ГИИ, изготовленные по новой технологии, разгораются за 2 мин. • ГИИ высокого и сверхвысокого давления невозможно повторно зажечь без сложного ПРА (период остывания до 30 мин). 40

Газоразрядные источники света • 41

Люминесцентные лампы • Конструкция ЛЛ : 1 – цилиндрическая стек- лянная колба; 2 – экраны для уменьшения распыления оксидного слоя в анодный период; 3 – два электрода в виде вольфрамовой биспирали с оксидным слоем; 4 – люминофор; 5 – капля ртути (весом 30 – 80 мг). 3 2 1 5 4 42

Люминесцентные лампы • ЛЛ – это газоразрядная лампа низкого давления, в разрядном промежутке которой находятся пары ртути и смесь инертных газов. • Инертные газы обеспечивают зажигание лампы и предохраняют катоды от разрушения тяжелыми ионами и повышают световую отдачу. • По спектральному составу ЛЛ делятся на: – ЛД – лампы дневного света с Тц=6000 К; – ЛХБ – лампы холодного белого света с Тц=4300 К; – ЛБ – лампы белого света с Тц=3450 К; – ЛТБ – лампы теплого белого света с Тц=2600 К; – ЛДЦ, ЛБЦ, ЛХБЦ, ЛЕЦ – лампы с улучшенной цвето- передачей. 43

Люминесцентные лампы • ЛЛ изготавливаются на мощности: – 3, 4, 6, 8, 15, 20, 30, 40, 65, 80, 90, 100, 125, 150, 200, 250 Вт. – Компактные ЛЛ и современные ЛЛ с низким содержанием ртути (экологичные) на мощности: – 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 18, 23, 26, 32, 56, Вт. - Средний срок службы современной ЛЛ – 24000 час. - Световая отдача ЛЛ от 40 (с улучшенной цвето- передачей) до 90 (лампы ЛБ) лм/Вт. - Потери мощности от 20 % (стартерные схемы включения) до 35 % (бесстартерные). 44

Стартерные схемы включения люминесцентных ламп • Одиночное включение 45

Стартерные схемы включения люминесцентных ламп • Последовательное включение двух ламп мощностью 4, 6, 8, 15, 18, 20 Вт 46

Стартерные схемы включения люминесцентных ламп • Схема с расщепленной фазой 47

Бесстартерные схемы включения люминесцентных ламп • Схема RS (индуктивный балласт) 48

Бесстартерные схемы включения люминесцентных ламп • Схема RD 49

Ртутная лампа высокого давления с исправленной цветностью (ДРЛ) • Четырехэлектродная лампа ДРЛ состоит из ртутно-кварце- вой лампы высокого давления с трубчатой колбой (горелка) и внешней стеклянной колбы (на рис. не показана), покры- той изнутри люминофором и заполненной инертным или углекислым газом. 50

Металлогалогенные ртутные лампы высокого давления (ДРИ) • В горелке содержат также соединение иодистого вольфра- ма, которое при высокой температуре разлагается и атомы вольфрама, попадая в область электрической дуги обеспе- чивают, за счет меньшего потенциала возбуждения (4 В против 7, 8 В у ртути), поток излучения в видимом спектре больший чем поток излучения паров ртути. Световая отдача до 90 лм/Вт. Требует устройства поджига. 51

Дуговые лампы высокого давления • Натриевые лампы. Дуговой разряд происходит в атмо- сфере инертных газов, паров ртути и паров натрия в труб- чатой горелке, выполненной из поликристаллической окиси алюминия, инертной к парам натрия. • Излучение практически монохроматическое с длиной волны 589 нм. Относительная спектральная чувствительность глаза к этому излучению 0, 769. • Световая отдача натриевых ламп от 150 до 200 лм/Вт. • Для зажигания лампы требуется устройство поджига, включаемое параллельно лампе. 52

Ксеноновые и криптоновые лампы • Трубчатые – на мощности от 1 до 100 к. Вт. Световой поток до 5 миллионов люмен. • Шаровые – на мощности от 1 до 20 к. Вт. • ВАХ этих ламп имеет прямолинейную возрастающую ветвь, что позволяет не использовать балласт для стабилизации тока лампы. Однако таким лампам специа- льный ПРА для обеспечения режима зажигания лампы (напряжение зажигания достигает 25 – 30 к. В). • Охлаждение этих ламп принудительное: воздушное или водяное. 53

Индукционные лампы. Принцип действия. • Индукционные лампы – это люминесцентные лампы нового поколения. Главное отличие от других аналогичных ламп – отсутствие электродов розжига. Свечение люминофора происходит благодаря электромагнитной индукции. В этих весьма необычных источниках света для получения свето- вого излучения используется комбинация двух физических процессов - электромагнитной индукции и электрическо- го разряда в газе, что существенно отличает эти лампы от обычных люминесцентных ламп. В колбе образуется высо- кочастотное электромагнитное поле, которое ионизирует наполняющую смесь. Это приводит к генерации Уф излу- чения и дальнейшему преобразованию его люминофором в свет. Отсутствие у ламп электродов (являющихся неотъем- лемым элементом всех видов разрядных ламп) позволило достичь срока службы 100. 000 часов, что в 6 -10 раз превы- шает долговечность стандартных люминесцентных ламп, 54 ламп ДРЛ и натриевых ламп ДНа. Т.

Индукционные лампа 55

Сфера применения • Благодаря высококачественному немигающему свету, большому сроку службы, возможности работы в широком температурном диапазоне и диапазоне колебаний напряже- ния Индукционные лампы представляют собой идеальный источник света. Светильники с индукционными лампами применяются для освещения следующих объектов: • Промышленные объекты (цеха, АБК, внутризаводская территория) • Уличное освещение, туннели, мосты • Офисно-торговые и досуговые центры, магазины, складские помещения • Жилые помещения, придомовая территория, парковки, гаражи • Спортивные сооружения, школы и детские сады • Декоративная подсветка фасадов зданий ландшафтный дизайн (парковые и подземные светильники) 56

Основные параметры Индукционных ламп • Технология изготовления позволяет Индукционным лампам выгодно отличаются от существующих на сегодняшний день ламп по следующим параметрам: • Срок службы: не менее 100. 000 часов (до 20 лет) • Гарантийный срок службы: 5 лет • Потребление электрической энергии: в 3 -10 раз меньше известных аналогов • Световая отдача: до 160 Лм/Вт • Уменьшение светового к концу срока службы: 10 -15% • Температура эксплуатации: -42…+50 °С • Шумность: отсутствует • Стробоскопический эффект: отсутствует • Цена : от 1, 5 до 3, 0 раз ниже, чем у светодиодных светильников. • Индукционные лампы выпускаются следующих мощностей: • 15, 23, 40, 80, 120, 150, 200 и 300 Вт. 57

Сравнительные характеристики ламп 58

Схема монтажа. • Для монтажа индукционных ламп не требуется модернизация существующей системы электроснабжения. • Срок окупаемости. • При 2 -сменном режиме производства, когда освещение функционирует 4. 000 -5. 000 часов в год, индукционные лампы могут работать без замены 12 -15 лет. При таких показателях установка ламп окупается за относительно небольшое время из-за резкого снижения эксплуатацион- ных расходов. Средний срок окупаемости светильников с индукционными лампами составляет 1, 5 года. 59

Типы индукционных ламп: 60

Световая отдача разрядных источников света 61

Энергетические и цветовые характеристики разрядных источников света 62

Плазменные лампы PLS (Plasma Lighting System) • Это новый концепт в системе освещения, который использует принцип микроволновой ионизации газов. Микроволновое излучение, испускаемое магнетроном, создает очень сильное магнитное поле, которое ионизирует пары серы внутри лампы. Этот ионизированный газ переходит в состоянии плазмы, которое постоянно испускает свет. • Лампа по себе очень проста — внутри находятся пары серы и аргон и в отличии от многих других лам, безопасна с точки зрения окружающей природы. Плазменные лампы, в отличии от других ламп, не содержат ртути, свинца и мышьяка. 63

• Наиболее популярные источники света, в том числе Натри- евые лампы высокого давления, для того, чтобы симулиро- вать дневной свет используют Hydrargyrum Quartz Iodide. Заметим, что Hydrargyrum- латинское название ртути. • Под действием света плазменной лампы, по спектру очень близкой к солнечному свету, у растений запускается процесс фотосинтеза и вырабатывается хлорофил. Лампа почти не испускает инфракрасное и ультрафиолетовое излучение и 75% излучения находится в видимом спектре, что сильно превосходит другие источники света. Свет лампы может быть приглушен до 40% без потери качества света. 64

Устройство плазменной лампы 65

Спектры ламп. 66

Как воздействуют такой свет на развитие растений? Мы приводим фотографию из журнала «Onder Glas» за сентябрь 2009. На фотографии видно на сколько огурец, выросший под воздействием плазменной лампы растет быстрее, по сравнению с растениями, выросшими под ДНа. Том и компактной флуоресцентной лампой 67

Долгий срок эксплуатации лампы 68

Высокая эффективность 69

Осветительные приборы • Осветительный прибор это устройство, содержа- щее источник света и осветительную арматуру для его крепления, подключения к источнику питания, механической и климатической защиты, и предназ- наченное для формирования светового потока заданной конфигурации с целью освещения участ- ка пространства. • Различают: – По функциональному назначению: приборы для освеще- ния и приборы для световой сигнализации; – По характеру светораспределения: светильники; прожекторы; проекторы. 70

Маркировка и светотехнические характеристики светильников • В соответствии с ГОСТ 13828 -74 каждому светильнику, за исключением светильников специального назначения, присваивается шифр следующей структуры: • 1 2 3 4 -5× 6 -7 -8 • Где 1 – буква, обозначающая источник света (Н – лампа накаливания общего применения, Р – ртутные лампы типа ДРЛ, Л – прямые трубчатые люминесцентные лампы, И – кварцевые галогенные лампы накаливания, Г – ртутные лампы типа ДРИ, Ж – натриевые лампы, К – ксеноновые трубчатые лампы и т. д. ); 71

Маркировка и светотехнические характеристики светильников • 2 – буква, обозначающая способ установки светильника(С – подвесные, П – потолоч- ные, Б – настенные, В – встраиваемые и т. д. ); • 3 – буква, обозначающая основное назначение светильника (П – для промышленных предприятий, О – для общественных зданий, У – для наружного освещения, Д – для рудников и шахт, Б – для бытовых помещений); 72

Маркировка и светотехнические характеристики светильников • 4 – двухзначное число (01 -99), обозначающее номер серии; • 5 – число, обозначающее количество ламп в светильнике (для одноламповых светильников число 1 не указывается и знак «Х» не ставится, а мощность указывается непосредственно после тире); • 6 – число обозначающее мощность ламп в ваттах; 7 – трехзначное число (001 -099), обозначающее номер модификации; • 8 – обозначение климатического исполнения и категории размещения светильников. 73

Маркировка светильников на схемах светотехнических проектов • Маркировка светильников на схемах: – Одноламповый светильник – Многоламповый светильник – Несколько совместно установленных одноламповых светильников, обозначенных общим символом – Линия люминесцентных светильников – Где - тип; - число ламп в светильнике; – - мощность лампы, Вт; - высота установки, м; – - число светильников в линии или блоке. 74

Графическое отображение светильников на схемах • Патрон с лампой накаливания • Плафон с лампой накаливания • Светильник (кроме плафона) с лампой накаливания • Светильник с люминесцентными лампами • Линия светильников с люминесцентными лампами • Светильник с разрядной лампой высокого давления • Прожектор, например, с лампой накаливания 75

Кривые силы света светильников • Светораспределение или распределение светового потока в пространстве окружающем светильник в полной мере характеризуется кривой силы света (КСС), которую получа- ют сечением фотометрического тела светового прибора плоскостью в меридиональном или экваториальном направлении. • Для сравнения КСС различных световых приборов их стро- ят для условной лампы с суммарным световым потоком в 1000 лм. • По стандарту различают 7 типов (К, Г, Д, Л, Ш, М, С) и 9 подтипов (К-1, К-2, К-3, Г-1, Г-2, Г-3, Д-1, Д-2, Д-3) кривых силы света. • По светораспределению светового потока в верхнюю и нижнюю полусферы световые приборы делятся на 5 клас- сов: П – прямого света; Н – преимущественного прямого света; Р – рассеянного света; В – преимущественного отраженного света; О – отраженного света. • 76

Кривые силы света светильников • КСС круглосимметричных светильников 77

Климатическое исполнение светильников • ГОСТ 13828 -74 классифицирует также светильники по степени защиты от пыли и воды. • Обозначение степени защиты состоит из двух прописных букв латинского алфавита IP (international protection – англ. ) и двух цифр, первая из которых обозначает степень защиты от пыли, вторая – от воды. При наличии некоторых конструктивных особенностей в светильнике его обозначение степени не имеет букв IP, а у первой цифры, указывающей степень защиты от пыли, добавляется «штрих» (например, 5'4). 78

Климатическое исполнение светильников • По степени защиты от пыли различают светильники: • - открытые (2) и перекрытые с неуплотненной светопроницаемой оболочкой (2'), • - пылезащитные, т. е. допускающие проникновение пыли в полость светильника только в безвредных количествах (5), • - с ограниченной зоной пылезащиты только в пределах расположения контактных частей (5'), • - пыленепроницаемые (6) и с ограниченной зоной пылепроницаемости (6'). 79

Климатическое исполнение светильников • По степени защиты от воды различаются светильники незащищенные (0), каплезащищенные (2), дождезащищенные (3), брызгозащищенные (4), струезащищенные (5) и некоторые другие. • По климатическому исполнению: У – светильники для умеренного климата; Т – для тропиков и т. д. 80

81

Электрическое освещение часть 2 Проектирование осветительных установок (для специальности 140211 – Электроснабжение) Кафедра Эт. Эн Колесник Г. П.

Виды и системы освещения • В соответствии с СНи. П 23 -05 -95 искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, охранное и дежурное. Аварийное освещение разделяется на освещение безопас- ности и эвакуационное: • рабочее освещение – обеспечивает необходи- мые условия для выполнения работы во всех помещениях при нормальных режимах ОУ; • охранное освещение – разновидность рабочего, устраивается по линии охраняемых границ территорий промышленных предприятий(0, 5 лк на уровне земли); • аварийное освещение – обеспечивает минимально необходимые осветительные условия для продолжения работы при временном погаса- нии рабочего освещения в помещениях; 83

Виды и системы освещения • эвакуационное освещение – служит для безопас- ной эвакуации людей из помещения при аварий- ном погасании рабочего освещения. • освещение безопасности следует предусматри- вать в случаях, если отключение рабочего освеще- ния и связанные с этим нарушения обслуживания оборудования и механизмов может вызвать взрыв, пожар, отравление людей, длительное нарушение технологического процесса, а также нарушение работы электрических станций, радиоузлов, теле- студий, диспетчерских пунктов, насосных устано- вок, вентиляционных камер помещений, в которых недопустимо прекращение работ и т. п. 84

Виды и системы освещения • Освещение безопасности должно создавать освещенность не хуже 5% от рабочего освещения, но не менее 2 лк внутри помещении и не менее 8 лк для территории предприятий. • область применения, величины освещенности, равномерность, требования к качеству для дежурного освещения не нормируется. • Согласно СНи. П аварийное освещение должно создавать освещенность не ниже 5% нормируемой освещенности, но не менее 2 лк в помещениях и 1 лк снаружи. • Эвакуационное освещение – не менее 0, 5 лк в помещениях и 0, 2 лк снаружи. 85

Виды и системы освещения • Для аварийного освещения и эвакуационного осве- щения могут использоваться ЛН и ЛЛ. , а также дуговые ртутно-вольфрамовые лампы высокого давления (ДРВ). • Система освещения для помещений может быть общей и комбинированной, что определяется характером и особенностями зрительных работ. • При выполнении в помещениях зрительных работ I IV разрядов следует применять, как правило, систему комбинированного освещения. • Система общего освещения допускается при тех- нической невозможности или нецелесообразности устройства местного освещения. Общее освеще- ние целесообразно устраивать локализованным, в зависимости от уровня нормированного освещения конкретного участка промышленного предприятия. 86

Размещение светильников • Расположение точечных светильников в разрезе и в плане 87

Размещение светильников (расчетные соотношения) • Расчетная высота установки светильника • (высота от пола до потолка минус высота свеса минус высота рабочей поверхности) • Число рядов светильников • Число светильников в ряду • Расстояние от крайнего светильника крайнего ряда до короткой стены • 88

Размещение светильников (расчетные соотношения) • Расстояние между светильниками в ряду • Коэффициент светотехнической оптимизации выбирается по табл. 5 в функции КСС 89

Размещение светильников (расчетные соотношения) • Размеры помещения (длина х ширина х высота) в метрах • Индекс помещения • Соотношение между расстоянием между светильниками в ряду и расстоянием между рядами выбирается из условия формирования светового поля: квадратного или прямоугольного 90

Размещение светильников в виде светящих линий • Длина светящей линии принимается равной длине помещения. • Число рядов светящих линий • Расстояние между рядами • Расстояние между светильниками в ряду выбирается меньшим половины длины отдельного светильника. 91

Светотехнический расчет осветительной установки • В зависимости от поставленной задачи выбирает- ся метод расчета: • метод коэффициента использования свето- вого потока – предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверх- ностей при отсутствии крупных затеняющих пред- метов. Для этой же цели служат различные упро- щенные формы этого метода (расчет по удельной мощности; расчет по условной мощности); • точечный метод – служит для расчета освещен- ности как угодно расположенных поверхностей и при любом распределении освещенности. 92

Метод коэффициента использования • Поток Ф, создаваемый всеми лампами светильника, частично теряется в светильнике, часть его падает на стены и потолок помещения частично ими поглощается и частично отражается. Поэтому на освещаемую поверхность (т. е. на горизонтальную плоскость, расположенную на уровне от пола) от N светильников падает часть общего потока, называемого полезным потоком, , где – коэффициент использования, определяемый как отношение полезного потока ко всему потоку ламп. • Тогда средняя освещенность на площади S • равна: 93

Метод коэффициента использования • Инженерные расчеты ведутся на минимальную освещенность, которая в z раз меньше средней, • т. е. , или, , где z – коэффи- циент минимальной освещенности. • Поскольку нормированное освещение необходимо обеспе- чить во все время эксплуатации, то полученное значение минимальной освещенности необходимо разделить на коэффициент запаса. Тогда • Откуда в зависимости от поставленной задачи можно получить выражения для светового потока и числа светильников: 94

Метод коэффициента использования • Коэффициент минимальной освещенности z является функцией геометрических размеров помещения, коэффициента отражения его поверх- ностей, характеристики светильника и в наиболь- шей степени зависит от параметра =L: h, где L – расстояние между светильниками; h – расчетная высота. • Точное определение коэффициента минимальной освещенности связано с такими трудностями, которые не оправдываются результатом, поэтому принимают z = 1, 15 при освещении светильниками, расположенными по вершинам квадратных полей, и z = 1, 1 при освещении линиями люминесцентных светильников. В установках отраженного света или 95 хорошо отражающих стенах z = 1.

Метод коэффициента использования • При известном числе светильников рассчитывается поток и выбирается по каталогу стандартная лампа так, чтобы ее поток отличался от расчетного значения светового потока не более, чем на -10÷+20%. В противном случае корректи- руется значение N. • При расчете освещенности от светящих линий люмине- сцентных светильников в выражение для освещенности Е подставляется число рядов вместо числа светильников n , т. е. • • где Ф – суммарный поток ламп светящей линии. • При выбранном типе светильника с люминесцентными лампами и известным суммарным потоком ламп светиль- ника число светильников в ряду (светящей линии) • . 96

Метод коэффициента использования • Суммарная длина светильников в ряду должна быть сопоставимой с длиной помещения и в случае отличия возможна реализация одного из трех случаев: • 1. С целью уменьшения превышения длины светящей линии над длиной помещения: • - увеличить число рядов светящих линий; • - компоновать ряды на сдвоенных (строенных и т. д. ) светильниках; • - применить люминесцентные лампы с большим значением светового потока. • 2. Устройство непрерывного ряда светильни- ков при равенстве длин светящей линии и помещения. 97

Метод коэффициента использования • 3. Устройство разрывного ряда светильников светящей линии с равномерными расстояниями между светильниками в ряду, удовлетворяющего условию, что расстояние между светильниками не превысит половины расчетной высоты. • Коэффициент использования , определя- ющий экономичность светильника, зависит: • - от его К. П. Д. (пропорционально), • - кривой силы света (КСС), • - от коэффициентов отражения: • потолков , • стен , • расчетной плоскости , - от значения индекса помещения. 98

Метод коэффициента использования • Эти зависимости учитываются тем, что для каждого светильника или группы светильни- ков с близкими характеристиками состав- ляется отдельная таблица коэффициентов использования , в которой также учитываются характерное значение =L: h светильника и коэффициенты отражения. • Отметим, что коэффициенты отражения оцениваются субъективно или предположи- тельно и так как их точные значения неизве- стны, то из усредненных значений = 70; 50; 30; 10 %, = 70; 50; 30; 10 %, и =30; 10; 0 % выбираются их наиболее вероятные сочетания. 99

Точечный метод расчета прямой составляющей освещенности • Рассчитывается наименьшая освещенность при выбранном типе светильников с точечными излучателями, а также их расположение и заданном СНи. П-23 -05 -95 коэффициенте запаса. • Расчет ведется для наихудшего случая, т. е. для точки, наименее освещенной в пределах поверхности на которой должна быть обеспечена нормированная освещенность. Для этого определяют расстояние от контрольной точки до проекции каждого светильника на расчетную поверхность и угол между нормалью к поверхности и лучом от светильника. • 100