Измерение световых величин

Чаще всего все световые величины определяются путем измере­ния освещенности, исходя из которой путем пересчета получают ту или иную необходимую величину. Таким образом, основным в ин­женерной практике измерения световых величин является измерение освещенности. Чаще всего это измерение производится с помощью переносных приборов, называемых люксметрами. Две основные час­ти люксметра - фотоэлемент и миллиамперметр, градуированный в единицах освещенности - люксах. В настоящее время применяют люксметры типа Ю-116 Петербургского завода «Вибратор» с селено­вым фотоэлементом. Принципиальная схема объективного люксметра показана на рис.1. Светочувствительный слой селена фотоэлемента наносится на стальную пластину. На поверхности селена напыляется тончайший (5 нм) полупрозрачный слой золота или платины. Между этими двумя слоями образуется так называемый "запираю­щий" слой с односторонней проводимостью. Стальная пластина и полупрозрачный слой являются двумя электродами. При освещении фотоэлемента между этими электродами возникает фототок, пропор­циональный падающему световому потоку. Величина фототока изме­ряется миллиамперметром со шкалой, проградуированной в люксах. Градуировка шкалы люксметра производится для лампы накаливания. При измерении освещенности от других источников света следует вводить поправочные коэффициенты. Для люминесцентных ламп ти­па ЛД – к =0,88, типа ЛДЦ – к = 0,95, типа ЛБ – к = 1,15. Для ДРЛ – к = 1,2. При измерении естественной освещенности – к = 0,8.

Рис.1 Принципиальная схема люксметра с селеновым фотоэлементом

Рис. 2. Люксметр типа Ю-116
1-измеритель люксметра, 2-светоприемник, З-К-насадка, 4-М-насадка (10), 5-Р-иасадка (100), 6-Т-насадка (1000), 7-корректор, 8-вилка для присоединения фотоэлемента, 9-розетка фотоэлемента, 10-кнопки подключения рабочих шкал люксметра

Люксметр Ю-116 состоит из измерителя-люксметра 1 и отдель­ного фотоэлемента 2 с насадками К(1), M(10), Р(100),Т(1000), пока­занными на рис. 2.

Магнитоэлектрический миллиамперметр имеет две шкалы: 0 -100 лк и 0 - 30 лк. На каждой шкале отмечено начало диапазона изме­рений. Прибор имеет корректор 7 для установки стрелки в нулевое положение. На боковой стенке корпуса измерителя слева расположе­на вилка 8 для присоединения селенового фотоэлемента. Селеновый фотоэлемент 2 находится в пластмассовом корпусе и присоединяется к измерителю шнуром с разъемом 9. Для уменьшения косинусной по­грешности применяется насадка "К" (3) на фотоэлемент 2, состоящая из полусферы, выполненной из белой светорассеивающей пластмассы и непрозрачного кольца, имеющего сложный профиль.

Насадка обозначена буквой К, нанесенной на ее внутреннюю сторону. Эта насадка применяется только совместно с одной из трех других насадок, имеющих обозначения соответственно М(4), Р(5) и Т(6). Каждая из них образует совместно с насадкой К поглотители с коэффициентами ослабления освещения соответственно в 10, 100, 1000 раз и применяются для расширения диапазона измерений при­бора в 10, 100 или 1000 раз.

При работе с прибором следует избегать его ударов и сотрясений. Начинать измерения рекомендуется с уста­новленными на фотоэлементе насадками К и Т.

Порядок произведения замеров освещенности люксметром Ю-116

1.Проверить нулевое положение стрелки прибора, для чего фо­тоэлемент отсоединяют от прибора. В случае отклонения стрелки от нулевого положения корректором 7 устанавливают ее на нулевое де­ление шкалы.

2.Выбор диапазона измерений начинают с установки на фото­элемент насадок К и Т, далее надо нажать правую кнопку - шкала 0 -100, а затем левую - шкала 0 - 30. Если и в том и в другом случаях стрелка прибора отклоняется менее отметок на шкалах 17 и 5 соот­ветственно, то необходимо:

а) установить на фотоэлемент насадки К и Р, повторить последовательность нажатия кнопок;

б) установить на фотоэлемент насадки К и М, повторить после­ довательность нажатия кнопок.

Если при насадках К и М и нажатой левой кнопке стрелка люкс­метра не доходит до 5 делений по шкале 0-30, то измерения прово­дить без насадок с открытым фотоэлементом. По окончании измере­ний:

1) Отсоединить фотоэлемент от измерителя люксметра.

2) Надеть на фотоэлемент насадку Т.

3) Уложить фотоэлемент и насадки в крышку футляра.

ЕСТЕСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ЗДАНИЙ

Колебания естественной освещенности днем весьма велики. По­этому естественная освещенность внутри помещений, обусловленная природным светом, также изменяется в больших пределах. Основным общепринятым количественным показателем естественного освеще­ния в проектировании принят коэффициент естественной освещенно­сти (КЕО) (выражается в процентах). Он определяется отношением естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражения), к значению наружной горизонтальной освещенно­сти, создаваемой светом полностью открытого небосвода и измерен­ной в то же самое время;

КЕО = ·100% (18)

где: Е_B - освещенность в какой-либо точке внутри помещения;

Ен - одновременно с Е_B замеренная горизонтальная освещенность на откры­том месте, создаваемая диффузным светом всего небосвода.

Действующими нормативами значение КЕО норм устанавливает­ся для бокового освещения (через окна, витрины, витражи) от 3,5 до

0,1% и для комбинированного (боковое совместно с верхним через световые фонари) от 10 до 0,5%.

Рис. 3. Схема распределения КЕО. Одностороннее боковое освещение.

е - кривая изменения КЕО, 1 - уровень рабочей поверхности.

Нормированное значение КЕО для каждого конкретного поме­щения устанавливается с учетом характера зрительной работы, сис­темы расположения световых проемов, района на территории СНГ, где находится рассматриваемое здание.

Распределение освещенности по глубине помещения, а следова­тельно, и КЕО неравномерно. Для оценки уровня освещенности обычно строят кривые изменения КЕО по замерам величины осве­щенности не менее чем в 5 точках, расположенных на уровне услов­ной рабочей поверхности, отстоящей от пола на 0,8 м. На рис. 3 пока­зана кривая изменения КЕО внутри помещения с естественным боко­вым освещением.

ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Для искусственного освещения применяются в настоящее время электрические лампы: накаливания, люминесцентные, газоразрядные высокого давления - ДРЛ, ДРИ, ДНаТ и ряд других источников света.

К основным характеристикам любых источников света относят­ся: напряжение сети, электрическая мощность лампы, световой поток, излучаемый ею, удельная световая отдача, оцениваемая световым по­током, приходящимся на 1 Вт мощности источника света (лм/Вт), средний срок службы, определяемый как математическое ожидание числа часов работы отдельных ламп до выхода их из строя.

Лампы накаливания - самый распространенный вид элек­трических источников света. К их основным достоинствам следует отнести: возможность непосредственного подключения в сеть без до­полнительных аппаратов, работоспособность при значительных коле-банияхнапряжения и независимость от условий среды. Недостатками являются: ограниченный средний срок службы (1000 часов), преобла­дание в спектре излучения желто-красного цвета и низкая световая отдача (не более 20 лм/ВТ).

Люминесцентные лампы - так сокращенно называют трубчатые ртутные лампы низкого давления. К их достоинствам следует отне­сти: высокую световую отдачу (до 75 лм/ВТ), большой срок службы (до 10000 часов), спектральный состав излучений, создающий улуч­шенную цветопередачу, малую яркость светящейся поверхности. Не­достатки: пульсация светового потока, создающая возможность стро­боскопического эффекта, относительно сложная схема подключения, зависимость работоспособности от температуры окружающей среды, к концу срока службы световой поток падает более чем наполовину от номинального.

Дуговые ртутные лампы - лампы высокого давления с ис­правленной цветностью - ДРЛ. Дуговой разряд ртутной горелки дает мощный поток ультрафиолетового излучения и незначительную часть в сине-зеленом участке спектра. Изнутри колба лампы покрыта слоем люминофора - вещества, преобразующего коротковолновое излуче­ние в длинноволновое. Подбором люминофора выбирается цветность светового потока ламп. Современные лампы ДРЛ обладают хороши­ми свойствами: высокой световой отдачей (до 55 лм/ВТ), большим сроком службы (до 10000 часов) и возможностью работать при низ­ких температурах, что очень важно при использовании их в наружных осветительных установках. Основные недостатки: большая пульсация светового потока, значительная длительность разгорания лампы до номинального светового потока (5-7 минут) и необходимость вклю­чения в сеть через пусковые регулирующие устройства.

Утилизация ртутных ламп. Вышедшие из строя люминесцент­ные и другие ртутные лампы не должны бесконтрольно выбрасывать­ся. В каждой лампе имеется некоторое количество ртути, которая, ес­ли лампу разбить, освобождается и загрязняет окружающее простран­ство (воздух, почву), что чрезвычайно опасно для людей и животных. Поэтому до утилизации негодные лампы следует хранить на складах в старой упаковочной таре. До вывоза ламп на территории свалок со­держащаяся в них ртуть должна быть изъята или нейтрализована.

На больших предприятиях или учреждениях, где количество вы­шедших из строя ламп ежемесячно составляет не более тысячи, сле­дует на месте организовывать вскрытие ламп и удаление из них ртути в вытяжных шкафах, оснащенных фильтрами-поглотителями ртути.

На глубоких эмалированных противнях собирается ртуть, а ос­колки колб ламп помещаются в растворы химических демеркуризаторов, обеззараживающих ртутьсодержащие отходы. К демеркуризаторам относятся

10-15% водный раствор азотной кислоты, 20% водный раствор хлорного железа и раствор йода в водном растворе йодистого калия. На больших предприятиях строятся специальные дробилки с вибрационными ситами. Стекло на них разбивается, отсеивается и демеркуризуется, а ртуть собирается в специальных отстойниках.

На заводских дробилках при утилизации 100 000 штук люминес­центных ламп собирается от 30 до 40 кг ртути. Можно представить

себе, какое количество ртути будет выбрасываться на свалки и отрав­лять людей, если ее не утилизировать.

Отравление ртутью происходит при вдыхании ее паров. Пре­дельно допустимая среднесуточная концентрация паров ртути в атмо­сферном воздухе населенных пунктов в соответствии с ГОСТ 12.1.005-80 составляет 0,0003 мг/куб. метр.

СВЕТИЛЬНИКИ

Осветительным прибором или светильником называется устрой­ство, перераспределяющее световой поток источника света. Ос­ветительные приборы делятся на две группы: осветительные приборы ближнего действия - светильники и осветительные приборы дальнего действия - прожекторы. Светильники получили наибольшее распро­странение в практике освещения.

Светильник состоит из лампы и устройства, предназначенного для рационального распределения светового потока источника, пре­дохранения источника от механических повреждений, крепления ис­точника, подведения электрического тока и защиты глаз от чрезмер­ной яркости источника света.

Часто совокупность приспособлений, обеспечивающих перечис­ленные требования, называют не светильником, а осветительной ар­матурой.

Рис. 4. Типы кривых силы света

Основное назначение осветительной армату­ры — перераспределять световой поток источника света в требуемом направлении.
Рациональное распределение светового потока источника света с преимущественным направлением на освещаемую поверхность позволяет наиболее экономично обеспечить заданный уровень освещенности на рабочих поверхностях.

Кроме того, осветительная арматура предохраняет от разруше­ния, механических повреждений, загрязнения и запыления источника света - лампы.

Кривая силы света - основная характеристика светильниковобщего освещения. Для симметричных светильников, к которым от­носится большинство из них с лампами накаливания, фотометриче­ское тело представляет собой тело вращения и характеристикой его является продольная кривая сипы света, полученная в результате се­чения фотометрического тела любой плоскостью, проходящей через ось симметрии.

ГОСТ устанавливает 7 типовых кривых силы света (рис. 4):
концентрированную К, глубокую Г, косинусную Д, полуширокую Л, ши­рокую Ш, равномерную Р (М), синусную С. Основным признаком, определяющим тип кривой, является коэффициент формы кривой Кф, под которым понимают отношение максимальной силы света к ее среднеарифметическому значению в пределах нижней (или верхней) полусферы, то есть для данной плоскости. Кривые силы света, не от­вечающие условиям ни для одной из типовых кривых, считаются спе­циальными.